Vesijäysteenpoistomenetelmän kehittäminen

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Komas Oy:n koneistusyksikön hydraulilaattojen valmistussolun käyttöön. Solussa koneistetaan hydraulilaattoja, jotka viimeistellään poistamalla koneistuksessa syntynyt jäyste. Jäysteellä tarkoitetaan kappaleen valmistuksessa syntyneitä ei-haluttuja materiaalimuodostumia. Laattojen valmistuskapasiteetti on kasvanut huomattavasti uuden koneistuskeskuksen myötä, eikä viimeistely pysy koneen tahdissa. Työssä kehitettiin uusi jäysteenpoistomenetelmä, joka pystyy poistamaan tuotteista jäysteet.

Työssä perehdyttiin jäysteen syntymiseen ja eri menetelmiin, joilla jäystettä poistetaan. Työssä esitetään manuaalinen, robotisoitu, terminen sekä vesikäyttöinen jäysteenpoistomenetelmä. Menetelmiä vertailtiin niiden sopivuuden selvittämiseksi ja näistä vertailutuloksista päädyttiin kehittämään vesikäyttöinen jäysteenpoistolaite. Laite poistaa jäysteen käyttämällä korkeapaineista vettä. Veden aiheuttama törmäysvoima katkaisee jäysteen. Kun menetelmä oli valittu, sitä aloitettiin tutkimaan tarkemmin. Selvitettiin, mitä laite vaatii toimiakseen, kuten tarvittava paine, virtausnopeus ja käytettävät suuttimet. Työssä selvitettiin myös, mitä laitteistoa rakentaminen vaatii, kuten pumppausjärjestelmä, venttiilit ja ohjausjärjestelmä.

Tutkimusten edetessä menetelmän sopivuutta testattiin kolmella testillä. Ensimmäinen testi oli lyijykynätesti, joka perustuu lyijyn murtolujuuteen. Jos lyijyillä pystyy katkaisemaan jäysteen, veden voima riittää jäysteenpoistamiseen. Toinen testi järjestettiin yritys Lassila & Tikanojan kanssa. Testeissä käytettiin korkeapainevesilaitteistoa ja erilaisia suuttimia, joilla kappaleet puhdistettiin. Tulokset vahvistivat lyijykynätestien tuloksia. Kolmannessa testissä koe-erä lähetettiin Saksaan, jossa kappaleet puhdistettiin käyttämällä robotisoitua korkeapainevesilaitteistoa. Testin avulla saatiin täysi varmuus siitä, miten vesi soveltuu jäysteenpoistamiseen.

Lopputuloksena yritykselle luotiin toteutussuunnitelma, josta selviää, mitä laitteistoa rakentamiseen tarvitaan ja kuinka paljon rakentaminen maksaa. Toteutussuunnitelmasta selviää myös, mitä yritys hyötyy laitteesta ja kuinka paljon se nopeuttaa viimeistelyn toimintaa ja laatua.

Asiasanat: jäysteenpoisto, robotisointi, korkeapainepeseminen, suunnittelu

The thesis was commissioned by Komas Oy. Komas Oy had a deburring problem at their hydraulic manifold manufacturing unit. They had bought a new machining center for manifold production, and the production rate had increased radically. Therefore, the manual deburring unit could not follow the machine’s production rate and it formed a bottleneck in the production. The objective of the thesis was to design a high pressure water deburring unit to solve their deburring problem. The work started by getting to know the deburring methods and understanding why burrs are formed.

At the beginning of the project the current state of the machining centre was mapped. The mapping showed where the problem is and how it can be improved and which the critical points on finishing the products are.

At first, the water deburring method was tested. The testing was executed in three steps: Firstly, by led pencil test, secondly, by a water deburring method test using hand lances and 500 bar pressure and the third test took place in facility in Germany which used robotical high pressure water deburring. While waiting for the last test results, the planning started.

The First step was to find out what water deburring is and how it works. When the right parameters were found, it helped to find the right pumps and accessories like nozzles. Water deburring is based on the impact force which is a result of the pressure, flow rate and nozzle diameter. The nozzles and the pump are the most important parts for the machine. The pump produces the pressure and flow, and the nozzles change the water to a burr-cutting tool.

When the water hydraulic unit was found, the mechanical planning started. In this phase the appropriate robot, gripper, conveyor, material handling and drying method for the products were designed and the right component manufactures were found.

As a result, Komas got an implementation plan where it is mentioned what building the machine requires, how much it costs and how it improves their production. Also, the investment payback time is calculated and the unit is modelled as a 3D model.