Tự động loại bỏ gờ và mài nhẵn vỏ động cơ đúc khuôn

Chất lượng của quá trình loại bỏ gờ thừa và mài nhẵn cạnh có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm kín và chất lượng lắp ráp tổng thể của vỏ động cơ đúc áp lực nhôm. Xuất phát từ những thách thức thực tế trong sản xuất, bài viết này cung cấp phân tích sâu sắc về các công nghệ then chốt trong quá trình mài nhẵn tự động cho vỏ động cơ. Chúng tôi đề cập đến so sánh quy trình (thủ công so với robot), ứng dụng công nghệ kiểm soát lực chủ động, phân tích chi tiết quy trình và kiểm soát chi phí vật tư tiêu hao. Thông qua dữ liệu kỹ thuật chi tiết và các trường hợp sản xuất thực tế, chúng tôi chứng minh lợi ích kinh tế của các giải pháp mài tự động, giúp bạn giải quyết các thách thức về vết thừa và đạt được sự cân bằng tối ưu giữa chất lượng và hiệu quả.

Vỏ động cơ đúc áp lực là gì?

Vỏ động cơ đúc áp lực bằng nhôm là một bộ phận quan trọng trong hệ truyền động của xe năng lượng mới (NEV). Bộ phận này chủ yếu có chức năng bảo vệ stato và rotor bên trong, đồng thời cung cấp các kênh dẫn nước để tản nhiệt và hỗ trợ lắp đặt kết cấu. Theo các tiêu chuẩn của ngành NEV, các thông số kỹ thuật có sự khác biệt rất lớn, và các yêu cầu về độ phẳng của bề mặt tiếp xúc cũng như độ chính xác của rãnh làm kín là cực kỳ nghiêm ngặt.

Các tình huống ứng dụng

Vỏ động cơ đúc áp lực bằng nhôm chủ yếu được sử dụng trong hệ truyền động của xe điện (NEV) và thiết bị công nghiệp nặng. Tùy thuộc vào ứng dụng:

• Động cơ truyền động của xe điện chạy pin (BEV): Yêu cầu về độ kín của lớp vỏ nước là cực kỳ cao. Nghiêm cấm việc cắt thừa hoặc để lại gờ trên bề mặt tiếp xúc của mặt bích.
• Vỏ hộp số tích hợp cho xe điện hybrid (HEV): Hệ thống kênh dẫn dầu bên trong phức tạp, nơi các mảnh vụn do khoan xuyên lỗ rất khó làm sạch.
• Động cơ servo công nghiệp: Yêu cầu độ đồng nhất bề mặt hoàn hảo, không có vết xước do mài mòn.

Tất cả các ứng dụng đều đòi hỏi độ chính xác cao trong quá trình lắp ráp, vì việc mài nhám không triệt để hoặc mài quá mức trên các bề mặt tiếp xúc có thể dẫn đến rò rỉ dầu/nước hoặc thậm chí gây chập mạch động cơ.

Đặc điểm cấu trúc

• Đường phân chia phức tạp: Các đường nối của khuôn đúc áp lực tạo ra phần thừa có độ dày không đều và độ cứng cao.
• Cánh tản nhiệt dày đặc & lỗ sâu: Bề mặt bên ngoài được bao phủ bởi các cấu trúc tản nhiệt, trong khi bên trong có nhiều lỗ ren và các kênh dẫn dầu đan xen.
• Các kết cấu có thành mỏng dễ bị biến dạng: Các vùng thành mỏng cục bộ có thể dễ dàng bị biến dạng khi chịu lực mài thủ công mạnh.
• Chất liệu: Các hợp kim nhôm đúc như ADC12 hoặc A380 có tính chảy tốt và khả năng tản nhiệt cao, nhưng dễ bám dính vào dụng cụ cắt.
• Chất lượng bề mặt: Yêu cầu độ nhám cao đối với các bề mặt tiếp xúc của mặt bích để đảm bảo việc lắp ráp miếng đệm diễn ra trơn tru.

Các đặc điểm chính của gia công vỏ động cơ

Các đặc điểm chính:

• Độ đồng nhất cao: Sai số phẳng trên các bề mặt ghép nối phải được kiểm soát trong phạm vi vi mô.
• Hiệu suất cao: Phải đáp ứng được các yêu cầu về sản xuất khối lượng lớn và chu kỳ nhanh của ngành công nghiệp ô tô.
• Yêu cầu về vệ sinh: Các kênh dẫn dầu/nước bên trong phải hoàn toàn không có mảnh vụn nhôm và gờ sắc.

Thông số kỹ thuật cho quá trình tẩy gờ vỏ động cơ

Tại sao phương pháp mài góc bằng robot lại được ưa chuộng cho vỏ động cơ?

Những khó khăn khi mài thủ công truyền thống

Khi sử dụng máy mài góc cầm tay thông thường hoặc máy mài khí nén, các nhà máy phải đối mặt với những thách thức sau:

Những lợi ích của tự động hóa bằng robot

Các tế bào mài nhám bằng robot mang đến một giải pháp có hệ thống cho những vấn đề này:

Những lợi thế cốt lõi:

• Kiểm soát lực tác động: Trục mài gờ có khả năng thích ứng theo hướng bán kính và trục. Hoạt động tương tự như hệ thống treo của ô tô, trục này tự động điều chỉnh để thích ứng với những sai lệch kích thước nhỏ trên bề mặt đúc thô, duy trì áp lực ổn định và không bao giờ làm xước vật liệu nền.
• Tích hợp đa quy trình: Với hệ thống thay dao tự động (ATC), chỉ cần một lần thiết lập là có thể hoàn thành các công đoạn cắt gọt phôi thừa, bo tròn cạnh và chải sạch lỗ bên trong.
• Hoạt động 24/7: Không bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn hay sự hao mòn, giúp quá trình sản xuất tự động hoạt động liên tục để đáp ứng các tiến độ giao hàng nghiêm ngặt trong ngành ô tô.

Quy trình làm sạch bavia tự động

Quy trình này sử dụng 8 bước để hoàn tất quá trình xử lý bề mặt vỏ động cơ bằng nhôm. các quy trình cốt lõi là quá trình mài tự động bằng robot ở các công đoạn 02-05.

Quy trình hoàn chỉnh

Mô tả quy trình

Bước 1: Tải hàng bằng hệ thống định vị hình ảnh

Mục đích: Xác định các chi tiết đúc thô được xếp ngẫu nhiên trong thùng, hướng dẫn robot kẹp và đặt chúng chính xác lên giá đỡ mài.

Những điểm chính: Sử dụng công nghệ thị giác 3D chống phản chiếu để xử lý bề mặt nhôm bóng.

Bước 2: Loại bỏ phần thừa dày

Mục đích: Loại bỏ nhanh chóng lớp nhôm thừa dày và cứng dọc theo các đường phân chia.

Những điểm chính: Yêu cầu hệ thống robot có độ cứng cao và trục điện công suất lớn kết hợp với mũi khoan cacbua. Các đường chạy dao được tối ưu hóa giúp ngăn ngừa tình trạng kẹt dao.

Bước 3: Làm mịn mép

Mục đích: Loại bỏ các vết gờ nhỏ trên các bề mặt tiếp xúc quan trọng mà không làm ảnh hưởng đến độ phẳng.

Những điểm chính: Đây là bước quan trọng nhất. Một trục quay trôi dọc trục là điều bắt buộc. Khi được điều chỉnh ở áp suất cố định (ví dụ: 20N), đĩa mài sẽ bám sát hoàn hảo vào bề mặt bất kể những gợn sóng nhỏ do quá trình đúc gây ra — loại bỏ các gờ thừa mà không làm trầy xước kim loại nền.

Bước 4: Tạo đường cong mềm mại cho các góc cạnh

Mục đích: Loại bỏ các góc nhọn và tạo các bán kính hoặc góc vát đồng đều.

Những điểm chính: Sử dụng một trục quay nổi kiểu xuyên tâm, các cơ chế khí nén hoặc lò xo mang lại tính linh hoạt. Robot di chuyển theo một đường viền sơ bộ, và đầu di động sẽ tự động bù đắp các sai số trong quá trình đúc.

Bước 5: Vệ sinh bên trong/giữa các lỗ

Mục đích: Loại bỏ các gờ nhám ẩn bên trong các rãnh dẫn dầu và nước để ngăn ngừa tình trạng bong tróc trong tương lai.

Những điểm chính: Trục quay sẽ tự động chuyển sang sử dụng bàn chải nylon mài mòn, di chuyển theo hình xoắn ốc để làm sạch các khe hở kín.

Bước 6: Rửa bằng áp lực cao

Mục đích: Rửa sạch hoàn toàn các mảnh nhôm bám dính, bụi và dung dịch làm mát trên bề mặt.

Bước 7: Sấy khô bằng máy sấy tóc

Mục đích: Hãy nhanh chóng lau khô để ngăn ngừa quá trình oxy hóa và các vết ố do nước trên bề mặt nhôm đúc.

Bước 8: Kiểm tra

Mục đích: Kiểm tra chất lượng mài để đảm bảo không có vùng nào bị bỏ sót khi loại bỏ gờ hoặc bị mài quá mức.

Những thách thức và giải pháp trong gia công

Thách thức 1: Kích thước đúc không đồng nhất (Biến dạng)

Vấn đề:

• Các chi tiết đúc cùng một mẻ có thể chênh lệch 1-2 mm do co ngót khi nguội.
• Một robot cứng nhắc di chuyển theo một quỹ đạo cố định sẽ cắt thừa (gây phế liệu) đối với các chi tiết lớn và cắt thiếu đối với các chi tiết nhỏ.

Giải pháp:

• Áp dụng công nghệ tuân thủ chủ động.
• Lắp đặt đầu mài nhám nổi có cảm biến lực. Thiết bị này sẽ tự động kéo dài hoặc thu lại để bù đắp độ chênh lệch 1–2 mm đồng thời duy trì lực cắt ổn định.
• Kết quả: Tỷ lệ phế liệu giảm từ 5% xuống gần như bằng không.

Thử thách 2: Loại bỏ gờ trên các rãnh dẫn dầu sâu giao nhau

Vấn đề:

• Các mảng bám rễ hình thành tại các điểm giao nhau của các kênh làm mát bên trong.
• Các dụng cụ thông thường không thể tiếp cận được bên trong các khoang phức tạp, có hình dạng cong.

Giải pháp:

• Sử dụng bàn chải nylon mài mòn tùy chỉnh không theo tiêu chuẩn hoặc phương pháp loại bỏ gờ bằng tia nước áp lực cao.
• Kết quả: Đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về độ sạch hạt bụi của ngành công nghiệp ô tô, giúp ngăn ngừa hiện tượng kẹt dầu thủy lực trong động cơ.

Nghiên cứu điển hình

Thông tin về khách hàng

Một nhà cung cấp linh kiện ô tô hàng đầu thuộc nhóm Tier 1 tại Đông Nam Á, chuyên sản xuất vỏ động cơ bằng nhôm đúc áp lực cho các thương hiệu xe điện (NEV) trên toàn cầu.

Những thách thức kỹ thuật

• Đã sử dụng 12 máy mài thủ công trong môi trường có nhiều bụi với tỷ lệ luân chuyển nhân sự là 40%.
• Chất lượng mài mặt bích hoàn toàn phụ thuộc vào cảm nhận của công nhân, dẫn đến tỷ lệ phải làm lại cao do rò rỉ.
• Khách hàng yêu cầu rút ngắn thời gian sản xuất xuống còn 3 phút/sản phẩm.

Giải pháp

Kết quả triển khai

• Thay thế lao động: Một tế bào robot đã thay thế thành công 4 thợ mài lành nghề mỗi ca làm việc, giúp thực hiện sản xuất không cần người điều khiển trong 3 ca.
• Bước nhảy vọt về chất lượng: Tỷ lệ phế liệu do cắt thừa ở mặt bích đã giảm xuống còn 0%. Tỷ lệ đạt yêu cầu của 100% trong các bài kiểm tra rò rỉ trên bề mặt ghép nối.
• Môi trường: Được trang bị hệ thống hút bụi ướt, giúp loại bỏ ô nhiễm bụi và nguy cơ nổ.
• Tỷ suất hoàn vốn (ROI): Thời gian hoàn vốn cho toàn bộ hệ thống được tính toán là chỉ 14 tháng.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Robot có thể xử lý tấm flash dày bao nhiêu?

A: Các trục chính công suất cao của chúng tôi, được trang bị mũi khoan cacbua, có thể dễ dàng gia công các mảnh nhôm nguyên khối có độ dày từ 3mm đến 5mm. Đối với các rãnh tràn hoặc cửa van dày hơn, chúng tôi khuyến nghị sử dụng máy cưa băng tự động hoặc máy ép cắt trước khi tiến hành mài tinh bằng robot để tiết kiệm chi phí vật tư tiêu hao.

Câu hỏi 2: Đầu nổi có thực sự ngăn ngừa việc cắt quá sâu vào mặt bích không?

A: Đúng vậy, đây chính là giá trị cốt lõi của công nghệ nổi. Bằng cách sử dụng hệ thống điều khiển khí nén hoặc servo để duy trì lực tiếp xúc ổn định, dụng cụ sẽ tự động rút lại nếu chi tiết đúc có kích thước lớn hơn một chút hoặc đường đi của robot bị lệch, đảm bảo vật liệu nền không bao giờ bị xước.

Câu hỏi 3: Nhôm dễ bám dính vào dụng cụ. Chi phí vật tư tiêu hao được kiểm soát như thế nào?

A: Chúng tôi khuyến nghị sử dụng các loại mũi mài chuyên dụng cho nhôm có lớp phủ đặc biệt và rãnh lớn, cùng với các bánh mài cánh chống tắc nghẽn. Khi kết hợp với tốc độ trục chính được tối ưu hóa và hệ thống bôi trơn vi lượng (MQL), tuổi thọ dụng cụ được kéo dài đáng kể, giúp giảm chi phí vật tư tiêu hao hơn 30% so với phương pháp mài thủ công.

Câu hỏi 4: Mất bao lâu để chuyển sang sử dụng mẫu vỏ động cơ khác?

A: Các dây chuyền sản xuất của chúng tôi được trang bị các bộ kẹp có thể thay đổi nhanh chóng và tính năng lập trình tham số. Người vận hành chỉ cần thay thế bộ kẹp định vị và chọn chương trình robot đã được lưu sẵn trên màn hình HMI. Sau khi làm quen, quá trình chuyển đổi hoàn toàn chỉ mất 15–30 phút, rất phù hợp cho sản xuất linh hoạt với nhiều chủng loại sản phẩm và số lượng nhỏ.

Kết luận

Quá trình loại bỏ phần thừa và mài nhẵn vỏ động cơ đúc áp lực bằng nhôm bằng cách sử dụng quy trình mài nổi tự động bằng robot hoàn toàn loại bỏ sai sót do con người gây ra. Với thời gian chu kỳ được rút ngắn xuống còn 2,5–3,5 phút cho mỗi sản phẩm, đây là xu hướng tất yếu để đáp ứng nhu cầu sản lượng lớn và các tiêu chuẩn chất lượng khắt khe của ngành xe điện (NEV).

Nếu quý vị đang gặp khó khăn với lớp phủ dày, việc mài thủ công gây rò rỉ ở mặt bích, hoặc môi trường xưởng sản xuất đầy bụi nguy hiểm, hãy liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để được kiểm tra mẫu phôi miễn phí và đánh giá lợi tức đầu tư (ROI) theo yêu cầu.