作者：海爾穆特?達(dá)姆

標(biāo)題圖片：已經(jīng)磨削完畢的中間軸正處于檢驗(yàn)臺(tái)上：形位公差要求以及支座的尺寸精度都在微米范圍之內(nèi)。

　　自從Quickpoint（快速點(diǎn)磨）工藝于1985年首次面世以來过桌，位于德國諾特拉赫室的勇克公司在外圓磨削領(lǐng)域已經(jīng)贏得了大量的應(yīng)用領(lǐng)地殷彰。僅僅幾毫米寬的CBN或者金剛石砂輪可以采用高達(dá)140 m/s的圓周速度，通過點(diǎn)接觸在工件表面上進(jìn)行诚摹。位于德國勃蘭登堡市的變速箱制造專家ZF公司利用這種工藝率先通過一次裝夾哺肘，實(shí)現(xiàn)了要求極為嚴(yán)格的主軸和中間軸的磨削加工。因此在那里渗稍，人們有理由將所發(fā)掘出的潛力歸功于這個(gè)“引人矚目的項(xiàng)目”佩迟。

　　當(dāng)然，作為這個(gè)成就的合作者而亮相也是令人自豪的竿屹。勃蘭登堡的這家變速箱工廠在被ZF公司兼并之后的十二年內(nèi)已經(jīng)在乘用轎車領(lǐng)域贏得了不可小視的聲望报强。從ZF大家庭團(tuán)結(jié)一致的行動(dòng)開始到今天，他們已經(jīng)獲得了異常成功的發(fā)展拱燃。

　　“弗利德里希港離我們比在地圖上顯示的要近的多秉溉，”安德利亞斯?施雷戈?duì)柌┦浚琙F公司勃蘭登堡工廠的乘用轎車部及行政管理主任這樣說（見圖片1）碗誉≌偎唬“我們所感受到的集團(tuán)創(chuàng)業(yè)宗旨很明顯的和社會(huì)環(huán)境和對(duì)全體員工的責(zé)任心息息相關(guān)相關(guān)∠保”

圖片1：決策人只會(huì)認(rèn)可那些由經(jīng)驗(yàn)豐富的技工操作的工藝方法（從左起）：安德利亞斯?施雷戈?duì)柌┦颗T士工程師埃德加?邁耶爾甲喝，碩士工程師哈特穆特?格羅斯曼，他們都來自ZF勃蘭登堡公司铛只。

　　當(dāng)然贵本，要取得成就，一個(gè)不可忽視的因素是核心技能溃杖，這一點(diǎn)在勃蘭登堡的總部早已經(jīng)具備硝锨。

每個(gè)車型和發(fā)動(dòng)機(jī)都配置最優(yōu)化的變速箱

　　從1992年開始，勃蘭登堡工廠生產(chǎn)第一臺(tái)乘用轎車手動(dòng)變速箱卢圈。所有所需的生產(chǎn)材料都由位于德國施瓦本地區(qū)格明特市的ZF公司總部提供储佣。僅僅三年之后，勃蘭登堡工廠就已經(jīng)開始了第一個(gè)自主研發(fā)工作借衅。成果是一臺(tái)同步的5檔位手動(dòng)變速箱位蓉，擁有390 Nm的可傳動(dòng)扭矩。每輛汽車都需要一個(gè)根據(jù)其發(fā)動(dòng)機(jī)特性進(jìn)行配置并且可根據(jù)其燃料類別協(xié)調(diào)的變速箱 – 當(dāng)前鹊属，汽車制造商生產(chǎn)種類日益多樣的汽車型號(hào)冶媚，這對(duì)ZF公司而言是一個(gè)很好的前景。

　　目前人們已經(jīng)陸續(xù)研制出了各種款式的5檔位和6檔位手動(dòng)變速箱危劫、全輪驅(qū)動(dòng)變速巷和所謂的SMG變速箱等彭旬。在這些順序排列的、并采用液壓和電子控制的變速箱中容诬，換擋過程不再是通過變速桿執(zhí)行的機(jī)械式娩梨，而是利用傳感機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)向盤上的面板操作完成。

　　工作和投資計(jì)劃的負(fù)責(zé)人埃德加?邁耶爾先生屬于核心技能的一個(gè)要素（參見圖片1）览徒，他說：“除了變速箱的開發(fā)狈定，利用創(chuàng)新的加工工藝，如嚙合工件的滾銑削习蓬、磨削和珩磨纽什，傳動(dòng)軸立柱表面和輪子的磨削，表面滲碳硬化和芯軸淬火以及同步化加工等躲叼，”為此芦缰，對(duì)加工的組織結(jié)構(gòu)和加工深度都必須進(jìn)行協(xié)調(diào)：“我們采用復(fù)合的方式來加工我們的機(jī)組。其中每個(gè)單件枫慷，如輪子饺藤、軸類和同步零件被放在一個(gè)加工巢穴內(nèi)加工并且在預(yù)裝配時(shí)被組裝成結(jié)構(gòu)組件。然后將它們放在裝配線上進(jìn)行最后總裝流礁。”

一直致力于尋求最高效的工藝方法

　　每年持續(xù)增長的加工批量只能通過大量的追加投資來實(shí)現(xiàn)罗丰。為此神帅，技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性成為了考慮的兩個(gè)焦點(diǎn)山堵。人們對(duì)于當(dāng)前加工技術(shù)面臨的課題進(jìn)行了深入的分析，有針對(duì)性地采取了下列優(yōu)化措施：

　　設(shè)立輪齒加工制造島几菲，其中包含銑床和去毛刺機(jī)硅决，以鏈接的單元和多機(jī)床為基礎(chǔ)條件進(jìn)行配置；

　　計(jì)算機(jī)輔助的杉唇、使用在線測量功能的靜態(tài)質(zhì)量監(jiān)控拂是；

　　全新的連續(xù)式淬火設(shè)備，對(duì)帶有棘手幾何尺寸的零件進(jìn)行無延滯淬火辟侠；

　　通過一次裝夾借助硬車削和磨削工藝對(duì)齒輪進(jìn)行組合鏜孔加工逃缔；

　　借助珩磨頭在淬火之后對(duì)齒輪直接進(jìn)行珩磨；

　　利用顯著增長的切削參數(shù)進(jìn)行最大程度的干燥式加工眨柑。

　　“這種類型的項(xiàng)目泄廓，也就是說要在功能流程中進(jìn)行很多改變的,必定要求一個(gè)深入的工藝伴隨過程”,埃德加?邁耶爾如此說∑呵唬“就加工過程的設(shè)置我們需要和我們的用戶進(jìn)行協(xié)商权浸。為了能夠提交出一個(gè)合格的變速箱，我們?cè)诒緩S及客戶處做了大量高成本的測試流程吏口。我們確定在哪些環(huán)節(jié)上必須更加專注奄容，以保證在日常加工中必須達(dá)到的工藝安全性。最終我們將‘全面質(zhì)量管理（TQM）’的原則解釋為‘每天高品質(zhì)制造’产徊。要做到這點(diǎn)我們必須和機(jī)床及裝備供應(yīng)商共同努力昂勒。”

采用 Quickpoint 磨削工藝囚痴，釋放出巨大的潛能

　　在項(xiàng)目計(jì)劃初期叁怪，對(duì)于主軸和中間軸外圓磨削的工藝安全性及合理性就必須做出規(guī)劃。這些由滲碳鋼制成的承重單元能作為變速箱壽命和功能的標(biāo)準(zhǔn)深滚。因而奕谭，對(duì)于加工的尺寸精度必須有特別嚴(yán)格的要求(參見標(biāo)題照片和圖片3)：軸座的直徑質(zhì)量達(dá)到IT 5，靜態(tài)跳動(dòng)精度達(dá)到0.02 mm痴荐，圓柱度達(dá)到3 μm血柳，圓整度達(dá)到2 μm并且直線性可達(dá)到1.5 μm。直至1998年生兆，人們借助傳統(tǒng)技術(shù)难捌，即組合包磨削方法，采用傾斜切入方法磨削這些軸的外圓鸦难。為此垮允，當(dāng)時(shí)需要3個(gè)工序—即在三臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行三次裝夾。除了凈加工時(shí)間為5.7分鐘之外，每次卸夾蒿缎、裝夾和在兩個(gè)頂尖之間定中心當(dāng)然還要花費(fèi)很多時(shí)間铃踪。而且制備起來非常煩瑣，因?yàn)楸仨殞?duì)砂輪組合包嚴(yán)格的分級(jí)菠告，以避免出現(xiàn)磨削燒邊漏碰。

圖片3：大族類中的小區(qū)別：和主軸如影相隨的寶馬手動(dòng)變速箱的中間軸，型號(hào)分別是S6-53型蚜冀，S6-37型和S5-39型（從左至右）

　　“經(jīng)過市場調(diào)查肯铣，我們定位于高速磨削，尤其是勇克公司的Quickpoint工藝”逞扰，埃德加?邁耶爾先生回憶說：“在此之前诉鸯，我們對(duì)于使用CBN砂輪僅有很少的經(jīng)驗(yàn)。我對(duì)勇克公司的認(rèn)識(shí)來源于以前的一個(gè)項(xiàng)目物即。在進(jìn)行機(jī)床現(xiàn)場驗(yàn)收時(shí)蚊楞，我已經(jīng)看了采用這種工藝磨削曲軸的機(jī)床∈傺蹋”早在1995年澈驼，ZF公司就在哈特穆特?格羅斯曼先生—加工工藝/加工控制部主任的領(lǐng)導(dǎo)下，將Quickpoint項(xiàng)目列入到了車間規(guī)劃中筛武。

　　采用Quickpoint工藝磨削的基礎(chǔ)是在加工磨削區(qū)域上僅僅形成一個(gè)點(diǎn)大的磨削接觸缝其。為此需采用只有幾毫米寬的、高度耐磨的CBN或者金剛石磨具徘六。通過磨具軸和工件水平軸之間的傾斜内边，形成一個(gè)后角，借助于后角使得接觸區(qū)從一個(gè)線接觸縮減成為一個(gè)點(diǎn)接觸(參見圖片2)待锈。

圖片2：在一臺(tái)勇克Quickpoint 5000/40型磨床上進(jìn)行外圓磨削：窄形的CBN砂輪在整個(gè)輪廓上磨蝕漠其，借助于可以翻轉(zhuǎn)180° 的磨削主軸箱，通過一次裝夾就可以在進(jìn)給過程中將整個(gè)軸的支座和臺(tái)肩全部磨削完畢竿音。

　　針對(duì)ZF公司的應(yīng)用領(lǐng)域和屎，Quickpoint 5000/40機(jī)型被精選出來，目的是能夠通過一次裝夾完成對(duì)外圓柱春瞬、端面和臺(tái)肩的磨削柴信。哈特穆特?格羅斯曼隨后在1996年多次攜帶了各種軸類來到了勇克公司，為了在測試機(jī)床上進(jìn)行一系列的測試:“這是一段對(duì)雙方來說都在學(xué)習(xí)费犯、給予和索取的時(shí)間浸弦。剛開始我們預(yù)計(jì)要出現(xiàn)磨削燒邊的困難，但是這個(gè)問題我們很快就解決了绷冈。而且在加工時(shí)間這個(gè)環(huán)節(jié)上弹噩，我們也逐步接近了ZF公司的設(shè)想每竿，將加工時(shí)間從5.7分鐘減少到3分鐘，相當(dāng)于節(jié)省了47%的時(shí)間国赫。我們通過共同努力幅裳，設(shè)計(jì)了一個(gè)立足于批量生產(chǎn)的流程并實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的驗(yàn)收移交。

　　在此過程中冀肆，人們考慮到了Quickpoint工藝的特點(diǎn)。因?yàn)樗徒M合打包磨削正好相反—它不是定位式磨削假怔，而是一個(gè)進(jìn)給式磨削凄恤，因而在圖紙上給出了“直線度這個(gè)數(shù)據(jù)概念，在此要求軸承座的外殼通體表面必須達(dá)到1.5μm這個(gè)過程安全值怕收。

從一臺(tái)開始嘿辟，到購置五臺(tái)

　　根據(jù)1997年年中進(jìn)行的談判，首臺(tái)機(jī)床應(yīng)當(dāng)在一年之后供貨片效。因?yàn)樵谶@此期間红伦，用于不同開發(fā)階段的小批量的典型軸類零件需要磨削，勇克公司暫時(shí)提供自己的試驗(yàn)機(jī)床給ZF公司使用淀衣。對(duì)于這項(xiàng)服務(wù)昙读，格羅斯曼先生至今仍予以高度的評(píng)價(jià)：“事先我給勇克公司打了電話并攜帶這些軸前去。在此期間他們已經(jīng)派人調(diào)整好了機(jī)床膨桥，使我能以最快的速度將這些軸交付給我們的用戶蛮浑。這使我感受到了伙伴式的合作。盡管當(dāng)時(shí)我們?nèi)栽诳紤]第二家供貨商只嚣，但是因?yàn)樗麄冊(cè)诠に嚿喜荒芡耆珜?shí)現(xiàn)自己的承諾沮稚，所以我們更加堅(jiān)定了選擇勇克公司的決心〔嵛瑁”

　　加工流程只有在機(jī)床制造廠家的精心照管下才能運(yùn)行蕴掏。首先，CBN砂輪的磨削工作量達(dá)到了60,000根軸调鲸，同樣令人滿意的是盛杰，中間的修刀循環(huán)間隔為每50個(gè)工件一次，而且磨削速度達(dá)到了100 m/s岗翔。但隨著加工工件數(shù)量的不斷增加幌蹈，機(jī)床的生產(chǎn)能力很快就出現(xiàn)了局限性，所以ZF公司又購置了第二臺(tái)機(jī)床蹲鱼。為此转迷，在節(jié)約工資成本方面也出現(xiàn)了可以挖掘的潛力，因?yàn)閮膳_(tái)機(jī)床之間采用的龍門式上下料裝置和托板運(yùn)輸都可以由同一名工人來看管（參見圖片4）哲耐。借助于集成在機(jī)床上的在線測量儀器使得過程安全性得到了進(jìn)一步的提高乞易，使當(dāng)前的機(jī)床加工能力數(shù)值cmk達(dá)到了1.67贱僚。

圖片4：開足馬力三班生產(chǎn)：兩臺(tái)Quickpoint機(jī)床附帶外部設(shè)置的上下料系統(tǒng)和內(nèi)部設(shè)置的龍門架，僅僅只需一名員工看管毕蠢，這樣每年又可節(jié)約六位數(shù)的歐元成本吝沃。

　　隨著6檔位變速箱的生產(chǎn)，又出現(xiàn)了新的生產(chǎn)能力的需求⊙阊洌現(xiàn)在俱竭，已經(jīng)有5臺(tái)Quickpoint機(jī)床開足三班生產(chǎn)，以確保穩(wěn)定地向裝配線提供所需的主軸和中間軸车份。柔性和生產(chǎn)材料的可供貨性對(duì)于一個(gè)汽車行業(yè)供應(yīng)商是至高無上的原則谋减。為了滿足第一個(gè)觀點(diǎn)（柔性），迅捷的機(jī)床制備能力是必不可少的扫沼〕龅“有一次向我們向法國同事展示了這些機(jī)床，他們對(duì)于這么快速的機(jī)床制備時(shí)間感到非常吃驚缎除。從開始制備到生產(chǎn)出第一個(gè)合格零件严就，僅僅需要半個(gè)小時(shí)”，格羅斯曼先生說器罐∩椅“回頭想想，若采用傳統(tǒng)機(jī)床技矮，在這段時(shí)間里我們還在配置磨具包呢抖誉，因?yàn)閾Q一次加工型號(hào)有可能就需要一個(gè)班次的時(shí)間∷ゾ耄”

　　當(dāng)然袒炉，訓(xùn)練有素的操作也是一個(gè)重要因素，當(dāng)今验恕，“勇克班組”里的員工都是最富經(jīng)驗(yàn)的(參見圖片5)思早。經(jīng)過在勇克公司本部最初一周的培訓(xùn)之后，該操作團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)基本掌握了操作要領(lǐng)梅砰。至今假如需要新的建議包萧，勇克公司還會(huì)派人前來勃蘭登堡現(xiàn)場問詢解決。如果涉及到機(jī)床的可使用性姨篮，格羅斯曼建議找維修部門的同事荠划。在進(jìn)行擴(kuò)大投資時(shí)，人們會(huì)找到他們截抄，以借鑒他們的工作經(jīng)驗(yàn)刘纸。如果他們說“對(duì)不起，我對(duì)此不太明白”并不是對(duì)自己欠缺的素質(zhì)的坦白掰弯，而是一個(gè)證明：勇克機(jī)床幾乎不需要維修工侈滚。

圖片5：統(tǒng)一的黃藍(lán)色調(diào)：員工從外觀上看也比較特殊氯鲫，因?yàn)樗麑儆赒uickpoint機(jī)床組這個(gè)富有經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)而深感自豪。

采用KVP技術(shù)再節(jié)省20%

　　最后添置的兩臺(tái)機(jī)床出自最新的研發(fā)階段坞角。借助砂輪方面的進(jìn)一步開發(fā)倾祈，由勇克公司本部自行制造的Jukomet-HSC高速磨削主軸已經(jīng)達(dá)到了140m/s的磨削速度。修刀循環(huán)間隔也達(dá)到了120個(gè)工件晴叨，這個(gè)改進(jìn)也使機(jī)床的工作時(shí)間顯著提高凿宾。低耗油量的潤滑系統(tǒng)又將油通量從每分鐘200升降到每分鐘60升。在Quickpoint機(jī)床上兼蕊，工件儲(chǔ)備能力和工藝安全性也已經(jīng)如此之高菌湃，使得該機(jī)床可以在數(shù)小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行無人看管運(yùn)行，而且生產(chǎn)的廢品率幾乎為零遍略。

　　下一步，勇克的所有機(jī)床都會(huì)配備操作面板Operator-Panel骤坐。其全新的人機(jī)對(duì)話界面擁有不依賴于控制系統(tǒng)的統(tǒng)一操作界面绪杏。通過這個(gè)界面，操作人員可以在重復(fù)安全性得到保障的前提下控制機(jī)床和所有機(jī)組及輔助設(shè)施纽绍。

　　盡管如此蕾久，機(jī)床當(dāng)然還存在需要改進(jìn)的地方，對(duì)此勇克的邁耶爾先生指出：“比如對(duì)于抽檢測量拌夏，目前我們必須在加工之后將零件從機(jī)床中取出僧著，以便我們既可以在機(jī)床上進(jìn)行SPC測量(參見圖片6),也可以在精密檢測室中進(jìn)行基準(zhǔn)值的測量。而剛?cè)〕龅倪@些工件會(huì)濕淋淋的沾滿油辰诉，這對(duì)于員工來說是很不舒服的圣治，而且工作場地也會(huì)被磨削油弄臟。所以解決辦法可能是在機(jī)床內(nèi)設(shè)置一個(gè)集成的離心機(jī)裝置敏袄，在這里將軸夾持在兩個(gè)頂尖之間并使之短時(shí)間被驅(qū)動(dòng)辙紧。”這樣的挑戰(zhàn)對(duì)于諾特拉赫市的這些愛鉆研的人來說應(yīng)當(dāng)沒有問題坚为。這樣苟可，在不遠(yuǎn)的將來我們就又可以看到黃藍(lán)相間的機(jī)床攜帶其最新的優(yōu)化方案在磨削加工領(lǐng)域一展身手了。

圖片6：綠色的軸: 即使是在制備之后磨削的第一根軸尿绕，也同樣處于嚴(yán)格有求的公差范圍之內(nèi)想阎。　　　　　　

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