Nyheter

NSK-kulskruvar i servo-elektriska pulverpressar

S-HTF-seriens kulskruvar från NSK gör att ledande pulverpresstillverkaren Osterwalder AG för första gången kan använda servo-elektriska enheter på sina större maskiner, i stället för konventionella hydrauliska drivenheter.
Som ett resultat använder nya system som Osterwalder OPP 2000-multilevel-maskin med 2 000 kN tryckkraft, cirka 80 % mindre energi än hydrauliska motsvarigheter med motsvarande effekt. Dessutom produceras pressade delar med signifikant högre dimensionsnoggrannhet, vilket minskar mängden extra bearbetning och väsentligt sänker process- och materialkostnader.
Osterwalder ligger i Lyss, Schweiz, och kan luta sig mot 130 års teknisk innovation. Företagets pulverpressar används för ett ökande antal tillämpningar över hela världen, inklusive fordonsväxlar och verktyg för bearbetning av metall, såsom borr och indexerbara maskinbearbetningssatser, vilka alla kan tillverkas i stora mängder. I pressprocessen hälls en pulverlegering med fin metall i en form och formas under tryck. Därefter sintras den ”gröna kroppen” – som mellanprodukten kallas – för att uppnå de önskade egenskaperna med avseende på hårdhet, slitstyrka och konturprecision.
Tekniksteg med förändring
Idag erbjuder Osterwalder ett brett sortiment av maskiner, och med CA-SP Electric och CA-HM Electric Powder Press-serien som introducerades för ungefär fem år sedan släpptes en helt ny typ av drivteknik på marknaden. DDT (Direct Drive Technology), som det kallas, innefattar servomotorer och NSK-kulskruvar och ersätter därmed de hittills dominerande hydrauliska enheterna inom detta användningsområde.
Tack vare DDT erbjuder pressprocessen nu mycket större precision, eftersom mätvärdena för elektriska förskjutningar och justeringskriterier är enklare att definiera och programmera än för hydrauliska drivenheter. Dessutom erbjuder kulskruvar större styvhet än hydraulcylindrar, vilket ger avsevärd förskjutning på grund av kompressibiliteten hos flödesmediet. Arbetsstyckena som produceras av servo-elektriska pulverpressar är således mer homogena och deras materialegenskaper kan justeras med större precision.
Inledningsvis använde Osterwalder AG kulskruvar från NSK HTF-serien i servo-elektriska direktdrivna enheter i CA-SP Electric- och CA-HM Electric-serien. Dessa kulskruvar möjliggör mycket höga travershastigheter kombinerat med högre precision och styvhet. Samtidigt möjliggör varje enhet att extremt höga axiella krafter överförs, och slitaget är minimalt även under hög belastning och snabba cykler. Tre sekunder är en typisk cykeltid för pulverpressning.
Flytt från HTF till S-HTF
DDT-drivprincipen har bevisat sin kapacitet de senaste fem åren, inledningsvis för presskrafter upp till 160 kN och sedan upp till 640 kN. Därför var det bara logiskt för Osterwalder att ta nästa steg och utrusta sina större pressar med denna drivteknik. HTF-serien från NSK och jämförbara kulskruvar från andra tillverkare når emellertid sina gränser här när det gäller nominell livslängd.
Som en del av det pågående utvecklingsprogrammet hade NSK under tiden utvecklat sin S-HTF-kulskruvserie, vilken skulle visa sig extremt aktuellt för Osterwalder. S-HTF-kulskruvar erbjuder en högre dynamisk lastkapacitet med samma dimensioner, vilket ger en livslängd som är avsevärt längre.
Dessa prestandaförhållanden erhålls genom att använda NSK:s egenutvecklade material, som inte bara kan motstå höga belastningar, utan ger en optimal balans mellan hårdhet och seghet tack vare speciell värmebehandling. Användningen av materialet TF (Tough Force) innebär bland annat att hårda orenheter i kulbanan inte orsakar inskärningar eller utsprång, utan jämnas istället ut efter upprepad rullning.
Uthållighetsprov som utfördes i NSK-laboratoriet visade att den TF-teknik som används i kulskruvarna i S-HTF-serien resulterar i en trefaldig ökning av livslängden, samt 30 % högre dynamisk lastkapacitet jämfört med HTF-serien, som redan fått väldigt höga värden mot konkurrerande kulskruvar.
Världspremiär för ny pulverpress
Genom att utnyttja S-HTF-kulskruven har Osterwalder nyligen haft världspremiär för OPP 2000, bolagets första servo-elektriska multilevel-pulverpress med en tryckkraft på 2000 kN.
Michael Sollberger, Product manager och teamledare – konstruktion, säger:
– Vi kan nu nå utmärkt dynamisk rörelsekontroll hos en servoelektrisk enhet i det högre effektområdet – och kan därigenom uppfylla kundernas krav för produktion av mer komplexa geometrier med en mycket hög grad av noggrannhet. Vi kan uppnå positioneringsnoggrannhet på 1 μm och flyttas genom specifika rörelseprofiler. Detta förbättrar produktkvaliteten avsevärt och minimerar behovet av omarbetande från användarens perspektiv.
Enligt Osterwalder är den nya multilevel-pressen idealisk för en kostnadseffektiv produktion av ett brett sortiment av produkter, inklusive motorkomponenter, delar till elverktyg och köksredskap samt karbidstavar. Bortsett från de ovan nämnda fördelarna tjänar användaren också på avsevärt reducerade underhållskrav och en kompakt yta för pressen. Dessutom är energiförbrukningen hos bolagets större pressar, såsom OPP 2000, endast cirka 20 % av det som krävs av hydraulpressar, beroende på vilken del som ska pressas. För pressanvändaren är detta sparande ett övertygande argument, eftersom den typiska Osterwalder-kunden driver upp till 50 pulverpressar.
Driv mot innovativ tillverkning
I slutändan så belyser Osterwalders utveckling det faktum att innovationer i drivsystem kan leda till framsteg i tillverkningen.
Det bör även noteras att NSK också förser Osterwalder med de rullager som krävs för axiellt stöd av S-HTF-kulskruvarna. Vinkelkontaktkullager i TAC-serien är förstavalet. Dessa lager har utvecklats speciellt för denna tillämpning och, i synnerhet när det gäller precisionsmaskiner, installeras vanligtvis som kompletta systemenheter för axiellt stöd och linjära rörelser.
Bild: NSK