Galenskap är att göra samma sak om och om igen och förvänta sig olika resultat. Detta gäller även vid bearbetning av komponenter till växellådor, där branschen man verkar i snabbt förändras och kraven på kostnadsbesparingar är stora. Här förklarar Harish Maniyoor, global produktchef för fordonsområdet på maskinverktygsspecialisten, Sandvik Coromant, hur tre nya sätt att bearbeta växellådor kan hjälpa tillverkarna att åstadkomma mer med mindre.
Mekaniska verkstäder har ställts inför olika scenarier med hög eller låg efterfrågan under covid-19-pandemin. Oavsett omständigheter är det dock alltid högsta prioritet att sänka kostnaderna.
Ta en sådan sak som bearbetning av kugghjul. Tillverkarna vill ha mer flexibilitet vid kugghjulsbearbetning, men det är inte alldeles enkelt att åstadkomma detta och samtidigt sänka kostnaderna. Normalt sett är processer som omfattar bearbetning av kugghjul beroende av specialmaskiner och särskilda metoder, i synnerhet vid massproduktion. Detta innebär begränsningar – och ofta högre kostnader – i tillverkningsprocessen.
Tre nya sätt att bearbeta växellådor gör det möjligt att komma förbi dessa begränsningar. Dessutom sträcker sig dessa fördelar utöver enbart fordonsindustrin, in på områden som allmän verkstadsindustri, vindkraft, flygindustri och till och med robottillverkning.
Power skiving
Power skiving är en roterande, skärande process där verktyget synkroniserat bearbetar kugghjulet. Den kontinuerliga skärprocessen gör det möjligt att utföra all bearbetning med en enda riggning. I huvudsak kombinerar tekniken kuggfräsning och hyvling. Skärningsvinkeln mellan verktygsaxeln och kuggaxeln samt varvtalet har avgörande betydelse för produktiviteten.
Power skiving har använts i mer än 30 år – så varför tar jag upp den i en artikel som handlar om nya sätt att bearbeta växellådor? Därför att bearbetningsbranschen förändras på sätt som kommer att påverka en mängd olika sektorer – inklusive tillverkning av växellådor till elfordon (EV). Låt mig förklara.
Elfordon
Det har länge gällt som sanning att elfordon inte behöver flera växlar eller växellådor. Denna åsikt har dock förändrats, och tillverkare som Tesla och Porsche släpper nu elbilar med flera växlar. Elmotorer har ett mycket högre varvtal än vanliga bilar – 20 000 varv/min i elmotorer mot endast 4 000 till 6 000 varv/min i vanliga förbränningsmotorer. En reduktionsväxellåda krävs alltså för att sänka dessa varvtal till en hanterlig nivå.
Dessa elbilsväxellådor måste också vara slitstarka för att tåla höga varvtal och blir därför svårare att bearbeta. Mindre självklart är kanske att tillverkarna vid framställningen av dessa detaljer måste inrikta sig på spånavverkningshastigheten, vilken är ett uttryck för med vilken hastighet arbetsstycket bearbetas.
Ett annat viktigt krav på elbilsväxellådor är att de ska avge mindre buller, eftersom själva motorn inte bullrar. Det innebär att tillverka komponenter med snäva toleranser och medför mer utmanande bearbetning.
Frågan för mekaniska verkstäder blir alltså: Är det snabb produktivitet du är på jakt efter, eller något annat? För att klara sådan rörlighet räcker det inte med traditionella processer för tillverkning av växellådor. Med power skiving blir det i stället möjligt att bearbeta hela komponenten i en flerfunktionsmaskin eller fleroperationsmaskin, med en enda riggning.
Det ger kortare produktionstid, bättre kvalitet och lägre kostnader för hantering och logistik.
Fördelarna med power skiving visade sig när Sandvik Coromant fick beställning av en stor kund inom fordonsindustrin i Sverige på lösningar för komponentbearbetning.
I samarbete med kundens fordonsutvecklingsteam kunde man visa att det går att använda power skiving med två 5-axliga maskiner och Sandvik Coromants egen CoroMill® 180 vändbara power skiving-fräs . CoroMill 180 är konstruerad för tillverkning av kuggar och splines med höga produktionsvolymer.
Kunden uppnådde en bättre cykeltid än förväntat. Kunden hade krävt att den skulle ligga inom 14 minuter per komponent och uppnådde en cykeltid på mindre än 1 minut per komponent.
Flygindustrin
Fördelarna med power skiving begränsas inte till fordonsindustrin, utan sträcker sig in på andra sektorer, som allmän verkstadsindustri, vindturbintillverkning, flygindustri och robottillverkning.
Framför allt inom flygindustrin prioriterar man kostnadsminskningar. Det har kommit många rapporter om coronapandemins inverkan på branschen, med rapporter från Airbus om att deras flygplanstillverkning har gått ner med 30 %..
Liksom med elbilar uppgraderas äldre flygplansmotorer för att ge bättre prestanda och effektivitet, så vi kommer att få se en utveckling av hur de produceras. Flexibiliteten hos power skiving har mycket att erbjuda här, som förmågan att bearbeta tätt intill skuldror, vilket ger större frihet vid utformningen av komponenterna. Eftersom flygplanskomponenter tillverkas av segare material kan detta kräva segare skär.
Hit hör utökningen av sortimentet med ett par nya hårdmetallskärsorter för ISO P-svarvning i stål, GC4415 och GC4425l. Deras namn hänvisar till applikationsområdena ISO P15 och P25, som betecknar de krav som olika arbetsbetingelser ställer på bearbetningsparametrarna. Båda är konstruerade för att ge förbättrad slitstyrka, varmhållfasthet och seghet.
Skären innehåller den andra generationens Inveio®-teknik, med enhetlig kristallorientering i beläggningsskiktet med aluminiumoxid. Varje kristall pekar i samma riktning, vilket man kan se på mikroskopisk nivå. Detta skapar en stark barriär mot skärzonen och ger skäret ännu högre slitstyrka och livslängd.
Liksom power skiving kan skär som GC4415 och GC4425 bidra till förutsägbar förslitning och på så sätt förbättra maskinutnyttjandet och spara kostnader. Återigen sträcker sig fördelarna utöver fordonsindustrin och in mot allmän verkstadsindustri, vindkraft, flygindustri, robottillverkning – ja, alla slags applikationer där man behöver kugghjulskomponenter.
Oavsett sektor så är de faktiska fördelarna en förbättrad spånavverkningshastighet, förmågan att bearbeta komponenter med en enda maskin och med endast en riggning samt ett förbättrat maskinutnyttjande. Enligt Sandvik Coromants egna resultat kan en ökning av maskinutnyttjandet med 20 % öka bruttomarginalen med 10 %.
Maximerad produktion
För att uppnå dessa fördelar krävs mer än att bara använda verktyg som CoroMill 180. Det behövs även ett vidare förhållningssätt. Det är där som PrimeTurning kommer in i bilden.
Vi tror att man vid vissa applikationer kan få se produktiviteten öka mer än 50 % med PrimeTurning. Detta får stöd av vår CoroPlus® Tool Path-programvara som tillhandahåller programmeringskod och tekniker för att ställa in parametrar och variabler så att produktionen blir maximal.
Oavsett om ens egen lösning handlar om power skiving, nya hårdmetallskär eller PrimeTurning innebär dessa nya bearbetningssätt möjligheter för en som tillverkare att förbättra processerna och – framför allt – slutresultatet.
Med hjälp av dessa metoder kan mekaniska verkstäder frigöra sig från att göra samma sak om och om igen och se till förändringen verkligen blir värd sitt pris.
För mer information: Sandvik Coromant
