Kompleksowa obróbka zastępuje odlewanie dwuczęściowych komponentów w prototypach tłoków
Achates Power w San Diego w Kalifornii wykorzystuje Mastercam do tworzenia prototypowych części do ekologicznego silnika benzynowego z zapłonem samoczynnym i przeciwstawnym tłokiem. Wspólne badania były dziełem Achates, Argonne National Laboratory i Delphi Technologies. Zostały one zrealizowane dzięki finansowaniu z programu ARPA-E Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.
Szybkie fakty
- Używany produkt: Młyn, Port Expert, dynamiczne frezowanie
- Branża: Transport
Szczegóły projektu
- Wyzwanie: Obróbka części prototypowych, które naśladują wydajność stali gotowej do produkcji, przy użyciu kęsów zamiast ich odlewania. Podcięcia i wgłębienia są trudne do wycięcia w dwuczęściowych zespołach tłoków.
- Rozwiązanie: Młyn, ekspert portowy, dynamiczne frezowanie
- Korzyści:
- Dodatek Port Expert do ścieżek narzędzi portowania głowicy cylindrów silnika na powierzchniach portów lub danych bryłowych. Wykorzystuje lizaki i przeprowadza kontrolę kolizji podczas programowania.
- Ścieżki narzędzi 5-osiowego frezowania dynamicznego dla złożonych geometrii i obróbki zgrubnej: wieloosiowa linia przepływu, frezowanie wiórów i obrotowe ścieżki narzędzi.
- Funkcja Verify pozwala programistom potwierdzić ścieżki narzędzia przed obróbką, dzięki czemu mogą zaprogramować ścieżki narzędzia i mieć je gotowe po zakończeniu poprzedniego zadania.
Jeden silnik wyróżniał się na North American International Auto Show 2018 w Detroit w stanie Michigan: nowy, przyjazny dla środowiska, benzynowy silnik o zapłonie samoczynnym z przeciwstawnym tłokiem firmy Achates Power z San Diego w Kalifornii. Wspólne badania były dziełem Achates, Argonne National Laboratory i Delphi Technologies. Został on wyprodukowany dzięki finansowaniu z programu ARPA-E Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych. Rewolucyjny projekt skutkuje silnikiem, który nie wymaga głowic cylindrów, zmniejszając straty ciepła i zwiększając wydajność. Achates, firma projektowa, która licencjonuje technologię, obecnie prototypuje części zielonego silnika.
Tłoki produkcyjne będą dwuczęściowymi komponentami, które są odlewane, a następnie spawane. Ich prototypy są obrabiane przy użyciu programu Mastercam. Sergio Ramirez, kierownik warsztatu w Achates, wyjaśnił, że odlewanie prototypów jest nieefektywne; każdy prototyp tłoka jest dokładnie testowany, a następnie projekt jest nieznacznie modyfikowany. Przy tak wielu drobnych zmianach konstrukcyjnych, odlewanie prototypów jest po prostu nieopłacalne. Niestety, materiał do szybkiego prototypowania nie wytrzyma cykli ogrzewania i chłodzenia związanych z tym procesem, więc Ramirez używa kęsów ze stali 4140 i 4340.
“Obróbka tego zespołu była największym wyzwaniem ze względu na głębokie wgłębienia i promienie w narożnikach; małe narzędzia skrawające po prostu tego nie lubią. Ponadto za każdym razem, gdy spawa się ze sobą dwa elementy, istnieje możliwość wystąpienia awarii. Nie chcesz, aby tłok rozpadł się podczas obróbki, a co dopiero w silniku. Ale udało nam się to osiągnąć i nie mieliśmy żadnych awarii. To była prawdopodobnie największa wspinaczka, jaką musieliśmy podjąć – próba naśladowania wydajności gotowego do produkcji stalowego tłoka przy użyciu kęsów” – powiedział Ramirez.
Obróbka podcięć i wgłębień w dwuczęściowych tłokach jest trudniejsza niż ich odlewanie. Po spawaniu trudno jest dotrzeć do spodu korony. Trevor Bailey, specjalista ds. wsparcia technicznego w San Diego CAD/CAM, usiadł z Ramirezem, aby znaleźć rozwiązanie. Wspólnie przeprojektowali proces tak, aby dwie części nie były ze sobą spawane, dopóki nie zostaną wykonane podcięcia korony. Potem nastąpiła delikatna obróbka.
Po przyspawaniu denka tłoka do dolnej części, obróbka wewnętrznych wnęk jest kwestią precyzji. Zgodnie z sugestią Baileya, Ramirez zdecydował się użyć Port Expert, dodatku do Mastercam, który wykorzystuje kontrolę kolizji podczas obróbki, aby uniknąć uszkodzenia narzędzia i materiału.
“Port Expert pozwala nam na większe nachylenie stycznej ścieżki narzędzia skrawającego wzdłuż powierzchni. Mamy po prostu większą kontrolę nad wektorowaniem narzędzia i jesteśmy w stanie wykorzystać optymalne powierzchnie rowków skrawających na frezach trzpieniowych typu lollipop” – powiedział Ramirez.
Ramirez w pełni oczekuje, że nowy silnik rozpocznie testy drogowe jeszcze w tym roku. “Do końca 2019 roku”, powiedział, “będziemy mieć tysiące godzin testowych i kilometrów na tym silniku”. Licencje na produkcję zostaną następnie sprzedane producentom.
Szacuje się, że silnik Achatesa z tłokami przeciwbieżnymi będzie kosztował 1000 USD mniej niż porównywalne silniki wysokoprężne i będzie szokująco wydajny jak na pełnowymiarowy silnik pickupa, osiągając 37 mil na galon. Konsumenci mogą oczekiwać silnika, który jest przyjazny dla środowiska i portfela.
“Myślę, że Mastercam pozwala dostosować prawie wszystko, aż do słupków i osobistych preferencji. W zeszłym roku kupiliśmy maszynę, która była skonfigurowana inaczej niż wszystkie inne dostępne na rynku. Dzięki kombinacji 5 różnych osi, które znajdują się w innych płaszczyznach niż w innych maszynach, potrzebny jest słupek, aby móc umieszczać G-kod. Dla tej maszyny nie było takiego stanowiska. Możliwość dostosowania słupków i parametrów, przy użyciu różnych ustawień w Mastercam, była dla mnie łatwa i bardzo przydatna”.
Sergio Ramirez, kierownik sklepu w Achates Power, San Diego, Kalifornia
Related Articles
Precyzyjna produkcja form medycznych
Przegląd...
Produkcja oparta na ludziach: Jak firma Gund buduje doskonałość w Ameryce Północnej
Przegląd...
Gothic Architecture Powered by Mastercam
Przegląd...