作为一种战略性制造方法的大修：EWS Weigele 在精密齿轮小批量生产中使用 VSC 400 DDS

大修战略：可用性是竞争因素

EWS Weigele 生产高精度刀柄系统，从原材料到组装产品的内部生产深度达到 90% 至 95%。生产链中的一个关键环节是为动力刀具单元制造锥齿轮和正齿轮。典型的批量结构是每个订单生产 2 到 5 个工件。

在这种高度垂直整合的情况下，任何机床停机都会直接影响交付能力。当需要对现有的齿轮生产进行现代化大修时，核心问题不仅是 "采用哪种技术？"，更重要的是 "如何快速完成？"。

大修 VSC 400 DDS 的决定是基于一个清晰的计算：如果采用类似的新设备，交货期需要八到十二个月，再加上数周的调试和工艺鉴定时间。而大修后只需几周就能恢复生产。机床的基本机械结构完好无损，员工也熟悉机床的设计理念，这些都是实现快速现代化的理想条件。

技术升级：自动化和拾取

大修包括在保留基本机械结构的同时进行全面的技术现代化：

控制技术：更换为具有扩展功能和生产数据采集接口的最新数控系统。新的控制系统可直接集成到数字化生产管理系统中。

自动化接口：调整机床侧接口，使其与工厂使用的 Varia 快速更换系统相匹配，并通过旋转分度传送带进行工件进料。

投资成本约为同类新机床的 70%，而且技术性能完全符合要求。

拾取原理：通过机械导向实现工艺稳定性

VSC 400 DDS 立式车床的设计理念是采用拾取式主轴。工件不是由人工或机器人插入卡盘，而是由工作主轴从指定位置拾取。齿轮位于旋转分度传送系统中的工件托架上。工作主轴从拾取站拾取工件并将其传送到工作区。

这一过程消除了插入误差。工件拾取的重复精度在几微米范围内，因为定位是由工件载体的几何形状机械确定的。与带夹具的机器人系统相比，由于设计原因，可排除因污染、工件混淆或识别错误造成的插入误差。

工艺的稳定性在实践中得到了证明：在 EWS，齿轮的全部硬加工都是在 VSC 400 DDS 上完成的 - 使用 PCD 或 CBN 刀具进行硬车削、磨削确定的功能表面以及最后的精加工。几十个工件的批量生产无需中间测量。整批工件都能保持所需的公差。

Varia 快速更换系统：设置时间仅需几分钟

批量为 2 至 5 个工件，每个工件的加工时间为 4 至 7 分钟，因此每批次的纯加工时间为 20 至 100 分钟。传统的安装时间为两个小时，这将破坏经济效益。

EWS 使用自己的 Varia 快速更换系统，有三种标准尺寸（VX3、VX4、V5）可供选择。该系统以卡口锁为基础，具有规定的拧紧扭矩。重复精度在几微米范围内。静态刀具和动力刀具均可使用。

刀具更换按照精心设计的顺序进行：机床运行时，下一个工作的刀具被安装在机床外的 Varia 刀架上，经过测量后放入刀具穿梭机。刀具数据传输到控制系统。在进行 CAM 编程时，会对刀具进行数字孪生处理，以便在实际转换前进行碰撞检查。

当前工作完成后，刀具从刀具梭中取出，通过卡口插入刀塔位置。 每个刀具的机械更换过程仅需几秒钟。对于一个完整的刀塔来说，更换工作的停机时间可缩短至 5 至 10 分钟。 

自动化：三小时无人操作

旋转分度传送系统可在无人操作的情况下保持工件长达三小时。工件位于工件托架上，可确保明确的支撑面和定位。操作员在班次开始时装载传送带，并可在加工期间从事其他工作。

这种形式的 "柔性自动化 "即使在小批量生产的情况下也能实现经济的机床运行--这与大规模自动化有着决定性的区别，后者的专用系统只有在大批量生产时才能收回成本。

数字化生产控制：从 CAM 系统到机床

生产基于端到端的数字化流程。每个刀具和每个刀架都作为数字孪生体存在于系统中。数控程序通过 CAM 软件创建，使用的不是抽象的刀具几何图形，而是实际使用的刀架的精确数字模型。

这样，在编程阶段就可以进行碰撞检查，根据实际刀具尺寸优化刀具路径，并自动生成设置数据。操作员会收到一份数字设置列表，其中准确说明了需要设置的刀具和顺序。该系统最大限度地减少了设置错误，并大大缩短了新员工的培训时间。

通过工艺稳定性保证质量

在 EWS，质量不是通过测量来保证的，而是通过工艺稳定性来保证的。拾取原理的工艺稳定性、Varia 刀具系统的重复精度和立式机床的热稳定性相结合，使齿轮生产的公差范围达到微米级，而不需要百分之百的控制。

统计工艺能力通过定期抽查进行监控。只有当测量值显示工艺稳定时，才会取消单独测试。这种生产策略大大减少了生产时间和质量保证成本。

大修是一项有意识的技术决策

EWS 项目表明，大修并不是一种应急解决方案，而是一种在技术和经济上都优于新投资的替代方案，尤其是在基本机械结构仍可使用几十年的情况下。主要优点

可用性：可在数周而不是数月后恢复生产。这在内部生产深度较高的情况下是一个决定性的竞争因素。

工艺可靠性：拾取原理消除了插入误差。无需中间测量，即可保持严格的公差。

灵活性：快速更换系统将安装时间缩短至几分钟。频繁更换产品变得经济可行。

成本效益：投资成本约为性能相当的新机床的 70%。

可持续性：机床使用寿命延长 10 至 15 年，资源消耗显著减少。

对于小批量生产、高质量要求和高水平内部生产的制造企业来说，这一概念为生产技术的现代化提供了一种久经考验的方法。

关于 EWS Weigele GmbH & Co.

EWS Weigele GmbH & Co KG 总部位于德国乌英根，致力于开发和制造用于数控机床的高精度刀柄系统。EWS 的内部生产率高达 95%，从原材料到组装好的精密刀柄，所有部件均在内部生产。公司一贯采用数字化生产流程和模块化快速更换系统，以实现小批量生产的最大灵活性。

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