Podwójna obróbka metali: innowacje w produkcji

Gleason opiera się na systemie CNC firmy Siemens SINUMERIK ONE dla precyzyjnych obrabiarek w produkcji przekładni. Nowa przekładnia 100HCD zachwyca nie tylko szybkością i precyzją, ale także integracją nowego procesu fazowania.

Przeczytaj jako PDF

Precyzyjny jak szwajcarski mechanizm zegarowy

Kiedy zegarmistrz Karl Lüthy założył fabrykę maszyn Mikron w Bielu w 1908 roku, firma odegrała kluczową rolę w industrializacji szwajcarskiego przemysłu zegarkowego dzięki maszynom do cięcia zębatek i narzędziami. Obecnie Gleason Switzerland AG należy do międzynarodowej korporacji Gleason i działa jako centrum kompetencji w zakresie hobbingu, skowania mocy, zintegrowanych procesów fazowania i usuwania zadziorów oraz szlifowania precyzyjnych kół zębatych. Siedziba w Studen niedaleko Berna to najnowocześniejsze centrum technologiczne dla maszyn do hobbingu, skowania silnego, fazowania i honowania przekładni. Ponadto zintegrowane są różnorodne rozwiązania w zakresie obróbki wtórnej i automatyzacji.

Klientami są firmy z branży motoryzacyjnej, robotyki i lotnictwa, producenci przekładni przemysłowych oraz drobni i wielcy producenci kontraktowi. „Montaż maszyn odbywa się w Studen” - wyjaśnia dr Ing. Markus Krömer, dyrektor ds. technologii i Software w Gleason: „Współpracujemy z wieloma lokalnymi firmami, a także innymi lokalizacjami Gleason, które produkują dla nas poszczególne komponenty. To sprawia, że Gleason Switzerland jest niezwykle elastyczny w spełnianiu wymagań klientów”.

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. Hobbing wymaga najwyższej precyzji. Gleason Szwajcaria używa SINUMERIK ONE do wszystkich typów maszyn.

Innowacyjne połączenie

Maszyny z Berneńskiego Seeland są popularne: w 2019 roku Gleason dostarczył tysiącną maszynę znanej serii P90. Podczas procesu hobbingu niechciane zadziory powstają w wyniku przemieszczenia materiału, które należy usunąć. W procesie fazowania cięcia te ostre zadziory są całkowicie usuwane. Dr Krömer wyjaśnia na przykładzie napędów elektrycznych, dlaczego jest to ważne: „Nowoczesne napędy stają się coraz cichsze, wyróżniają się poszczególne zakłócające częstotliwości. Aby spełnić wymagania, stosuje się specjalne twarde procesy wykończeniowe, które mogą być upośledzone przez słabo fazowane elementy.”

Dzięki „fazowaniu radialnemu” Gleason integruje uniwersalny proces fazowania tnącego bezpośrednio z maszyną do przecinania lub przecinania. Ta nowość branżowa nie tylko oszczędza czas i miejsce, ale także zmniejsza wysiłek pracy i koszty wynikające z przejścia na inne maszyny. Jest to interesujące dla producentów wszelkiego rodzaju kół zębatych, wyjaśnia dr Krömer: „Cały proces produkcyjny jest przyspieszony, a wydajność produkcji wzrasta. Dzięki przystępnym cenowo narzędziom fazowania zastosowanym w tym procesie innowacyjna metoda ma sens również w przypadku małych serii”.

Zalety transformacji cyfrowej

„Szczególnie w branży motoryzacyjnej wymagania stale rosną”, mówi dr Krömer: „Przy typowym biegu osiągamy teraz odchylenie od pięciu do maksymalnie dziesięciu mikrometrów na bokach zębów — jedną dziesiątą ludzkiego włosa”. Gleason opiera się na najnowszej generacji sterowania CNC SINUMERIK ONE. „Sterowanie oferuje funkcję łączenia narzędzia i przedmiotu obrabianego. Ten tak zwany sprzęt elektroniczny jest dla nas ważną cechą jakościową” - podkreśla Krömer. W nowej maszynie do frezowania i fazowania 100HCD należy kontrolować łącznie 18 osi. Odbywa się to za pomocą serwomotorów Siemens Simotics. „Aby uzyskać najmniejsze odchylenia prędkości lub położenia pod kontrolą, definiujące proces osie obrotowe narzędzia i przedmiotu obrabianego są wyposażone w napędy bezpośrednie. Pozwala to uniknąć niedokładności spowodowanych przez pasy lub koła zębate”.

Dzięki SINUMERIK ONE Siemens napędza cyfrową transformację branży obrabiarek. Wszystkie procesy programistyczne można całkowicie zmapować cyfrowo za pomocą wirtualnego bliźniaka „Utwórz moją maszynę wirtualną”. To znacznie skraca czas opracowywania produktów i wprowadzania na rynek nowych maszyn i zapewnia elastyczność: „Oprogramowanie dla serii 100H zostało przygotowane przez pracownika w domowym biurze — cyfrowy bliźniak umożliwił to”, wyjaśnia dr Krömer.

Lata zaufania jako fundament

W Studen od dawna używane są wyłącznie elementy sterujące Siemens, mówi dr Krömer. „Niedawno przekształciliśmy elementy sterujące CNC wszystkich maszyn na SINUMERIK ONE. Współpracujemy z Siemensem od dziesięcioleci. Sterowanie Siemens oferuje wszystko, czego potrzebujemy i są dostępne na całym świecie; to jest dla nas ważne”. Przekształcenie kontroli obok codziennej działalności było sporym wyzwaniem, mówi Krömer, który uzyskał doktorat z inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie w Akwizgranie. „Siemens wspierał nas nie tylko w projektowaniu elementów napędowych i sterujących, ale także podczas fazy wdrażania z pracownikiem obsługi klienta, co bardzo doceniliśmy”.

Wraz z przekształceniem kontroli wdrożono również najnowsze unijne rozporządzenie dotyczące maszyn. Zapewnia to nie tylko ochronę pracowników, ale także mocno integruje bezpieczeństwo OT (Technologia Operacyjna) z maszyną. Teraz każda osoba potrzebuje osobistego klucza z hasłem do obsługi maszyny. Jednak ważne jest, aby maszyny mogły być obsługiwane w prosty i intuicyjny sposób pomimo wysokich standardów bezpieczeństwa, podkreśla dr Krömer. Po wprowadzeniu danych obrabianego przedmiotu i parametrów obróbki za pomocą interfejsu użytkownika GEMS „Gleason Engineering and Manufacturing System” opracowanego przez Gleason na panelu sterowania, sterowanie CNC generuje kod do produkcji na podstawie tych informacji.

Mierz, analizuj, zapisuj

W przypadku obrabiarek coraz bardziej koncentruje się na zużyciu energii. Rolf Leutwyler, Product Manager i konsultant techniczny w firmie Siemens, mówi: „Dzięki naszej funkcji oszczędzania energii Ctrl-E operatorzy maszyn zawsze mają na uwadze zużycie energii i odzyskiwanie energii poprzez procesy hamowania. Informacje te stanowią podstawę działań oszczędzających energię, a tym samym także lepszego bilansu CO2 w produkcji.

Jednak maszyny Gleasona i tak są ekonomiczne, dr Krömer przedstawia z perspektywy: „Podczas pracy 100H zużywa średnio 6000 watów, maksymalne obciążenie to 13 000 watów. To niewiele dla takiej maszyny. Nawet gdy decydujące znaczenie mają krótkie czasy cyklu lub silne momenty obrotowe, natychmiast przełącza się na energooszczędną pracę, gdy wykorzystanie jest niskie.” Oprócz stosowania wydajnych silników i/lub energooszczędnych lamp LED, Gleason przywiązuje dużą wagę do prawidłowego wymiarowania komponentów, aby uniknąć niepotrzebnego marnowania zasobów. A fakt, że Gleason Switzerland opiera się wyłącznie na Siemens w zakresie sterowania i napędów, zapewnia również bezproblemowe magazyny części zamiennych. Oznacza to, że mniej komponentów musi być przesyłanych ekspresowo na całym świecie - kolejny plus dla klimatu.

Fazowanie promieniowe to szybki i opłacalny sposób fazowania wszystkich rodzajów kół zębatych.

Technologia w skrócie

Sterownik Simatic PLC S7-1500 zintegrowany z SINUMERIK ONE jest optymalnie przystosowany do automatyzacji dzięki swojej wydajności. Sterowanie CNC umożliwia sterowanie do 31 osi w 10 kanałach obróbczych. Integralną częścią CNC jest cyfrowy bliźniak „Create My Virtual Machine”. Silniki serwo SIMOTICS to kompaktowe i wysoce dynamiczne silniki synchroniczne z magnesami trwałymi do szerokiego zastosowania w środowiskach przemysłowych. Charakteryzują się dużą gęstością mocy i możliwością przeciążenia.

Do raportu użytkownika (PDF)

Gleason Szwajcaria AG

Gleason Switzerland AG została założona w 1900 roku jako Mikron AG w Białym. Jako spółka zależna firmy Gleason Corporation z siedzibą w Rochester w stanie Nowy Jork, USA, funkcjonuje obecnie jako centrum kompetencji w zakresie produkcji przekładni z wykorzystaniem hobbing, power skiving, fazowania, honingu przekładni i integruje różne opcje automatyzacji.