大型齿轮箱的高效率加工抄表系统

大型齿轮箱的高效率加工

大型齿轮箱的高效率加工 2011： 弗兰德铸造公司（Flender Guss）使用斯达拉格海科特公司（StarragHeckert）卧式镗铣加工中心 HEC 1600P Athletic 加工大型齿轮箱箱体，其加工效率是以前的两倍。目前风电行业正在急速膨胀，因此弗兰德铸造有限公司及两合公司（Flender Guss GmbH & Co. KG）所拥有的加工中心的加工能力已不能满足市场对于大型齿轮箱箱体的需求。为此弗兰德公司一次性从斯达拉格海科特有限公司（StarragHeckert GmbH）订购了5台卧式加工中心：第1台自用，另外4台分别配给位于印度和中国的子公司各2台。自2006年10月份以来，一台全新的斯达拉格海科特加工中心“Athletic HEC1600”被安装在开姆尼茨市市郊的弗兰德铸造有限公司（弗兰德集团全资子公司）的18号车间内。这个车间里主要加工大型齿轮箱箱体，这些齿轮箱被用于风力发电机、机车、有轨电车以及高速列车上。

风力发电机齿轮箱箱体的客户是威能极股份公司（Winergy AG，同是弗兰德集团全资子公司）。威能极公司是风力发电机传动系统（齿轮箱、离合器、发电机以及变频器）的供应商。新购置的斯达拉格海科特加工中心主要为威能极公司加工大型的工件，特别是分体式或整体式的齿轮箱箱体。弗兰德公司的铸件加工主管Ullrich Steinbach先生表示：“因为在市场上很难找到如此高精度且复杂的大型工件，所以我们决定提高我们自身的产能。”

图1 双托盘结构设计使非加工时间缩短

风电行业在急速膨胀，威能极的需求也持续增长，原有的加工能力已不能满足需求。此外，机床技术在过去的七年里有了显著的发展，虽然老设备的加工精度还能满足要求，但其加工经济性却不能满足当今的要求。

图2 双夹具的设计实现了加工在可维护的空间内完成

在对设备供应商进行市场调查后，一家当地的供应商赢得了订单：同样来自开姆尼茨市的斯达拉格海科特有限公司所生产的加工中心“Athletic HEC1600”从十家供应商中脱颖而出，取得了五台设备的订单。其中第一台设备分配给了在开姆尼茨市市郊的弗兰德铸造公司，两台设备分配给位于印度金奈市的威能极子公司，两台设备分配给在中国天津的弗兰德传动有限公司。Ullrich Steinbach先生表示，起决定性的是加工效率。他说：“所有供应商都能提供高质量的设备，但对我们来说斯达拉格海科特的设备在加工时间和降低非生产时间方面是最理想的。该设备的设计很好的符合了我们的期望，也适合我们的工件系列。”40m/min的高速进给以及最短的换刀时间保证了加工复杂大型工件的经济性。

图3 采用新型的加工中心使大型减速机壳体的加工时间减半

单是主轴带一个直径150mm镗杆的设计就保证了最大可能的稳定性。该数控可伸出的镗杆还可以高效率的加工位于工件深处的盲孔。加工效率是最高指示在投资的前期准备阶段，位于开姆尼茨市市郊的弗兰德公司就被定位为印度威能极和中国弗兰德传动的“工艺先锋”。弗兰德公司表示：“我们在设备上进行了试切并对加工过程进行了优化。然后安排来自印度及中国的操作人员和编程人员到我们这里来接受相应的培训。这批在德国接受培训的员工最后则参与印度和中国当地的设备验收，并将在德国优化好的程序在当地的设备上试切。”经过近半年的运行和经验积累，加工效率和产品质量完全满足了Ullrich Steinbach先生的期望。Ullrich Steinbach先生表示：“显著改善的是加工过程中的振动情况。以往在加工大型的复杂工件时，位于工件深处的孔径和较长的刀柄经常是问题的症结所在。现在借助直径150mm的坚固主轴及其立式止推轴承，我们得到了非常好的加工效果。”与以往的加工相比，同样的工件现在的加工时间只需原来的一半。Ullrich Steinbach先生补充说：“由于新设备的设计非常坚固，我们工件的质量也得到了非常大的提高。”

图4 重型工件：Flender Guss公司正在加工风能设备减速箱的壳体部件

现在该设备实行24h三班制生产，平均每月可加工约30个齿轮箱箱体。由于工件有不同的形式（整体式或者分体式），其加工时间也不一样。双托盘的设计允许工件的装卸与加工时间同步，实现了最短的非加工时间。通常情况下，工件的加工需要两次装卡。第一次装卡是加工工件的装卡面。第二次装卡则可将工件完全加工。HEC1600标配的是60或80个刀位的链式刀库。但是在弗兰德的加工需要用到约150把刀具，所以弗兰德选用了容量更大的塔式刀库。另外刀具的装卸也允许与加工同步进行。

图5 印度Winergy Drive Systems工厂正在采用两台StarragHeckert 1600P Athletic加工风能设备的减速机外壳和转矩支架

当问及Steinbach先生对哪些方面存在不满意时，他毫无顾虑地回答：“没有。我们所有特殊的意愿也得到了满足，而且结果和我们所期望的一样。我们在准备阶段就明确了所有事情，包括加工区域的可站人区域等细节。”这样做的原因是在加工这种大型且昂贵的工件的过程中需要经常使用高精密的测量仪器进行手工测量。虽然该加工中心也配备了一个测量头，但它的精度不能满足需要。Steinbach先生补充说：“但这点不能归咎于加工中心生产商，因为只靠机床所使用的测量头是不能保证我们产品的质量的。”弗兰德铸造有限公司及两合公司（Flender Guss GmbH & Co.KG）拥有630名员工的弗兰德铸造有限公司及两合公司（Flender Guss GmbH & Co.KG）每年加工各种铸件约计63000t。弗兰德公司还提供各类咨询服务：材料开发、模具设计及其工艺、预加工和精加工、部件组装和最终总装。其生产的机械成型铸件的重量范围5～300kg，手工成型铸件更可达25000kg。机加工方面，可加工的棱柱型工件的尺寸范围630mm×800mm×850mm～3000mm×2000mm×1200mm，可加工的圆柱型工件的直径可至2000mm。

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