技术

在传统的加工方法中，车削只是用来进行淬火前的粗加工，而在零件的精加工上，一般会选择磨床，以便达到更高要求的表面光洁度。即使在20世纪80、90年代，淬火后的精加工还只能采用磨削工艺，而车削也只能加工硬度不大于 HRC55的工件，这间接上造成了磨床对零件精加工的“垄断”地位，结果导致：磨床不仅价格高，生产成本高，而且效率也比较慢。因此，多年来，人们不断研究改进，希望能找出更好的加工方法。

 

在此要求下，近几年来，随着高硬度刀具材料、涂层技术和机床结构刚性的不断改进，如采用CBN刀具、陶瓷刀具在新型车床或在刚性更高的车削加工中心上对淬硬钢进行车削等，结果取得了非常好的加工效果，其加工质量可以达到精磨的水平，这就是近年来在国外非常流行和实用的“以车代磨”技术，也即硬车削。目前，车削的硬度极限可达到HRC68，在德国等发达国家，硬车技术已被普遍应用，硬车削正作为替代磨削的一种经济实用方法在普及。

 

作为德国知名企业，埃马克（EMAG）集团在齿轮、轮毂、转向节等盘类零件加工方面一直不断追求创新、高效，其倒置式车削中心不仅全球独一无二，而且其在以车代磨工艺方面的研究和造诣也是首屈一指，其中EMAG VL3、VL5和VSC系列在连续切削和断续切削方面都可以实现以车代磨，得到了国内外众多客户的普遍认可和广泛使用。

 

1. 效率高，表面光洁度好

 

与磨削相比，以车代磨技术比磨削具有更高的加工效率。在硬车削中，往往采用大切削深度、高的工件转速，其金属切除率通常是磨削加工的3～4倍，所消耗的能量却只有磨削的1/5。此外，在磨床加工中，砂轮的更换一般需要30分钟或更长时间，而EMAG VL 系列、VSC系列车床的换刀可在瞬间完成，并且不需要修正砂轮切削轮廓，没有更换、修正砂轮必需的生产时间的损失，机床的利用率要高，效率可快至磨削加工的3倍。

 

在相对较高的进给率下，磨削可得到良好的表面光洁度，但是以车代磨技术可以以更高的金属切除率获得同等或类似的表面光洁度，同时，在硬车削中，生产的大部分热量都被切削带走，不会产生像磨削加工的表面烧伤和裂纹，具有优良的加工表面质量和加工表面精度。

 

2. 自动上下料系统，快捷省时

 

在埃马克以车代磨加工中，每个机床都是一个生产单元，工件放置在棱形架内由环形输送带送至上下料工位。上下料工位在加工区的后方，可随时在机床前方取出成品件并放入毛坯件，节省人工时间。此外，当工件品种更换时，只需改变NC子程序相应的变量，然后将数据输入控制系统即可，因此，NC数控输送带也不必换装，工艺更加简便。

 

而在一般磨削中，磨床要实现自动上下料，必须搭配机械手，不仅增加成本，而且麻烦费时。

 

3. 工件更换更为方便

 

输送带上的棱形架不仅设计简单，而且非常灵巧，利用它，可简单易行地输送大小不同、直径各异、形状有别的大多数工件，因此在加工不同工件时也不必换装。同时，浮动式上下料工位带断路系统，主轴抓工件时，机床自动停机以防止损坏机床。工件若在棱形架上没放妥，当被运至上下料工位时，机床通过急停开关自动停机，取出该工件后，上下料工位又恢复原位。

 

在加工非对称件、细长件及需定向加工的工件时，只要在棱形架内加装一个工件定位夹具或托盘即可解决问题。通过这些办法，大大提高了工件输送系统的柔性，使它可自动装卸输送大量工件。

 

4. 设备投资少，生产成本低

 

在生产效率相同的情况下，车床的投资仅占磨床的五分之一左右，且辅助系统费用更低。磨削需要多次安装或多工序生产，相比之下，车床本身就是一种加工范围很广的柔性加工方法，尤其是对于齿轮、轮毂等多品种小批量生产而言，采用CNC车床，利用其配备的多种刀具转盘或刀库，硬车削可无需再加其他特殊设备，却可以容易地实现多种不同工件之间的加工转换，且工件装夹快速、准确。与磨削相比，因配有刀库，车削加工一次装夹可完成多种表面加工，如车外圆、车内孔、车槽或断面等等，因而无停机等辅助时间，加工表面精度也更高。

 

同时，因EMAG VL系列和VSC7都是在江苏太仓生产，因而对国内客户来说，相比其他国外生产商来说，其生产成本大大降；而相对国内生产商来说，借助德国深厚的工业传统和埃马克集团近150年的技术经验积累，其生产效率和表面质量都遥遥领先。

 

5. 埃马克是如何做到呢

 

埃马克（EMAG）车削中心VL系列和VSC系列作为埃马克以车代磨技术的优秀代表，可加工直径小于400mm的各种盘类零件，不仅具有出色的表面加工质量、光洁度高，而且加工效率更胜一筹，速度非常快，且自动化程度也远远高于其他厂商的同类机床。而所有这些特质的诞生均来源于埃马克诸多领先于行业一步的优秀技术和机床设计成果。

 

（1） 采用人造大理石床身设计，减震性能和热稳定性都非常好。埃马克VL系列和VSC系列采用了高级矿物料浇铸而成的车身，与灰铸铁床身相比，减震效果高出6～8倍，床身静动态平衡卓越，热稳定性能出色，与传统材料的床身相比，产品的表面光洁度好，刀具寿命更长。机床采用桥式框架结构，高架滑台安装在床身上方并承载着立式主轴，所以受力非常均匀，刚性极佳。两个回路的致冷机组可使机床温度与环境温度保持十分接近，从而消除了因温度波动而引起的精度误差。

 

（2） 采用倒立式的机床设计，排屑非常方便，而且机床的导轨、光栅尺、主轴电机、带套筒的主轴、刀塔、电器柜等重要部件都在工作区的上方，落屑朝下，不会受到铁屑的影响，因而对刀具寿命的提高及产品表面光洁度和几何尺寸都非常有帮助。

 

（3）机床配置了自动上下料系统，减少了人工操作的强度和误差，减少了投资成本。

 

（4）机床的主轴功率和扭矩都非常大，因此该机床既能做粗加工，也能做精加工，既可以硬车，也能做软车，且都能满足高精度、高表面质量的要求。

 

6. 走近“以车代磨”

 

用户之前选用磨床对图示零件进行加工。当得知EMAG的VL5机床“以车代磨”工艺后, 通过比较设备投资、日常生产消耗、加工效率等多方因素签，用户最终选择了EMAG的VL5， 结果不仅达到预期的表面加工质量要求，内孔直径公差达到Cmk1.67以上。 而且提高加工效率一倍多， 极大的降低了工件成本。

 

埃马克VL、VSC系列加工的齿轮内孔不仅尺寸精度高, 表面光洁, 同时节约一半以上的投资成本。