Im Bereich der Herstellung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben ist die Radnabe nicht nur das zentrale Bauteil, das die Karosserie trägt, sondern deren Leichtbauauslegung und die Präzision der Bearbeitung beeinflussen direkt die Reichweite und die Fahrsicherheit des Fahrzeugs. Ein führender Hersteller von Rädern für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben stand einmal vor einer Produktionsengstelle: Für Aluminiumräder mit 18–22 Zoll erforderte die herkömmliche Bearbeitung drei Maschinen, um Drehen, Fräsen und Bohren nacheinander durchzuführen, wobei die Bearbeitungszeit pro Stück bis zu 60 Minuten betrug. Aufgrund mehrfacher Einspannung lag der Laufunrundheitsfehler der Radscheibe über 0,05 mm, und die dynamische Unwucht erreichte eine Abweichungsrate von 7 %. Gleichzeitig entstehen beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Aluminium leicht Grate, was zusätzliche Nachbearbeitungskosten in Höhe von 15 % für Polierprozesse verursacht.
Einsatzort des Kunden
Um dieses Dilemma zu überwinden, führte das Unternehmen das CNC-Vertikal-Drehzentrum VTC80A von Taiyun CNC-Werkzeugmaschine ein und errichtete ein integriertes Bearbeitungssystem mit „Einzelmaschine-Mehrfachnutzung“. Die Anlage verfügt über ein maschinell bearbeitetes Bett aus luftfahrttauglichem Gusseisen und eine Vier-Punkt-Tragkonstruktion, wobei die Steifigkeitsverteilung mittels Finite-Elemente-Analyse optimiert wurde. Die Schwingungsdämpfung liegt 60 % über dem Industriestandard und ermöglicht es, stabil einer radialen Schnittkraft von 12 kN beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Aluminiumlegierungen standzuhalten. Ausgestattet mit dem FANUC 31i-B5-CNC-System und einer vollständig geschlossenen Regelung durch Messschieber mit Gittermaßstab erreicht sie eine Positioniergenauigkeit von ± 0,01 mm und eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,007 mm, was exakt den Toleranzanforderungen bei der Krümmung von Radnaben und Felgen von ± 0,02 mm entspricht. Um den anhaftenden Eigenschaften von Aluminiumlegierungen beim Zerspanen entgegenzuwirken, verwendet die Maschine einen Öldampfschmiersystem im Spindelbereich in Kombination mit keramikbeschichteten Schneidwerkzeugen, wodurch die Bildung von Spananbackungen wirksam unterbunden wird.
Kundenspezifische Radnabenhalterung
In puncto technologische Innovation hat die Anlage einen Durchbruch erzielt, indem sie „den gesamten Prozess in einer Aufspannung abschließt“: Die integrierte Drehspindel (Höchstgeschwindigkeit 1000 U/min) und der 8-Stationen-Servo-Werkzeughalter (Werkzeugwechselzeit 1,2 Sekunden) können das Außenkreisdrehen, Bolzenlochbohren und Anfasen von Radnabenrohlingen kontinuierlich durchführen. Durch die Installation eines KI-basierten Schnittparameter-Optimierungssystems kann die Anlage die Vorschubgeschwindigkeit (80–150 mm/min) und die Spindeldrehzahl in Echtzeit an das Aluminiumlegierungsmaterial (z. B. 6061-T6) anpassen, sodass die Oberflächenrauheit der Radnabe stabil bei Ra0,8 μm gehalten werden kann, ohne dass ein anschließendes Polieren zur Erfüllung der Vorbehandlungsanforderungen für das Sprühen erforderlich ist; für unterschiedliche Radgrößen kann die Anlage die Verarbeitungsparameter mit einem Klick über das Programm umstellen, wodurch die Umrüstzeit von traditionell 2 Stunden auf 15 Minuten reduziert wird.
Die Umsetzungsergebnisse übertrafen die Erwartungen bei Weitem: Die Bearbeitungszeit pro Einzelteil wurde von 60 Minuten auf 35 Minuten verkürzt, und die tägliche Produktionskapazität stieg von 200 Sätzen auf 380 Sätze; Die Rundlaufabweichung der Radfelgen-Endfläche wird stabil mit ≤ 0,03 mm gehalten, und die dynamische Unwuchtabweichung sank von 7 % auf 0,8 %, was der Norm ISO 1940-1 G2.5 entspricht; Nach Abschaffung des manuellen Polierprozesses sank die Herstellkosten pro einzelner Radnabe um 12 %, und durch Parameteroptimierung verlängerte sich die Werkzeuglebensdauer um 40 %. Das IoT-Modul des Geräts kann in Echtzeit 12 Schlüsseldaten wie Schneidkraft und Spindeltemperatur erfassen. In Kombination mit Algorithmen zur prädiktiven Wartung kann dadurch die Gesamtnutzungsrate des Geräts von 82 % auf 95 % gesteigert und die jährliche Stillstandszeit um 320 Stunden reduziert werden.
VTC80A hat unsere Produktionsweise vollständig verändert. Der Geschäftsführer des Unternehmens sagte: 'Jetzt können wir die strengen Anforderungen der neuen Energiefahrzeuge an die Leichtbauweise der Radaufhängung (Wanddicke-Regelgenauigkeit ±0,1 mm) erfüllen und gleichzeitig die schnellen Produktionsanforderungen mehrerer Fahrzeugmodelle bewältigen, wodurch wir langfristige Aufträge von führenden Automobilherstellern gewonnen haben.' Dieser Fall bestätigt, dass CNC-Vertikaldrehmaschinen durch die kooperative Innovation aus „Hardware-Steifigkeit + Prozessintegration + intelligenter Steuerung“ zum Kerngerät zur Überwindung der Doppelbelastung aus Präzision und Effizienz bei der Massenproduktion von Rädern für neue Energiefahrzeuge geworden sind.
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