Rebarbação e limpeza de árvore de cames: 66 segundos para duas peças a 3 mg

Visão Geral

Uma árvore de cames é um eixo longo e esbelto com uma série de perfis lobados retificados com tolerância medida em centésimos de milímetro. Após a perfuração, trata-se também de um componente com furos para óleo que intersectam os mancais e rebarbas localizadas exatamente onde o óleo deve fluir.

Portanto, a remoção de rebarbas constitui um problema distinto da remoção de rebarbas em um bloco ou em uma carcaça. A rebarba é pequena, mas a superfície adjacente é o perfil acabado; assim, uma escova ou uma ferramenta cortante que remova a rebarba ao tocar o lobo transforma a peça em um refugo. Da mesma forma, a limpeza representa um desafio distinto, pois os furos para óleo são pequenos e o eixo não pode ser inundado a partir do exterior.

A célula descrita aqui realiza ambas as operações em um único invólucro em 66 segundos para duas peças, mantendo cada peça em ou abaixo de 3 mg. A Big Bird Industrial (anteriormente Shimada Big Bird Industrial) desenvolve sistemas de limpeza e desbaste para componentes do trem de força automotivo desde 2001, e a configuração segue linhas de produção para árvores de cames, em vez de uma disposição laboratorial.

1. O Que Diferencia Uma Árvore de Cames

Duas características distinguem uma árvore de cames de outros trabalhos de desbaste: ela é esbelta, e sua superfície funcional é difícil de acessar sem contato físico.

Uma Peça Esbelta Que Sofre Deformação

Uma árvore de cames apoiada em ambas as extremidades sofre deformação sob seu próprio peso e sob qualquer força de fixação. Isso é relevante porque o desbaste exige contato, e o contato em um eixo esbelto altera a geometria à qual ele foi retificado. Apoiá-la em mais de dois pontos e aplicar ferramentas com força controlada — em vez de depender exclusivamente do controle de posição — é o que preserva o perfil.

O Perfil É a Referência

Num bloco, a superfície ao lado de uma rebarba é normalmente uma face de fundição geral com tolerância generosa. Num eixo de comando, a superfície ao lado da rebarba é o lóbulo, e o lóbulo é a razão pela qual a peça existe. Cada método de desbaste de rebarbas deve ser avaliado quanto à sua capacidade de remover material da borda sem alterar a superfície adjacente.

2. Onde as Rebarbas Realmente Estão Localizadas

As rebarbas em eixos de comando concentram-se num pequeno número de locais, e cada um exige um tratamento diferente.

Intersecções dos Furos de Óleo

Cada furo de óleo perfurado sai para um munhão ou para o flanco de um lóbulo, e a borda de saída apresenta uma rebarba no interior do furo. Essa rebarba é a mais prejudicial na peça, pois se desprende no fluxo de óleo e atinge uma superfície de apoio. É também a mais difícil de alcançar, pois está localizada no interior de um furo que pode ter apenas alguns milímetros de diâmetro.

Bordas dos Lóbulos e Ranhuras de Chaveta

As bordas laterais de um lóbulo esmerilhado apresentam uma pequena rebarba proveniente da esmerilhagem, e uma ranhura chavetada ou um registro de coroa dentada apresenta uma rebarba mais pronunciada proveniente da fresagem. A rebarba fina pode ser removida com uma escova; a mais pronunciada exige uma ferramenta, e esta deve aproximar-se da borda numa direção que não toque a superfície lateral.

3. Remoção de rebarbas sem tocar no perfil

O método deve remover material de uma aresta, deixando a superfície adjacente intacta; e, em um comando, essas duas superfícies estão a milímetros de distância uma da outra.

Controle de força em vez de controle de posição

Um robô guiado por posição pressionará uma escova contra o lóbulo com uma força determinada pelo erro de posicionamento. Um robô com controle de força segue a aresta com uma força de contato definida, mantendo assim a escova sobre a rebarba, independentemente da posição real da superfície usinada. Em uma peça esbelta, essa diferença é o que separa um comando com rebarbas removidas de um comando descartado.

Remoção de rebarbas úmida na mesma célula

A remoção de rebarbas no interior da célula de limpeza, com operação submersa, captura os fragmentos no líquido em vez de liberá-los no ar. Em um comando, isso é mais crítico do que em um bloco, pois os fragmentos são finos e os furos de óleo ficam próximos à região onde a escova atua.

4. Limpeza dos furos de óleo

Um furo de óleo no eixo de comando é pequeno, muitas vezes inclinado e desemboca em uma superfície que deve permanecer limpa. Pulverizar o eixo por fora umedece-o sem limpar os furos.

Limpeza Através do Furo

A abordagem eficaz consiste em injetar líquido no furo, de modo que ele saia pela saída, arrastando consigo o fragmento de rebarba. Isso exige um bico que se selle na entrada ou uma lança que penetre nela, além de pressão suficiente para mover um fragmento contra a parede de um orifício estreito.

Por Que a Ordem É Importante

Limpar antes da remoção de rebarbas é trabalho desperdiçado, pois a remoção de rebarbas é justamente o que gera os fragmentos. Limpar após a remoção de rebarbas, mas antes da lavagem, deixa os fragmentos nos furos de óleo até que a lavagem os dilua. A sequência eficaz é: remover rebarbas, limpar, lavar, secar — sendo que a limpeza deve usar líquido filtrado separadamente, para não reintroduzir os resíduos da peça anterior.

5. O Ciclo de Duas Etapas de 66 Segundos

A célula opera dois eixos de comando por ciclo em 66 segundos, mantendo a peça em ou abaixo de 3 mg. Duas peças por ciclo não é um acidente do tamanho da máquina: equilibra o tempo de desburragem com o tempo de limpeza, de modo que nenhuma etapa aguarde a outra.

Por Que o Emparelhamento Funciona em uma Peça Esbelta

Um eixo de comando ocupa pouco volume em relação ao seu comprimento, portanto, uma câmara dimensionada para um único eixo fica majoritariamente vazia. Carregar dois eixos, apoiados nas extremidades e separados, aproveita esse volume sem aumentar o tamanho da câmara, melhorando a produtividade por unidade de invólucro, em vez de por unidade de energia.

O Que Define os 66 Segundos

O ciclo é determinado pelo movimento de desburragem, não pela lavagem. Uma escova que percorre diversos lóbulos e várias saídas de furos de óleo em dois eixos constitui um programa extenso, e as etapas de lavagem são mais curtas do que a etapa de desburragem. Essa distribuição explica por que uma célula para eixos de comando tem aparência distinta de uma célula para carcaças, onde a lavagem predomina.

6. Verificação

A verificação de um eixo de comando possui duas partes que costumam ser confundidas: a rebarba e a limpeza. Uma peça pode estar isenta de rebarba, mas ainda assim falhar no limite de massa, pois os fragmentos resultantes da remoção de rebarbas permanecem dentro do orifício de óleo. Por outro lado, uma peça pode atender ao limite de massa e, mesmo assim, apresentar rebarba que se soltará posteriormente.

A verificação prática consiste numa inspeção visual, sob ampliação, das arestas especificadas, combinada com uma medição do interior do orifício de óleo que confirma a passagem livre. Verificar apenas a parte externa do eixo testa uma superfície que o cliente jamais observará. Em um eixo de comando, esses dois tipos de verificação também são realizados em momentos distintos: a inspeção das arestas pode ser feita na primeira peça de um lote, enquanto a verificação da passagem livre é realizada em amostras retiradas do meio e do final do lote, pois uma escova que se desgasta ao longo do lote altera o que consegue alcançar nos orifícios.

Perguntas frequentes

É possível realizar a remoção de rebarbas em eixos de comando na mesma máquina utilizada para blocos?

Raramente no mesmo ciclo. Uma célula de bloco utiliza alta pressão e grande vazão em uma parte pesada, enquanto um comando de válvulas requer ferramentas com controle de força em uma peça esbelta. Eles podem compartilhar um edifício e uma filosofia de filtração, mas não uma câmara.

Como o lóbulo é protegido da escova?

Controlando a força de contato em vez da posição e escolhendo uma escova cuja rigidez seja suficientemente baixa para não marcar uma superfície retificada sob essa força. Essas duas configurações são escolhidas em conjunto.

3 mg é realista para uma peça tão longa?

É realista quando os furos de óleo são limpos por fluxo contínuo em vez de serem pulverizados e quando o circuito de enxágue é mantido separado. A maioria das falhas em comandos de válvulas ocorre nos furos, e não na superfície externa.

O que limita o tempo de ciclo?

O programa de desburramento. Seguir vários lóbulos e várias saídas de furos com uma ferramenta controlada leva mais tempo do que lavar a mesma peça, o que é o oposto do que ocorre em uma linha de carcaças.

Conclusão

Um eixo de comando é desburrado contra uma superfície acabada, em vez de contra uma superfície bruta, e é isso que limita o método. A ferramenta com controle de força, a operação úmida e a limpeza por jato em cada orifício de óleo são as três decisões que permitem o funcionamento de uma célula combinada.

A especificação deve indicar as arestas a serem desburradas, os orifícios de óleo a serem limpos por jato, o limite de limpeza e a unidade do ciclo. Uma célula para eixos de comando cotada em duas peças por ciclo em 66 segundos só é comparável quando o segundo valor for declarado conjuntamente. O mesmo ocorre com uma célula cotada em três miligramas, pois a região à qual esse valor se aplica é tão importante quanto o próprio valor. Um valor medido na parte externa do eixo descreve uma peça diferente daquela cuja medição foi feita no interior dos orifícios de óleo.