减少主加工时间--双倍工效组合磨床

双刀架同步加工：在对批量工件进行磨削时，“Juflex”型磨床与两台独立磨床相比在价格以及节拍时间上显示出其突出优势。

　　针对不同的零件结构开发出合理化的批量加工流程对于机床制造商来说是对其全部专业能力的考验。理想的方式是，根据客户项目的具体要求，开发出一台具有创意的全新型机床方案。

　　此事例就发生在位于诺特拉赫市的磨床制造商勇克公司： 这台被命名为“Juflex”的新机型的基础理念是将复杂的磨削过程拆分到两个同步执行的机床模块, 这两个模块借助于一个共用的集成装料机又被融合成为一个磨削单元。制造商想出这个创意的出发点是，与采用两个刀架和两个分列开的砂轮同时加工的方案相比，这个新机型可以获得几乎两倍的产量。　             　——海尔穆•达姆

　　假如自己现有的机床产品系列已经不能够满足为用户特别设计项目中对于批量生产流程所期望的效率要求，那么，这个机床制造商应当采取什么样的措施呢？勇克公司的磨削专家认清了这种情况。勇克公司的总裁乔治?黑墨斯巴赫先生将这个情形称之为对于其项目创新能力的巨大挑战。

在自动化领域充满沉重的创新压力

　　如何提出具有创新意义的解决方案, 这一问题在最新推出的独特的机床系列“Juflex”机型中找到了答案（参见标题图示)。曲轴，凸轮轴和传动轴，对于大批量加工这些在汽车行业及其供应商所需要的部件，批量加工的成本压力很大。那种传统的磨床解决方案在完成不同生产加工步骤的方面已经达到了其设计生产能力的极限。下列观点起到了一定的作用：

　　带有不同磨削主轴的机床虽然拥有一个足够大的砂轮储备库，以便依次执行所有生产任务，但是从生产效率上来说，它仍然始终是处于一个砂轮在执行磨削流程的状态。

　　为了避免发生碰撞，在带有两个砂轮的机床上，对一个工件进行的平行加工由于几何尺寸的原因通常受到局限。再则，这种平行加工的复杂程度使得加工过程很难一目了然地被观察到，从而对加工过程的安全性产生负面影响。

　　工件上，各种不同的直径只能采用相同的转速和两个不同的砂轮进行加工，因而加工时不得不在切削参数上做出一定的让步。

　　假如要将各种不同的磨削任务集成在一台磨床上，比如圆度磨削，平面磨削和凸轮形磨削，这势必会要求做出复杂和昂贵的总体磨削方案，而这些功能在每个加工步骤中只能在局部被利用。

图片1：勇克磨削单元“Juflex”拥有集成的装料装置。被一分为二的磨削流程降低了节拍时间并且提高了工艺安全性。

Juflex机型 — 直观，简单和无碰撞的加工流程

　　由于以上这些限制条件，勇克公司找到了采用Juflex机型进行零件批量加工的新途径。其关键词就是“过程拆分”。传统方式是通过两台或者多台相同的机床平行生产来实现所要求的产出量，并完成所有复合加工流程的方式。这种Juflex机型则取而代之，将加工任务单元合理并节拍同步地拆分为两个模块或者称为加工工位。根据产品和任务量，对两个机床模块进行工作效率和成本方面的优化选择。勇克公司这些可供优化选择的方案系列全部久经考验，其中包括用于非圆体磨削的“Jucam”方案，用于HSG外圆磨削的“Quickpoint”方案和传统外圆磨削的“EJ”方案等。另外，这个功能模块还增加了一个集成的装料机架和自己的操作面板“EJ-OP”(埃尔温勇克操作面板)。

　　为了解释这台已经申报专利的机床的功能原理，最好的办法就是以实例为证：借助CBN砂轮对凸轮轴进行高速磨削的实例。在“Juflex 3000”机型上的加工过程是自动化的。该机型由两个实验性的机床模块组成，两个模块按序定位并且相互固定链接在一起。

　　一个异常坚固和稳定的CNC线形装载系统作为固定的组成部分被集成到机床上。它带有3个卡爪，并被固定地安放在一个轨道上，从而保障了绝对同步的垂直和水平方向的运行。其卡爪之间的间距和两个加工工位之间的间隔相符。在侧墙板移门上方的三个卡爪同时运作：卡爪1从第一个工位的毛坯制备处抓起一个毛坯件；卡爪2将一个在工位1中经过加工的工件转交给工位2；卡爪3负责将成品件从工位2中取走并放置到成品存放位置（参见图示1和2）。

　　整个行程借助于一个驱动单元并通过一个曲柄杠杆完成，这样可以对工件交换起到保护作用。一个行程距离是250mm，所以运行非常迅速。加工工位之间的工件在移交时，根据工件的径向位置，可以实现等角运转。这个解决方案的其它优势：不采用会产生障碍的龙门式装料系统。龙门式装料系统要求在加工车间的高度方面留出巨大的自由空间，而且还必须留出许多通道。取而代之，按照“舞台”原理设计的开关柜可以在机床上方移壁，从而使所需的面积大大减小。

相互独立的磨削工位加工时间事半功倍

　　凸轮轴加工应用实例：任务项1是磨削轴承，止推轴颈和小头直径。为此所选用的机床模块是一台Quickpoint 3000/20型外圆磨床，带有一个回转头，两片砂轮。而在同步的时间段内，第2个机床模块可以完全独立地执行第2个任务项。任务项2可以对凸轮和凹形处的几何形状进行粗磨和精磨，而且端面也可以被加工。为此选用一台型号为Jucam 3000的非圆磨床。在对两个任务项进行工作步骤划分时一方面要致力于持几乎一致的节拍时间。目的是其总周期时间和常规的在一台机床上进行复合加工的周期时间相比，能够减少几乎一半。另外一个方面的目标是，每个任务项在一个机床模块上力求达到最佳的价格功效比。而如果是将两个任务项都放在同一台机床上完成，那么肯定需要更加昂贵的，集成了许多加工方式的多功能机床。和两台独立机床方案相比较的另一个明显的性价比优势在于，Juflex方案仅仅附带一个控制系统(有Siemens 840D或者Fanuc 18i可供选择),一个液压机组和一个冷却液供给系统。经过统计，勇克认为这种Juflex方案和使用两台单独机床相比，投资总额可节约20%到30%。在Juflex 方案中，操作面板EJ-OP被定位在中间，并且分别根据面板的设置使操作人员可以了解到模块内的流程。通过密码和微软执行程序，操作人员在输入加工参数和操作机床时可以获得大力的辅助。任务项在空间上的分离也杜绝了碰撞的可能性。

柔性的组合部件原则

　　在两个拆分开的机床模块上，同时对两个工件进行不同工艺方法和过程参数加工，这个Juflex方案非常适用于汽车行业所有小型零件的加工并且可以作为一个很有意义的选择项，即：采用两个刀架和分离的砂轮进行并行加工。通过这个方案可以实现非圆磨削，粗磨和精磨，凸轮磨削直至凹面几何形状的磨削以及圆度，轴肩和无旋转状态的磨削。此外，还有这个可能性，即每一个机床模块最多附加3个磨削主轴进行工作。

　　三个实践的例子可以进一步阐明采用Juflex 3000型机床和传统机床方案相比的节省优势：

　　实例1： 传动轴，三级生产层次。以前的解决方案： 采用三台Jumat 3000/50机型进行直径和平面的磨削，采用一台Jumat 5000/50机型用于切槽磨削，包含一台装载龙门架。新的解决方案：采用一台Juflex 3000机型用于直径，平面和切槽磨削，附带一台集成的装载架。可节省：19.6%的投资总额。

　　实例2： 同样是加工传动轴，三级生产层次。以前的解决方案：采用两台 Jumat 51机型进行外直径磨削和平面磨削，再采用一台Jumat 31机型用于外直径磨削，附带一台装载龙门架。新的解决方案：采用一台Juflex 3000机型用于磨削外直径和平面，附带一台集成的装载架。可以节省：31%的投资总额。

　　实例3： 传动轴, 三级生产层次。以前的解决方案：采用两台Quickpoint 3000/60机型用于磨削外直径，平面轴肩，倒角和切槽磨削，附带一个装载架。新的解决方案：采用一台Juflex 3000机型用于磨削外直径，平面轴肩，倒角和切槽，带有集成的装料架。可节省：31.6 %的投资总额。世界上很多知名的公司，如西门子驻捷克的公司，美国的Systrand/Presta公司以及德国大众在中国的公司目前已经成为Juflex机型客户。

图片2：可靠，坚固，迅速和高度精确：每个机床模块借助一个线形装载机链接，在必要时也可以等角完成工件的搬运。

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