由于混合動(dòng)力、純電動(dòng)汽車或燃料電池驅(qū)動(dòng)的不斷發(fā)展，機(jī)動(dòng)車性能的未來道路充滿了令人興奮的可能性。唯一可以肯定的是這樣的發(fā)展前景充滿了各種變化，而這一變化的發(fā)展未來需要各工業(yè)行業(yè)靈活的及時(shí)響應(yīng)。當(dāng)然，無論采用哪種形式的能源作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，像差速器這種傳統(tǒng)的零部件在未來都將被繼續(xù)生產(chǎn)制造。EMAG提供差速器的各種形式的加工解決方案，特別令人感興趣的是以EMAG激光單元ELC 250 DUO(見圖1)為基礎(chǔ)的激光焊接系統(tǒng)，它將差速器殼體與環(huán)形齒輪焊接到一起。
圖1 ELC 250 DUO緊湊型激光焊接機(jī)
對(duì)傳動(dòng)零部件的優(yōu)化制造主要有兩個(gè)方面：一方面是對(duì)部件本身進(jìn)行優(yōu)化，例如在質(zhì)量和重量方面;另一方面是對(duì)制造工藝進(jìn)行改進(jìn)，以減少零部件的加工成本。在這兩種情況中，采用激光焊接技術(shù)，特別是采用ELC 250 DUO激光焊接機(jī)可以獲得決定性的優(yōu)勢(shì)。
難題：將環(huán)形齒輪連接到差速器殼上
替換環(huán)形齒輪和差速器殼之間的“傳統(tǒng)”螺紋連接有兩個(gè)顯而易見的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，即較低的重量和較低的成本。對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)裝置來說，經(jīng)過焊接的差速器節(jié)省的重量約為0.6～1.2kg。當(dāng)考慮到需要更加少量的材料并消除金屬切削加工、裝配工作以及必要的高強(qiáng)度螺栓時(shí)，成本節(jié)約就不言而喻了。
需要滿足什么特殊要求?首先涉及到不同的金屬材料。差速器殼由鑄造材料制成，而環(huán)形齒輪是表面硬化鋼。由于該材料的硬度，鑄件焊接始終是一個(gè)關(guān)鍵的工藝過程，所以焊接工藝必須適應(yīng)每個(gè)特定部件的要求，不能提供一刀切的尺寸。另一個(gè)難題來自于差速器殼早期的裝配工作。前面的制造步驟造成的污染物(油、裝配油泥等)可能妨礙焊接，從而導(dǎo)致在焊縫出現(xiàn)裂紋。因此清潔焊接區(qū)域很有必要。這同樣適用于環(huán)形齒輪，其通常事先涂抹磷酸鹽涂層，對(duì)焊接工藝造成很大麻煩，因此必須首先清理其焊接區(qū)域。
工藝過程的核心——ELC 250 DUO
EMAG Automation已交付了20多套系統(tǒng)，用于連接和激光焊接差速器，每套系統(tǒng)都與客戶的自動(dòng)化、靈活性、布局和工藝流程的具體要求完美匹配。每套系統(tǒng)的核心設(shè)備是ELC 250 DUO激光焊接機(jī)，同樣是由EMAG Automation研發(fā)和制造。當(dāng)看到ELC 250 DUO時(shí)，人們首先注意到的是雙工作區(qū)。該機(jī)的雙主軸設(shè)計(jì)(見圖2)使整個(gè)系統(tǒng)符合一貫重視生產(chǎn)力的設(shè)計(jì)。ELC 250 DUO的自上料工作主軸采用EMAG特有的拾取技術(shù)。拾取主軸具有多種優(yōu)勢(shì)：一方面，該技術(shù)允許使用固定的光學(xué)裝置，因?yàn)樗且苿?dòng)的部件，而不是工裝;另一方面，上料和下料工作可以與加工操作并列進(jìn)行，從而減少閑置時(shí)間;此外，也不應(yīng)低估固定的光學(xué)裝置在安全性和可靠性方面的優(yōu)點(diǎn)，激光器總是指向機(jī)器的內(nèi)部，最大限度地保護(hù)用戶安全，固定的光學(xué)裝置同時(shí)具有最佳的工藝穩(wěn)定性，因?yàn)檎麄€(gè)激光系統(tǒng)及其全部運(yùn)行的組織工作僅需要設(shè)置一次，以后無需更改。
光學(xué)系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單而穩(wěn)固，當(dāng)與EMAG在機(jī)床結(jié)構(gòu)方面的專業(yè)知識(shí)結(jié)合在一起時(shí)，會(huì)使制造系統(tǒng)非常的精確和穩(wěn)定，這已通過一些用戶反饋的信息一再得到驗(yàn)證，這就是進(jìn)行可靠的大批量生產(chǎn)過程的重要基礎(chǔ)。
高級(jí)的光束引導(dǎo)和局部真空萃取防止光學(xué)元件在焊接過程中受到污染。作為激光器，ELC 250 DUO可以安裝最新的激光技術(shù)，可以極大地滿足零部件和客戶的技術(shù)要求。還應(yīng)注意的是，雖然加工是在ELC 250 DUO中的兩個(gè)站點(diǎn)上進(jìn)行的，但只需要一個(gè)激光源。激光束在兩個(gè)焊接站點(diǎn)之間簡(jiǎn)單地進(jìn)行前后切換。兩套聚焦光學(xué)元件之間的激光的切換由一個(gè)激光束轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，以便充分利用激光，提高激光焊接系統(tǒng)的生產(chǎn)率。
該機(jī)器憑借高精度、高靈活性和周全的選項(xiàng)功能(附加的傳感器、刷子和測(cè)頭等)在市場(chǎng)上取得了巨大的成功。
圖2 ELC 250 DUO配備兩個(gè)拾取主軸
由EMAG制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
開發(fā)過程是EMAG提供的服務(wù)項(xiàng)目的組成部分。每種工件都是不同的，每位客戶都有各自不同的要求。EMAG Automation不單純是最先進(jìn)的激光焊接機(jī)的制造商，其首先是全部生產(chǎn)系統(tǒng)的開發(fā)者，并且多年以來，這些系統(tǒng)已經(jīng)在市場(chǎng)上取得了巨大成功。如今，EMAG Automation采用激光焊接加工差速齒輪的制造理念已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
EMAG Automation為客戶提供特定的加工解決方案，用于動(dòng)力總成部件和轉(zhuǎn)向軸、凸輪軸的激光焊接的各個(gè)方面以及其他汽車零部件。該公司認(rèn)為自己作為一個(gè)“交鑰匙供應(yīng)商”，不僅要著眼于焊接工藝和激光焊接機(jī)，還要著眼于集成自動(dòng)化和部件的工作物流、夾緊裝置和部件的清潔，甚至是EMAG自己的超聲波檢測(cè)技術(shù)在全部制造系統(tǒng)中的應(yīng)用，以便使激光技術(shù)在汽車行業(yè)中得到更多的利用。
