Làm sạch và loại bỏ ba via trục cam: 66 giây cho hai chi tiết ở mức 3 mg

Tổng Quan

Trục cam là một trục dài và mảnh, mang theo một loạt các gờ có hình dạng đặc biệt đã được mài với độ chính xác tính bằng phần trăm milimét. Sau khi khoan, trục cam cũng là một chi tiết có các lỗ dẫn dầu cắt ngang qua các cổ trục và các ba via nằm đúng tại vị trí mà dầu cần phải chảy qua.

Do đó, việc loại bỏ ba via trên trục cam là một bài toán khác biệt so với việc loại bỏ ba via trên khối động cơ hoặc thân máy. Ba via rất nhỏ, nhưng bề mặt liền kề với nó lại là hình dáng hoàn thiện của gờ cam; do đó, nếu dùng bàn chải hoặc dụng cụ cắt để loại bỏ ba via mà đồng thời chạm vào gờ cam thì chi tiết sẽ trở thành phế phẩm. Việc làm sạch trục cam cũng là một bài toán riêng biệt, bởi các lỗ dẫn dầu rất nhỏ và trục không thể được ngập nước từ bên ngoài.

Ông ty Big Bird Industrial (trước đây là Shimada Big Bird Industrial) đã chế tạo các hệ thống làm sạch và loại bỏ ba via cho các bộ phận truyền động ô tô kể từ năm 2001; ông ty này thiết kế buồng xử lý để thực hiện cả hai công việc trong một buồng duy nhất, với thời gian xử lý là 66 giây cho hai chi tiết, đồng thời giữ lượng ba via ở mức tối đa 3 mg trên mỗi chi tiết. Cấu hình hệ thống được bố trí theo dây chuyền sản xuất trục cam thay vì theo kiểu bố trí phòng thí nghiệm.

1. Điều gì làm cho trục cam khác biệt

Hai đặc điểm phân biệt trục cam với các chi tiết khác cần loại bỏ ba via: trục cam có dạng thanh mảnh, và bề mặt chức năng của nó khó tiếp cận mà không chạm vào.

Một chi tiết mảnh dễ võng xuống

Trục cam được đỡ tại cả hai đầu sẽ bị võng xuống do trọng lượng bản thân và do bất kỳ lực kẹp nào tác động lên. Điều này quan trọng bởi vì việc loại bỏ ba via đòi hỏi phải tiếp xúc trực tiếp; mà khi tiếp xúc với một trục mảnh, hình dạng đã được mài chính xác trước đó sẽ bị biến dạng. Do đó, cần đỡ trục tại nhiều hơn hai điểm và sử dụng các dụng cụ với lực điều khiển chính xác thay vì chỉ điều khiển vị trí đơn thuần để giữ nguyên đường bao gốc.

Đường bao chính là chuẩn tham chiếu

Trên một khối phôi, bề mặt nằm kề cạnh vẩy thường là bề mặt đúc chung với dung sai rộng. Trên trục cam, bề mặt nằm kề cạnh vẩy là phần gờ cam, và chính phần gờ cam là lý do tồn tại của chi tiết này. Mỗi phương pháp loại bỏ vẩy đều phải được đánh giá dựa trên khả năng loại bỏ vật liệu ở mép mà không làm thay đổi bề mặt liền kề.

2. Vị trí thực tế của các cạnh vẩy

Các cạnh vẩy trên trục cam tập trung ở một số vị trí nhỏ, và mỗi vị trí đòi hỏi phương pháp xử lý riêng.

Vị trí giao nhau của lỗ dẫn dầu

Mọi lỗ khoan dẫn dầu đều mở ra bề mặt cổ trục hoặc mặt bên của gờ cam, và mép lối ra mang theo một cạnh vẩy ở phía trong lỗ. Cạnh vẩy này gây hại nhất đối với chi tiết, vì nó bong ra vào dòng dầu và di chuyển tới bề mặt ổ trượt. Đồng thời, đây cũng là cạnh vẩy khó tiếp cận nhất, bởi nó nằm sâu bên trong một lỗ có đường kính chỉ vài milimét.

Các mép gờ cam và rãnh then

Các cạnh bên của một gờ được mài có mang theo một lớp ba-rơ mỏng do quá trình mài, trong khi một rãnh then hoặc một mặt định vị xích truyền động lại mang theo một lớp ba-rơ dày hơn do phay. Lớp ba-rơ mỏng có thể loại bỏ bằng bàn chải; lớp ba-rơ dày hơn cần dùng dụng cụ, và dụng cụ đó phải tiếp cận cạnh từ hướng không chạm vào mặt bên.

3. Gọt gờ mà không chạm vào bề mặt chi tiết

Phương pháp này phải loại bỏ vật liệu ở mép trong khi giữ nguyên bề mặt liền kề, và trên trục cam, hai bề mặt này cách nhau chỉ vài milimét.

Điều khiển lực thay vì điều khiển vị trí

Một robot được điều khiển đến một vị trí cố định sẽ đẩy bàn chải vào phần gờ lồi với lực phụ thuộc vào sai số vị trí thực tế. Trong khi đó, một robot sử dụng điều khiển lực sẽ di chuyển theo đường viền với lực tiếp xúc xác định, giúp bàn chải luôn duy trì tiếp xúc với gờ bất kể vị trí thực tế của bề mặt đã gia công. Đối với chi tiết mảnh, sự khác biệt này quyết định việc trục cam được gọt gờ thành công hay bị loại bỏ.

Gọt gờ ướt trong cùng một buồng

Việc gọt gờ bên trong buồng làm sạch, với toàn bộ quá trình ngập trong chất lỏng, giúp giữ lại các mảnh vụn trong dung dịch thay vì để chúng phát tán vào không khí. Điều này đặc biệt quan trọng đối với trục cam hơn so với thân máy, bởi vì các mảnh vụn rất nhỏ và các lỗ dẫn dầu nằm rất gần khu vực bàn chải đang làm việc.

4. Làm sạch các lỗ dẫn dầu

Một lỗ dầu trên trục cam nhỏ, thường được khoan nghiêng và mở ra trên bề mặt cần giữ sạch. Phun chất lỏng từ bên ngoài lên trục sẽ làm ướt trục nhưng không xả được các lỗ này.

Xả qua lỗ

Phương pháp hiệu quả là dẫn chất lỏng vào trong lỗ sao cho chất lỏng chảy ra qua đầu ra, mang theo mảnh vụn ba-vơ. Điều này đòi hỏi một vòi phun có khả năng kín khít tại đầu vào, hoặc một cây kim tiêm (lance) có thể đưa sâu vào bên trong lỗ, đồng thời áp lực phải đủ cao để đẩy mảnh vụn dọc theo thành của một lỗ có đường kính nhỏ.

Tại sao thứ tự thực hiện lại quan trọng

Việc xả trước khi ba-vơ là công việc lãng phí, vì chính quá trình ba-vơ mới tạo ra các mảnh vụn. Việc xả sau khi ba-vơ nhưng trước khi rửa sẽ để các mảnh vụn tồn đọng trong lỗ dầu cho đến khi bước rửa làm loãng chúng. Thứ tự đúng phải là: ba-vơ → xả → rửa → sấy khô; trong đó chất lỏng dùng để xả phải được lọc riêng biệt nhằm tránh tái nhiễm mảnh vụn từ chi tiết trước đó.

5. Chu kỳ hai giai đoạn kéo dài 66 giây

Tế bào hoạt động với hai trục cam mỗi chu kỳ trong 66 giây, giữ chi tiết ở mức hoặc dưới 3 mg. Việc xử lý hai chi tiết mỗi chu kỳ không phải là ngẫu nhiên do kích thước máy: nó cân bằng thời gian gọt mép với thời gian làm sạch, nhằm đảm bảo không giai đoạn nào phải chờ đợi giai đoạn kia.

Tại sao Việc Ghép Đôi Hiệu Quả Với Chi Tiết Mảnh

Trục cam chiếm rất ít thể tích so với chiều dài của nó, nên buồng được thiết kế cho một trục cam thường phần lớn còn trống. Việc nạp hai trục cam, được đỡ ở hai đầu và tách biệt nhau, tận dụng toàn bộ thể tích đó mà không cần tăng kích thước buồng, từ đó nâng cao năng suất trên mỗi đơn vị thể tích buồng thay vì trên mỗi đơn vị năng lượng.

Điều Gì Quy Định Thời Gian 66 Giây

Chu kỳ được xác định bởi chuyển động gọt mép, chứ không phải bởi công đoạn rửa. Một bàn chải di chuyển theo nhiều gờ cam và nhiều lỗ dẫn dầu trên hai trục cam là một chương trình dài, trong khi các giai đoạn rửa ngắn hơn giai đoạn gọt mép. Chính sự phân bổ thời gian như vậy khiến tế bào xử lý trục cam trông khác biệt so với tế bào xử lý thân vỏ, nơi công đoạn rửa chiếm ưu thế.

6. Xác Minh

Việc kiểm tra trục cam gồm hai phần thường bị nhầm lẫn: việc loại bỏ ba via và độ sạch. Một chi tiết có thể không còn ba via nhưng vẫn không đạt giới hạn khối lượng, vì các mảnh vụn do quá trình loại bỏ ba via vẫn còn nằm bên trong lỗ dẫn dầu. Một chi tiết có thể đạt giới hạn khối lượng nhưng vẫn còn ba via, và ba via này sẽ bong ra sau đó.

Việc kiểm tra thực tế là kiểm tra trực quan các cạnh được chỉ định dưới kính phóng đại, kết hợp với phép đo bên trong lỗ dẫn dầu để xác nhận việc làm sạch đã được thực hiện đầy đủ. Việc chỉ kiểm tra phần ngoài của trục chỉ đánh giá bề mặt mà khách hàng sẽ không bao giờ nhìn thấy. Đối với trục cam, hai phép kiểm tra này cũng được thực hiện vào những thời điểm khác nhau: kiểm tra cạnh có thể tiến hành trên chi tiết đầu tiên của lô, trong khi kiểm tra làm sạch được thực hiện trên mẫu lấy từ giữa và cuối lô, bởi vì bàn chải sẽ mài mòn dần trong suốt quá trình gia công lô, dẫn đến sự thay đổi về khả năng tiếp cận lỗ dẫn dầu.

Các câu hỏi thường gặp

Có thể loại bỏ ba via trục cam bằng cùng một máy dùng để loại bỏ ba via thân máy không?

Hiếm khi trong cùng một chu kỳ. Một ô khối sử dụng áp suất cao và lưu lượng lớn trên phần nặng, trong khi trục cam cần thiết bị công cụ điều khiển lực trên phần mảnh. Chúng có thể chia sẻ cùng một nhà xưởng và cùng một triết lý lọc, chứ không chia sẻ cùng một buồng.

Lô-bơ được bảo vệ khỏi bàn chải như thế nào?

Bằng cách điều khiển lực tiếp xúc thay vì vị trí, và bằng cách chọn bàn chải có độ cứng đủ thấp để không để lại vết trên bề mặt đã mài ở lực đó. Hai thông số này được lựa chọn đồng thời.

3 mg có thực tế đối với chi tiết dài như thế này không?

Điều đó là thực tế khi các lỗ dầu được xả sạch thay vì phun, và khi mạch xả được giữ riêng biệt. Phần lớn sự cố trên trục cam bắt nguồn từ các lỗ chứ không phải từ bề mặt bên ngoài.

Điều gì giới hạn thời gian chu kỳ?

Chương trình gọt cạnh. Việc đi theo nhiều lô-bơ và nhiều lối ra của lỗ bằng công cụ điều khiển mất nhiều thời gian hơn so với việc rửa cùng một chi tiết — điều này trái ngược với dây chuyền gia công vỏ.

Kết luận

Trục cam được làm sạch ba via trên bề mặt đã gia công chứ không phải trên bề mặt thô, và đó chính là yếu tố giới hạn phương pháp này. Ba quyết định làm cho ô kết hợp hoạt động hiệu quả gồm: thiết bị điều khiển theo lực, vận hành trong môi trường ẩm và xả rửa qua từng lỗ dầu.

Thông số kỹ thuật cần nêu rõ các cạnh cần làm sạch ba via, các lỗ dầu cần xả rửa, giới hạn độ sạch và đơn vị chu kỳ. Một ô xử lý trục cam được báo giá với năng suất hai chi tiết mỗi chu kỳ trong 66 giây chỉ có thể so sánh được khi con số 66 giây được nêu kèm theo. Tương tự, một ô được báo giá với mức độ bẩn tối đa ba miligam cũng chỉ có thể so sánh được khi vùng áp dụng giá trị đó được xác định rõ — vì vùng áp dụng quan trọng ngang bằng giá trị. Một giá trị đo trên bề mặt ngoài của trục mô tả một phần khác biệt so với giá trị đo bên trong các lỗ dầu.