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双金属加工:制造业创新

格里森依靠西门子数控系统 SINUMERIK ONE 来制造齿轮制造中的高精度机床。新型齿轮加工机 100HCD 不仅在速度和精度方面给人留下深刻印象,而且还集成了新的倒角工艺。

像瑞士发条一样精确

1908 年,制表师卡尔·吕西在比尔创立机械工厂 Mikron 时,该公司凭借其齿轮切割机器和工具,在瑞士钟表业的工业化中发挥了关键作用。如今,格里森瑞士股份公司隶属于国际格里森公司,是滚齿、强力刮齿、集成倒角和去毛刺工艺以及高精度齿轮磨削的能力中心。总部位于伯尔尼附近的斯图登,是滚齿、强力刮齿、倒角和齿轮珩磨机等最先进的技术中心。此外,还集成了各种二次加工和自动化解决方案。

客户包括汽车、机器人和航空航天行业的公司、工业齿轮制造商以及小型和大型合同制造商。“机器的组装在斯图登进行,” Dr.-Ing 解释说。格里森技术和软件总监Markus Krömer表示:“我们与众多本地公司以及其他为我们制造单个组件的格里森工厂合作。这使得格里森瑞士在满足客户要求方面非常灵活。”

应用报告 Siemens Gleason 3

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE。滚齿需要最高的精度。瑞士格里森在所有机器类型上使用 SINUMERIK ONE。

创新组合

来自伯尔尼西兰的机器很受欢迎:2019 年,格里森交付了著名的 P90 系列的第 1000 台机器。在滚齿过程中,不想要的毛刺是由材料位移产生的,必须将其去除。通过切割倒角过程,这些锋利的毛刺被完全去除。Krömer博士以电力驱动为例解释了为什么这很重要:“现代驱动器变得越来越安静,个别干扰频率脱颖而出。为了满足要求,使用了特殊的硬质精加工工艺,这些工艺可能会因零件倒角不良而受到损害。”

通过 “径向倒角”,格里森将通用的切削倒角工艺直接集成到滚齿或强力刮削机床中。这种行业新颖性不仅节省了时间和空间,而且还减少了切换到其他机器所产生的工作量和成本。克罗默博士解释说,这对于各种齿轮制造商来说都很有趣:“整个制造过程得到加速,生产效率得到提高。由于该过程中使用了经济实惠的倒角工具,这种创新方法对于小批量生产也很有意义。”

数字化转型的优势

“特别是在汽车领域,需求不断增加,” Krömer 博士说:“使用普通齿轮,我们现在的齿面偏差为五到最多十微米,是人发的十分之一。”格里森依赖最新一代的数控控制 SINUMERIK ONE。“该控制装置为刀具和工件提供了耦合功能。这种所谓的电子设备对我们来说是一项重要的质量特征。” Krömer 强调说。在新的 100HCD 滚齿和倒角机床中,总共必须控制 18 个轴。这是使用 Siemens Simotics 伺服电机完成的。“为了控制速度或位置的细微偏差,刀具和工件的工艺定义旋转轴配备了直接驱动器。这样可以避免皮带或齿轮造成的不准确性。”

借助SINUMERIK ONE,西门子正在推动机床行业的数字化转型。所有开发过程都可以使用虚拟双胞胎 “创建我的虚拟机” 进行完全的数字映射。这显著缩短了新机器的产品开发和市场推出时间,并带来了灵活性:“100H 系列的软件是由家庭办公室的一名员工准备的,数字双胞胎使这成为可能,” Krömer 博士解释说。

以多年的信任为基础

Awenderbericht Siemens Gleason

克罗默博士说,在斯图登,只使用西门子控制装置已有很长时间了。“最近,我们将所有机器的数控控制系统转换为SINUMERIK ONE。我们已经与西门子合作了几十年。Siemens 控制系统可提供我们所需的一切,并且可在全球范围内使用;这对我们很重要。”在亚琛大学获得机械工程博士学位的克罗默说,将控制措施与日常业务一起转换是一项艰巨的挑战。“Siemens 不仅在驱动和控制组件的设计方面为我们提供了支持,而且在实施阶段还与客户服务人员一起为我们提供了支持,我们非常感激。”

随着控制的转换,最新的欧盟机械法规也得以实施。这不仅确保了对员工的保护,而且还将OT安全(操作技术)牢固地集成到机器中。现在,每个人都需要一把带密码的个人密钥来操作机器。但是,克罗默博士强调说,尽管安全标准很高,但仍能简单直观地操作机器,这一点很重要。通过格里森开发的用户界面 GEMS “格里森工程与制造系统” 在控制面板上输入工件数据和加工参数后,CNC 控制系统根据这些信息生成制造代码。

测量、分析、保存

在机床方面,功耗越来越成为人们关注的焦点。西门子产品经理兼技术顾问罗尔夫·洛伊特威勒说:“借助我们的节能功能 Ctrl-E,机器操作员始终可以将能耗和制动过程中的能量回收考虑在内。这些信息构成了节能措施的基础,因此也为改善制造业中的二氧化碳平衡奠定了基础。”

但是,无论如何,格里森的机器还是经济的,克罗默博士认为:“在运行中,100H平均消耗6,000瓦特,最大负载为13,000瓦特。对于这样的机器来说,这并不多。即使快速循环时间或强扭矩对应用至关重要,当利用率低时,它也会立即切换到节能运行。”除了使用高效的电机和/或节能的 LED 灯外,格里森还非常重视组件的正确尺寸,以避免不必要地浪费资源。而且,瑞士格里森完全依赖西门子进行控制和驱动,这一事实也确保了备件仓库的精简。这意味着需要在世界各地快速运送的部件更少,这对于气候而言是另一个好处。

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径向倒角是对各种齿轮进行倒角的快速且经济实惠的方式。

简而言之

由于其性能,集成在 SINUMERIK ONE 中的 Simatic PLC S7-1500 最适合自动化。CNC 控制允许在 10 个加工通道中控制多达 31 个轴。CNC 的一个组成部分是数字双胞胎 “创建我的虚拟机”。SIMOTICS 伺服电机是紧凑的高动态永磁同步电动机,广泛用于工业环境。它们的特点是高功率密度和过载能力。

瑞士格里森股份公司

瑞士格里森股份公司最初于 1900 年在比尔成立,名为 Mikron AG。作为总部位于美国纽约州罗切斯特的格里森公司的子公司,它现在是使用滚齿、强力刮齿、倒角、齿轮珩磨工艺进行齿轮制造的能力中心,并集成了各种自动化选项。