Az őrültség definíciója az, ha ugyanazt a műveletet ismételjük, miközben jobb eredményeket várunk. Ez vonatkozhat a fogaskerekes alkatrészek megmunkálására is, amelyek körül változik a világ, és a költségcsökkentés iránti igény erőteljes. Ebben a cikkben Harish Maniyoor, a gépszerszám-szakértő Sandvik Coromant globális járműipari termékmenedzsere elmagyarázza, hogy az erőátviteli alkatrészek megmunkálásának három új módja hogyan segíthet a gyártóknak többet elérni kevesebbel.
A műhelyek változóan magas és alacsony keresleti forgatókönyvekkel szembesültek a COVID-19 járvány során. A körülményektől függetlenül azonban a költségcsökkentés továbbra is prioritás.
Vegyük a fogaskerekek megmunkálását. A gyártók nagyobb rugalmasságot akarnak a fogaskerekek megmunkálásában, de ennek elérése a költségek csökkentése mellett nem egyszerű. Hagyományosan a fogaskerekek megmunkálásával járó projektek speciális gépektől és folyamatoktól függenek, különösen a tömeggyártásban. Ez korlátozásokat – és gyakran magasabb költségeket – jelent a gyártási folyamatban.
Az erőátviteli alkatrészek megmunkálásának három új módja, amelyek lehetővé teszik ezen korlátok átlépését. Emellett ezek az előnyök túlmutatnak a járműiparon olyan területekre, mint az általános gépészet, a szélenergia, a repülőgépipar, és még a robotika is idetartozik.
Nagy teljesítményű foghántolás
A nagy teljesítményű foghántolás olyan forgácsolási technika, ahol a szerszám összeakaszkodik a készülő fogaskerékkel. A folyamatos forgácsolási folyamat lehetővé teszi, hogy minden megmunkálást el lehessen végezni egyetlen összeállítással. Lényegében egyesíti a lefejtőmarást és az alakítást, és a termelékenység szempontjából meghatározó a fordulatszám, valamint a szerszám és a fogaskerék tengelye közötti találkozási szög.
A nagy teljesítményű foghántolás több mint 30 éve létezik – szóval miért beszélek erről az erőátviteli alkatrészek megmunkálásának új módjairól szóló cikkben? Mert a megmunkálás világa olyan módon változik, amely számos ágazatot érint – ideértve az elektromos járművek (EV) gyártását is. Hadd magyarázzam le.
Elektromos járművek
A korábbi bölcsesség az volt, hogy az EV-khez nincs szükség több áttételre vagy sebességváltóra. Ez a nézet azonban megváltozott, a Tesla és a Porsche többáttételes EV-ket vezetnek be. Az elektromos motorok jóval magasabb fordulatszámot érnek el percenként, mint a hagyományos autók – 20 000 fordulat/perc az elektromos motorokban, szemben a 4000–6000 fordulat/perc értékkel a hagyományos, belső égésű motoroknál. Tehát reduktor szükséges ahhoz, hogy ezeket a fordulatszámokat kezelhető szintre lehessen csökkenteni.
Ezeknek az EV-sebességváltóknak kopásállónak kell lenniük, hogy ellenálljanak a magasabb fordulatszámnak, és emiatt nehezebb megmunkálni őket. Kevésbé nyilvánvaló, hogy ezen alkatrészek gyártásakor a gyártóknak a fémeltávolítási sebességre kell összpontosítaniuk, amely kifejezi a munkadarab megmunkálásának sebességét.
Az EV-sebességváltók másik nagy igénye a sebességváltó alacsonyabb zajszintje, mivel nincs motorzaj. Ez azt jelenti, hogy szigorúbb tűrésekkel rendelkező alkatrészeket kell gyártani, és ez nagyobb kihívást jelent a megmunkálással.
A műhelyeknek tehát a következő kérdést kell feltenniük: gyors termelékenységet keresünk vagy valami mást? Az ilyen agilitás nem függhet a hagyományos sebességváltó-gyártási folyamatoktól. Ehelyett a nagy teljesítményű foghántolás lehetővé teszi az alkatrész legyártását egy multitask géppel vagy megmunkálóközponttal egyetlen összeállítással.
Ez lerövidíti a gyártási időt, javítja a minőséget és csökkenti a kezelési és logisztikai költségeket.
A nagy teljesítményű foghántolás előnyei megmutatkoztak, amikor a svéd Sandvik Coromantot felkérte egy nagy svédországi járműipari ügyfél, hogy szállítson alkatrész-megmunkálási megoldásokat.
Az ügyfél járműipari fejlesztőcsapatával együttműködve a projekt bebizonyította, hogy a nagy teljesítményű foghántolás lehetséges két 5-tengelyes géppel a Sandvik Coromant saját CoroMill® 180 váltólapkás nagy teljesítményű foghántoló maróját használva. A CoroMill 180 nagy teljesítményű fogaskerék- és tengelybordagyártáshoz készült.
Az ügyfél a vártnál jobb ciklusidőt ért el. Az ügyfél követelménye volt az alkatrészenként 14 percen belüli idő, és kevesebb mint 1 perces alkatrészenkénti ciklusidőt ért el.
Repülőgépipar
A nagy teljesítményű foghántolás előnyei nem korlátozódnak a járműiparra, más ágazatokra is kiterjednek, beleértve az általános gépészetet, a szélturbinákat, a repülőgépipart és a robotikát.
A repülőgépipar különösen nagy hangsúlyt fektet a költségek csökkentésére. A COVID-19 járvány iparra gyakorolt hatásai jelentősek, az Airbus arról számolt be, hogy repülőgépgyártási teljesítménye 30%-kal csökkent.
Az EV-khez hasonlóan a régebbi repülőgépmotorokat is fejlesztik a jobb teljesítmény és hatékonyság érdekében, ezért gyártásukban is fejlődés lesz tapasztalható. A nagy teljesítményű foghántolás rugalmassága sok mindent kínál itt, például a vállakhoz közeli megmunkálás képessége, amely nagyobb szabadságot enged az alkatrészek tervezésében. Mivel a repülőgép-alkatrészek szívósabb anyagokból készülnek, szívósabb lapkákat igényelnek.
Ilyen az ISO P-acélesztergáláshoz bevezetett két új keményfém lapkaminőség a GC4415 és a GC4425. A nevük az ISO P15 és P25 alkalmazási területekre utal, amelyek a megmunkálási paramétereket befolyásoló különböző munkakörülményekre vonatkoznak. Kialakításuknak köszönhetően jobb kopásállóságot, hőállóságot és szívósságot biztosítanak.
A lapkák második generációs Inveio® technológiát alkalmaznak, egyirányú kristályorientációval az alumínium-oxid-bevonatrétegben. Mindegyik kristály ugyanabba az irányba mutat – ez mikroszkópi szinten látható –, amely erős gátat képez a forgácsolási zóna felé, még nagyobb kopásállóságot és hosszabb éltartamot biztosít a lapka számára.
A nagy teljesítményű foghántoláshoz hasonlóan az olyan lapkák, mint a GC4415 és a GC4425, kiszámítható kopást biztosíthatnak – és ezáltal javítják a gépkihasználtságot és a költségmegtakarítást. Az előnyök megint túlmutatnak a járműiparon, és kihasználhatók az általános gépészet, a szélenergia, a repülőgépipar és a robotika területén – valójában minden olyan alkalmazásban, ahol szükség van fogaskerekes alkatrészekre.
Az ágazattól függetlenül a valódi előnyt a fémeltávolítási sebesség javulása, az alkatrészek egy géppel történő megmunkálásának képessége egyetlen összeállítással és a jobb gépkihasználtság jelenti. A Sandvik Coromant saját megállapításai szerint a gépkihasználtság 20%-os növelése 10%-kal magasabb bruttó haszonkulcsot jelent.
Maximális teljesítmény
Ezeknek az előnyöknek az elérése nem csak az olyan eszközök használatát igényli, mint a CoroMill 180. Szélesebb világképre is szükség van. Itt kapcsolódik be a PrimeTurning.
A módszer alapja, hogy a szerszám a tokmánynál lép be az alkatrészbe, és az alkatrész vége felé haladva távolítja el az anyagot – ismét csak a mindennél fontosabb fémeltávolítási sebességet helyezve előtérbe. Ez lehetővé teszi a kisebb belépési szögeket, a nagyobb bekezdési szögeket és a nagyobb forgácsolási paramétereket. Sőt, a hagyományos szerszámozás ugyanazokkal a szerszámokkal elvégezhető, így a műhelyek felváltva használhatják a hagyományos és az új folyamatokat.
Úgy gondoljuk, hogy egyes alkalmazásokban 50%-ot meghaladó termelékenységnövekedés is megvalósítható a PrimeTurning segítségével. Ezt segíti a CoroPlus® Tool Path szoftverünk, amely programozási kódokat és technikákat biztosít a kimenetet maximalizáló paraméterek és változók beállításához.
Függetlenül attól, hogy a válasz az ön számára a nagy teljesítményű foghántolás, az új keményfém lapkák vagy a PrimeTurning, ezek az új megmunkálási módszerek javíthatják a gyártási folyamatokat, és ami a legfontosabb, a nyereséget.
Ezekkel a módszerekkel a műhelyek elszakadhatnak a régi folyamattól, és biztosíthatják, hogy a változás ára valóban megtérüljön.
Sandvick Coromant