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DMG  MORI成功案例–TOYOTA MOTORSPORT GMBH赛道夺魁

中国机械工业联合会机经网  发布时间:2019-06-05 15:09:07  来源:DMG  MORI


由于碳纤维重量轻和强度高,是赛车开发中必须使用的材质。然而,其加工十分耗时,Toyota  Motorsport数控生产和编程负责人Marcel Voigt介绍说:“每一个碳纤维工件进入高压釜前,都需要使用逐层铺设碳纤维的模具。”无论是模具的生产还是其后的复杂碳纤维工件的加工都需要使用数控加工中?#27169;?#27169;具材质可为特种塑料、铝或碳纤维。“为避免碳纤维易于出现的毛边现象,我们使用特殊磨削和特殊涂层的?#36710;?#21152;工。我们也使用超声加工技术进一步提升部件的质量。”

  丰田公司参与赛车运动已有1 0年的历史,2015年继续以TOYOTA GAZOO Racing之名续写成功。辉煌业绩:去年勒芒24小时耐力赛双料冠军、2014世界耐力锦标赛(WEC)总冠军以及世界拉力锦标赛(WRC)总冠军。位于科隆的Toyota Motorsport公司是丰田汽车集团内的重量级公司,300名员工开发和制造WEC的LMP1赛车和全新Yaris WRC赛车的发动机。在技术合作中,DMG MORI的共21台创新的加工中心和车削中心?#26800;?#30528;高难的生产任务。最新购买的机床是配超声加工主轴的DMU 200 Gantry加工中?#27169;琓oyota Motorsport用该机干式加工高质量的复合材料部件。

  由于碳纤维重量轻和强度高,是赛车开发中必须使用的材质。然而,其加工十分耗时,Toyota  Motorsport数控生产和编程负责人Marcel Voigt介绍说:“每一个碳纤维工件进入高压釜前,都需要使用逐层铺设碳纤维的模具。”无论是模具的生产还是其后的复杂碳纤维工件的加工都需要使用数控加工中?#27169;?#27169;具材质可为特种塑料、铝或碳纤维。“为避免碳纤维易于出现的毛边现象,我们使用特殊磨削和特殊涂层的?#36710;?#21152;工。我们也使用超声加工技术进一步提升部件的质量。”

 

将DMU 200 Gantry安装在地坑中,使敏?#26800;?#30899;纤维部件,可在地面上用叉车装件和卸件。

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DMU 200 Gantry自动可换的超声加工主轴提高复合材质加工的工艺可靠性。

优化加工区设计的DMU 200 Gantry

2018年夏季,Toyota Motorsport安装他们第一台DMG MORI的DMU 200 Gantry,其配置正好满足干式加工扩大复合材质部件能力的要求。由于该机的龙门结构高度较低,相对于2,250×2,000mm的巨大加工区(DMG MORI也提供X轴行程达4,000 mm 的选配),该机占地面积仅27 m²,结构相当紧凑。Marcel Voigt回顾该机的安装时说:?#26696;?#26426;使我?#24378;?#20197;理想地将它安装在工厂的指定位置处”。通过车间屋顶将整机吊入车间。“我们还将该机安装在地坑中,?#21592;?#29992;叉车将敏?#26800;?#37096;件在地面?#26174;说?#24037;作区中,避免使用吊车。?#22791;?#26426;的易用性也是一大亮点:“随时可从机床侧面查看机?#26448;?#30340;情况。”

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Marcel Voigt (右) Toyota Motorsport数控生产和编程负责人

DMU 200 Gantry配除尘?#20302;?#21644;超声加工技术,在复合材质加工中,我们能达到前所未?#26800;?#21152;工效果。

加工复合材质的超声加工技术

为加工复合材质,选择为DMU 200 Gantry加工中心配超声加工主轴,其特殊的超声刀柄可以全自动地在刀库中换刀。超声复合加工技术将刀具的轴向振动与刀具的旋转运动相互叠加。振幅达10µm和振动频率为20−50kHz。超声加工减小加工力达40%,根据工艺要求,超声加工可提高进给速度、延长刀具寿命或提高表面质量。

加工纤维复合材质时,超声加工技术的高切削速度使碳纤维被干净地加工,满足更高生产力和更高工件质量的要求。整齐的切削面表明纤维分叉极少,有效避免材料开?#36873;?/p>

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碳纤维赛车部件:超声加工提供高工艺可靠性和精度,无需修复加工。

干式加工复合材质时,还必须注意细小的粉尘,Marcel  Voigt继续介绍说:“这是 DMU  200  Gantry加工中心配除尘和防爆?#20302;车?#21407;因。此外,铣头的A轴甚至带除尘功能。”DMU 200 Gantry的干式加工取得积极成果后,DMG MORI于2018年11月底在Toyota  Motorsport举办以干式加工为主题的研讨会,约有70家?#34892;?#36259;的机构到场参会。

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5轴加工的加速度达0.5g, 有效提高表面质量达Ra<0.3µm

在赛车部件的传统铣削加工方面,DMU 200  Gantry也满足?#32454;?#30340;生产要求。A轴摆动范围为±120°,并配转速达40,000rpm,适用于HSC加工的电主轴。热对称的龙门结构提供高刚性和高动态?#38405;?#30340;5轴联动加工能力,所有轴的加速度都达5 m/s²。刀具在Z轴方向上的悬长不变,因此在整个加工区中保持一致的铣削?#38405;堋?#20805;分的冷?#21019;?#26045;?#32321;?#38271;期高精度。

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5轴铣削加工和超声加工集于一台机床

Marcel Voigt称赞说:“DMU 200 Gantry加工中心功能强大,当其它机床满负荷时,我们也用该机加工铝模具”。“由于进给轴的大加速度,加工的表面质量< 0.3 µm。我们还获益于该机高达20t的工作台承重。”

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MG MORI gearSKIVING – 在DMU 60 eVo上

DMG MORI gearSKIVING –齿轮加工只需几分钟,而非几小时

Toyota  Motorsport还为全新Yaris  WRC赛车加工齿轮。Marcel Voigt解释说 :“ 我们希望自己掌握这项专业技术,而不需要向外部供应商订购齿轮”。该公司用DMG MORI的gearSKIVING技术循环加工齿轮并满足对高精度的要求:?#26696;?#25216;术循环目前正在测试,未来还将应用于带铣/车工作台的DMU 60 eVo上和CTX beta 1250 TC上。”在?#36127;?#21644;表面质量方面,Toyota  Motorsport希望借助该技术稳定地达到磨削精度。“我们的生产批量很小,开发磨削的全新工艺缺乏价值,包括在机床和人员方面。”gearSKIVING技术循环的另一个优点是速度:“每个齿轮的总加工时间只有数分钟,而磨削加工需要数小时。”

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+ 外直齿和外斜齿或内直齿和花键

+ 在车/铣复合加工中心上加工人字齿*

+ 在TC复合车削中心上用第6虚拟轴* 进行数学变换加工冠齿轮齿

*配副主轴的CTX TC

携手DMG MORI驰骋赛道

DMG MORI与Toyota Motorsport两公司间保持着最高级别的技术合作,这也是赛车运动的要求。Marcel Voigt介绍说:“一方面, 我们必须最大限度地发挥部件?#38405;埽?#24403;然也必须?#32321;?#26356;高安全性,因此对质量要求很高。另一方面,这是一个快速发展的行业,高效率十分关键。”这需要平等地合作。

多年来,DMG MORI为高科技行业设计开发开创性的生产解决方案,特别是赛车行业。Marcel Voigt看到一个巨大机会:“如果我们在合作中将双方的特长结合在一起, 我们将在赛道上保持成功。”

做好产业规划  推动产业升级
责任编辑:机经网编辑部 lixinhua
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