Hammaspyörien koneistus on vahvasti muuttuva toimiala. Sandvik Coromantin tuotepäällikkö Harish Maniyoor esittelee seuraavassa kolme uutta tapaa koneistaa mm. vaihteisto-osia entistä taloudellisemmin.

Hammaspyöriä on perinteisesti valmistettu erikoiskoneilla ja -menetelmillä, etenkin suurilla sarjoilla. Erikoistuminen tuo prosessiin rajoituksia ja usein myös korkeammat kustannukset. Uusilla koneistusmenetelmillä voidaan eliminoida aiempia rajoituksia autoteollisuudessa, yleiskonepajoilla, tuulivoimalateollisuudessa, ilmailuteollisuudelle ja jopa robottien valmistajilla.

Vanha mutta uusi

Power skiving -menetelmässä pyörivä työkalu on ikään kuin rynnössä koneistettavan hammastuksen kanssa, samaan tapaan kuin toinen hammaspyörä. Lastuaminen on jatkuvaa, joten kappale voidaan koneistaa menetelmällä valmiiksi yhdellä asetuksella. Menetelmä on yhdistelmä vierintäjyrsintää ja vierintäpistoa ja tuottavuuden kannalta olennaisia tekijöitä ovat työkalun ja hammastuksen kohtaamiskulma sekä karanopeus.

Power skiving on menetelmänä yli 30 vuotta vanha, miksi siis puhua uudesta vaihteisto-osien koneistustavasta? Syynä ovat koneistusteknologian muutokset, jotka vaikuttavat moniin eri toimialoihin. Yksi kiinnostava uusi toimiala ovat Maniyoorin mukaan sähköautojen vaihteet.

Sähköajoneuvot

Yleinen käsitys on, ettei sähköautoissa tarvita vaihteita. Mutta näkemykset ovat muuttuneet, ja esimerkiksi Tesla ja Porsche tuovat markkinoille monivaihteisia malleja.

Sähkömoottorien kierrosluvut ovat tavallisia autojen vaihteistoja korkeampia: kun sähkömoottori saattaa pyörähtää kehänsä ympäri 20 000 kertaa minuutissa, polttomoottorin kierrosluku on yleensä vain 4 000–6 000 kierr./min. Tarvitaan siis alennusvaihde, jotta kierrosluku saadaan hallittaviin lukemiin. Korkeat kierrosluvut edellyttävät sähköautovaihteilta kestävyyttä, joten osien koneistus on vaativampaa. Näiden osien koneistus asettaa tiukat vaatimukset myös lastuvirroille, mikä käytännössä määrittää kappaleen koneistusajan.

Toinen keskeinen tekijä ovat vaihteelle asetetut melutasorajat. Niiden takia vaihdeosat toleroidaan tiukemmin, mikä tekee koneistuksesta haastavampaa.

”Perinteisillä vaihteisto-osien koneistusmenetelmillä on vaikea riittävään ketteryyteen. Power skiving -menetelmä antaa edellytykset koneistaa kappale valmiiksi yhdellä asetuksella monitoimikoneessa tai koneistuskeskuksessa, se lyhentää tuotantoaikoja, parantaa laatua ja pienentää käsittely- ja logistiikkakustannuksia”, toteaa Maniyoor.

Ilmailuteollisuus

Power skivingin mahdollisuudet ovat monet muillakin aloilla, mukaan lukien yleiskonepajat, tuulivoimaloiden valmistus, ilmailuteollisuus sekä robotiikka. Etenkin ilmailuteollisuudessa painotetaan voimakkaasti kustannusten minimointia.

Vanhempia ilmailumoottoreita vaihdetaan sähköautojen tapaan suorituskykyisempiin ja tehokkaampiin malleihin. Menetelmästä on etua näissä töissä, mm. kyky koneistaa olakkeiden lähelle helpottaa työkappaleiden suunnittelua. Ilmailukomponentit tehdään haastavista materiaaleista, jotka vaativat myös teriltä paljon. Menetelmää täydentävät mm. uudet terästen (ISO P) sorvaukseen suunnatut kovametalliterälaadut GC4415 ja GC 4425. Kumpikin on tehty aiempaa kulumiskestävämmäksi, kuumalujemmaksi ja sitkeämmäksi. Terissä on käytetty toisen sukupolven Inveio-teknologiaa, joka tuottaa alumiinioksidipinnoitteeseen yhdensuuntaisen kiderakenteen, ja siten lastuavalle särmälle vahvan suojan. Tuloksena on parempi kulumiskestävyys ja pidempi kestoikä, lisää käyttöastetta ja kustannussäästöä.

Lisätuottavuus

Tehokkuus vaatii muutakin toki kuin CoroMill 180:n tapaisia työkaluja. Siksi tässä yhteydessä kannattaa puhua myös PrimeTurning-sorvausmenetelmästä. Siinä terä lähestyy työkappaletta istukan puolelta ja lastuaa kappaaleen päätä kohti. Prioriteettina on lastuivirta, ja etuja ovat pienemmät asetuskulmat, isommat asetuskulmat ja korkeammat lastuamisarvot. Lisäksi samoilla työkaluilla voidaan koneistaa myös perinteisin menetelmin. Tuottavuusparannus voi Maniyoorin mukaan saavutta tietyissä töissä yli 50 prosenttia.”Uudet koneistustavat tuovat prosessiparannuksia ja lisäävät kannattavuutta. Menetelmät tarjoavat konepajoille mahdollisuuksia irtautua totutuilta urilta ja antavat varmuutta siitä, että muutos on hintansa arvoinen.