【機床商務(wù)網(wǎng)欄目 名企在線】要想在大批量發(fā)動機制造領(lǐng)域取得成功，需要將精密加工、可靠性、智能工程及最重要的自動化技術(shù)做到極致。
 

　　位于美國瑪麗維爾的川崎汽車制造公司，每年生產(chǎn)數(shù)十萬臺曲軸箱，用于割草機或拖拉機。川崎汽車制造公司制造工藝工程師Shannon Walter及其團隊，將成為首次成功證明以上論點的人。其精密加工自動化成果，極大地促進了川崎公司樹立的最高目標(biāo)之一——質(zhì)量——的達成。
 

　　在一個擠滿流行品牌的消費市場上，質(zhì)量可不是個小要素。Walter說：“客戶每年都希望能訂到更多的發(fā)動機，因為我們的質(zhì)量久經(jīng)市場考驗，贏得了市場的高度贊譽。”客戶也確實得到了更多發(fā)動機。他補充說：“2022年我們將再次打破自己的年度生產(chǎn)記錄。這樣的產(chǎn)量增長，還促使川崎在200英里外密蘇里州的布恩維爾開設(shè)了第二家工廠。”
 

　　這家公司成立于1989年，是美國唯一一家專門制造川崎發(fā)動機的企業(yè)，擁有約1000名員工，超過83613平方米的制造空間，以及數(shù)量驚人的470臺數(shù)控機床——從臥式加工中心(HMC)和立式加工中心(VMC)到車床和清洗機——眾多領(lǐng)先品牌應(yīng)有盡有。
 

　　川崎汽車制造公司制造工藝工程師Shannon Walter(左)以及維修工程師Gary Wilmes(右)，站在格勞博公司自動化生產(chǎn)線裝載站前。
 

　　川崎汽車制造公司瑪麗維爾工廠運營的另一個優(yōu)勢是垂直整合，其(從曲軸箱壓鑄工序開始的)95%的產(chǎn)品，都是在工廠內(nèi)制造和組裝的，確保了對所有發(fā)動機部件(曲軸箱、氣缸蓋、軸、蓋和飛輪)制造從頭到尾的控制。
 

　　成長的煩惱
 

　　即使最高效的制造業(yè)務(wù)也無法避免需求增加、勞動力短缺以及客戶縮短交貨時間所帶來的挑戰(zhàn)。盡管川崎汽車制造公司采取了一周七天三班倒的運營模式，也必須面對這些問題。在開發(fā)新的加工方案之前，為滿足需求，公司每年必須把近20萬個曲軸箱的制造任務(wù)外包。為了節(jié)約成本，保持質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和消除停機時間，公司需要找到一種更有力的方式來解決這個問題。
 

　　“我們設(shè)定了一個目標(biāo)。我們的首要愿景就是消除操作時間和錯誤，完全控制質(zhì)量，”Walter說，“我們成立了一個6人委員會來評估各種選擇。無一例外，他們都決定向著完全自動化進軍。”
 

　　Walter表示，機器人一開始就在委員會候選名單上排在前列，主要是因為川崎汽車制造公司現(xiàn)有的(半自動化)數(shù)控加工線由8臺機器(多托盤HMC、VMC)組成。其中，有2個機器人單元專為每個完整班次里的1名員工提供服務(wù)，因為這位員工需要手動裝載重達8.6-12.7公斤的鋁制曲軸箱。“我們分析了這項加工任務(wù)及其造成的問題，比如在沒有完全自動化的情況下，很容易發(fā)生質(zhì)量問題及零件位置錯放造成的停機，”Walter解釋說，“為了達到目標(biāo)，我們需要一個完全自動化的解決方案，來消除停機時間，同時它還需要與半自動化生產(chǎn)線至少相等的速度精準(zhǔn)地加工發(fā)動機。”
 

 

　　4臺格勞博G500 5軸數(shù)控加工中心，排成兩列加工單元，配上格勞博公司設(shè)計、制造的自動高架裝載龍門架，在川崎公司位于密蘇里州的瑪麗維爾工廠，負(fù)責(zé)生產(chǎn)曲軸箱。
 

　　要實現(xiàn)制好每臺發(fā)動機的目標(biāo)，需要在幾分鐘內(nèi)制成許多孔、氣缸，完成鉆孔、鉆頭、攻絲和面銑等諸多加工要求，川崎汽車制造公司明白自己需要一種動態(tài)技術(shù)，于是就向擁有全面自動化技術(shù)的先進數(shù)控加工中心制造商——格勞博公司——求助。
 

　　精度和速度
 

　　面對川崎汽車制造公司提出的苛刻要求，格勞博公司評估了既要縮短周期時間，同時還要確保質(zhì)量、消除停機時間的最佳方法。格勞博團隊進行了深入分析，確定與其在2條生產(chǎn)線上配備8臺機器，由1名員工手動裝載零件——這道工序問題重重——不如在2條生產(chǎn)線上配備4臺機器，并配一臺定制的高架龍門，自動為整條生產(chǎn)線以及每臺機器上料。這個解決方案甚至可以改善川崎汽車制造公司的制造周期。
 

　　“我們希望在實現(xiàn)最高速度的同時還能實現(xiàn)高精度。格勞博公司邀請我們到他們位于美國俄亥俄州布拉夫頓的制造廠，參觀其生產(chǎn)線運行能力，它能將周期時間縮短到比我們的目標(biāo)快5%以上。我們沒想過他們能做到，但令人驚訝的是他們做到了，這給我們留下了非常深刻的印象。”Walter說。
 

　　排成一列，完全自動化
 

　　2016年底，第一條格勞博生產(chǎn)線在瑪麗維爾工廠安裝完畢，川崎汽車制造公司開始了曲軸箱的生產(chǎn)。這條新生產(chǎn)線由4臺G500數(shù)控加工中心組成，分為兩列單元，配上格勞博自動高架裝載龍門架，在生產(chǎn)線的起始處設(shè)了一個裝載站，在終點處也設(shè)了一個站，負(fù)責(zé)珩磨曲軸箱、做泄漏測試以及清洗曲軸箱。采用這種設(shè)置，只需1名工人即可。
 

　　這項工藝在消除停機時間、提高發(fā)動機產(chǎn)量方面成效斐然，因此川崎汽車制造公司在第二年又訂購了第二條格勞博生產(chǎn)線。從那時起，川崎公司每年都會增加一條新的生產(chǎn)線，以滿足其對發(fā)動機不斷增長的需求。目前，這些生產(chǎn)線在這家工廠巨大的占地面積中占比10%左右。
 

　　現(xiàn)在，川崎公司不再采用1個工人手動裝配8臺機器、2個單元的半自動生產(chǎn)線設(shè)置，而是由1個工人負(fù)責(zé)2條生產(chǎn)線。這大大減少了人工裝載，同時極大地提高了精準(zhǔn)成品零件的產(chǎn)量，且不會停機。
 

　　Walter說：“自這些生產(chǎn)線安裝以來，格勞博公司讓我們無需外包就能滿足客戶需求，每年節(jié)省了500多萬美元。其中，最主要的收獲是減少了勞動力和停機時間，提高了質(zhì)量。因為減少了人工設(shè)置次數(shù)，我們每年節(jié)省了超過16萬美元的勞動力成本。通過消除因零件放錯位置而造成的停機時間，我們每年的利潤額外增加了3.2萬美元，節(jié)省的費用中，還沒包括避免了像主要機器部件損壞等情況的成本。”
 

　　格勞博公司還幫助川崎汽車制造公司解決了勞動力問題。Walter說：“我們一直在努力為瑪麗維爾工廠招聘并留住足夠的工人。格勞博生產(chǎn)線幫助我們既跟上了曲軸箱產(chǎn)量需求的步伐，又在曲軸箱加工區(qū)減少了50%的人力，作用重大。”
 

　　專為速度而設(shè)計
 

　　這套系統(tǒng)的核心是格勞博公司強韌的緊湊型G500五軸數(shù)控加工中心，在這家公司位于布拉夫頓占地37,161平方米的工廠中制造而成。這些機器具有快速的主軸加速時間，2.6秒的快速換刀節(jié)拍時間以及自動龍門裝載系統(tǒng)，是高產(chǎn)量、全天候運行的理想選擇。利用水平主軸設(shè)計，軸上的軸承是與主軸一起移動，在整個Z軸行程中保持恒定的銑削條件，切屑會從被加工的零件上掉落。切屑控制和排空也以其他方式得到了進一步加強。例如，零件是在排屑機的正上方加工的，而換刀是在工作區(qū)之外進行的，這消除了換刀時的切屑干擾。此外，在刀具插入主軸之前，刷子會清潔刀柄，冷卻液沖洗系統(tǒng)會將切屑推出工作區(qū)并通過輸送機排出。
 

　　“在我們這樣的加工任務(wù)中，這些功能至關(guān)重要，停下來清理堆積的切屑是根本不可能的，”川崎汽車制造公司維修工程師Gary Wilmes說，“在生產(chǎn)線的其他區(qū)域繼續(xù)運行時，甚至可以鎖住一臺機器，同時保持液壓和氣動柜開放，便于維修。”
 

　　信任+服務(wù)=牢固的合作
 

　　“我們對格勞博公司在設(shè)備安裝過程中提供的支持非常滿意。我們對西門子控制器很陌生，而格勞博的員工在我們需要幫助時表現(xiàn)出色，”Walter說，“在處理我們在格勞博生產(chǎn)線上遇到的每個問題或要求時，格勞博項目經(jīng)理和服務(wù)工程師的態(tài)度都令我滿意。”
 

　　“此外，由于他們的工廠在美國，一旦機器需要維修，我們都不必等待。他們的全面服務(wù)能力非常好。我們發(fā)現(xiàn)98%的問題都可以通過他們的遠程診斷服務(wù)來解決。”Wilmes補充說。