Akankah Pabrikan Transmisi Beralih ke Pembubutan Out-Of-Round?

Pembalikan Oval Kecepatan Tinggi Weisser (PANAS) "keluar unit pemesinan bulat" memungkinkan pemesinan piston reciprocating keras dan lunak untuk mesin pembakaran yang terbuat dari aluminium dan baja, camshaft yang diperkeras, profil atau bentuk poligonal, dan pompa bahan bakar otomotif, di antara aplikasi lainnya.

Transmisi otomotif terus maju. Mereka juga terus menggunakan sambungan spline dan shrink-fit untuk komponen poros internal. Namun, Reiner Jörg, kepala insinyur departemen R&D pembuat peralatan mesin Weisser di Jerman selatan, mengatakan kopling poligon atau koneksi poros-hub poligon adalah alternatif yang baik untuk metode koneksi tradisional ini untuk komponen transmisi.

“Kopling poligon bukanlah hal baru,” katanya. “Dirancang untuk menghilangkan masalah kegagalan umum yang terkait dengan spline dan sambungan poros berkunci, sistem poligon umum adalah metode yang terbukti unggul untuk membuat sambungan mekanis yang menuntut yang lebih kuat, lebih presisi, dan memiliki masa pakai yang jauh lebih lama, karena distribusi beban yang efektif hampir menghilangkan titik kontak, meminimalkan kelelahan stres dan distorsi. Poligon memiliki kapasitas torsi yang lebih besar daripada attachment poros lainnya. Transmisi gaya dan peringkat beban dioptimalkan dan sambungan poros yang lebih pendek sering kali dapat digunakan dan menghemat ruang yang berharga. Massa yang kurang dipercepat di ruang yang lebih kecil seperti kotak roda gigi berkontribusi pada efisiensi bahan bakar yang disebutkan di atas.”

Namun demikian, dia mengatakan produsen mobil belum mengadopsi kopling poligon untuk transmisi mereka. Salah satu alasannya adalah bagian-bagiannya sulit untuk dikerjakan. Namun, teknologi pembubutan luar biasa Weisser dapat mengubahnya dengan memungkinkan produsen mengubah bentuk poligonal jadi dalam satu pengaturan pada satu mesin. Kemampuan seperti itu dapat membuat pembubutan di luar putaran menjadi alternatif yang lebih efisien dibandingkan proses penggilingan dan penggilingan profil yang biasanya digunakan untuk memproduksi sambungan poros-hub otomotif tradisional.

Sejak diperkenalkan pada tahun 1993, pembubutan out-of-round telah digunakan untuk pemesinan keras dan lunak piston reciprocating untuk mesin pembakaran yang terbuat dari aluminium dan baja, poros bubungan yang diperkeras, profil atau bentuk poligonal, dan pompa bahan bakar otomotif. Sekarang, Weisser sedang mengerjakan beberapa proyek dengan produsen peralatan asli (OEM) untuk menunjukkan bagaimana adopsi yang lebih luas dari proses ini dapat memungkinkan untuk menggantikan koneksi poros-hub tradisional dengan kopling poligon.

Poros poligon dirancang untuk menghilangkan masalah kegagalan umum terkait dengan splines dan attachment poros berkunci. Poligon memiliki kapasitas torsi yang lebih besar daripada attachment poros lainnya. Transmisi gaya dan peringkat beban dioptimalkan dan sambungan poros yang lebih pendek sering kali dapat digunakan untuk menghemat ruang.

Misalnya, sistem pemesinan out-of-round Hyperspeed Oval Turning (HOT) perusahaan adalah unit terpisah yang terintegrasi dengan mesin pembubutan vertikal Vertor perusahaan. Bentuk oval atau tidak bundar dihasilkan oleh interaksi sumbu spindel benda kerja dengan sumbu umpan penghasil diameter dari pahat.

Mata potong pahat bergerak dalam arah yang sama dengan sumbu X dan tegak lurus terhadap sumbu spindel benda kerja. Ujung tombak dapat diposisikan secara bervariasi dalam bidang nosional ini untuk menghasilkan kontur radial dan frontal atau kebulatan hemisferis. Weisser menggunakan penggerak linier daripada sekrup bola untuk mempercepat unit putaran oval.

Daya penggerak dinamis sebagian diperlukan untuk percepatan massa dan sebagian diperlukan sebagai gaya yang bekerja pada tepi potong pahat selama pemesinan. Alat pemotong dapat dipercepat dalam gerakan osilasi radial sebanyak 130 Gs. Tingkat akselerasi ini sangat ekstrem, bahkan untuk Siemens dan Bosch Rexroth CNC terbaru, sehingga sebagian besar aplikasi hanya melibatkan akselerasi 30 hingga 90 Gs.

“Untuk kebulatan tertentu, rpm maksimum yang diizinkan dari benda kerja terkait dengan akselerasi maksimum pahat, seperti yang dihasilkan oleh penggerak berosilasi. Akselerasi nominal 30 Gs memfasilitasi akurasi tertinggi dan menghasilkan permukaan akhir kelas satu,” kata Jörg.

Gerakan ujung tombak alat ada di arah sumbu X dan, oleh karena itu, tegak lurus terhadap sumbu poros benda kerja. Ujung tombak dapat diposisikan secara bervariasi dalam bidang nosional ini sehingga kontur radial dan frontal atau kebulatan hemisferis dapat dihasilkan.

Meskipun akselerasi nominal tinggi, sifat peredam kejut khusus dikatakan memastikan presisi dengan membatasi gaya yang diberikan pada struktur dasar mesin. “Sistem kami mengkompensasi gaya akselerasi dengan mengubah kerja akselerasi menjadi energi kinetik, sehingga getaran alat berat dihilangkan dan kualitas permukaan yang tinggi tercapai,” Jörg menjelaskan. “Karena kompensasi gaya potong terintegrasi, gaya potong bersih (gaya pasif) hampir seluruhnya dapat dinetralkan.”

Salah satu pelanggan Weisser memproduksi kamera poligonal dalam waktu kurang dari satu menit dalam satu pengaturan dan empat lintasan belok, termasuk operasi pemesinan muka dan chamfering. Pada 1.500 rpm, unit pembubutan out-of-round menghasilkan laju umpan 0,1 mm per putaran dan kedalaman pemotongan 0,8 hingga 2 mm. Bagian diselesaikan dengan akurasi ±10 mikron.

Pelanggan lain yang telah melangkah lebih jauh dari banyak pesaing internasional telah mengintegrasikan kopling poligon ke dalam gearbox yang baru dikembangkan, menggunakan teknologi HOT Weisser. “Pelanggan mengganti poros spline dengan poros poligon di gigi ketujuh, yang mengurangi panjang poros dari 20 menjadi 12 mm karena poligon memiliki kapasitas torsi yang lebih besar daripada attachment poros lainnya,” kata Jörg. “Jadi, sambungan poros yang lebih pendek dapat digunakan dan menghemat ruang yang berharga.” Penghematan ruang membantu mengoptimalkan rasio transmisi gigi pertama, yang mengalami masalah kelelahan dengan desain aslinya.

Mendorong teknologi PANAS untuk koneksi poros-hub poligon, Weisser sejauh ini telah menjual sekitar 100 mesin dengan unit pembubutan out-of-round terintegrasi. Sekarang ia menawarkan mesin pembubutan vertikal Vertor C dengan pengubah alat otomatis untuk memungkinkan pemesinan yang lebih fleksibel. Menurut Jörg, akurasi yang dicapai saat ini dibatasi oleh kapasitas CNC. “Jika Anda menjalankan mesin Anda pada 1.800 rpm dan ingin mengerjakan bagian Anda dengan resolusi satu derajat dengan unit pembubutan out-of-round kami, pengontrol harus menangani 9.180 sinyal per detik. Kita berbicara tentang resolusi di bidang nanodetik. Itu faktor pembatasnya. Namun kami sedang berupaya untuk lebih membatasi batasan sistem ini ke mesin pada tingkat toleransi mikron.”