Nagy leválasztott forgácstérfogat a kiváló manőverezhetőségért.
Hatalmas hullámok, a szél bal felől ostromolja a hajót, a tajték pedig a fedélzetre csap. Az ellátóhajó mindössze néhány méterre van az offshore-platform hatalmas tartóoszlopaitól, mégsem mozdul el egyetlen métert sem a pozíciójából. Hogyan lehetséges ez? A legénység Voith-Schneider-propellerekkel irányítja a járművet. A Voith már mintegy 100 éve gyártja ezt a speciális hajtóművet a sváb Heidenheimben. A mechanikus változatnál az erőátvitel hatalmas fogazott alkatrészeken keresztül történik. E fogazatok nagyoló megmunkálásához a Dr. Thomas Glaser folyamatmérnök vezette csapat a Paul Horn GmbH és a Boehlerit nagy előtolású marórendszereit alkalmazza.
Felépítésének köszönhetően a Voith-Schneider-propeller (VSP) bármely tetszőleges irányba képes tolóerőt kifejteni, így egyszerre szolgál meghajtásként és kormányzásként. A vezérlőparancsokra adott rövid reakcióidőnek köszönhetően a VSP még kedvezőtlen körülmények között is gyors, biztonságos és pontos manőverezést tesz lehetővé. A rendszerrel még az oldalirányú mozgás (traverzálás) is kivitelezhető. Ezt a meghajtási koncepciót olyan hajóknál alkalmazzák, amelyeknél elvárás a kiváló manőverezőképesség, ilyenek például a kikötői vontatók, a kétvégű kompok, az úszódaruk, valamint a fúrótorony-ellátó hajók.
Egyszerű elv
Egy forgórészbe függőlegesen mozgatható és vezérelhető szárnylapátok vannak szerelve. Típustól függően a szárnyak száma négy és nyolc között változik. Amikor a forgórész forog, és a szárnyak eközben lengőmozgást végeznek, tolóerő keletkezik. A forgórész fordulatszáma és a lengési amplitúdó határozza meg a kifejtett erőt, a szárnyak fázishelyzete pedig az irányt. A VSP üzem közben alacsony fordulatszámon dolgozik – ez mindössze kb. 25 százaléka a hagyományos hajócsavarokénak. Az ebből adódó nagy nyomatékok a rendszer robusztus kialakítását követelik meg. A VSP meghajtása dízel- vagy elektromotorokkal történik.
A motorról a propellerre történő erőátvitel a mechanikus változatnál kúpkerékhajtáson keresztül valósul meg. A fogazott alkatrészek mérete a VSP nagyságától függően alakul. A részben hosszú megmunkálási idők miatt Glaser folyamatosan keresi az optimalizálási lehetőségeket: „Egy 21,4-es modulú kúpkerék gyártása módosítást igényelt. A kerék előmunkálása egy speciális hántológépen (Schälmaschine) korábban rendkívül hosszú időt vett igénybe.” A cél a hántolásról az 5-tengelyes szimultán nagyoló marásra való átállás volt, hogy a megmunkálási időt közel a felére csökkentsék. „Egy másik fontos szempont a szerszámok éltartama volt. Itt kikötöttük, hogy egy szerszám éltartamának legalább egy teljes alkatrész megmunkálására elegendőnek kell lennie” – mondta Glaser.
A Horn és a Böhlerit nagy előtolású marói
A Horn keményfém maróival szerzett pozitív tapasztalatok (kemény- és készremarás során) alapján a tübingeni szerszámgyártó volt az elsőszámú partner a 21,4-es modulú fogazat marási folyamatához. A nagy leválasztott forgácstérfogat és a megmunkálási idő elvárt 40 százalékos csökkentése miatt a nagyoláshoz nagy előtolású marórendszereket alkalmaznak. A fogazat geometriája miatt a választás három különböző átmérőre és marótípusra esett. Az első fogást egy 40 mm átmérőjű, hatfogú Boehlerit váltólapkás maró végzi. A második fogásvételt a Horn DGH típusú, cserélhető fejes marója hajtja végre, amely négy vágóéllel és 20 mm-es vágóél-átmérővel rendelkezik. A kúpkerék fogárkának nagyolásához a DSH sorozatú, 12 mm átmérőjű, szintén négyfogú tömör keményfém (VHM) szármarót használják.
A nagy előtolású marók homlokoldali forgácsolást végeznek. A tengelyirányú terhelés miatt a szerszámorsót főként nyomás éri, a keresztirányú erők pedig viszonylag alacsonyak. A csekély vibrációs hajlamnak köszönhetően a szerszámok biztonságosan elviselik a nagy terhelést a szokásos, fz = 1mm fogankénti előtolás és az akár ap = 1,5mm fogásmélység mellett is. A váltólapkák fővágóélének nagy sugara lágy forgácsolást eredményez, biztosítja a forgácsolóerők egyenletes eloszlását, és ezáltal a hosszú éltartamot. A belső oldalon egy kisebb élsugár gondoskodik a problémamentes és gyors bemerülésről. Az elsődleges és másodlagos hátszög stabil élszöget és jó élstabilitást eredményez. A hagyományos maráshoz képest jelentősen nagyobb előtolások révén a nagy előtolású marásnál a leválasztott forgácstérfogat lényegesen nagyobb, a kisebb fogásmélységek ellenére is.
Horn és Böhlerit
A Horn és a Böhlerit közötti értékesítési kooperáció 2016 szeptembere óta áll fenn. Az együttműködés célja a két középvállalat termék- és értékesítési szinergiáinak egyesítése, hogy családi tulajdonban lévő vállalkozásokként közösen növekedjenek a megcélzott piacokon. A Horn számára a Böhlerit maróprogramja kiválóan kiegészíti saját kínálatát. Ezzel a Horn tovább erősíti piacvezető szerepét a műszakilag igényes alkalmazások területén, kiterjesztve azt az általános forgácsolástechnológiára is.
Cél elérve
A fogazat nagyolásához a Voith a Grob új, teljesen automatizált gyártórendszerét alkalmazza. A berendezés három darab 5-tengelyes megmunkálóközpontból, egy automatikus lineáris tárolóból, valamint különböző beállítóállomásokból áll. Az új szerszámkoncepcióra való átállással az előfogazás megmunkálási idejét a hántoláshoz képest 55%-kal sikerült csökkenteni, így az eredetileg kitűzött 40%-os célt is túlteljesítették. A szerszámok éltartama a követelményeknek megfelelően alakul: egy alkatrész megmunkálása szerszámonként, illetve a váltólapkás maró esetében élenként. „A marók teljesítménye teljesen meggyőzött minket. Azonban nem csak a szerszámmegoldásokról van szó: az ilyen projektek megvalósításához hozzátartozik a hozzáértő műszaki tanácsadás, valamint a gyors reakció- és szállítási idő is. Ezeket a jellemzőket a Horn, mint szerszámpartnerünk, maradéktalanul teljesíti” – meséli Glaser.