Maszyna do robotycznego wykańczania bloku silnika wysokoprężnego o sześciu cylindrach: zintegrowane rozwiązanie do wykańczania i czyszczenia

Przegląd

Blok silnikowy z żeliwa szarego przeznaczony do silników wysokoprężnych może posiadać zaloty wokół wierconych przewodów olejowych, otworów wody chłodzącej dla wkładek cylindrowych, gwintowanych otworów oraz przecinających się otworów. Ponieważ zaloty z żeliwa szarego mogą być trudne do spójnego usunięcia, ręczne usuwanie zalotów może wiązać się z wysokimi wymaganiami co do nakładu pracy, niestabilną jakością i pominięciem niektórych miejsc.

Rozwiązanie Big Bird Industrial do robocznego usuwania zalotów z bloków silnikowych sześciocylindrowych przeznaczonych do silników wysokoprężnych wykorzystuje przemysłowego robota sześciostopniowego do elastycznego, zaprogramowanego usuwania zalotów, przy jednoczesnym zintegrowaniu czyszczenia w procesie. Łącząc kontrolowane ruchy narzędzia, metody usuwania zalotów dostosowane do konkretnego zastosowania oraz czyszczenie w etapie końcowym, system umożliwia skuteczne usuwanie zalotów i pozostałości po obróbce przed montażem silnika.

1. Gdzie występują zaloty na bloku silnika wysokoprężnego?

Podczas operacji obróbkowych, takich jak wiercenie głównych przewodów olejowych, otworów wody chłodzącej dla wkładek cylindrowych oraz otworów gwintowanych, zaloty mogą powstawać wzdłuż krawędzi otworów, w miejscach przecinających się przewodów oraz w narożnikach wewnętrznych wnęk.

Toczenie z żeliwa szarego może być stosunkowo twarde i mocno przyczepione, co utrudnia jego usuwanie ręczne, szczególnie w miejscach o ograniczonym dostępie narzędzi.

Pozostałe toczenie stwarza potencjalne zagrożenia podczas pracy silnika. Jeśli odłączone cząstki przedostaną się do kanałów olejowych lub dotrą do powierzchni styku ruchomego, mogą przyczynić się do zakłócenia przepływu oleju, zadrapań lub uszkodzenia elementów, takich jak tuleje cylindrów i powierzchnie łożysk.

Dlatego jakość usuwania toczenia stanowi ważny element produkcji bloków silników. Celem nie jest jedynie usunięcie widocznych naroży, lecz osiągnięcie spójnych wyników w określonych miejscach przy jednoczesnej ochronie powierzchni funkcyjnych i zachowaniu wymaganej geometrii elementu.

2. Robotyczne rozwiązanie do usuwania toczenia z bloków silników wysokoprężnych

System łączy przemysłowego robota o sześciu stopniach swobody, specjalistyczne narzędzia do usuwania wykańczaków, programowalną kontrolę procesu oraz zintegrowaną stację czyszczącą.

Ruch narzędzia robota o sześciu stopniach swobody

Robot przenosi wybrane narzędzie do usuwania wykańczaków i porusza się po zaprogramowanych trajektoriach wzdłuż konturów przedmiotu obrabianego, krawędzi otworów oraz innych określonych miejsc. Wieloosiowość zapewnia elastyczność przy dostępach do cech o różnych orientacjach.

Trajektorie narzędzi opracowuje się i weryfikuje zgodnie z geometrią bloku silnika, położeniem wykańczaków oraz wymaganymi efektami usuwania.

Wiele metod usuwania wykańczaków

W zależności od położenia wykańczaków, ich morfologii oraz stanu materiału system może stosować kombinację następujących metod:

• Narzędzia szczotkowe: Stosowane w wybranych zastosowaniach wykańczania krawędzi oraz lekkiego usuwania wykańczaków.

• Narzędzia tnące: Stosowane tam, gdzie wymagane jest bardziej bezpośrednie mechaniczne usuwanie.

• Woda pod wysokim ciśnieniem: Stosowane tam, gdzie usuwanie wykańczające metodą hydrauliczną jest odpowiednie dla typu wykańczania, geometrii przedmiotu obrabianego oraz warunków procesowych.

Odpowiednie narzędzie i parametry procesu należy dobrać poprzez testowanie. Nie każde miejsce występowania wykańczania wymaga tej samej metody jego usuwania, a końcowa konfiguracja zależy od konkretnego bloku silnika.

Zintegrowane czyszczenie po usuwaniu wykańczania

Usuwanie wykańczania generuje wiórkę i oderwane cząstki, podczas gdy operacje skrawania mogą pozostawiać na przedmiocie obrabianym płyny chłodząco-smarujące oraz inne pozostałości. System zawiera etap czyszczenia po usuwaniu wykańczania, który usuwa te zanieczyszczenia przed przekazaniem elementu do kolejnej operacji produkcyjnej.

Skuteczność czyszczenia zależy od konfiguracji procesu, zarządzania cieczami, filtracji oraz dostępności odpowiednich cech geometrycznych. Wymagany stopień czystości należy zweryfikować w odniesieniu do kryteriów akceptacji klienta.

Programowalna kontrola procesu

Różne modele bloków silników mogą korzystać z odpowiednich programów usuwania wykańczania. Gdy projekt systemu to umożliwia, specjalne lub szybkozamienne uchwyty pozwalają na obróbkę wielu wariantów przedmiotów roboczych na wspólnej linii produkcyjnej.

Zarządzanie programami oraz kontrola parametrów procesu zapewniają również spójne wykonanie operacji i stanowią podstawę do rejestracji jakości oraz śledzenia procesu.

3. Kluczowe korzyści z zintegrowanego robota do usuwania wykańczania i czyszczenia

Zmniejszona zależność od ręcznego usuwania wykańczania

Zautomatyzowanie powtarzalnych operacji usuwania wykańczania zmniejsza obciążenie ręczne oraz zależność od umiejętności operatora. Zaprogramowane trajektorie pomagają standaryzować operacje dla różnych przedmiotów roboczych oraz w różnych zmianach produkcyjnych.

Bardziej spójna jakość usuwania wykańczania

Weryfikowany proces robotyczny może poprawić spójność usuwania wykańczania w określonych miejscach występowania zgrzebów. Dobór narzędzia, dokładność trajektorii, siła kontaktowa oraz parametry procesu muszą być dopasowane do przedmiotu roboczego, aby zminimalizować zarówno pozostałe zgrzeby, jak i nadmierne usuwanie materiału.

Poprawa przepływu produkcji

Łączenie operacji usuwania wykańczania i czyszczenia w jednym zintegrowanym systemie pozwala zmniejszyć liczbę pośrednich manipulacji, ilość części w trakcie obróbki oraz przenoszenie między oddzielnymi stanowiskami. Rzeczywista korzyść produkcyjna zależy od czasu cyklu, układu załadunku i rozładowania oraz równowagi całej linii produkcyjnej.

Lepsza śledzalność procesu

Zapisane programy i kontrolowane parametry procesu zapewniają podstawę do rejestrowania, który proces został zastosowany do poszczególnego przedmiotu roboczego lub partii produkcyjnej, o ile system obsługuje taką śledzącą funkcję. Może to wspierać badania jakościowe oraz optymalizację procesów.

4. Typowe zastosowania

System został zaprojektowany do operacji usuwania wykańczania i czyszczenia sześciocylindrowych bloków silników wysokoprężnych i może zostać potencjalnie dostosowany do innych elementów z żeliwa oraz dużych obudów.

Typowe obszary zastosowania obejmują:

• Produkcja silników wysokoprężnych dla pojazdów komercyjnych

• Linie obróbki bloków silników

• Usuwanie wykańczania z kanałów olejowych i otworów chłodniczych

• Wykańczanie krawędzi przecinających się otworów

• Zautomatyzowane usuwanie wykańczania i czyszczenie w produkcji układów napędowych

Dostosowanie do innego komponentu wymaga oceny jego geometrii, lokalizacji zgrzebów, cech materiału, dostępności narzędzi, wymagań dotyczących uchwytów oraz taktu produkcji. Zaleca się przeprowadzenie próbnej weryfikacji wykonalności przed ostatecznym ustaleniem konfiguracji procesu.

Najczęściej zadawane pytania

Pytanie 1: Dlaczego zgrzeby na blokach silników z żeliwa są trudne do usunięcia?

Zgrzeby mogą powstawać na krawędziach otworów, w miejscach przecięcia się otworów oraz w narożnikach wewnętrznych wnęk. Ich twardość, sposób przyłączenia oraz lokalizacja mogą utrudniać i czynić niestabilnym ich ręczne usuwanie. Szlifowanie robota zapewnia zaprogramowane ruchy narzędzia oraz powtarzalny dostęp do określonych obszarów – pod warunkiem walidacji narzędzia i procesu.

Pytanie 2: Czy szlifowanie robota może uszkodzić powierzchnie obrabiane?

Każdy proces usuwania wykańczania (zgrzebów) musi kontrolować ryzyko nadmiernego usuwania materiału lub uszkodzenia powierzchni obrobionych i uszczelniających. Odpowiedni dobór narzędzi, zweryfikowane trajektorie ruchu, kontrola siły kontaktu oraz odpowiednie uchwyty mogą pomóc w zarządzaniu tym ryzykiem. Ostateczna akceptacja powinna obejmować inspekcję odpowiednich krawędzi i powierzchni funkcyjnych.

Pytanie 3: Czy po usuwaniu wykańczania wymagany jest osobny proces czyszczenia?

Opisany system integruje czyszczenie po usuwaniu wykańczania w celu usunięcia powstałych wiórków, odłamanych cząstek oraz pozostałości po obróbce. Konieczność dodatkowego czyszczenia zależy od wymaganego stopnia czystości, skuteczności zintegrowanego procesu oraz wymagań kolejnych etapów produkcji. Walidacja powinna potwierdzić, że przedmiot roboczy spełnia uzgodnione kryteria akceptacji przed przejściem do następnego etapu.

Pytanie 4: Czy system może obsługiwać różne modele bloków silników?

Wielomodelowa produkcja może być obsługiwana za pośrednictwem programów specyficznych dla poszczególnych modeli oraz odpowiednich uchwytników, w tym narzędzi szybkozmiennych – tam, gdzie są one skonfigurowane. Zgodność zależy od różnic w geometrii przedmiotu obrabianego, lokalizacji zgrzebów, dostępu narzędzi oraz wymagań związanych z manipulacją. Każdy model należy zweryfikować przed wprowadzeniem do produkcji.

Wniosek

Spójne usuwanie zgrzebów z bloków silników wysokoprężnych z żeliwa sferoidalnego ma kluczowe znaczenie dla kontrolowania resztek materiału i ochrony kolejnych etapów montażu silnika. Sześciostopniowy system robotyczny zapewnia elastyczny ruch narzędzi do programowanego usuwania zgrzebów, a zintegrowane czyszczenie pomaga usunąć wiórkę i pozostałości powstające w trakcie obróbki.

Łącząc narzędzia dostosowane do konkretnych zastosowań, zweryfikowane trajektorie ruchu robotów, kontrolę procesu oraz czyszczenie końcowe, firma Big Bird Industrial wspiera producentów w tworzeniu zintegrowanych rozwiązań do usuwania zgrzebów z bloków silników i innych elementów odlewanych.

Big Bird Industrial, wcześniej Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., dostarcza przemysłowych urządzeń do czyszczenia oraz wyposażenia do procesów produkcyjnych w zastosowaniach motocyklowych i precyzyjnej produkcji. Ostateczny projekt systemu powinien być dopasowany do geometrii przedmiotu obrabianego, charakterystyki wyprasek, wymagań produkcyjnych oraz kryteriów jakości zdefiniowanych przez klienta.