Việc gọt cạnh và làm sạch có thể được thực hiện trong một máy không? Các giải pháp gọt cạnh và làm sạch tích hợp

Tổng Quan

Các gờ kim loại do gia công cơ khí có thể trông không đáng kể, nhưng chúng có thể trở thành nguồn gây nhiễm bẩn nghiêm trọng trong quá trình lắp ráp và vận hành.

Các gờ kim loại hình thành xung quanh lỗ, mép chi tiết và các đường dẫn giao nhau có thể bong ra trong quá trình xử lý chi tiết hoặc vận hành thiết bị. Khi đã tách rời, những hạt này có thể xâm nhập vào các đường dẫn dầu, hệ thống thủy lực hoặc các bề mặt lắp ghép chính xác.

Truyền thống, công đoạn loại bỏ gờ kim loại và làm sạch được thực hiện trên hai máy riêng biệt. Phôi phải được chuyển từ quy trình loại bỏ gờ sang quy trình làm sạch, dẫn đến việc xử lý thêm, nguy cơ hư hại và khả năng tái nhiễm bẩn.

Một máy tích hợp loại bỏ gờ kim loại và làm sạch kết hợp cả hai quy trình thành một hệ thống sản xuất duy nhất.

Bài viết này giải thích cách thức hoạt động của quy trình kết hợp, so sánh các phương pháp loại bỏ gờ kim loại phổ biến và phân tích những trường hợp mà giải pháp tích hợp loại bỏ gờ kim loại và làm sạch có thể mang lại giá trị.

1. Vì sao các gờ kim loại do gia công cơ khí lại là nguồn gây nhiễm bẩn?

Các quy trình gia công cơ khí thường tạo ra gờ kim loại xung quanh:

• Miệng lỗ
• Cạnh được gia công cơ khí
• Các lỗ giao cắt
• Các đường dẫn dầu
• Các lỗ lắp trục cam
• Các lỗ trục khuỷu
• Lỗ xi-lanh

Mặc dù những gờ thừa này rất nhỏ, chúng có thể trở thành các hạt tự do trong quá trình lắp ráp hoặc vận hành tiếp theo.

Một gờ thừa có thể bong ra trong quá trình xử lý chi tiết và làm nhiễm bẩn bề mặt ghép nối hoặc đường dẫn dầu đã được làm sạch. Một gờ thừa bám chắc cũng có thể bong ra sau đó do rung động trong quá trình thiết bị vận hành.

Đối với các chi tiết dùng trong động cơ, hệ thống thủy lực và các cụm lắp ráp độ chính xác cao khác, điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm sạch.

Do đó, các thông số kỹ thuật về độ sạch có thể không chỉ đề cập đến lượng nhiễm bẩn còn sót lại theo trọng lượng, mà còn bao gồm các yêu cầu liên quan đến loại bỏ gờ thừa và ngăn ngừa phát sinh hạt .

Một quy trình sản xuất thông thường là:

Máy loại bỏ gờ thừa → Chuyển tiếp → Máy làm sạch

Một hệ thống tích hợp thay đổi quy trình này thành:

Loại bỏ ba via → Làm sạch → Sấy khô

trong cùng một thiết bị.

2. Ba vấn đề khi tách riêng công đoạn loại bỏ ba via và làm sạch

2.1 Việc chuyển phôi thêm lần nữa

Chi tiết phải được chuyển giữa hai máy.

Đối với các chi tiết gia công chính xác, việc xử lý thêm có thể làm tăng nguy cơ:

• Hư hại bề mặt
• Va chạm hoặc tác động cơ học
• Sai số định vị
• Xử lý thủ công thêm lần nữa

Giảm số lần chuyển không cần thiết giúp đơn giản hóa luồng vật liệu.

2.2 Nhiễm bẩn lại

Bản thân quá trình gọt cạnh sinh ra các mảnh vụn, các mảnh gờ thừa và các hạt kim loại siêu nhỏ.

Nếu những chất dư này không được loại bỏ hiệu quả trước công đoạn tiếp theo, chúng có thể làm tăng tải độ nhiễm bẩn đi vào công đoạn làm sạch.

Với máy tích hợp, phôi có thể bước ngay vào công đoạn làm sạch ngay sau khi gọt cạnh.

2.3 Diện tích sàn bổ sung và chi phí đầu tư

Hai máy độc lập đòi hỏi diện tích bố trí riêng biệt và thường cần thêm thiết bị chuyển tải, bộ đệm và sự tham gia của người vận hành.

Một hệ thống tích hợp có thể gộp các chức năng này vào một ô sản xuất duy nhất, tùy thuộc vào cấu hình quy trình yêu cầu.

3. Ba phương pháp gọt cạnh phổ biến

Các hình dạng chi tiết khác nhau đòi hỏi các cách tiếp cận gọt cạnh khác nhau.

Loại bỏ ba via bằng bàn chải

Một robot mang theo bàn chải để xử lý từng lỗ khoan, các cạnh và các khu vực cụ thể khác.

Chà nhẵn bằng bàn chải mang lại độ linh hoạt cao và đặc biệt phù hợp với:

• Bề mặt phức tạp
• Các lỗ có miệng không đều
• Nhiều biến thể chi tiết
• Số lượng vị trí cần chà nhẵn rất lớn

Chà nhẵn bằng bàn chải trên robot cho phép lập trình đường đi của dụng cụ theo hình học chi tiết.

Làm sạch mép thừa bằng dụng cụ

Có thể sử dụng các dụng cụ cắt chuyên dụng để vát mép hoặc cạo sạch các lỗ có miệng đều.

So với chà nhẵn bằng bàn chải, gia công bằng dụng cụ có thể đạt độ đồng nhất và hiệu suất cao hơn khi:

• Hình học lỗ ổn định
• Khối lượng sản xuất lớn
• Vị trí cần chà nhẵn được xác định rõ ràng

Tẩy ba via bằng nước

Việc làm sạch ba via bằng chất lỏng được thực hiện trong môi trường dung dịch cắt gọt hoặc dung dịch làm sạch.

Chất lỏng cung cấp bôi trơn và làm mát trong quá trình xử lý bằng chổi, đồng thời có thể giúp giảm nguy cơ đổi màu bề mặt do ma sát và nhiệt.

Chất lỏng cũng có thể giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng của chổi.

Trong các hệ thống sản xuất thực tế, những phương pháp này không nhất thiết phải được sử dụng độc lập. Việc làm sạch ba via bằng chổi và bằng dụng cụ có thể được kết hợp linh hoạt tuỳ theo hình dạng chi tiết và đặc điểm của ba via.

4. Ví dụ: Làm sạch ba via tự động trên thân máy diesel sáu xi-lanh

Một hệ thống làm sạch ba via điển hình cho thân máy diesel sáu xi-lanh sử dụng hai robot được trang bị chổi để thực hiện việc làm sạch ba via linh hoạt trên các bề mặt và lỗ được chỉ định.

Trục điện có công cụ thay thế được cho phép sử dụng nhiều cấu hình chổi khác nhau trên cùng một trục.

Hệ thống cũng sử dụng tẩy ba via bằng nước để giảm nguy cơ đen hóa bề mặt và giúp kéo dài tuổi thọ bàn chải.

Thông số kỹ thuật chính

• Thời gian chu kỳ: 210 giây/chiếc
• Đang tải/dỡ hàng: Băng chuyền cuộn tự động
• Phương pháp loại bỏ ba via: Hai hệ thống bàn chải robot
• Hệ thống công cụ: Cấu hình bàn chải có thể thay thế với trục chính điện
• Quy trình: Tẩy ba via bằng nước
• Phạm vi tẩy ba via: Bề mặt trên, bề mặt dưới, mặt đầu trước và sau, phía bơm dầu, lỗ dẫn dầu, lỗ trục cam, lỗ trục khuỷu và lỗ xi-lanh

Cấu hình này cho thấy lý do tại sao việc loại bỏ ba via bằng robot đặc biệt hữu ích đối với các khối động cơ có số lượng lớn các chi tiết gia công.

5. Quy trình loại bỏ ba via và làm sạch tích hợp

Một chuỗi sản xuất tích hợp điển hình gồm:

Nạp phôi → Loại bỏ ba via → Làm sạch tổng thể → Làm sạch áp lực cao tập trung → Xả nước → Thổi khí → Sấy chân không → Tháo phôi

Thứ tự các bước rất quan trọng.

Việc loại bỏ ba via phải được thực hiện trước khi làm sạch cuối cùng.

Quá trình loại bỏ ba via sinh ra các mảnh ba via và các hạt vật liệu từ quá trình gia công. Nếu chi tiết được làm sạch trước rồi mới loại bỏ ba via, các hạt mới sinh ra có thể bám lại trên những bề mặt đã được làm sạch trước đó.

Điều này sẽ tạo ra một chu kỳ nhiễm bẩn mới và có thể đòi hỏi thêm một lần làm sạch nữa.

Do đó, lợi thế chính của việc tích hợp không chỉ đơn thuần là tiết kiệm một máy.

Mà là khả năng thiết lập một quy trình liên tục:

Làm sạch cạnh sắc → Làm sạch ngay lập tức → Sấy khô

để các hạt sinh ra trong quá trình làm sạch cạnh sắc được loại bỏ trước khi chi tiết rời khỏi ô sản xuất.

6. Ví dụ: Máy làm sạch và làm sạch cạnh sắc khối động cơ xe chở khách

Một hệ thống khối động cơ xe chở khách tiêu biểu kết hợp làm sạch bằng robot với cả chổi quét và dụng cụ làm sạch cạnh sắc.

Quy trình làm sạch bao gồm:

• Làm sạch tổng thể bằng dòng chảy rối
• Vệ sinh định vị
• làm sạch áp suất cao 32 MPa
• Làm sạch bằng khối áp lực
• Rửa
• Sấy khô

Thiết bị cũng tích hợp làm sạch cạnh sắc bằng chổi quét và dụng cụ điều khiển bởi robot.

Thông số kỹ thuật chính

• Kích thước thiết bị: Khoảng 10 × 7 × 4,5 m
• Phạm vi chu kỳ điều chỉnh được: 20 giây – 20 phút
• Mức độ sạch: ≤1–5 mg
• Kích thước hạt trong đường dẫn dầu chính: ≤600 μm
• Làm khô: Không để lại vết nước nhìn thấy được
• Làm mát: Nhiệt độ phôi ≤ nhiệt độ môi trường ±3°C khi dỡ phôi

Rộng dải chu kỳ điều chỉnh được từ 20 giây đến 20 phút đặc biệt phù hợp với sản xuất linh hoạt.

Cấu hình một máy duy nhất có thể đáp ứng các chế độ sản xuất khác nhau, từ sản xuất đa dạng với khối lượng thấp đến sản xuất khối lượng cao một thành phần duy nhất, miễn là cấu hình thiết bị và yêu cầu sản xuất tương thích.

7. Máy tích hợp làm sạch và loại bỏ ba via được áp dụng ở đâu?

Các chi tiết có mẫu lỗ phức tạp

Các cụm động cơ, nắp máy, thân van và các chi tiết tương tự có thể chứa hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm đặc điểm gia công.

Việc loại bỏ ba via thủ công ngày càng trở nên khó khăn hơn khi số lượng lỗ và cạnh tăng lên.

Các hệ thống robot có thể cung cấp quy trình xử lý lập trình được và lặp lại được.

Các chi tiết yêu cầu độ sạch cao

Các mảnh vụn do gia công tạo ra chính là nguồn gây nhiễm bẩn.

Việc tích hợp làm sạch ngay sau khi vê-rô giúp giảm thời gian mà các hạt mới sinh ra còn tồn tại trên chi tiết.

Sản xuất đa biến thể

Các robot lập trình được kết hợp với bàn chải và dụng cụ thay thế linh hoạt có thể hỗ trợ nhiều biến thể chi tiết khác nhau.

Phương pháp này đặc biệt hữu ích khi nhiều mã chi tiết chia sẻ chung một dây chuyền sản xuất.

Các chi tiết được gia công chính xác

Giảm thao tác xử lý trung gian có thể giúp giảm nguy cơ va chạm hoặc trầy xước sau khi gia công.

Lợi ích cụ thể phụ thuộc vào hình dạng chi tiết và bố trí của ô sản xuất.

8. Làm thế nào để lựa chọn giữa vê-rô bằng bàn chải và vê-rô bằng dụng cụ?

Không có phương pháp vê-rô nào phù hợp với mọi chi tiết.

Loại bỏ ba via bằng bàn chải thường linh hoạt hơn và thích hợp cho các bề mặt phức tạp, các lỗ không đều và sản xuất liên quan đến nhiều biến thể.

Làm sạch mép thừa bằng dụng cụ có thể đảm bảo độ đồng nhất và hiệu suất cao khi hình dạng lỗ đều đặn và điều kiện sản xuất ổn định.

Đối với một số ứng dụng, hai phương pháp này có thể được kết hợp.

Một trục điện có bàn chải và dụng cụ thay thế được cho phép hệ thống chuyển đổi giữa các thao tác vát mép khác nhau theo quy trình đã lập trình.

Cấu hình phù hợp cần được xác định dựa trên:

• Vị trí ba-via
• Kích thước bộ nghiền
• Hình dạng lỗ
• Vật liệu thành phần
• Yêu cầu bề mặt
• Khối lượng sản xuất
• Số lượng biến thể chi tiết
• Thời gian chu kỳ yêu cầu

Câu hỏi thường gặp

Việc vát mép và làm sạch thực sự có thể hoàn tất trong một máy duy nhất hay không?

- Vâng.

Một hệ thống tích hợp vát mép và làm sạch có thể kết hợp các quy trình vát mép, làm sạch, làm sạch bằng áp lực cao có mục tiêu, xả nước, sấy khô và các quy trình cần thiết khác trong một ô sản xuất duy nhất.

Trình tự quy trình chính xác phụ thuộc vào bộ phận và yêu cầu về độ sạch.

Những ưu điểm của việc loại bỏ ba via bằng phương pháp ướt là gì?

Việc loại bỏ ba via bằng phương pháp ướt sử dụng dung dịch cắt gọt hoặc dung dịch làm sạch trong quá trình loại bỏ ba via.

Các lợi ích chính bao gồm giảm hiện tượng đổi màu bề mặt do ma sát và cung cấp bôi trơn cũng như làm mát, điều này còn giúp kéo dài tuổi thọ bàn chải.

Dung dịch cụ thể và điều kiện quy trình cần được lựa chọn dựa trên vật liệu bộ phận và yêu cầu sản xuất.

Nên sử dụng phương pháp loại bỏ ba via bằng bàn chải hay bằng dụng cụ?

Phương pháp loại bỏ ba via bằng bàn chải mang lại tính linh hoạt cao hơn và phù hợp với các bề mặt phức tạp cũng như các lỗ không đều.

Phương pháp loại bỏ ba via dựa trên dụng cụ thường đảm bảo độ đồng nhất và hiệu suất cao hơn đối với các hình dạng lỗ thông thường và sản xuất khối lượng lớn ổn định.

Một số hệ thống sản xuất kết hợp cả hai phương pháp và tự động chuyển đổi giữa các dụng cụ theo quy trình được lập trình.

Có thể đảo ngược trình tự quy trình hay không?

Đối với quy trình gọt cạnh và làm sạch tích hợp, công đoạn gọt cạnh thường được thực hiện trước công đoạn làm sạch cuối cùng.

Gọt cạnh sinh ra các hạt vật liệu. Nếu gọt cạnh được thực hiện sau khi làm sạch cuối cùng, những hạt này có thể gây nhiễm bẩn chi tiết đã được làm sạch và có thể đòi hỏi thêm một bước làm sạch bổ sung.

Phạm vi thời gian chu kỳ có thể rộng đến mức nào?

Phạm vi đạt được phụ thuộc vào cấu hình thiết bị và yêu cầu quy trình.

Một hệ thống làm sạch và gọt cạnh khối động cơ xe chở khách điển hình có phạm vi thời gian chu kỳ điều chỉnh được là 20 giây đến 20 phút .

Phạm vi rộng như vậy có thể đáp ứng các yêu cầu sản xuất khác nhau, đặc biệt là các dây chuyền linh hoạt xử lý nhiều biến thể chi tiết.

Kết luận

Công đoạn gọt cạnh và làm sạch không nhất thiết phải được xem là hai quy trình sản xuất hoàn toàn tách biệt.

Đối với khối động cơ, nắp máy, thân van và các chi tiết gia công phức tạp khác, việc tích hợp gọt cạnh bằng robot + làm sạch công nghiệp có thể giảm việc xử lý trung gian, loại bỏ ngay lập tức các hạt mới sinh ra và tích hợp nhiều quy trình thành một ô sản xuất duy nhất.

Chà mài vát mép, mài vát mép bằng dụng cụ và mài vát mép ướt cũng có thể được kết hợp với nhau tùy theo hình dạng chi tiết, đặc điểm ba via, vật liệu, khối lượng sản xuất và yêu cầu về độ sạch.

Đối với các ứng dụng đòi hỏi cả việc loại bỏ ba via lẫn độ sạch cao, máy tích hợp chức năng mài vát mép và làm sạch cung cấp giải pháp để kết nối hai quy trình này thành một luồng sản xuất liên tục.