Powiązane firmy

Narzędzie zaczyna się od problemu klienta

Typowe zapytanie brzmi: „Potrzebujemy freza do koła o określonym module i liczbie zębów”. To dobry początek, ale za mało, by zaprojektować pewny proces. Trzeba jeszcze znać materiał, średnicę i szerokość wieńca, położenie uzębienia, wielkość serii, wymagania jakościowe oraz dalsze operacje. Istotne są też model i stan obrabiarki, sposób mocowania detalu, dostępny zakres obrotów i możliwość wykonania pomiaru.

Dwa zakłady produkujące koło według tego samego rysunku mogą potrzebować innych narzędzi. Pierwszy wykonuje kilka części zamiennych rocznie na starszej frezarce. Drugi produkuje setki sztuk miesięcznie na sztywnej obrabiarce CNC. W pierwszym przypadku ważne mogą być dostępność narzędzia, łatwe wdrożenie i koszt małej partii. W drugim większą wagę zyskają trwałość ostrza, czas cyklu, możliwość ponownego ostrzenia i stabilność kolejnych dostaw. Dobór wyłącznie według ceny zakupu pomija te różnice.

Współpraca Tradensa i CTI rozpoczyna się więc od ustalenia zadania produkcyjnego. Jeśli klient dopiero planuje inwestycję, można wspólnie dobrać metodę, maszynę, narzędzie i sposób odbioru. Jeśli ma już linię, analizuje się konkretną przeszkodę: za długi cykl, zużycie freza, brak miejsca na wybieg, problem z jakością albo niedostępność dotychczasowego narzędzia.

Jeden producent, wiele metod wykonania uzębienia

CTI projektuje i produkuje narzędzia do uzębień od 1966 roku. Jego oferta obejmuje frezy ślimakowe do kół zębatych, dłutaki Fellowsa, narzędzia do Power Skivingu, frezy kształtowe, wiórkowniki, przeciągacze oraz wykonania specjalne. Taki zakres pozwala rozważyć różne drogi dojścia do gotowej części, zamiast dopasowywać każdy rysunek do jednej techniki skrawania.

Dla dostępnego uzębienia zewnętrznego naturalnym wyborem bywa frezowanie obwiedniowe. Uzębienie wewnętrzne lub profil przy kołnierzu wymaga osobnej analizy: odpowiedniejsze może być dłutowanie Fellowsa, Power Skiving albo przeciąganie. Przy obróbce na sucho oraz wykańczaniu po hartowaniu zmieniają się wymagania wobec freza, maszyny i kontroli jakości. Szeroki katalog ma wartość wtedy, gdy pozwala dokonać takiego wyboru na podstawie detalu, nie wtedy, gdy służy tylko do wyszukania numeru freza.

Przykład 1. Dwa różne uzębienia na jednym wałku - frez ślimakowy monolityczny, tandemowy

Wyobraźmy sobie wałek z dwoma różnymi uzębieniami zewnętrznymi. Standardowy plan zakłada dwie operacje oraz zmianę freza pomiędzy nimi. Jeśli geometria części, odległość między wieńcami i przestrzeń robocza maszyny na to pozwalają, można przeanalizować frez ślimakowy tandemowy: dwie różne części robocze umieszczone na wspólnym trzpieniu. CTI wykonuje takie narzędzia specjalne.

Tradensa

Potencjalna korzyść polega na ograniczeniu wymian narzędzia i ryzyka błędu przy ponownym ustawianiu. Nie oznacza automatycznie, że oba uzębienia powstaną w jednym przejściu lub że rozwiązanie będzie tańsze dla każdego wałka. Trzeba sprawdzić dostęp narzędzia, skok między profilami, wymagany cykl i wolumen produkcji. Dopiero taki rachunek pokaże, czy specjalny frez ma przewagę nad dwoma standardowymi.

To dobry przykład tego, dlaczego narzędzie warto projektować równolegle z technologią. Gdy dostawca otrzyma tylko oznaczenie jednego freza, nie zobaczy możliwości usprawnienia całej operacji.

Tradensa

Przykład 2. Frezowanie obwiedniowe na sucho w produkcji seryjnej

Zakład wykonuje dużą liczbę podobnych kół o niewielkim module. Frezowanie z olejem działa poprawnie, lecz chłodziwo trzeba kupować, filtrować i utylizować, a części po operacji myć. W takim przypadku warto sprawdzić dry hobbing, czyli frezowanie obwiedniowe bez klasycznego chłodzenia. Film: frezowanie obwiedniowe na sucho na maszynie EIFCO pokazuje przebieg takiego procesu.

Sama rezygnacja z oleju nie tworzy jeszcze wydajnej technologii. CTI musi dobrać frez ślimakowy, jego materiał, geometrię i powłokę do pracy w wysokiej temperaturze. Maszyna wymaga odpowiedniej sztywności i skutecznego usuwania gorących wiórów, by nie wracały do strefy skrawania. W rozwiązaniach EIFCO analiza dotyczy przede wszystkim powtarzalnych uzębień do około modułu 4 i krótkiego czasu kontaktu freza z detalem. O opłacalności decydują próby, pomiar kół i liczba detali produkowanych w roku. Gdy asortyment często się zmienia, klasyczne frezowanie z chłodzeniem może pozostać rozsądniejszym wyborem.

Przykład 3. Koło zębate ma być szlifowane po hartowaniu

Zakład zamawia frez ślimakowy do koła, które po frezowaniu przejdzie obróbkę cieplną, a następnie szlifowanie boków zębów. Jeśli na etapie zamawiania narzędzia pominie się tę informację, frez może wykonać poprawny profil w stanie miękkim, lecz pozostawić niewłaściwy naddatek albo nieodpowiednie przejście przy podstawie zęba.

W takiej aplikacji rozważa się frez z protuberancją, tworzący przewidziane podcięcie u podstawy. Równocześnie trzeba zaplanować naddatek na późniejszą obróbkę boków, tak aby po hartowaniu i szlifowaniu uzyskać wymaganą geometrię. Znaczenie mają również bicie przy mocowaniu, położenie narzędzia oraz powtarzalność kolejnych partii. Odpowiedni profil freza jest więc częścią planu obróbki całego koła, a nie tylko operacji frezowania.

Przy odbiorze takiego procesu nie wystarczy ocenić wyglądu zębów po pierwszym przejściu. Potrzebne są dane o stanie po frezowaniu i po operacji wykańczającej. Właśnie wtedy wspólna praca konstruktora narzędzia, technologa i metrologa oszczędza kosztownych poprawek na późnym etapie.

Przykład 4. Skiving frezem węglikowym po hartowaniu

W poprzednim przykładzie koło po hartowaniu trafia na szlifierkę. Przy części otwartych uzębień zewnętrznych można rozważyć inną drogę: wykańczające frezowanie obwiedniowe zahartowanych flank pełnowęglikowym frezem ślimakowym CTI. Ten proces nazywa się skivingiem, skive hobbingiem lub hard hobbingiem. Film: skiving zahartowanego uzębienia frezem węglikowym na frezarce EIFCO pokazuje pracę narzędzia. Drugi film pokazuje z kolei powierzchnię koła po obróbce.

Proces wymaga zaplanowania obu etapów razem. Przed hartowaniem frez z protuberancją ma pozostawić kontrolowany naddatek na bokach zębów. Po hartowaniu trzeba sprawdzić rozkład tego naddatku, stan baz i powtarzalność odkształceń. Frez pełnowęglikowy usuwa niewielką warstwę materiału z istniejących flank; maszyna musi go dokładnie wycentrować w wykonanym wcześniej uzębieniu i zapewnić odpowiednią sztywność oraz chłodzenie.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Produkcja mechaniczna

Frezarka obwiedniowa CNC: szybkie przezbrojenie jako przewaga europejskiej produkcji kół zębatych

Frezarki obwiedniowe CNC EIFCO są przygotowane do częstych zmian produkcji. Szybka wymiana trzpienia freza i mocowania detalu, połączona z programowaniem parametrycznym, pozwala skracać czas między zleceniami. O końcowym wyniku nadal decydują prawidłowa technologia i pomiar pierwszej sztuki.

Skiving może być alternatywą dla szlifowania w dobranej aplikacji, ale nie jest jego uniwersalnym zamiennikiem. Jeśli kolejne koła odkształcają się po hartowaniu w różny sposób albo wymagania jakościowe przekraczają możliwości procesu, decyzję trzeba zmienić. Skiving frezem ślimakowym po hartowaniu jest też inną metodą niż Power Skiving, o którym mowa przy uzębieniach wewnętrznych. Podobne nazwy oznaczają tu różne narzędzia i inną kinematykę obróbki.

Przykład 5. Uzębienie wewnętrzne w pierścieniu

Klient przesyła rysunek pierścienia z uzębieniem wewnętrznym i pyta o „frez do koła zębatego”. Klasyczny frez ślimakowy do uzębień zewnętrznych nie rozwiązuje tego zadania. Wybór metody zależy od dostępu do wnętrza, długości uzębienia, wymaganej jakości, wielkości serii oraz posiadanej lub planowanej obrabiarki.

Jedną z możliwości jest dłutak Fellowsa, szczególnie gdy ograniczony jest wybieg lub geometria części utrudnia pracę inną metodą. Przy odpowiedniej sztywności, kinematyce i wolumenie produkcji można analizować narzędzie do Power Skivingu. Dla określonych profili i dużych serii rozwiązaniem może być przeciąganie. Każda z tych metod inaczej wpływa na koszt narzędzia, czas cyklu i wymagania wobec maszyny.

W Power Skivingu konstrukcja narzędzia musi uwzględniać kąt skrzyżowania osi, synchronizację ruchów, wejście i wyjście z materiału oraz warunki chłodzenia. Nie wystarczy zamienić dłutaka na frez i pozostawić resztę procesu bez zmian. Rolą partnerów technologicznych jest porównać możliwe metody dla konkretnego pierścienia i dopiero potem zamówić właściwe narzędzie.

Przykład 6. Stara frezarka, działający proces, brak oryginalnego narzędzia

Nie każda inwestycja oznacza zakup nowej maszyny. W wielu polskich zakładach nadal pracują starsze frezarki i dłutownice, a dokumentacja narzędzia sprowadza się do starego oznaczenia, zużytego wzorca albo protokołu pomiarowego. Przerwanie produkcji z powodu niedostępności freza bywa bardziej dotkliwe niż sam koszt jego odtworzenia.

CTI może przeanalizować rysunek detalu, dokumentację dawnego narzędzia lub dostarczony wzorzec i przygotować projekt zamiennika. Tradensa opisuje również zamienniki dawnych narzędzi VIS i FWP VIS, w tym frezów ślimakowych, frezów krążkowych i dłutaków Fellowsa. Przed uruchomieniem produkcji klient powinien zatwierdzić rysunek narzędzia i sposób weryfikacji gotowego koła. Odtworzenie oznaczenia z pudełka nie zastępuje sprawdzenia profilu, normy i rzeczywistej geometrii części.

Taki projekt może być początkiem szerszej modernizacji. Najpierw przywraca ciągłość dostaw narzędzia, a później pozwala ocenić, czy zmianą geometrii, materiału lub parametrów można usprawnić dotychczasowy proces bez natychmiastowej wymiany obrabiarki.

Kiedy droższy frez może obniżyć koszt koła?

Załóżmy, że standardowy frez wymaga ostrzenia po określonej liczbie detali, a bardziej zaawansowane narzędzie pozwala pracować dłużej lub szybciej. Sama różnica w cenie zakupu nie odpowie na pytanie, które z nich jest korzystniejsze. Trzeba zestawić cenę narzędzia, koszt i liczbę ostrzeń, czas skrawania, przestoje na wymianę, uzyskiwaną jakość oraz liczbę dobrych części między regeneracjami.

Inaczej będzie w krótkiej, jednorazowej partii, a inaczej przy produkcji powtarzanej przez kilka lat. Znaczenie ma także maszyna. Frez zaprojektowany do wysokich parametrów nie pokaże pełnych możliwości na obrabiarce, która nie zapewnia odpowiedniej sztywności lub obrotów. Z kolei na nowoczesnej frezarce zbyt zachowawcze narzędzie może ograniczać wydajność całego stanowiska.

Dlatego porównanie powinno dotyczyć kosztu zaakceptowanego koła w rzeczywistym procesie. Nie trzeba obiecywać z góry określonego procentu oszczędności. Wystarczy dobrze zaprojektowana próba: ten sam detal, jasno zapisane warunki, pomiar uzębienia i rozliczenie czasu oraz zużycia narzędzia.

Źródło technologii i mierzalna jakość

CTI łączy projektowanie CAD z produkcją, własną obróbką cieplną, szlifowaniem CNC i kontrolą geometrii. Do pomiaru narzędzi wykorzystuje specjalistyczne systemy Klingelnberg oraz Mahr. Dokumentacja uzgodnionych cech narzędzia pozwala porównać dostawę z zatwierdzonym projektem i zachować punkt odniesienia przy ponownym zamówieniu. Nie zwalnia jednak zakładu z kontroli koła wykonanego na jego własnej maszynie.

Producent rozwija też kompetencje w Europie. Do grupy CTI dołączyły belgijska firma Mico Tools oraz brytyjska Acedes Gear Tools. Dla polskiego klienta istotne jest połączenie bezpośredniego dostępu do zaplecza projektowego i wytwórczego w Indiach z doświadczeniem firm wyspecjalizowanych w narzędziach do uzębień. To konkretny sens współpracy „u źródła”: pytanie techniczne trafia do zespołu, który może zmienić konstrukcję narzędzia, a nie tylko sprawdzić dostępność katalogową.

Jedna odpowiedzialność za dobór procesu

Współpraca CTI i Tradensa obejmuje więcej niż dostawę narzędzi do kół zębatych. Tradensa zbiera dane detalu i warunki polskiego zakładu, konsultuje projekt z inżynierami CTI, pomaga dobrać obrabiarkę oraz planuje sposób weryfikacji rezultatu. Przy uzębieniach zewnętrznych może to oznaczać połączenie freza CTI z frezarką obwiedniową CNC EIFCO. Przy uzębieniach wewnętrznych punktem wyjścia będzie porównanie dłutowania, Power Skivingu i innych dostępnych metod.

Gotowe koło trzeba następnie sprawdzić według cech wymaganych na rysunku: mogą to być profil, linia zęba, podziałka czy bicie. Jeśli wynik odbiega od oczekiwań, analiza obejmuje zarówno narzędzie, jak i mocowanie, stan maszyny oraz parametry. Dzięki temu rozmowa nie kończy się na stwierdzeniu, że „frez jest zgodny z zamówieniem”. Celem jest uzyskanie powtarzalnie dobrego uzębienia.

Polski zakład może zgłosić się z pełną dokumentacją nowej linii, ale także z jednym problematycznym detalem i zdjęciem zużytego narzędzia. W obu przypadkach pierwszy krok jest podobny: ustalić, jakie koło trzeba wykonać, na czym, w jakiej liczbie i jak będzie mierzone. Dopiero odpowiedź na te pytania prowadzi do właściwego narzędzia CTI. To na tym polega strategiczne partnerstwo technologiczne: od rysunku części do sprawdzonego procesu, który zakład potrafi powtórzyć.

Źródło: Tradensa