Dubbele metaalverwerking: innovatie in de productie

Gleason vertrouwt op het Siemens CNC-systeem SINUMERIK ONE voor uiterst nauwkeurige bewerkingsmachines bij de productie van tandwielen. De nieuwe tandwielmachine 100HCD overtuigt niet alleen door zijn snelheid en precisie, maar ook door de integratie van een nieuw afschuinproces.

Als PDF lezen

Zo precies als een Zwitsers uurwerk

Toen horlogemaker Karl Lüthy in 1908 de machinefabriek Mikron in Biel oprichtte, speelde het bedrijf met zijn snijmachines en gereedschappen een belangrijke rol in de industrialisatie van de Zwitserse horloge-industrie. Tegenwoordig maakt Gleason Switzerland AG deel uit van de internationale Gleason Corporation en fungeert het als een competentiecentrum voor hobbing, elektrisch skiën, geïntegreerde afschuin-en ontbraamprocessen en het honen van uiterst nauwkeurige tandwielen. Het hoofdkantoor in Studen bij Bern is een ultramodern technologiecentrum voor hobbelmachines, elektrische schaven, afschuinen en tandwielhoonmachines. Daarnaast zijn verschillende secundaire bewerkings- en automatiseringsoplossingen geïntegreerd.

Klanten zijn onder meer bedrijven uit de automobiel-, robotica- en ruimtevaartindustrie, fabrikanten van industriële tandwielen en fabrikanten van kleine en grote contracten. „De assemblage van de machines vindt plaats in Studen”, legt Dr.-Ing uit. Markus Krömer, directeur Technologie en Software bij Gleason: „We werken samen met tal van lokale bedrijven en andere Gleason-locaties die afzonderlijke componenten voor ons produceren. Dit maakt Gleason Zwitserland uiterst flexibel om aan de eisen van de klant te voldoen.”

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. Hobbing vereist de hoogste precisie. Gleason Zwitserland gebruikt SINUMERIK ONE voor alle machinetypen.

Innovatieve combinatie

De machines uit het Berner Seeland zijn populair: in 2019 leverde Gleason de duizendste machine van de bekende P90-serie. Tijdens het hobbelproces ontstaan door materiaalverplaatsing ongewenste bramen die moeten worden verwijderd. Door het afkantproces van snijden worden deze scherpe bramen volledig verwijderd. Dr. Krömer legt aan de hand van het voorbeeld van elektrische aandrijvingen uit waarom dit belangrijk is: „Moderne aandrijvingen worden steeds stiller, individuele storende frequenties vallen op. Om aan de vereisten te voldoen, worden speciale harde afwerkingsprocessen gebruikt die kunnen worden verstoord door slecht afgeschuinde onderdelen.”

Met „" Radial Chamfering "” integreert Gleason een universeel snijproces rechtstreeks in de kookplaat of de elektrische afschuinmachine.” Deze noviteit in de sector bespaart niet alleen tijd en ruimte, maar vermindert ook de arbeidsinspanning en de kosten die het gevolg zijn van de overstap naar andere machines. Dit is interessant voor fabrikanten van allerlei soorten tandwielen, legt Dr. Krömer uit: „Het hele productieproces wordt versneld en de productie-efficiëntie wordt verhoogd. Dankzij de betaalbare afschuingereedschappen die in dit proces worden gebruikt, is de innovatieve methode ook zinvol voor kleine series.”

Voordelen van digitale transformatie

„Vooral in de automobielsector worden de eisen steeds hoger”, zegt Dr. Krömer: „Met een typische versnelling bereiken we nu een afwijking van vijf tot maximaal tien micrometer op de tandflanken — een tiende van een mensenhaar.” Gleason vertrouwt op de nieuwste generatie CNC-besturing, SINUMERIK ONE. „De bediening biedt een koppelingsfunctie voor gereedschap en werkstuk. Deze zogenaamde elektronische apparatuur is een belangrijk kwaliteitskenmerk voor ons”, benadrukt Krömer. In de nieuwe 100HCD hob- en afschuinmachine moeten in totaal 18 assen worden bestuurd. Dit wordt gedaan met Siemens Simotics-servomotoren. „Om de kleinste afwijkingen in snelheid of positie onder controle te krijgen, zijn de procesbepalende rotatieassen voor gereedschap en werkstuk uitgerust met directe aandrijvingen. Dit voorkomt onnauwkeurigheden veroorzaakt door riemen of tandwielen.”

Met SINUMERIK ONE stimuleert Siemens de digitale transformatie van de gereedschapsmachinesector. Alle ontwikkelingsprocessen kunnen volledig digitaal in kaart worden gebracht met de virtuele tweeling „Create My Virtual Machine”. Dit verkort de productontwikkeling en marktintroductietijden voor nieuwe machines aanzienlijk en biedt flexibiliteit: „De software voor de 100H-serie werd voorbereid door een medewerker in het thuiskantoor — de digitale tweeling maakte dit mogelijk”, legt Dr. Krömer uit.

Jaren van vertrouwen als stichting

In Studen worden al lange tijd uitsluitend Siemens-besturingen gebruikt, zegt Dr. Krömer. „Onlangs hebben we de CNC-besturing van alle machines omgezet naar SINUMERIK ONE. We werken al tientallen jaren samen met Siemens. Siemens-besturingen bieden alles wat we nodig hebben en zijn wereldwijd beschikbaar; dat is belangrijk voor ons.” Het omzetten van de bedieningselementen naast de dagelijkse werkzaamheden was een hele uitdaging, zegt Krömer, die zijn doctoraat in werktuigbouwkunde behaalde aan de Universiteit van Aken. „Siemens heeft ons niet alleen ondersteund bij het ontwerp van de aandrijf- en besturingscomponenten, maar ook tijdens de implementatiefase met een medewerker van de klantenservice, wat we enorm op prijs stelden.”

Met de conversie van de besturing werd ook de nieuwste machineverordening van de EU geïmplementeerd. Dit zorgt niet alleen voor de bescherming van werknemers, maar integreert ook de OT-beveiliging (operationele technologie) stevig in de machine. Nu heeft iedereen een persoonlijke sleutel met wachtwoord nodig om een machine te bedienen. Het is echter belangrijk dat de machines ondanks hoge beveiligingsnormen eenvoudig en intuïtief kunnen worden bediend, benadrukt Dr. Krömer. Na het invoeren van de werkstukgegevens en bewerkingsparameters via de gebruikersinterface GEMS „Gleason Engineering and Manufacturing System”, ontwikkeld door Gleason op het bedieningspaneel, genereert de CNC-besturing op basis van deze informatie de code voor de productie.

Meten, analyseren, opslaan

Bij gereedschapsmachines wordt steeds meer aandacht besteed aan het energieverbruik. Rolf Leutwyler, productmanager en technisch adviseur bij Siemens, zegt: „Met onze energiebesparende functie Ctrl-E hebben machinisten altijd zicht op het energieverbruik en de energieterugwinning via remprocessen. Deze informatie vormt de basis voor energiebesparende maatregelen en dus ook voor een betere CO2-balans in de productie.”

De machines van Gleason zijn hoe dan ook zuinig, relativeert Dr. Krömer: „In bedrijf verbruikt de 100H gemiddeld 6.000 watt, de maximale belasting is 13.000 watt. Dat is niet veel voor zo'n machine. Zelfs wanneer snelle cyclustijden of sterke draaimomenten doorslaggevend zijn voor de toepassing, schakelt hij onmiddellijk over op een energiebesparende werking wanneer het gebruik laag is.” Naast het gebruik van efficiënte motoren en/of energiebesparende LED-lampen, hecht Gleason veel belang aan de juiste dimensionering van componenten om te voorkomen dat er onnodig middelen worden verspild. En het feit dat Gleason Zwitserland uitsluitend op Siemens vertrouwt voor besturingen en aandrijvingen zorgt ook voor slanke magazijnen voor reserveonderdelen. Dit betekent dat er minder componenten snel over de hele wereld hoeven te worden gevlogen — nog een pluspunt voor het klimaat.

Radiaal afschuinen is een snelle en kosteneffectieve manier om allerlei soorten tandwielen af te schuinen.

Technologie in het kort

De Simatic PLC S7-1500, geïntegreerd in SINUMERIK ONE, is dankzij zijn prestaties optimaal geschikt voor automatisering. De CNC-besturing maakt de aansturing van maximaal 31 assen in 10 bewerkingskanalen mogelijk. Een integraal onderdeel van de CNC is een digitale tweeling „Create My Virtual Machine”. De SIMOTICS-servomotoren zijn compacte en zeer dynamische synchrone motoren met permanente magneet voor breed gebruik in industriële omgevingen. Ze worden gekenmerkt door een hoge vermogensdichtheid en overbelastbaarheid.

Naar het gebruikersrapport (PDF)

Gleason Switzerland AG

Gleason Switzerland AG werd oorspronkelijk opgericht in 1900 als Mikron AG in Biel. Als dochteronderneming van Gleason Corporation, met hoofdzetel in Rochester, NY, VS, fungeert het nu als een competentiecentrum voor de productie van tandwielen met behulp van hobbing-, elektrisch skiving-, afschuinings- en tandwielhoonprocessen en integreert het verschillende automatiseringsopties.