WMZ為電驅系統(tǒng)中空軸熱火精加工提供全序加工方案

　　項目案例： 為電力驅動新能源傳動系統(tǒng)中的中空齒輪軸零件熱后精加工提供高效完備的設備和工藝方案，Werkzeugmaschinenbau Ziegenhain公司(簡稱WMZ)又再一次用實力說話，展現(xiàn)出其在電動汽車傳動系統(tǒng)復雜零件制造方面的創(chuàng)新力和無限潛能。方案中應用WMZ H200機床，只裝載兩套夾具，就完成了中空齒輪軸的車削、銑削、鉆孔，以及強力刮齒工序，并達到了嚴苛的形位公差及表面粗糙度要求。這一設備方案正是在與DVS集團其它子公司的緊密技術合作下完成的?？偠灾簺]有WMZ與DVS其它成員公司的合作，就沒有今天這個成功的項目案例。

　　隨著電動汽車工業(yè)在世界范圍內興起，與汽車制造業(yè)相關的機床設備行業(yè)——這其中也包括WMZ公司以及DVS集團其它子公司——不斷面臨著新的設備改造需求和工藝生產(chǎn)需求的雙重考驗，這都需要運用創(chuàng)新思路來解決。為了達到所需的驅動扭矩，電動汽車的變速箱需要非常大的齒輪傳動比。伴隨著發(fā)動機轉速增大到17000 rpm，其對噪聲敏感度和磨損性能的負面影響也會隨之增強。例如，沒有了燃油發(fā)動機的噪音背景，傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音就變得非常明顯了。要解決這一問題，就必須提高對傳動系統(tǒng)中運動部件的動平衡要求，這也就導致了相關零部件的形位公差緊縮，精度要求提高。

　　作為DVS綜合解決方案的一部分，WMZ提供了熱后精加工方案

　　受德國一家知名的電動汽車制造商之托，考慮到嚴苛的加工質量要求，WMZ提出用一套具有開創(chuàng)性的集成化產(chǎn)品方案來完成電驅傳動系統(tǒng)中的中空齒輪軸的全序加工(從毛坯件到成品工件的所有加工工序)，這個項目是在DVS集團其它兄弟公司的緊密合作下完成的，包括BUDERUS 磨削技術公司，PR?WEMA傳動技術公司以及DVS Production公司。

　　其中，WMZ為中空齒輪軸的整體熱后精加工提供了高效完善的車銑加工中心; 接下去的硬加工工序是由BUDERUS 磨削技術公司設計的UGrind 系列萬能磨床完成的;之后的齒輪珩磨工序由PR?WEMA傳動技術公司開發(fā)的珩齒機完成。以上所述的整套軸類加工設備目前在位于德國圖林根州的DVS Production GmbH公司，處于生產(chǎn)過渡階段。

　　電動汽車的內部設計空間是非常有限的，因此會通過功能集成化手段，將電機和齒輪箱整合為一個單元模塊。正因為如此，驅動齒輪被設計成中空齒輪軸的形式，成為了電機的一部分。電機轉子位于兩個軸承座之間(如圖1所示：參見A與B)。而相應的電機軸也為中空軸，這樣既可以減小質量慣性，又可以使動力輸出到相反的驅動側。對于嚙合齒輪的硬化熱處理工序是必不可少的，另外考慮到軸承和軸承座的誤差會進一步影響齒輪軸的設計空間，這就要求嚴格控制中空齒輪軸的制造公差，否則，最終裝配體的公差將無法實現(xiàn)，圖1中顯示了齒輪和軸孔的跳動公差是很小的。

　　為了保證要求的制造質量并且不影響后續(xù)硬加工的工序時間，在熱后精加工階段要完成包括內孔加工、外圓階梯面加工以及齒加工。

　　包括強力刮齒工藝在內的全序加工技術

　　為了在滿足加工要求的前提下，保證生產(chǎn)效率并控制制造成本，WMZ開發(fā)了一套集多種前沿制造技術于一身的加工設備方案，可以完成包括車削、銑削、鉆孔以及高效強力刮齒在內的所有加工工序。為了減小重復裝夾對加工精度產(chǎn)生的負面影響，用單一功能機床逐一完成各個工序的方案在一開始就被排除在外了。這樣就避免了工件反復裝夾、運輸、等待浪費的時間，從而使整個機加流程更緊湊，用時也更短。然而，多種復雜制造技術的應用為多種功能的實現(xiàn)帶來了挑戰(zhàn)：車削和銑削工序需要機加設備具有最大的動態(tài)靈活性;而鉆孔和和強力刮齒工序則需要設備的剛度和幾何精度最大化。另外，在鉆孔工序中，要使內孔達到所需的深度和精度，冷卻系統(tǒng)的冷卻液流量和壓力必須到位，才能快速安全得清除切屑。

　　WMZ H200因其模塊化設計可以靈活實現(xiàn)多種機加操作，正好與上述的多種功能要求相適應，因此成為了該項目的最佳設備選擇。另外，WMZ H200的水平床身結構以及突出的動態(tài)剛性和熱穩(wěn)定性，為其在各制造領域的成功應用打下了基礎。在車削和銑削的實現(xiàn)上，WMZ設計的功能模塊已經(jīng)是久經(jīng)考驗了，在齒輪加工方面，WMZ和DVS集團旗下的PITTLER機床公司以及PR?WEMA 傳動技術公司的設備設計專家進行了緊密合作，開發(fā)出一臺創(chuàng)新型可集成的強力刮齒模塊，以實現(xiàn)齒輪和內孔的高精度制造。這一模塊可以靈活得適用于不同幾何形狀的齒輪加工，這樣一來，WMZ又進一步拓展了它的軸類零件加工范疇，并且可以基于此進行一系列的應用開發(fā)。

　　精密卡盤防止重復裝夾引起的誤差

　　只通過兩次裝夾，WMZ H200加工中心就可以自動完成中空齒輪軸工件的全部熱后精加工工序。同樣值得信賴的還有WMZ開發(fā)的上下料模塊，這一模塊可以自動完成工件的上料和下料操作，以及工序OP10到 OP20的工件物流。多虧了具有最佳交互作用的機床內部自動化系統(tǒng)，以及由DVS旗下的SWS精密夾具公司研發(fā)的精密卡盤，重復裝夾造成的誤差才能忽略不計，并且不會影響到后續(xù)工序的加工質量。這樣一來，后續(xù)的硬加工就可以在品質最優(yōu)的預加工工件上進行了。所有機加工序完成之后，會通過一臺集成在傳送裝置上的激光打標機對工件進行點陣代碼標記，這就保證了所有工件的清晰標識和可追溯性。 在很短的機加時間里，通過經(jīng)濟高效的加工工藝，一個粗糙的棒料毛坯就變身為一個具有150個復雜幾何特征的中空齒輪軸，并且完全達到了嚴苛的精度要求——這正是電動汽車零部件制造所需要的理想生產(chǎn)方式。