车铣一体化加工

它的数量不多，但总受到人们的好评，尽管有人总是在“滥用”它们。这里所说的正是俗称“吉普赛钩”的一种连接拖车的专用工具，正确的德语释义为，U型球头挂钩（德语简称为AHK）。其主要用途是将牵引车辆和被牵引的拖挂车辆连接起来。它在车辆加速、制动、转向、路面不平而引起颠簸时承受着巨大的拉力、压缩力和扭矩。在停车场的泊车倒车时，它对车辆和挂车整个系统安全性的影响也比人们想象的更大。

Westfalia有限责任公司就是一家专门开发、生产和销售这种结构复杂而且涉及到车辆安全的车辆专用装备制造商。2016年，这家欧洲市场的领军企业被美国地平线集团收购，联合后的企业也成为了全球最大的AHK拖车专用挂钩的供应商之一。

Westfalia公司的生产基地共有职工800余人，每年生产大约100万支U型挂钩，其中有50%的是可插拔的拖车挂钩。其余的是固定式的或者是旋转式的拖车挂钩。Westfalia公司生产的拖车挂钩有1,000多种变型——毕竟每家汽车生产厂生产的汽车尺寸、外形都有所不同。唯一的要求是球头距离地面的高度尺寸，Wastfalia公司的任务就是：通过保证U型挂钩的几何形状和使用过程中的稳定性来保证挂钩的距地高度尺寸。

提高产能

“随着汽车后方的车载自行车架和加长行李箱的出现，市场对插拔式和旋转式拖车挂钩的需求也在增加。现在，这种汽车附件也在小型轿车和敞篷车中流行起来了。早在1999年时我们就将原来外包给某子公司的切削加工生产任务和生产设备收回来了，以便能够更好地直接控制拖车挂钩的生产。到2014年我们的SpaVo球头挂钩生产准备部门的能力达到生产极限时，我们又进行了投资，扩大了生产准备的能力。扩建项目的目标是，利用更高效、更先进的技术和加工设备提高单位生产面积的产量，确保实现规定的生产节拍的要求，并在减少人员使用的情况下长期保持很高水平的产品质量。”Westfalia公司欧洲地区工业运营和集成技术工程师GregorStudnitzky先生说。

加工前后：特殊形状的锻件（左图）和切削加工后的球头挂钩（右图）。

插拔式AHK拖车挂钩主要由两大部分组成：可以插入、拔出来的球头挂钩和牢固地安装在车辆上的插孔框架。为了能够在日常驾驶中将“球头准确的插入插孔并锁定”，就需要有一定的间隙，但这一间隙还不能太大——在车辆日常行驶过程中不能因为这些间隙而发出哐哐的碰撞声——因此这种连接配合也被称之为过定位连接：公差要求非常严格，确保可重复的连接。同样，Westfalia公司也希望通过比现在更先进的切削加工工艺技术为客户提供更高质量的产品。

公司工艺过程优化工程师RainerZinke先生在AHK球头挂钩加工工艺技术方面有着30多年的丰富经验。他在介绍球头挂钩传统的加工工艺时说道：“通常情况下，我们在普通车床、铣床上通过五次装夹才能完成球头挂钩的全部切削加工任务。在这当中还需要进行很多设备调整过程和大量的工艺装备，而且还有大量的中间库存和很高的物流调配、控制工作量。尽管我们也知道在结构形状如此复杂的零件加工中要实现这一目标不是一件容易的事情，但我们迫切需要减少机床设备的使用数量。球头挂钩弧形弯曲的锻件毛坯的材料为38MnVS6，弧形部分的长度达570mm。在切削加工这样的零件时会产生很高的机床负荷，因此需要理性的选择装夹定位点，以便能够完成所有加工部位的切削加工。”

双主轴交钥匙解决方案

Westfalia公司需要的是一个包含了机床设备、刀具工装和装夹技术以及加工程序/加工工艺组成的整体解决方案。在招标竞标中胜出是Stama公司研发生产的主轴间距600mm的MT837Twin双主轴车铣加工中心。Stama公司地区销售经理HartmutBürgler先生、地区销售合作伙伴Schröder公司生产技术负责人AlexanderSchröder先生给出了满足球头挂钩切削加工的工艺技术方案，完成了规定前期的工艺研究研究和试切，最终确定了两套加工方案。

                             第一次装夹：锻件毛坯装夹在移动式夹具中进行切削加工。                      第二次装夹

Bürgler先生将交钥匙工程视为Stama公司的特长之一，他说：“与客户一起开发创新性的切削加工工艺技术是我们的日常工作。基于我们非常灵活的、能够高效完成复杂零件全部切削加工任务的机床设备，将客户提出的挑战性任务和我们应用技术知识相结合就能获得最后的成功。”

自2014年年底开始，Westfalia公司就一直按照每周最多18个生产班次的速度在三台MT837Twin车铣加工中心里加工数百种不同变型的球头挂钩，其中的部分铣削加工采用的是五轴铣削。生产能力达到2,300支/天。“在第一次装夹中完成公差零点零几毫米的球头车削、三个孔的钻削加工、车削出一条螺纹；使用可翻转的夹具，加工球头三个拱顶孔，并分两步铣削出锁紧楔面。然后球头挂钩进入到第二个加工车间，机床操作者可以同时卸下两个加工过的球头挂钩，并放入两个待加工毛坯。在第二次装夹后，完成球头挂钩的平面铣削和深孔钻削，之后，整个球头挂钩的全部切削加工任务结束。”Zinke先生说。

“车削加工和确保锁定球体不会轻易脱落的锁定孔的抽样检验等检测工作都由操作者在车铣加工中心的切削加工过程中‘顺便’完成了，节约了切削时间又降低了生产成本。”Schröder先生说道。

整体精密磨削

在车铣加工中心的使用过程中，Westfalia公司对Stama公司提供的CNC数控加工程序也进行了改编，使其适应变型产品的加工需要，并在数控机床的生产使用过程不断地完善并改进数控加工程序。为缩短机床设备的调整时间，Westfalia公司也购买了Stama公司设计制造的自定心夹具和移动夹具，可以根据不同的变型产品复制这些工艺装备。

由于球头挂钩不是一种质量平衡的回转体零件，因此在旋转加速过程中会产生很大的离心力。为了减轻这种离心力的影响，车铣加工中心的夹具中设计了平衡补偿机构。尽管如此，在设备启动时的前几秒中内仍然会听到类似直升机飞行的噪音，但它对球头挂钩的切削加工结果、以及车铣加工中心的工作稳定性没有造成影响。

加工中心旋转的球头挂钩产生的较大离心力还有一个好处：切屑也被加速甩出去了。“但我们没有想到的是加工中心的防护罩会受到如此大的切屑冲击，致使加工中心的观察窗、照明灯或者移动夹具的挡板在工作几个月之后就受到了严重的损毁。为了解决这一问题我们采取了一些补救措施，补充安装了一个防护罩和在切削加工区安装了监控摄像头。学无止境，对我们来讲也是如此。”Schröder先生说。

MT837Twin车铣加工中心的使用体验如何？“在用户生产现场我们对员工进行了技术培训确保了安全可靠的设备操作。通过预装的西门子840D控制系统也有助于加工中心操作者灵活的使用、调整加工中心。实践也证明了，单件成本和产量也完全满足了我们的要求。除了由持续高负荷带来的常规磨损之外，也没有过大的机床设备维护保养需求。”Studnitzky先生最后总结说。

本文译自德国WerkstattundBetrieb杂志

作者：HelmutDamm