Зубофрезерный станок KOEPFER модели K 300: универсальное решение для производства зубчатых колес

10.08.2014 - Oliver Hagenlocher

Рекордную сумму в 23,5 миллиарда Евро немецкое автомобилестроение в последнее время ежегодно инвестирует в исследования и разработки - таковы данные Союза автомобильной промышленности (VDA).Почти половина этой суммы, согласно этим данным, направляется на новые приводы от чистого дизеля до электродвигателя.  Как влияет динамика исследований на производство поставщиков комплектующих и на субконтрактное производство?   Для центральной сферы производства зубчатых колес зубофрезерный станок модели K 300 от компании KOEPFER, предлагает максимально гибкий путь: различные технологии нарезания зуба также могут использоваться для различных материалов - ультрасовременное универсальное решение для каждого производства зубчатых колес модулем до 4.

Без зубчатых колес в автомобиле почти ничего не вращается.  При этом детали с зубчатым венцом используются не только в трансмиссии.  Усилители рулевого управления,  управляющие элементы, вспомогательные редукторы (например, для регулировки положения сидения) и дифференциал также не смогут работать без элементов, содержащих зубчатые зацепления, а ввиду растущего значения гибридных приводов количество зубчатых колес даже может явно увеличиться.  Использованные в автомобиле материалы охватывают широкий спектр - от высокопрочных сортов стали вплоть до относительно мягких пластиков.  Именно поэтому специалисты по планированию производства из отрасли субпоставщиков комплектующих стоят перед сложной задачей:  какие новые производственные решения уже сегодня настроены на это развитие? Ведь у многих деталей меняются размеры партий, геометрия конструктивных элементов и даже используемый материал?

«Этот вопрос был самым важным при разработке зубофрезерного станка моделиK 300», - объясняет Йорг Ломанн из KOEPFER, дочерней компании фирмы EMAG . «Мы разработали станок, который, в конечном итоге, представляет собой полноценное и универсальное решение. Высокие показатели производительности можно использовать в различных сферах обработки зубчатых зацеплений». Это действительно, прежде всего, в отношении широты возможного спектра обрабатываемых деталей:  На станке K 300 можно одинаково успешно обрабатывать как, например, вал-шестерню с модулем 1 может, так и достаточно крупную косозубую шестерню с модулем 4. Могут использоваться различные материалы, такие как: легированная сталь, алюминий, латунь и бронза, вплоть до пластиков.  Сильные стороны станка проявляются уже до начала производства, а именно в экстремально коротком времени наладки:  с помощью быстрозажимных систем для главного шпинделя, задней бабки и крепления фрез можно всего за 20 минут полностью переналадить станок, включая систему автоматизации. Это становится возможным благодаря продуманному использованию системы ЧПУ, потому что устройства автоматизации можно подготовить к следующей детали посредством «функций обучения».  Даже усилие зажима на задней бабке сохраненяется в программе.  К тому же к машине обеспечен экстремально хороший подход. Разработчики KOEPFER обеспечили минимальные расстояния, которые проходит оператор, и сделали станок эргономичным. Его можно очень быстро подготовить к следующей производственной задаче.  По выбору, станок K 300 обеспечивает возможность обработки с использованием или без использования СОЖ – хороший доступ для наладки гарантируется всегда.

Большее качество конструктивных деталей, низкая стоимость инструментов

Во время обработки различные высокотехнические решения в 

K 300 показывают свои преимущества: так, инженеры сделали в K 300 ставку на повышенную эффективность виброгашения. Станина станка из синтетического гранита в комбинации с компоновкой «замкнутого куба - Closed-Box» – что означает закрытую рамочную конструкцию, при которой шпиндельная и задняя бабки соединены посредством замкнутой станины.  Такая конструкция обеспечивает максимально возможную жесткость в процессе зубофрезерования под воздействием максимальных значений силы резания и усилия зажима.  Высокая стабильность непосредственно улучшает качество обработки зубчатого венца на детали.  То же самое касается термосимметричности конструкции. С одной стороны, соотношения весов главного шпинделя и задней бабки аналогичны, с другой стороны, мощные источники тепла, например, электрошкаф, были целенаправленно размещены за станком по центральной оси – такая компоновка гарантирует отличную термостабильность и, следовательно, стабильный процесс обработки.

Кроме того, интересно расположение фрезерной головки:  она наклонена под углом 45 градусов. За счет этого обеспечивает хороший сход стружки. 

В принципе, могут использоваться различные технологии зубофрезерования, например, высокопроизводительное зубофрезерование обкаткой, скайвинг и фрезерование закалённых деталей цилиндрических зубчатых колес.  Также возможно погружное и тангенциальное зубофрезерование методом обката для червячных колес. Кроме того, можно обрабатывать прямозубые конические зубчатые колеса с использованием делительного процесса или по технологии Conikron. Серводвигатели с жидкостным охлаждением на всех важных для рабочего процесса осях ЧПУ обеспечивают высокую скорость процесса обработки.  Это означает: нет никаких механических передаточных элементов, а значит, никакого «зазора» - ни в приводах вращения заготовки, ни в приводах вращения дорогостоящей червячной фрезы, в результате срок службы фрезы существенно увеличивается, а расходы на инструмент падают и, кроме того, обеспечивается высокое качество обработки зубчатого зацепления.  Дополнительно станок K 300 оснащается управляемыми системой ЧПУ осями вспомогательных инструментов для удаления заусенцев и (при необходимости) датчиками, с помощью которых предварительно обработанный зубчатый венец точно позиционируется относительно маркировочных отверстий, групп отверстий, пазов или других зубчатых венцов.

Если учесть семь инструментальных осей, вспомогательные оси, управляемые ЧПУ и все дополнительно устанавливаемые оси системы автоматизации, в общей сложности в станке К 300 используются до 15-ти управляемых осей ЧПУ. Они гарантируют высокую производительность. Базовым решением для автоматизации при этом является быстрое загрузочное устройство KOEPFER с V-образным захватом, подходящее для перемещения деталей весом до 10 килограмм. В распоряжении заказчика также широкий ассортимент накопителей заготовок и готовых деталей (например, гравитационные и цепные магазины), замкнутый транспортер-накопитель и системы выкладки заготовок (например, транспортные ленты с мульдами).

Можно изготовить практически любую шестерню

То, насколько гибким является станок K 300 на самом деле, показывают его нынешние области практического применения. Этот тип станка используется на предприятиях по всему миру – и далеко не только в автомобилестроении. В числе самых важных предприятий, использующих данное высокотехническое решение, представлены также субконтракторы,  изготовители редукторов и производственные предприятия аэрокосмической промышленности.  Диапазон деталей, обрабатываемых на этих станках, очень широк – от  центральных шестерен коробок передач, выпускаемых миллионными партиями, до отдельных конструктивных элементов, производимых в единичном экземпляре. Здесь речь идет, например, о быстром изготовлении прототипов в аэрокосмической промышленности или в сфере гоночных автомобилей и мотоциклов.  Картину довершает тот факт, что некоторые заказчики изготавливают на данной модели станка даже шестерни из синтетических материалов - их устанавливают в рулевых усилителях легковых автомобилей. Принципиально важно всегда одно: эксперты KOEPFER по зубообработке обеспечивают идеальное применение своей технологии для каждого отдельного случая и каждой технологической задачи. При этом используется широкий спектр дополнительного оборудования, например, устройство отсоса для «сухого» фрезерования, отсасывающее устройство для эмульсионно-масляного тумана, различные системы снятия заусенцев, устройства виброгашения, датчики для автоматического ориентирования заготовки при «бреющем» фрезеровании – «скайвинге» и многое другое. 

Выгода от снижения затрат

В разработке станка К 300 использован богатый практический опыт и ноу-хау компании KOEPFER.  Пользователь получает выгоду от того, что использует самые гибкие и универсальные зубофрезерные станки на рынке.  «Он может использоваться во многих областях применения.  Это — решающее преимущество», - так утверждает Ломанн. Кроме того, эксперты KOEPFER по зубчатым зацеплениям помогают своим клиентам модернизировать традиционные стратегии обработки:  за счет использования финишных стратегий фрезерования часто можно избежать некоторых завершающих технологических процессов обработки детали.  Технологическая цепочка становится существенно короче, производственные затраты и себестоимость обработки детали снижаются.  «Многие клиенты, благодаря использованию станка К 300, существенно повышают свою конкурентоспособость», - говорит в завершение господин Ломанн.  

Обзор преимуществ

·         Точность:  прямой привод по всем осям ЧПУ, имеющим важное значение для процесса обработки

·         Стабильность:  закрытая рамная и термосимметричная конструкция

·         Технологическая гибкость:  зубофрезерование, скайвинг, фрезерование закалённых деталей, погружное и тангенциальное зубофрезерование и т.п.

·         Автоматизация:  в конструкцию интегрировано V-образное загрузочное устройство, а также транспортеры-накопители заготовок и готовых деталей

·         Удобство наладки:  переналадка с обработки одной детали на другую занимает менее 20 минут

·         Комплексность:  управляемые системой ЧПУ оси для установки вспомогательных устройств: ролики для удаления заусенцев, или кронштейны для установки датчика углового положения заготовки

Рабочий диапазон станка K 300

Модуль максимальный                                                           4

Диаметр заготовки максимальный                  мм                   140 / 195

Ход фрезы максимальный                              мм                   300

Длина заготовки максимальная                      мм                   300 / 800

Ширина фрезы максимальная                         мм                   250

Ход шифтринга                                               мм                   160

Частота вращения главного шпинделя           об./мин.           800

Частота вращения фрезы                               об./мин.           2500 / 4000