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)斜擎。

　　自從Quickpoint（快速點(diǎn)磨）工藝于1985年首次面世以來(lái)细溅，位于德國(guó)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)地推捐。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(guò)點(diǎn)接觸在工件表面上進(jìn)行恋昼。位于德國(guó)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(guò)一次裝夾看靠，實(shí)現(xiàn)了要求極為嚴(yán)格的主軸和中間軸的磨削加工。因此在那里液肌，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”。

　　當(dāng)然鸥滨，作為這個(gè)成就的合作者而亮相也是令人自豪的嗦哆。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。從ZF大家庭團(tuán)結(jié)一致的行動(dòng)開始到今天婿滓，他們已經(jīng)獲得了異常成功的發(fā)展老速。

　　“弗利德里希港離我們比在地圖上顯示的要近的多粥喜，”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(shuō)（見(jiàn)圖片1）橘券《钕妫“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)≤窆睿”

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┦客撸T士工程師埃德加?邁耶爾，碩士工程師哈特穆特?格羅斯曼灸尾，他們都來(lái)自ZF勃蘭登堡公司锨穷。

　　當(dāng)然，要取得成就汗势，一個(gè)不可忽視的因素是核心技能岗憨，這一點(diǎn)在勃蘭登堡的總部早已經(jīng)具備。

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年開始锁熟，勃蘭登堡工廠生產(chǎn)第一臺(tái)乘用轎車手動(dòng)變速箱帝膊。所有所需的生產(chǎn)材料都由位于德國(guó)施瓦本地區(qū)格明特市的ZF公司總部提供。僅僅三年之后麸媒，勃蘭登堡工廠就已經(jīng)開始了第一個(gè)自主研發(fā)工作僻跳。成果是一臺(tái)同步的5檔位手動(dòng)變速箱，擁有390 Nm的可傳動(dòng)扭矩及窃。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)前缆刁，汽車制造商生產(chǎn)種類日益多樣的汽車型號(hào)，這對(duì)ZF公司而言是一個(gè)很好的前景起趾。

　　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)變速箱诗舰、全輪驅(qū)動(dòng)變速巷和所謂的SMG變速箱等。在這些順序排列的训裆、并采用液壓和電子控制的變速箱中眶根，換擋過(guò)程不再是通過(guò)變速桿執(zhí)行的機(jī)械式，而是利用傳感機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)向盤上的面板操作完成边琉。

　　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(jiàn)圖片1）属百，他說(shuō)：“除了變速箱的開發(fā)，利用創(chuàng)新的加工工藝变姨，如嚙合工件的滾銑削族扰、磨削和珩磨，傳動(dòng)軸立柱表面和輪子的磨削定欧，表面滲碳硬化和芯軸淬火以及同步化加工等渔呵，”為此，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(lái)加工我們的機(jī)組砍鸠。其中每個(gè)單件扩氢，如輪子耕驰、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)行最后總裝椎裕⊙陨ィ”

一直致力于尋求最高效的工藝方法

　　每年持續(xù)增長(zhǎng)的加工批量只能通過(guò)大量的追加投資來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此皿进，技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性成為了考慮的兩個(gè)焦點(diǎn)辕寺。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)立輪齒加工制造島辰丛，其中包含銑床和去毛刺機(jī)滓层，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)輔助的向酝、使用在線測(cè)量功能的靜態(tài)質(zhì)量監(jiān)控禁糖；

　　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(wú)延滯淬火盖疾；

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

　　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(zhǎng)的切削參數(shù)進(jìn)行最大程度的干燥式加工警沧。

　　“這種類型的項(xiàng)目民轴，也就是說(shuō)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(guò)程”,埃德加?邁耶爾如此說(shuō)∏蚨“就加工過(guò)程的設(shè)置我們需要和我們的用戶進(jìn)行協(xié)商后裸。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(cè)試流程冒滩。我們確定在哪些環(huán)節(jié)上必須更加專注微驶，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’开睡。要做到這點(diǎn)我們必須和機(jī)床及裝備供應(yīng)商共同努力因苹。”

采用 Quickpoint 磨削工藝篇恒，釋放出巨大的潛能

　　在項(xiàng)目計(jì)劃初期扶檐，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)胁艰。因而款筑，對(duì)于加工的尺寸精度必須有特別嚴(yán)格的要求(參見(jiàn)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腾么，圓柱度達(dá)到3 μm僚洋，圓整度達(dá)到2 μm并且直線性可達(dá)到1.5 μm。直至1998年泊术，人們借助傳統(tǒng)技術(shù)候赏，即組合包磨削方法，采用傾斜切入方法磨削這些軸的外圓沃菩。為此盯媚，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分鐘之外片迁，每次卸夾抖唧、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。而且制備起來(lái)非常煩瑣煞肠，因?yàn)楸仨殞?duì)砂輪組合包嚴(yán)格的分級(jí)瓤鬓，以避免出現(xiàn)磨削燒邊。

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)變速箱的中間軸乏束，型號(hào)分別是S6-53型四乱，S6-37型和S5-39型（從左至右）

　　“經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，我們定位于高速磨削糖埋，尤其是勇克公司的Quickpoint工藝”宣吱，埃德加?邁耶爾先生回憶說(shuō)：“在此之前，我們對(duì)于使用CBN砂輪僅有很少的經(jīng)驗(yàn)瞳别。我對(duì)勇克公司的認(rèn)識(shí)來(lái)源于以前的一個(gè)項(xiàng)目征候。在進(jìn)行機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)，我已經(jīng)看了采用這種工藝磨削曲軸的機(jī)床祟敛“贪樱”早在1995年，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)下馆铁，將Quickpoint項(xiàng)目列入到了車間規(guī)劃中跑揉。

　　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。為此需采用只有幾毫米寬的叼架、高度耐磨的CBN或者金剛石磨具畔裕。通過(guò)磨具軸和工件水平軸之間的傾斜，形成一個(gè)后角乖订，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(jiàn)下圖)扮饶。

　　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，借助于可以翻轉(zhuǎn)180° 的磨削主軸箱乍构，通過(guò)一次裝夾就可以在進(jìn)給過(guò)程中將整個(gè)軸的支座和臺(tái)肩全部磨削完畢惜肃。

　　針對(duì)ZF公司的應(yīng)用領(lǐng)域，Quickpoint 5000/40機(jī)型被精選出來(lái)仓近，目的是能夠通過(guò)一次裝夾完成對(duì)外圓柱盲狈、端面和臺(tái)肩的磨削。哈特穆特?格羅斯曼隨后在1996年多次攜帶了各種軸類來(lái)到了勇克公司，為了在測(cè)試機(jī)床上進(jìn)行一系列的測(cè)試:“這是一段對(duì)雙方來(lái)說(shuō)都在學(xué)習(xí)螺矮、給予和索取的時(shí)間殿漆。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(wèn)題我們很快就解決了畅型。而且在加工時(shí)間這個(gè)環(huán)節(jié)上肾蕉，我們也逐步接近了ZF公司的設(shè)想，將加工時(shí)間從5.7分鐘減少到3分鐘乘澈，相當(dāng)于節(jié)省了47%的時(shí)間笤敞。我們通過(guò)共同努力，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)收移交尝鬓。

　　在此過(guò)程中瞻绝，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—它不是定位式磨削秸讹，而是一個(gè)進(jìn)給式磨削檀咙，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(guò)程安全值嗦枢。

從一臺(tái)開始攀芯，到購(gòu)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)在一年之后供貨文虏。因?yàn)樵谶@此期間侣诺，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公司使用氧秘。對(duì)于這項(xiàng)服務(wù)年鸳，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)床丸相，使我能以最快的速度將這些軸交付給我們的用戶搔确。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]第二家供貨商灭忠，但是因?yàn)樗麄冊(cè)诠に嚿喜荒芡耆珜?shí)現(xiàn)自己的承諾膳算，所以我們更加堅(jiān)定了選擇勇克公司的決心∪撂澹”

　　加工流程只有在機(jī)床制造廠家的精心照管下才能運(yùn)行好浆。首先，CBN砂輪的磨削工作量達(dá)到了60,000根軸办轮，同樣令人滿意的是浓朋，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枫欢。但隨著加工工件數(shù)量的不斷增加磨搭，機(jī)床的生產(chǎn)能力很快就出現(xiàn)了局限性裤能，所以ZF公司又購(gòu)置了第二臺(tái)機(jī)床。為此缭亦，在節(jié)約工資成本方面也出現(xiàn)了可以挖掘的潛力勿玖，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(lái)看管（參見(jiàn)圖片4）。借助于集成在機(jī)床上的在線測(cè)量?jī)x器使得過(guò)程安全性得到了進(jìn)一步的提高行掰，使當(dāng)前的機(jī)床加工能力數(shù)值cmk達(dá)到了1.67怎机。

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坪江，這樣每年又可節(jié)約六位數(shù)的歐元成本。

　　隨著6檔位變速箱的生產(chǎn)脑溢，又出現(xiàn)了新的生產(chǎn)能力的需求〗├剩現(xiàn)在，已經(jīng)有5臺(tái)Quickpoint機(jī)床開足三班生產(chǎn)屑彻，以確保穩(wěn)定地向裝配線提供所需的主軸和中間軸验庙。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(wú)上的原則。為了滿足第一個(gè)觀點(diǎn)（柔性）社牲，迅捷的機(jī)床制備能力是必不可少的粪薛。“有一次向我們向法國(guó)同事展示了這些機(jī)床搏恤，他們對(duì)于這么快速的機(jī)床制備時(shí)間感到非常吃驚违寿。從開始制備到生產(chǎn)出第一個(gè)合格零件，僅僅需要半個(gè)小時(shí)”熟空，格羅斯曼先生說(shuō)藤巢。“回頭想想息罗，若采用傳統(tǒng)機(jī)床掂咒，在這段時(shí)間里我們還在配置磨具包呢，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)間轴艇∫瓴”

　　當(dāng)然，訓(xùn)練有素的操作也是一個(gè)重要因素婆掐，當(dāng)今它蛔，“勇克班組”里的員工都是最富經(jīng)驗(yàn)的(參見(jiàn)圖片5)。經(jīng)過(guò)在勇克公司本部最初一周的培訓(xùn)之后抬宽，該操作團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)基本掌握了操作要領(lǐng)隐睹。至今假如需要新的建議，勇克公司還會(huì)派人前來(lái)勃蘭登堡現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)詢解決硝僻。如果涉及到機(jī)床的可使用性鹿脯，格羅斯曼建議找維修部門的同事践斟。在進(jìn)行擴(kuò)大投資時(shí)，人們會(huì)找到他們抵师，以借鑒他們的工作經(jīng)驗(yàn)顶赎。如果他們說(shuō)“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)的坦白坤学，而是一個(gè)證明：勇克機(jī)床幾乎不需要維修工疯坤。

圖片5：統(tǒng)一的黃藍(lán)色調(diào)：?jiǎn)T工從外觀上看也比較特殊，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)而深感自豪深浮。

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)階段压怠。借助砂輪方面的進(jìn)一步開發(fā)，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的磨削速度飞苇。修刀循環(huán)間隔也達(dá)到了120個(gè)工件菌瘫，這個(gè)改進(jìn)也使機(jī)床的工作時(shí)間顯著提高。低耗油量的潤(rùn)滑系統(tǒng)又將油通量從每分鐘200升降到每分鐘60升布卡。在Quickpoint機(jī)床上雨让，工件儲(chǔ)備能力和工藝安全性也已經(jīng)如此之高，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(wú)人看管運(yùn)行忿等，而且生產(chǎn)的廢品率幾乎為零栖忠。

　　下一步，勇克的所有機(jī)床都會(huì)配備操作面板Operator-Panel贸街。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)一操作界面庵寞。通過(guò)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)施匾浪。

　　盡管如此逛徽，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(cè)量蚜烹，目前我們必須在加工之后將零件從機(jī)床中取出穗免，以便我們既可以在機(jī)床上進(jìn)行SPC測(cè)量(參見(jiàn)圖片6),也可以在精密檢測(cè)室中進(jìn)行基準(zhǔn)值的測(cè)量。而剛?cè)〕龅倪@些工件會(huì)濕淋淋的沾滿油报案，這對(duì)于員工來(lái)說(shuō)是很不舒服的趋臼，而且工作場(chǎng)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)裝置抚揖，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)簿翔。”這樣的挑戰(zhàn)對(duì)于諾特拉赫市的這些愛(ài)鉆研的人來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)沒(méi)有問(wèn)題瓢宝。這樣牺会，在不遠(yuǎn)的將來(lái)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语验，也同樣處于嚴(yán)格有求的公差范圍之內(nèi)道葬∠滓　　　　　　

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