Robotergestützter Entgratungsautomat für Sechszylinder-Dieselmotorblöcke: Integrierte Entgratungs- und Reinigungslösung

Übersicht

Gusseiserne Dieselmotorblöcke können Grate an gebohrten Ölkanälen, Zylinderlaufbuchsen-Wasserlöchern, Gewindebohrungen und sich kreuzenden Bohrungen entwickeln. Da Gusseisen-Grate oft schwer konsistent zu entfernen sind, kann manuelles Entgraten zu hohem Arbeitsaufwand, ungleichmäßiger Qualität und übersehenen Stellen führen.

Die robotergestützte Entgratungslösung von Big Bird Industrial für Sechszylinder-Dieselmotorblöcke nutzt einen sechsachsigen Industrieroboter, um flexible, programmierte Entgratung durchzuführen, wobei die Reinigung nahtlos in den Prozess integriert ist. Durch die Kombination kontrollierter Werkzeugbewegung, anwendungsspezifischer Entgratungsmethoden und nachgeschalteter Reinigung hilft das System dabei, Grate und spanabhebende Bearbeitungsrückstände vor der Motor-Montage zu entfernen.

1. Wo treten Grate an Dieselmotorblöcken auf?

Während spanabhebender Bearbeitungsschritte wie dem Bohren der Hauptölkanäle, der Zylinderlaufbuchsen-Wasserlöcher und der Gewindebohrungen können sich Grate an den Kanten der Bohrungen, an sich kreuzenden Kanälen und in den Ecken innerer Hohlräume bilden.

Gusseiserne Grate können relativ hart und fest haften, wodurch ihre manuelle Entfernung erschwert wird – insbesondere in Bereichen mit eingeschränktem Werkzeugzugang. Zudem können manuelle Vorgänge je nach Bediener und Werkstück variieren, was das Risiko erhöht, Grate zu übersehen oder zu viel Material abzutragen.

Verbleibende Grate bergen potenzielle Risiken während des Motorbetriebs. Falls sich gelöste Partikel in Ölleitungen einlagern oder bewegte Kontaktflächen erreichen, können sie zu einer Beeinträchtigung des Ölflusses, zu Kratzspuren oder zu Schäden an Komponenten wie Zylinderlaufbuchsen und Lagerflächen führen.

Aus diesem Grund stellt die Entgratkqualität einen wichtigen Bestandteil der Motorblockfertigung dar. Ziel ist nicht lediglich die Entfernung sichtbarer Grate, sondern vielmehr die Erzielung konsistenter Ergebnisse an definierten Stellen unter gleichzeitiger Schonung funktionsrelevanter Flächen und Wahrung der geforderten Bauteilgeometrie.

2. Robotergestützte Entgratlösung für Dieselmotorblöcke

Das System kombiniert einen sechsachsigen Industrieroboter, anwendungsspezifische Entgratwerkzeuge, programmierbare Prozesssteuerung und eine integrierte Reinigungsstufe.

Sechsachsige robotergestuetzte Werkzeugbewegung

Der Roboter traegt das ausgewaehlte Entgratwerkzeug und folgt programmierten Bahnen entlang der Konturen des Werkstuecks, der Kanten von Bohrungen und anderer vorgegebener Positionen. Seine mehreren Achsen bieten Flexibilitaet beim Zugriff auf Merkmale mit unterschiedlichen Orientierungen.

Die Werkzeugbahnen werden entsprechend der Geometrie des Motorblocks, der Lage der Graete und der geforderten Entgratungsergebnisse entwickelt und validiert.

Mehrere Entgratverfahren

Je nach Lage, Form und Materialzustand der Graete kann das System eine Kombination aus folgenden Verfahren einsetzen:

• Buerstwerkzeuge: Geeignet fuer ausgewaehlte Kantenbearbeitungs- und leichte Entgratanwendungen.

• Werkzeuge: Wird dort eingesetzt, wo eine direktere mechanische Entfernung erforderlich ist.

• Hochdruckwasser: Wird dort angewendet, wo die hydraulische Entgratung für die Gratart, die Werkstückgeometrie und die Prozessbedingungen geeignet ist.

Das geeignete Werkzeug und die optimalen Prozessparameter sollten durch Tests ermittelt werden. Nicht jede Gratstelle erfordert dieselbe Entgratmethode, und die endgültige Konfiguration hängt vom jeweiligen Motorblock ab.

Integrierte Reinigung nach dem Entgraten

Beim Entgraten entstehen Späne und gelöste Partikel; zudem können spanende Bearbeitungsverfahren Kühl- und Schmiermittel sowie andere Rückstände auf dem Werkstück hinterlassen. Das System integriert eine Reinigungsstufe unmittelbar nach dem Entgraten, um diese Verunreinigungen zu entfernen, bevor das Bauteil in die nächste Fertigungsstufe übergeht.

Die Reinigungswirksamkeit hängt von der Prozesskonfiguration, dem Flüssigkeitsmanagement, der Filtration sowie der Zugänglichkeit der relevanten Merkmale ab. Die erforderliche Sauberkeit ist anhand der Freigabekriterien des Kunden zu verifizieren.

Programmierbare Prozesssteuerung

Verschiedene Motorblock-Modelle können ihre jeweiligen Entgratprogramme nutzen. Wenn das Systemdesign dies unterstützt, können spezielle oder schnell wechselbare Spannvorrichtungen dabei helfen, mehrere Werkstückvarianten auf einer gemeinsamen Fertigungslinie zu bearbeiten.

Das Programmmanagement und die Prozessparametersteuerung unterstützen ebenfalls eine konsistente Ausführung und bilden die Grundlage für Qualitätsdokumentation und Prozessverfolgbarkeit.

3. Wichtige Vorteile der integrierten robotergestützten Entgratung und Reinigung

Geringere Abhängigkeit von manueller Entgratung

Die Automatisierung wiederholter Entgratungsvorgänge verringert den manuellen Aufwand und die Abhängigkeit von der Bediener-Technik. Programmierte Bahnen tragen dazu bei, die Bearbeitung über verschiedene Werkstücke und Schichten hinweg zu standardisieren.

Konsistentere Entgratungsqualität

Ein validierter Roboterprozess kann die Konsistenz an festgelegten Grataufkommen verbessern. Die Werkzeugauswahl, die Bahnpräzision, die Kontaktkraft sowie die Prozessparameter müssen an das Werkstück angepasst werden, um sowohl Restgrate als auch übermäßigen Materialabtrag zu minimieren.

Verbesserter Produktionsfluss

Die Kombination von Entgraten und Reinigen innerhalb eines integrierten Systems kann den Zwischenhandhabungsaufwand, die Anhäufung von Fertigungsteilen in Arbeit sowie Transporte zwischen separaten Stationen reduzieren. Der tatsächliche Produktivitätsvorteil hängt von der Taktzeit, den Belade- und Entladeanordnungen sowie der Ausgewogenheit der gesamten Fertigungslinie ab.

Bessere Prozessrückverfolgbarkeit

Gespeicherte Programme und gesteuerte Prozessparameter bilden die Grundlage dafür, welcher Prozess an jedem Werkstück oder jeder Produktionscharge angewendet wurde, sofern das System eine solche Rückverfolgbarkeit unterstützt. Dies kann Qualitätsuntersuchungen und Prozessoptimierungen unterstützen.

4. Typische Anwendungen

Das System ist für Entgrat- und Reinigungsoperationen an Sechszylinder-Dieselmotorblöcken konzipiert und lässt sich möglicherweise an andere gusseiserne Komponenten sowie große Gehäuseteile anpassen.

Typische Einsatzbereiche umfassen:

• Herstellung von Dieselmotoren für Nutzfahrzeuge

• Motorblock-Bearbeitungslinien

• Entgraten von Ölkanälen und Kühlwasserbohrungen

• Kantenfinish an sich kreuzenden Bohrungen

• Automatisiertes Entgraten und Reinigen in der Antriebsstrangfertigung

Die Anpassung an eine andere Komponente erfordert die Bewertung ihrer Geometrie, der Gratauftrittsstellen, der Materialeigenschaften, des Werkzeugzugangs, der Spannvorrichtungsanforderungen und des Produktions-Takts. Vor der Bestätigung der endgültigen Prozesskonfiguration wird ein Machbarkeitsversuch empfohlen.

Häufig gestellte Fragen

F1: Was macht Grate an Motorblocken aus Gusseisen schwer entfernbar?

Grate können an Lochkanten, sich kreuzenden Bohrungen und Ecken innerer Hohlräume entstehen. Ihre Härte, Haftung und Lage können die manuelle Entfernung erschweren und zu Inkonsistenzen führen. Die robotergestützte Entgratung ermöglicht programmierte Werkzeugbewegungen und wiederholbare Zugänglichkeit zu festgelegten Bereichen – vorausgesetzt, Werkzeug und Prozess wurden validiert.

F2: Kann die robotergestützte Entgratung bearbeitete Oberflächen beschädigen?

Jeder Entgratprozess muss das Risiko einer übermäßigen Materialabtragung oder einer Beschädigung bearbeiteter und Dichtflächen kontrollieren. Eine geeignete Werkzeugauswahl, validierte Bahnen, eine Steuerung der Kontaktkraft sowie passende Spannvorrichtungen können dabei helfen, dieses Risiko zu beherrschen. Die endgültige Freigabe sollte die Inspektion der betreffenden Kanten und funktionellen Flächen umfassen.

F3: Ist nach dem Entgraten ein separater Reinigungsprozess erforderlich?

Das beschriebene System integriert eine Reinigung nach dem Entgraten, um entstandene Späne, abgelöste Partikel und Bearbeitungsrückstände zu entfernen. Ob eine zusätzliche Reinigung notwendig ist, hängt von den geforderten Sauberkeitsanforderungen, der Wirksamkeit des integrierten Prozesses sowie den Anforderungen der nachfolgenden Fertigungsstufen ab. Die Validierung muss bestätigen, dass das Werkstück vor dem Übergang in die nächste Stufe die vereinbarten Freigabekriterien erfüllt.

F4: Kann das System verschiedene Motorblockmodelle verarbeiten?

Die Mehrmodellfertigung kann durch modellspezifische Programme und geeignete Vorrichtungen unterstützt werden, einschließlich Schnellwechselwerkzeugen, sofern konfiguriert. Die Kompatibilität hängt von Unterschieden in der Werkstückgeometrie, den Gratablagen, dem Werkzeugzugang sowie den Handhabungsanforderungen ab. Jedes Modell muss vor Freigabe zur Serienfertigung validiert werden.

Fazit

Eine konsistente Entgratung von Gusseisen-Dieselmotorblöcken ist wichtig, um Restpartikel zu kontrollieren und die nachgeschaltete Motor-Montage zu schützen. Ein Roboter mit sechs Achsen ermöglicht eine flexible Werkzeugbewegung für programmierte Entgratung, während eine integrierte Reinigung die bei der Bearbeitung entstehenden Späne und Rückstände entfernt.

Durch die Kombination aus anwendungsspezifischen Werkzeugen, validierten Roboterbahnen, Prozesssteuerung und nachgeschalteter Reinigung unterstützt Big Bird Industrial Hersteller dabei, integrierte Entgratlösungen für Motorblöcke und andere Gusskomponenten zu entwickeln.

Big Bird Industrial, ehemals Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., liefert Industriereinigungs- und Fertigungsprozess-Ausrüstung für Anwendungen in der Automobil- und Präzisionsfertigung. Die endgültige Systemkonstruktion sollte an die Werkstückgeometrie, die Gratmerkmale, die Produktionsanforderungen und die vom Kunden definierten Qualitätskriterien angepasst werden.