Nokkeleksels afgræsning og rengøring: 66 sekunder for to dele ved 3 mg

Oversigt

En nokkeaksel er en lang, slank aksel med en række kamprofiler, der er slibet til en tolerance målt i hundrededele millimeter. Den er også – efter boret – en komponent med olieboringer, der skærer igennem læggefladerne, samt grædninger, der sidder præcis der, hvor olien skal strømme.

Afgrædningen er derfor et andet problem end afgrædning af en motorblok eller et gearhus. Grædningen er lille, men overfladen, den sidder ved siden af, er den færdige profil, og en børste eller et skæreværktøj, der fjerner grædningen, mens det rører ved kammen, har skabt en udtjent del. Rensningen er også et andet problem, fordi olieboringerne er små, og akslen ikke kan spülles fra udenfor.

Cellen beskrevet her udfører begge operationer i én indkapsling på 66 sekunder for to dele, mens den holder dele på eller under 3 mg. Big Bird Industrial (tidligere Shimada Big Bird Industrial) har bygget rengørings- og afgrædningssystemer til bilens drivlinjekomponenter siden 2001, og konfigurationen følger produktionslinjer til camakser frem for en laboratorieopsætning.

1. Hvad gør en camakse anderledes

To egenskaber adskiller en camakse fra anden afgrædningsarbejde: den er slank, og dens funktionelle overflade er svær at tilgå uden at røre den.

En slank del, der buer

En camakse, der understøttes i begge ender, buer under sin egen vægt og under enhver klemmekraft. Det er afgørende, fordi afgrædning kræver kontakt, og kontakt på en slank akse ændrer den geometri, den er slibet til. At understøtte den på mere end to punkter samt anvende værktøjer med kontrolleret kraft i stedet for udelukkende positionsstyring er det, der bevarer profilen.

Profilen er referencepunktet

På en blok er overfladen ved siden af en kantofte normalt en almindelig støbeoverflade med generøse tolerancer. På en nøgleaksel er overfladen ved siden af kantoften kammen, og kammens form er grundet for, at denne komponent overhovedet findes. Enhver metode til fjernelse af kantofte skal vurderes ud fra, om den kan fjerne materiale fra kanten uden at ændre den tilstødende overflade.

2. Hvor kantofte faktisk sidder

Kantofte på nøgleaksler koncentrerer sig omkring et lille antal positioner, og hver enkelt kræver en anden behandlingsmetode.

Oliemålsåbningskrydsninger

Hver borede oliemålsåbning åbner ud i en akselflade eller en kamside, og udløbskanten bærer en kantofte på indersiden af åbningen. Denne kantofte er den mest skadelige på komponenten, fordi den brister løs og bliver ført med oliestrømmen til en lejeoverflade. Den er også den sværest tilgængelige, fordi den ligger inde i en åbning, der måske kun er få millimeter i diameter.

Kamkanter og nøglefurer

Flankkanten på en slibet lobe har en fin kantforgribelse fra slibning, og en nøglefure eller et tandhjulsreference har en tykkere kantforgribelse fra fræsning. Den fine kantforgribelse kan fjernes med en børste; den tykkere kræver et værktøj, og værktøjet skal nærme sig kanten fra en retning, der ikke rører flanken.

3. Kantfjerning uden kontakt med profilen

Metoden skal fjerne materiale fra en kant, mens den tilstødende overflade forbliver uændret; på en kamaksel ligger disse to overflader millimeter fra hinanden.

Kraftstyring i stedet for positionsstyring

En robot, der styres til en bestemt position, presser en børste ind i kammen med en kraft, der afhænger af positionsfejlen. En robot med kraftstyring følger kanten med en defineret kontaktkraft, hvilket holder børsten på kanten uanset, hvor den slibne overflade faktisk befinder sig. På en slank komponent er denne forskel afgørende for, om en kamaksel bliver kantfjernet eller kasseres.

Våd kantfjerning i samme celle

Kantfjerning inden for rengøringscellen under oversvømmelse fanger fragmenterne i væske i stedet for at frigive dem til luften. Dette er mere afgørende for en kamaksel end for en motorblok, fordi fragmenterne er fine, og olieborene ligger tæt på det sted, hvor børsten arbejder.

4. Rengøring af olieborene

Et kamaksel-oliedræn er lille, ofte skråt og åbner ud på en overflade, der skal forblive ren. At sprøjte akslen indefra fugter den uden at skylle i hullerne.

Skylning gennem hullet

Den effektive fremgangsmåde er at levere væske ind i hullet, så den strømmer ud gennem udløbet og medfører burrfragmentet. Det kræver en dyse, der tætter ved indgangen, eller en lanse, der trænger ind i hullet, samt tilstrækkeligt højt tryk til at bevæge et fragment mod væggen i et smalt bore.

Hvorfor rækkefølgen er afgørende

At skylle før afburring er spildt arbejde, da afburringen skaber fragmenterne. At skylle efter afburning, men før skylling, efterlader fragmenterne i oliehullet, indtil skyllingen fortynder dem. Den korrekte rækkefølge er: afbur, skyl, skyll, tør, hvor skylningen bruger separat filtreret væske, så den ikke returnerer forrige dels snavs.

5. Den 66-sekunders to-dels cyklus

Cellen udfører to kamakselcyklusser på 66 sekunder, hvor delen fastholdes ved eller under 3 mg. To dele pr. cyklus er ikke en tilfældighed relateret til maskinstørrelsen: det afbalancerer avfædningstiden mod rengøringstiden, så ingen af de to faser venter på den anden.

Hvorfor parvis behandling fungerer på en slank del

En kamaksel optager lidt volumen i forhold til sin længde, så en kammerstørrelse beregnet til én akse er stort set tom. Ved at indlæse to akser, der understøttes ved deres ender og holdes adskilt, udnyttes dette volumen uden at øge kammerstørrelsen, hvilket forbedrer gennemløb pr. enhed af omslutning i stedet for pr. energienhed.

Hvad bestemmer de 66 sekunder

Cyklustiden fastsættes af avfædningsbevægelsen, ikke af rengøringen. Et børste-program, der følger flere løber og flere oliehuludgange på to akser, er langt, og rengøringsfaserne er kortere end avfædningsfasen. Denne fordeling er årsagen til, at en kamaksel-celle ser anderledes ud end en hus-celle, hvor rengøringen dominerer.

6. Verifikation

Verifikation af en kamaksel består af to dele, som ofte forveksles: ujævnheder og renhed. En komponent kan være fri for ujævnheder, men alligevel fejle massegrænsen, fordi fragmenter fra ujævnhedsfjerning stadig befinder sig inde i olieboreningen. En komponent kan opfylde massegrænsen og alligevel have ujævnheder, der senere brister løs.

Den praktiske verifikation er en visuel kontrol af de specificerede kanter under forstørrelse kombineret med en måling af olieboreningens indre, der bekræfter, at gennemstrømning er problemfri. At kontrollere kun ydersiden af aksen tester overfladen, som kunden aldrig vil se. På en kamaksel udføres de to kontroller også på forskellige tidspunkter: Kantkontrollen kan udføres på den første komponent i et parti, mens gennemstrømningskontrollen udføres på stikprøver fra midten og slutningen af partiet, fordi en børste, der sliter under partiet, ændrer, hvad der når ind i boreningerne.

Ofte stillede spørgsmål

Kan kamakslere deburreres i samme maskine som motorblokke?

Sjældent i samme cyklus. En blokcelle bruger højt tryk og stor strømningshastighed på en tung del, mens en kamaksel kræver kraftstyrede værktøjer på en slank del. De kan dele et bygning og en filosofi for filtrering, men ikke en kammer.

Hvordan beskyttes lobbet mod børsten?

Ved at styre kontaktkraften i stedet for positionen og ved at vælge en børste, hvis stivhed er lav nok til ikke at efterlade mærker på en slibet overflade ved den pågældende kraft. De to indstillinger vælges sammen.

Er 3 mg realistisk for en del af denne længde?

Det er realistisk, når olieboringerne spules i stedet for sprøjtes, og når skyllekredsløbet holdes adskilt. De fleste fejl på kamakslere skyldes boringerne snarere end ydre overflade.

Hvad begrænser cykeltiden?

Afgrædningsprogrammet. At følge flere lobber og flere hullers udmundinger med et styret værktøj tager længere tid end at vaske den samme del, hvilket er det modsatte af en huselinje.

Konklusion

En kamaksel bliver afgrædet mod en færdig overflade i stedet for en rå overflade, og det er det, der begrænser metoden. Værktøjer med kraftstyring, vådrumdrift og spülning gennem hver olieboring er de tre beslutninger, der gør en kombineret celle funktionsdygtig.

Specifikationen skal angive, hvilke kanter der skal afgrædes, hvilke olieboringer der skal spüles, rengøringsgrænsen og cyklenheden. En kamakselcelle, der er angivet til to dele pr. cyklus på 66 sekunder, er kun sammenlignelig, når det andet tal er angivet sammen med det. Det samme gælder for en celle, der er angivet til tre milligram, fordi det område, som tallet gælder for, er lige så vigtigt som selve værdien. Et tal, der er målt på akselens ydre overflade, beskriver en anden del end et tal, der er målt inden i olieboringerne.