Tecnologias de usinagem de engrenagens que oferecem opções flexíveis e altamente produtivas

A produção de engrenagens planetárias, eixos estriados, engrenagens cilíndricas e produtos similarmente complexos requer não apenas máquinas com capacidade para fresamento e torneamento, mas também tecnologias de corte de engrenagens. Estas tarefas são normalmente realizadas em máquinas especiais de brochar ou de usinagem de engrenagens. No entanto, a partir de agora, será possível reduzir o investimento necessário, pois a HELLER oferece dois interessantes processos alternativos que podem ser integrados e adaptados em centros de usinagem de 5 eixos: o “Power Skiving” e o “Gear Hobbing” voltados, especificamente à usinagem de engrenagens. Ambos os processos estão agora disponíveis para a série HF, como opcionais a serem incorporados aos Centros de usinagem HELLER, da Série HF.

A usinagem de peças em um único “set-up”, em uma única máquina, oferece muitas vantagens: maior precisão e maior produtividade de usinagem, bem como uma redução nos custos de manuseio das peças.

Para possibilitar aos clientes o aproveitamento desse potencial, a HELLER está integrando sucessivamente novas tecnologias inovadoras aos seus centros de usinagem. Os exemplos mais recentes são justamente o “Power Skiving” e o “Gear Hobbing”.

Com esses processos, os usuários de centros de usinagem Heller de 5 eixos poderão realizar operações de corte de engrenagens sem ter que manipular as peças, evitando ciclos adicionais de carga e descarga, bem como o transporte até outra máquina.

“POWER SKIVING” 

Praticamente não há formas de dentes que não possam ser produzidas usando o “Power Skiving”. Sejam engrenagens de dentes retas ou helicoidais, dentes externos ou internos – praticamente tudo é possível, sem problemas. Mesmo algumas modificações de perfis de dentes são fáceis de implementar. Ferramentas de corte de engrenagens de custos relativamente baixos e os reduzidos tempos de usinagem e de ciclo tornam o processo ainda mais atraente, na comparação direta com as máquinas especiais de brochamento ou de geração de engrenagens. O único pré-requisito: a utilização de um centro de usinagem de 5 eixos, que deve estar equipada com as funções de torneamento da opção HELLER Mill-Turn, com a mesa rotativa DDT, com acionamento direto.

 Se este for o caso, a tecnologia de “Power Skiving” pode ser facilmente integrada aos modernos comandos numéricos Siemens e programada com facilidade. Mesmo os programadores e operadores de máquinas com pouca experiência em corte de engrenagens não terão problemas em criar / operar um programa confiável.

Um ciclo de tecnologia com uma estrutura clara e telas de entrada com suporte gráfico fornecem as bases para isso. Tudo o que os programadores são solicitados a fazer é inserir todos os dados de engrenagem relevantes em um procedimento passo a passo e confirmá-los ao final. O ciclo, em seguida, será executado automaticamente, após uma abrangente verificação de plausibilidade. Se esta verificação for bem-sucedido, o processo de usinagem pode ser iniciado.

A operação de usinagem em si requer um alto nível de precisão de todos os eixos da máquina. No foco dela está a mesa rotativa com a peça a usinar e o fuso com a ferramenta de corte. Esses dois eixos rotativos são precisamente acoplados, pois devem girar exatamente de forma síncrona. Durante este processo simultâneo, a máquina executa um movimento de rolagem da peça a usinar. Ao mesmo tempo, a máquina realiza um movimento de avanço consistente ao longo da linha central da engrenagem, cortando assim o material. A forma do dente gerado é a resultante, em última análise, da rotação síncrona dos eixos e do formato da ferramenta de corte especificamente utilizada.

 Em seu “Open-House” interno deste ano, a HELLER usou o exemplo de uma carcaça de redutor planetário para demonstrar a ampla gama de possibilidades oferecidas pela nova tecnologia "Power Skiving" – implementada em um Centro de Usinagem de 5 eixos HELLER HF 5500.

A peça, com 85 mm de diâmetro, é torneada, fresada e furada em um único set-up e, finalmente, o processo de “Power Skiving” é usado para gerar uma engrenagem interna com módulo 2 (de 41 dentes). Esta última operação leva apenas 160 segundos para ser concluída, alcançando a qualidade 7, de acordo com a norma DIN 3961.

“GEAR HOBBING”

A tecnologia “Gear Hobbing”, também voltada à usinagem de engrenagens, por sua vez, permite a produção de dentes retos e dentes helicoidais com um nível de qualidade igualmente alto e tempos de usinagem apenas um pouco mais longos.

No entanto, ela possibilita apenas a usinagem de engrenagens externas, enquanto as modificações de perfil são mais difíceis de implementar. Uma vantagem deste processo “Gear Hobbing”, em relação ao “Power Skiving”: esta tecnologia opcional pode ser implementada em centros de usinagem standard de 5 eixos da série HF, sem que haja a necessidade de incorporar também a tecnologia de fresamento e torneamento, também chamada de “Mill-Turning”.

 A integração do ciclo de tecnologia no comando numérico Siemens e a programação das engrenagens funcionam de forma tão fácil e confiável quanto a do “Power Skiving”. No entanto, o formato das ferramentas e o processo de usinagem diferem de forma significativa. Neste modo de fresamento de engrenagens, a peça a usinar e a ferramenta formam uma espécie de engrenagem sem-fim que se move de forma síncrona. Devido ao movimento de avanço consistente ao longo da linha central da engrenagem, o corte contínuo ocorre sem a necessidade de cursos de retorno. Uma vida útil prolongada da ferramenta é assegurada através da chamada mudança integrada no ciclo. Esta se refere ao deslocamento tangencial da ferramenta em relação à peça de a usinar ao longo do eixo da ferramenta.

A usinagem completa de um eixo estriado exemplifica as possibilidades oferecidas pela opção de “Gear Hobbing” no fresamento de engrenagens. A peça tem um setor estriado com módulo 3 e foi executada com fresamento circular, furada e fresada conforme a norma DIN 3961, na qualidade 7 (tem 25 dentes), em um Centro de usinagem HELLER HF 3500 de 5 eixos em um único set-up. A usinagem desta engrenagem do nosso exemplo leva aproximadamente 200 segundos.

Seja com o “Power Skiving” ou com o “Gear Hobbing”: ambos os processos expandem a gama de opções de usinagens completas, de maneira simples e confiável. O investimento adicional é mantido dentro de certos limites, pois são necessárias apenas as respectivas ferramentas, os recursos de software para o CNC e o ciclo tecnológico escolhido. A opção de segurança ESR integrada ao pacote garante que a ferramenta se retraia imediatamente da peça a usinar, em caso de eventual falha, sem causar nenhum dano à mesma.

Texto de Peter Klingauf / Fotos de Jens Gelowicz