Procesně bezpečné odhrotování v sériové výrobě

V odvětvích, jako je automobilový průmysl, letectví nebo hydraulika a pneumatika, se výrobní procesy neustále optimalizují, aby velkosériová výroba probíhala co nejefektivněji z hlediska času a nákladů. Zjednodušují se procesní kroky, zkracuje se průběžná doba realizace a zlepšuje se opakovatelnost kvality. 

Velkou výzvu pro pracovníky s odpovědností za proces představují zejména ostřiny na okrajích otvorů. Je třeba najít řešení, jež odstraní problematické ostřiny způsobem, který je bezpečný pro proces, a zároveň si nevyžádá příliš mnoho času a peněz.

Důležitými kritérii pro výběr postupu jsou poloha ostřiny na součásti, použitý materiál a tolerance při výrobě součásti. Výběr řešení pro odhrotování je ovlivněn také požadavky na výsledek odhrotování, možností začlenění do stávajícího výrobního procesu, možnostmi stroje a ochotou investovat. Níže jsou uvedeny nejběžnější postupy a jejich charakteristiky.

• Při tepelném odhrotování (TEM) se odstraňovaný materiál odpařuje velkým teplem způsobeným chemickou reakcí. TEM se používá zejména pro složité geometrie, těžko přístupné zóny nebo pro velký počet otvorů. Vnější a vnitřní hrany se v procesu odhrotují současně. Obrábět lze téměř všechny oxidující materiály. Výsledkem jsou ostré nebo mírně zaoblené hrany otvorů. Velikost odhrotovací komory omezuje velikost, resp. množství obrobků. Je třeba otestovat vliv tepla na materiál a geometrii součásti.  
   
• Při elektrochemickém odhrotování (ECM) se ostřiny odstraňují anodickým rozpouštěním kovu. Používá se téměř na všechny kovy, dokonce i na kalené obrobky. Jelikož se jedná o bezkontaktní postup s velmi nízkým příkonem tepla, nedochází k opotřebení nástroje, tvorbě sekundárních ostřin a mechanickému namáhání. Maximální délka ostřiny je omezena přibližně na 0,3 mm. Obrobek musí být před ošetřením i po něm důkladně očištěn.
   
• Při odhrotování vysokotlakým vodním paprskem (HDW) se současně odhrotuje více hran a těžko přístupných otvorů. Vodní paprsek je veden pod tlakem až 1 000 barů cíleně na obráběná místa součásti. Je třeba zkontrolovat, zda nedochází k uvolňování částic na okraji otvoru v důsledku mechanického namáhání a zda pouze omezeným odstraňováním náběhů ostřin nevznikají drsné plochy.
   
• Při otryskávání granuláty jsou materiály, jako je například písek, směrovány rychlostí až 80 m/s na okraj otvoru. Obráběním jsou ovlivněny i sousední oblasti. Čištění obrobku po odhrotování může být náročné.
   
• Při odhrotování kartáčem se ostřiny odstraňují speciálními kartáčovacími nástroji. Manipulace s nimi je snadná a díky široké škále variant nástrojů je jejich použití rozmanité. Limitem odhrotování kartáčem jsou větší ostřiny, velmi tvrdé materiály a těžko přístupná místa.
   
• Pojem mechanické odhrotování zahrnuje odhrotovací nástroje, které umožňují konečné opracování obrobku přímo na obráběcím centru. Možné je také zpětné obrábění otvorů a definovaných hran. Postupy se vyznačují opakovatelností a vysokou procesní bezpečností. Tato metoda má svá omezení na obtížně přístupných místech obrobku.

Technologie mechanického odhrotování jsou rozmanité, a proto se chceme blíže podívat na jejich zvláštnosti.

Při kruhovém odhrotování prochází nástroj předem definovanou pracovní dráhu. V závislosti na daných tolerancích při výrobě nebo tolerancích způsobených upínáním nemusí být zkosení vůbec žádné, může být příliš malé, anebo dokonce v určitých bodech příliš velké. 

U nástrojů s pohyblivým břitem začne nůž s odhrotováním až při kontaktu s okrajem otvoru. Například odlitky s typickými tolerančními odchylkami lze zpracovávat spolehlivě a s konstantními výsledky odhrotování.

U všech variant mechanického odhrotování je velkou výhodou možnost integrace do stávajícího obráběcího centra. Vyrobený hotový obrobek přichází ze stroje po pouze mírně prodloužené době cyklu. Odpadnou navazující kroky obrábění prováděné interně nebo externě. 

Tím, že jsou eliminovány náklady na čištění, logistiku nebo externí obrobení, se snižují celkové náklady na proces a průběžné doby realizace. Díky konstantní výrobní technologii a jednoduché manipulaci s nástroji není třeba školit personál a lze aktivně využívat stávající znalosti třískového obrábění.

Jakmile se pracovník s odpovědností za výrobu rozhodne pro proces odhrotování, je třeba najít vhodné provedení a správného partnera. Praktický příklad: Uživatel z odvětví e-mobility musí na hřídeli rotoru odhrotovat vnitřní a těžko přístupné chladicí otvory. Doposud se odhrotování provádělo ručně. 

Kvůli reklamaci zákazníka bylo nutné najít stabilnější a automatizovaný postup odhrotování pro přibližně 1 milion otvorů ročně. V řešeném případě odhrotování se obrábějí součásti, které mají v důsledku výroby z tažených trubek odchylky v tloušťce stěny, a tím i v průměru vnitřního hlavního otvoru. Kvůli těmto tolerančním odchylkám nepřipadá v úvahu kruhové odhrotování.

Zákazník mezitím u společnosti HEULE poptával další možnosti použití, a plánuje se dokonce i řešení nástroje pro konkrétního zákazníka. Pokud se ve standardním sortimentu nenachází vhodný nástroj, nabízí HEULE nástroje, které jsou individuálně přizpůsobené zákazníkovi. 

Společnost HEULE doporučuje všem uživatelům zapojit specialistu na odhrotování do procesu co nejdříve. Společně lze navrhnout geometrii součásti tak, aby bylo odhrotování co nejjednodušší, a optimalizovat vznik ostřin při předběžných operacích, aby sériová výroba nakonec probíhala časově a ekonomicky co nejúsporněji.