Stroj na středění klikových hřídelí

Pro dosažení požadované přesnosti a zároveň požadovaného výkonu v rámci procesu výroby klikové hřídele automobiloví výrobci využívají spolehlivá řešení, která jsou schopna zaručit produktivitu a kvalitu při minimalizaci celkových nákladů. To tradičně vyžadovalo použití standardních nebo specializovaných strojů, které sice mohou zajistit spolehlivost, ale nemusejí nutně nabízet flexibilitu, kterou současný trh vyžaduje. Nové moduly pro výrobu klikových hřídelí od společnosti Comau poskytují přesnost patentované a továrně ověřené technologie, která zahrnuje dostupné „dynamometrické“ středění ve specializované a vysoce flexibilní obráběcí buňce.

Tento článek se zabývá především modulem SmartRevComau 60CM a popisuje, jak mohou výrobci automobilů provádět velkoobjemové či sériové obrábění a zároveň být flexibilní z hlediska zpracování různých délek, válců a konfigurací za použití téhož automatizovaného řešení. Dále článek ozřejmí, jak společnost Comau pomáhá dodavatelům OEM dosáhnout řízeného, dynamického vystředění neopracované klikové hřídele s nižšími časy cyklu a výrobními náklady prostřednictvím zmenšení či úplného odstranění potřeby konečných vyvažovacích úprav na konci linky.

Kliková hřídel, jeden z nejsložitějších a nejkomplexnějších dílů z hlediska obrábění, je rozhodujícím faktorem celkové výkonnosti motoru a vyžaduje vysokou úroveň přesnosti. Pro splnění požadavků na přesnost i výkon v rámci procesu výroby klikové hřídele se nejlepší výrobci automobilů tradičně uchylovali k použití standardních a specializovaných soustruhů, frézovacích a vyvažovacích strojů. Tyto systémy obvykle nabízejí spolehlivost, ale často nedisponují flexibilitou pro zpracování klikových hřídelí s rozdílnými konfiguracemi. Dalším problémem tradičních řešení je nedostatečná rozšiřitelnost a/nebo problematická integrace jiných modulových obráběcích produktů. To platí jak v případě systémů pro hromadnou výrobu, tak u systémů pro sériovou výrobu, ačkoliv potřeba opakovatelnosti je větší spíše v případě velkoobjemových provozů vzhledem ke stabilnímu toku výroby.

V podstatě u jakékoliv linky pro obrábění klikových hřídelí je prvním a zřejmě nejkritičtějším procesem středění neopracované ocelové či litinové klikové hřídele. Přestože existuje několik způsobů vystředění neobrobené klikové hřídele, vytvoření těžiště výkovku či odlitku na začátku linky může snížit či zcela odstranit potřebu opětovného vyvážení na konci linky, což s sebou přináší zvýšení celkové účinnosti linky a snížení nákladů. Uvážíme-li hledisko výkonu, tak přesně vystředěná kliková hřídel způsobuje během rotace méně vibrací, což je jev známý také jako hrubost. To vede k menšímu hluku, menšímu rozptylu energie a k menšímu opotřebení motoru. Z těchto důvodů se vytváření těžiště stále více považuje za jeden z nejúčinnějších způsobů zajištění přesného konečného vyvážení. Pokud se používá správné zařízení, proces vytváření těžiště může dokonce snížit zmetkovitost téměř na nulu. Pro vyřešení těchto problémů spojila společnost Comau padesát let zkušeností s pohonnými ústrojími s 23 patenty a pokročilou technologií a vyvinula nový stroj pro vytváření těžiště klikových hřídelí, který přináší univerzálnost při zpracování klikových hřídelí různých typů a délek se spolehlivou přesností továrně ověřených obráběcích řešení.

Při podrobnějším zaměření se na modul SmartRevComau 60CM a jeho středicí a vyvažovací proces je důležité zmínit, že tento nový stroj pro vytváření těžiště se už používá ve velkoobjemové výrobní lince pro předního dodavatele OEM automobilových dílů. Specializované řešení, které výrobci volí pro jeho kombinaci inovativní technologie obrábění klikových hřídelí a správného vyvážení „napoprvé“, zvládne výrobní objem, který činí přibližně 175 000 klikových hřídelí ročně a je navíc flexibilní pro změnu typů a délek podle plánované výrobní dávky. Za tímto účelem byl stroj s více stanicemi vybaven řešením umožňujícím jednoduchou přestavbu, které dodavatelům OEM umožní poradit si s novými konfiguracemi či náhlými potřebami.

Na lince pro výrobu klikových hřídelí je středění odlité či vykované klikové hřídele v prvním kroku běžnou praxí. Proces začíná automatickým založením shora a polohováním neopracovaného dílu na první ze dvou pracovních stanic. Jakmile je neopracovaná kliková hřídel usazena, proběhne zajištění dvěma upínkami a systém pak automaticky otáčí dílem a provádí pečlivá měření nevyváženosti s podrobnou analýzou pro určení osy setrvačnosti. Tato data jsou potom zpracována strojem a následně využita druhou stanicí pro automatické vrtání středicích otvorů na obou koncích klikové hřídele. Jelikož se druhá stanice může spolehnout na přesné upnutí a vyrovnávací schopnosti modulu SmartRevComau 60CM, automaticky opraví relativní úhlovou a souřadnicovou polohu klikové hřídele na středový vrták a vytvoří ideální polohu pro budoucí osu rotace vůči ose setrvačnosti. Stroj pro vytváření těžiště také dokáže v případě potřeby provádět duté frézování a jiné úkony na koncích klikové hřídele za účelem vytvoření čistého řezného průměru na upínací ploše a snížení potřeby řezání při dalších úkonech. To vše probíhá s použitím vysoce kvalitních a extrémně přesných měřidel společně se schopností vysoce přesného zakládání a středění při manipulaci s klikovou hřídelí.

Možnosti modulu nejsou omezeny pouze na schopnost poradit si s různými konfiguracemi typů a délek. Skutečná síla specializované stanice spočívá ve zpětné vazbě a funkci korekce mezi strojem pro konečné vyvážení a strojem pro vytváření těžiště, což systému umožňuje v případě potřeby vynutit vyrovnání osy setrvačnosti za účelem zajištění lepšího konečného vyvážení na konci linky. Vzhledem k tomu, že samotný obráběcí proces může u klikové hřídele při jejím průchodu linkou vyvolat dodatečnou nevyváženost, výrobce může zjistit, že konečná nevyváženost dané klikové hřídele překračuje přijatelnou toleranci. V tomto okamžiku by systém nevyváženost opravil vyvrtáním dodatečných otvorů do protizávaží. Pokud však určitá dávka klikových hřídelí vykazuje sklon k překračování tolerancí nevyváženosti, lze pro preventivní řešení problému nastavit parametry středicího stroje tak, aby se upravila poloha vrtání počátečních středicích otvorů, a to už v první fázi procesu. Vyrovnáním počátečního středicího otvoru se zabezpečí lepší vyvážení konečné klikové hřídele, než když stroj otvor vyvrtá na původní ose setrvačnosti. Jakmile je kliková hřídel na posledním vyvažovacím stroji, je stále potřeba změřit vyrovnání klikové hřídele a může být třeba jej doladit, nicméně vrtaných otvorů bude méně a veškeré potřebné otvory budou mělčí. Ve výsledku dokáže modul SmartRevComau 60CM poskytnout lepší kvalitu a větší strukturální spolehlivost konečné klikové hřídele. Zkušenosti společnosti Comau navíc ukazují, že průměrně 60 % dílů vyráběných s použitím jejího systému je v toleranci a není nutné u nich vyvrtávat otvory do protizávaží. To vede ke skutečné úspoře času a nákladů při vytváření těžiště a zároveň se jedná o důvod, proč je v případě obrábění klikových hřídelí flexibilita stejně důležitá jako opakovatelnost.

Existuje mnoho výhod vytváření těžiště na začátku linky, přičemž ta nejvýznamnější spočívá v možnosti vyhnout se konečným úpravám vyvážení. Odstraní-li se na neopracované klikové hřídeli počáteční nevyváženost, je méně pravděpodobné, že jakákoliv nevyváženost, která se může objevit během následujících procesů obrábění, povede na hotovém dílu k hodnotám, které by překračovaly toleranci, což také znamená snížení nebo úplné odstranění potřeby vrtat dodatečné otvory, popřípadě vrtat hlubší otvory. Vysoká výkonnost modulu rovněž vede k menšímu množství zmetků a to nejen snižuje náklady, ale také zvyšuje kvalitu a výnosnost výroby. A nakonec, kombinace více procesů na témže stroji pomáhá snížit náklady projektu díky zmenšení potřeby konečného vyvažování, čímž dochází ke snížení nákladů na samotnou činnost konečného vyvažování. Výsledkem je, že systém dokáže pomoci rozumně nakládat se zdroji, přizpůsobit kapitálové investice tržní poptávce a rozvrhnout výrobu na základě předpovězených cílů. Nově vyvinutý stroj také disponuje nezbytnými možnostmi připojení za účelem integrace do výrobního systému Průmyslu 4.0.

Rozsáhlé znalosti obrábění a vyvažování, kterými společnost Comau disponuje, pomáhají společnosti rozlišovat její výrobky a umožňují jí vytvářet inovativní řešení pro klikové hřídele, která spočívají v kombinaci úkonů na jediném specializovaném stroji, což přináší úsporu času při současném snižování nákladů. Nepřetržitý úspěch obráběcích systémů SmartRevComau dokazuje, že modularita a flexibilita jejich technologie umožňuje společnosti splnit i náročné výrobní požadavky. Jelikož je za stroji pro klikové hřídele společnosti Comau skryto více než 50 let zkušeností, vývoje a patentovaných technologií, není velkým překvapením, že je v továrnách po celém světě v současné době v provozu více než 500 systémů, které rok co rok poskytují spolehlivou přesnost.

Comau

Susan Eppel

daniele.zibetti@bm.com

http://comau.com/EN