Tuntemattomilla vesillä

”Jos se on rikki, tuo se pajalle.” Tämä on Welding Company Inc:in toimitusjohtajan ja omistajan Roy Parkerin motto. Vuodesta 1911 Alabaman Mobilessa toiminut konepaja tunnetaan paikkana, jossa osataan korjata mitä tahansa. Eikä ihme. Jones Weldingin (JWC) konekanta – 11 Mazakin CNC-sorvia ja -koneistuskeskusta, joista moni 5-akselisia tai monitoimikoneita, sekä kattava valikoima vierintäjyrsin- ja höyläkoneita – ja osaavat koneistajat venyvät lähes työhön kuin työhön.

Näin sanoo Jonesin vaihteistospesialisti David Dearing: ”Olemme aika monipuolisia. Pystymme tekemään niin tarkkoja pikkuosia kuin 10-tonnisia kappaleita. Tarkoitus on, että asiakas saa meiltä kaiken mitä tarvitsee.

Palvelemme tänä päivänä melkein mitä tahansa toimialaa.” Huolimatta laajasta CNC-konekannasta Dearing huomauttaa, että JWC ei ole sopimusvalmistaja vaan nopea pienten sarjojen tekijä. ”Meille 50 kappaletta on iso määrä.”

Suuri osa tilauksista on hammaspyöriä. JWC:n kalustolla hammaspyörän halkaisija voi vaihdella puolesta tuumasta 88 tuumaan (12,7–2235,2 mm).

Ongelmana on Dearingin mukaan tarvittavien työkalujen määrä. ”Jokainen hammasprofiili vaatii oman vierintäjyrsimen. Kun kappalehinta on useamman sata taalaa, rahaa menee aika lailla.”

Toisin sanoen JWC investoi vierintäjyrsimiin, joita ei ehkä tarvita kuin kerran. Kustannusta on vaikea siirtää laskutukseen.

JWC:n toimitusjohtaja uskoo vankasti toiminnan kehittämiseen. ”Tähtäämme aina vähän korkeammalle”, Parker sanoo. ”Toisin sanoen tehokkuutta ja tuottavuutta haetaan mistä vain saadaan.” Tästä syystä yritys ryhtyi koneistamaan hammaspyöriä 5-akselisella pystykaraisella koneistuskeskuksella käyttäen kovametallisia varsijyrsimiä ja hammasmuodon interpolointia. ”Urat rouhittiin, ja muoto viimeisteltiin sädevarsijyrsimellä. Järkevän laadun ja pinnankarheuden saa kuitenkin vain hyvin pienillä porrastuksilla, samaan tapaan kuin muottisyvennyksen 3D-koneistuksessa. Siinä kuluu paljon aikaa.”

Pitkistä jaksoajoista huolimatta vaihtoehto oli kuitenkin paras ratkaisu tiettyihin töihin, koska kallista ja ehkä olemattomalle käytölle jäävää vierintäjyrsintä ei tarvita. Parker oli varma, että parempikin keino löytyisi. Ja niin löytyikin. ”Tutustuimme InvoMilling-prosessiin ensi kertaa IMTS-messuilla ja uudestaan Detroitin Gear Expossa. Tajusimme, että siinä on tapa karsia radikaalisti työkaluvarastoa ja päästä eroon vierintäjyrsinten odottelusta.” Valitettavasti InvoMilling oli tuolloin saatavissa ainoastaan DMG/Mori-koneisiin, joten modulaaristen työkalujen käyttöönotto olisi edellyttänyt uusia koneita ja ohjauksia.

Parker päätti osallistua tiimeineen Mazakin 2013 Discover -tapahtumaan Kentuckyssa. Avointen ovien päivästä tuli ahaa-elämys. Mazak ja Sandvik Coromant olivat hiljattain tehneet lisensointisopimuksen InvoMillingistä, ja Parker tilasi jo paikan päällä InvoMilling-järjestelmän ja upouuden Mazak Integrex i-630V -monitoimikoneen.

”Hammaspyörien valmistus CNC-koneilla oli kehittynyt meillä valtavasti viime vuosina. Päätimme, että tähän kannattaa panostaa täysillä.” Suurimman vaikutuksen teki mahdollisuus koneistaa InvoMillillä kattavasti erilaisia suora- ja vinohammastuksia moduulivälillä 1–12 ainoastaan kolmella jyrsimellä. Lisäksi kovametalliset kääntöterät sallivat 3–4 kertaa isomman karanopeuden kuin vanhat pikateräksiset vierintäjyrsimet. Myös lastuamissyvyyttä voitiin kasvattaa. ”Tiesimme, että InvoMillingillä ja Integrexillä saataisiin parempi laatu lyhyemmällä jaksoajalla.”

Uusi Integrex saapui perille Mobileen pian Parkerin ja hänen tiiminsä perästä. Oli aika käydä työhön. Tukena oli Sandvikin menetelmäinsinööri Mark Briel. Hän neuvoi JWC:tä Integrexin asetusten suunnittelussa ja ensimmäisen työn ohjelmoinnissa. Kyseessä oli AISI-teräksestä 1045 tehty satamanosturin lieriöhammaspyörä. Loppuhalkaisija oli 18,9 tuumaa (480 mm) ja leveys 5,5 tuumaa (140 mm), joten aihiosta piti poistaa runsaasti metallia ja koneet ja jyrsimet joutuivat kovalle koetukselle.

Briel suositteli Sandvikin PVD-pinnoitettua kovametallilaatua 1030, joka soveltuu hyvin hammaspyörien jyrsintään. ”Koska moduulikoko oli niin iso, käytimme rouhintaan 331-mallista urajyrsintä. Yksi ylimeno vedettiin keskeltä ja kummaltakin kyljeltä omansa. Kun suurin osa rouhintavarasta oli poistettu, valmiin evolventtimuodon tekoon riitti yksi InvoMilling-työkierto. Sen jälkeen ei tarvittu kuin hiekkapuhallus ja nitraus, ja kappale oli valmis toimitettavaksi.”

Kaikki hammaspyörät eivät kuitenkaan ole yhtä yksinkertaisia, Briel sanoo. Eräät asiakkaat rouhivat InvoMilling-menetelmällä ja lämpökäsittelevät ja hiovat sen jälkeen, mutta menetelmä sopii myös lämpökäsiteltyjen materiaalien kovajyrsintään. ”Prosessi riippuu paljolti poistettavasta ainemäärästä sekä hammaspyörän käyttökohteesta ja AGMA-luokituksesta.”

Parkerin mukaan ensimmäinen hammaspyörä oli käytännössä Invomilling-prosessin beta-testi. JWC oli aiemmin koneistanut samanlaisia osia perinteisillä HSS-vierintäjyrsimillä, joten vertailulle oli hyvät perusteet.

Parker ei voi paljastaa vanhan ja uuden menetelmän tarkkoja jaksoaikoja, mutta toteaa, että ”parempi hammaspyörä saatiin lyhyemmässä ajassa”. Dearing on samalla kannalla. ”InvoMillin radiaalinen lastuamistapa antaa mahdollisuuden pistää hammasurien muoto valmiiksi kerralla. Varsijyrsimen vaatima edestakainen liike jää pois. Samalla saadaan enemmän teriä kerralla lastuamaan, joten myös työkalukustannukset alenevat. Tuottavuus parani todella merkittävästi verrattuna varsijyrsimeen.”

Reiluuden nimissä Parker toteaa, että perinteisillä vierintäjyrsimilläkin on sijansa ja JWC valmistaa yhä paljon hammaspyöriä myös manuaalisilla koneilla.

Monesti koneistaja voi jättää kertaalleen asettamansa vierintäjyrsimen lastuamaan yksikseen tuntikausiksi. Parkerin mukaan JWC:n ongelmana on tuotekirjon laajuus. ”Asiakas tulee ja sanoo, että nyt on kone hajalla. Tarvitaan uusi hammaspyörä, ehkä useampiakin, ja heti paikalla. Yleensä pystymme auttamaan asiakasta, vaikka sitten yötöinä. Mutta emme mitenkään voi pitää kaikkia mahdollisia vierintäjyrsinmalleja varastossa, eikä asiakkailla ole aikaa odottaa työkalutoimitusta.”

InvoMilling-menetelmässä kolmella jyrsinrungolla ja muutamalla rasiallisella teriä voidaan koneistaa valtaosa kaikista hammasprofiileista – ei tarvitse murehtia, tuoko lähetti työkalun ajoissa tai kuinka monta hammasta HSS-jyrsin kestää.

”Päivän tunnit loppuvat äkkiä kesken”, Parker sanoo. ”Tarvitsemme tehokkaat työkalut ja koneet, jotta osat saadaan tehtyä nopeasti ja ovesta saadaan samassa ajassa enemmän tavaraa ulos.”

Parkerin mukaan JWC investoi tulevaisuuteen. Monien muiden konepajojen tapaan pääasioita ovat tuotanto ja asiakaspalvelu. ”Olipa asiakas sitten terästehdas tai telakka, yritämme pysyä muiden edellä. Tekemällä tehokkaammin säästämme rahaa ja aikaa ja pystymme siten reagoimaan taas seuraavaan pikatilanteeseen. InvoMilling on tässä iso apu. Se on hieno työkalu ja mahtava prosessi.”