採用微量潤滑技術綠色生產發動機缸體

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   時間:2014-03-11 13:29:00
採用微量潤滑技術綠色生產發動機缸體簡介
      在梅舍德(Meschede)的Honsel公司,在生產線上每天生產680個輕金屬材質的「直列式發動機」缸體。在切削加工中,Bielomat……
採用微量潤滑技術綠色生產發動機缸體正文
  

在梅舍德(Meschede)的Honsel公司,在生產線上每天生產680個輕金屬材質的「直列式發動機」缸體。在切削加工中,Bielomatik公司的可精確定量的微量潤滑技術使工藝過程保持清潔並且有較好的經濟效益。
在德國北萊茵-威斯特法倫州的霍赫紹爾縣的縣城梅舍德(Meschede)是Honsel公司的所在地。在這裡,僅僅在「直列式發動機」的生產部門,每天在一條生產線上約生產680個發動機缸體。工業機器人從緊挨工廠的鑄造車間抓取缸體,把缸體再傳送到加工設備,以最短的節拍時間進行銑削、鑽削和攻絲,工件實際上已加工成為成品(圖1)。


圖1. 雙通道微量潤滑系統可針對諸如攻絲、螺紋擠壓成形、鉸削、
銑削以及如在這裡所看到的深孔鑽削等加工工藝以確保最佳地供應所需的潤滑油量。

一眼看到乾淨的機床作業環境和乾淨的構件會使人感到十分驚異。在一般情況下,這種構件是不需要再進行清洗的。其奧妙在於:Bielomatik公司(圖2)的能實現特精密定量的雙通道微量潤滑系統除了起到優化切削過程的作用之外,還使刀具維持了較長的使用壽命。


圖2. 系統結構:裝有控制模塊的雙通道微量潤滑裝置和主軸(剖視)

微量潤滑技術的優點
1. 由於減少了機床部件而降低了投資費用。
2. 由於免去了冷卻潤滑液的排放費用和減少了潤滑液的使用,從而降低了維護費用。
3. 減少了有損人們健康的因素,也就減少了主要的疑難問題。
4. 在「乾式」切削過程中,潤滑液幾乎是粘附在切屑上的。
5. 在使用合適刀具的條件下,由於較短的節拍時間和較長的刀具耐用度,從而提高了生產率。
微量潤滑技術使構件生產成本降低高達15%
對於汽車工業的配件廠來說,在進行最經濟生產的同時,極高的質量要求是絕對必要的。兩個來自直列式發動機生產部門的Marc Kesting先生(主管CNC加工的準備工作)和Karsten Gutschker先生(負責生產管理工作)在挖掘節約潛力時,對切削過程進行了仔細審查。結果是:自2004年以來,安裝了可精確定量的雙通道微量潤滑系統的九台總共有17個主軸的加工中心,直到現在還在運行。從這種決策中的得益是多方面的,並且是可以明顯觀察到的。作為節約的效果,Bielomatik公司認為視原來的加工情況和微量技術的應用情況,構件的生產成本最多可降低15%。
雙通道微量潤滑縮短加工節拍和延長刀具壽命
在MAG集團公司的Specht 550 Duo型加工中心(該型號加工中心是MAG集團的Cross Huller公司製造的產品,是一種雙主軸加工中心,可進行乾濕切削加工)上約在0.8秒時間內完成換刀。不存在潤滑油的供應問題 :雙通道微量潤滑系統能在0.1秒的時間內將潤滑液直接輸送到刀刃上。由於隨著換刀也會經常出現需調整潤滑油量的要求,而基於符合加工工藝要求的油氣混合發生器,其雙通道系統恰恰對於高動態的工藝過程其優點是十分明顯的。在這裡,單通道微量潤滑系統或許是難於勝任的,用於新換上的刀具,其所需的潤滑液完全來充滿單通道潤滑系統較長的管路和直到噴到切削的部位,這一過程必然會導致較長的節拍時間。Marc Kesting先生強調說,由於雙通道微量潤滑系統反應快捷,由此縮短了切屑到切屑的時間(即兩次切削間的間隔時間)。此外,同另一些採用單通道潤滑技術的機床相比,採用雙通道微量潤滑,刀具的使用壽命也明顯較長。
科研上證實微量潤滑技術的成果
達姆施塔特工業大學生產管理、工藝和機床研究所所長Eberhard Abele教授和研究所的科技人員Benjamin Frohlich碩士工程師在他們最近的「高速銑削的效益」一文中論述了他們的觀點:「為了能夠解決日益變得複雜、硬度愈來愈高的高合金材料的加工任務,有必要採取一系列合理化措施:即在銑削淬硬鋼材料時可以通過微量潤滑來明顯地延長刀具的使用壽命和提高工件的表面質量。硬銑的工藝參數範圍有限,而藉助於硬銑是能夠運行平穩和經濟地進行切削加工,但是,諸如空氣壓力、潤滑液量或噴霧顆滴大小等微量潤滑系統的參數量的調整必須逐一與切削參數相匹配。」
這樣的結論,在Honsel公司輕金屬的加工中也會碰到。在梅舍德的該公司決定採用雙通道微量潤滑系統。自從採用微量潤滑系統以來,在連續運行的工藝過程中,完成了業已為實驗已證明了的各細節的改進。
零件清洗也可以根本不需要
Kesting先生對雙通道微量潤滑技術的重要效果作了簡明扼要的總結,他說:「我們可以非常好的控制臟物。需要與用戶商定,以確定對缸體或者進行簡單清洗或者是完全不需要清洗。」Gutschker補充說:「由此,我們減少大量的污水,並同時節省了處理污水的費用。」當詢問這會產生多大直接的成本後果時,他作了令人驚異的回答:「僅僅是清洗的費用就佔到生產線上整個加工費用的4.5%。」
免去零件的清洗,也就不會發生由於清洗引起的對工件的熱損害。這樣,為進行密封性試驗而冷卻經清洗好的零件就沒有必要了。在Honsel公司直列式發動機的生產中採用一台清洗機,至少對於每天約生產3000件發動機缸體是夠用了。
僅僅是無需進行零件的清洗或者是只需進行有限的清洗,這在生產時間和生產費用方面就提供了可觀的效益,並且對Honsel公司的生產起到了非常出色的生態平衡,較低的排放費用、每個缸體平均只需2.95毫升極少的潤滑油消耗,這對環境保護作出了貢獻。微量潤滑系統只有通過進給運動的程序來接通,並僅僅在進行切削加工的情況下才實施潤滑。當鑽14個孔,意味著雙通道微量潤滑系統要接通和斷開14次。在換刀過程中,通過潤滑裝置的結構而防止了出現潤滑油過多配量的現象,因為在主軸內只有純凈的氣體,因而在刀夾的刀柄端面上不會有油,也不會有油到達這裡。而對於單通道微量潤滑裝置,在換刀時潤滑油常常會泄漏出來,根據微量潤滑裝置的結構情況,潤滑劑泄漏到加工區或泄漏到刀庫上,從而影響到刀具的定位精度,也會弄髒廢氣的過濾器。為了設備的繼續使用,Honsel公司每周只需清洗一次機床加工區,由於切屑是乾的,進行這樣的清洗完全足夠了(圖3)。對於採用較小刀具直徑加工時,潤滑液的精確定量,如同用較多量的潤滑液供給刀具(擠壓絲錐)那樣,問題同樣是很少的。


圖3.切屑既沒有粘在主軸上,又沒有粘在刀具上:由於Bielomatik公司的
雙通道微量潤滑裝置使MAG集團的Specht 550 Duo型加工中心的加工區域變得較為乾淨。

每周按17個班次進行加工,產生的干切屑應存放到容屑車裡。在對潤滑沒有進行優化的情況下,粘有油的切屑就很容易粘附在刀桿上。如果刀桿的空心錐柄沒有正確地拉緊到主軸錐孔里,那麼在進行加工時,這種切屑就會造成故障。較小的切屑能對刀具的圓跳動產生不利影響,亦即影響到工件的加工質量,而對於裝有能最佳地適配具體加工工藝過程的雙通道微量潤滑系統的切削機床,是不會出現這樣的問題的。對於這裡所述的缸體加工,孔間距450mm的公差至少為0.02mm。一些孔的公差為0.01mm。
Kesting先生說 :「我認為微量潤滑加工要比任何的濕式加工更好」,再則,基於其四年多採用雙通道微量潤滑技術的經驗。首次用Bielomatik公司的雙通道微量潤滑系統來大量裝備的加工中心,使這種裝備成為Honsel公司今後機床投資的絕對標準。雙通道微量潤滑裝置的能力在當時已對機床的選擇產生了影響。Kesting先生和Gutscher先生知道,這個系統可以針對其生產過程的單個加工工藝精確地調整微量潤滑,由此可以使企業生產在經濟和生態環境上獲得最佳的解決。「為了實現這個目標」,Gutschker先生說道,「我們認為除了進行微量潤滑技術的培訓外,再通過Bielomatik公司專家的指導,往往可以用較短的時間來實現這個目標。」
Bielomatik公司除了提供集中潤滑裝置外,還提供單通道微量潤滑系統和雙通道微量潤滑系統,因此,公司熟悉技術裝備的優點和應用領域。單通道微量潤滑系統安裝簡單和便於改裝,並操作簡單。對於需要輪翻進行濕式加工和微量潤滑加工的場合,這種單通道微量潤滑系統就可以利用內部的供油設施,並且這種單通道微量潤滑系統需要的安裝空間也比較小。而通過主軸供給的濕潤劑已在位於主軸潤滑油輸入端前的裝置中完成油—氣混合。
在雙通道系統,依靠一個隨著主軸迴轉的噴管(內、外通道)經過主軸內通道分開供給的空氣和潤滑液。油和空氣的混合比例與所採用的刀具無關,可以針對具體的加工工藝和作為絕對的容積量進行調整。這使工藝過程的優化要比單通道系統變得較為簡單。在較高的主軸轉速和由此而產生離心力的情況下,不會產生不均勻的供油,這應歸因於強制性供油。對於高生產率和高主軸轉速(達40000r/min)的成本最佳的生產或者對於採用有著很多換刀的柔性生產模式來說,Bielomatik公司的雙通道系統應是一種優先選擇的解決辦法。
所使用的潤滑油量,有定量功能的微量潤滑系統和刀具是影響切削工藝過程效率最重要的因素.當然,Honsel公司對於它的刀具供應商明確表示,訂購的是適合於雙通道微量潤滑系統使用的刀具,並環繞著切削加工,使它的技術訣竅能藉助於雙通道微量潤滑技術來不斷改進工藝過程和進一步擴大工藝使用範圍。
用戶
Honsel公司(Honsel國際技術公司—HIT)在輕金屬加工領域是世界上領先的企業。通過鑄造、擠壓和軋制等所有生產工藝生產鋁和錳材產品。Honsol公司通過其在汽車領域的核心業務以及在德國、法國和巴 西等國投資設廠,已使它成為國際汽車工業的開發商和公認的供應商。Honsel公司直接向歐洲和美國的汽車工業以及向他們的總成供應商提供發動機零件、傳動件和底盤零部件,以及提供車身零件。其生產垂直延伸到零部件的全部加工和裝配。
Honsol股份公司
59872 Meschede 電話 0291/291-0 傳真 0291/291-366

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