Onde alte, il vento soffia contro babordo e gli spruzzi si abbattono sul ponte. La nave di rifornimento si trova a pochi metri dai giganteschi supporti della piattaforma offshore. Tuttavia, la nave non si sposta di un metro dalla sua posizione. Come è possibile? L'equipaggio la manovra con propulsori Voith-Schneider. Da circa 100 anni, Voith produce questo speciale sistema di propulsione a Heidenheim, in Svevia. La trasmissione della potenza avviene nella variante meccanica tramite enormi componenti di ingranaggio. Per la fresatura degli ingranaggi, il team del processo ingegnere Dr. Thomas Glaser si affida a sistemi di fresatura ad alta avanzamento della Paul Horn GmbH e Boehlerit.
Grazie alla sua costruzione, una elica Voith-Schneider (VSP) genera spinta in qualsiasi direzione. È quindi sia un sistema di propulsione che di controllo. Grazie ai brevi tempi di reazione ai comandi di manovra, il VSP consente anche di manovrare in modo rapido, sicuro e preciso anche in condizioni avverse. Questo sistema consente persino un movimento laterale (traversamento). Questo concetto di propulsione viene utilizzato su navi che necessitano di elevata manovrabilità.
Tra questi ci sono ad esempio rimorchiatori portuali, traghetti a doppia estremità, gru galleggianti e navi di supporto per piattaforme petrolifere.
Principio semplice
In un corpo rotante sono montate pale mobili e regolabili in verticale. A seconda del tipo, il numero varia tra quattro e otto pale. Quando il corpo rotante ruota e le pale eseguono nel frattempo un movimento oscillatorio, si genera spinta. La velocità di rotazione del corpo rotante e l'ampiezza dell'oscillazione determinano la sua forza. La fase delle pale determina la direzione. Il VSP opera in funzione a basse velocità di rotazione.
Questi rappresentano solo circa il 25 percento delle eliche navali convenzionali. I momenti torcenti elevati che ne derivano richiedono una costruzione robusta del sistema. L'azionamento delle VSP avviene tramite motori diesel o elettrici.
La trasmissione della potenza dal motore all'elica avviene nella variante meccanica tramite un riduttore con ingranaggi conici. A seconda delle dimensioni del VSP, anche le dimensioni dei componenti dentati variano. A causa dei tempi di lavorazione talvolta lunghi, Glaser cerca sempre modi per ottimizzare i processi di lavorazione: "La produzione di un ingranaggio conico con modulo 21,4 ha richiesto un adattamento. Per la pre-lavorazione dell'ingranaggio abbiamo avuto bisogno di un tempo di lavorazione molto lungo su una speciale macchina di sbucciatura".
L'obiettivo era passare dalla lavorazione a strati alla fresatura a 5 assi simultanei per ridurre quasi della metà il tempo di lavorazione. "Un altro punto importante era la durata degli utensili. Qui abbiamo stabilito che la durata di un utensile deve essere almeno equivalente a un componente", afferma Glaser.
Fresatrici ad alta avanzamento di Horn e Boehlerit
A causa delle buone esperienze con le frese in metallo duro Horn durante la fresatura dura e di finitura, il produttore di utensili di Tubinga è stato il primo contatto per il processo di fresatura della dentatura Modul 21,4. A causa dell'elevato volume di asportazione e della richiesta di riduzione del tempo di lavorazione del 40%, vengono utilizzati sistemi di fresatura ad alta avanzamento per la sgrossatura.
La scelta è ricaduta, a causa della geometria di dentatura, su tre diametri diversi e su diversi tipi di frese. Il primo taglio è effettuato da una fresa a inserti con un diametro di 40 mm e sei denti in Boehlerit. La seconda passata è eseguita da una fresa a inserti intercambiabili Horn del tipo DGH con quattro taglienti e un diametro di taglio di 20 mm. Per la sgrossatura del fondo dentato del pignone viene utilizzata una fresa a candela in metallo duro della serie DSH con un diametro di 12 mm e anch'essa con quattro denti.
I fresatori ad alta avanzamento tagliano frontalmente. A causa del carico in direzione dell'asse, il mandrino dell'utensile è principalmente soggetto a compressione e le forze laterali sono relativamente basse. Grazie alla bassa tendenza alle vibrazioni, gli utensili possono gestire in sicurezza i carichi elevati con i consueti avanzamenti per dente di fz = 1 mm e profondità di taglio ap fino a 1,5 mm. Il grande raggio sul tagliente principale delle placchette intercambiabili genera un taglio morbido, garantisce una distribuzione uniforme delle forze di taglio e quindi lunghe durate di vita. Sul lato interno, un piccolo raggio del filo consente un'immersione rapida e senza problemi. Un angolo di libertà primario e secondario porta a un angolo di cuneo stabile e a una buona stabilità del filo. Grazie a avanzamenti significativamente più elevati rispetto alla fresatura convenzionale, il volume di truciolo nella fresatura ad alta avanzamento è notevolmente maggiore, nonostante le minori profondità di passata.
Horn e Boehlerit
La cooperazione commerciale tra Horn e Boehlerit esiste dal settembre 2016. L'obiettivo di questa cooperazione è quello di unire le sinergie di prodotto e di vendita di due aziende di medie dimensioni e di crescere insieme in mercati mirati come aziende a conduzione familiare. Per Horn, il programma di fresatura di Boehlerit rappresenta un'integrazione di prodotto adeguata al proprio programma di fresatura. In questo modo, Horn amplia la sua posizione di leader nel settore degli utensili anche per applicazioni tecnicamente complesse, estendendosi alla lavorazione generale.
Obiettivo raggiunto
Per la sgrossatura della dentatura, Voith si affida a un nuovo sistema di produzione completamente automatizzato di Grob. L'impianto è composto da tre centri di lavorazione a 5 assi con magazzini lineari automatici e diverse stazioni di attrezzaggio. Il tempo di lavorazione nella pre-dentatura è stato ridotto del 55% grazie al passaggio al nuovo concetto di utensile rispetto alla fresatura. L'obiettivo del 40% è stato quindi superato. La durata degli utensili è conforme alle richieste, con un componente per utensile, ovvero una lama per il fresatore a inserti. "Le prestazioni dei fresatori ci hanno pienamente convinto. Tuttavia, non sono solo le soluzioni utensili:
Per la realizzazione di progetti di questo tipo è necessaria anche una consulenza tecnica competente, oltre a tempi di reazione e di consegna rapidi. Queste caratteristiche Horn le soddisfa per noi come partner di attrezzi", racconta Glaser.
Informazioni sull'azienda Voith:
Il Gruppo Voith è un'azienda tecnologica attiva a livello mondiale. Con il suo ampio portafoglio di impianti, prodotti, servizi e applicazioni digitali, Voith stabilisce standard nei mercati dell'energia, della carta, delle materie prime e dei trasporti. Fondata nel 1867, Voith conta oggi circa 22.000 dipendenti, un fatturato di 5,2 miliardi di euro e sedi in oltre 60 paesi del mondo, ed è una delle grandi aziende familiari d'Europa. Il settore Voith Turbo è parte del Gruppo Voith ed è specializzato in tecnologie di azionamento intelligenti, sistemi e servizi su misura. Grazie a prodotti innovativi e intelligenti, Voith offre la massima efficienza e affidabilità. Clienti di numerosi settori, come petrolio e gas, energia, mineraria e ingegneria meccanica, tecnologia navale, ferrovie e veicoli commerciali, si affidano alle tecnologie all'avanguardia e alle soluzioni digitali di Voith.
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