Производственная система EMAG: финишная обработка вала турбокомпрессора, доведенная до совершенства

14.10.2019 - Markus Isgro

финишная обработка вала турбокомпрессора, доведенная до совершенства

Производство турбокомпрессоров относится к самым сложным задачам автомобилестроения: труднообрабатываемые материалы, высокие требования по геометрической точности, крупные партии обрабатываемых деталей и ценовое давление оказывают серьезное влияние на распределение заказов по предприятиям OEM и их субпоставщикам. Кроме того, в связи с растущей тенденцией по уменьшению размеров узлов в автомобилестроении – увеличение мощности при постоянно уменьшающихся объемах двигателей – обработка таких деталей, как валы турбокомпрессоров, требует все большего внимания специалистов по планированию производственных процессов. Требуются автоматизированные производственные решения, которые позволят обрабатывать все большие партии деталей при одновременном снижении затрат на единицу продукции, и при этом гарантируют высокую точность процессов. Группа EMAG разработала комплексное решение для таких задач: в комплексной производственной системе «из одних рук» полная финишная обработка вала турбокомпрессора включает предварительную токарную обработку, закалку и шлифование вплоть до электрохимической ECM - балансировки. Меньше чем за 50 секунд деталь с требуемым конечным уровнем качества покидает линию.


Тенденция по уменьшению размеров узлов в автомобилестроении продолжает развиваться. Например, Союз машиностроителей Германии (VDMA) в исследовании «Привод в процессе изменения» дает следующий прогноз: до 2030 года количество цилиндров в легковых автомобилях уменьшится со среднего на сегодняшний день значения 4,3 до 4. В результате двигатели в будущем станут еще более компактными, одновременно будет уменьшаться их рабочий объем, что будет компенсироваться более высокой степенью турбонаддува: всасываемый воздух будет еще сильнее сжиматься и под максимально возможным давлением подаваться в камеру сгорания. На практике это обеспечивает исключительно высокую удельную мощность: в современных двигателях рабочее колесо компрессора вращается со скоростью до 290 000 оборотов в минуту, и узел разогревается до очень высоких температур. В этих условиях производство турбокомпрессоров относится к наиболее сложным задачам в отрасли автомобилестроения. При их изготовлении  используются высококачественные материалы, например, инконель, выдерживающий нагрев до 1000 градусов Цельсия и выше, однако тяжело поддающийся обработке в связи с высокой твердостью. При этом необходимо организовать обработку крупных партий деталей с высочайшей точностью, а также с обеспечением надежности производственного процесса – в общем и целом для специалистов EMAG это классическое задание, подчеркивает Маркус Нойбауэр, инженер по техническим прикладным задачам: «Наше обширное «ноу-хау» помогает нам предложить заказчику широкий спектр технологий для всей технологической цепочки, от предварительной обработки до финишной, включая балансировку. Как следствие, вся комплексная производственная линия, включая планирование, проект-менеджмент, реализацию и сервисное обслуживание, предлагается заказчику «из одних рук». Таким образом обеспечивается высочайший уровень качества, играющий решающую роль при внедрении нового производственного процесса в изготовлении турбокомпрессоров. Для заказчика существенно упрощается весь процесс планирования и послепродажного обслуживания».

Токарная обработка, закалка, шлифовка и балансировка на одной линии

За счет чего при таком подходе обеспечиваются конкурентные преимущества становится ясно при комплексном рассмотрении всего сложного процесса, включающего предварительную токарную обработку, индукционную закалку, шлифование, электрохимическую балансировку и некоторые другие операции. Можно выделить пять основных операций.

  • В начале линии робот-манипулятор захватывает заготовки из палетты и размещает их на подающем транспортере вертикального токарного центра VTC 100-4, затем грейфер, расположенный в револьверной головке станка, перемещает ее в рабочую зону. За один установ производится предварительная токарная обработка вала турбины, при этом одновременная обработка по четырем осям ЧПУ гарантирует сокращение основного времени. Благодаря вертикальной конструкции и, как следствие, беспрепятственному падению стружки вниз, предотвращается ее накопление и образование клубков на станке.
  • Второй робот-манипулятор забирает детали с транспортера станка VTC 100-4 после токарной обработки и передает их для термообработки на установку EMAG eldec MIND-M 1000, на которой  они очень быстро и точно нагреваются до заданной температуры. В этом случае эксперты говорят о снятии механических напряжений в материале детали. Если на детали необходимо производить закалку шеек, эту операцию также можно выполнить на данном станке.
  • Различные виды токарной обработки выполняются в процессе третьей и четвертой операции. Сначала на станке EMAG HG 204 производится горизонтальная шлифовальная обработка вала. Затем на вертикальном шлифовальном станке VLC 200 GT производится окончательная обработка кольцевых пазов и наружного контура лопастей турбинного колеса. Дополнительно с помощью приводной щетки в рабочей зоне станка VLC 200 GT может производиться снятие заусенцев с контура лопастей.
  • После мойки и процесса измерения детали поступают на завершающую операцию - балансировку электрохимическим способом на установки серии CS предприятия EMAG ECM. Процесс происходит без снятия стружки  и всего лишь с одним повторением. За счет бесконтактного съема материала обеспечивается минимальный износ инструмента – это существенное преимущество по сравнению с технологиями, требующими снятия стружки при балансировке.

Идеальные процессы получения деталей финального качества, готовых к установке

Общая финишная обработка вала турбокомпрессора легковых автомобилей (ротор турбины) занимает менее 50 секунд тактового времени. В трехсменном режиме эксплуатации это позволяет обрабатывать от 420 000 до 450 000 роторов турбин в год. В любом случае важно следующее: после окончательной балансировки деталь полностью готова к установке. «В итоге мы всегда гарантируем для этих и подобных проектов безупречно точную архитектуру производственной установки. Для этого EMAG во взаимодействии с заказчиком использует все свои знания – о совершенно разных примерах использования инструмента, концепции многофункциональных станков, их едином управлении и объединении в линии, а также включении в комплексные системы более высокого уровня», – резюмирует Маркус Нойбауэр. –  Это ноу-хау, полученное «из одних рук», особенно при обработке сложных деталей, также является гарантией успеха, с помощью которого мы столь убедительно выступаем на рынке».

Контактное лицо

Markus Isgro

Press and Communication

Телефон:+49 7162 17-4658
Факс:+49 7162 17-4027
E-mail:communications@emag.com

Video

Manufacturing System for Turbocharger

Manufacturing System for Turbocharger

Рисунки

Загрузки