Pemesinan Tidak Bundar: Era Baru untuk Manufaktur Transmisi
Unit pemesinan "tidak bundar" Hyperspeed Oval Turning (HOT) Weisser memungkinkan pemesinan keras dan lunak piston bergerak bolak-balik untuk mesin pembakaran yang terbuat dari aluminium dan baja, camshaft yang telah diharden, profil poligon atau bentuk, dan pompa bahan bakar otomotif, di antara aplikasi lainnya.
Transmisi otomotif terus berkembang. Mereka juga terus menggunakan koneksi spline dan shrink-fit untuk komponen shaft internal. Namun, Reiner Jörg, kepala engineer departemen R&D pembuat mesin perkakas Weisser di selatan Jerman, mengatakan koneksi poligon atau koneksi shaft-hub poligon adalah alternatif yang baik untuk metode koneksi tradisional ini untuk komponen transmisi.
"Koneksi poligon bukan hal baru," katanya. "Dirancang untuk menghilangkan masalah kegagalan umum yang terkait dengan spline dan pemasangan shaft berbentuk kunci, sistem poligon umum adalah metode terbukti yang lebih baik untuk membuat koneksi mekanis yang menuntut yang lebih kuat, lebih presisi dan memiliki umur pakai yang jauh lebih lama, karena distribusi beban yang efektif secara virtual menghilangkan kontak titik, meminimalkan kelelahan stres dan distorsi. Poligon memiliki kapasitas torsi yang lebih besar daripada setiap pemasangan shaft lainnya. Transmisi gaya dan rating beban dioptimalkan dan koneksi shaft yang lebih pendek sering kali dapat digunakan dan ruang berharga dapat dihemat. Massa yang dipercepat lebih sedikit di ruang yang lebih kecil seperti gearbox berkontribusi pada efisiensi bahan bakar yang disebutkan di atas."
Namun, katanya produsen mobil belum mengadopsi koneksi poligon untuk transmisi mereka. Satu alasan adalah bagian-bagian itu sulit untuk diproses. Namun, teknologi pemesinan tidak bundar Weisser dapat mengubah itu dengan memungkinkan produsen untuk memotong bentuk poligon yang selesai dalam satu setup pada satu mesin. Kemampuan tersebut dapat membuat pemesinan tidak bundar menjadi alternatif yang lebih efisien dibandingkan proses profiling dan grinding yang biasanya digunakan untuk menghasilkan koneksi shaft-hub otomotif tradisional.
Sejak diperkenalkan pada 1993, pemesinan tidak bundar telah digunakan untuk pemesinan keras dan lunak piston bergerak bolak-balik untuk mesin pembakaran yang terbuat dari aluminium dan baja, camshaft yang telah diharden, profil poligon atau bentuk, dan pompa bahan bakar otomotif. Sekarang, Weisser sedang bekerja pada beberapa projek dengan produsen peralatan asli (OEM) untuk menunjukkan bagaimana adopsi yang lebih luas dari proses ini dapat membuatnya layak untuk mengganti koneksi shaft-hub tradisional dengan koneksi poligon.
Shaft poligon dirancang untuk menghilangkan masalah kegagalan umum yang terkait dengan spline dan pemasangan shaft berbentuk kunci. Poligon memiliki kapasitas torsi yang lebih besar daripada setiap pemasangan shaft lainnya. Transmisi gaya dan rating beban dioptimalkan dan koneksi shaft yang lebih pendek sering kali dapat digunakan untuk menghemat ruang.
Misalnya, sistem pemesinan tidak bundar Hyperspeed Oval Turning (HOT) perusahaan adalah unit terpisah yang terintegrasi dengan mesin pemutaran vertikal Vertor perusahaan. Bentuk oval atau tidak bundar dihasilkan oleh interaksi sumbu spindle benda kerja dengan sumbu feed pembuat diameter alat.
Tepe pemotongan alat bergerak di arah yang sama dengan sumbu X dan tegak lurus terhadap sumbu spindle benda kerja. Tepe pemotongan dapat diposisikan secara variabel pada bidang imajiner ini untuk menghasilkan kontur radial dan frontal atau tidak bundar bolah semisfer. Weisser menggunakan linear drive daripada ballscrews untuk mempercepat unit pemutaran oval.
Daya dari drive dinamis sebagian diperlukan untuk percepatan massa dan sebagian diperlukan sebagai gaya yang bertindik pada tepe pemotongan alat selama pemesinan. Alat pemotongan dapat dipercepat dalam gerak osilasi radial hingga 130 Gs. Tingkat percepatan ini begitu ekstrim, bahkan untuk CNC Siemens dan Bosch Rexroth terbaru, sehingga sebagian besar aplikasi melibatkan percepatan hanya 30 hingga 90 Gs.
"Untuk tingkat tidak bundar tertentu, rpm maksimal yang diizinkan benda kerja terkait dengan percepatan maksimal alat potong, yang dihasilkan oleh drive osilasi. Percepatan nominal 30 Gs memfasilitasi akurasi tertinggi dan generasi finishing permukaan kelas pertama," kata Jörg.
Gerakan tepe pemotongan alat adalah di arah sumbu X dan, oleh karena itu, tegak lurus terhadap sumbu spindle benda kerja. Tepe pemotongan dapat diposisikan secara variabel pada bidang imajiner ini sehingga kontur radial dan frontal atau tidak bundar bolah semisfer dapat dihasilkan.
Meski percepatan nominal tinggi, properti penyeram getaran khusus dikatakan memastikan presisi dengan membatasi gaya yang dikerjakan pada struktur dasar mesin. "Sistem kami mengkompensasi gaya percepatan dengan mengubah kerja percepatan menjadi energi kinetik, sehingga getaran mesin dihilangkan dan kualitas permukaan tinggi dicapai," Jörg menjelaskan. "Karena kompensasi gaya pemotongan terintegrasi, gaya pemotongan bersih (gaya pasif) dapat hampir sepenuhnya dinetralkan."
Salah satu pelanggan Weisser memproduksi cam poligon dalam kurang dari satu menit dalam satu setup dan empat langkah pemutaran, termasuk operasi pemesinan permukaan depan dan penguraian. Pada 1.500 rpm, unit pemesinan tidak bundar menghasilkan laju feed 0,1 mm per rotasi dan kedalaman pemotongan 0,8 hingga 2 mm. Bagian-bagian diselesaikan dengan akurasi ±10 mikron.
Pelanggan lain yang telah melangkah lebih jauh daripada banyak pesaing internasional telah mengintegrasikan koneksi poligon ke dalam gearbox yang baru dikembangkan, menggunakan teknologi HOT Weisser. "Pelanggan mengganti shaft spline dengan shaft poligon di gear ketujuh, yang mengurangi panjang shaft dari 20 menjadi 12 mm karena poligon memiliki kapasitas torsi yang lebih besar daripada setiap pemasangan shaft lainnya," kata Jörg. "Jadi, koneksi shaft yang lebih pendek dapat digunakan dan ruang berharga dapat dihemat." Penghematan ruang membantu mengoptimalkan rasio transmisi gear pertama, yang mengalami masalah kelelahan dengan desain asli.
Mendorong teknologi HOT-nya untuk koneksi shaft-hub poligon, Weisser sejauh ini telah menjual sekitar 100 mesin dengan unit pemesinan tidak bundar terintegrasi. Sekarang menawarkan mesin pemutaran vertikal Vertor C dengan automatic toolchanger untuk memungkinkan pemesinan yang lebih fleksibel. Menurut Jörg, akurasi yang dapat dicapai saat ini terbatas oleh kapasitas CNC. "Jika Anda menjalankan mesin Anda pada 1.800 rpm dan ingin memesinan bagian Anda dengan resolusi satu derajat dengan unit pemesinan tidak bundar kami, pengontrol harus menangani 9.180 sinyal per detik. Kicau bicara tentang resolusi di area nanodetik. Itu adalah faktor pembatas. Tetapi kami bekerja untuk membatasi lebih jauh batas sistem ini untuk memesinan pada tingkat toleransi mikron."
