Využití metody Power skiving v autoprůmyslu
Proč si zaslouží pozornost sto let stará metoda Power skiving a jak může pomoci výrobcům EV udržet krok s moderními trendy a přitom výrazně zkrátit dobou obrábění, vysvětluje Mats Wennmo, globální manažer Sandvik pro automobilové převodovky.
Donedávna častý názor, že elektrická vozidla nepotřebují více rychlostních stupňů, je již překonaný a tento trend začíná nabývat na síle. U elektromobilů (EV) se tak můžeme stále častěji setkat s více převodovými stupni. Jejich hnací ústrojí tak vyžaduje odolnější součásti, protože zařízení nyní používaná výrobci nemusí být při stávající konfiguraci schopna držet s těmito trendy krok.
Existují dva hlavní důvody, proč by elektromobily převodovky mít měly. První je, že poměr krouticího momentu vůči otáčkám za minutu není u EV stejný jako u vozidel s vnitřním spalováním. U EV není snadné dosáhnout z baterie maxima točivého momentu (resp. zrychlení) bez převodovky. Velký krouticí moment více zatěžuje boky ozubení, což spolu s vysokými otáčkami klade vyšší nároky na snížení hlučnosti, protože elektromobily nemají motor, za jehož zvukem by se tento hluk skryl. Druhý důvod je, že vyšší hodnoty otáček za minutu kladou u EV vyšší nároky na kvalitu hnacího ústrojí, což dále ztěžuje použití konvenčních metod obrábění.
Power skiving v praxi
Odpověď na otázku, jaký je nejlepší způsob výroby vysoce kvalitních součástí převodových ústrojí, nabízí koncepce, která je známa již více než sto let. Jde o metodu Power skiving, proces, který kombinuje odvalovací frézování a obrážení, využívané pro výrobu ozubení v jednom obráběcím procesu.
Oproti tradičním metodám obrábění má Power skiving řadu výhod, včetně vyšší produktivity a flexibility. Umožňuje obrobit celou součást na jediném víceúčelovém stroji na jediné upnutí, což přináší zkrácení výrobních časů, zvýšení kvality a snížení nákladů na manipulaci a logistiku. Tento proces také přispívá k dosažení kontrolovatelného a předvídatelného průběhu obrábění součásti.
Vzhledem k tomu, že veškeré obrábění lze provést na jedno upnutí, odpadá nutnost použití několika jednoúčelových strojů a přesunů ze stroje na stroj. Z hlediska výrobců komponent automobilů, pro něž jsou prostoje vysoce nákladné, může mít omezení přesunů mezi stroji významný dopad na hospodářské výsledky.
To potvrzují i zkušenosti jednoho ze zákazníků společnosti Sandvik, který hledal způsob, jak obrábět nejefektivněji tvarové plochy součástí hlavní převodovky vyrobené z nízkolegované oceli 16MnCr5. Na doporučení použil metodu Power skiving. Na obrobku byly prováděny hrubovací a dokončovací obráběcí operace s využitím monolitní slinované frézy pro obrábění metodou Power skiving typu CoroMill 178H PM-HSS.
Dříve zákazník pro tento proces využíval obrážecí nástroj, který umožňoval použít pro hrubovací operace řeznou rychlost 40 m/min a pro dokončovací operace 50 m/min. Při použití metody Power skiving bylo možné zvýšit řeznou rychlost na 250–300 m/min při hrubování i dokončování. Celkem výrobce provádí s frézami CoroMill 178H PM-HSS tři až pět hrubovacích průchodů a dva průchody dokončovací. Bylo dosaženo zkrácení času na seřízení a výměny nástrojů, vyšší stability obráběcího procesu a podstatně vyšší kvality obrobených součástí. Zvýšení kvality se odvíjelo od absence přesunů obráběné součásti mezi různými stroji, resp. obráběcími operacemi, které by vedly ke zvýšení osové úchylky a velikosti obvodového házení. Celé obrábění probíhalo na jediné upnutí. Díky nahrazení časově náročného procesu obrážení metodou Power skiving se navíc zkrátil čas v řezu a výrazně se prodloužila životnost nástroje. Ve výsledku to znamenalo zkrácení doby obrábění o 90 %, díky čemuž se výrobci uvolnila značná část jeho výrobní kapacity.
Volba nástroje
Pro metodu Power skiving má Sandvik v nabídce řadu monolitních nástrojů CoroMIll 178S a 178H ze slinutých karbidů a práškových rychlořezných ocelí (PM-HSS) a frézy CoroMill 180 s vyměnitelnými břitovými destičkami, jejichž lůžka jsou opatřena stabilizačním vedením, což umožňuje dosažení opakovatelné přesnosti při obrábění ozubení.
Technologie Power skiving se velmi dobře osvědčila především v hromadné výrobě, kde jsou rozhodující krátké dodací lhůty, a v odvětvích, kde jsou prostoje spojeny s velkými finančními ztrátami, jako je právě automobilový průmysl a výroba elektromobilů.
Vladimír Kaláb
Foto: Sandvik
124
