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2011/07/15

Turning centers turned on their heads.(EMAG Maschinenfabrik)

Tooling & ProductionTooling & ProductionNelson PublishingTradeMagazine/JournalBusinessMetals, metalworking and machinery
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1999 Nelson
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199911011999Nov658Turning centers turned on their heads.(EMAG
Maschinenfabrik)
85EMAG
Maschinenfabrik
Turning centers turned on
their
heads.
3540Metalworking Machinery3540000Metalworking
Machinery
3335Metalworking Machinery
Manufacturing
EMAG
Maschinenfabrik G.m.b.H.
Management
4EUGEGermanyGermanyMachinery industry
Management
Brief Article220Strategy &
planning
ManagementMachinery industry
Management
Metalworking
machinery

Necessity
was manufacturers' inspiration for invention


Although
acclaimed for being the first machine manufacturer in the
world to build an
inverted vertical turning center, EMAG
Maschinenfabrik--German parent of EMAG
LLC, Farmington Hills,
MI--accomplished this out of necessity.


The
recession in Europe in the early '90s led to dramatic
cutbacks at many
manufacturers--both producers and users of metalworking
machinery. For EMAG
it inspired new development. The company found the
courage to break new
ground by creating a new generation of machine
tools: the "VSC" series of
Multifunctional Production Centers
(MPCs)--vertical turning centers.


EMAG
began as an iron foundry and engineering works in Saxony in
1867. The company
moved to southern Germany near Stuttgart, in 1952.
There it began producing
turning machines.


EMAG
has not been sitting on its laurels since 1992, when it
introduced the
self-loading VTM. EMAG has been busy with acquisitions
that expand the
turning concept to include drilling, milling, grinding,
gear hobbing,
balancing, and even eccentric turning.


Acquisitions
add capability


EMAG's
most recent acquisitions, added within a 15-month
period, were two grinding
specialists: Karstens, a German firm producing
universal and production
grinders for shaft-type components; and
Reinecker, known for high precision
grinding technology of chucking
components. The technology acquired from
these firms has to another
global first: a
combined hard turning and grinding
center.




To
develop gear hobbing as a capability on its MPCs, EMAG turned to
Liebherr for
a partnership in producing a high speed gear hobbing
machine (unveiled at
IMTS 98) using EMAG's pick-up system.


Meeting
demands


EMAG
has listened to demands by today's manufacturers for lean
production--that
is, cost-effective, high precision, and
space-conscious. Striving to meet
those requirements, it also seeks
automatic operation and fast cycle times.
The challenge is formidable.


However,
the MPCs have been able to satisfy these needs,
particularly in the machining
of automotive components. Other
successfully machined parts have been
hydraulic components, pumps, and
compressors; bearings; end plates, rotors,
and stators for electric
motors and gearboxes; and flange components for the
chemical industry.


While
the VSC series offers buyers the choice of incorporating a
number of
production centers in-line, equipping them with different
process-oriented
tooling, the design, operation, programming, and
maintenance requirements
remain nearly identical. It has been determined
that the systems are capable
of machining more than 60% of all round
metal components to be found in an
automobile. This has led to
acceptance by a wide range of OEM automakers an
their supplier,
including DaimlerChrysler, BMW, Ford, Visteon, General
Motors, Delphi,
Volkswagen, Mannesmann, Bosch, INA, American Axle, and
Allison
Transmission.


Adaptability


A
key function of the EMAG VSC production centers is that the work
spindle is
also used as a pick-up spindle for loading and unloading of
work pieces.
Transporting parts from machine to machine is carried out
via simple blue
steel or power roller conveyors.


Material
handling and machine automation is greatly simplified with
the VSC concept.
Chip-to-chip time for most EMAG machines in the VSC
series is within the 5 to
6 sec range.


Also
available are three sizes of two-spindle machines, constructed
in two styles.
The twin-spindle units machine two parts simultaneously
while the
dual-spindle units machine one operation on the first spindle
and another on
the second. For complicated parts requiring turning and
milling, the VSC
production center can be equipped with a Y-axis,
allowing full 3D
capability.


Since
the machined part moves in the X and Z axes--not the tool--it
has been
possible for EMAG to design tool systems customized to
individual
requirements. This is especially effective in a production
line on which
multiple operations are required on the same part.


A
metalcutting machine tool with an inverted overhead main spindle
offers the best possible chip flow condition. This free flow of chips is
becoming more
important as the trend toward dry machining and hard
turning
grows.








EMAG Hard Turning
以車削代替研磨高效經濟實用的新選擇


在傳統的加工方法中,車削只是用來進行淬火前的粗加工,而在零件的精加工上,一般會選擇磨床,以便達到更高要求的表面光潔度。






在傳統的加工方法中,車削只是用來進行淬火前的粗加工,而在零件的精加工上,一般會選擇磨床,以便達到更高要求的表面光潔度。即使在20世紀80、90年代,淬火後的精加工還只能採用磨削工藝,而車削也只能加工硬度不大於HRC55的工件,這間接上造成了磨床對零件精加工的“壟斷”地位,結果導致:磨床不僅價格高,生產成本高,而且效率也比較慢。因此,多年來,人們不斷研究改進,希望能找出更好的加工方法。

在此要求下,近幾年來,隨著高硬度刀具材料、塗層技術和機床結構剛性的不斷改進,如採用CBN刀具、陶瓷刀具在新型車床或在剛性更高的車削加工中心上對淬硬鋼進行車削等,結果取得了非常好的加工效果,其加工質量可以達到精磨的水平,這就是近年來在國外非常流行和實用的“以車代磨”技術,也即硬車削。目前,車削的硬度極限可達到HRC68,在德國等發達國家,硬車技術已被普遍應用,硬車削正作為替代磨削的一種經濟實用方法在普及。

作為德國知名企業,埃馬克(EMAG)集團在齒輪、輪轂、轉向節等盤類零件加工方面一直不斷追求創新、高效,其倒置式車削中心不僅全球獨一無二,而且其在以車代磨工藝方面的研究和造詣也是首屈一指,其中EMAG
VL3、VL5和VSC系列在連續切削和斷續切削方面都可以實現以車代磨,得到了國內外眾多客戶的普遍認可和廣泛使用。

1.
效率高,表面光潔度好

與磨削相比,以車代磨技術比磨削具有更高的加工效率。在硬車削中,往往採用大切削深度、高的工件轉速,其金屬切除率通常是磨削加工的3~4倍,所消耗的能量卻只有磨削的1/5。此外,在磨床加工中,砂輪的更換一般需要30分鐘或更長時間,而EMAG
VL
系列、VSC系列車床的換刀可在瞬間完成,並且不需要修正砂輪切削輪廓,沒有更換、修正砂輪必需的生產時間的損失,機床的利用率要高,效率可快至磨削加工的3倍。

在相對較高的進給率下,磨削可得到良好的表面光潔度,但是以車代磨技術可以以更高的金屬切除率獲得同等或類似的表面光潔度,同時,在硬車削中,生產的大部分熱量都被切削帶走,不會產生像磨削加工的表面燒傷和裂紋,具有優良的加工表面質量和加工表面精度。


2.
自動上下料系統,快捷省時

在埃馬克以車代磨加工中,每個機床都是一個生產單元,工件放置在棱形架內由環形輸送帶送至上下料工位。上下料工位在加工區的後方,可隨時在機床前方取出成品件並放入毛坯件,節省人工時間。此外,當工件品種更換時,只需改變NC子程序相應的變量,然後將數據輸入控制系統即可,因此,NC數控輸送帶也不必換裝,工藝更加簡便。
而在一般磨削中,磨床要實現自動上下料,必須搭配機械手,不僅增加成本,而且麻煩費時。

3.
工件更換更為方便

輸送帶上的棱形架不僅設計簡單,而且非常靈巧,利用它,可簡單易行地輸送大小不同、直徑各異、形狀有別的大多數工件,因此在加工不同工件時也不必換裝。同時,浮動式上下料工位帶斷路系統,主軸抓工件時,機床自動停機以防止損壞機床。工件若在棱形架上沒放妥,當被運至上下料工位時,機床通過急停開關自動停機,取出該工件後,上下料工位又恢復原位。

在加工非對稱件、細長件及需定向加工的工件時,只要在棱形架內加裝一個工件定位夾具或託盤即可解決問題。通過這些辦法,大大提高了工件輸送系統的柔性,使它可自動裝卸輸送大量工件。

4.
設備投資少,生產成本低

在生產效率相同的情況下,車床的投資僅佔磨床的五分之一左右,且輔助系統費用更低。磨削需要多次安裝或多工序生產,相比之下,車床本身就是一種加工範圍很廣的柔性加工方法,尤其是對於齒輪、輪轂等多品種小批量生產而言,採用CNC車床,利用其配備的多種刀具轉盤或刀庫,硬車削可無需再加其他特殊設備,卻可以容易地實現多種不同工件之間的加工轉換,且工件裝夾快速、準確。與磨削相比,因配有刀庫,車削加工一次裝夾可完成多種表面加工,如車外圓、車內孔、車槽或斷面等等,因而無停機等輔助時間,加工表面精度也更高。

同時,因EMAG
VL系列和VSC7都是在江蘇太倉生產,因而對國內客戶來說,相比其他國外生產商來說,其生產成本大大降;而相對國內生產商來說,借助德國深厚的工業傳統和埃馬克集團近150年的技術經驗積累,其生產效率和表面質量都遙遙領先。


5.
埃馬克是如何做到呢

埃馬克(EMAG)車削中心VL系列和VSC系列作為埃馬克以車代磨技術的優秀代表,可加工直徑小於400mm的各種盤類零件,不僅具有出色的表面加工質量、光潔度高,而且加工效率更勝一籌,速度非常快,且自動化程度也遠遠高於其他廠商的同類機床。而所有這些特質的誕生均來源於埃馬克諸多領先於行業一步的優秀技術和機床設計成果。

(1)
採用人造大理石床身設計,減震性能和熱穩定性都非常好。
埃馬克VL系列和VSC系列採用了高級礦物料澆鑄而成的車身,與灰鑄鐵床身相比,減震效果高出6~8倍,床身靜動態平衡卓越,熱穩定性能出色,與傳統材料的床身相比,產品的表面光潔度好,刀具壽命更長。機床採用橋式框架結構,高架滑台安裝在床身上方並承載著立式主軸,所以受力非常均勻,剛性極佳。兩個迴路的致冷機組可使機床溫度與環境溫度保持十分接近,從而消除了因溫度波動而引起的精度誤差。

(2)
採用倒立式的機床設計,排屑非常方便,而且機床的導軌、光柵尺、主軸電機、帶套筒的主軸、刀塔、電器櫃等重要部件都在工作區的上方,落屑朝下,不會受到鐵屑的影響,因而對刀具壽命的提高及產品表面光潔度和幾何尺寸都非常有幫助。

(3)機床配置了自動上下料系統,減少了人工操作的強度和誤差,減少了投資成本。
(4)機床的主軸功率和扭矩都非常大,因此該機床既能做粗加工,也能做精加工,既可以硬車,也能做軟車,且都能滿足高精度、高表面質量的要求。


6.
走近“以車代磨”

用戶之前選用磨床對圖示零件進行加工。當得知EMAG的VL5機床“以車代磨”工藝後,
通過比較設備投資、日常生產消耗、加工效率等多方因素簽,用戶最終選擇了EMAG的VL5,
結果不僅達到預期的表面加工質量要求,內孔直徑公差達到Cmk1.67以上。
而且提高加工效率一倍多,
極大的降低了工件成本。

埃馬克VL、VSC系列加工的齒輪內孔不僅尺寸精度高,
表面光潔, 同時節約一半以上的投資成本。









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作為德國知名企業,埃馬克(EMAG)集團在齒輪、輪轂、轉向節等盤類零件加工方面一直不斷追求創新、高效,其倒置式車削中心不僅全球獨一無二,而且其在以車代磨工藝方面的研究和造詣也是首屈一指,其中EMAG VL3VL5 VSC 系列在連續切削和斷續切削方面都可以實現以車代磨,得到了國內外眾多客戶的普遍認可和廣泛使用。埃馬克(EMAG)車削中心VL 系列和VSC 系列作為埃馬克以車代磨技術的優秀代表,可加工直徑小于400mm 的各種盤類零件,不僅具有出色的表面加工質量、光潔度高,而且加工效率更勝一籌,速度非常快,且自動化程度也遠遠高于其他廠商的同類機床。而所有這些特質的誕生均來源于埃馬克諸多領先于行業一步的優秀技術和機床設計成果。 (1)採用人造大理石床身設計,減震性能和熱穩定性都非常好。埃馬克VL 系列和VSC 系列採用了高級礦物料澆鑄而成的車身,與灰鑄鐵床身相比,減震效果高出6-8 倍,床身靜動態平衡卓越,熱穩定性能出色,與傳統材料的床身相比,產品的表面光潔度好,刀具壽命更長。機床採用橋式框架結構,高架滑台安裝在床身上方並承載著立式主軸,所以受力非常均勻,剛性極佳。兩個回路的致冷機組可使機床溫度與環境溫度保持十分接近,從而消除了因溫度波動而引起的精度誤差。 (2)採用倒立式的機床設計,排屑非常方便,而且機床的導軌、光柵尺、主軸電機、帶套筒的主軸、刀塔、電器櫃等重要部件都在工作區的上方,落屑朝下,不會受到鐵屑的影響,因而對刀具壽命的提高及產品表面光潔度和幾何尺寸都非常有幫助。(3)機床配置了自動上下料系統,減少了人工操作的強度和誤差,減少了投資成本。(4)機床的主軸功率和扭矩都非常大,因此該機床既能做粗加工,也能做精加工,既可以硬車,也能做軟車,且都能滿足高精度、高表面質量的要求。用戶之前選用磨床對圖示零件進行加工。當得知EMAG VL5 機床以車代磨工藝後, 通過比較設備投資、日常生產消耗、加工效率等多方因素簽,用戶最終選擇了EMAG VL5結果不僅達到預期的表面加工質量要求,內孔直徑公差達到Cmk1.67 以上。而且提高加工效率一倍多,極大的降低了工件成本。EMAG
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