Motorzylinderblöcke aus Aluminiumlegierungen sind wichtige Strukturgussteile, die in Automobilmotoren und Antriebsstrangsystemen zum Einsatz kommen. Wie bei typischen Zylinderblock-Werkstücken weist dieses Bauteil Zylinderbohrungen, Kurbelgehäusehohlräume, Wassermantelöffnungen, Ölkanalbohrungen, Befestigungsbohrungen, Verstärkungsrippen, Seitenwände und unregelmäßige Außenkonturen auf, was das Entgraten und lokale Schleifen nach dem Gießen komplexer macht als bei einfachen Aluminiumgussteilen.
Diese robotergestützte Entgratungs- und Schleiflösung ist für Motorzylinderblöcke aus Aluminiumlegierungen mit typischen Abmessungen von etwa 400–700 mm Länge ausgelegt, je nach Motormodell. Sie hilft dabei, Grate, Angüsse, Trennlinienrückstände, scharfe Kanten und lokale Angussstellen an Außenkonturen, Bohrungskanten, Wassermantelöffnungen, Ölkanalkanten, Kurbelgehäuseöffnungen, Befestigungslöchern und Rippenübergängen zu entfernen, während gleichzeitig die Konsistenz der Oberflächenbearbeitung verbessert und der manuelle Schleifaufwand reduziert wird.
Was ist ein Motorzylinderblock aus einer Aluminiumlegierung?
Ein Motorzylinderblock aus einer Aluminiumlegierung bildet den Hauptstrukturkörper eines Motors. Er trägt die Zylinderbohrungen, die mit der Kurbelwelle verbundenen Bereiche, die Kühlmittelkanäle, die Schmierkanäle, die Befestigungsflächen sowie die umgebenden Antriebskomponenten. Im Vergleich zum Zylinderkopf, der sich über dem Block befindet und die Brennkammer sowie die Einlass- und Auslasskanäle umfasst, trägt der Zylinderblock die Hauptstruktur des Motors und die Lasten im unteren Kurbelgehäuse.
Ausgehend von typischen Probenstrukturen weist dieses Werkstück mehrere Zylinderbohrungsöffnungen, Kurbelgehäusehohlräume, Seitenwandstrukturen, Wassermantelöffnungen, Ölkanäle, Schraubenlöcher, Verstärkungsrippen und bearbeitete Befestigungsflächen auf. Nach dem Gießen, Entgraten und der Grobbearbeitung können Grate, Angüsse, Trennlinien, Angussreste oder scharfe Kanten an Bohrungsrändern, Wassermantelöffnungen, Kanten von Ölkanälen, Außenkonturen, Befestigungslöchern und Übergängen zwischen Hohlräumen zurückbleiben. Bei dieser Art von Werkstück besteht die Hauptanforderung an die Endbearbeitung eher im robotergestützten Entgraten, im kontrollierten lokalen Schleifen und in der Kantenbereinigung als im dekorativen Polieren.
| Artikel | Einzelheiten |
|---|---|
| Name des Werkstücks | Motorzylinderblock aus Aluminiumlegierung |
| Chinesischer Name | Motorblock aus Aluminiumlegierung |
| Typische Größe | ca. 400–700 × 250–450 × 250–500 mm, je nach Motormodell |
| Material | Aluminiumguss |
| Hauptprozess | Entgraten und Schleifen mit Robotern |
| Unterstützte Prozesse | Entgraten von Bohrungskanten, Entfernen von Graten, lokale Oberflächenreinigung, Kantenverrundung |
| Wichtige Verarbeitungsbereiche | Außenkonturen, Zylinderbohrungskanten, Kurbelgehäuseöffnungen, Wassermantelöffnungen, Kanten der Ölkanäle, Befestigungsbohrungen, Rippen, Übergänge an den Seitenwänden, Angussbereiche |
| Schutzgebiete | Zylinderbohrungsflächen, Hauptlagerflächen, Dichtflächen, bearbeitete Auflagflächen, Präzisionsbohrungen, Passflächen |
| Fertigstellung des Ziels | Entfernen Sie Grate, Angüsse, scharfe Kanten und lokale Rückstände, ohne die funktionalen Präzisionsflächen des Motors zu beschädigen |
Typische Herausforderungen bei der Endbearbeitung von Motorzylinderblöcken aus Aluminiumlegierungen
Ein Motorzylinderblock aus einer Aluminiumlegierung ist schwer zu bearbeiten, da er zahlreiche funktionale Öffnungen und strukturelle Übergänge aufweist, die über einen großen dreidimensionalen Guss verteilt sind. An den Zylinderbohrungen, Wassermantelöffnungen, Ölkanälen, Kurbelgehäusefenstern, Schraubenlöchern, Außenkanten und den Schnittpunkten der Verstärkungsrippen können Grate entstehen. Diese Bereiche erfordern unterschiedliche Werkzeugwinkel und unterschiedliche Materialabtragungsgrade.
Das manuelle Entgraten und Schleifen kann zu ungenauen Ergebnissen führen, da die Bediener ihre Körperhaltung bei der Bearbeitung großer Hohlräume, Seitenwände und bohrungsbezogener Strukturen häufig ändern müssen. Einige Grate im Inneren von Kurbelgehäuseöffnungen oder an den Kanten des Wassermantels können übersehen werden, während freiliegende Kanten möglicherweise überbearbeitet werden. Da der Zylinderblock Präzisionsflächen und bearbeitete Schnittstellen aufweist, kann unkontrolliertes manuelles Schleifen bohrungsbezogene Bereiche, Dichtflächen oder Passflächen beschädigen.
| Gemeinsames Problem | Spezifischer Bereich | Auswirkungen |
|---|---|---|
| Gussgrate / Trennfugen | Außenkontur, Seitenwände, Öffnungskanten des Kurbelgehäuses | Beeinflusst die Konsistenz der Kanten und die Qualität der Oberflächenbereinigung |
| Gate-Rückstände | Ausschnitte für die Gitter am Gusskörper oder an den Seitenwänden | Erfordert kontrolliertes lokales Schleifen |
| Scharfe Kanten | Zylinderbohrungsöffnungen, Kurbelgehäuseöffnungen, Befestigungslöcher | führt zu Risiken bei der Handhabung und Montage |
| Restgrate | Öffnungen im Wassermantel, Kanten der Ölkanäle, Übergänge der Rippen | Führt zu einer schwankenden Verarbeitungsqualität und zu Problemen bei der Qualitätskontrolle |
| Manuelle Variation | Wiederkehrende Löcher, Hohlraumkanten und Außenkonturen | Dies führt zu uneinheitlichen Ergebnissen bei den verschiedenen Anwendern |
| Sensible Funktionsbereiche | Zylinderbohrungen, Hauptlagerflächen, Dichtflächen, Präzisionsbohrungen | Beschädigungsgefahr beim manuellen Entgraten oder Schleifen |
Robotergestütztes Entgratungs- und Schleifverfahren für Motorzylinderblöcke aus Aluminiumlegierungen
Eine Roboterzelle zum Entgraten und Schleifen von Motorzylinderblöcken aus Aluminiumlegierungen sollte auf die Stabilität des Werkstücks, die Zugänglichkeit von mehreren Seiten, den kontrollierten Materialabtrag und den Schutz der Oberflächen ausgerichtet sein. Der Prozess muss Grate, Angüsse und lokale Rückstände vom Blockkörper, den Hohlraumkanten, Öffnungen und Bohrungen entfernen und dabei den Kontakt mit Zylinderbohrungsflächen, Hauptlagerbereichen, Dichtflächen und bearbeiteten Referenzflächen vermeiden.
Bei Motorzylinderblöcken aus Aluminiumlegierungen mit typischen Abmessungen von etwa 400–700 mm Länge umfasst der Prozess in der Regel das Beladen, die Programmauswahl, die Überprüfung der Schutzbereiche, das Schleifen der Außenkontur, das Entgraten von Bohrungen und Öffnungskanten, die Reinigung der Wasser- und Ölkanäle, die Nachbearbeitung der Kurbelgehäusekanten, die Prüfung und das Entladen. Für die verschiedenen Bereiche können unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt werden, darunter Schleifwerkzeuge, flexible Entgratwerkzeuge, Anfaswerkzeuge und kleine Endbearbeitungsköpfe.
| Schritt | Prozess | Zweck | Werkzeug/System |
|---|---|---|---|
| 1 | Laden und Positionieren | Befestigen Sie den Zylinderblock, um einen stabilen Zugang von mehreren Seiten zu gewährleisten | Dedizierte Halterung |
| 2 | Programmauswahl | Ordne das richtige Blockmodell dem Roboterweg zu | HMI / Roboterprogramm |
| 3 | Bestätigung des Schutzgebiets | Bohrung, Lager, Dichtung und schleiffreie Präzisionsbereiche definieren | Spielplanlogik / Programmeinstellungen |
| 4 | Schleifen von Außenkonturen und Trennlinien | Grate und Rückstände von den äußeren Gusskanten entfernen | Schleifwerkzeug |
| 5 | Entgraten der Zylinderbohrungskante | Entfernen Sie Grate und scharfe Kanten an den Bohrungsrändern | Flexibles Entgratungswerkzeug |
| 6 | Reinigung des Wassermantels und der Ölkanäle | Kleine Durchgangsöffnungen und lokale Kanten reinigen | Kleines Entgratwerkzeug / Entgratspindel |
| 7 | Bearbeitung der Kurbelgehäuseöffnung und der Rippenübergänge | Bearbeitung von Formhohlraumkanten, Stegansätzen und inneren Übergängen | Kleiner Schleifkopf / Nachgiebiges Werkzeug |
| 8 | Bearbeitung von Befestigungslöchern und Flanschkanten | Schraubenlöcher, Vorsprünge und lokale Befestigungspunkte entgraten | Anfaswerkzeug / Entgratspindel |
| 9 | Qualitätskontrolle | Überprüfen Sie die Gratenentfernung und die geschützten Funktionsbereiche | Manuelle oder visuelle Prüfung |
| 10 | Entladung und Reinigung | Entfernen Sie die Späne und setzen Sie den Zylinderblock ein | Luftblasen / Staubsaugen |
Schritt 1: Laden und Positionieren
Der Motorzylinderblock aus Aluminiumlegierung wird in eine spezielle Vorrichtung eingelegt, die das Gussteil an stabilen, nicht kritischen Stellen abstützt. Da das Werkstück größer und schwerer ist als viele Deckel- oder Seitenwandgussteile, ist die Steifigkeit der Vorrichtung für ein stabiles Schleifen und Entgraten durch Roboter von entscheidender Bedeutung.
Die Halterung sollte es dem Roboter ermöglichen, die Außenkontur, Bohrungskanten, Kurbelgehäuseöffnungen, Wassermantelöffnungen, Kanten der Ölkanäle und Befestigungsbohrungen zu erreichen. Eine stabile Positionierung trägt zudem dazu bei, einen sicheren Abstand zu geschützten Zylinderbohrungsflächen, Hauptlagerbereichen und bearbeiteten Schnittstellen einzuhalten.
Schritt 2: Programmauswahl
Nachdem der Zylinderblock befestigt wurde, wählt der Bediener über die HMI das richtige Roboterprogramm aus. Dies ist wichtig, da sich die Zylinderblockmodelle hinsichtlich der Anzahl der Zylinder, der Bohrungsanordnung, der Position der Befestigungslöcher, der Form der Seitenwände und der Kurbelgehäusestruktur unterscheiden können.
Das ausgewählte Programm legt die Bearbeitungsreihenfolge, den Werkzeugtyp, die Roboterposition, die Vorschubgeschwindigkeit, die Anpresskraft und die Schutzzonen fest. Gespeicherte Programme tragen dazu bei, bei wiederholten Produktionschargen gleichbleibende Entgratungs- und Schleifergebnisse zu erzielen.
Schritt 3: Bestätigung des geschützten Bereichs
Vor Beginn der Bearbeitung überprüft das System die geschützten Bereiche des Zylinderblocks. Dazu gehören in der Regel Zylinderbohrungsflächen, Hauptlageraufnahmen, Dichtflächen, bearbeitete Auflagflächen, Passbohrungen, Präzisionsbohrungen und Bezugsebenen.
Dieser Schritt ist von entscheidender Bedeutung, da sich viele gratbehaftete Kanten in der Nähe von Präzisionsmerkmalen befinden. Der Roboter sollte Grate an Kanten und Gussübergängen entfernen, dabei jedoch Schleifwerkzeuge von Oberflächen fernhalten, die die Motormontage, die Dichtheit und die Maßgenauigkeit beeinträchtigen könnten.
Schritt 4: Schleifen der Außenkontur und der Trennfuge
Der Roboter bearbeitet die äußeren Gusskanten, an denen noch Grate, Trennnahtreste, Schnittmarken oder lokale Gussfehler vorhanden sein können. Zu diesen Bereichen zählen unter anderem Seitenwände, Außenflansche, Eckübergänge, Befestigungsvorsprünge und Angussstellen.
Ein Schleifwerkzeug kann erhabene Fehler bei kontrollierter Vorschubgeschwindigkeit und kontrolliertem Anpressdruck entfernen. Bei Zylinderblöcken aus Aluminiumlegierungen sollte dabei übermäßiger Druck vermieden werden, da dies zu tiefen Werkzeugspuren führen oder zu viel Grundmaterial vom Gussteil abtragen könnte.
Schritt 5: Entgraten der Zylinderbohrungskante
Die Bohrungsöffnungen sind wichtige Bereiche am Motorzylinderblock. Nach dem Gießen, Besäumen oder der Grobbearbeitung können Grate oder scharfe Kanten an den Bohrungsrändern entstehen, doch die Bohrungsoberfläche selbst muss geschützt werden.
Ein flexibles Entgratwerkzeug kann die Bohrungskante mit kontrolliertem Druck und einer programmierten Kreisbahn bearbeiten. Der Roboter sollte nur die Kantenbegrenzung bearbeiten und den Kontakt mit präzisen Bohrungsflächen oder bearbeiteten Funktionsbereichen vermeiden.
Schritt 6: Reinigung des Wassermantels und der Ölkanäle
An den Öffnungen des Wassermantels und den Kanten der Ölkanäle befinden sich häufig kleine Grate oder Gussrückstände. Diese Öffnungen können sich an verschiedenen Seiten des Zylinderblocks befinden und erfordern unter Umständen unterschiedliche Werkzeugausrichtungen.
Ein kleines Entgratwerkzeug oder eine Entgratspindel kann jede Durchgangsöffnung mit gleichbleibender Präzision bearbeiten. Dies trägt dazu bei, dass weniger Grate übersehen werden, und sorgt für eine höhere Gleichmäßigkeit im Vergleich zur manuellen Reinigung zahlreicher kleiner Durchgangsöffnungen.
Schritt 7: Fertigstellung der Kurbelgehäuseöffnung und des Rippenübergangs
Der Kurbelgehäusehohlraum und die untere Blockstruktur weisen Innenkanten, Fensterränder, Stege und verstärkte Übergänge auf. An den Öffnungen der Hohlräume und an den Stegansätzen können Grate zurückbleiben, da manuelle Werkzeuge dort nur schwer zu führen sind.
Für diese lokalen Bereiche kann ein kleiner Schleifkopf oder ein nachgiebiges Entgratungswerkzeug verwendet werden. Der Roboter kann die Kurbelgehäuse- und Rippenstruktur in mehrere Endbearbeitungszonen unterteilen und jeden Übergang mit stabiler Haltung bearbeiten, wodurch Restgrate in versteckten oder vertieften Bereichen reduziert werden.
Schritt 8: Bearbeitung der Befestigungslöcher und der Randkanten
Zylinderblöcke weisen zahlreiche Befestigungslöcher, Gewindebohrungen, Vorsprünge und lokale Anschlussvorrichtungen auf. Grate in diesen Bereichen können das Einführen der Schrauben, das Einrasten der Baugruppe oder die anschließende Prüfung beeinträchtigen.
Ein Anfaswerkzeug oder eine Entgratspindel kann jede Bohrungsöffnung mit wiederholbarer Tiefe und wiederholtem Winkel bearbeiten. Der Roboter wiederholt denselben Arbeitsablauf über mehrere Bohrungsgruppen hinweg, wodurch die Gleichmäßigkeit der Bohrungskanten verbessert und manuelle Abweichungen reduziert werden.
Schritt 9: Qualitätskontrolle
Nach dem robotergestützten Entgraten und Schleifen prüfen die Mitarbeiter die Außenkonturen, Bohrungskanten, Öffnungen des Wassermantels, Kanten der Ölkanäle, Öffnungen des Kurbelgehäuses, Befestigungslöcher, Rippenübergänge und Angussbereiche. Die Prüfung stellt sicher, dass Grate und scharfe Kanten entfernt wurden und die zu schützenden Oberflächen unbeschädigt bleiben.
Je nach Produktionsanforderungen kann die Prüfung Sichtkontrollen, manuelle Tastkontrollen, Messproben oder kameragestützte Überprüfungen umfassen. Die Rückmeldungen aus der Prüfung können zudem zur Kompensation des Werkzeugverschleißes, zur lokalen Bahnoptimierung und zur Wartungsplanung beitragen.
Schritt 10: Entladen und Reinigen
Nach der Prüfung wird der Zylinderblock entladen und dem nächsten Produktionsschritt zugeführt. Aluminiumspäne und Feinstaub sollten aus den Bohrungsbereichen, Wassermänteln, Ölkanälen, Kurbelgehäusehohlräumen und Befestigungslöchern entfernt werden.
Für das Entgraten und Schleifen von Zylinderblöcken wird eine geschlossene Roboterzelle mit Aluminiumspäne- und Staubabsaugung empfohlen. Dies trägt zu einer besseren Sauberkeit bei, verringert die Belastung des Bedieners und schafft eine besser kontrollierte Bearbeitungsumgebung als beim offenen manuellen Schleifen.
Bearbeitungsschwierigkeiten und Lösungen
| Herausforderung | Ursache | Robotische Lösung |
|---|---|---|
| Handhabung großer Gussteile | Zylinderblöcke sind größer und schwerer als Abdeckkomponenten | Spezielle Vorrichtung und stabile Roboterpositionierung |
| Grate an Bohrkanten | Die Ränder der Zylinderbohrung müssen geglättet werden, die Bohrungsflächen müssen jedoch geschützt werden | Kontrollierter kreisförmiger Entgratungsweg mit schlifffreien Bereichen an der Bohrungsoberfläche |
| Grate an Wasser-/Ölkanälen | Kleine, sich wiederholende Durchgänge halten Grate und Partikel zurück | Zugang für Kleinteile mit lokalen Entgratungsvorgängen |
| Grate an der Kurbelgehäuseöffnung | Die Kanten im Inneren des Hohlraums und die Ränder der Fenster sind manuell schwer zu erreichen | Bearbeitungszonen mit unterteilten Kavitäten und nachgiebigen Werkzeugen |
| Entfernung von Gatterrückständen | In den Bereichen, in denen das Gate ausgeschnitten wurde, ist das Restmaterial dicker | Spezieller lokaler Schleifweg und Zerspanungswerkzeug |
| Funktionaler Oberflächenschutz | Bohrungen, Lagerflächen und Dichtflächen dürfen nicht beschädigt werden | Programmierung von Schutzzonen und präzise Referenzierung von Vorrichtungen |
Schwierigkeit 1: Positionierung und Zugang zum großen Zylinderblock
Ein Motorzylinderblock ist größer und komplexer als eine Abdeckung, eine Seitenwand oder ein kleines Rahmengussteil. Der Roboter muss Außenkonturen, Bohrungskanten, seitliche Öffnungen, Bereiche im unteren Kurbelgehäuse und zahlreiche Bohrungen erreichen, ohne dabei die Werkzeugstabilität zu beeinträchtigen.
Die Lösung besteht darin, eine spezielle Zylinderblockhalterung mit stabiler Abstützung und wiederholgenauer Positionierung zu verwenden. Dadurch kann der Roboter verschiedene Bearbeitungsbereiche in einer vorhersehbaren Position anfahren, während Vibrationen beim Schleifen und Entgraten reduziert werden.
Schwierigkeit 2: Entgraten der Zylinderbohrungskante ohne Beschädigung der Bohrung
Die Öffnungen von Zylinderbohrungen können an den Rändern Grate oder scharfe Kanten aufweisen, doch die Bohrungsfläche selbst ist ein präziser Funktionsbereich. Das manuelle Entgraten kann gefährlich sein, wenn das Werkzeug abrutscht oder in die Bohrungsfläche einschneidet.
Die Lösung besteht darin, eine kontrollierte kreisförmige Entgratbahn mit festgelegten Schleifverbotszonen zu verwenden. Der Roboter entfernt Grate von der Bohrungskante, während er das Werkzeug von der Präzisionsbohrungswand und den damit verbundenen bearbeiteten Flächen fernhält.
Schwierigkeitsgrad 3: Entfernen von Graten an Wassermantel und Ölkanälen
Die Öffnungen der Wassermäntel und die Kanten der Ölkanäle sind oft klein, kommen häufig vor und sind über verschiedene Oberflächen verteilt. An diesen Stellen können sich Grate oder Gussrückstände ansammeln, die sich von Hand nur schwer vollständig entfernen lassen.
Die Lösung besteht darin, für jede Öffnung ein kleines Entgratwerkzeug oder eine Spindel mit spezifischen Routinen einzusetzen. Der Roboter bearbeitet jede Kante mit wiederholbarer Winkel- und Tiefeneinstellung, wodurch das Übersehen von Graten reduziert und die Konsistenz der Prüfung verbessert wird.
Schwierigkeitsgrad 4: Nachbearbeitung des Kurbelgehäusehohlraums und des Rippenübergangs
Der Kurbelgehäusehohlraum weist Kanten, interne Übergänge, Rippen und tiefer liegende Strukturbereiche auf. Grate in diesen vertieften Bereichen sind für das Bedienpersonal schwer zugänglich und erfordern unter Umständen häufige Änderungen des Werkzeugwinkels.
Die Lösung besteht darin, den Kurbelgehäusehohlraum in einzelne Bearbeitungsbereiche zu unterteilen. Ein kleiner Schleifkopf oder ein nachgiebiges Werkzeug kann Rippenansätze, Hohlraumkanten und innere Übergänge mit stabiler Lage und kontrollierter Anpresskraft bearbeiten.
Schwierigkeit 5: Schutz der Hauptlager- und Dichtungsflächen
Zylinderblöcke umfassen Bereiche im Zusammenhang mit Hauptlagern, Dichtflächen, Präzisionsbohrungen und bearbeitete Auflageflächen. Diese Flächen liegen in der Nähe von Kanten, an denen leicht Grate entstehen können, dürfen jedoch weder zerkratzt noch überbearbeitet werden.
Die Lösung besteht darin, alle präzisionsrelevanten Merkmale im Roboterprogramm als geschützte Bereiche zu definieren. Der Roboter bearbeitet nur die erforderlichen Grate und hält Schleifwerkzeuge von funktionalen Schnittstellen fern, die die Montagegenauigkeit und die Motorleistung beeinträchtigen könnten.
Anwendungsbeispiel aus der Fertigung
Kundenhintergrund
Ein Hersteller von Aluminiumgussteilen für die Automobilindustrie produziert Motorzylinderblöcke für den Einbau in Personenkraftwagen und Antriebsstrangbaugruppen. Vor der Automatisierung entfernten die Mitarbeiter manuell Grate, Angüsse, lokale Gussrückstände und scharfe Kanten an Außenkonturen, Bohrungen, Kühlmantelöffnungen, Ölkanälen, Kurbelgehäuseöffnungen und Befestigungslöchern.
Mit steigendem Produktionsvolumen wurde es immer schwieriger, das manuelle Entgraten und Schleifen zu standardisieren. Einige Kanten in engen Durchgängen und Bereiche im Inneren der Kavitäten wurden nicht ausreichend bearbeitet, während freiliegende Außenkanten von verschiedenen Bedienern unter Umständen zu stark abgeschliffen wurden. Der Kunde wollte die Gleichmäßigkeit der Oberflächenbearbeitung verbessern, den manuellen Arbeitsaufwand reduzieren und die Oberflächen der Präzisionsmotoren besser schützen.
Technische Herausforderungen
Das Werkstück wies mehrere Zylinderbohrungen, Kurbelgehäusehohlräume, Wassermantelöffnungen, Ölkanäle, Befestigungslöcher, Vorsprünge, Rippen und große Außenkonturen auf. Grate waren sowohl an den freiliegenden Außenkanten als auch an den inneren Funktionsöffnungen verteilt, was unterschiedliche Werkzeuge und Roboterpositionen erforderte.
Die größte technische Herausforderung bestand darin, einen Ausgleich zwischen Materialabtrag und dem Schutz der funktionalen Oberflächen zu finden. Bereiche mit Angussstellen und Resten der Trennfuge mussten lokal abgeschliffen werden, während die Oberflächen der Zylinderbohrungen, die Hauptlagerbereiche, die Dichtflächen und die Präzisionsbohrungen unberührt bleiben mussten.
Lösung
Die vorgeschlagene Lösung umfasste einen sechsachsigen Industrieroboter, eine spezielle Halterung für den Zylinderblock und ein Mehrfachwerkzeug-Endbearbeitungssystem. Der Roboter verwendete ein Schleifwerkzeug für Grate an der Außenkontur und lokale Angussrückstände, ein flexibles Entgratwerkzeug für die Kanten der Zylinderbohrung, eine kleine Entgratspindel für die Öffnungen des Wassermantels und der Ölkanäle sowie ein Anfaswerkzeug für Befestigungslöcher und Nabenkanten.
Im Roboterprogramm wurden geschützte Zylinderbohrungsflächen, Hauptlagerbereiche, Dichtflächen, bearbeitete Auflageflächen und Präzisionsbohrungen definiert. Die Spannvorrichtung hielt den Zylinderblock sicher fest und ermöglichte es dem Roboter gleichzeitig, von mehreren Seiten an das Gussteil heranzutreten. Zur Partikelkontrolle während der robotergestützten Endbearbeitung wurde eine geschlossene Zelle mit einer Absaugvorrichtung für Aluminiumspäne und Staub eingesetzt.
| Artikel | Konfiguration |
|---|---|
| Werkstück | Motorzylinderblock aus Aluminiumlegierung |
| Chinesischer Name | Motorblock aus Aluminiumlegierung |
| Typische Größe | ca. 400–700 × 250–450 × 250–500 mm, je nach Motormodell |
| Hauptprozess | Entgraten und Schleifen mit Robotern |
| Unterstützter Prozess | Entgraten von Bohrungskanten, Säubern von Durchgängen, Kantenverrundung, lokale Oberflächenbearbeitung |
| Roboter | Sechsachsiger Industrieroboter |
| Werkzeugbau | Schleifwerkzeug, flexibles Entgratwerkzeug, kleine Entgratspindel, Anfaswerkzeug, nachgiebiges Feinschleifwerkzeug |
| Halterung | Spezielle Halterung für den Motorzylinderblock |
| Schutzstrategie | Geschützte Zylinderbohrungen, Hauptlagerflächen, Dichtflächen, bearbeitete Oberflächen und Präzisionsbohrungen |
| Staubkontrolle | Geschlossene Zelle mit Aluminiumspänen- und Staubabsaugung |
Ergebnisse der Umsetzung
Die Roboterzelle übernahm repetitive Entgratungs- und Schleifarbeiten an Außenkonturen, Zylinderbohrungskanten, Wassermantelöffnungen, Ölkanalkanten, Kurbelgehäusekanten, Befestigungslöchern und lokalen Angussbereichen. Die Bediener kümmerten sich hauptsächlich um das Be- und Entladen, die Inspektion und die Werkzeugwartung, was den manuellen Arbeitsaufwand bei der Endbearbeitung reduzierte und die Stabilität wiederholter Chargen erhöhte.
Der gesteuerte Prozess verbesserte zudem den Schutz der empfindlichen Motoroberflächen. Anstatt sich ausschließlich auf die manuelle Werkzeugsteuerung zu verlassen, folgte der Roboter gespeicherten Bahnen mit festgelegten Schutzzonen, wodurch das Risiko eines versehentlichen Kontakts in der Nähe von Bohrungsflächen, Lagerbereichen und Dichtflächen verringert wurde.
| Ergebnis Bereich | Verbesserung |
|---|---|
| Qualität der Außenkontur | Gleichmäßigere Bearbeitung entlang der Gusskanten und Seitenwandkonturen |
| Entgraten der Bohrungskante | Kontrollierte Gratenentfernung an den Rändern der Zylinderbohrung |
| Bereinigung der Kanten | Gleichmäßigere Beschaffenheit im Bereich der Wassermantel- und Ölkanalöffnungen |
| Kantenbearbeitung am Kurbelgehäuse | Weniger Grate in Hohlraumöffnungen und an Rippenübergängen |
| Bearbeitung der Lochkanten | Wiederholbare Entgrätung an Befestigungslöchern und Flanschkanten |
| Entgraten von Angussstellen und Trennfugen | Spezielle lokale Abwege für dickere Gussrückstände |
| Funktionaler Oberflächenschutz | Geringeres Risiko von Beschädigungen an Bohrungen, Lagerflächen und Dichtflächen |
| Arbeitsreduzierung | Reduzierung des Aufwands für wiederholte manuelle Entgratungs- und Schleifarbeiten |
| Stabilität der Produktion | Gespeicherte Programme für wiederkehrende Zylinderblock-Chargen |
| Workshop-Umgebung | Saubererer Endbearbeitungsbereich mit geschlossener Aluminium-Spänesammlung |
Kunden-Feedback
Der Kunde berichtete, dass die Roboterzelle zum Entgraten und Schleifen die Nachbearbeitung von Motorzylinderblöcken stabiler machte und den manuellen Aufwand für das Entgraten der Bohrungskanten, die Reinigung der Durchgänge, die Nachbearbeitung der Kurbelgehäusekanten sowie die Entfernung lokaler Rückstände reduzierte. Die Bediener konnten sich nun stärker auf das Beladen, die Inspektion und die Werkzeugüberwachung konzentrieren, anstatt ständig manuell um komplexe Gussstrukturen herum schleifen zu müssen.
Erforderliche Informationen für ein Angebot zum robotergestützten Schleifen
Um Ihnen eine geeignete Roboterzelle zum Entgraten und Schleifen Ihres Motorzylinderblocks aus Aluminiumlegierung empfehlen zu können, benötigen wir in der Regel die Teilezeichnung, die Werkstoffsorte, das Gussgewicht, Fotos von Graten, Angussresten, Rückständen in den Durchlässen oder den Angussbereichen, die zu bearbeitenden Bereiche, geschützte Bohrungen oder Lagerflächen, die derzeitige manuelle Zykluszeit sowie das jährliche Produktionsvolumen.
Diese Angaben helfen unserem Konstruktionsteam dabei, die Konstruktion der Vorrichtung, die Reichweite des Roboters, die Werkzeugauswahl, die Anordnung der Spänesammlung und die Prozessdurchführbarkeit zu bewerten. Bei Motorzylinderblöcken aus Aluminiumlegierungen ist es besonders wichtig zu ermitteln, welche Bohrungskanten, Durchgangsöffnungen, Hohlraumgrenzen und Außenkonturen entgratet werden müssen und welche Zylinderbohrungsflächen, Hauptlagerbereiche, Dichtflächen und Präzisionsbohrungen während der robotergestützten Endbearbeitung geschützt werden müssen.
FAQ
Frage 1: Ist ein Motorzylinderblock dasselbe wie ein Motorzylinderkopf?
Nein. Ein Motorzylinderblock ist der Hauptkörper des Motors, der die Zylinderbohrungen, den Kurbelraumbereich und die unteren Motorkomponenten trägt. Ein Motorzylinderkopf ist über dem Block angebracht und umfasst die Brennkammer, die Einlass- und Auslasskanäle sowie die Ventil- und Durchflusselemente.
Frage 2: Warum eignet sich das robotergestützte Entgraten und Schleifen für Motorzylinderblöcke?
Das Entgraten und Schleifen mittels Robotern eignet sich besonders gut, da Zylinderblöcke zahlreiche sich wiederholende Bohrungen, Löcher, Durchgänge, Kanten von Hohlräumen und Außenkonturen aufweisen. Ein Roboter kann programmierte Bahnen mit kontrollierter Anpresskraft abfahren und sorgt so für eine gleichmäßigere Qualität als bei der manuellen Endbearbeitung.
Frage 3: Welche Bereiche eines Motorzylinderblocks kann der Roboter bearbeiten?
Der Roboter kann Außenkonturen, Zylinderbohrungskanten, Wassermantelöffnungen, Ölkanalkanten, Kurbelgehäuseöffnungskanten, Befestigungslöcher, Vorsprungskanten, Rippenübergänge, Trennlinienbereiche und lokale Angussreste bearbeiten. Der genaue Bearbeitungsbereich sollte anhand der Zeichnung und der tatsächlichen Gratverteilung bestätigt werden.
Frage 4: Muss dieses Teil dekorativ poliert werden?
Nein. In den meisten Fällen müssen Motorzylinderblöcke nicht dekorativ poliert werden. Die wichtigsten Arbeitsschritte sind das Entgraten, das lokale Schleifen, das Entfernen von Graten, das Reinigen der Durchgänge und das Abrunden der Kanten.
Frage 5: Wie werden Zylinderbohrungen und Lagerflächen beim Schleifen geschützt?
Zylinderbohrungen, Hauptlagerflächen, Dichtflächen und Präzisionsbohrungen werden durch die Positionierung der Vorrichtung, die Roboterbahnplanung und Schleifverbotszonen geschützt. Der Roboter bearbeitet nur die erforderliche Kante oder den Restbereich, während abrasive Werkzeuge von kritischen Funktionsflächen ferngehalten werden.
Frage 6: Kann eine Roboterzelle verschiedene Zylinderblockmodelle bearbeiten?
Ja. Eine Roboterzelle kann oft verschiedene Modelle von Motorzylinderblöcken aus Aluminiumlegierungen bearbeiten, sofern die Vorrichtung, die Reichweite des Roboters und die Werkzeuge für unterschiedliche Bauteilvarianten ausgelegt sind. Für unterschiedliche Zylinderanzahlen, Bohrungsanordnungen oder Teilenummern können verschiedene Roboterprogramme gespeichert werden.
Schlussfolgerung
Motorzylinderblöcke aus Aluminiumlegierungen weisen Zylinderbohrungen, Kurbelgehäusehohlräume, Wassermantelöffnungen, Ölkanäle, Befestigungslöcher, Rippen und große Außenkonturen auf, was eine Standardisierung des manuellen Entgratens und Schleifens erschwert. Eine robotergestützte Entgratungs- und Schleiflösung hilft Herstellern dabei, Grate, Grate, scharfe Kanten und lokale Rückstände zu entfernen, während gleichzeitig die Konsistenz verbessert und kritische Funktionsflächen des Motors geschützt werden.
Wenn bei der Fertigung Ihrer Motorzylinderblöcke noch manuelles Entgraten der Bohrungskanten, Reinigen der Kanäle, Nachbearbeiten der Kurbelgehäusekanten oder das Abschleifen lokaler Gussrückstände erforderlich ist, Kontakt für eine maßgeschneiderte Roboterlösung. Sie können auch unsere Automobil & EV Anwendungen und Ausrüstung um mehr über unsere robotergestützten Endbearbeitungssysteme zu erfahren.
