Hibrid gyártási eljárások a versenyképesség növeléséhez

A köszörüléstechnika hatékony kombinációi a GrindingHub 2022 szakkiállításon

2022. január 19., szerda, 06:00

Címkék: cnc köszörű EMAG GrindingHub kiállítás köszörűkorong köszörüléstechnika messe stuttgart Stuttgart

A különböző gyártási folyamatok kombinálása gyakran megtérülő befektetés a gyártó vállalatok számára. Ez vonatkozik a köszörülési és precíziós megmunkálási technológiákra is. Jelentős termelékenységnövekedés érhető el, ha megmunkálást modern automatizálási és digitalizációs koncepciókkal egészítik ki, amik nagyobb versenyképességet eredményeznek. A 2022. május 17-20. között Stuttgartban megrendezett GrindingHub köszörülés-technikai szakkiállítás kompakt áttekintést ad a gyártástechnológiák piacáról.

Hibrid gépek számos gyártási megoldáshoz

 

A nagy mennyiségek, a hatalmas költségnyomás és a precíz gyártási folyamatok jelentik a hajtáslánc-alkatrészek gyártói számára a legnagyobb kihívásokat. Ezek pedig a jövőben fokozódni is fognak, mert az autóiparban végbemenő változások erősen érintik ezt a szektort. A cél az, hogy a jövőben lényegesen több áttétel-változatot legyenek képesek gyártani. Hogyan felelnek meg a cégek ennek a kihívásnak? A délnyugat-németországi Emag GmbH & Co. KG gépgyártó új fejlesztésű sorozata talán választ ad erre a kérdésre. A széria nagy erőssége, hogy a köszörülés, esztergálás és egyéb folyamatok (beleértve az automatizálást is) kombinálásával számos gyártási megoldást tesz lehetővé, így a sebességváltó alkatrészek teljes megmunkálása elvégezhető.

 

 

A keményesztergálásból és köszörülésből álló kombinált megmunkálás gyors feldolgozást és magas megmunkálási minőséget eredményez (Forrás: Emag)

 

A cég egy újabb géppel bővítette portfólióját: nagyobb, és akár 350 mm átmérőjű alkatrészekhez tervezték. Most először lehetőség van NC forgótengellyel rendelkező köszörűorsó integrálására is. Ez tartalmazhat egy palástköszörű korongot is, ami a belső furatok köszörülésére használható. „Ilyenkor kisebb darabszámokról beszélünk, amelyek mindenképpen több átállást jelentenek – mondta Markus Isgro, az Emag kommunikációs vezetője. – Ilyen esetekben természetesen hasznos, ha egy sor különféle köszörűorsó eleve be van építve a gépbe. A munkaterületen elegendő helyet különítettünk el erre a célra.” Ez azt jelenti, hogy a fogaskerekek és sok más belső kúpos tárcsajellegű alkatrész hagyományos kemény megmunkálása magában a szerszámgépben is elvégezhető – a síkfelületek keményesztergálásától a furat és a külső szinkronkúp durva esztergálásáig a kontúrok tükrösítéséhez.

 

 

Emag esztergáló-csiszológép. Az akár 350 milliméter átmérőjű tárcsajellegű alkatrészeken végzett nehéz megmunkálási folyamatok egymás után futnak le egyetlen beállításban. (Forrás: Emag)

 

Megnövelt felületminőség és költséghatékonyság

 

Az additív gyártási eljárások számos előnyt hordoznak magukban. A rugalmas gyártás lehetővé tételével és a hagyományos szerszámgyártás kiküszöbölésével a termelékenység növelése mellett lehetőség nyílik geometriailag rendkívül összetett alkatrészek létrehozására is. A nagyfokú rugalmasság révén ipari 3D nyomtatással már kis és közepes mennyiségek is előállíthatók. Sok esetben azonban továbbra is szükség van utómunkálatokra. Az alkatrésztől és az eljárástól függően szükség lehet az additív eljárás során használt segéd- és támaszanyagok eltávolítására. Ellenkező esetben felületsimító műveleteket – például marást, csiszolást vagy szuperfiniselést – kell végezni.

 

 

A hibrid gyártási megoldások előnyei: a különböző megmunkálási folyamatok rugalmasan kombinálhatók és zökkenőmentesen integrálhatók a gyártásba egyetlen beállításban (Forrás: Supfina Grieshaber)

 

A nagyobb hatékonyság érdekében azonban mind az additív, mind a szubsztraktív gyártást egy hibrid rendszerbe érdemes integrálni. Az utómegmunkálási követelményeket már a kezdetektől figyelembe kell venni a 3D modell elkészítésekor. A túl sok anyag felhordása költségnövekedéshez vezet, míg a túl kevés a munkadarab utómegmunkálását nehezíti meg, vagy lehetetleníti el. Ideális esetben a teljes folyamatláncban közvetlen adatintegráció megy végbe. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a folyamatok pontosan összehangoltak, és további munkadarab-kezelés nélkül hajthatók végre. Pontosan erre a célra szolgálnak robotizált és automatizált megoldások. A folyamatok így rugalmasan kombinálhatók és egyetlen beállítással zökkenőmentesen a termelésbe integrálhatók, ami jobb felületminőséget és költséghatékonyságot eredményez.

 

 

Robotizált Supfina gyártócella (Forrás: Supfina Grieshaber)

 

Kombinált megmunkáláson alapuló rendkívül hatékony szerszámgyártás

 

Jelenleg egyre bonyolultabb és precízebb, különböző anyagokból készült szerszámokat fejlesztenek ki, amelyek kihívások elé állítják a szerszámköszörű gyártó cégeket. „Nem minden anyagot vagy kombinációt lehet teljesen feldolgozni pusztán köszörüléssel – magyarázta Siegfried Hegele, a tübingeni Walter Maschinenbau GmbH termékmenedzsere. – Szükség van olyan technológiákra is, mint szikraforgácsolás, vagy a lézertechnika, beleértve a mérőrendszereket is. Rendszer- és megoldásszállítóként a Walter és az Ewag egyetlen forrásból szállítanak megoldásokat minden szerszámmegmunkálási követelményhez, amit a GrindingHubon is bemutatnak majd.”

 

 

A szerszámülékek köszörüléséhez kiváló orsóteljesítményű szerszámgép szükséges (Forrás: Walter Maschinenbau)

 

A PKD (polikristályos gyémánt) hegyű marószerszám gyártása például több lépésből áll. A szinterezett keményfém szerszámon először palástköszörülést végeznek. Ezután a forgácstereket köszörülik meg. E műveletek hatékony végrehajtásához nagy orsóteljesítményű gépre van szükség. A következő lépés a keményfém test ülékeinek köszörülése. A korábbiaktól eltérően a kis csiszolótüskék miatt is nagy sebességre van szükség. A forrasztás megkezdése előtt először ellenőrizni kell, hogy a köszörülési folyamatok során betartották-e a tűréseket. Ideális esetben ezt egy automatikus CNC-mérőgéppel végzik.

 

 

Kétélű ülékes marószerszám (Forrás: Walter Maschinenbau)

A következő lépés a PKD körágyból előre kivágott PKD lemezek az ülékekbe történő forrasztása. Ennek során a polikristályos gyémánt rövid időre közel grafitosítási hőmérsékletre melegszik fel. Ezt követően a szerszámot meg kell tisztítani, és el kell dönteni, hogy melyik technológia a legalkalmasabb a PKD megmunkálásához. A különböző technológiákat, például köszörülést és szikraforgácsolást magában foglaló kombinált megmunkálás jelentős előnyökkel is járhat. Az ezt követő minőség-ellenőrzés során több mérést is el kell végezni.

 

 

A különböző technológiákat – például a köszörülést és a szikraforgácsolást magában foglaló kombinált megmunkálás jelentős előnyt jelent a szerszámgyártásban (Forrás: Walter Maschinenbau)

 

Minimalizált ciklusidő, megnövelt termelékenység és minőség

 

A gyártási folyamatok kombinálása a termelésben is új lehetőségeket nyit meg. Egy munkadarab egy több orsót tartalmazó géppel történő szimultán megmunkálásának klasszikus motivációja például a ciklusidő csökkentése. Az ehhez szükséges gépek azonban elvileg magas beruházási költséget jelentenek és a kis rugalmasság miatt csak nagy darabszámok esetén gazdaságosak. Ezenkívül az egyetlen gépen végzett hibrid megmunkálás a minőség, a termelékenység és a folyamat megbízhatóságának növeléséhez is hozzájárulhat, mivel kevesebb az alkatrészek befogásából és mozgatásából adódó a hibalehetőség.

 

Hibrid eljárások a digitális ikerpárok gyors létrehozásához   A hibrid gyártási munkafolyamatok a megmunkálással kapcsolatos információk és adatok összekapcsolását is megkönnyítik. „Az efféle hálózatépítés a gyártási folyamatok és az alkatrészek digitális ikerpárjainak létrehozásában is hasznos a folyamatszimuláció és a hatékonyságjavítás érdekében – magyarázta prof. Eckart Uhlmann, a berlini Fraunhofer Termelési Rendszerek és Tervezési Technológiai Intézet munkatársa. – A kombinált megmunkálásra specializálódott gépek mellett egyre nagyobb hangsúlyt fektetnek az univerzális megoldásokra is, amelyek például a hagyományos köszörűgépeket kombinált gépekké alakítják át hibrid szerszámokkal. A hibrid megmunkálási műveleteknél a folyamatadatok és azok automatizált értelmezése elengedhetetlenek az egyes megmunkálási lépések folyamatvezérlésének meghatározásához, minden esetben a kiindulási állapot alapján.”

 

A köszörüléstechnika és a geometriailag meghatározott forgácsolóélű forgácsolási folyamatok ötvözése mellett rendkívül hasznos a különböző köszörülési eljárások egyetlen gépen belüli kölcsönhatása is. A fogaskerekek esetében például egyre gyakrabban alkalmaznak speciális megmunkálási eljárásokat magán a köszörűgépen belüli megmunkálás során. Eddig a simításhoz gyakran volt szükség kiegészítő berendezésekre (például vibrációs csiszoláshoz), amelyek gyakran csak külső szolgáltatóktól szerezhetők be. „Régebben, amikor autóipari fogaskereket gyártottak, a magas költségek miatt ritkán dolgozták át azokat – hozta fel példaként prof. Eckart Uhlmann, a berlini Fraunhofer Termelési Rendszerek és Tervezési Technológiai Intézet munkatársa. – Manapság egyre gyakrabban hibrid szerszámkoncepciókat alkalmaznak, amelyek a köszörülési és simítási műveletek elvégzését egyaránt lehetővé teszik.”

 

 

Nagyobb fogaskerekek esetén a hangsúly a rugalmasan csatlakoztatott polírozókorongokon, illetve a csiszoló keféken van, hogy magában a köszörűgépben végezzék el a simítást. A cél a minőség és a termelékenység, valamint a folyamatlánc fenntarthatóságának javítása. (Forrás: Institute for Machine Tools and Factory Operation IWF, Berlini Műszaki Egyetem)

 

Nemzetközi platformként a GrindingHub 2022 az összes köszörülési technológiát és tükrösítési folyamatot lefedi. A szervező VDW a Messe Stuttgarttal és a Swissmemmel együttműködve teremti meg ehhez a szükséges kereteket. A kiállítás középpontjában a köszörűgépek, a szerszámköszörűk és a köszörűkorongok állnak – szoftvermegoldások, automatizálási ajánlatok és kapcsolódó szolgáltatások kíséretében.

 

Dag Heidecker, daxTR – Technik + Redaktion, Wermelskirchen