Průmyslový flexibilní zařízení pro odstranění oštěpů z hlavy válců: integrované robotické řešení pro odstraňování oštěpů a čištění

Přehled

Po lití a obrábění mohou hlavy válců motoru zachovat kovové oštěpy kolem sacích a výfukových otvorů, olejových kanálů, otvorů chladicí vody, hran spalovací komory a závitových otvorů. Pokud tyto oštěpy nejsou dostatečně odstraněny, mohou se během provozu motoru uvolnit částice, které vniknou do olejových kanálů nebo přijdou do kontaktu s povrchy, čímž může dojít ke škrábání a abnormálnímu opotřebení.

Průmyslové řešení Big Bird Industrial pro flexibilní odstraňování oštěpů z hlav válců využívá robotický pohyb nástroje k odstraňování oštěpů a zároveň integruje čištění do stejného zařízení. Kombinací metod odstraňování oštěpů specifických pro danou aplikaci s následným čisticím procesem lze systém nakonfigurovat buď pro integraci do výrobní linky, nebo pro samostatný provoz, čímž výrobcům pomáhá zlepšit konzistenci procesu a snížit mezilehlé manipulace.

1. Proč je nutné odstraňovat oštěpy z hlav válců

Víčka válců procházejí několika výrobními operacemi, včetně frézování, vrtání a vyvrtávání. Tyto procesy mohou zanechat oříznutí kolem otvorů sacích a výfukových kanálů, olejových kanálů, otvorů chladicího pláště, hran spalovací komory a závitových otvorů.

Během provozu motoru mohou vibrace a proudění kapalin způsobit odtržení nedostatečně připevněných oříznutí nebo zbytkových částic. Pokud se dostanou do olejových kanálů nebo na pohyblivé stykové plochy, mohou přispět k uzavření toku oleje, poškrábání válce nebo abnormálnímu opotřebení součástí.

Oříznutí mohou také narušit polohu dílů při montáži a těsnicí plochy. Z tohoto důvodu vyžaduje výroba víček válců řízené odstraňování oříznutí za účelem odstranění nežádoucího materiálu při zachování geometrie a povrchového stavu funkčních prvků.

S rostoucím objemem výroby se ruční odstraňování ohrubů může stát obtížně standardizovatelným mezi jednotlivými operátory a směnami. Robotické odstraňování ohrubů poskytuje programovatelný přístup k opakujícím se operacím, přičemž dráhy nástroje a procesní parametry jsou vyvinuty speciálně pro daný tvar hlavy válce.

2. Výhody flexibilního robotického odstraňování ohrubů

Flexibilní pohyb nástroje

Robot dokáže sledovat naprogramované dráhy podél obrysu obrobku a přibližovat se k jednotlivým prvkům z různých směrů. Tato flexibilita je užitečná u hlav válců s více přípustnými otvory, průchody a geometriemi hran.

Konstantní provádění procesu

Jakmile jsou naprogramované trajektorie ověřeny, pomáhají standardizovat pohyb nástroje a postup zpracování mezi jednotlivými obrobky. Správný výběr nástroje a řízení procesu mohou snížit variabilitu spojenou s ručním zásahem, včetně přehlížených ohrubů a nadměrného odstraňování materiálu.

Komplexní odstranění jehliček a čištění

Odstranění oštěpů může vytvářet kovové třísky a uvolněné částice. Začlenění čištění po odstraňování oštěpů pomáhá tyto zbytky odstranit ještě před tím, než se polotovar posune do dalšího výrobního stupně.

Kombinace obou operací v jednom systému může snížit přepravu mezi samostatnými stanicemi, zkrátit dobu čekání mezi jednotlivými kroky a pomoci omezit riziko opětovného znečištění při manipulaci.

Přizpůsobivost a údržba

Modulární uspořádání zařízení a programovatelný řídicí systém mohou podporovat úpravy procesu i údržbu. Konkrétní výhody závisí na konfiguraci stroje, uspořádání nástrojů, návrhu upínačů a rozsahu variant zpracovávaných polotovarů.

3. Metody odstraňování oštěpů a jejich aplikace

Různé polohy a vlastnosti oštěpů mohou vyžadovat různé metody jejich odstraňování. Konečný proces může kombinovat kartáče, řezné nástroje a vysokotlakou vodu podle geometrie polotovaru a požadovaného stavu okraje.

Odstraňování štětec

Tvarované kartáčky se používají k zpracování vybraných otvorů, hran a podobných prvků. Odstraňování ostří kartáčkem poskytuje relativně pružnou metodu kontaktu a může být vhodné pro aplikace, kde je vyžadováno řízené dokončení hran.

Typ kartáčku, jeho geometrie, otáčky a podmínky kontaktu je třeba vybrat podle charakteristik ostří a požadavků na povrchovou úpravu.

Odstraňování ostří nástroji

Specializované nástroje na odstraňování ostří mechanicky odstraňují ostří z vybraných míst. Tato metoda může být vhodná pro tvrdší nebo lépe definované ostří, která vyžadují přímé řezné působení.

Geometrie nástroje, řezné parametry a naprogramované dráhy je nutno ověřit, aby nedošlo k nadměrnému odstranění materiálu nebo poškození opracovaných povrchů.

Odstraňování ostří vysokotlakou vodou

Vysokotlaké vodní proudy působí hydraulickou silou na odstranění vhodných ořezů a zbytků. V závislosti na charakteristikách ořezů a podmínkách přístupu se tato metoda může ukázat užitečnou pro vnitřní dutiny a složité povrchy, které je obtížné dosáhnout běžnými nástroji.

Její účinnost závisí na faktorech, jako je tlak, geometrie trysky, směr proudu, průtok vody a mechanické vlastnosti ořezu.

Kombinované procesy odstraňování ořezů

U hlav válců s různými polohami ořezů může kombinace procesů s kartáčem, řezným nástrojem a vysokotlakou vodou poskytnout širší pokrytí než jediná metoda.

Pořadí procesů by mělo být vyvinuto na základě skutečného rozložení ořezů, přístupnosti nástrojů a požadované úrovně kvality. Reprezentativní zkoušky na vzorových součástech pomáhají určit nejvhodnější kombinaci.

4. Aplikace a integrace do výroby

Pružný stroj pro odstranění ohrubů z hlavy válců je určen pro kombinované operace odstranění ohrubů a čištění hlav válců spalovacích motorů. V závislosti na konfiguraci vybavení lze stroj začlenit do linky hromadné výroby nebo provozovat jako samostatní pracovní stanici.

Typické aplikace zahrnují:

• Odstranění ohrubů kolem otvorů sacích a výfukových kanálů

• Dokončení hran kolem otvorů olejových kanálů a chladicího pláště

• Odstranění ohrubů z vybraných obrobených hran a oblastí závitových otvorů

• Odstranění ohrubů z hran spalovací komory

• Čištění kovových třísek a zbytků po obrábění po odstranění ohrubů

Pro výrobu zahrnující více modelů hlav válců lze při změně modelu použít programy specifické pro daný model a vhodné upínací zařízení. Kompatibilita závisí na rozdílech v geometrii obrobku, umístění ohrubů, přístupu nástrojů a požadavcích na manipulaci.

Doba cyklu a začlenění do linky je třeba potvrdit ve shodě s taktovou dobou zákazníka, metodou navažování a odvažování a požadavky následných procesů.

Často kladené otázky

Q1: Jak vybrat kartáčové odlehčování a odlehčování nástroji pro řezání?

Kartáčové odlehčování je vhodné pro vybrané hrany a otvory, kde je výhodný pružný kontakt a řízené dokončení. Nástroje pro řezání mohou být vhodnější pro tvrdší nebo jasně definované oštěpy, které vyžadují přímé mechanické odstranění. Volba závisí na geometrii oštěpu, materiálu, požadavcích na povrchovou úpravu a riziku ovlivnění sousedních obráběných prvků. Kombinace metod může být vhodná, pokud má součást různé typy oštěpů.

Q2: Proč je po odlehčování hlavy válce nutné čistit?

Odlehčování může generovat kovové třísky a uvolněné částice, zatímco obráběcí zbytky mohou zůstat na součásti. Následná čistící operace pomáhá tyto kontaminanty odstranit před montáží nebo další výrobní operací. Integrace odlehčování a čištění může snížit mezilehlé manipulace, avšak konečná čistota musí být stále ověřena proti stanoveným kritériím přijetí.

Otázka 3: Jak je zajištěna konzistence robotického odstranění ořezů?

Konzistence závisí na ověřených dráhách robota, vhodném výběru nástrojů, řízených technologických parametrech a spolehlivém umístění obrobku. V závislosti na konkrétní aplikaci lze pro kompenzaci geometrických odchylek a řízení kontaktu nástroje použít offline programování, učení (teach-in) programování, plovoucí nástroje nebo řízení síly. Požadovaná konfigurace musí být pro daný stroj potvrzena.

Otázka 4: Je stroj vhodný pro sériovou výrobu?

Systém lze nakonfigurovat buď jako automatizovanou stanicí výrobní linky, nebo jako samostatný stroj. Jeho vhodnost pro sériovou výrobu závisí na požadované době cyklu, počtu variant obrobků, uspořádání naskladňování a vykládání, životnosti nástrojů, účinnosti čištění a integraci s přilehlými operacemi.

Závěr

Konzistentní odstranění otočenin z hlavy válců je důležité pro odstranění obráběcích otočenin při zároveň ochraně funkčních povrchů a kvality motoru v následných výrobních etapách. Pružný robotický systém může kombinovat odstraňování otočenin kartáčem, odstraňování otočenin řeznými nástroji a zpracování vysokotlakou vodou podle geometrie a vlastností obrobku.

Integrací odstraňování otočenin a čištění mohou výrobci snížit mezilehlé manipulace a odstranit zbytky zpracování ještě před další výrobní fází. Výběr konečného procesu by měl být založen na testování reprezentativního obrobku, ověřené kvalitě odstraňování otočenin, požadavcích na čistotu a taktovém čase výrobní linky.

Big Bird Industrial, dříve Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., poskytuje průmyslové čisticí zařízení a automatizované technologické vybavení pro automobilové komponenty a aplikace v oblasti přesného výrobního inženýrství. Konfigurace zařízení lze přizpůsobit konstrukci hlavy válců, rozložení otočenin a výrobním požadavkům.