Czy usuwanie wykańczania i czyszczenie można połączyć w jednej maszynie? Zintegrowane rozwiązanie do usuwania wykańczania i czyszczenia

Przegląd

Grubości powstałe podczas obróbki mogą stać się źródłem wtórnej kontaminacji, jeśli nie zostaną usunięte przed montażem. Luźne grubości i cząstki metalu mogą przedostać się do kanałów olejowych, powierzchni styku, układów smarowania lub obwodów hydraulicznych, co potencjalnie wpływa na czystość komponentów oraz na działanie kolejnych etapów procesu.

Tradycyjnie wykańczanie krawędzi i czyszczenie są wykonywane na osobnych maszynach, co wymaga dodatkowego manipulowania przedmiotami obrabianymi i stwarza ryzyko ponownej kontaminacji. Zintegrowana maszyna do wykańczania krawędzi i czyszczenia łączy te procesy w jednym systemie, ułatwiając przepływ produkcji i poprawiając ciągłość procesu.

Ten artykuł wyjaśnia główne metody usuwania wykańczaków, typowe sekwencje procesów, kluczowe scenariusze zastosowań oraz kwestie do rozważenia przy wyborze zintegrowanego rozwiązania.

1. Dlaczego usuwanie wykańczaków jest niezbędne do zapewnienia czystości komponentów

Operacje obróbkowe mogą pozostawiać wykańczaki wokół krawędzi otworów, ostrych narożników oraz przecinających się przewodów. Choć są małe, wykańczaki te mogą się odrywać podczas montażu lub eksploatacji urządzenia i stawać się luźnymi zanieczyszczeniami.

W blokach silników, głowicach cylindrów, korpusach zaworów oraz innych precyzyjnie obrobionych komponentach odłączone cząstki mogą przedostać się do przewodów olejowych lub pozostać na powierzchniach styku. Usuwanie wykańczaków jest zatem ważnym etapem przygotowania komponentów do kolejnych operacji czyszczenia i montażu.

Wymagania przemysłowe dotyczące czystości mogą dotyczyć nie tylko masy i rozmiaru pozostałych cząstek, ale także obecności wykańczaków powstałych w trakcie obróbki. Konkretne kryteria akceptacji należy określić zgodnie z funkcją komponentu oraz technicznymi wymaganiami klienta.

Konwencjonalna metoda produkcji wykorzystuje jedną maszynę do usuwania wykańczania (deburring) i inną do czyszczenia. Półwyrobów należy przenieść pomiędzy tymi dwoma operacjami, co wiąże się z dodatkowym manipulowaniem i koordynacją procesu.

2. Trzy wyzwania związane z oddzielnymi operacjami usuwania wykańczania i czyszczenia

Dodatkowe manipulowanie półwyrobami

Przenoszenie komponentów pomiędzy maszynami zwiększa wymagania dotyczące manipulowania i może wiązać się z ryzykiem uderzenia lub zadrapania, szczególnie na powierzchniach precyzyjnie obrobionych skrawaniem.

Potencjalne zanieczyszczenie wtórne

Usuwanie wykańczania generuje wiórkę i cząstki metalu. Jeśli te zanieczyszczenia nie zostaną wystarczająco usunięte przed etapem czyszczenia, mogą one zwiększyć obciążenie procesu czyszczenia i zakłócić osiągnięcie zamierzonego stopnia czystości.

Większa powierzchnia zajmowana przez sprzęt oraz większe wymagania dotyczące manipulowania

Dwie osobne maszyny mogą wymagać dodatkowej powierzchni podłogowej, taśm transportowych, uchwytów oraz zaangażowania operatora. Rzeczywisty wpływ zależy od układu produkcji oraz poziomu zautomatyzowania.

Zintegrowany system łączy usuwanie wykańczania (deburring) i czyszczenie w jednej maszynie. Przedmiot obrabiany można załadować raz i przetworzyć w zaprogramowanej kolejności bez konieczności przenoszenia go pośredniego do osobnej maszyny do czyszczenia.

Taka integracja może uprościć obsługę materiałów oraz pomóc zmniejszyć ryzyko wtórnej kontaminacji, pod warunkiem że systemy zbierania wiórków, zarządzania cieczami i wydajność czyszcząca zostały odpowiednio zaprojektowane.

3. Trzy powszechne metody usuwania wykańczania

Wybór odpowiedniej metody usuwania wykańczania zależy od materiału przedmiotu obrabianego, geometrii wykańczania, konfiguracji otworów, objętości produkcji oraz wymaganego stanu krawędzi.

Mechaniczne usuwanie zadziarów za pomocą szczotek

Usuwanie wykańczania za pomocą szczotek wykorzystuje szczotki zamontowane na robotach lub innych sterowanych systemach narzędziowych do przetwarzania określonych otworów, krawędzi i powierzchni. Metoda ta zapewnia elastyczność przy złożonych kształtach, nieregularnych otworach oraz komponentach wymagających usuwania wykańczania w wielu miejscach.

Rodzaj szczotki, ścieżka narzędzia, siła kontaktu oraz czas obróbki muszą zostać dobrane i zweryfikowane dla danej części.

Usuwanie wykańczania przy użyciu narzędzi

Dedykowane narzędzia tnące mogą fazować lub usuwać zaloty z krawędzi regularnych otworów oraz innych określonych cech geometrycznych. Metoda ta pozwala uzyskać powtarzalne rezultaty w stabilnej, masowej produkcji, o ile geometria zalotów oraz dostęp narzędzia są dobrze kontrolowane.

Wybór narzędzi oraz strategie ich wymiany powinny uwzględniać zużycie narzędzi, wymagania wymiarowe oraz różnice między modelami części.

Mokre usuwanie wykańczania

Dezburrowanie mokre przeprowadza się w odpowiednim środowisku cieczy tnącej lub czyszczącej. W zależności od procesu oraz składu cieczy, płyn może zapewniać chłodzenie i smarowanie, wspomagać usuwanie odpadów oraz zmniejszać ryzyko przebarwień powierzchni związanych z nagrzewaniem.

Podczas projektowania procesu należy uwzględnić zgodność cieczy, jej filtrowanie, konserwację oraz wymagania dotyczące późniejszego czyszczenia.

W wielu zastosowaniach połączenie metod zapewnia najlepszy balans między elastycznością a wydajnością procesu.

Przykład zastosowania: robotyczne usuwanie zadziorów z bloku silnika wysokoprężnego o sześciu cylindrach

System robotycznego usuwania zadziorów z bloku silnika wysokoprężnego o sześciu cylindrach wykorzystuje dwa roboty wyposażone w szczotki do obróbki określonych otworów i powierzchni. Elektryczny wrzecionowy układ wymiany narzędzi umożliwia stosowanie różnych szczotek, a mokre usuwanie zadziorów pomaga kontrolować temperaturę i zużycie szczotek.

Czas cyklu systemu odniesienia wynosi około 210 sekund na przedmiot obrabiany i wykorzystuje automatyczną taśmę transportową do załadunku i rozładowania.

Zakres usuwania zadziorów obejmuje górne i dolne powierzchnie, przednią i tylną ścianę końcową, stronę pompę oleju, kanały olejowe, otwory wałka rozrządu, otwory wału korbowego oraz otwory cylindrów.

Rzeczywisty zakres usuwania zadziorów i czas cyklu zależą od konstrukcji przedmiotu obrabianego, rozmieszczenia zadziorów, konfiguracji narzędzi oraz wymagań produkcyjnych.

4. Jak działa zintegrowana maszyna do usuwania zadziorów i czyszczenia

Typowy ciąg procesów może obejmować:

1. Ładowania przedmiotów obrabianych

2. Usuwanie wykańczania za pomocą szczotek, narzędzi tnących lub kombinacji tych metod

3. Ogólne czyszczenie

4. Celowe czyszczenie pod wysokim ciśnieniem

5. Wypłukać

6. Oddmuch powietrzem

7. Suszenie próżniowe, tam gdzie jest to wymagane

8. Zdejmowanie przedmiotu obrabianego

Usuwanie wykańczania zwykle odbywa się przed ostatecznym czyszczeniem, ponieważ generuje ono wióry i cząstki, które należy usunąć z przedmiotu obrabianego. Zintegrowanie tych dwóch operacji pozwala na bezpośrednie przejście komponentu do czyszczenia po usunięciu wykańczania, co zmniejsza liczbę pośrednich manipulacji.

Dokładny ciąg zależy od komponentu oraz zweryfikowanego procesu. Na przykład dedykowany etap usuwania wiórów może być wymagany przed dokładnym czyszczeniem, podczas gdy suszenie próżniowe może zostać wybrane w przypadku, gdy geometria komponentu oraz kryteria akceptacji wilgoci uzasadniają jego zastosowanie.

Przykład zastosowania: Czyszczenie i usuwanie wykańczania bloków silników samochodów osobowych

System referencyjny do czyszczenia bloków silników samochodów osobowych integruje robotyczne usuwanie wykańczania za pomocą szczotek i narzędzi z turbulentnym czyszczeniem, celowym czyszczeniem oraz czyszczeniem pod wysokim ciśnieniem przy 32 MPa , czyszczeniem z zablokowaniem otworów oraz płukaniem.

Zgłoszone parametry sprzętu i procesu to:

Te wartości opisują konfigurację odniesienia, a nie gwarantowaną wydajność dla każdego przedmiotu obrabianego. Cel czystości, ograniczenie wielkości cząstek, kryterium suszenia oraz czas cyklu należy zweryfikować w odniesieniu do rzeczywistego komponentu i procedury akceptacji.

Regulowany zakres czasu cyklu umożliwia spełnienie różnych wymagań produkcyjnych – od stosunkowo krótkich cykli w przypadku produkcji masowej po dłuższe procesy dla skomplikowanych komponentów. Jednak osiągalna wydajność zależy od całego procesu, w tym załadunku, wyładunku, wymiany narzędzi, zmienności przedmiotów obrabianych oraz wszelkich wymaganych kontroli.

5. Gdzie zintegrowane usuwanie wykańczania i czyszczenie są najbardziej przydatne

Systemy zintegrowane są szczególnie istotne dla komponentów łączących złożoną geometrię z wysokimi wymaganiami dotyczącymi czystości.

Blok silnika i głowice cylindrów: Wiele przecinających się kanałów, otworów wierconych oraz obrabianych krawędzi może wymagać zsynchronizowanych operacji usuwania wykańczania i czyszczenia.

Korpusy zaworów oraz inne komponenty sterujące przepływem cieczy: Małe kanały i przecinające się otwory sprawiają, że usuwanie wiórków oraz weryfikacja czystości są ważne. Proces musi być zaprojektowany z uwzględnieniem wewnętrznej geometrii komponentu oraz kryteriów akceptacji.

Linie produkcyjne wielomodelowe: Programowalne trajektorie robotów oraz – tam, gdzie jest to obsługiwane – automatyczna wymiana narzędzi lub szczotek mogą ułatwić adaptację do różnych wariantów przedmiotów obrabianych.

Komponenty precyzyjnie obrabiane: Zmniejszenie liczby przenoszeń między maszynami może ograniczyć liczbę etapów manipulacji i obniżyć ryzyko przypadkowego uszkodzenia, choć nadal konieczne są odpowiednie uchwyty oraz ostrożna obsługa.

Big Bird Industrial dostarcza urządzeń do usuwania wykańczaków i czyszczenia, przeznaczonych m.in. do bloków silnikowych, główek cylindrowych oraz wałków rozrządu. Konfigurację procesu można opracować zgodnie z geometrią przedmiotu obrabianego, położeniem wykańczaków, wymaganiami dotyczącymi zanieczyszczeń, objętością produkcji oraz dostępną przestrzenią fabryczną.

Najczęściej zadawane pytania

Jakie są zalety usuwania wykańczaków metodą mokrą w porównaniu z metodą suchą?

Usuwania wykańczaków metodą mokrą zapewnia chłodzenie i smarowanie, co pomaga kontrolować ciepło tarcia oraz zużycie szczotek. Może również wspomagać usuwanie odpadów. Rzeczywiste korzyści zależą od użytego medium ciekłego, narzędzia, materiału przedmiotu obrabianego oraz ustawień procesu. Wykończenie powierzchni i trwałość narzędzi należy potwierdzić poprzez testy aplikacyjne.

Jak wybrać między usuwaniem wykańczaków za pomocą szczotek a usuwaniem wykańczaków przy użyciu narzędzi?

Szczotkowanie do usuwania wykańczania jest często odpowiednie dla powierzchni złożonych, nieregularnych otworów oraz zastosowań wymagających elastycznych ścieżek narzędzi. Specjalistyczne narzędzia tnące mogą okazać się skuteczne przy obróbce krawędzi dobrze zdefiniowanych otworów oraz przy stabilnych, powtarzalnych geometriach. Niektóre systemy łączą oba podejścia i automatycznie przełączają narzędzia w zależności od zaprogramowanej operacji.

Czy czyszczenie można wykonać przed usuwaniem wykańczania?

Jeśli operacja usuwania wykańczania generuje wióry lub cząstki, końcowe czyszczenie powinno zazwyczaj następować po usunięciu wykańczania. Wykonanie czyszczenia przed usunięciem wykańczania może spowodować ponowne zabrudzenie już oczyszczonego elementu, co potencjalnie wymagałoby dodatkowego etapu czyszczenia. Inna kolejność działań powinna być stosowana wyłącznie wtedy, gdy proces został specjalnie zaprojektowany i zweryfikowany pod tym względem.

Jak szeroki może być zakres czasu cyklu?

Zakres czasu cyklu zależy od konfiguracji wyposażenia, geometrii przedmiotu obrabianego, liczby miejsc usuwania wykańczania, etapów czyszczenia oraz wymagań produkcyjnych. Jeden z systemów do obróbki bloków silników samochodowych osobowych ma regulowany zakres czasu cyklu od 20 sekund do 20 minut. Ten zakres nie powinien być interpretowany jako osiągalna wydajność dla każdego pojedynczego elementu lub linii produkcyjnej.

Wniosek

Łączenie procesów usuwania wykańczania i czyszczenia w jednej maszynie pozwala zmniejszyć liczbę operacji pośrednich, uprościć przepływ produkcji oraz wspiera kontrolę zanieczyszczeń wtórnych. Kluczowe jest dopasowanie metody usuwania wykańczania, kolejności czyszczenia, zarządzania cieczami roboczymi oraz kryteriów akceptacji do rzeczywistych cech przedmiotu obrabianego.

Dla bloków silników, główek cylindrów, wałów rozrządu oraz innych precyzyjnie obrabianych elementów należy ocenić zintegrowane rozwiązanie przy użyciu reprezentatywnych przedmiotów obrabianych oraz wyraźnie określonych wymagań dotyczących usuwania wykańczania, zanieczyszczenia resztkowymi cząstkami, czasu cyklu, suszenia oraz zdolności produkcyjnej.

Big Bird Industrial, dawniej Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd. rozwija przemysłowe rozwiązania do czyszczenia i wygładzania krawędzi dla zastosowań w przemyśle motocyklowym oraz precyzyjnym przetwórstwie. Konfiguracja sprzętu może być dopasowana do geometrii komponentu, procesu produkcyjnego oraz wymagań klienta.