Planetary gear carrier machining in two clamping positions

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只需两次装夹即可完成行星齿轮架的加工

高效的代名词：海科特 T45

两年多来，总部位于德国加兴的福伊特公司一直在使用独特的机械手设备生产用于公共汽车变速箱的行星齿轮架。该设备的核心是两台带车削功能的海科特 T45 五轴多功能加工中心。整个加工过程只需两次装夹即可完成。其成效是显著的：与先前共使用九台机床的传统生产工艺相比，所需空间减少到原先的四分之一，加工时间缩短了 30%，单个组件的生产时间仅为原先的20%。

想象一下，您乘坐着公共汽车在城市中穿行：汽车停下来让乘客上下车，然后重新启动，加速、刹车、再停车，如此反复。如果您在整个过程中没有发现任何颤动或换挡异响，那么这辆车极有可能配备的是福伊特迪瓦 (DIWA) 自动变速器。“迪瓦 (DIWA)”指的是差动转换器（德语为 Differenzialwandler，其名称由此而来）。这种变速器能在一定速度范围内实现平稳起步，而其他变速器要做到这一点需要换挡两到三次。

目前，全世界有超过 16 万台迪瓦自动变速器在运行。这是有其原因的：凭借创新的设计和超高品质，迪瓦变速器深受乘客和驾驶者的喜爱，也因此赢得了公交公司和制造商的青睐。不仅如此，由于降低了油耗，迪瓦变速器还能确保更低的用车成本。不过，能取得如此大的成功，技术革新并非其唯一决定性因素，可靠交付、灵活性和极具竞争力的性价比同样重要。“我们会持续监控我们的生产工艺，去寻找优化的机会。”福伊特公司 (Voith Turbo) 德国海德汉总部的生产技术总监 FriedrichOberländer 说道。“我们的工作重点是不断优化我们的自动化水平和工艺过程中的技术参数，以及为我们的员工合理构建工艺流程中无法实现自动化的部分。”

Friedrich Oberländer，福伊特公司生产技术总监

“ 由于生产设备的自动化，我们今后将能更有效地管理我们的资源，并且高效地调配成熟的技术工人。”

试验台上诞生的生产概念

负责生产福伊特变速器的加兴工厂也同样遵循着这些要求。“为了保证我们的灵活性和成本效益，我们保持着高度的纵向一体化。”加兴工厂的生产总监 Vincent Ross 解释道。“要做到这一点，我们需要不断检查我们的工艺流程，去发现任何优化的可能性。”

2018 年，负责这一优化工作的员工发现，当时迪瓦变速器中安装的行星齿轮架的生产设备需要改进。此外，当时采用的按序进行的多阶段生产工艺已不再匹配那时的技术能力。“因而，我们亟需简化工艺流程并采用创新技术。”Friedrich Oberländer 强调说 ⸺ 他负责着所有工厂的优化工作。“我们决心要同步实现最大程度的自动化和加工工艺的优化，以保障大规模批量生产。”

Friedrich Oberländer，福伊特公司生产技术总监

“ 我们决心要同步实现最大程度的自动化和加工工艺的优化，以保障大规模批量生产。”

海科特 T45 ⸺ 优化生产的关键

2018 年 AMB 展会期间，Oberländer 在参观斯达拉格展位时萌生出一个可以实现该目标的想法。当看到当时最新款的海科特 T45 五轴多功能加工中心时，他意识到了行星齿轮架生产的潜力。“这台加工中心具有卓越的刚性设计，最重要的是带有一个快速、动力强劲的转台。原先需要六道工序才能完成的生产过程，现在只需要这一台加工中心就能完成，而且只需要进行两次装夹。”随后，他们与斯达拉格凯姆尼茨工厂的机械工程师以及其他五轴加工中心制造商进行了大量的探讨。Vincent Ross 参与了当时的决策过程，他说：“在决定采用斯达拉格设备之前，我们进行了结构化分析和综合风险分析。”对此选择，Friedrich Oberländer 的解释是：“当时，斯达拉格是唯一一家能够提供带 400 mm 托盘的紧凑型铣车复合加工中心，并且转速和扭矩都符合我们的应用要求的供应商，而这台设备就是海科特 T45。当然，以往的良好体验也起到了一定的作用。毕竟，当时我们已经和斯达拉格合作很长时间了，我们对现有的海科特加工中心以及斯达拉格提供的支持都非常满意。”

Vincent Ross，福伊特公司加兴工厂生产总监

“ 在过去 2 年中，我们的设备综合效率 (OEE) 达到了 90% 以上。”

成功的发展伙伴关系

福伊特与斯达拉格联手进行了该生产设备的概念规划。Vincent Ross 解释道：“ 我们考虑了各种概念，包括不使用机械手的传输系统。不过，为了配合我们让自动化设计实现最大灵活性的战略，我们最终还是决定采用带关节式机械手的解决方案。这样不仅可以实现上下料，还能自动重新配置机床。”

斯达拉格聘请了一位外部自动化专家参与该项目的实施。这支由三方人员组成的团队打造出了一个由两台海科特 T45 加工中心和一个承载能力高达 500 kg 的机械手组成的加工单元。机械手负责检查坯料进给，并为两台加工中心上下料。目前，该设备用于加工三种不同的行星齿轮架，共 20 种变体型号。当更换产品时，机械手将安装所需的夹爪，并为机床更换所需的夹具，而无需停机。夹爪和夹具（包括托盘、支撑油缸和动力卡爪）已预装在机械手单元中。坯料和行星齿轮架成品分别通过两条独立的运输带送入和送出设备。

Friedrich Oberländer，福伊特公司生产技术总监

“ 新设备最大限度压缩了在不同型号之间转换的成本和工作量，我们的灵活性因此大大提高。”

关键因素：员工的专业素养和不懈努力

“通过双方合作，我们为行星齿轮架安装了全新的生产系统，其效率之高让我们大为惊叹。”Vincent Ross 说。他认为，参与人员是他们取得这一成果的关键因素。“正是福伊特员工和海科特专家出色的专业素养、专业知识和不懈努力，才让我们实现了在一台机床上通过两次装夹完成自动化整体加工的想法。”Ross 承认，实现这一目标的道路并非一帆风顺。他们所安装的海科特T45 是新款机型的首个型号系列，以前并没有用于这种连续作业。因此，旋转传输系统最初出现了过早磨损的问题，但通过设计调整，这一问题得到了缓解，最终取得了令所有人都满意的结果。斯达拉格还成功改进了齿带式刀库：他们发现，刀库皮带使用的材料对福伊特使用的冷却润滑剂很敏感，因此在进行了合适的试验后，将其更换为另一种材料。

Friedrich Oberländer 还提到，OP 20 装夹位置的夹持力曾出现过问题，后来通过在夹头上涂上特殊涂层得以解决。“我们齐心协力，一起发现和找出每一处问题，然后认真地解决问题。”Oberländer 肯定道。“这也正是像斯达拉格这样的合作伙伴的出色之处。”

单位面积产量成倍增加

Vincent Ross 对此表示肯定，并且对现在达到的正常运行时间感到满意：“经过 2 年多的实践验证，我们的设备综合效率 (OEE) 达到 90% 以上。”凭借这台新设备，他的团队每年能够生产五位数的行星齿轮架，产量与先前基本相当，但所需空间减少了约 75%，生产时间缩短了约 80%。这主要得益于装夹时间和非生产时间的大大缩短。此外，纯加工时间也缩短了约 30%。“员工分配是对成本效益影响最大的一个因素。”Friedrich Oberländer 补充道。“由于生产设备的自动化，我们今后将能更有效地管理我们的资源，并且高效地调配成熟的技术工人。”

开辟新前景

这一结果对客户的影响极为显著。“新设备最大限度压缩了在不同型号之间转换的成本和工作量，我们的灵活性因此大大提高，从而可以更快地响应客户的要求。”Friedrich Oberländer 说道。“除此之外，这一解决方案还为我们开辟了新的前景。”Vincent Ross 肯定道，“新的加工单元让我们不仅可以为迪瓦 6 生产行星齿轮架，还可以为下一代产品 ⸺ 迪瓦 NXT 7 速混动变速器生产行星齿轮架，在工艺可靠性和成本方面都堪称完美。即使是未来几代的变速器或类似组件也完全没有问题。”