Kamaxelavsläta och rengöring: 66 sekunder för två delar vid 3 mg

Översikt

En kamaxel är en lång smal axel med en serie noppade profiler som slipits med en tolerans mätt i hundradelar av en millimeter. Den är även, efter borrning, en komponent med oljehål som skär genom lagernas ytor och med kantborr som sitter exakt där oljan måste flöda.

Att avkanta den är därför ett annat problem än att avkanta en block- eller housingskomponent. Kantbordet är litet, men ytan bredvid är den färdiga profilen, och en borste eller fräs som tar bort kantbordet samtidigt som den nuddar noppens yta har skapat en skrotad del. Att rengöra den är också ett annat problem, eftersom oljehålen är små och axeln inte kan spolas från utsidan.

Cellen som beskrivs här utför båda operationerna i en och samma kapsling på 66 sekunder för två delar, medan delen hålls vid eller under 3 mg. Big Bird Industrial (tidigare Shimada Big Bird Industrial) har byggt rengörings- och avkantningsanläggningar för bilars kraftöverföringskomponenter sedan 2001, och konfigurationen följer produktionslinjer för kamaxlar snarare än ett laboratorieupplägg.

1. Vad gör en kamaxel annorlunda

Två egenskaper skiljer en kamaxel från andra avkantningsuppgifter: den är smal och dess funktionella yta är svår att nå utan att nudda den.

En smal del som böjer sig

En kamaxel som stöds i båda ändarna böjer sig under sin egen vikt och under vilken som helst spännkraft. Det är av betydelse eftersom avkantning kräver kontakt, och kontakt på en smal axel förändrar den geometri som den slipits till. Att stödja den på fler än två punkter samt använda verktyg med reglerad kraft istället för endast positionsstyrning är vad som bevarar profilen oförändrad.

Profilen är referensen

På en blockdel är ytan bredvid en skärv vanligtvis en allmän gjutyt med generösa toleranser. På en kamaxel är ytan bredvid skärven kamprofilen, och just kamprofilen är anledningen till att delen finns. Varje avskärvningsmetod måste bedömas utifrån om den kan ta bort material från kanten utan att förändra den intilliggande ytan.

2. Var skärvarna faktiskt sitter

Kamaxelskärvar koncentrerar sig till ett litet antal platser, och var och en kräver en annan behandling.

Oljehålsanslutningar

Varje borrat oljehål mynnar ut i en lageryta eller en kamprofilssida, och utgående kant har en skärv på insidan av hålet. Den skärven är den mest skadliga på delen, eftersom den lossnar i oljeströmmen och når en lageryta. Den är också svårast att nå, eftersom den sitter inne i ett hål som kan vara bara några millimeter i diameter.

Kamprofilskanter och nyckelföringar

Flankkanterna på en slipad lobbär bort en fin kantborr från slipningen, och en nyckelfåra eller ett kugghjulsregister bär en tyngre kantborr från fräsningen. Den fina kantborren kan tas bort med en borste; den tyngre kräver ett verktyg, och verktyget måste närma sig kanten från en riktning som inte nuddar flanken.

3. Avkantning utan att nudda profilen

Metoden måste ta bort material från en kant samtidigt som den angränsande ytan lämnas orörd, och på en kamaxel är dessa två ytor bara millimeter ifrån varandra.

Kraftstyrning i stället för positionsstyrning

En robot som styrs till en position trycker in en borste i lobsidan med en kraft som motsvarar positionsfelen. En robot med kraftstyrning följer kanten med en definierad kontaktkraft, vilket håller borsten på kanten oavsett var den slipda ytan faktiskt befinner sig. På en smal del är skillnaden avgörande mellan en avkantad kamaxel och en skrotad kamaxel.

Våt avkantning i samma cell

Avkantning inuti rengöringscellen, där arbetet sker under översvämningsvillkor, fångar upp fragmenten i vätska istället for att släppa ut dem i luften. På en kamaxel är detta viktigare än på en blockmotor, eftersom fragmenten är fina och oljehålen ligger nära där borsten arbetar.

4. Rengöring av oljehålen

Ett kamaxeloljehål är litet, ofta vinklat och öppnar mot en yta som måste förbli ren. Att spruta axeln utifrån blöter den utan att spola rent hålen.

Spolning genom hålet

Den effektiva metoden är att föra in vätska i hålet så att den strömmar ut genom utgången och medför burrfragmentet med sig. Det kräver en munstycke som täter mot ingången eller en lans som går in i den, samt tillräckligt högt tryck för att föra ett fragment längs väggen i ett smalt borrhål.

Varför ordningen spelar roll

Att spola innan avburring är slösad arbetsinsats, eftersom avburringen skapar fragmenten. Att spola efter avburning men innan tvätt lämnar fragmenten kvar i oljehålet tills tvätten späder dem ut. Den fungerande sekvensen är: avburra, spola, tvätta, torka – där spolningen använder separat filtrerad vätska så att den inte återför föregående dels skräp.

5. Den tvådelade cykeln på 66 sekunder

Cellen kör två kamaxlar per cykel på 66 sekunder och håller delen vid eller under 3 mg. Två delar per cykel är inte en slumpmässig följd av maskinens storlek: det balanserar avburkningstiden mot rengöringstiden, så att ingen av de två stadierna behöver vänta på det andra.

Varför parning fungerar på en smal del

En kamaxel upptar liten volym i förhållande till sin längd, så en kammare dimensionerad för en enda axel är mestadels tom. Att lasta in två axlar, stödda vid sina ändar och åtskilda, utnyttjar den volymen utan att öka kammarens storlek, vilket förbättrar genomströmningen per enhet av inneslutning snarare än per enhet energi.

Vad bestämmer de 66 sekunderna

Cykeltiden bestäms av avburkningsrörelsen, inte av tvätten. Ett borstprogram som följer flera lopper och flera oljehålsutgångar på två axlar är långt, och tvättningsstadierna är kortare än avburkningsstadiet. Denna fördelning är anledningen till att en kamaxelcell ser annorlunda ut än en housingcell, där tvätten dominerar.

6. Verifiering

Verifiering av en kamax består av två delar som ofta förväxlas: spånskärvor och renlighet. En komponent kan vara fri från spånskärvor men ändå underkändas vid massgränskontrollen, eftersom deburringsfragment fortfarande finns kvar i oljehålet. En komponent kan uppfylla massgränsen men ändå ha spånskärvor som kommer att lossna senare.

Den praktiska verifieringen är en visuell granskning av de specificerade kanterna under förstoring, kombinerad med en mätning av oljehålens insida som bekräftar att genomspolning skett. Att endast kontrollera ytan på axelns utsida testar en yta som kunden aldrig kommer att se. På en kamax utförs dessa två kontroller även vid olika tillfällen: kantkontrollen kan göras på den första komponenten i en serie, medan genomspolningskontrollen utförs på provtagningar från mitten och slutet av serien, eftersom en borste som slits under serien påverkar vad som når hålen.

Vanliga frågor

Kan kamaxar deburras i samma maskin som block?

Sällan i samma cykel. En blockcell använder högt tryck och stor flödeshastighet på en tung del, medan en kamax kräver kraftstyrda verktyg på en smal del. De kan dela samma byggnad och samma filtreringsfilosofi, men inte samma kammare.

Hur skyddas lobsidan mot borsten?

Genom att styra kontaktkraften snarare än positionen och genom att välja en borste vars styvhet är tillräckligt låg för att inte lämna märken på en slipad yta vid den aktuella kraften. De två inställningarna väljs tillsammans.

Är 3 mg realistiskt för en del av denna längd?

Det är realistiskt när oljehålen spolas istället för sprutas, och när sköljkretsen hålls separat. De flesta fel på kamaxar orsakas av hålen snarare än av ytan utåt.

Vad begränsar cykeltiden?

Avburkningsprogrammet. Att följa flera lobar och flera hålutfall med ett styrbart verktyg tar längre tid än att tvätta samma del, vilket är motsatsen till en huslinje.

Slutsats

En kamaxel avfäsas mot en färdig yta snarare än mot en rå yta, och det är detta som begränsar metoden. Verktyg med kraftstyrning, våt drift och spolning genom varje oljehål är de tre besluten som gör att en kombinerad cell fungerar.

Specifikationen bör ange vilka kanter som ska avfässas, vilka oljehål som ska spolas, renhetsgränsen och cykelenheten. En kamaxelcell som anges till två delar per cykel på 66 sekunder är endast jämförbar om den andra siffran anges tillsammans med den. Det gäller också en cell som anges till tre milligram, eftersom det område som siffran avser är lika viktigt som själva värdet. En siffra som tas på axelns yttre yta beskriver en annan del än en som tas inuti oljehålen.