Высокая производительность при сварке элементов шестерен коробок передач

23.02.2018 - Markus Isgro

В каждую механическую коробку передач или КПП с двухдисковым сцеплением входят переключаемые шестерни: при помощи кольца синхронизатора и муфты переключения они подключаются для передачи крутящего момента двигателя на выходную ось. На каждую ступень переключения передач имеется одна переключаемая шестерня, т. е. например, на семиступенчатую коробку передач в общей сложности приходится 7 + 1 переключаемых шестерен.

На практике давно уже применяется конструкция из шестерни и кольца синхронизатора, собранных и сваренных между собой.


EMAG ELC 160 HP – это производственное решение группы EMAG, специально разработанное для данной операции – сборки шестерни и кольца кольца синхронизатора. В составе производственной линии установка ELC 160 HP выполняет такие этапы производственного процесса, как: сборка (напрессовка), предварительный нагрев пред сваркой (если требуется) и, наконец, лазерная сварка. Для максимального сокращения времени цикла эти этапы выполняются параллельно: ELC 160 HP – это многопозиционная установка с круглым делительным столом, предназначенная для высокоэффективного производства: Этим и объясняется наличие в названии станка сокращения «HP» (что означает «High Performance» или «высокопроизводительный»). Стандартные переключаемые шестерни для автомобильных коробок передач выпускаются с временем такта всего лишь около 10 секунд (!).В самом принципе действия многопозиционного станка с круглым делительным столом нет ничего нового: напротив, во многих отраслях многопозиционные станки с круглым делительным столом уже много лет как были признаны недостаточно гибкими и были заменены станками других типов.

Именно здесь придется кстати инновационная разработка, использованная в модели ELC 160 HP: благодаря запатентованной группой EMAG методике автоматизированной переналадки зажима заготовок, установка ELC 160 HP может гибко обрабатывать различные типы заготовок любыми партиями, начиная от единичных.

Четыре процесса одновременно – высокая производительность благодаря «умному» тактированию

Центральной в подлинном смысле слова является компоновка станка вокруг главной колонны, на которой размещаются все компоненты. Вокруг колонны расположен кольцевой поворотный стол, обеспечивающий транспортировку деталей через 4 технологические позиции обработки. Благодаря ряду конструктивных особенностей обеспечивается высокая точность позиционирования заготовки на позиции обработки при высокой скорости перемещения и управления положением поворотного стола. Ввиду быстрой обработки, установка ELC 160 HP со специализированной зажимной оснасткой EMAG подходит даже для самых сложных сверхтонких сварных швов.

Процесс обработки начинается с загрузочно-разгрузочной станции. Для перемещения заготовок с ленты транспортера на кольцевой поворотный стол и для того, чтобы забирать с него обработанные детали, используется  два подъемно-транспортных блока, оснащенных пневматическими грейферами. Далее детали перемещаются на позицию сборки. На ней может быть установлено до трех (различных) сборочных штампов, которые выбираются с помощью команды ЧПУ и максимально оперативно подаются в зону обработки. Таким образом, в тех случаях, когда, например, нужно изготавливать полный комплект шестерен для коробки передач, обеспечивается абсолютная гибкость и простота в переналадке установке на обработку очередной детали.

Сама сборка точно и быстро производится с помощью сервопрессов, для контроля процесса применяется встроенная система контроля усилия / перемещения.

В следующем цикле заготовка подается на третью позицию обработки, на которой выполняется ее индукционный нагрев. Позиция также оснащена направляющими и суппортом с одним или двумя индукторами с возможностью их автоматического выбора. После очередного поворота делительного стола заготовка подается на самый главный узел установки – позицию лазерной сварки. Здесь также есть особенность: на установках  EMAG для лазерной сварки зажим заготовок осуществляется в осевом направлении, что помогает избежать коробления и защитить заготовку от брызг металла, образующихся при сварке. В течение цикла станка автоматически осуществляется выбор зажимного приспособления под следующую обрабатываемую деталь, в зависимости от ее геометрии. На позиции обработке может применяться до трех различных приспособлений, чего, как правило, вполне достаточно.  Таким образом обеспечивается максимальная гибкость и предельное удобство переналадки.

Этот принцип автоматизированной переналадки на обработку следующей детали (патент EMAG) обеспечивает максимальную эффективность установки ELC 160 HP, поскольку он не только избавляет от необходимости ручной переналадки, но и сокращает время ожидания для проведения необходимых разрушающих испытаний первой заготовки, сваренной после ручной наладки.

Благодаря параллельному выполнению таких этапов производства, как загрузка/выгрузка, сборка, предварительный нагрев и лазерная сварка, установка ELC 160 HP позволяет достигать высочайшей производительности: как правило, переключаемые шестерни для автомобильных коробок передач производятся со временем такта всего в 10 секунд. Применение автоматизированной переналадки устраняет традиционный недостаток многопозиционных станков с круглым делительным столом – низкую гибкость, решая таким образом, весьма противоречивую задачу.

Как и две предыдущие две позиции, позиция лазерной сварки оснащена направляющей и максимум тремя зажимными приспособлениями. Сварочная головка может перемещаться по оси X для выполнения шва и по оси Z для фокусировки. В качестве опции может быть также предложена камера с перекрестием. 

Все четыре описанных процесса проходят параллельно, что позволяет предельно сократить время такта работы установки всего до 10 секунд. 

Компактная конструкция – идеальная эргономика

Несмотря на компактность конструкции станка, он обладает высокими показателями эргономики и доступности при выполнении работ по техническому обслуживанию. Благодаря расположению технологических позиций в отдельных секторах шириной по 90 градусов, к каждой рабочей зоне в отдельности обеспечивается свободный доступ. Теоретически можно без проблем выполнять техническое обслуживание всех 4 рабочих зон одновременно. Все оборудование, необходимое для эксплуатации установки, также компактно и расположено в шкафу управления возле станка, благодаря чему оператор имеет к нему свободный доступ. Здесь централизованно размещено все электро- и пневмооборудование, а также индукционный генератор, сенсорная техника, вытяжка сварочного дыма, фильтры и CO2 установка пожаротушения. Фиксированное положение системы передачи лазерного луча и сварочной оптики также облегчают выполнение задач по техническому обслуживанию. За счет этого не только обеспечивается максимальная надежность в эксплуатации, но и повышается удобство работ по наладке и техобслуживанию. Кроме того, за счет фиксированной сварочной оптики лазерный луч всегда направлен внутрь станка, что дополнительно повышает безопасность эксплуатации.

Лазерная технология – исключительно твердотельные лазеры 

На установке ELC 160 HP применяются исключительно твердотельные лазеры, например, TruDisk производства TRUMPF, работающий по принципу дискового лазера, или прямые диодные лазеры IPG. Компания EMAG одной из первых начала применять твердотельные лазеры при сварке компонентов трансмиссии и твердо убеждена в их преимуществах. «Твердотельные лазеры с диодной накачкой отличаются высоким коэффициентом полезного действия на уровне примерно 30%. Это означает, что агрегат мощностью 4 кВт, работающий при полной нагрузке, с охлаждающим агрегатом, потребляет всего примерно 25 кВт. Таким образом существенно сокращаются эксплуатационные расходы заказчика –по сравнению с традиционные лазерными системами», – объясняет Николас Майер, директор по продажам технологического предприятия EMAG Automation. 

Еще одним преимуществом применения твердотельных лазеров является возможность производить сварку без защитного газа, что, в свою очередь, еще больше сокращает расходы. Кроме того, во многих случаях твердотельные лазеры существенно ускоряют процесс сварки. С точки зрения качества обработки деталей это означает, что сокращение погонной энергии также уменьшает подвод тепла к детали, что предотвращает сварочные деформации, и избавляет от необходимости производить дорогостоящую последующую обработку. 

Таким образом, становится очевидно, что установку ELC 160 HP по праву назвали «высокопроизводительной» (High Performance). Вся концепция установки ELC 160 HP, от последовательности процессов, применяемых технологий до эргономичной компактной конструкции, нацелена на повышение мощности и производительности обработки. 

Благодаря чрезвычайно короткому времени такта это решение EMAG для лазерной сварки чрезвычайно интересно для производства компонентов автомобильных трансмиссии, что, безусловно, должно найти широкий спрос на рынке. 

Контактное лицо

Markus Isgro

Press and Communication

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

Рисунки