Зубообрабатывающая промышленность, как, впрочем, и все другие производственные отрасли, переживает настоящую революцию. Производственные системы стремительно оцифровываются — переводятся на электронные технологии обработки данных. Для этого нужны достаточно «умные» комплексы, помогающие операторам и активно управляющие производством. Производственные системы должны уметь оптимизировать сами себя, повышая качество и производительность. Требования к качеству зубчатых зацеплений и технологической работоспособности производственных систем при этом постоянно растут. С новыми вызовами постоянно сталкивается, в частности, автомобильная отрасль. «Например, анализ волнистости стал в автомобилестроении важным подспорьем для оценки шумовых качеств зубчатых зацеплений. Наши клиенты отмечают, что имеющиеся решения не в состоянии обеспечить уровень качества, требуемый для электромобилей, — рассказывает Ян Клингельнберг, генеральный директор концерна Klingelnberg. — На основе нашей проверенной временем зубошлифовальной технологии Höfler для цилиндрических колес мы разработали инновационное решение, рассчитанное на крупные серии. Для нас это означает перенос знаний и опыта из сферы конических колес в сферу колес цилиндрических». Компания уже давно успешно обслуживает клиентов‑автомобилестроителей, поставляя станки для изготовления конических зубчатых колес и координатно-измерительные центры. Klingelnberg входит в число лидеров по серийному шлифованию топологических модификаций на боковых поверхностях зубьев. В связи со сложной геометрией деталей для этого нужны высокопрецизионная машинная база и оптимальные приводы, способные раз за разом точно позиционировать шлифовальный круг у заготовки. Для коррекции столь непростых координатных перемещений требуется целостная производственная система, состоящая из аппаратного обеспечения станка, программного обеспечения станка и корректировочных программ. Концепция станка Speed Viper — это обобщенные преимущества технологии изготовления конических колес Oerlikon и технологии обработки цилиндрических колес Höfler. Разработанное компанией Klingelnberg ПО Höfler уже зарекомендовало себя надежным помощником в расчете геометрии цилиндрических зубчатых колес.
Обобщение имеющегося опыта и создание новых решений
Конструкторы опирались на успешный опыт разработки станков C 30 и G 30 (для конических колес), а также станка VIPER 500 (для цилиндрических колес). В новом станке Speed Viper проектирование и производство зубчатых колес последовательно связаны между собой и полностью интегрированы в производственную систему Klingelnberg. В сферу производства цилиндрических колес удалось перенести и уникальную технологию замкнутого контура (Klingelnberg Closed Loop), развернутую на абсолютно новой технической основе. «Из опыта работы с коническими колесами мы знаем, что необходимое условие для разработки надежной геометрии зубчатых зацеплений — учет производственной кинематики на этапе проектирования», — поясняет Ян Клингельнберг. Для проектирования тихих и прочных конических зубчатых передач компания Klingelnberg разработала систему KIMoS: в этой системе на основе нейтрального станка моделируется возможная геометрия, за счет чего конструктор может оптимизировать зубчатое зацепление. Gear Designer — похожая система, созданная Klingelnberg для зубошлифования по методу обкатки. На каждом этапе производства она создает цифрового близнеца цилиндрических зубчатых колес. Это полезное подручное средство, позволяющее инженеру-проектировщику моделировать геометрию изготавливаемой зубчатой детали. Благодаря этому еще на этапе проектирования можно выявлять отклонения, обусловленные особенностями производственного процесса, и оценивать, ухудшат ли они шумовые характеристики. Этот автоматический контур контроля качества — важный фактор в налаживании производственного процесса зубчатых цилиндрических колес, соответствующего духу «Индустрии 4.0».
Closed Loop — теперь и для производства зубчатых цилиндрических колес
Новая концепция управления реализована с помощью ПО Gear Designer и Gear Operator и меняет принцип работы по сравнению с предыдущими зубообрабатывающими станками Klingelnberg. Поэтому еще на этапе разработки компания открыла в городе Эттлинген демонстрационную лабораторию, где знакомила своих клиентов с системой замкнутого контура (Closed Loop). «Последовательное разделение разработки технологического процесса и производства — именно то, чего хотят наши заказчики, — рассказывает Ян Клингельнберг. — Недопустимо, чтобы оператор машины мог изменять утвержденную геометрию зубчатого зацепления, над которой месяцами работал конструктор. Новая система дает конструкторам доступ к моделированию возможных вариантов геометрии, которые ложатся в основу контура контроля качества — Closed Loop». Наборы данных, составленные в процессе конструирования, сохраняются в базе и утверждаются для производства. Каждый набор данных — это виртуальный близнец зубообрабатывающего станка и изготавливаемой детали. Оператор выбирает нужный для производства набор данных с помощью ПО Gear Operator станка Speed Viper. Набор содержит данные о геометрии инструмента и кинематических характеристиках процесса. Кроме того, там хранятся данные процесса, такие как скорость реза и подачи. Это гарантирует, что зубчатые колеса будут шлифоваться с одинаковыми параметрами независимо от конкретного станка Speed Viper и оператора. При измерении зубчатого колеса на станке серии P результаты сохраняются в базе данных. Одновременно с этим оператор станка Speed Viper получает указание о наличии новых результатов измерения. Программа-мастер помогает оператору корректировать процесс.
Новый Speed Viper: производительность для крупных серий
Старый добрый станок Viper славится своей гибкостью, быстрым оснащением и инновационным ПО. Рассчитан он на выпуск изделий малыми и средними сериями. А новый Speed Viper специально адаптирован к требованиям крупносерийного производства: высокая энергоэффективность, удобство в оснащении и максимум производительности. С конструктивной точки зрения Speed Viper выполняет все условия, необходимые для высокой работоспособности при минимальных рабочих циклах. Жесткая станина выполнена из полимерного бетона. Ее высокая термическая устойчивость и геометрическое постоянство — решающие факторы, позволяющие сразу же выпускать качественную продукцию, без программы разогрева. В этом отношении конструкторы Klingelnberg разработали новые идеи. «Мы предлагаем нацеленную в будущее платформу, которую можно совершенствовать в духе концепции «Индустрия 4.0», — утверждает Ян Клингельнберг. Это возможно, во‑первых, благодаря программному обеспечению, во‑вторых, благодаря удобным интерфейсам. Корпоративная философия Klingelnberg подразумевает, что на станках должен быть универсальный интерфейс, совместимый с любыми системами автоматизации.
В зависимости от модели станок Speed Viper рассчитан на максимальный диаметр заготовки 80, 180 или 300 мм. Помимо зубчатых колес на нем можно шлифовать очень длинные валы. В зависимости от индивидуальных требований станок Speed Viper поставляется в четырех различных типовых вариантах: одношпиндельные Speed Viper 300 и 180 предназначены для выпуска не очень больших партий и обеспечивают более высокую гибкость. Для выпуска больших партий при минимальных затратах машинного времени есть двухшпиндельные варианты исполнения — Speed Viper2 180 и 80, особенно хорошо подходящие для автомобилестроения.
