Superieure afwerking nokken dankzij High-Speed slijpen

Door Studer S31 slijpmachine kan ABC extra sleutelcomponent in eigen huis produceren.

Sleutelcomponenten produceer je liever zelf. De kwaliteit van je product staat of valt ermee en wat je zelf doet, doe je nog altijd beter, zo luidt het bekende adagium. Toen het management van Anglo Belgian Corporation de mogelijkheid zag de nokken voor hun motoren in eigen huis te maken, greep het die kans dan ook met beide handen. Daarvoor was wel eerst een investering nodig in een nieuwe, zwaardere slijpmachine. Meteen werd in de richting van De Ridder gekeken. Na de heel positieve ervaringen met de S21 van Studer zag het bedrijf geen reden om met een andere partner in zee te gaan.

Bovendien leidt de automatische, uiterst precieze aansturing van de X- en C-as, waarvan de bewegingen minutieus op elkaar zijn afgestemd, tot een super gladde oppervlaktegesteldheid en een al even nauwkeurige maattolerantie. Service en technologie vloeien mooi in elkaar over.

Staaltje Belgische innovatie

Anglo Belgian Corporation, kortweg ABC, is een Gents bedrijf met een lange geschiedenis in de bouw van dieselmotoren die onder meer gebruikt worden in generatorsets, in tractietoepassingen en natuurlijk voor de aandrijving van diverse soorten schepen, zoals veer- en vissersboten, sleepboten, bagger- en rivierschepen. Toen we het bedrijf in 2014 bezochten (zie MMT0186), waren ze in het kielzog van de IMO-3 emissienorm, die in 2021 globaal van kracht gaat, volop bezig met de ontwikkeling van een nieuw type motor: de DL36-serie. Door een mix van innovatieve technologie zou niet alleen de strengere emissienorm zonder katalysator haalbaar worden, ook het brandstof- en olieverbruik zouden er wel bij varen. Liefst 30 miljoen euro had het management opzijgezet voor de noodzakelijke productontwikkeling en het optrekken van twee nieuwe productiehallen.

Vandaag, goed vier jaar later, staat men uiteraard al heel wat verder: de DL36 is nu al beschikbaar in de versies met 6 en 8 cilinders en heel binnenkort zal dat ook voor de Vmotoren met respectievelijk 12 en 16 cilinders het geval zijn. Dat is een belangrijke strategische stap, omdat de V-motoren, en met name de 16-cilinder met zijn vermogen van meer dan 10 MW per unit, de deur openen naar het zwaardere segment van coasters, offshore schepen en baggertoepassingen.

Dit segment is meer niche en ABC mikt op een groot marktaandeel. Om je een idee te geven van de schaal van de 16DV36: de behuizing van de koelers alleen al weegt 7 ton. Dat is evenveel als het blok van de 16VDZ motor, een courant model. Als basis van de 16DV36 start men met een blok van 32 ton. Afgewerkt schiet daar nog 28 ton van over!

Nokken in eigen huis

Bij ABC produceert men zoveel mogelijk in eigen huis, zeker de sleutelcomponenten. Hoewel de nokken in het hart van de motor een levensbelangrijke functie hebben, werden ze tot voor kort toch uitbesteed. Daar wilde men verandering in brengen. “Die beslissing had niet alleen te maken met meer controle over de kwaliteit van een sleutelonderdeel, ook de levertermijn van zes maanden speelde daarbij een rol”, zegt Dieter Bogaert, productie-ingenieur. “Een dergelijke termijn betekent dat je lang op voorhand moet kunnen voorspellen welke motor je zult maken, maar dat is niet altijd even gemakkelijk. Daarnaast heb je de flexibiliteit. Een nok wordt pas product- of motorspecifiek als je het gatenpatroon erin hebt aangebracht. Door die bewerking uit te stellen en te stoppen bij de geslepen stomp, kun je nadien veel makkelijker
en sneller reageren op de marktvraag.”

Echter, om de nokken te kunnen slijpen, moest er eerst in een nieuwe slijpmachine worden geïnvesteerd. De bestaande S21 van Studer was hiervoor niet uitgerust. Johan Tanghe, van machineverdeler De Ridder, schetst de precieze chronologie van het project: “Eerst wilde men vooral de capaciteit uitbreiden door een machine met meer mogelijkheden: een grotere diameter, meer lengtebereik … Pas later in het traject kwamen de nokken ter sprake. Maar heel veel maakte dat niet uit omdat de S31 – dat is de machine van Studer waarop de keuze is gevallen – die toepassing perfect aankon, weliswaar mits een extra softwaremodule speciaal voor nokken. De S31 combineert namelijk een extra, aangedreven C-as, met een nauwkeurigheid van de rondloopspindel van drie tienden van een micron. Bovendien is de rondslijpmachine dankzij haar granieten onderstel bijzonder stabiel en ook de thermostabiliteit behoort tot de beste op de markt. In vergelijking met de S21, die er al stond, is ook de motor nog verbeterd, met minder verliezen en minder frictie tot gevolg. Kortom, de machine is uitstekend uitgerust voor haar taak.” Overigens, met de S31 kan men een diameter tot 340 mm slijpen en de lengte tussen de centers bedraagt 650 mm.

Nauwkeurigheid contour cruciaal

Bij nokken gaat het vooral om de nauwkeurigheden van de opeenvolgende contouren. “Er is weinig speling”, legt Bogaert uit. “Neem het voorbeeld van een 8-cilinder. Elke fout wordt acht keer herhaald, waardoor je op het einde buiten je tolerantieveld valt.” In het bijzonder de onderlinge afstemming van de aangedreven C- en X-as, die respectievelijk voor de ronddraaibeweging en de dwarsbeweging van de slijpsteen zorgen, moet heel minutieus worden berekend. Onder meer daar heb je het subprogramma ‘nokkenslijpen’ voor nodig. Eerst wordt de dxf-file ingelezen. Zo kent de machine de contour van de nok. Vervolgens gaat de software de beweging van de C-as berekenen. “Bij een injectienok kunnen de contouren best ‘scherp’ zijn”, aldus de productie-ingenieur. “Dat betekent dat de machine snel moet kunnen reageren.“ Tanghe vertelt nog iets meer over de specifieke uitdaging van het nokkenslijpen: “Als je nokken slijpt, moet je opletten dat je geen dood punt creëert waarop de nok als het ware stilvalt. Dit kan leiden tot facetten, slijpbrand en in het algemeen een mindere oppervlaktegesteldheid.

Daarom is de afstemming van de C- en X-as zo belangrijk. Je moet met andere woorden komen tot een vloeiende beweging waarbij de aanzet continu is. Immers, een aanzet per omwenteling kan nooit resulteren in de hoge toleranties die hier nodig zijn.” “Vergelijk het met het tornadofrezen. Ook daar is het snijgereedschap voortdurend in snede”, verduidelijkt Bogaert. “Op die manier elimineer je trillingen.” Die instelling of techniek noemt Tanghe ‘high-speed slijpen’. Behalve de afstemming van de assen, stelt het specifieke softwarepakket de algemene slijpparameters bij, dat wil zeggen de ruwheid van de steen, het aantal passen … zodat het programma ideaal op het nokkenslijpen is berekend. Uiteraard kunnen de operatoren – bij ABC zijn dit Sam Wille en Peter Verhaeghe – achteraf de parameters nog verder optimaliseren.

Intuïtieve programmering

Zoals net beschreven, zal de software na het inlezen van de dxf-file automatisch de bewegingen berekenen en de slijpparameters instellen. Heel veel hoeft de operator dus niet meer te programmeren. Wil hij de parameters toch bijstellen, dan kan dat op een eenvoudige en intuïtieve manier via een stapsgewijze dialoogsturing. Studer heeft daar een eigen term voor: pictogramprogrammeren. Het komt erop neer dat elke beweging, elke keuze via een pictogram wordt beschreven. “De basis van de sturing is Fanuc, maar de interface is tegenwoordig op Windows gebaseerd met alle bekende functionaliteiten die daarbij horen: knippen, plakken …”, legt Tanghe uit.

Ideale partnership

Uiteraard staat het belang van de technologie voorop, maar daarnaast is toch ook de service een heel belangrijk criterium bij de aankoop van een nieuw machine. Door de ervaring met de S21, een tweedehandsmachine overigens, wist men bij ABC dat men beide vakjes kon aanvinken als men voor Studer en De Ridder koos. “Bij problemen word je heel snel geholpen door mensen met heel veel ervaring en kennis van zaken”, looft Yves Maes, aankoper en methode-ingenieur met vele jaren slijpervaring. Dat de communicatie in het Nederlands kan verlopen, blijkt daarbij een groot pluspunt. “Het feit dat je kan communiceren in je eigen taal, zorgt tijdens de opleiding voor een betere verstandhouding tussen de lesgever en de operator. De drempel is kleiner om iets te vragen en je kan dieper op bepaalde aspecten ingaan.”