Απορριπίδωση και καθαρισμός εκκεντροφόρου άξονα: 66 δευτερόλεπτα για δύο εξαρτήματα σε 3 mg

Επισκόπηση

Ένας εκκεντροφόρος άξονας είναι ένας μακρύς και λεπτός άξονας που φέρει μια σειρά εκκεντρικών προφίλ, τα οποία έχουν λειανθεί με ανοχή που μετριέται σε εκατοστά του χιλιοστού. Είναι επίσης, μετά τη διάτρηση, ένα εξάρτημα με οπές λιπάνσεως που τέμνουν τα έδρανα και με ακμές που βρίσκονται ακριβώς εκεί όπου πρέπει να ρέει το λάδι.

Η αποθραύστρωσή του είναι συνεπώς ένα διαφορετικό πρόβλημα από την αποθραύστρωση ενός μπλοκ ή ενός περιβλήματος. Η άκμη είναι μικρή, αλλά η επιφάνεια που βρίσκεται δίπλα της είναι το τελικό προφίλ, και ένας βούρτσα ή ένα κοπτικό εργαλείο που αφαιρεί την άκμη ενώ ακουμπά το εκκεντρικό προφίλ έχει δημιουργήσει ένα εξάρτημα ακατάλληλο για χρήση. Ο καθαρισμός του είναι επίσης ένα διαφορετικό πρόβλημα, διότι οι οπές λιπάνσεως είναι μικρές και ο άξονας δεν μπορεί να καλυφθεί πλήρως από το εξωτερικό.

Το κελί που περιγράφεται εδώ εκτελεί και τις δύο λειτουργίες σε ένα ενιαίο περίβλημα σε 66 δευτερόλεπτα για δύο εξαρτήματα, διατηρώντας το εξάρτημα σε βάρος ίσο ή μικρότερο των 3 mg. Η Big Bird Industrial (πρώην Shimada Big Bird Industrial) κατασκευάζει συστήματα καθαρισμού και αποτριβής για αυτοκινητοβιομηχανικά εξαρτήματα κινητήρα από το 2001, και η διάταξή του ακολουθεί τις γραμμές παραγωγής για εκκεντροφόρους άξονες, όχι εργαστηριακή διάταξη.

1. Τι κάνει διαφορετικό έναν εκκεντροφόρο άξονα

Δύο χαρακτηριστικά διαχωρίζουν τον εκκεντροφόρο άξονα από άλλα αντικείμενα αποτριβής: είναι λεπτός και η λειτουργική του επιφάνεια είναι δύσκολο να προσεγγιστεί χωρίς επαφή.

Ένα λεπτό εξάρτημα που παραμορφώνεται

Ένας εκκεντροφόρος άξονας που στηρίζεται στα δύο άκρα του παραμορφώνεται λόγω του ίδιου του του βάρους και λόγω οποιασδήποτε δύναμης σύσφιξης. Αυτό έχει σημασία, επειδή η αποτριβή απαιτεί επαφή, και η επαφή σε έναν λεπτό άξονα αλλάζει τη γεωμετρία στην οποία είχε τροχιστεί. Η στήριξή του σε περισσότερα από δύο σημεία και η εφαρμογή εργαλείων με ελεγχόμενη δύναμη — όχι μόνο με έλεγχο θέσης — είναι αυτό που διατηρεί αναλλοίωτο το προφίλ.

Το προφίλ είναι η αναφορά

Σε ένα μπλοκ, η επιφάνεια δίπλα στην ακμή είναι συνήθως μια γενική επιφάνεια χύτευσης με ευρύγεια ανοχή. Σε έναν άξονα καμπά, η επιφάνεια δίπλα στην ακμή είναι η καμπύλη (lobe), και η καμπύλη είναι ο λόγος ύπαρξης του εξαρτήματος. Κάθε μέθοδος αφαίρεσης ακμών πρέπει να αξιολογείται ως προς την ικανότητά της να αφαιρεί υλικό από την άκρη χωρίς να τροποποιεί τη γειτονική επιφάνεια.

2. Οι θέσεις όπου βρίσκονται πραγματικά οι ακμές

Οι ακμές στους άξονες καμπά εντοπίζονται σε έναν μικρό αριθμό θέσεων, και καθεμία απαιτεί διαφορετική μεταχείριση.

Διασταυρώσεις οπών λιπάνσεως

Κάθε διανοιγόμενη οπή λιπάνσεως εκβάλλει σε έναν κύλινδρο (journal) ή σε μια πλευρά καμπύλης (lobe flank), και η ακμή εξόδου βρίσκεται στο εσωτερικό της οπής. Αυτή η ακμή είναι η πιο επιζήμια στο εξάρτημα, επειδή αποκόπτεται και εισέρχεται στη ροή λιπάνσεως, φτάνοντας σε επιφάνεια εδράνου. Είναι επίσης η δυσκολότερη στην πρόσβαση, επειδή βρίσκεται μέσα σε μια οπή που μπορεί να έχει διάμετρο μόλις λίγων χιλιοστών.

Άκρες καμπύλης και πριονόπλευρες εγκοπές (keyways)

Οι πλευρικές ακμές ενός τροχίσματος λοβού φέρουν μια λεπτή ακμή από το τρόχισμα, ενώ μια εγκοπή κλειδιού ή μια σφράγιση τροχαλίας φέρει μια βαρύτερη ακμή από την κοπή. Η λεπτή ακμή μπορεί να αφαιρεθεί με ένα βούρτσι· η βαρύτερη απαιτεί εργαλείο, και το εργαλείο πρέπει να πλησιάσει την ακμή από κατεύθυνση που δεν θα αγγίξει την πλευρική επιφάνεια.

3. Αφαίρεση ακμών χωρίς επαφή με το προφίλ

Η μέθοδος πρέπει να αφαιρεί υλικό από μια ακμή, αφήνοντας ανέπαφη τη γειτονική επιφάνεια· σε έναν εκκεντροφόρο, αυτές οι δύο επιφάνειες απέχουν χιλιοστά.

Έλεγχος δύναμης αντί για έλεγχο θέσης

Ένα ρομπότ που οδηγείται σε μια συγκεκριμένη θέση θα πιέσει ένα βούρτσι στον λοβό με δύναμη που καθορίζεται από το σφάλμα θέσης. Ένα ρομπότ με έλεγχο δύναμης ακολουθεί την ακμή με καθορισμένη δύναμη επαφής, διατηρώντας έτσι το βούρτσι επάνω στην ακμή, ανεξάρτητα από την πραγματική θέση της γυαλισμένης επιφάνειας. Σε ένα λεπτό εξάρτημα, αυτή η διαφορά είναι η διαφορά μεταξύ ενός εκκεντροφόρου χωρίς ακμές και ενός που απορρίπτεται.

Υγρή αφαίρεση ακμών στο ίδιο κελί

Η αφαίρεση ακμών εντός του κελιού καθαρισμού, με πλημμύρισμα της λειτουργίας, συγκρατεί τα θραύσματα στο υγρό αντί να τα ελευθερώνει στον αέρα. Σε έναν εκκεντροφόρο, αυτό έχει μεγαλύτερη σημασία απ’ ό,τι σε έναν κύλινδρο, επειδή τα θραύσματα είναι λεπτά και οι οπές λιπάνσεως βρίσκονται κοντά στην περιοχή όπου εργάζεται το βούρτσι.

4. Καθαρισμός των οπών λιπάνσεως

Μια οπή λιπάνσεως του εκκεντροφόρου άξονα είναι μικρή, συχνά πλάγια και εκτείνεται σε μια επιφάνεια που πρέπει να παραμένει καθαρή. Η εξωτερική ψεκασμός του άξονα τον υγραίνει χωρίς να απομακρύνει τα υπολείμματα από τις οπές.

Απομάκρυνση μέσω της οπής

Η αποτελεσματική προσέγγιση είναι η εισαγωγή υγρού στην οπή, ώστε να εξέρχεται από την έξοδο, μεταφέροντας το κομμάτι της ακμής μαζί του. Αυτό απαιτεί ένα ακροφύσιο που σφραγίζει την είσοδο ή μια λάντζα που εισέρχεται σε αυτήν, καθώς και πίεση αρκετά υψηλή για να μετακινήσει ένα κομμάτι κατά μήκος του τοιχώματος μιας λεπτής διατομής.

Γιατί η σειρά έχει σημασία

Η απομάκρυνση πριν από την αφαίρεση των ακμών είναι άχρηστη εργασία, επειδή η αφαίρεση των ακμών δημιουργεί τα κομμάτια. Η απομάκρυνση μετά την αφαίρεση των ακμών αλλά πριν από το ξέπλυμα αφήνει τα κομμάτια στην οπή λιπάνσεως μέχρι το ξέπλυμα να τα αραιώσει. Η σωστή σειρά είναι: αφαίρεση ακμών, απομάκρυνση, ξέπλυμα, στέγνωμα, με την απομάκρυνση να γίνεται με ξεχωριστά φιλτραρισμένο υγρό, ώστε να μην επιστρέφει τα υπολείμματα του προηγούμενου εξαρτήματος.

5. Ο διμερής κύκλος των 66 δευτερολέπτων

Το κελί λειτουργεί με δύο εκκεντροφόρους άξονες ανά κύκλο σε 66 δευτερόλεπτα, διατηρώντας το εξάρτημα σε 3 mg ή λιγότερο. Τα δύο εξαρτήματα ανά κύκλο δεν είναι τυχαία λόγω του μεγέθους της μηχανής: ισορροπούν τον χρόνο αποθρυψίδωσης με τον χρόνο καθαρισμού, ώστε καμία φάση να μην περιμένει την άλλη.

Γιατί η ζευγαρώματος λειτουργεί σε λεπτό εξάρτημα

Ένας εκκεντροφόρος άξονας καταλαμβάνει μικρό όγκο σε σχέση με το μήκος του, οπότε μια θάλαμος διαστασιολογημένη για έναν τέτοιο άξονα είναι κυρίως άδεια. Η φόρτωση δύο αξόνων, που στηρίζονται στα άκρα τους και είναι απομακρυσμένοι μεταξύ τους, αξιοποιεί αυτόν τον όγκο χωρίς να αυξηθεί ο όγκος της θάλαμου, βελτιώνοντας έτσι την παραγωγικότητα ανά μονάδα περίβλημα, αντί για ανά μονάδα ενέργειας.

Τι καθορίζει τα 66 δευτερόλεπτα

Ο κύκλος καθορίζεται από την κίνηση αποθρυψίδωσης, όχι από το πλύσιμο. Ένας βούρτσας που ακολουθεί αρκετούς λοβούς και αρκετές εξόδους λαδιού σε δύο άξονες αποτελεί μακρύ πρόγραμμα, ενώ οι φάσεις πλυσίματος είναι συντομότερες από τη φάση αποθρυψίδωσης. Αυτή η κατανομή είναι ο λόγος για τον οποίο ένα κελί εκκεντροφόρου άξονα διαφέρει από ένα κελί περιβλήματος, όπου το πλύσιμο επικρατεί.

6. Επαλήθευση

Η επαλήθευση ενός καμπύλου άξονα αποτελείται από δύο μέρη που συχνά συγχέονται: την ακμή (burr) και την καθαρότητα. Ένα εξάρτημα μπορεί να μην έχει ακμή, αλλά να αποτύχει στο όριο μάζας, επειδή τα θραύσματα από την αφαίρεση της ακμής παραμένουν ακόμα μέσα στην οπή λιπάνσεως. Ένα εξάρτημα μπορεί να περάσει το όριο μάζας και παρ’ όλα αυτά να διατηρεί μια ακμή που θα αποκολληθεί αργότερα.

Η πρακτική επαλήθευση αποτελείται από οπτικό έλεγχο των καθορισμένων ακμών υπό μεγέθυνση, σε συνδυασμό με μέτρηση του εσωτερικού της οπής λιπάνσεως που επιβεβαιώνει ότι η διέλευση είναι ανεμπόδιστη (flush). Ο έλεγχος μόνο της εξωτερικής επιφάνειας του άξονα ελέγχει μια επιφάνεια που ο πελάτης δεν θα δει ποτέ. Σε έναν καμπύλο άξονα, οι δύο αυτοί έλεγχοι πραγματοποιούνται επίσης σε διαφορετικούς χρόνους: ο έλεγχος των ακμών μπορεί να γίνει στο πρώτο εξάρτημα μιας παρτίδας, ενώ ο έλεγχος της ανεμπόδιστης διέλευσης (flush) πραγματοποιείται σε δείγματα από τη μέση και το τέλος της παρτίδας, διότι ένας βούρτσα που φθείρεται κατά τη διάρκεια της παρτίδας αλλάζει το ποια υλικά φτάνουν στις οπές.

Συχνές Ερωτήσεις

Μπορούν οι καμπύλοι άξονες να υποστούν αφαίρεση ακμής (deburring) στην ίδια μηχανή με τους κυλίνδρους;

Σπάνια στον ίδιο κύκλο. Ένα μπλοκ κελί χρησιμοποιεί υψηλή πίεση και μεγάλη ροή σε ένα βαρύ τμήμα, ενώ ένας εκκεντροφόρος αξονας χρειάζεται εργαλεία με έλεγχο δύναμης σε ένα λεπτό τμήμα. Μπορούν να μοιράζονται ένα κτίριο και μια φιλοσοφία φιλτραρίσματος, όχι όμως ένα θάλαμο.

Πώς προστατεύεται η καμπύλη από το βούρτσι;

Μέσω ελέγχου της δύναμης επαφής αντί της θέσης, και με την επιλογή βούρτσις της οποίας η σκληρότητα είναι αρκετά χαμηλή ώστε να μην αφήνει σημάδια σε γυαλισμένη επιφάνεια υπό αυτή τη δύναμη. Οι δύο ρυθμίσεις επιλέγονται από κοινού.

Είναι ρεαλιστικά τα 3 mg για ένα τόσο μακρύ εξάρτημα;

Είναι ρεαλιστικά όταν τα οπές λιπαντικού πλένονται αντί να ψεκάζονται, και όταν το κύκλωμα πλύσιμος διατηρείται ξεχωριστό. Οι περισσότερες αστοχίες στους εκκεντροφόρους άξονες προέρχονται από τις οπές και όχι από την εξωτερική επιφάνεια.

Τι περιορίζει τον χρόνο κύκλου;

Το πρόγραμμα αφαίρεσης ακμών. Η επεξεργασία πολλών καμπυλών και πολλών εξόδων οπών με εργαλείο υπό έλεγχο διαρκεί περισσότερο από το πλύσιμο του ίδιου εξαρτήματος, το οποίο είναι το αντίθετο από μια γραμμή κατασκευής κουτιού.

Συμπέρασμα

Ο εκκεντροφόρος άξονας αποστρογγυλύνεται εναντίον μιας τελικής επιφάνειας, όχι εναντίον μιας ατελούς, και αυτό είναι που περιορίζει τη μέθοδο. Τα τρία κρίσιμα στοιχεία που καθιστούν λειτουργικό ένα συνδυασμένο κελί είναι: η χρήση εργαλείων ελεγχόμενων με δύναμη, η λειτουργία υγρής κατεργασίας και η εκπλύσιμη διέλευση από κάθε οπή λιπάνσεως.

Η προδιαγραφή πρέπει να καθορίζει τις ακμές που πρέπει να αποστρογγυλυνθούν, τις οπές λιπάνσεως που πρέπει να εκπλυθούν, το όριο καθαρότητας και τη μονάδα κύκλου. Ένα κελί εκκεντροφόρου άξονα που αναφέρεται ως δύο εξαρτήματα ανά κύκλο σε 66 δευτερόλεπτα είναι συγκρίσιμο μόνο όταν αναφέρεται και ο δεύτερος αριθμός. Το ίδιο ισχύει και για ένα κελί που αναφέρεται ως τρία χιλιοστόγραμμα, επειδή η περιοχή στην οποία εφαρμόζεται αυτός ο αριθμός είναι εξίσου σημαντική με την ίδια την τιμή. Μια μέτρηση που λαμβάνεται στο εξωτερικό του άξονα περιγράφει διαφορετικό εξάρτημα από μια μέτρηση που λαμβάνεται εντός των οπών λιπάνσεως.