Wyzwanie stojące przed brazylijskim sektorem pomp i zaworów: równoległość powierzchni w kołnierzach o dużej średnicy

W Brazylii znajduje się największy w Ameryce Południowej klaster produkujący pompy i zawory, skupiony w stanie São Paulo i Rio Grande do Sul. Fabryki te dostarczają pompy odśrodkowe, zasuwy i przepustnice dla krajowego sektora naftowego i gazowego, górnictwa i nawadniania rolnictwa. W tych produktach równoległość powierzchni czołowej kołnierzy o dużej średnicy – ​​zwykle 800–1500 mm – jest decydującym czynnikiem wpływającym na skuteczność uszczelnienia.

Podczas rzeczywistych ocen na hali produkcyjnej wyłania się powtarzający się wniosek: kołnierze obrabiane na ręcznych tokarkach rewolwerowych często przekraczają tolerancje równoległości powierzchni czołowej w produkcji seryjnej. Tam, gdzie rysunki określają równoległość 0,03 mm, rzeczywiste zmierzone wartości zwykle mieszczą się w zakresie 0,06–0,12 mm.

Analiza odchylenia równoległości na poziomie procesu

Niespójne punkty odniesienia mocowania.Uchwyt czteroszczękowy w ręcznej tokarce rewolwerowej jest obsługiwany ręcznie i niezależny od każdej szczęki, a siła mocowania zależy całkowicie od oceny operatora. W przypadku tej samej partii półfabrykatów różni operatorzy – lub ten sam operator w różnym czasie – stosują różne siły mocowania, co powoduje niespójne odkształcenie sprężyste przedmiotu obrabianego podczas obróbki. W przypadku kołnierza, będącego cienkościennym elementem w kształcie dysku, 10% zmiana siły mocowania może wymiernie przesunąć płaskość powierzchni czołowej.

Utrata danych w przepływach procesów obejmujących wiele maszyn.Pojedynczy kołnierz zazwyczaj wymaga operacji toczenia czołowego, średnicy zewnętrznej, otworu, czoła otworu na śrubę i rowka uszczelniającego. W warsztacie ręcznym operacje te są często wykonywane na różnych maszynach — tokarce pionowej do powierzchni czołowych i średnicy zewnętrznej, wiertarce promieniowej do otworów na śruby i tokarce silnikowej do uszczelniania powierzchni. Każde ponowne zaciśnięcie wprowadza nowy błąd lokalizacji, który kumuluje się w ostatecznym wyniku równoległości powierzchni.

Opóźniona kompensacja zużycia narzędzia.W przypadku toczenia ręcznego operatorzy polegają na kontroli wizualnej i ocenie stanu narzędzia. Zanim ślady drgań lub rosnąca chropowatość powierzchni zasygnalizują zużycie narzędzia, kilka części mogło już zostać obrobionych. Te elementy przejściowe o niskiej jakości powierzchni czołowej są rzadko poddawane kontroli fragment po kawałku i często trafiają do zaakceptowanych partii.

Ścieżka doskonalenia procesu przy użyciu jednokolumnowych tokarek pionowych CNC

Wykorzystując jednokolumnową tokarkę pionową CNC CK5116A (maks. średnica toczenia 1600 mm, średnica stołu 1400 mm) jako punkt odniesienia, ścieżka udoskonalenia brazylijskiej obróbki kołnierzy pomp i zaworów obejmuje:

Sztywny system mocowania.Przekrój chwytu narzędzia 30×40 mm stanowi specyfikację wielkoprzekrojową wśród jednokolumnowych tokarek pionowych w tej klasie. W połączeniu z nośnością stołu roboczego wynoszącą 3,2 tony, końcówka narzędzia pozostaje stabilna nawet w warunkach przerywanego skrawania półfabrykatów kołnierzowych o dużej wytrzymałości. Oznacza to, że sama sztywność systemu procesowego nie będzie źródłem odchyleń od równoległości.

Wszystkie operacje w jednej konfiguracji.Maszyna obsługuje dziewięć procesów — w tym planowanie, toczenie ID/OD, wiercenie, rozwiercanie i rowkowanie — w jednym cyklu mocowania. Średnicę zewnętrzną, powierzchnię czołową, otwór i powierzchnie uszczelniające kołnierza można obrabiać sekwencyjnie bez zwalniania uchwytu, eliminując skumulowany błąd przenoszenia na wielu maszynach, powszechny w brazylijskich fabrykach.

Długotrwała stabilność układu napędu wrzeciona.Główne koła zębate napędu są wykonane ze stali stopowej 40Cr i poddane procesowi szlifowania, w połączeniu z napędem serwosilnika prądu przemiennego i czterobiegową bezstopniową skrzynią biegów. W przypadku ciągłej pracy przekraczającej osiem godzin hałas przekładni i spadek precyzji pozostają pod kontrolą. W przypadku jednozmianowego trybu pracy, typowego dla brazylijskich fabryk, taka konstrukcja napędu zapewnia spójność możliwości obróbki równoległej w dłuższych seriach produkcyjnych.