В области производства транспортных средств на новой энергии ступица колеса является не только основным компонентом, несущим корпус автомобиля, но и ее облегченная конструкция, а также точность механической обработки напрямую влияют на запас хода и безопасность вождения. Один из ведущих производителей колес для электромобилей столкнулся с производственным узким местом: для алюминиевых колес диаметром 18–22 дюйма традиционная обработка требует использования трех станков для последовательного выполнения операций токарной обработки, фрезерования и сверления, при этом цикл обработки одного изделия составляет до 60 минут. Из-за необходимости многократной установки погрешность биения торцевой поверхности колеса превышает 0,05 мм, а отклонение динамического баланса достигает 7 %. В то же время при высокоскоростной обработке алюминиевого сплава часто образуются заусенцы, что требует дополнительных трудозатрат на последующую полировку в размере 15 %.
Объект использования клиентом
Чтобы преодолеть эту дилемму, компания внедрила вертикальный токарный центр с ЧПУ VTC80A от производителя станков Taiyun CNC и создала интегрированную систему обработки «один станок — несколько операций». Оборудование оснащено станиной из литейного чугуна авиационного класса и конструкцией с четырьмя опорными точками, а распределение жесткости оптимизировано с помощью метода конечных элементов. Эффективность подавления вибраций на 60 % выше по сравнению со стандартами отрасли, что позволяет стабильно выдерживать радиальную силу резания 12 кН при высокоскоростной обработке алюминиевого сплава; в комплектации используется система ЧПУ FANUC 31i-B5 и полностью закрытая система обратной связи с линейкой с решеткой, обеспечивающие точность позиционирования ± 0,01 мм и повторяемость позиционирования ± 0,007 мм, что точно соответствует допускам кривизны ступицы и обода колеса ± 0,02 мм. В ответ на склонность алюминиевых сплавов к налипанию стружки шпиндель оборудования оснащен системой масляно-туманной смазки, которая в сочетании с режущими инструментами с керамическим покрытием эффективно предотвращает образование наростов стружки.
Индивидуальное приспособление для ступицы колеса
С точки зрения технологических инноваций, оборудование достигло прорыва в реализации «полного цикла обработки за одну установку»: интегрированная поворотная шпиндельная головка (максимальная скорость 1000 об/мин) и 8-позиционный сервоинструментальный блок (время смены инструмента 1,2 секунды) позволяют непрерывно выполнять токарную обработку внешней окружности, сверление отверстий под болты и фаску заготовок ступиц колёс. Установка системы оптимизации параметров резания на основе искусственного интеллекта позволяет оборудованию в режиме реального времени регулировать подачу (80–150 мм/мин) и скорость шпинделя в зависимости от типа алюминиевого сплава (например, 6061-T6), что обеспечивает стабильное значение шероховатости поверхности ступицы на уровне Ra0,8 мкм без необходимости последующей полировки и соответствует требованиям предварительной обработки перед покраской; для колёс различных размеров оборудование может переключать параметры обработки одним нажатием кнопки через программу, сокращая время переналадки с традиционных 2 часов до 15 минут.
Результаты внедрения значительно превзошли ожидания: цикл обработки одной детали сократился с 60 до 35 минут, а суточная производственная мощность увеличилась с 200 до 380 комплектов; биение торцевой поверхности диска колеса стабильно контролируется на уровне ≤ 0,03 мм, отклонение динамического баланса снизилось с 7% до 0,8%, что соответствует стандарту ISO 1940-1 G2.5; после отказа от ручной полировки себестоимость единицы продукции снизилась на 12%, а срок службы инструмента увеличился на 40% благодаря оптимизации параметров. Модуль IoT устройства в реальном времени собирает 12 ключевых данных, таких как усилие резания и температура шпинделя. В сочетании с алгоритмами прогнозирующего обслуживания это позволяет повысить комплексный коэффициент использования оборудования с 82% до 95% и сократить годовое время простоев на 320 часов.
VTC80A полностью изменил наш способ производства. Директор по производству компании сказал: «Теперь мы можем соответствовать строгим требованиям к облегчению ступиц колес для транспортных средств с новыми источниками энергии (точность контроля толщины стенки ±0,1 мм), а также удовлетворять потребности быстрого производства нескольких моделей автомобилей, что позволило нам получить долгосрочные заказы от ведущих автопроизводителей». Этот случай подтверждает, что вертикальные токарные станки с ЧПУ стали ключевым оборудованием для преодоления двойных ограничений точности и эффективности при массовом производстве колёс электромобилей благодаря совместной инновации «жёсткости оборудования + интеграция процессов + интеллектуальное управление».
EN
