精确到每一秒

目前，大众公司位于Kassel市的变速器生产厂共有大约17000名职工，主要生产十种不同类型的轿车变速器。该厂的生产线中，每两条生产线中就有一条来自 Coburg 市Kapp Niles公司的齿轮磨削生产线 – 一种将高生产力和高质量结合到一起的齿轮范成法磨削工艺的生产线。

大众Kassel厂也利用Kapp Niles磨床生产奥迪品牌轿车的DL 382型双离合变速器。这种变速器在七档转速换挡时共需要16个齿轮相互啮合：十个磨削齿轮，6个珩磨，齿轮。根据生产需要，每周三班制工作五至六天。大众公司的目标是每天一个EPEI – 品种产量天数；也就是说：每台齿轮磨床都能生产上述传动装置的全部零件。

一天生产十种不同的齿轮

这种均衡的生产方式要求生产过程畅通无阻并且有着很高的灵活性。Christian Hahn先生是负责DL 382型双离合变速器的技术员。他在描述这种双离合变速器的生产时说道：“在它的齿轮生产过程中我们共用了五台Kapp Niles公司的齿轮加工中心；另有两台用于齿轮轴的加工。为了能够在一天时间内满足EPEI品种产量天数的要求，我们每天要调整两次齿轮加工机床的配置。这样就能保证每天生产十种不同的齿轮了。”

图1：Kapp Niles 公司研发生产的KX 100 Dynamic 齿轮磨床结构紧凑，适合利用输送带组成一条生产线。

对这种高灵活性生产加工提出的挑战是：很短的生产周期。要完成每天生产880套变速器，每台机床每天就要生产1760个齿轮。扣除设备停机和设备调整的时间，每一个齿轮的加工时间只有34秒；而常规的加工工时为39秒至40秒。Kapp Niles公司的应用技术工程师Bernd Kümpel先生分析了采集到的生产数据，指出：“缩短五至六秒中的可能性非常小；这相当于缩短工时15%。如果考虑到至少有40%的时间不能受到影响，则相当于要将生产周期缩短30%至40%。从这个意义上讲，34秒是一个真正意义上的挑战。”

图2：两台KX 160 Twin 磨床负责生产齿轮轴；两台KX 260Twin 和另外三台KX 100 Dynamic 磨床负责齿轮加工。

生产这些齿轮的是Kapp Niles公司的三台KX 100Dynamic和两台KX 260Twin齿轮磨床和两台KX 160Twin齿轮轴加工机床（图1和图2）。

从设备调整、校正和测量中节约每一秒种    

Christian Hahn先生和Bernd Kümpel先生从一开始就一致认为：只有采取综合措施才能满足要求的生产效率。众多措施中的一个就是缩短机床设备的调整时间。

Christian Hahn先生注意到：在这些机床上加工的齿轮有着相同的内径，这就意味着，加工过程中，虽然要调整机床设备，但不必锁紧。剩下的设备调整工作量可由KX 100 Dynamic的智能化调整方案降至最低。Bernd Kümpel先生也认为，KX 100 Dynamic半自动的设备调整功能对用户非常有利，整个设备调整工作只需一把内六方扳手就可以了。

菜单式、易于操作的机床控制系统都为设备操作者提供了巨大的支持和帮助。在完成切削加工后的“确认”步骤，则保证了不会遗漏或者丢失某一加工工序。磨削砂轮的修整是利用成型对刀模来完成的，可以在不降低质量的前提下将工时缩短一半（图3）。

图3：利用五线蜗杆砂轮修正磨削刀具，可将刀具修正时间缩短一半，同时保证加工质量。

集成式的测量系统也是一个可以缩短时间的重要措施。

Christian Hahn先生在谈到这一措施的优点时解释说：“在完成设备的调整之后，需要在机床外进行质量检测。虽然这是我们必不可少的质量保证措施之一，但重要的质量保证参数都可以由机床中集成的测量探头来完成。它能节约大量的时间，使我们能够在得到外部测量结果之前就开始加工齿轮。”Kapp Niles公司的内置集成式检测系统明显的加快了齿轮磨床调整速度。

3M公司研发生产的齿轮加工刀具Cubitron II也提供了巨大的优化空间。这种蜗杆砂轮有着不同于常规蜗杆砂轮的几何参数 – 三角形的磨削颗粒。 “它可以更加有效的切削金属材料，同时质地也更加坚硬。” Christian Hahn先生在介绍这种刀具时说道。

Kapp Niles公司也在自己的实验室中进行了相关的磨削试验，以便用户能够更充分的利用DL 382系列蜗杆砂轮的优点。 “利用Cubitron II蜗杆砂轮可以切除更多的金属材料、不会烧蚀工件、与常规的磨削砂轮相比较可以缩短磨削工时30%以上。” Bernd Kümpel先生说。

紧凑的机床结构，简单的生产线集成方案

由于车间、厂房的可用面积非常有限，因此大众Kassel厂在采购机床设备时选择了紧凑型的KX 100 Dynamic。它有两个可以单独旋转的立柱；各立柱上都安装有垂直运动的组合式机床主轴。当一根组合式机床主轴在磨削一个齿轮时，另一个则在卸下加工好的齿轮、安装好下一个待加工齿轮。在机床加工区域之外，安装好的待加工齿轮就已经调整好位置并夹紧了，主轴也加速到磨削时的转速，回转到加工空间中了。

图4：利用自动上下料装置完成待加工零件的装卸。

工件自动装卸机构负责加工零件的装卸和放置到输送带上的任务（参见图4）。在谈到这一装卸方法时，Bernd Kümpel先生解释说：“一般的设计是将待加工齿轮直接运送到齿轮磨床旁边。但我们却采取了另外的方式，利用自动装卸机构能够补偿输送带与齿轮磨床之间在高度和间距上的差异。这种解决方案不仅结构紧凑、而且也是非常经济的解决方案。磨床内置的自动上下料装置大约占设备成本的25%左右，而现在这种外置的仅占10%。”

目标最终达成

众所周知，可用的设备调整和校正时间是很难严格计算准确的，尽管如此，该齿轮磨削项目还是实现了预期的目标。 “我是项目施工的负责人，对项目实施过程中的技术服务非常满意，磨床的设计方案是给了我们足够的信心。” Christian Hahn先生介绍说。

图5：Kapp Nisles 公司的应用技术工程师Bernd Kümpel 先生（ 右） 和大众Kassel 生产厂的技术员Christian Hahn 先生。

除了生产周期之外，项目实施过程中也排除了其它一些困难；例如齿轮轴的生产加工。Christian Hahn先生说：“齿轮轴是空心的，属于比较难加工的轴类零件。除了特殊的装夹技术装备之外还要求机床在磨削过程中能够消除不可避免的振动。”KX 160 Twein型磨床也很好地满足了这一需求，它有效保证了轴类零件的加工质量。

同时，为了保证迅捷的技术服务，Kapp Niles公司向Kassel生产厂派驻了一名技术人员，专门负责大众公司Kassel生产厂的技术服务。 “我们的最高目标就是——无论出现什么问题，我们都要保证安全可靠的生产过程。” Bernd Kümpel先生自豪地表示。