Tesla otomobilleri, elektrikli araçların (EV’ler) birden fazla dişliye veya çift şanzımana ihtiyaç duymaması konusunda sıklıkla örnek olarak gösteriliyor. Yani, şimdiye dek yapılan tüm modeller haricinde. Çok dişli EV trendi hız kazanmaya başlarken, talaşlı imalat sektöründe dünya lideri Sandvik Coromant’ın Ürün Müdürü Mats Wennmo, sıyırarak şekillendirme yöntemi olarak bilinen prosesin büyük ölçüde azaltılmış işleme süreleri sayesinde elektrikli araç üreticilerinin çağa ayak uydurmasına nasıl yardımcı olabileceğini açıklıyor.
Tesla’nın çift motorlu Model S, Model X ve Model 3 araçlarının her birinde biri önde diğeri arkada olmak üzere iki farklı dişli bulunuyor. Çok dişli elektrikli araçların potansiyelini de araştıran Porsche, elektrikli Taycan’ın iki vitesli bir şanzımana sahip olacağını doğruladı. Polestar, Volvo, Lucid ve Volkswagen gibi elektrikli araçların tümünde şanzıman bulunur, ancak bu şanzımanlar geçmişte otomobillerde bulunanlardan farklıdır. Yeni teknolojiler arasında, araçlar için teknik sistemler üreten ZF tarafından duyurulan iki vitesli EV şanzıman hareket mekanizması birimi yer alıyor.
Bu makalede elektrikli araçlarda bulunan birden fazla dişli sayısına dair farklı performans avantajlarını inceleyeceğiz. Ancak, Porsche ve Tesla gibi çok dişli EV’lerin başarısı kanıtlanırsa, diğer üreticiler uygun maliyetli üretimi sürdürürken aynı yolu nasıl izleyebilir?
Şekil 1‘de gösterildiği gibi, elektrikli araçların şanzımana ihtiyaç duymasının iki ana nedeni vardır. İlki, elektrikli araçlardaki dakika başına tork/devir (dev/dak) oranı, içten yanmalı motorla çalışan araçlardaki ile aynı değildir. Elektrikli araçlarda, şanzıman olmadan bataryadan tork/ivme elde etmek zordur. Yüksek tork, dişli serbest yanakları üzerine daha fazla yük bindirir ve yüksek devirler ile birlikte bu durum, elektrikli araçlarda gürültüyü giderecek bir motor bulunmadığından gürültü azaltmayı odak noktası haline getirir.
İkincisi, EV’lerdeki yüksek devir oranı şanzımandan beklenen kalite talebini yükseltir, bu da klasik işleme yöntemlerinin kullanımını giderek zorlaştırır. Buna, sıralanmış tezgahlarda dişli parçanın bir sonraki tezgaha her taşınmasında dişlilere sapmaların eklenmesi de dahildir. Elektrikli araç şanzımanları, çoğunlukla, kompakt tasarımın şanzıman için gereken ağırlığı ve alanı azalttığı planet şanzımanlardır. Bazı şanzımanlar da görevi, başlangıçta torku ve devri düşürmek olduğundan redüksiyon şanzımanı olarak adlandırılır.
Sıyırarak şekillendirme uygulaması
Peki, üreticilerin bu yüksek kaliteli şanzıman parçalarını üretmesinin en iyi yolu nedir? Cevap, yüzyıldan fazla süredir bilinen konseptte yatıyor: sıyırarak şekillendirme yöntemi. Proses, vargelleme ve azdırma ( dişli kesme sağlayan işleme prosesi ) uygulamasını tek bir sürekli kesim prosesinde birleştirir.
Sıyırarak şekillendirme yöntemi, geleneksel işleme yöntemlerine kıyasla yüksek verimlilik ve esneklik dahil pek çok avantaja sahiptir. Bu yöntem ile bütün parçayı çok amaçlı tezgahta veya işleme merkezinde tek bir kurulumla işlemek mümkündür. Bu, üretim süresini kısaltır, kaliteyi artırır ve taşıma ve lojistik maliyetlerini düşürür. Ayrıca proses, yönetilebilir ve öngörülebilir parça işlemede de yardımcı olur.
İşlemenin tümü tek bir kurulumda gerçekleştirilebildiğinden bu, çok sayıda özel tezgah kullanımına ve tezgah değişikliklerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Otomotiv üreticileri için tezgah değişikliklerinin azaltılması, duruş süresi yüksek maliyete neden olduğundan sonucu önemli ölçüde etkileyebilir.
Bir Sandvik Coromant müşterisi, düşük alaşımlı 16MnCr5 çelikten yapılmış ana dişli parçalarına biçim vermeye çalışırken Sandvik Coromant CoroMill® 178 veya değiştirilebilir uçlu CoroMill 180’i kullanarak sıyırarak şekillendirme yöntemini test etti.
İş parçası, CoroMill® 178H PM-HSS yekpare sıyırarak şekillendirme kesicisiyle kaba ve ince talaş işlemeye tabi tutulacaktı. Önce, müşteri bu proseste biçim verme kesicisi kullandı ve kaba talaş işleme aşaması için 40 m/dak (131 ft/dak) ve ince talaş işleme aşaması için 50 m/dak (164 ft/dak) kesme hızlarında çalıştı. Bu yöntem ile kaba talaş işleme ve ince talaş işlemede hızlar, 250-300 m/dak (820-980 ft/dak)’ya çıkarılabilir.
Üretici CoroMill 178H PM-HSS kesicileri, üç ila beş kademeli kaba talaş işleme ve iki kademeli ince talaş işleme uygulamasına uyguladı. Müşteri ayrıca takım kurulum ve indeksleme süresinin kısaldığını, proses stabilitesinin arttığını ve parça kalitesinin önemli ölçüde iyileştiğini bildirdi. Yüksek kalite çoğunlukla, parçanın farklı tezgahlar/işleme operasyonları arasında hareket ettirilmesine ve merkezden sapmaların ve salgı sapmalarının eklenmesine gerek kalmamasından kaynaklandı. Tek kurulumda komple işleme yapıldı.
Dahası, uzun süre gerektiren vargelleme işleminin yerine sıyırarak şekillendirme yöntemi uygulandığında kesme süresi düştü ve takım ömrü büyük oranda uzadı. Bu, işleme süresinde %90 oranında azalma sağladı ve müşteriye büyük miktarda değerli boş kapasite olanağı sundu.
Takım seçimi
Sandvik Coromant’ın sunduğu sıyırarak şekillendirme sağlayan karbür kesici serisi içinde toz metalürji yüksek hız çeliğinden (PM-HSS) üretilmiş CoroMill 178S ve CoroMill 178H bulunuyor. 0,5–6 (DP 50–5) arası modüllerde sunulan takımlar, yüksek hassasiyet ve performansa yönelik tasarlanmıştır. Sandvik Coromant ayrıca CoroMill 180‘i de piyasaya sunuyor. Raylı uç yuvalarına sahip değiştirilebilir kesici uçlu bu kesiciler, 2,5–8 (DP 10–3) arası modüllerde mükemmel ve tekrarlanabilir hassasiyet sağlıyor.
Sıyırarak şekillendirme yöntemi uzun süredir biliniyor olsa da tezgahların daha güçlü ve rijit hale gelmesi ve üreticilerin yeni işleme yöntemlerini araması nedeniyle yeni adımların atılması yakın zamanda olmuştur. Sıyırarak şekillendirme yöntemi kısa tedarik süresinin karar vermede belirleyici olduğu seri üretimin yanı sıra otomotiv ve EV üretim pazarı gibi duruş süresinin yüksek maliyete neden olduğu sektörlerde daha da avantaj sağlar.
