La INGERSOLL WERKZEUGE GMBH produce strumenti per dentature con inserti intercambiabili dal 1977 e la fresatura a rulli (Skiving) è un tema ricorrente dal 2014. Tuttavia, per una lavorazione presso HKS Dreh-Antriebe GmbH, il produttore di utensili ha dovuto mettere in campo tutto il suo know-how per spingersi fino ai limiti dello Skiving. Un ruolo fondamentale è stato svolto dal TechCenter di Haiger.
Dal 1976, HKS produce azionamenti idraulici per impianti industriali e macchine edili. L'azienda familiare di terza generazione si è sviluppata in un produttore leader a livello internazionale con prodotti standard, soluzioni personalizzate e prototipi. Gli azionamenti compatti idraulici e pneumatici sono progettati per ruotare, posizionare, accelerare e decelerare masse in modo preciso, sicuro e affidabile - spesso in condizioni di utilizzo continuo e impegnativo.
HKS è presente in 20 paesi e realizza più della metà del fatturato all'estero. L'azienda ha due sedi a Wächterbach-Aufenau. Un terzo stabilimento si trova a Neukirch/Lausitz, dove vengono prodotti in particolare azionamenti di maggiori dimensioni e prodotti in quantità più elevate. In totale, HKS conta circa 280 dipendenti. La superficie produttiva è di 7.200 metri quadrati.
Quando l'azienda è stata fondata nel 1970 da Walter Höhn a Francoforte, si trattava principalmente di produzione su commissione. Oggi HKS sviluppa e produce azionamenti idraulici e pneumatici per impianti industriali e macchine edili. I prodotti vengono utilizzati in tutto il mondo in applicazioni impegnative e rappresentano precisione, affidabilità e durata.
Collo di bottiglia nelle dentature
Con la sua elevata profondità di produzione, HKS è in grado di produrre gran parte dei componenti in alta qualità internamente. Tra i circa 60 centri di lavorazione nel parco macchine ci sono macchine di diversi produttori e generazioni, che vengono continuamente integrate con tecnologie di produzione moderne.
Per i componenti, la fresatura si è spesso rivelata un collo di bottiglia. La dentatura è il cuore dei prodotti HKS. Qui si trova tutta l'expertise dell'azienda. Il pistone è il collegamento tra il corpo e l'albero. Per poter effettuare eventuali adattamenti, viene generalmente prodotto per primo.
Dall'acquisto di una Okuma Multus U3000 tre anni fa, esiste il piano di utilizzare la fresatura a rulli per aumentare la produttività. "Non possiamo fermarci nella nostra produzione", spiega Jens Dickert, caposquadra nel settore tornitura. "Poiché sapevamo che la macchina poteva farlo, volevamo utilizzare anche lo Skiving per migliorare." Il contatto con INGERSOLL è avvenuto tramite Okuma. Il costruttore di macchine e il produttore di utensili collaborano da tempo e hanno già realizzato vari progetti nel campo della dentatura, in cui sono stati raggiunti alti standard di qualità.
Grandi sfide
Questa volta, tuttavia, le sfide erano particolarmente elevate, come spiega Christopher Hees, tecnico applicativo di INGERSOLL: "La dentatura che doveva essere realizzata qui ha già un rapporto estremo. L'angolo di inclinazione elevato e il piccolo spazio libero verso la spalla hanno posto grandi sfide ai nostri ingegneri di progettazione, che hanno affrontato con successo."
Per preservare la produzione in corso presso HKS e sfruttare appieno le proprie competenze produttive, INGERSOLL ha coinvolto il TechCenter di Haiger. Qui è disponibile anche una Okuma Multus, il che ha reso possibili test direttamente comparabili. Il costruttore di macchine ha supportato il progetto, in cui non era affatto certo fin dall'inizio che potesse essere realizzato. Peter Schwarz, consulente tecnico di INGERSOLL, descrive il procedimento:
"Per progettare uno strumento adatto, abbiamo portato un componente di HKS nel nostro TechCenter. Abbiamo scelto il pezzo più difficile con un numero ridotto di denti e un grande angolo di inclinazione. Il nostro pensiero era: se riusciamo a farlo, gli altri pezzi saranno più facili da produrre - e ci siamo riusciti."
Ottimizzazione nel TechCenter
Ad Haiger è stata analizzata come dovesse apparire lo strumento di fresatura a rulli. È stata effettuata una verifica delle collisioni tramite software. Poiché HKS non utilizza una dentatura standard, ma una tecnologia sviluppata internamente, non ci sono dati ufficiali di dentatura. Per progettare inserti intercambiabili e adattarli allo strumento personalizzato, INGERSOLL ha dovuto prima misurare il componente. Per la lavorazione degli 11 denti dell'albero selezionato, INGERSOLL ha sviluppato una ruota di fresatura a rulli con 17 denti. Il primo utilizzo dello strumento nel TechCenter ha funzionato al primo colpo, ma sono state necessarie correzioni nei dati tecnologici e piccole modifiche allo strumento, riferisce Peter Schwarz.
Lo strumento ottimizzato è stato inviato al cliente insieme a valori di taglio collaudati, dove è stato utilizzato nella produzione. In loco sono state necessarie solo modifiche nel software di dentatura sulla Multus per ottenere il massimo dalla macchina e dallo strumento. Jens Dickert fa un confronto con il fresatore a dito utilizzato in precedenza:
"Con un fresatore per sgrossatura e uno per finitura arrivavamo a circa 50 componenti. Con la ruota di fresatura a rulli ora ne produciamo 400 con meno sforzo." Il tempo di lavorazione di circa 30 minuti è stato ridotto di 90 secondi. Per gli alberi con più denti, Dickert si aspetta ulteriori risparmi.
Produttività e qualità migliorate
Nell'uso di un fresatore a dito, l'usura è irregolare. Un vantaggio della fresatura a rulli è l'usura uniforme su tutto il profilo. Oltre alla maggiore produttività, anche la qualità della dentatura è migliorata grazie alla fresatura a rulli.
"Il nuovo strumento produce una superficie uniforme e fornisce risultati più precisi. Non abbiamo più gioco e praticamente non dobbiamo più correggere nulla", si rallegrano Jens Dickert, che riconosce esplicitamente la buona collaborazione con INGERSOLL.
Lo Skiving viene utilizzato nel settore degli azionamenti industriali, di cui HKS produce diverse migliaia all'anno. Per ogni componente sono necessarie in totale quattro dentature per albero, corpo e pistone. In prospettiva, l'intero azionamento dovrebbe essere realizzato tramite Skiving, annuncia il responsabile della produzione Steve Oschmann. Si è iniziato con la dentatura esterna di un albero, realizzato in CrMo40. Per assorbire le vibrazioni a causa delle condizioni estreme e prevenire rotture, INGERSOLL ha scelto per il rivestimento degli inserti intercambiabili il suo substrato resistente IN2030.
„Se entrambi i pezzi vengono prodotti tramite skiving, mi aspetto un ulteriore miglioramento del profilo di contatto dei denti, che è già migliorato con il primo componente“, afferma Steve Oschmann. Gli effetti positivi sui prodotti possono essere misurati direttamente nel banco di prova presso HKS. La capacità di assorbimento del momento torcentale sui denti è stata notevolmente aumentata.
Per Christopher Hees, con il progetto completato nel skiving è stato raggiunto un limite: „Se diventa ancora più estremo, il processo non può più essere rappresentato, perché le condizioni di ingaggio sono troppo sfavorevoli. Lo strumento non entra più correttamente nel taglio e la lavorazione non può essere eseguita.“
Questo non piace affatto al responsabile della produzione. „Abbiamo componenti ancora più complessi da lavorare, che mi piacerebbe anch'io skivare“, dice Oschmann. Pensa soprattutto ai motori di escavatori, che non solo hanno proporzioni diverse, ma vengono anche prodotti in quantità maggiori. Attualmente, lo skiving non è possibile qui. Tuttavia, i limiti del tecnicamente fattibile potrebbero continuare a spostarsi. Come il suo cliente, anche INGERSOLL è impegnata a svilupparsi ulteriormente e a presentare soluzioni innovative.
Contatto:
