Dvojité zpracování kovů: Inovace ve výrobě

Společnost Gleason spoléhá na CNC systém Siemens SINUMERIK ONE pro vysoce přesné obráběcí stroje při výrobě ozubených kol. Nový převodový stroj 100HCD zaujme nejen svou rychlostí a přesností, ale také integrací nového procesu zkosení.

Číst jako PDF

Přesné jako švýcarské hodinky

Když v roce 1908 založil hodinář Karl Lüthy továrnu na stroje Mikron v Bielu, hrála společnost klíčovou roli v industrializaci švýcarského hodinářského průmyslu se svými obráběcími stroji a nástroji na řezání ozubených kol. Dnes Gleason Switzerland AG patří do mezinárodní společnosti Gleason Corporation a funguje jako kompetenční centrum pro odvalování, power skiveringu, integrované procesy zkosení a odstraňování otřepů a honování vysoce přesných ozubených kol. Ústředí ve Studenu poblíž Bernu je nejmodernějším technologickým centrem pro odvalovací, power skiverzování, zkosení a honovací stroje. Kromě toho je integrována řada řešení sekundárního obrábění a automatizace.

Mezi zákazníky patří společnosti z automobilového, robotického a leteckého průmyslu, výrobci průmyslových ozubených kol i malí a velcí smluvní výrobci. „Montáž strojů probíhá ve Studenu,“ vysvětluje Dr.-Ing. Markus Krömer, Director of Technology and Software ve společnosti Gleason: „Spolupracujeme s mnoha místními společnostmi a dalšími pobočkami společnosti Gleason, které pro nás vyrábějí jednotlivé komponenty. Díky tomu je společnost Gleason Švýcarsko mimořádně flexibilní při plnění požadavků zákazníků.“

Oblékání Gleason SINUMERIK ONE. Odvalování vyžaduje nejvyšší přesnost. Společnost Gleason Švýcarsko používá SINUMERIK ONE pro všechny typy strojů.

Inovativní kombinace

Stroje z Bernského Seelandu jsou populární: V roce 2019 dodal Gleason tisícový stroj známé řady P90. Během procesu odvalování vznikají nežádoucí otřepy posunutím materiálu, které musí být odstraněny. Procesem řezání zkosení jsou tyto ostré otřepy zcela odstraněny. Dr. Krömer vysvětluje na příkladu elektrických pohonů, proč je to důležité: „Moderní pohony jsou stále tišší, jednotlivé rušivé frekvence vynikají. Pro splnění požadavků se používají speciální procesy tvrdého dokončování, které mohou být narušeny špatně zkosenými součástmi.“

Díky „Radiální zkosení“ integruje společnost Gleason univerzální proces zkosení řezání přímo do odvalovacího nebo výkonového řezacího stroje. Tato průmyslová novinka nejen šetří čas a prostor, ale také snižuje pracovní úsilí a náklady, které vyplývají z přechodu na jiné stroje. To je zajímavé pro výrobce ozubených kol všeho druhu, vysvětluje Dr. Krömer: „Celý výrobní proces se zrychluje a zvyšuje se efektivita výroby. Díky cenově dostupným nástrojům pro zkosení použitým v tomto procesu má inovativní metoda smysl i pro malé série.“

Výhody digitální transformace

„Zejména v automobilovém průmyslu se požadavky neustále zvyšují,“ říká Dr. Krömer: „S typickým převodem nyní dosahujeme odchylky pěti až maximálně deseti mikrometrů na bocích zubů — jedna desetina lidského vlasu.“ Společnost Gleason spoléhá na nejnovější generaci CNC řízení SINUMERIK ONE. „Řídicí jednotka nabízí funkci spojování nástroje a obrobku. Toto takzvané elektronické zařízení je pro nás důležitým prvkem kvality, „zdůrazňuje Krömer. V novém odvalovacím a zkoseném stroji 100HCD musí být ovládáno celkem 18 os. To se provádí pomocí servomotorů Siemens Simotics. „Pro dosažení nejmenších odchylek rychlosti nebo polohy pod kontrolou jsou rotační osy určující proces pro nástroj a obrobek vybaveny přímými pohony. Tím se zabrání nepřesnostem způsobeným řemeny nebo ozubenými koly.“

Se SINUMERIK ONE se Siemens podílí na digitální transformaci průmyslu obráběcích strojů. Všechny vývojové procesy lze kompletně digitálně mapovat pomocí virtuálního dvojče „Create My Virtual Machine“. To výrazně zkracuje dobu vývoje produktů a uvádění nových strojů na trh a přináší flexibilitu: „Software pro řadu 100H připravil zaměstnanec v domácí kanceláři — digitální dvojče to umožnilo,“ vysvětluje Dr. Krömer.

Roky důvěry jako nadace

Ve Studenu se již dlouhou dobu používají výhradně ovládací prvky Siemens, říká Dr. Krömer. „Nedávno jsme převedli CNC řízení všech strojů na SINUMERIK ONE. Se společností Siemens spolupracujeme již desítky let. Řídicí jednotky Siemens nabízejí vše, co potřebujeme, a jsou k dispozici po celém světě; to je pro nás důležité.“ Přeměna ovládacích prvků vedle každodenního podnikání byla docela výzva, říká Krömer, který získal doktorát ze strojírenství na univerzitě v Cáchách. „Společnost Siemens nás podpořila nejen při návrhu pohonů a řídicích komponent, ale také během fáze implementace se zaměstnancem zákaznického servisu, což jsme velmi ocenili.“

S přeměnou kontroly byla také zavedena nejnovější nařízení EU o strojních zařízeních. To nejen zajišťuje ochranu zaměstnanců, ale také pevně integruje bezpečnost OT (Operational Technology) do stroje. Nyní každý člověk potřebuje k ovládání stroje osobní klíč s heslem. Je však důležité, aby stroje mohly být obsluhovány jednoduše a intuitivně navzdory vysokým bezpečnostním standardům, zdůrazňuje Dr. Krömer. Po zadání dat obrobku a parametrů obrábění prostřednictvím uživatelského rozhraní GEMS „Gleason Engineering and Manufacturing System“ vyvinutého společností Gleason na ovládacím panelu generuje CNC řízení z těchto informací kód pro výrobu.

Změřte, analyzujte, uložte

U obráběcích strojů se stále více zaměřuje na spotřebu energie. Rolf Leutwyler, produktový manažer a technický konzultant společnosti Siemens, říká: „S naší funkcí úspory energie Ctrl-E mají obsluha strojů vždy v úvahu spotřebu energie a rekuperaci energie prostřednictvím brzdových procesů. Tyto informace tvoří základ pro energeticky úsporná opatření a tím i pro lepší bilanci CO2 ve výrobě.“

Stroje Gleason jsou však stejně ekonomické, uvádí Dr. Krömer do perspektivy: „V provozu spotřebuje 100H v průměru 6 000 wattů, maximální zatížení je 13 000 wattů. To pro takový stroj není moc. I když jsou pro aplikaci rozhodující rychlé doby cyklu nebo silné točivé momenty, okamžitě přechází na energeticky úsporný provoz při nízkém využití.“ Kromě použití účinných motorů a/nebo energeticky úsporných LED lamp klade Gleason velký důraz na správné dimenzování součástí, aby se zabránilo zbytečnému plýtvání zdroji. A skutečnost, že společnost Gleason Switzerland spoléhá výhradně na společnost Siemens pro řízení a pohony, také zajišťuje štíhlé sklady náhradních dílů. To znamená, že po celém světě musí létat expresně méně komponent, což je další plus pro klima.

Radiální zkosení je rychlý a nákladově efektivní způsob zkosení ozubených kol všeho druhu.

Technologie ve stručnosti

PLC Simatic S7-1500 integrovaný do SINUMERIK ONE je díky svému výkonu optimálně vhodný pro automatizaci. CNC řízení umožňuje řízení až 31 os v 10 obráběcích kanálech. Nedílnou součástí CNC je digitální dvojče „Create My Virtual Machine“. Servomotory SIMOTICS jsou kompaktní a vysoce dynamické synchronní motory s permanentními magnety pro široké použití v průmyslových prostředích. Vyznačují se vysokou hustotou výkonu a schopností přetížení.

Přejít na uživatelskou zprávu (PDF)

Gleason Švýcarsko AG

Společnost Gleason Switzerland AG byla původně založena v roce 1900 jako Mikron AG v Bielu. Jako dceřiná společnost společnosti Gleason Corporation se sídlem v Rochesteru, NY, USA, nyní funguje jako kompetenční centrum pro výrobu ozubených kol s využitím procesů odvalování, silového řezání, zkosení a honování ozubených kol a integruje různé možnosti automatizace.