位于德國Ohlsbach的第二代家族企業(yè)WTO Werkzeug- Einrichtungen有限公司（以下簡稱“WTO”），是開發(fā)和制造用于數(shù)控車削中心的精密動力刀座的領(lǐng)先者，今年他們迎來了成立40周年。

　　多年來，隨著生產(chǎn)成本急劇上升，市場對低價格制造的需求逐漸增大，以及熟練工人的缺乏，這些都對包括WTO在內(nèi)的許多制造商造成了挑戰(zhàn)。如何解決這一問題？方案似乎顯而易見：一個完全自動化的生產(chǎn)車間。

　　智能工廠是唯一的選擇

　　WTO的總部設(shè)在奧芬堡附近的Ohlsbach，該地區(qū)遠離主要城市且缺乏熟練工人，考慮到人口的發(fā)展情況，這種情況可能還將繼續(xù)惡化。此外，想成為機器操作員和愿意輪班工作的人也越來越少。WTO董事總經(jīng)理Sascha Tschiggfrei先生認識到這一點，并于2016年開始思考解決方案。“熟練工人是一個難題，成本上升是另一個難題。因為我們是國際化經(jīng)營，競爭壓力很大。一些公司選擇遷往成本較低的海外，然而我們希望保持我們在德國的位置，所以必須做出反應(yīng)，以確保公司能長期保持競爭力。我們的未來依賴于智能工廠?全天候生產(chǎn)和全自動操作。這給我們帶來了競爭優(yōu)勢，也讓我們能吸引更多高素質(zhì)的人才。”

　　確立了建設(shè)智能工廠的決策以后，對于這個龐大的項目，WTO需要一個夾具設(shè)備的獨家合作伙伴，這家公司必須能給出承諾，并具備專業(yè)知識和適合的技術(shù)。

　　批量生產(chǎn)總是依賴于已有的生產(chǎn)方式，但對于小批量生產(chǎn)，必須開發(fā)新的工藝并將其集成到整體系統(tǒng)中。為什么？因為夾具，例如，如果必須每天更換幾次，這在工藝和安全方面提出了巨大的挑戰(zhàn)。

　　“我們的項目團隊制定了技術(shù)細節(jié)，其中包括：我們?nèi)绾窝b夾工件，如何實現(xiàn)裝夾自動化，以及如何自動更換裝夾裝置？目標是讓機器完全自主地執(zhí)行更換。這就需要具有這種快換能力的裝夾裝置。此外，我們擁有高精度的磨削工藝，最大公差范圍為3μm。”Tschiggfrei先生說。智能工廠的概念確認后，WTO下一步就是尋找合作伙伴。由于WTO 和總部位于Marbach的夾具制造商HAINBUCH已經(jīng)在多個國際項目上有過成功合作，因此他們是首選的合作伙伴。2019 年底，兩家公司開始初步討論，以確定裝夾裝置的要求， HAINBUCH提出的設(shè)計方案被采納。

　　按下啟動按鈕 vWTO現(xiàn)有的生產(chǎn)車間擁有50多臺數(shù)控機床。這些機器上的裝夾主要用夾爪（jaw chuck）完成，并且每一次更換和找正的操作都是手動完成。在智能工廠中實施的第一個完全無人化的制造過程是生產(chǎn)一個外殼，先進行軟加工，然后進行硬加工。Tschiggfrei先生進一步解釋說：“智能工廠中的機器都是新的。這些標準的機器都經(jīng)過專門的改造，以適用機器人自動切換裝夾裝置。”HAINBUCH將為四臺機器配備夾具系統(tǒng)。一個生產(chǎn)單元中是兩臺車削/銑削中心，配備的內(nèi)部夾持漲裝置在主副軸上；另一個單元中是兩臺外圓磨床，一臺配備外夾夾具，另一臺配備內(nèi)漲夾具。

　　HAINBUCH配備了一個標準的卡盤用于在磨削時從外部夾緊?TOPlus AC 100軸向后拉卡盤。無論是哪種外殼，都有18個夾持單元可供選擇，每一個都包含帶有定位塊的夾頭，它們可以在卡盤上自動快換。對于用于車削和磨削的內(nèi)漲夾具，他們基于需求開發(fā)了一個全新的版本。它是基于現(xiàn)有的MAXXOS T211芯軸，不過這種新的帶有安全檢查的版本開發(fā)了一個特定的芯軸。

　　HAINBUCH自動化部門的設(shè)計工程師Björn Schiesling從一開始就參與了這個項目，他認為對于自動化有一些必須考慮的基本要求。快換夾具的自動化中缺失了什么？答案是清潔接觸表面的員工，即使是最小的污垢顆粒也會導(dǎo)致精度不夠；然后是安全檢查。主軸能轉(zhuǎn)動嗎？預(yù)拉是否正確？位置正確嗎？有東西松動嗎？一般來說，所有事項都由操作員正常檢查和調(diào)整，而自動化則改變了情況。

　　“對我們來說，在裝夾裝置中實施這些檢查是一個巨大的挑戰(zhàn)。當然，我們還必須與機器制造商合作，通過監(jiān)測行程位置來實現(xiàn)控制技術(shù)。例如，提供裝夾裝置中的通道以實現(xiàn)氣檢，從而可以實施氣檢。但機器制造商必須安裝氣體供應(yīng)裝置以及能與機器控制系統(tǒng)通信的傳感器。在通往最終解決方案的道路上有許多障礙，但我們成功地克服了它們。”Schiesling說道。

　　對于內(nèi)漲夾具，HAINBUCH還考慮改變夾持漲套和定位塊。在評估了安全性、準確性和污染等方面，并比較了不同方法后，很明顯，只有預(yù)先配備芯軸才能確保安全?，F(xiàn)在，磨削單元和車削/銑削單元各有10個MAXXOS芯軸和centroteX AC快換接口。這些都可供不同外殼與適合的設(shè)置來進行選擇，并由機器人自動進行快換。

　　超出預(yù)期的建設(shè)成果

　　在WTO新智能工廠中，所有流程都是自動化的，機器人放入部件，更換裝夾裝置，無人駕駛運輸系統(tǒng)將所有東西從 A點運送到B點。自2022年底以來，動力刀座的一個部件的生產(chǎn)一直在自動運行，24/7錐柄生產(chǎn)數(shù)量從1到100不等。這是 WTO和HAINBUCH合作開發(fā)三年以來的一個里程碑。

　　WTO研磨部門經(jīng)理Philipp Wußler最初對這一切是否能實現(xiàn)心存疑慮。“幸運的是，結(jié)果超出我的預(yù)期。這些夾具滿足所有的要求，無論是清潔、精度以及非常重要的重復(fù)性。每次更換芯軸時，我們的誤差都在要求的3μm范圍內(nèi)。”Wußler滿意地說。與原來的方法相比，這種自動化制造過程將安裝時間縮短了25%，原來需要手動更換和找正夾爪，并修磨卡盤以確保精度。“廢品率也大幅下降，幾乎為零。這是因為過去的夾持不太準確?，F(xiàn)在我們在定位塊進行軸向后拉式夾持，更為準確。一旦開始加工工件，我就能知道下一個設(shè)置過程將運轉(zhuǎn)良好。這意味著我再也不用擔心裝夾裝置了。”Wußler補充道。對于WTO來說，顯而易見的是：如果夾持更安全，那么整個過程也更安全。

　　“智能工廠的設(shè)計讓原材料輸送成為唯一的人工操作。一個無人運輸系統(tǒng)甚至?xí)殉善吠鈿饋恚谏a(chǎn)單元中進行檢查和測量，然后把它們從機器中取出并放入倉庫。智能工廠包括一個指揮中心和用于規(guī)劃制造過程和編程的辦公室。夾具和自動化操作參數(shù)的定義也在那里進行。”Tschiggfrei先生說，進一步的項目已經(jīng)在計劃當中， HAINBUCH將再次提供夾具并參與啟動過程。

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