Czy wykańczanie krawędzi i czyszczenie można wykonać w jednej maszynie? Zintegrowane rozwiązania do wykańczania krawędzi i czyszczenia

Przegląd

Ostrza obróbkowe mogą wydawać się nieistotne, ale mogą stać się poważnym źródłem zanieczyszczenia podczas montażu i eksploatacji.

Ostrza powstające wokół otworów, krawędzi oraz przecinających się przewodów mogą odłamywać się podczas obsługi elementów lub pracy urządzenia. Po oderwaniu się te cząstki mogą przedostać się do przewodów olejowych, układów hydraulicznych lub precyzyjnych powierzchni stykowych.

Tradycyjnie usuwanie ostrzy i czyszczenie są wykonywane na osobnych maszynach. Półwyrobów musi zostać przetransportowany z procesu usuwania ostrzy do procesu czyszczenia, co wiąże się z dodatkową obsługą, ryzykiem uszkodzenia oraz możliwością ponownego zanieczyszczenia.

An zintegrowana maszyna do usuwania ostrzy i czyszczenia łączy oba procesy w jeden system produkcyjny.

W niniejszym artykule wyjaśniono, jak działa połączony proces, porównano typowe metody usuwania ostrzy oraz przeanalizowano, w jakich sytuacjach zastosowanie zintegrowanego rozwiązania do usuwania ostrzy i czyszczenia przynosi korzyści.

1. Dlaczego ostrza obróbkowe stanowią źródło zanieczyszczenia?

Procesy obróbkowe zwykle generują ostrza wokół:

• Otworów
• Obrabiane krawędzie
• Przecinające się otwory
• Przewodów olejowych
• Gniazda wałka rozrządu
• Gniazda wału korbowego
• Otworki cylindrów

Chociaż te zgrzebki są małe, mogą stać się swobodnymi cząstkami podczas kolejnych etapów montażu lub eksploatacji.

Zgrzebek może się oderwać podczas obsługi komponentu i skażać już oczyszczoną powierzchnię stykową lub przewód olejowy. Solidnie przytwierdzony zgrzebek również może się później oderwać z powodu wibracji występujących podczas pracy urządzenia.

W przypadku komponentów stosowanych w silnikach, układach hydraulicznych oraz innych precyzyjnych złożeniach może to bezpośrednio wpływać na osiągi czystości.

W rezultacie specyfikacje czystości mogą dotyczyć nie tylko pozostałości zanieczyszczeń wyrażonych wagowo, ale także wymagań dotyczących usuwania zgrzebków oraz generowania cząstek .

Typowy proces produkcyjny wygląda następująco:

Maszyna do usuwania zgrzebków → Przeniesienie → Maszyna do czyszczenia

Zintegrowany system zmienia to na:

Usunięcie wykańczania → Czyszczenie → Suszenie

w tym samym sprzęcie.

2. Trzy problemy związane z oddzielnym usuwaniem wykańczania i czyszczeniem

2.1 Dodatkowe przesyłanie przedmiotów obrabianych

Element musi zostać przetransferowany między dwoma maszynami.

W przypadku elementów precyzyjnie obrabianych dodatkowe manipulacje mogą zwiększać ryzyko:

• Uszkodzenia powierzchni
• Zderzenia lub uderzenia
• Błędy pozycjonowania
• Dodatkowych ręcznych manipulacji

Zmniejszenie niepotrzebnych transferów może uprościć przepływ materiałów.

2.2 Ponowne zanieczyszczenie

Sam proces usuwania wykańczania generuje wiórkę, fragmenty wykańczania oraz drobne cząstki metaliczne.

Jeśli te pozostałości nie zostaną skutecznie usunięte przed kolejnym etapem, mogą one zwiększyć obciążenie zanieczyszczeniami wchodzące do operacji czyszczenia.

W przypadku maszyny zintegrowanej przedmiot obrabiany może wejść bezpośrednio do procesu czyszczenia tuż po usunięciu wykańczania.

2.3 Dodatkowa powierzchnia podłogi i inwestycja

Dwie niezależne maszyny wymagają osobnych powierzchni zabudowy i zwykle potrzebują dodatkowego sprzętu transportowego, urządzeń buforujących oraz udziału operatora.

System zintegrowany może połączyć te funkcje w jedną komórkę produkcyjną, w zależności od wymaganej konfiguracji procesu.

3. Trzy powszechne metody usuwania wykańczania

Różne geometrie elementów wymagają różnych podejść do usuwania wykańczania.

Mechaniczne usuwanie zadziarów za pomocą szczotek

Robot przemieszcza szczotkę w celu obróbki poszczególnych otworów, krawędzi oraz innych określonych obszarów.

Szczotkowanie usuwające wykańczanie zapewnia dużą elastyczność i jest szczególnie odpowiednie do:

• Złożone Powierzchnie
• Nieregularnych otworów
• Wielu wariantów komponentów
• Dużej liczby miejsc wymagających usuwania wykańczania

Szczotkowanie usuwające wykańczanie z wykorzystaniem robotów pozwala na zaprogramowanie ścieżki narzędzia zgodnie z geometrią komponentu.

Usuwanie wykańczania przy użyciu narzędzi

Do fazowania lub skrobania regularnych otworów można stosować dedykowane narzędzia tnące.

W porównaniu ze szczotkowaniem usuwającym wykańczanie przetwarzanie przy użyciu narzędzi zapewnia wyższą spójność i wydajność, gdy:

• Geometria otworów jest stabilna
• Objętość produkcji jest wysoka
• Miejsca wymagające usuwania wykańczania są jednoznacznie określone

Mokre usuwanie wykańczania

Mokre usuwanie wykańczania przeprowadza się w środowisku cieczy tnącej lub czyszczącej.

Ciecz zapewnia smarowanie i chłodzenie podczas obróbki szczotkami oraz może pomóc zmniejszyć ryzyko przebarwień powierzchni spowodowanych tarciem i ciepłem.

Może również przyczynić się do wydłużenia czasu użytkowania szczotek.

W rzeczywistych systemach produkcyjnych te metody nie muszą koniecznie być stosowane niezależnie. Usuwanie wykańczania za pomocą szczotek i narzędzi można łączyć zgodnie z geometrią elementu oraz charakterystyką wykańczania.

4. Przykład: Robotyczne usuwanie wykańczania bloku silnika wysokoprężnego o sześciu cylindrach

Reprezentacyjny system usuwania wykańczania bloku silnika wysokoprężnego o sześciu cylindrach wykorzystuje dwa roboty wyposażone w szczotki do elastycznego usuwania wykańczania z określonych powierzchni i otworów.

Zamienialny elektryczny wrzeciono narzędziowy umożliwia stosowanie wielu konfiguracji szczotek przy użyciu tego samego wrzeciona.

System również wykorzystuje mokre usuwanie wykańczania w celu zmniejszenia ryzyka czernienia powierzchni oraz przedłużenia żywotności szczotek.

Kluczowe parametry

• Czas cyklu: 210 sekund/szt.
• Załadunek/rozładunek: Automatyczna taśma transportowa
• Metoda usuwania wykańczania: Dwa robotyczne systemy szczotkowe
• System narzędziowy: Zamienialna konfiguracja szczotek z silnikowym wrzecionem elektrycznym
• Proces: Mokre usuwanie wykańczania
• Zasięg usuwania wykańczania: Powierzchnia górna, powierzchnia dolna, czoła przednie i tylne, strona pompy oleju, otwory przepływu oleju, otwory wałka rozrządu, otwory wałka korbowego oraz otwory cylindrów

Ta konfiguracja pokazuje, dlaczego robocze usuwanie wykańczania jest szczególnie przydatne w przypadku bloków silnikowych z dużą liczbą cech obróbkowych.

5. Zintegrowany proces usuwania wykańczania i czyszczenia

Typowa zintegrowana kolejność produkcji to:

Wgranie → Usuwanie wykańczania → Ogólne czyszczenie → Celowe czyszczenie pod wysokim ciśnieniem → Przepłukanie → Odmuch powietrzem → Suszenie próżniowe → Wygranie

Kolejność ta ma kluczowe znaczenie.

Usuwanie wykańczania musi zostać wykonane przed końcowym czyszczeniem.

Usuwanie wykańczania generuje odłamki wykańczania oraz cząstki powstałe w trakcie obróbki. Gdyby komponent najpierw został oczyszczony, a dopiero potem poddany usuwaniu wykańczania, nowo powstałe cząstki mogłyby pozostać na powierzchniach, które już zostały oczyszczone.

Spowodowałoby to powstanie nowego cyklu zanieczyszczenia i potencjalnie wymagałoby powtórzenia operacji czyszczenia.

Główną zaletą integracji nie jest więc po prostu oszczędność jednej maszyny.

Jest to zdolność do stworzenia ciągłego procesu:

Zdejmowanie wykańczania → natychmiastowe czyszczenie → suszenie

aby cząstki powstające podczas zdejmowania wykańczania zostały usunięte przed opuszczeniem komórki produkcyjnej przez element.

6. Przykład: Maszyna do czyszczenia i zdejmowania wykańczania bloku silnika pojazdu osobowego

Reprezentatywny system bloku silnika pojazdu osobowego łączy zrobotyzowane czyszczenie z zdejmowaniem wykańczania za pomocą szczotek oraz narzędzi.

Proces czyszczenia obejmuje:

• Turbulentne czyszczenie ogólne
• Celowane czyszczenie
• czyszczenia pod ciśnieniem 32 MPa
• Czyszczenie pod ciśnieniem
• Wypłukać
• Suszения

Urządzenie integruje również zrobotyzowane zdejmowanie wykańczania za pomocą szczotek i narzędzi.

Kluczowe parametry

• Rozmiar urządzenia: Około 10 × 7 × 4,5 m
• Zakres regulowanego czasu cyklu: 20 sekund – 20 minut
• Czystość: ≤1–5 mg
• Rozmiar cząstek w głównym kanaле olejowym: ≤600 μm
• Suszono: Brak widocznych śladów wody
• Chłodzenie: Temperatura przedmiotu obrabianego ≤ temperatura otoczenia ±3°C w momencie wyładunku

Szerokość dostosowalny zakres cyklu od 20 sekund do 20 minut jest szczególnie istotny w przypadku elastycznego wytwarzania.

Pojedyncza konfiguracja maszyny może obsługiwać różne tryby produkcji – od niskowolumenowej produkcji wielu wariantów po wysokowolumenową produkcję pojedynczego komponentu, pod warunkiem zgodności konfiguracji wyposażenia i wymagań produkcyjnych.

7. Gdzie stosuje się zintegrowane maszyny do wykańczania krawędzi i czyszczenia?

Komponenty o złożonym układzie otworów

Blok silnika, głowy cylindrów, zawory oraz podobne komponenty mogą zawierać dziesiątki, a nawet setki cech obróbkowych.

Ręczne usuwanie wykańczania krawędzi staje się coraz trudniejsze wraz ze wzrostem liczby otworów i krawędzi.

Systemy robotyczne zapewniają programowalne i powtarzalne przetwarzanie.

Komponenty wymagające wysokiej czystości

Odpadki po frezowaniu stanowią samodzielne źródło zanieczyszczenia.

Integracja czyszczenia bezpośrednio po frezowaniu zmniejsza czas, w którym nowo wytworzone cząstki pozostają na elemencie.

Wielowariantowa produkcja

Programowalne roboty w połączeniu z wymiennymi szczotkami i narzędziami mogą obsługiwać wiele wariantów elementów.

Jest to szczególnie przydatne tam, gdzie kilka numerów części współdzieli tę samą linię produkcyjną.

Elementy wykonane z precyzyjnym frezowaniem

Zmniejszenie liczby etapów przetwarzania pośredniego może pomóc ograniczyć ryzyko zderzenia lub zadrapania po frezowaniu.

Dokładna korzyść zależy od geometrii elementu oraz układu komórki produkcyjnej.

8. Jak wybrać między frezowaniem szczotkowym a frezowaniem narzędziowym?

Nie istnieje jedna uniwersalna metoda frezowania odpowiednia dla każdego elementu.

Mechaniczne usuwanie zadziarów za pomocą szczotek jest zazwyczaj bardziej elastyczna i nadaje się do złożonych powierzchni, nieregularnych otworów oraz produkcji obejmującej wiele wariantów.

Usuwanie wykańczania przy użyciu narzędzi może zapewnić wysoką spójność i wydajność, gdy geometria otworów jest regularna, a warunki produkcji stabilne.

W niektórych zastosowaniach obie metody można łączyć.

Silnik elektryczny z wymiennymi szczotkami i narzędziami umożliwia systemowi przełączanie się między różnymi operacjami usuwania wykańczania (deburring) zgodnie z zaprogramowanym procesem.

Odpowiednia konfiguracja powinna zostać określona na podstawie:

• Położenie zadziory
• Rozmiar żarna
• Geometrii otworów
• Materiał komponentu
• Wymagania dot. powierzchni
• Wolumen produkcji
• Liczby wariantów komponentów
• Wymaganego czasu cyklu

Często zadawane pytania

Czy usuwanie wykańczania (deburring) i czyszczenie można naprawdę wykonać na jednej maszynie?

- Tak, to jest...

Zintegrowany system usuwania wykańczania (deburring) i czyszczenia może łączyć w jednej komórce produkcyjnej operacje usuwania wykańczania (deburring), czyszczenia, celowego czyszczenia pod wysokim ciśnieniem, płukania, suszenia oraz inne wymagane procesy.

Dokładna kolejność procesu zależy od komponentu oraz wymagań dotyczących jego czystości.

Jakie są zalety usuwania wykańczaków metodą mokrą?

Usuwanie wykańczaków metodą mokrą odbywa się przy użyciu płynu cięciowego lub płuczącego.

Główne korzyści to zmniejszenie przebarwień powierzchni związanych z tarciem oraz zapewnienie smarowania i chłodzenia, co może również przyczynić się do wydłużenia czasu użytkowania szczotek.

Konkretny płyn oraz warunki procesu należy dobierać zgodnie z materiałem komponentu oraz wymaganiami produkcyjnymi.

Która metoda jest lepsza: usuwanie wykańczaków szczotkami czy narzędziami?

Usuwanie wykańczaków szczotkami zapewnia większą elastyczność i nadaje się do złożonych powierzchni oraz nieregularnych otworów.

Usuwanie wykańczaków przy użyciu narzędzi zapewnia zazwyczaj wyższą spójność i wydajność w przypadku regularnych geometrii otworów oraz stabilnej produkcji wysokogłównościowej.

Niektóre systemy produkcyjne łączą obie metody i automatycznie przełączają się między narzędziami zgodnie z zaprogramowaną kolejnością operacji.

Czy kolejność operacji może zostać odwrócona?

Dla zintegrowanego procesu usuwania wykańczania i czyszczenia usuwanie wykańczania powinno zwykle być wykonywane przed końcową operacją czyszczenia.

Usuwanie wykańczania generuje cząstki. Gdyby usuwanie wykańczania było wykonywane po końcowym czyszczeniu, te cząstki mogłyby skażać oczyszczony element i potencjalnie wymagać dodatkowego etapu czyszczenia.

Jak szeroki może być zakres czasu cyklu?

Osiągalny zakres zależy od konfiguracji sprzętu oraz wymagań procesowych.

Reprezentatywny system czyszczenia i usuwania wykańczania dla bloku silnika samochodu osobowego ma regulowany zakres czasu cyklu wynoszący 20 sekund do 20 minut .

Tak szeroki zakres pozwala spełniać różne wymagania produkcyjne, szczególnie na elastycznych liniach obsługujących wiele wariantów komponentów.

Wniosek

Usuwanie wykańczania i czyszczenie nie muszą koniecznie być traktowane jako dwa całkowicie oddzielne procesy produkcyjne.

Dla bloków silników, główek cylindrów, korpusów zaworów oraz innych złożonych, frezowanych komponentów integracja robotycznego usuwania wykańczania + przemysłowego czyszczenia może zmniejszyć liczbę pośrednich operacji manipulacyjnych, natychmiast usuwać nowo powstające cząstki oraz łączyć wiele procesów w jedną komórkę produkcyjną.

Szczotkowanie do usuwania zacieków, usuwanie zacieków za pomocą narzędzi oraz mokre usuwanie zacieków mogą również być łączone w zależności od geometrii komponentu, cech zacieków, materiału, objętości produkcji oraz wymagań dotyczących czystości.

W przypadku zastosowań wymagających zarówno usuwania zacieków, jak i wysokiego stopnia czystości, zintegrowana maszyna do usuwania zacieków i czyszczenia umożliwia połączenie tych dwóch procesów w ciągły przepływ produkcyjny.