Lze odstranění oštěpů a čištění provést v jednom zařízení? Integrovaná řešení pro odstranění oštěpů a čištění

Přehled

Obráběcí oštěpy mohou vypadat nepatrně, ale mohou se stát vážným zdrojem kontaminace během montáže i provozu.

Oštěpy vznikající kolem otvorů, hran a křižujících průchodů se mohou při manipulaci s díly nebo provozu zařízení oddělit. Po odtržení se tyto částice mohou dostat do olejových kanálků, hydraulických systémů nebo na přesné stykové plochy.

Tradičně jsou odstraňování oštěpů a čištění prováděny na samostatných strojích. Obrobek je nutné přenést z procesu odstraňování oštěpů do procesu čištění, což vyžaduje další manipulaci, nese riziko poškození a možnost opětovné kontaminace.

Aintegrovaný stroj pro odstraňování oštěpů a čištění spojí oba procesy do jediného výrobního systému.

Tento článek vysvětluje, jak kombinovaný proces funguje, porovnává běžné metody odstraňování oštěpů a zkoumá, kde může integrované řešení pro odstraňování oštěpů a čištění přinést přidanou hodnotu.

1. Proč jsou obráběcí oštěpy zdrojem kontaminace?

Obráběcí procesy běžně vytvářejí oštěpy kolem:

• Otevřených otvorů
• Obráběné hrany
• Překrývající se otvory
• Olejových kanálů
• Ložiska rozvodového hřídele
• Ložiskové dutiny klikového hřídele
• Válcových vložek

I když jsou tyto oštěpy malé, mohou se během následné montáže nebo provozu uvolnit jako volné částice.

Oštěp se může uvolnit při manipulaci s dílem a kontaminovat již vyčištěnou stykovou plochu nebo olejový kanál. Pevně přilnavý oštěp se může později uvolnit také kvůli vibracím vznikajícím během provozu zařízení.

U součástí používaných v motorech, hydraulických systémech a jiných přesných sestavách to může přímo ovlivnit výkon z hlediska čistoty.

V důsledku toho mohou specifikace čistoty upravovat nejen zbytkovou kontaminaci hmotnostně, ale také požadavky týkající se odstraňování oštěpů a tvorby částic .

Tradiční výrobní postup je:

Stroj na odstraňování oštěpů → Přeprava → Čisticí stroj

Integrovaný systém toto mění na:

Odstranění ostří → Čištění → Sušení

ve stejném zařízení.

2. Tři problémy s odděleným odstraněním ostří a čištěním

2.1 Další přeprava polotovarů

Součást musí být převedena mezi dvěma stroji.

U přesně obrobených součástí může další manipulace zvýšit riziko:

• Poškození povrchu
• Srážky nebo nárazu
• Chyby polohování
• Další ruční manipulace

Snížení nepotřebných přeprav může zjednodušit tok materiálu.

2.2 Znovuznečištění

Samotné odstraňování ostruh vytváří třísky, úlomky ostruh a jemné kovové částice.

Pokud tyto zbytky nebudou před dalším procesem účinně odstraněny, mohou zvýšit zátěž kontaminací vstupující do čistícího procesu.

U integrovaného stroje může obrobek vstoupit do čistícího procesu ihned po odstraňování ostruh.

2.3 Další plocha podlahy a investice

Dva nezávislé stroje vyžadují samostatné plošné rozměry a obvykle také dodatečné přepravní zařízení, zásobníky a zásah operátora.

Integrovaný systém může tyto funkce sloučit do jediné výrobní buňky, v závislosti na požadované konfiguraci procesu.

3. Tři běžné metody odstraňování ostruh

Různé geometrie součástí vyžadují různé přístupy k odstraňování ostruh.

Odstraňování štětec

Robot nese kartáč pro zpracování jednotlivých otvorů, hran a dalších specifikovaných oblastí.

Odebírání ostří pomocí kartáčů poskytuje vysokou flexibilitu a je zvláště vhodné pro:

• Složité povrchy
• Nepravidelné otvory
• Více variant součástí
• Velký počet míst pro odebírání ostří

Odebírání ostří pomocí kartáčů řízených robotem umožňuje naprogramovat dráhu nástroje podle geometrie součásti.

Odstraňování oštěpů pomocí nástrojů

Pro zaoblení nebo odškrábání pravidelných otvorů lze použít specializované řezné nástroje.

Ve srovnání s odebíráním ostří pomocí kartáčů může zpracování nástroji zajistit vyšší konzistenci a efektivitu v případech, kdy:

• Geometrie otvorů je stabilní
• Objem výroby je vysoký
• Místa pro odebírání ostří jsou jednoznačně definována

Mokré odstranění ostří

Mokré odstranění ohrubů se provádí v prostředí řezné nebo čistící kapaliny.

Kapalina zajišťuje mazání a chlazení během zpracování kartáčem a může pomoci snížit riziko discolourace povrchu způsobené třením a teplem.

Může také prodloužit životnost kartáče.

V reálných výrobních systémech tyto metody nemusí být nutně používány samostatně. Odstranění ohrubů kartáčem a nástroji lze kombinovat podle geometrie součásti a charakteristik ohrubů.

4. Příklad: Robotické odstranění ohrubů bloku šestiválcového dieselového motoru

Reprezentativní systém pro odstranění ohrubů bloku šestiválcového dieselového motoru využívá dva roboty vybavené kartáči k provádění pružného odstranění ohrubů na specifikovaných površích a otvorech.

Vyměnitelný elektrický vřetenní upínač umožňuje použít více konfigurací kartáčů se stejným vřetenem.

Systém také využívá mokré odstranění ostří k snížení rizika zčernání povrchu a prodloužení životnosti kartáčů.

Klíčové parametry

• Čas cyklu: 210 sekund/ks
• Nakládání/vykládání: Automatický válečkový dopravník
• Metoda odstraňování otočenin: Dva robotické kartáčové systémy
• Nástrojový systém: Vyměnitelná kartáčová konfigurace s elektrickým vřetenem
• Zpracování: Mokré odstranění ostří
• Pokrytí odstranění ostří: Horní plocha, spodní plocha, přední a zadní koncové plochy, strana čerpadla oleje, otvory pro průtok oleje, ložiska vačkového hřídele, ložiska klikového hřídele a otvory válců

Tato konfigurace ukazuje, proč je robotické odstranění ostříků zvláště užitečné u motorových bloků s velkým počtem obráběných prvků.

5. Integrovaný proces odstranění ostříků a čištění

Typická integrovaná výrobní sekvence je:

Naložení → Odstranění ostříků → Celkové čištění → Cílené čištění vysokotlakou kapalinou → Oplach → Odvání stlačeným vzduchem → Vysušení ve vakuu → Vyložení

Pořadí kroků je důležité.

Odstranění ostříků musí být provedeno před konečným čištěním.

Při odstranění ostříků vznikají úlomky ostříků a obráběcí částice. Pokud by byla součást nejprve vyčištěna a teprve poté podrobena odstranění ostříků, nově vzniklé částice by mohly zůstat na površích, které již byly vyčištěny.

To by vytvořilo nový cyklus kontaminace a případně vyžadovalo další čisticí operaci.

Klíčovou výhodou integrace je tedy nejen úspora jednoho stroje.

Je to schopnost zavést nepřetržitý proces:

Odstranění hran → Okamžité čištění → Sušení

aby částice vzniklé při odstraňování hran byly odstraněny dříve, než součást opustí výrobní buňku.

6. Příklad: Stroj na čištění a odstraňování hran u motorového bloku osobního vozidla

Typický systém pro motorový blok osobního vozidla kombinuje robotické čištění s odstraňováním hran kartáčem i nástroji.

Proces čištění zahrnuje:

• Turbulentní celkové čištění
• Cílené čištění
• čištění vysokým tlakem 32 MPa
• Čištění pod tlakem
• Plachání
• Sušení

Zařízení také integruje robotické odstraňování hran kartáčem i nástroji.

Klíčové parametry

• Velikost zařízení: Přibližně 10 × 7 × 4,5 m
• Nastavitelný rozsah cyklu: 20 sekund – 20 minut
• Čistota: ≤1–5 mg
• Velikost částic v hlavní olejové trubce: ≤600 μm
• Sušení: Žádné viditelné stopy po vodě
• Chlazení: Teplota obrobku ≤ teplota okolního prostředí ±3 °C při vykládce

Široký nastavitelný cyklový rozsah od 20 sekund do 20 minut je zvláště důležitý pro flexibilní výrobu.

Jediná strojní konfigurace může podporovat různé výrobní režimy – od nízkorozsahové výroby s mnoha variantami až po vysokorozsahovou výrobu jediné součásti, za předpokladu, že je konfigurace zařízení a výrobní požadavky kompatibilní.

7. Kde lze použít integrované stroje pro odstranění ostří a čištění?

Složité součásti s dírami

Bloky motorů, hlavy válců, tělesa ventilů a podobné součásti mohou obsahovat desítky nebo dokonce stovky obráběcích prvků.

Ruční odstraňování ostří se stává stále obtížnějším s rostoucím počtem děr a hran.

Robotické systémy umožňují programovatelné a opakovatelné zpracování.

Složky s vysokou čistotou

Obrusné úlomky samy o sobě představují zdroj kontaminace.

Začlenění čištění ihned po odstranění obrusů zkracuje dobu, po kterou se nově vzniklé částice nacházejí na součásti.

Výroba více variant

Programovatelné roboty ve spojení se zaměnitelnými kartáči a nástroji umožňují podporu více variant součástí.

Toto je zejména užitečné v případech, kdy několik čísel dílů sdílí stejnou výrobní linku.

Přesně obrobené součásti

Snížení mezilehlé manipulace může pomoci snížit riziko kolize nebo poškrábání po obrábění.

Přesný přínos závisí na geometrii součásti a uspořádání výrobní buňky.

8. Jak vybrat mezi kartáčem a nástrojem pro odstraňování obrusů?

Neexistuje jediná metoda odstranění ohrubů vhodná pro každou součást.

Odstraňování štětec je obecně flexibilnější a vhodná pro složité povrchy, nepravidelné otvory a výrobu zahrnující více variant.

Odstraňování oštěpů pomocí nástrojů může zajistit vysokou konzistenci a účinnost, pokud je geometrie otvoru pravidelná a výrobní podmínky jsou stabilní.

U některých aplikací lze obě metody kombinovat.

Elektrický vřeteno s vyměnitelnými kartáči a nástroji umožňuje systému přepínat mezi různými operacemi odstranění ohrubů podle naprogramovaného procesu.

Příslušná konfigurace by měla být určena na základě:

• Poloha otřepu
• Velikost brousek
• Geometrie otvoru
• Materiál součásti
• Požadavky na povrch
• Výrobní objem
• Počet variant součástí
• Požadovaný cyklový čas

Často kladené otázky

Lze odstranění ohrubů a čištění skutečně dokončit na jediném stroji?

Ano.

Integrovaný systém pro odstraňování ostří a čištění může kombinovat odstraňování ostří, čištění, cílené čištění vysokým tlakem, oplachování, sušení a další požadované procesy v rámci jedné výrobní buňky.

Přesná posloupnost procesů závisí na součásti a požadavcích na její čistotu.

Jaké jsou výhody mokrého odstraňování ostří?

Při mokrém odstraňování ostří se během operace používá řezné nebo čisticí prostředí.

Hlavní výhody spočívají v omezení povrchového zbarvení způsobeného třením a v poskytnutí mazání a chlazení, což může také prodloužit životnost kartáčů.

Konkrétní prostředí a podmínky procesu je třeba vybrat podle materiálu součásti a výrobních požadavků.

Mělo by se použít odstraňování ostří kartáčem nebo nástroji?

Odstraňování ostří kartáčem nabízí větší flexibilitu a je vhodné pro složité povrchy a nepravidelné otvory.

Odstraňování ostří nástroji obecně zajišťuje vyšší konzistenci a účinnost u pravidelných geometrií otvorů a stabilní výroby ve vysokém objemu.

Některé výrobní systémy kombinují obě metody a automaticky přepínají mezi nástroji podle naprogramovaného procesu.

Lze pořadí kroků procesu obrátit?

U integrovaného procesu odstraňování hran a čištění by mělo být odstraňování hran obvykle provedeno před konečnou operací čištění.

Odstraňování hran vytváří částice. Pokud by bylo odstraňování hran provedeno po konečném čištění, tyto částice by mohly kontaminovat již vyčištěnou součást a potenciálně by bylo nutné provést další krok čištění.

Jak široký může být rozsah cyklové doby?

Dosahovatelný rozsah závisí na konfiguraci zařízení a požadavcích procesu.

Reprezentativní systém pro čištění a odstraňování hran bloku motoru osobního vozidla má nastavitelný rozsah cyklové doby 20 sekund až 20 minut .

Tak široký rozsah umožňuje splnit různé výrobní požadavky, zejména u flexibilních linek zpracovávajících více variant součástí.

Závěr

Odstraňování hran a čištění nemusí být nutně považováno za dva zcela oddělené výrobní procesy.

U motorových bloků, hlav válců, těles ventilů a dalších složitých součástí zpracovaných obráběním umožňuje integrace robotického odlehčování + průmyslového čištění snížit mezilehlé manipulace, okamžitě odstranit nově vzniklé částice a sloučit několik procesů do jedné výrobní buňky.

Odlehčování kartáčem, nástrojové odlehčování a mokré odlehčování lze rovněž kombinovat podle geometrie součásti, charakteristiky ořezu, materiálu, výrobního množství a požadavků na čistotu.

U aplikací vyžadujících jak odstranění ořezu, tak vysokou čistotu poskytuje integrovaný stroj pro odlehčování a čištění možnost propojit oba tyto procesy do nepřerušovaného výrobního toku.