Tłoczniki

Historia z happy endem z branży motoryzacyjnej

Początek: rok 1956; zakończenie: wtorek, godz. 10:15 czasu lokalnego. To właśnie wtedy wieloletni pracownik branży motoryzacyjnej Kenneth Rooth ujrzał, jak następują zmiany w branży od drewnianych modeli i gipsowych form do wydajnej produkcji z użyciem CAD - na miarę XXI wieku.

Ale kiedy Kennethowi wydawało się, że osiągnął już szczyt zaawansowania technologicznego, we współpracy z Sandvik Coromant uzyskał skrócenie czasu produkcji tłoczników o 30%.

Historyczne wydarzenie? Czas pokaże. Oszczędności? Bez wątpienia.

Producenci samochodów wykonują we własnym zakresie ponad jedną trzecią tłoczników. Jako że do wyprodukowania samochodu potrzeba około 750 różnych tłoczników, jest to czynność czasochłonna i spowalniająca cały proces produkcji. W obliczu tendencji do skracania czasu obróbki, zwiększania liczby modeli samochodów i obniżania kosztów warto przyjrzeć się bliżej temu zagadnieniu.
Kenneth Rooth miał świadomość, że liczne operacje skrawania i frezowania wykończeniowego są dużym nakładem czasu wykonywane ręcznie przez specjalnie przeszkolonych operatorów. Taki system był kosztowny i uniemożliwiał utrzymanie stałych norm jakości wyrobów. Jakość i precyzja wykonania prawych i lewych drzwiczek samochodu mogła być różna jeśli obrabiarki programowało dwóch operatorów.
Opracowanie sposobu obniżenia kosztów i skrócenia czasu obróbki przy jednoczesnej poprawie jakości zlecono firmie Sandvik Coromant. W ramach nowej technologii zastosowane zostały nowe narzędzia i metody obróbki. Oto wyniki: skrócenie czasu maszynowego o ponad 30%, całkowite wyeliminowanie etapu ręcznego polerowania podzespołów, znaczne ograniczenie innych procesów sterowanych ręcznie.

Jak oni tego dokonali?

Po pierwsze, wiertła ze stali szybkotnącej zastąpiono wiertłami na węglikowe płytki wymienne, co doprowadziło do istotnego zwiększenia wydajności produkcji. Aby poprawić wydajność obróbki podzespołów na długich wysięgach, w miejsce narzędzi konwencjonalnych wprowadzono narzędzia z tłumieniem drgań, przygotowano też szereg wzorników do wykorzystania w przyszłości.

Kenneth Rooth

Nowa koncepcja produkcji tłoczników

Największe oszczędności związane z produkcją tłoczników można uzyskać przez wdrożenie nowych technik skrawania. Oto kilka sposobów, dzięki którym Kenneth Rooth zyskał sławę eksperta od obniżania kosztów.

Frez na płytki okrągłe zamiast frezu z zakończeniem kulistym: skrócenie czasu obróbki zgrubnej 3D

Do obróbki zgrubnej powierzchni 3D zazwyczaj stosuje się frezy z zakończeniem kulistym; popularna technika obróbki to frezowanie kopiowe z różną głębokością. Jeśli mamy przy tym do czynienia z długimi wysięgami końcówki wrzeciona, w czasie obróbki narzędzie i wrzeciono są poddawane dużym naprężeniom.

Zastosowanie frezu na płytki okrągłe i techniki frezowania kształtowego pozwala poprawić wydajność skrawania ze względu na większą liczbę efektywnych ostrzy. Stała osiowa głębokość skrawania przekłada się na mniejsze i równomierne obciążenie wrzeciona oraz możliwość optymalizacji procesu.

Szybsze wykonywanie otworów w podstawach tłoczników

Otwory w żeliwnych podstawach tłoczników są zwykle wykonywane za pomocą wierteł ze stali szybkotnącej. Jest to zazwyczaj operacja czasochłonna z uwagi na dużą liczbę otworów na śruby i otworów oczkowych.

Wprowadzenie wierteł na płytki wymienne, na przykład wiertła CoroDrill 880, pozwala na znaczną poprawę produktywności, nawet przy obróbce na sucho.

Wydajne wiercenie wgłębień w stali nieuspokojonej

Owalne otwory tego typu są zazwyczaj wykonywane za pomocą wierteł ze stali szybkotnącej, a następnie powiększane frezem.

CoroDrill 880 umożliwia zastosowanie techniki przerywanego wiercenia wgłębień do powiększenia otworu początkowego.

Wydajność skrawania wynosi w tym przypadku 85% i jest osiągania w znacznie krótszym czasie, pozostałą zaś część wykończenia otworu wykonuje się frezem na płytki okrągłe.

Element lancetu

Metoda konwencjonalna polega na wykonaniu otworu za pomocą wiertła ze stali szybkotnącej i poszerzeniu go monolitycznym frezem węglikowym, aż do otwarcia elementu.

Metoda alternatywna to wykonanie prostego otworu wiertłem na płytki wymienne (CoroDrill 880) i poszerzenie go frezem do wgłębień na płytki wymienne (CoroMill 210).

Metoda frezowania trochoidalnego pozwala na szybkie usuwanie materiału w wąskiej części rowka z dużą głębokością skrawania.

Gniazda tulei ustalającej

Wydajna i elastyczna metoda obróbki gniazd tulei ustalającej wymaga zastosowania frezu na płytki okrągłe CoroMill 300, frezu o długich krawędziach skrawających CoroMill 390 i wytaczaka CoroBore 825 do wykończenia przedmiotu.

CoroMill 300 jest wykorzystywany do frezowania czołowego oraz otwarcia otworu metodą interpolacji śrubowej w trzech osiach.

CoroMill 390LE zapewnia wydajność procesu dzięki dużej głębokości skrawania i lekkiemu przebiegowi czynności skrawania.

Ostateczne tolerancje przedmiotu są uzyskiwane za pomocą precyzyjnego wytaczadła CoroBore 825. Metoda ta pozwala skrócić czas obróbki przy zastosowaniu mniejszej liczby narzędzi.

Do obróbki elementów tego rodzaju stosowane są zwykle mniej produktywne narzędzia wiertarskie we współpracy z monolitycznymi frezami węglikowymi.

Obróbka powierzchni pod śruby zabezpieczające

Przy obróbce elementów o ograniczonej dostępności, wymagających długiego wysięgu, dobrą alternatywą dla frezu o długich krawędziach skrawających może być frez CoroMill 210 do wgłębień. Standardowo stosowane narzędzia to frezy o długich krawędziach skrawających ze stali szybkotnącej.

Przy frezowaniu wgłębień, siły działają w kierunku osiowym, co jest wskazane przy obróbce elementów na długich wysięgach z uwagi na drgania.

Właściwości zespołu narzędziowego poprawi użycie wyjątkowo stabilnego systemu modułowego Coromant Capto.

CoroMill 300 w obróbce zgrubnej powierzchni 3D.

CoroDrill 880 do wykonywania otworów w tłocznikach.

Wiercenie wgłębień za pomocą CoroDrill 880.

Frezowanie trochoidalne za pomocą CoroMill Plura.

CoroMill 390LE (o długich krawędziach) do obróbki tulei prowadzącej.

CoroMill 210 do frezowania wgłębnego.