高柔性加工提高大型活塞杆的生产效率

活塞杆不是简单地可以在车铣中心机器上生产的零件。然而，WFL车铣中心使卡特彼勒公司取得了更高的成就。

于1997年成立的卡特彼勒发动机有限公司，是从过去的Maschinenbau基尔有限公司发展起来的。美国卡特彼勒发动机有限公司从收购基尔发动机生产公司至今，关键的内部加工一直是发动机零件。其中就包括活塞杆（图1）。700名员工生产活塞杆和其他零件，然后跟购买的零件组合起来，最终生产出大型柴油发动机。

图1 锻造的中型活塞杆不带头和帽。活塞杆是发动机的关键所
在，这种零件同生产科技同等重要，只在卡特彼勒公司加工。
今天车、镗、铣和深孔加工在WFL车铣中心上操作，一次性完成

中速柴油机船引擎是生意成败的关键。公司拥有的最大型号是有16个阀门的引擎，可以发电16kW。多年来，已经有4个引擎安装在阿依达号豪华油轮上，用于发电。然而，这种引擎主要用于航海业和发电厂。

卡特彼勒公司零件生产规划部经理安德烈·奥布斯特(图2)非常清楚公司内部生产的战略决策并不是成功的保证，他说：“我们的成功取决于产品质量和生产力，这在高收入国家很常见。所以我们要尽全力发展，敢于同其他的供应商作对比。”

图2 车铣加工的创新改变大大降低了加工时间，零件处
理时间和仓储费用，保证了公司未来的发展。车间经理
安德烈·奥布斯特（左），WFL销售经理罗密欧·昂达斯
（右）和机床操作员拉尔夫·斯帕斯（中）在其中一台
车铣中心前。现在在基尔的卡特彼勒公司有5台机床在运作

尽管要经过严格的审批程序和长期的测试过程，卡特彼勒公司却始终致力于生产过程的不断优化，与WFL合作的“活塞杆的车铣加工”项目已经证实了：与现代加工技术相结合的创新的工作流程可以扩大生产潜力。WFL是一家位于奥地利林茨的车镗铣加工中心供应商。

1.2～1.9m长，33～600kg重4种不同尺寸的活塞杆用于当前的V形引擎和直列式发动机生产线。锻件可分成两部分：带头的活塞杆（图3）和分开的活塞杆盖（为了组装方便）。分开的活塞杆盖也单独加工。由于引进了WFL车铣中心，活塞杆的加工可以在四台设备的七个不同的工位上完成。

图3 在WFL机床加工前和加工后。锻造后的活塞杆和活
塞杆头仍然在原地，等待安装在托架栓上。归功于聪
明和创新的方法，我们可以在WFL车铣机床上一次完成nextpage

由于工件具有不同的加工尺寸，还包括非常耗时的零件处理——包括零件在机器上的临时储存，以及正在加工的零件储备等。从锻件运来到发出去，大约需3～4个月的加工时间，这期间也是困难重重。这些时间包括随后的三个零件的安装，以及两个轴孔的精加工。

可以做得更好

2004年，当卡特彼勒公司寻求方法提高生产力时，WFL地区销售经理罗密欧·昂达斯（图2）敲开了发动机生产商的门。他带来了车铣加工中心的简介（图4）和成功加工活塞杆的视频。这迅速激起了基尔公司机器加工专家的兴趣。安德烈·奥布斯特解释说：“把车削和车铣加工结合起来对我们来说并不新鲜，我们把这种技术用在奥钢联加工中心上加工小的零件已经好多年了。但是从来没有加工过活塞杆这样的尺寸。没有犹豫，我们立刻召开员工会议，和昂达斯先生展开激烈的讨论。几天以后，会议进入管理阶段。”

图4 在卡特彼勒公司，车铣中心包括车，镗，深孔钻和铣加工。
活塞杆被夹紧在两爪卡盘和中心架上。加工过程第一步是测
量锻件的尺寸，以便定位。无线电探头可以从外部刀库更换

通过减少工件在不同的机器上转换，优化了加工过程，这是一个重要的转折点。不是投资一个车铣加工中心和一个机器加工中心，卡特彼勒公司考虑购买两台车铣中心。同时，和以往的购买程序相同，两个其他的刀具生产商被委派研发集成活塞杆加工概念。

一次加工和全面支持

“在一台机器上一次性加工大的复杂的工件是WFL车铣中心的核心所在”，罗密欧·昂达斯说，“我们为卡特彼勒公司研发了一个综合理念，包括夹紧装置、刀具和数控编程。被分离的活塞杆头直接在车铣中心上加工的理念大大提高了总体效率。”

以前活塞杆的头被分离，然后从机器上卸下来，关节面可以在杆上加工。今天，更有效率的车铣加工过程在四个车铣中心上进行：三个M120和一个M65型号，包括测量、定位、车削和车铣加工以及分离的杆头加工。

图5 控制材料流量。由于转换到车铣加工，尽管大型
的零件，卡特彼勒公司的每一个零件都可以完整的储存

在所有的投标者中，WFL给我们展示了最令人信服的综合概念。安德烈·奥布斯特说：“细节计划和我们不谋而合。WFL临时给我们提供两个工程师，和我们的操作者一起工作，检验加工过程。我们的机床维护人员在机床引进之前就已经接受了很好的培训，所以我们只需在特殊情况下给WFL打电话。”

基于整体的加工理念，由于工件的长度，夹紧装置不太稳定，所以切削参数同先前的加工相比有些许降低。但是总的来说，加工时间缩短了几乎一半！同时，这意味着仓储费也大大减少，零件处理时间也优化了。而且，车铣加工过程使生产同工作流量相一致。透明度也相对提高。进一步的优势是降低了夹紧时间，由于用一个夹抓而不用其他特殊的夹紧装置保证了加工质量。安德烈·奥布斯特总结说：“把不同的加工步骤集成在一台车铣中心上，是提高生产力的决定性因素。”

在1997年，卡特彼勒公司收购了船舶柴油发动机生产商麦机械制造公司。这家公司致力于传统生产，从被收购时起，在卡特彼勒公司名下从事贸易。卡特彼勒公司从此扩大了自己的柴油发动机生产线。公司迅速发展，现在已生产1000～16000W不同型号的发动机。V形发动机用于发电厂发电或作为船舶列式发动机。航海业是主要的客户源。公司有700名员工。

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高柔性加工提高大型活塞杆的生产效率

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