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埃馬克激光技術(shù)公司的 ELC 6：完善轉(zhuǎn)子軸的焊接工藝

2023-11-9 來源：埃馬克作者：-

電動汽車的銷量正在不斷攀升，而且在全球范圍內(nèi)增速迅猛。例如，據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)（IEA）估計(jì)，今年將售出 1400 萬輛電動汽車，與前一年相比，銷量增長了 35%。因此，電動汽車在整個(gè)汽車市場的份額已接近五分之一。

因此，轉(zhuǎn)子軸等電機(jī)核心部件的生產(chǎn)正成為生產(chǎn)計(jì)劃人員關(guān)注的焦點(diǎn)。他們正在尋找 "來自單一來源 "的創(chuàng)新解決方案，通過這些解決方案，可以特別高效、可靠地加工出更多數(shù)量的部件。埃馬克激光技術(shù)公司目前正在以其 ELC 6 激光焊接機(jī)在市場上樹立榜樣：在這臺機(jī)床中，緊湊地集成了轉(zhuǎn)子軸的壓裝、預(yù)熱和焊接工藝，其轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)確保了最佳的節(jié)拍時(shí)間。

圖 1：ELC 6 是專為轉(zhuǎn)子軸的高性能生產(chǎn)而開發(fā)的。

由于采用中空結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子軸重量輕，材料成本低，因此組件設(shè)計(jì)自由度高，在這些因素的支持下，裝配式轉(zhuǎn)子軸在電動汽車領(lǐng)域取得了進(jìn)步。同時(shí)，由于現(xiàn)在的轉(zhuǎn)速可高達(dá) 20,000 rpm，因此電機(jī)的 "心臟 "必須承受特別高的負(fù)荷。例如，與內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸相比，這一數(shù)值要高出許多倍！因此，裝配轉(zhuǎn)子軸的生產(chǎn)始終與制造公差有關(guān)，即使是最小的不平衡也必須不惜一切代價(jià)避免，因?yàn)檫@會危及電機(jī)的使用壽命。此外，生產(chǎn)過程還必須保證部件的高度穩(wěn)定性。

在這樣的背景下，面對不斷擴(kuò)大的市場，如何才能建立起高效的生產(chǎn)，并在保證工藝安全的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)量的增長呢？這個(gè)問題的答案之一就是埃馬克激光技術(shù)公司的創(chuàng)新技術(shù)，因?yàn)檫@家位于阿倫附近霍伊巴赫市的公司已經(jīng)在激光焊接方面取得了令人印象深刻的成功，而激光焊接在 "制造 "兩部分轉(zhuǎn)子軸時(shí)是不可或缺的。

所有領(lǐng)先的汽車制造商都在不同的應(yīng)用領(lǐng)域使用了縮寫為 "ELC"（埃馬克激光焊接單元）的相關(guān)系統(tǒng)。成功的關(guān)鍵在于作為系統(tǒng)供應(yīng)商的高水平能力：埃馬克激光技術(shù)公司了解相關(guān)部件的整個(gè)生產(chǎn)流程，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)完整的工藝鏈。因此，在客戶方面，新建或擴(kuò)建現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃工作大大簡化。此外，整個(gè)工藝流程以埃馬克的模塊化設(shè)備結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，其中包括大量經(jīng)過驗(yàn)證的組件。這就是為什么這些設(shè)備及其工藝在每個(gè)細(xì)節(jié)上都異常穩(wěn)定和高效的原因。

快速變化中的所有流程

一段時(shí)間以來，德國南部的激光專家們正是將這種品質(zhì)帶入了裝配轉(zhuǎn)子軸的生產(chǎn)中。ELC 6 設(shè)備是這一過程的核心，它是連接兩半部件的高效解決方案，工件抓取、預(yù)熱、壓裝以及焊接都是通過轉(zhuǎn)臺快速、完美地進(jìn)行的。激光束能量精確、集中，焊接速度快，焊接部件變形小。該設(shè)備專為帶有圓周焊縫的動力總成部件而開發(fā)，從細(xì)節(jié)中就能看出其性能：

. 在將單個(gè)工件裝入 ELC 6 之前，要對工件進(jìn)行激光清洗。為此，埃馬克激光技術(shù)公司提供了 LC 4 激光清洗機(jī)，它可以與 ELC 6 完美連接，從而確保生產(chǎn)線的無縫集成。

圖2：裝載 LC 4 激光清洗機(jī)，對部件進(jìn)行激光清洗可確保焊接的完美條件。

. 在 ELC 6 的下一步（預(yù)熱和壓裝）中，感應(yīng)技術(shù)首先要確保部件達(dá)到理想的加工溫度，然后再將兩個(gè)部件連接在一起。

. 焊接前，要檢查焊縫位置并重新調(diào)整部件位置。對輪廓進(jìn)行精確掃描，并將數(shù)據(jù)傳送給焊接光學(xué)系統(tǒng)和數(shù)控軸。

. 在隨后的焊接過程中，垂直布置的工件會旋轉(zhuǎn)，而激光光學(xué)鏡組只向工件徑向移動。因此，聚焦能量的焊接過程實(shí)際上是從側(cè)面在圓周焊縫處進(jìn)行的。高溫測溫計(jì)可控制焊接過程的溫度。

. 焊接完成后，通過轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動將工件運(yùn)出機(jī)床，并由機(jī)器人下料。

圖3：桁架機(jī)械手從自動化系統(tǒng)中取出單個(gè)零件，并將其放置在 ELC 6 的轉(zhuǎn)臺上。

總之，這種解決方案具有極高的生產(chǎn)速度--這主要是因?yàn)閹в行D(zhuǎn)工作臺的機(jī)床在焊接過程中進(jìn)行上料和下料（因此與生產(chǎn)時(shí)間同步）。此外，各個(gè)子過程完全同步。固定光學(xué)鏡組/移動工件 "原則確保了高水平的運(yùn)行可靠性。此外，埃馬克激光技術(shù)公司在技術(shù)、輸出和自動化方面為客戶設(shè)計(jì)了非常靈活的解決方案，在 ELC 6 中可以加工最大高度為 300 毫米的工件。

圖4：在焊接過程中，垂直排列的工件會旋轉(zhuǎn)。精確計(jì)量的激光束能量可實(shí)現(xiàn)高速焊接。

一站式整體解決方案

原則上，埃馬克在這一應(yīng)用領(lǐng)域擁有全面的技術(shù)組合，因?yàn)闄C(jī)床制造商已經(jīng)開發(fā)出了各種解決方案，例如轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子包組件的后續(xù)裝配，以及該組件的高精度車削。這同樣適用于在焊接前對兩個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)子軸部件進(jìn)行車削、齒形加工和磨削。在自動化技術(shù)方面，埃馬克可根據(jù)客戶的要求確保機(jī)床之間的運(yùn)輸。例如，可以使用桁架機(jī)械手、料倉、輸送料道或埃馬克自己的 TrackMotion 搬運(yùn)系統(tǒng)。最終為客戶提供完整的解決方案。埃馬克是客戶在規(guī)劃、實(shí)施和服務(wù)過程中唯一需要聯(lián)系的合作伙伴。技術(shù)能力和經(jīng)驗(yàn)保證了完美的工藝鏈，速度極快，安全性高。

圖5：內(nèi)置轉(zhuǎn)子軸為開發(fā)人員提供了極大的設(shè)計(jì)自由度。

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