Altas olas, el viento azota por babor y las olas salpican sobre la cubierta. El barco de suministro está a solo unos metros de las enormes patas de soporte de la plataforma offshore. Sin embargo, el barco no se mueve ni un metro de su posición. ¿Cómo es esto posible? La tripulación lo controla con propulsores Voith-Schneider. Desde hace aproximadamente 100 años, Voith produce este tipo de propulsión en Heidenheim, Suabia. La transmisión de potencia se realiza en la variante mecánica a través de enormes componentes de engranaje. Para el desbaste de los engranajes, el equipo del ingeniero de procesos Dr. Thomas Glaser utiliza sistemas de fresado de alta alimentación de Paul Horn GmbH y Boehlerit.
Debido a su diseño, un propulsor Voith-Schneider (VSP) genera empuje en cualquier dirección. Por lo tanto, es propulsión y control en uno. Gracias a los cortos tiempos de reacción a los comandos de control, el VSP también permite maniobras rápidas, seguras y precisas incluso en condiciones adversas. Este sistema también permite un movimiento lateral (travesía). Este concepto de propulsión se utiliza en barcos que requieren una alta capacidad de maniobra.
Esto incluye, por ejemplo, remolcadores de puerto, transbordadores de doble extremo, grúas flotantes y barcos de suministro de plataformas petroleras.
Principio simple
En un cuerpo de rueda se montan alas que se pueden mover y controlar verticalmente. Dependiendo del tipo, el número varía entre cuatro y ocho alas. Cuando el cuerpo de la rueda gira y las alas realizan un movimiento oscilante, se genera empuje. La velocidad de rotación del cuerpo de la rueda y la amplitud de la oscilación determinan su potencia. La fase de las alas determina la dirección. El VSP opera a bajas velocidades.
Estas son solo alrededor del 25 por ciento de los propulsores de barcos convencionales. Los altos momentos de torsión que se generan requieren una construcción robusta del sistema. La propulsión del VSP se realiza a través de motores diésel o eléctricos.
La transmisión de potencia del motor al propulsor se realiza en la variante mecánica a través de un engranaje cónico. Dependiendo del tamaño del VSP, también varían las dimensiones de los componentes de engranaje. Debido a los largos tiempos de procesamiento, Glaser siempre busca puntos en los que pueda optimizar los procesos de mecanizado: 'La fabricación de un engranaje cónico con el módulo 21.4 requirió un ajuste. Para el pre-mecanizado del engranaje, necesitábamos en una máquina de desbaste especial un tiempo de procesamiento muy largo'.
El objetivo era cambiar de desbaste a fresado simultáneo de 5 ejes para casi reducir a la mitad el tiempo de procesamiento. 'Otro punto importante fue la vida útil de las herramientas. Aquí establecimos que la vida útil de una herramienta debe ser de al menos una pieza por herramienta', dice Glaser.
Fresadores de alta alimentación de Horn y Boehlerit
Debido a las buenas experiencias con los fresadores Horn-VHM en el fresado duro y de acabado, el fabricante de herramientas de Tubinga fue el primer contacto para el proceso de fresado del engranaje de módulo 21.4. Debido al alto volumen de mecanizado y la reducción del tiempo de procesamiento requerida del 40 por ciento, se utilizan sistemas de fresado de alta alimentación para el desbaste.
La elección se basó, debido a la geometría del engranaje, en tres diámetros diferentes y diferentes tipos de fresadores. El primer corte es realizado por un fresador de plaquitas intercambiables con un diámetro de 40 mm y seis dientes de Boehlerit. La segunda entrega es realizada por un fresador de cabezal intercambiable Horn del tipo DGH con cuatro filos y un diámetro de corte de 20 mm. Para el desbaste del fondo de los dientes del engranaje se utiliza un fresador de vástago VHM de la serie DSH con un diámetro de 12 mm y también cuatro dientes.
Los fresadores de alta alimentación cortan frontalmente. Debido a la carga en dirección del eje, el husillo de la herramienta está principalmente sometido a compresión y las fuerzas transversales son relativamente bajas. Debido a la baja tendencia a la vibración, las herramientas pueden soportar las altas cargas en los avances de dientes habituales de fz = 1 mm con profundidades de corte ap de hasta 1.5 mm de manera segura. El gran radio en el filo principal de las plaquitas intercambiables genera un corte suave, asegura una distribución uniforme de las fuerzas de corte y, por lo tanto, largas vidas útiles. En el interior, un pequeño radio de corte permite una inmersión rápida y sin problemas. Un ángulo de corte primario y secundario conduce a un ángulo de cuña estable y buena estabilidad de corte. Debido a los avances significativamente más altos que en el fresado convencional, el volumen de corte en el fresado de alta alimentación es mucho mayor, a pesar de las menores profundidades de corte.
Horn y Boehlerit
La cooperación de ventas entre Horn y Boehlerit existe desde septiembre de 2016. El objetivo de esta cooperación de ventas es combinar tanto las sinergias de producto como de ventas de dos empresas medianas y crecer juntas en mercados específicos como empresas familiares. Para Horn, el programa de fresado de Boehlerit es un complemento adecuado a su propio programa de fresado. Horn, por lo tanto, amplía su posición de liderazgo en herramientas para aplicaciones técnicamente exigentes, también en el mecanizado general.
Objetivo alcanzado
Para el desbaste del engranaje, Voith utiliza un nuevo sistema de fabricación totalmente automatizado de Grob. La instalación consta de tres centros de mecanizado de 5 ejes con almacenamiento lineal automático y diversas estaciones de preparación. El tiempo de procesamiento en el pre-engranaje se pudo reducir en un 55% mediante el cambio al nuevo concepto de herramienta en comparación con el desbaste. Por lo tanto, se superó el objetivo del 40%. La vida útil de las herramientas es, como se requería, de una pieza por herramienta, o una arista por fresador de plaquitas intercambiables. 'El rendimiento de los fresadores nos ha convencido completamente. Sin embargo, no solo son las soluciones de herramientas:
Para la implementación de tales proyectos también se requiere un asesoramiento técnico competente, así como un tiempo de reacción y entrega rápidos. Estas características las cumple Horn para nosotros como socio de herramientas', cuenta Glaser.
Información de la empresa Voith:
El Grupo Voith es un consorcio tecnológico que opera a nivel mundial. Con su amplia cartera de plantas, productos, servicios y aplicaciones digitales, Voith establece estándares en los mercados de energía, papel, materias primas y transporte. Fundada en 1867, Voith cuenta hoy con aproximadamente 22,000 empleados, 5.2 mil millones de euros en ingresos y ubicaciones en más de 60 países del mundo, siendo una de las grandes empresas familiares de Europa. La división Voith Turbo es parte del Grupo Voith y es especialista en tecnología de propulsión inteligente, sistemas y servicios a medida. A través de productos innovadores y inteligentes, Voith ofrece la máxima eficiencia y fiabilidad. Clientes de numerosas industrias como petróleo y gas, energía, minería e ingeniería mecánica, tecnología naval, vehículos ferroviarios y comerciales confían en las tecnologías de vanguardia y soluciones digitales de Voith.
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