Egy szerszám, egy felfogás
Amikor az előző beszállító kilépett, az ügyfélnek csak egy lehetősége maradt: olyan partnert találni, aki nem egyszerűen lemásolja a meglévőt, hanem újragondolja az egész alkalmazást. Az EMCO Gears számára – amely egy precíziós gyártásban, motorsportban és csúcstechnológiában mélyen gyökerező családi vállalkozás – pontosan ez jelentette az ösztönzést. A HORN USA szerszámpartnerrel közösen modern gyártási koncepciót dolgoztak ki egy szokatlan geometriájú, nagy igénybevételnek kitett kúpkerék-készlethez. A tervezés, a szerszámozás, az öttengelyes megmunkálás és a méréstechnika zökkenőmentesen integrálódik – megmutatva, hogyan gyárthatók fogaskerekek hatékonyan, reprodukálható módon és jövőbiztos technológiával.
Az EMCO Gears egy családi tulajdonban lévő és működtetett gyártóvállalat, amely két telephellyel rendelkezik: a mérnöki tervezés és a gyártás az illinoisi Elk Grove Village-ben zajlik, míg a második, az illinoisi Indianapolisban található egység a versenyzési szolgáltatásokat és az értékesítést támogatja. Az EMCO a motorsport, a védelem, a repülőgépipar és az ipari szektor számára szállít, egy közös fókusszal: olyan magas szinten tervezett alkatrészek biztosítása, ahol az anyagválasztás, a hőkezelés és a gyártási stratégia éppen olyan fontos, mint a tervezési specifikáció. Ennél az alkalmazásnál az EMCO-t egy olyan kúpfogaskerék-készlet gyártására kérték fel, amelynek előző beszállítója beszüntette az alkatrészek gyártását. Az EMCO egy feltétellel ment bele a megbízásba: a fogaskerék-készletet modern megközelítéssel kell legyártani.
Egy 60 fokos kúpfogaskerék-készlet
A fogaskerék-készletet egy mellékhajtómű (PTO) egységben használják. Jellemzően a kúpfogaskerekes alkalmazások 90 fokos erőátvitelt valósítanak meg, de ez a projekt 60 fokos kialakítást igényelt. Ez az eltérés befolyásolja a fogazat geometriáját, a kapcsolószámot és a célok eléréséhez szükséges gyártási folyamatot is. [1, 2]
A fogaskerék-készlet elemeinek profiljában, helyzetében vagy stabilitásában bekövetkező változások gyorsan észlelhetővé válnak zaj, hőképződés, kopás vagy idő előtti meghibásodás formájában. Mivel a hibahatár rendkívül szűk, a reprodukálhatóság kritikus fontosságú.
A fogaskerék SAE 9310/14NiCrMo 13-4 (1.6657) anyagból készül, amely egy magas nikkel- és krómtartalmú, jó szilárdságú és edzhetőségű acélötvözet. A betétedzés után a fogaskerék felülete keménnyé válik, miközben a mag szívós marad. Ez a felületi szilárdság és a belső szívósság olyan kombinációját nyújtja, amely kiválóan alkalmas a nagy igénybevételű munkaciklusokhoz.
A hagyományos kúpfogaskerék-megmunkálási folyamatok határain túl
A marószerszám átmérőjének kiválasztása után a fejlesztést gyakran korlátozza az adott szerszám. Az EMCO célja más volt. A csapat szabadon akarta megtervezni a szükséges fogformát, majd azt egy olyan öttengelyes gépen legyártani, amelynek szerszáma egyetlen menetben a fogprofil mindkét oldalát megmunkálja. A kapott megoldás egy kifejezetten az EMCO öttengelyes stratégiájához kifejlesztett kúpfogaskerék-maró szerszámon alapul. „A múltban – mondja Wolfe – négy speciális szerszámot kellett használnunk. Most egyetlen speciális szerszámmal el tudjuk érni a kívánt fogprofilt.” A bevezetés gyors volt, mivel a HORN már ismerte az EMCO DMG öttengelyes gépének orsócsatlakozását. A váltólapkák esetében a HORN egy bevált profilformából indult ki, és azt módosította a szükséges vágóél eléréséhez.
Az EMCO munkafolyamata egyesíti a tervezést, a gyártást és a mérést. A csapat kimarja a fogaskerekeket, ellenőrzi a topográfiát egy Zeiss CMM koordináta-mérőgépen, és szükség esetén frissíti a programot. Ennek előnye, hogy a fogazat méretbeli korrekciói szerszámcsere nélkül is elvégezhetők.
8 óráról 15 percre
A HORN marószerszám bevezetése előtt a ferdefogazású kerekeket kisméretű ujjmarókkal és konzervatív forgácsolási paraméterekkel gyártották, így egyetlen fogaskerék megmunkálása körülbelül 8 órát vett igénybe. Az új eljárással a fogmarás már csak nagyjából 15 percet igényel, amit a méréstechnikai ellenőrzés és az esetleges programfrissítések követnek. Wolfe hangsúlyozza, hogy a megvalósítás a reális kezdőparamétereken múlik. A HORN által javasolt forgácsolási adatokat praktikusnak és pontosnak nevezi, ami támogatja a stabil termelést.
Működésben a horonyvéső rendszer
A kúpfogaskerék-marás mellett az EMCO a horonyvésésre is összpontosított. A folyamatos munkafolyamat biztosítása érdekében az EMCO a HORN N117-es rendszerével integrálta a vésést az esztergagépre. Wolfe így írja le az új eljárást: „Ahelyett, hogy megvárnánk egy teljes sorozat elkészültét, az alkatrészek az esztergálás után egyenletesebb ütemben kerülnek a következő műveletekre. Egyedi váltólapkát használunk. Speciális sarokrádiuszokat szerettünk volna a nagyobb szilárdság érdekében, és a HORN ennek megfelelően alakította ki a vágóél profilját.”
Wolfe és Bruce Williams, az EMCO termékfejlesztési menedzsere, a HORN-nal való együttműködést megoldásközpontúnak és rugalmasnak nevezi. Wolfe kiemeli az értékesítési kapcsolattartó és a műszaki ügyfélszolgálat közötti gyors kommunikációt, amely segített a szerszámtervezési részletek gyors tisztázásában. Williams kifejtette: bár az EMCO meg tudja határozni, hogyan kellene egy alkatrészt megmunkálni, az igazi előnyt az a szerszámpartner jelenti, aki egy adott követelményt gyors, használható megoldássá tud formálni. Az eredmény egyértelmű versenyelőny, amely lehetővé teszi az EMCO számára, hogy a készterméket gyorsabban juttassa el a piacra.
Pozitív eredmény
Az öttengelyes gyártás, a Zeiss-alapú topográfiai mérés, a felületi méréstechnika és a HORN termékportfóliójának kombinálásával az EMCO olyan eljárást hozott létre a kúpfogaskerekek gyártására, amely gyorsabban fejleszthető, könnyebben kezelhető és jobban illeszkedik a tényleges gyártási követelményekhez. Az EMCO számára ez jobb fogkapcsolódást, csendesebb működést, hosszabb élettartamot és egyszerűbb gyártást jelent, miközben a változó piacon is teljesíthetők a költségcélok.