Embed Size (px)
Citation preview
EXAMENSARBETE INOM MASKINTEKNIK,
Industriell ekonomi & produktion, högskoleingenjör 15 hp
SÖDERTÄLJE, SVERIGE 2016
Hantering av kalla ämnen
för komponenten utgående axel
Examensarbete 15hp
MARK SHAMANI MILAD MATTI
,
Examensarbete TMT 2016:57
KTH Industriell teknik och management
Tillämpad maskinteknik Mariekällgatan 3, 151 81 Södertälje
Hantering av kalla ämnen
av
Mark Shamani Milad Matti
Examensarbete TMT 2016:57
Hantering av kalla ämnen
Mark Shamani
Milad Matti
Godkänt
2016-09-23
Examinator KTH
Claes Hansson
Handledare KTH
Mikael Grennard
Uppdragsgivare
Scania CV AB
Företagskontakt/handledare
Ulf Bjarre
Sammanfattning
Scaniajobbarkontinuerligtmedständigaförbättringarförattliggaiframkantmedkvaliténföralltsomtillverkassåsomtungalastbilar,bussar,industri‐ochmarinmotorer.Idaganvändsenstordelavverkstadsytanenbartsombuffertföratttempereraämneniettdygninnanproduktionenstartas.Dettaförattförebyggatemperaturskillnadersomuppstårochsominverkarpåmaterialetsdimensioner.Teorinbakomfenomenetharnamnetlängdutvidgning,därmaterialavolikaslag/legeringarutvidgarsignärdetutsättsförvärmeochdetmotsattaeffektennärdetutsättsförkylaattdenkrymper.Syftetmedarbetetvarattminimerabuffertengenomatttaredapålägstatillåtnatemperaturensomärlämpligattbearbetadetaljernamedutanattkvaliténförsämras.Helaarbetetutfördesbådepraktisktochteoretisktmedhjälpavolikametodersomtillämpadesförattstuderatemperaturförändringenochmåttavvikelsersomkanuppståunderbearbetningen.Testerutfördesgenomattbearbetakallaämnenmedolikastarttemperatureriensvarvmaskin.Mätningarpåtemperatur‐ochmåttförändringutfördesävenpådedetaljersomundersöktes.Resultatetvisadeattartiklarmedenstarttemperaturmellan‐20,0 till+21,5 kanenligtvåraanalyservaragodkändadådessatemperaturerinteöverskridertoleransviddenpådeundersöktadetaljernaefterattdehargenomgåttförstasvarvoperationen.Testernasomgjordesinomtidsramenkundeintetillämpaspåallaartikelgrupper,därförrekommenderadesattfleratesterskallutförasmedhjälpavdemetodersomanvändesunderprojektet.EttarbetssättrekommenderadesocksåförhurkallaämnenskallhanterasochdäremotkanScaniautnyttjadetförattjobbasigmotförbättringariavdelningen.
Nyckelord
Kallaämnen,längdutvidgning,utgåendeaxel,bearbetning,kvalitet,buffert.
Bachelor of Science Thesis TMT 2016:57
Management of cold materials
Mark Shamani
Milad Matti
Approved
2016-09-23
Examiner KTH
Claes Hansson
Supervisor KTH
Mikael Grennard
Commissioner
Scania CV AB Contact person at company
Ulf Bjarre
Abstract
Scaniaworkscontinuouslywithconstantimprovementstobeintheforefrontwiththequalityoftheproductionincludingheavytrucks,busesandindustrialandmarineengines.Today,alargepartoftheworkshopactsasabuffertoregulatethetemperatureofthesubstancesadaybeforetheproductionstarts,thisistopreventtemperaturedifferencesarisingandaffectingthematerial'sdimensions.Thetheorybehindthephenomenoniscalledthermalexpansion,wherevariouskindsofmaterial/alloysexpandswhenexposedtoheatandtheoppositeeffectwhenexposedtocold.Theaimofthisworkistominimizethebuffersizebyfindingouttheminimumtemperaturethatismostsuitableformachinepartstoworkwiththebestpossiblestandardwithoutqualitydeterioration.Thewholeworkwasconductedbothpracticallyandtheoreticallyusingdifferentmethodsappliedtostudytemperaturechangesandpossibledeviationsinmeasurementsthatmayoccurduringtheprocessing.Thetestswereperformedbyprocessingthecoldmaterialswithdifferentinitialtemperaturesinalathemachine.Temperaturemeasurementsandchangesindimensionswerealsocarriedoutonthedetailsthatwereexamined.Theresultsshowedthatpartswithastartingtemperatureofbetween‐20 to 21.5 can,accordingtoouranalysis,beapprovedasthesetemperaturesdonotexceedthetolerancerangeaftertheyhaveundergonefirstoperationonthelathemachine.Theteststhatweremadewithinthetimeframecouldnotbeappliedtoanyitemgroups,therefore,itisrecommendedthatmultipletestsshallbeperformedusingthemethodsthatwereusedduringtheproject.AnapproachwasalsobeenrecommendedforthecoldproductsmanagementandtherebyScaniacanutilizeittoworktowardsimprovementsinthedepartment.Key‐wordsColdmaterials,thermalexpansion,outputshaft,machining,quality,buffer.
Förord
Denna rapport är ett examensarbete för högskoleingenjörer som innefattar 15 hp inom
maskinteknik med inriktning Industriell ekonomi och Produktion på KTH i Södertälje.
Examensarbetet är utfört under vårterminen 2016 på Scania CV AB i Södertälje och
uppdraget var givet av Scania Transmissions avdelningen.
Vi vill rikta ett stort tack till vår uppdragsgivare och handledare Ulf Bjarre för vägledningen
under projektets gång. Vi vill också tacka berörda personer, tekniker, operatörer, beredare,
från de olika avdelningarna på Scania som på något vis hjälpt till under arbetet.
Tills slut vill vi tacka vår handledare på KTH Mikael Grennard för feedback och vägledning
under projektets gång samt Bertil Wanner (Universitetsadjunkt på KTH i Södertälje) för de
värdefulla informationerna angående frågor som berör projektet.
Mark Shamani Milad Matti
Innehåll
1. Inledning ....................................................................................................................................................... 1
1.1 Företags Historia ................................................................................................................................. 1
1.2 Bakgrund ................................................................................................................................................ 2
1.3 Problembeskrivning .......................................................................................................................... 2
1.4 Syfte .......................................................................................................................................................... 2
1.5 Mål ............................................................................................................................................................ 2
1.6 Utförande ............................................................................................................................................... 2
1.7 Avgränsningar ...................................................................................................................................... 3
2. Metod .............................................................................................................................................................. 5
2.1 Primärdata ............................................................................................................................................... 5
Observationer ................................................................................................................................ 5
Intervjuer ...................................................................................................................................... 5
2.2 Sekundärdata ........................................................................................................................................ 5
2.3 Praktiska tester .................................................................................................................................... 6
3. Teoretisk Bakgrund ................................................................................................................................ 7
3.1 Kvalitet inom produktion ................................................................................................................ 7
3.2 Kvalitetsstudier ................................................................................................................................... 7
Statistisk processtyrning ......................................................................................................... 8
Variation................................................................................................................................ 8
Förbättringsarbetet ................................................................................................................... 9
De sju förbättringsverktygen ............................................................................................... 10
Duglighetsstudier ..................................................................................................................... 12
Maskinduglighet ....................................................................................................................... 12
Processduglighet ...................................................................................................................... 12
3.3 Toleranssystemet .............................................................................................................................. 13
3.4 Mätteknik ............................................................................................................................................. 14
3.5 Termisk utvidgning .......................................................................................................................... 14
Längdutvidgning ....................................................................................................................... 15
Längdutvidgningskoefficienten .......................................................................................... 15
3.6 Värmeöverföring i metaller .......................................................................................................... 16
3.7 Skärandebearbetning ...................................................................................................................... 16
Verktygsförslitning .................................................................................................................. 16
Spånbildning .............................................................................................................................. 16
4. Genomförande ............................................................................................................................................ 17
4.1 Bearbetning av utgående axeln ................................................................................................... 17
Första bearbetningsmaskinen ............................................................................................ 17
SV37310 (Fler Op. Maskin) .......................................................................................... 17
4.2 Bearbetning av kalla ämnen (Test 1) ........................................................................................ 19
Planering av tester ................................................................................................................... 19
Förberedelse av test 1 ............................................................................................................ 20
Innan testerna utförs ..................................................................................................... 22
Bearbetning av test bitar .............................................................................................. 23
Mätningar på test detaljer ..................................................................................................... 24
Hommel Opticline (Verkstad) ..................................................................................... 25
Zeiss (Mätrum) ................................................................................................................. 25
4.3 Undersökning av uppvärmningstiden (Test2) ...................................................................... 26
Planering av uppvärmningstesterna ................................................................................ 26
Utförande av uppvärmningstesterna ............................................................................... 26
Förberedelse av uppvärmningstesterna ................................................................ 26
Temperering av kvantiteten i pallen ........................................................................ 27
Temperering av detaljen stående fritt i industrin .............................................. 28
4.4 Undersökning av maskinens skär (Test3) .............................................................................. 28
Planering av skärtester .......................................................................................................... 28
Utförande av skärförslitningstester .................................................................................. 29
4.5 Jämförelse mellan teorin och praktiken (Test 4) ................................................................ 29
Planering av testerna .............................................................................................................. 29
Utförande av test 4................................................................................................................... 30
Förberedelse ...................................................................................................................... 30
Innan testet utförs ........................................................................................................... 31
Utförande av test 4 .......................................................................................................... 31
5. Resultat ........................................................................................................................................................ 33
5.1 Resultat – Bearbetning av kalla ämnen .................................................................................... 33
Temperatur förändringen under bearbetningen ......................................................... 33
Resultat på måttförändring (Test4) .................................................................................. 34
5.2 Resultat på uppvärmningstesterna (Test 2) .......................................................................... 35
5.3 Resultat på skärförslitning (Test3) ............................................................................................ 36
6. Analys och Diskussion ......................................................................................................................... 37
6.1 Temperatur förändringen under bearbetningen ................................................................. 37
6.2 Förändring i mått i förhållande till temperaturen ............................................................... 37
6.3 Uppvärmningstiden för ämnen ................................................................................................... 39
6.4 Analys av skärförslitnings resultat ............................................................................................ 40
6.5 Metod analys ....................................................................................................................................... 40
7. Slutsats och rekommendationer .................................................................................................... 41
7.1 Slutsats .................................................................................................................................................. 41
7.2 Rekommendationer ......................................................................................................................... 42
8. Referenser .................................................................................................................................................. 43
8.1 Litteratur .............................................................................................................................................. 43
8.2 Internet källor .................................................................................................................................... 43
8.3 Muntlig information ......................................................................................................................... 43
Bilagor ........................................................................................................................................................ I
Bilaga 1: Bearbetningsdokument för utgående axeln .............................................................................. I
Bilaga 2: Korrektörsdokument för utgående axeln ................................................................................. II
Bilaga 3: Teoretiska beräkningar för längdutvidgning ........................................................................ III
Bilaga 4: Teoretiska beräkningar för längdutvidgning .......................................................................... V
Bilaga 5: Teoretiska beräkningar för längdutvidgning ....................................................................... VII
Figurförteckning
Figur 1 Scania 125 års jubelium ..................................................................................................................... 1
Figur 2 Närmare analys för ständiga förbättringar................................................................................. 7
Figur 3 Visar olika stadier på process variation över tiden ................................................................. 8
Figur 4 Översiktsbild av förbättringscykel ................................................................................................. 9
Figur 5 De sju förbättringsverktygen ......................................................................................................... 10
Figur 6 – Sambandsdiagram ........................................................................................................................... 11
Figur 7 – Styrdiagram ....................................................................................................................................... 12
Figur 8 – Termisk utvidgning ........................................................................................................................ 14
Figur 9- Visar hur längdutvidgningen sker. ............................................................................................. 15
Figur 10 – Fasförslitning hos skären........................................................................................................... 16
Figur 11 – En fastspänd detalj i maskinen. ............................................................................................... 18
Figur 12 – En kapad tapp och skall på utgående axeln. ....................................................................... 18
Figur 13 – Detaljen borras med en pelarborr. ......................................................................................... 20
Figur 14 – Termostat och bitar i frysboxen. ............................................................................................. 21
Figur 15 – Termometer och termoelement. ............................................................................................. 21
Figur 16 – Skärbytesintervall för grov respektive finskären. ........................................................... 22
Figur 17 – Visar positioner där temperaturmätningar skedde. ....................................................... 23
Figur 18 – Mätning på temperatur vid utbanan. .................................................................................... 24
Figur 19 – Hommel Etamic Opticline .......................................................................................................... 25
Figur 20 – Zeissmaskin ..................................................................................................................................... 25
Figur 21 – Uppvärmningstester. ................................................................................................................... 26
Figur 22 – 10 st. utgående axlar placerade i en pall. ............................................................................. 27
Figur 23 - Utgående axel temperering fritt i industrin ........................................................................ 28
Figur 24 – Fasförslitningsmätning ............................................................................................................... 29
Figur 25 – Markerade bitar till mätrummet. ............................................................................................ 31
Figur 26 – Bearbetning av 601-Längd ........................................................................................................ 38
Figur 27- Bearbetning av 4-Distans. ........................................................................................................... 38
Tabellförteckning
Tabell 1 - Försöksplaneringen för test 1 ................................................................................................... 19
Tabell 2 – Detaljernas placering på inbanan för test 1 ........................................................................ 23
Tabell 3 – Mätningsplanering ........................................................................................................................ 24
Tabell 4 – Planering av test 4. ........................................................................................................................ 30
Tabell 5 – Mätningar på fasförslitningar hos skären. ........................................................................... 36
Tabell 6 – Skärförslitningsbilder för grovskären. .................................................................................. 36
Diagramförteckning
Diagram 1 - Temperatur förändringen av −20℃ bitar vid olika operationer............................. 33
Diagram 1.1 – Sammanfattning av temperaturförändringen i detaljernas kärna..................... 33
Diagram 2 – Differens i 601 Längd i förhållande till de teoretiska beräkningarna. ................. 34
Diagram 2.1 – Differens i 3-Distans i förhållande till de teoretiska beräkningarna. ................ 34
Diagram 2.2 – Differens i 86-Diameter i förhållande till de teoretiska beräkningarna. ......... 35
Diagram 3 - Uppvärmningstiden för utgående axeln i varierande miljöer. ................................. 32
1
1. Inledning
1.1 Företagshistoria
Scania grundades år 1891 i Malmö och tillverkade cyklar. Under tidens gång började de
också producera bilar och lastbilar. År 1911 gick de samman med Vagnfabriksaktiebolaget
(VABIS) som tillverkade järnvägsvagnar för att förstärka sin position på marknaden och
öka sin konkurrenskraft i hela Europa.
I dagsläget tillverkar Scania tunga lastbilar, bussar, motorer och erbjuder till och med olika
slags tjänster för sina kunder med hänsyn till de tre kärnvärden: ”kunden först”, ”respekt
för individen” och ”kvaliteten” som utgör hela grunden för Scania.
Scania har utvecklats och spridit sig genom tiden, vilket resulterat till att företaget idag
befinner sig över 100 länder med mer än 44 000 anställda. Huvudkontoret ligger i
Södertälje och produktionen av motorer, växellådor, chassi samt monteringen utförs också
på samma ställe.
Figur 1 - Scania 125 års jubelium (Keltruck Ltd, 2016)
2
1.2 Bakgrund
Scanias transmission tillverkar komponenter till växellådor och axlar för Scanias tunga
fordon. Produkterna måste tåla stora påfrestningar under lång tid, vilket kräver hög
hållfasthet, fina ytor och snäva toleranser. Samtidigt ställs höga krav på stabila och
kostnads- och yteffektiva tillverkningsmetoder.
1.3 Problembeskrivning
För att inte äventyra kvalitén på tillverkade komponenter är det viktigt för Scania att
optimera tillverkningsmetoden på komponenter som ingår i monteringen av växellådan.
Idag utnyttjar man en stor yta för uppvärmning av kalla ämnen under vintern genom att
temperera de smidda råämnena ett dygn innan bearbetningens start. Detta medför en
ökning på kapitalbindningen och för att undvika problemet är det viktigt att ta reda på:
Vilken är lägsta temperaturen det är lämpligt att bearbeta detaljerna utan att
äventyra kvaliteten och maskinkapabiliteten?
Hur lång är uppvärmningstiden för en pall ämnen?
1.4 Syfte
Scania transmission ska kunna utnyttja resultatet av denna förstudie för fortsatt forskning
och analys både kort- och långsiktigt när det gäller hantering av kalla ämnen.
1.5 Mål
Målet med examensarbetet är att hitta ett arbetssätt för fortsatt arbete med att bestämma
krävd storlek på buffert för respektive ämne och artikel.
1.6 Utförande
Tillvägagångsättet med denna förstudie är att få en överblicksbild över arbetet för att i sin
tur kunna arbeta mot målet.
Detta gjordes i form av:
Brainstorming.
Litteraturstudier.
Teoretiska beräkningar.
Studier av tidigare rapporter.
Kvalitetstester.
Intervjuer.
3
1.7 Avgränsningar
Studien begränsas till endast kalla ämnen.
Testerna utförs bara på utgående axeln på grund av tidsbrist.
De mått som kommer att analyseras är de som påverkas mest av temperatur
förändringen.
Växellådan består av olika många komponenter, därför har vi valt att endast
undersöka utgående axeln.
Vi har valt att titta på första bearbetningssteget på grund av tidsbegränsningen.
4
5
2. Metod
2.1 Primärdata
All nödvändig primärdata har samlats in i detta projekt i form av både observationer och
intervjuer på Scania AB i Södertälje.
Observationer
Ett antal observationer gjordes med hjälp av vår handledare och medarbetarna på
Scania AB för att kunna få en djupare förståelse om hur det ser ut i dagsläget på
produktionen i avdelningen. Vi fick även gå runt själva i produktionens olika stationer
för att göra observationer på operatörernas arbetsrutiner. Det hela resulterade i sin tur
till att underlätta vårt arbete och förståelsen av problemställningen.
Intervjuer
Intervjuer utfördes både internt och externt via mejl, telefon, spontana och
överenskommelsemöten, för att få flera olika synpunkter på problemställningen. Intern
personal från Scanias sida bar en enorm kompetens inom arbetsfältet, detta
underlättade vår val av arbetsmetodik, produktgrupper man skulle undersöka närmare
och vägledning på uppkomna funderingar.
Externa intervjuer med handledare och lärare från KTH i Södertälje gjordes även för att
få ta del av deras akademiska kunskaper, kritiska tänkandet samt vägledning som
förbättrade sättet att jobba mot målet och rapportens innehåll.
2.2 Sekundärdata
Tillvägagångsättet för att samla in information gjordes både internt och externt. Insamling
internt från företagets sida (Scania), gick ut på att samla in tidigare arbete som berörde
projektet alltifrån maskinkapabilitets studier, toleransmätningar, ritningar på artikeln,
korrektursdokument, ledtider, bearbetningsprocessen och övrig dokument för att få en
helhetsbild över arbetet. Detta tillämpades för att organisera och strukturera upp projektet
utifrån den befintliga informationen från företagets sida och arbeta vidare mot det
uppsatta målet av examensarbetet.
Externt har böcker från Telge biblioteket och tidigare rapporter/artiklar i pappersform
kunnat studeras närmare för att få en fördjupat kunskap om den nuvarande studien.
Utöver det har information samlats från internet i form av tidigare rapporter samt
handhållen litteratur från Bertil Wanner (Universitetsadjunkt på KTH i Södertälje).
6
2.3 Praktiska tester
Flera praktiska tester har utförts i Scania AB för att efterlikna omständigheterna i
verkligheten. Mätningar av temperatur, måttförändring, skärslitage och temperering av
ämnen gjordes för att få en närmare inblick på bakomliggande orsaker för
problemställningen. Utöver de bakomliggande orsakerna jämfördes också de praktiska
mätningarna gentemot de teoretiska.
7
3. Teoretisk Bakgrund
Detta kapitel tar upp information som förklarar hur industrin förhåller sig till frågan
kvalité och samt hur de jobbar med ständiga förbättringar i allmän utsträckning.
3.1 Kvalitet inom produktion
Begreppet kvalitet kan definieras på många olika sätt beroende på vilket område man
riktar sig åt, själva ordet kommer ursprungligen från latinens ”qualitas” och betyder
”beskaffenhet”. Inom producerande företag är kvaliteten förmågan hos en produkt att
tillfredsställa samt överträffa kundernas behov och orsaken som ligger bakom fokusen på
kvaliteten är den höga prioriteten hos kunden vid köp av varor och tjänster1.
Ett företag som satsar på kvalitetsutvecklingen uppnår stora framgångar genom att
förstärka sin position i marknaden, få lägre interna kostnader och snabbhet vid
framtagning av nya produkter2.
3.2 Kvalitetsstudier
Syftet med kvalitetsstudierna inom produktion är att förebygga, ständigt förbättra och
övervaka produktionssystemet för att leverera en hög kvalité i de produkter som tillverkas.
Kvalitetsstudierna utförs på många olika sätt beroende på vad själva problemställningen är
och vad syftet är med att lösa problemet samt hur man ska gå tillväga för att komma fram
till det önskade resultatet.
Det många olika verktyg som kan användas för att lösa ett problem. Några av de kommer
att analyseras i nästkommande avsnitt3.
Figur 2 - Närmare analys för ständiga förbättringar (Borås, 2016)
1 Bo Bergman, Bengt Klefsjö. Kvalitet från behov till användning. 5 uppl. Lund: Studentlitteratur, 2012, s.21. 2 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.19 3 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.223
8
Statistisk processtyrning
Statistisk processtyrning (SPS) används för att minimera variationer som uppstår i ett
tillverkningssystem. Detta sker genom att ta reda på vilka orsaker som ligger bakom
variationen som uppstår och sedan försöka eliminera de för att uppnå stabilitet inom
systemet. Den statistiska processtyrningen sker kontinuerligt utan någon begränsning,
eftersom man kan upptäcka nya variationer som kan minimeras4.
Variation
Variation definieras med två enkla ord, osäkerhet och förluster. De variationer som
uppstår på grund av urskiljbara orsaker kallas för urskiljbara variationer. Det kan
också uppstå slumpmässiga orsaker som ger upphov till att slumpmässiga
variationer uppstår.
Slumpmässiga variationer inom tillverkningsindustrier kan vara glapp i maskiner,
vibrationer, variationer i belysning, temperaturförändringar, varierande
luftfuktighet och med mera . Urskiljbara variationer uppstår vid till exempel byte av
råmaterial, ny personal, information osäkerhet eller brister i rutiner. Om man
eliminerar urskiljbara variationer och endast slumpmässiga variationer uppstår, då
kan man säga att processen är i statistisk jämvikt5.
Det kan hända att man tolkar en slumpmässig variation som en urskiljbar, då
kommer man att justera systemet med tanke på att den är stabil och på så sätt kan
leda till högre kvalitetsbristkostnader. Man kan också tolka det tvärtom, då man ser
en urskiljbar variation som en slumpmässig, vilket leder till att man inte utför några
justeringar som i sin tur leder till att man får ännu större variationer6.
Figur 3 - Olika stadier på processvariation över tiden (Begman & Klefsjö, 2012)
4 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.223 5 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.223-226 6 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.226
9
Förbättringsarbetet
För att kunna komma fram till de orsaker som ligger bakom de urskiljbara
variationerna finns det olika sätt att utgå från. Först och främst är det viktigt att angripa
problem som leder till störst lönsamhet inom företaget. Detta gör man genom att
använda sig av till exempel släktskapsdiagram, träddiagram eller andra möjliga verktyg
som ger möjligheten att komma fram till vilka problem som ska prioriteras.
Förbättringscykeln är ett av de kända förbättringssätten som underlättar analysen av
ett problem och detta sker genom att utgå från olika steg innan man hittar lösningen.
Detta sätt är en övergripande samling av andra förbättringsverktyg som kan användas i
följande punkter:
Figur 4 - Översiktsbild av förbättringscykel (Bergman & Klefsjö, 2012)
• Planera: När man planerar tillvägagångssättet för att lösa ett problem är det viktigt
att man ifrågasätter orsaken till problemet. I sådana fall är det viktigt att avgöra hur
stort problemet är och om det kan brytas ner i mindre skala. Besluten på förändringar
sker oftast baserat på fakta med hjälp av till exempel de sju förbättringsverktygen
(förklaras senare i rapporten).
• Gör: När man har identifierat orsaken är det dags att utse en kompetent arbetsgrupp
som kan utföra de föreslagna åtgärderna. Det är viktigt att säkerställa att de inblandade
personerna har full förståelse för problemet innan några tester dras igång.
• Studera: Efter att man har genomfört åtgärderna är det dags att studera effekterna
och analysera resultaten samt avgöra om de har bidragit till någon förbättring.
Studierna utförs genom att studera resultaten med hjälp av till exempel histogram,
paretodiagram eller andra verktyg som kan tydliggöra resultaten av ett
förbättringsarbete.
• Lär: Lärdomar tas från förbättringsarbetet för att undvika att problemet upprepas
igen. Om man upptäcker att åtgärderna som har tagits inte bidrar till någon förbättring,
då ska man gå igenom förbättringscykeln en gång till med hänsyn till de problem som
har inträffat under förbättringsarbetet. En annan viktig punkt är att analysera
problemlösningssättet och hur den kan förbättras till nästkommande problem.7
7 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.228-229
10
De sju förbättringsverktygen
För att kunna samla in, strukturera och analysera data från ett förbättringsarbete krävs
det olika statistiska verktyg som gör arbetet mer effektivt samt enkel att utföra. De sju
förbättringsverktygen utvecklades i Japan sedan 1960-talet av många personer som
insåg att varje företag är i behov av att använda sig av sådana verktyg för att
förbättringsarbetet ska vara smidigare. Verktygen beskrivs kort nedan:
Figur 5 - De sju förbättringsverktygen (Bergman & Klefsjö, 2012)
• Datainsamling: Man samlar in fakta kring problemet och just i detta steg är det
viktigt att säkerställa att fakta man har samlat in inte är missvisande, det vill säga att
man från början ska veta vad den kommer att användas till för att undvika svårigheter i
analysdelen i senare skede.
• Histogram: Det är svårt att presentera varje mätvärde man har gjort, därför används
detta verktyg för att visa en översikt om hur en mätstorhet varierar.
• Paretodiagram: Ibland har man flera problem som inträffar samtidigt. En
paretodiagram ger möjligheten att rangordna problemen och i vilken ordning de ska
lösas.
• Orsaks-verkan-diagram: När ett kvalitetsproblem har identifierats kan man
använda sig av orsaks-verkan-diagram där orsakerna till det ursprungliga problemet
konstrueras och därefter fortsätta utveckla problemorsakerna i ännu större skala för
att kunna komma ner till grundorsaken som ligger bakom det hela. Exempel på faktorer
som kan komma att inverka är 7M konceptet. Varje ”M” är en bidragande parameter till
kvalitets problem. För att ta första steget för att jobba med ständiga förbättringar är det
en bra utgångspunkt att starta med att analysera varje ”M” inverkan för att underlätta
förundersökningen vid tidigt stadie och kunna prioritera orsakens procentuella bidrag.
11
Dessutom för vår egen del är det tillämpbart med tanke på att vi befinner oss i
industrin. För att förebygga kvalitetsproblem kommer både frågeställningar och
rekommendationer att skrivas här nedan för att lista ut hindren i förväg.
Management: Målsättningarna från företagsledningen och resurserna som är tillgängliga.
Människan: Har människan den utbildningen/kompetensen för arbetsuppgifternas genomförande och bakomliggande orsaker för arbetet?
Metod: Är metoden välgenomtänkt och grundat på det som skall uppnås såsom
att tillverka detaljer i rätt mått?
Mätning: Frekvensen för kalibrering av mätdonen, användningsområde och med mera.
Maskin: Korta- och långsiktiga studier där maskin- och processduglighet
studeras närmare för att se maskin variationen.
Material: Hur är det med kvaliteten på det material som används i produktionen?
Miljön: Har miljön några eventuella påverkan på tillverkningen?
• Uppdelning: Verktyget används för att få fram de orsaker som ligger bakom
variationen med hjälp av till exempel ett histogram. Om en stor skillnad uppstår i de
olika histogrammen man har gjort då är orsaken till problemet är uppfunnen.
Uppdelningen kan ske efter till exempel material, maskin, operatör, tid och miljö.
• Sambandsdiagram: Det är svårt ibland att göra en uppdelning på grund av den stora
variationen som sker kontinuerligt. Lösningen i sådana fall blir att göra ett
sambandsdiagram som visar hur produktegenskapen varierar i förhållande till en viss
bakgrundsvariabel. Till exempel hur temperatur varierar i förhållande till en detaljs
hårdhet. Se bild nedan:
Figur 6 – Sambandsdiagram (Bergman & Klefsjö, 2012)
12
• Styrdiagram: Styrdiagrammet är ett viktigt verktyg när det gäller statistisk
processtyrning. Det används för att upptäcka orsakerna till de urskiljbara variationerna
som uppstår genom att plocka ut ett antal observationer från olika tidpunkter.
Diagrammet visar en övre respektive undre styrgräns. Hamnar observationerna mellan
dessa två gränser då kan man säga att processen är stabil.8
Figur 7 – Styrdiagram (Bergman & Klefsjö, 2012)
Duglighetsstudier
Duglighetsstudier klassas som ett arbetssätt där man mäter och analyserar en
produktegenskap i syfte att avgöra processens förmåga att uppfylla de specifikationer
som uppställs för egenskapen. Här nedan presenteras två duglighets studier.9
Maskinduglighet
Är en kortsiktig studie med tanke på kvantiteten som testet utgår ifrån samt
parametrarna som inverkar är minimala, då det är maskinens variation i samspel med
mätningarna som görs i efterhand på detaljerna.
Avbrott och justeringar får inte ingå i testet, detta för att se isolera sig från övriga
parametrar som c kan inverka på kvaliteten i artikeln. Dessutom kan man följa hur
trenden utvecklar sig och möjligheten finns att studera sig närmare faktorerna som
inverkade och börja tillämpa förbättringsåtgärder för eventuellt långsiktiga studier.
Processduglighet
Är en långsiktig studie med tanke på både kvantiteten som testet utgår ifrån och där
flera parametrar studeras närmare. Det som studeras närmare kan man följa i 4.2.3.10
8 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.234-255 9 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.289 10 Bergman, Klefsjö. Kvalitet från behov till användning, s.279-286
13
3.3 Toleranssystemet
• Definition
När man idag genomför kvalitetsstudier på produkter inom produktionen är det viktigt
att säkerställa måtten på produkter som tillverkas och eftersom det finns många
faktorer som påverkar måtten under bearbetningen så är det ganska svårt att tillverka
en detalj med ett exakt mått. Därför används toleranssystemet idag för att sätta en
gräns på hur mycket måtten får avvika från det nominella värdet, med hänsyn till att
kvaliteten på detaljen och kapabiliteten på maskinen inte försämras.
För att bestämma ett toleransområde för en viss detalj är det viktigt att ta hänsyn till
vilken funktion den har och studera påverkan av avvikelserna som uppstår samt avgöra
vilka konsekvenser som kan uppstå ifall man går över de uppsatta toleransgränserna.11
• Hur fungerar tolerans-systemet?
Detaljen består av ett basmått, det vill säga detaljens ursprungliga mått i det normala
läget (referensmått) och sedan har den en övre- respektive undre toleransgräns. Om vi
exempelvis har en axel med längden 50 mm som har en toleransgräns på ±0,01 mm så
får den maximala längden efter bearbetningen vara 50,01 mm och den minimala på
49,99 mm. Om man vill räkna ut toleransvidden på detaljen så är det summan av övre
och undre toleransgränserna, alltså i vårt fall blir den 0,01+0,01=0,02.
Toleranserna i förgående exemplet är väldigt tighta och det blir dyrare att tillverka
detaljer med tighta toleranser, detta på grund av noggrannheten i måtten som
eftersträvas kräver hög kompetens från personal sidan och välutbyggda mätsystem
som klarar av kraven.12
• Toleransmätningar
Det finns olika sorters toleransmätningar man kan utföra på en detalj. Allt från vinklar,
diametrar, längder till ännu mer detaljerad mätningsnivå där man mäter planheten,
rundheten, rakheten, parallelliteten och så vidare.13
I tillverkningsindustrierna har man också instruktioner på hur mätningarna skall
utföras, vilket underlättar i sin tur för personalen som mäter detaljen och för att också
säkerställa att resultaten blir trovärdiga.
11 Lennart Hågeryd, Stefan Björklund, Matz Lenner. Modern Produktionsteknik Del 1. Göteborg: Studentlitteratur,
2002, s.18. 12 Hågeryd, Björklund, Lenner. Modern Produktionsteknik Del 1. s.18-19. 13 Hågeryd, Björklund, Lenner. Modern Produktionsteknik Del 1. s.24-29.
14
3.4 Mätteknik
En allmän definition på mätinstrument är att de utformade för att mäta specifika mått
såsom längder, vikter, former, vinklar och så vidare oberoende av observatören och det
skall kunna utföras inom rimliga ramar. Detta kräver en anpassning av tekniken för att
klara av kravspecifikationen på det som efterfrågas i mätningen.
Mätresultatet av en rad olika parametrar såsom den mänskliga faktorn, miljöförhållanden,
kalibreringsmetoder, mätutrustning och mätningens spårbarhet. Därför är det omöjligt att
utföra en exakt mätning och en felfri tillverkad detalj med exakta mått enligt
konstruktionsritningen. Däremot kan man sträva att jobba upp emot precision mätning och
minimera mätosäkerheten. För detta krävs välgenomtänkta tillverknings och mätmetoder
som är anpassbarbara för mätningsproceduren.14
3.5 Termisk utvidgning
Termisk expansion (utvidgning) uppstår när ett ämne utsätts för temperaturförändringar
och detta orsakar i sin tur förändringar i ämnets geometri när det gäller längd, volym och
area. På grund av den termiska expansionen har de flesta tillverkningsindustrierna, såsom
Scania en uppvärmningsbuffert innan produktionen startas, detta för att undvika
förändringar på måtten hos detaljerna som uppstår på grund av temperaturskillnad mellan
detaljen och lokalen.
Utvidgningen sker både på låga respektive höga temperaturer. Vid låga temperaturer, det
vill säga när de kyls ner drar materialet ihop sig och detta gör att molekylerna får en
mindre plats att röra sig på, medan ju högre temperatur, desto mer plats får de att röra på
sig. 15
Figur 8 - Termisk utvidgning (Expansion, 2016)
14 Fredrik Langmead. Mätosäkerhet 2014-08-20 http://www.swedac.se/sv/Omraden/Ovriga-omraden/Matosakerhet/
(Hämtad den 2016-05-25). 15 Kock.nu. Thermanl Expansion. http://kock.nu/fysik/expansion.html (Hämtad den 2016-04-15).
15
Längdutvidgning
För att räkna ut förlängningen av ett ämne används följande formel:
∆𝑙 = 𝑙0 ∗ 𝛼 ∗ ∆𝑇
(∆𝒍 )är förändringen av längden som orsakas på grund av temperatur förändringen (∆)
multiplicerat med 𝜶, vilket är längdutvidgningskoefficienten och sedan multiplicerat
med 𝒍𝟎 som är den ursprungliga längden för detaljen.
I vanliga fall mäts längder med enheten (meter), men man kan också tillämpa formeln
på mindre mått, det vill säga (millimeter). Däremot mäts temperatur förändringen i
Celsius och det är skillnaden mellan mätobjektens temperatur och rumstemperaturen.
Längdutvidgningskoefficienten mäts med enheten 1/K, men i tekniska sammanhang
kan man använda sig av mm/m/°C. Detta ger oss svar på ämnets förlängning på varje
gradförändring den utsätts för.
Figur 9 - Visar hur längdutvidgningen sker.
Längdutvidgningskoefficienten
Längdutvidgningskoefficienten bestäms beroende på vad själva ämnet har för legering.
Varje ämne har sitt eget värde och om vi tar järn som ett exempel så har det ett 𝜶-värde
på 12 𝑥 10−6.
Det finns många anledningar till att man tar hänsyn till vilken legering ett ämne har vid
till exempel planering av att bygga ett hus, då är det viktigt att titta närmare på vilka
egenskaper materialet har för att undvika konstruktionsproblem som kan uppstå vid
senare skede. De problem som kan uppstå är till exempel sprickor i materialet som kan
i sin tur orsaka en mindre livslängd på hela arbetet och på så sätt sänks nivån på
lönsamheten. 16
16 Teknikhandboken. Temperaturrörelser. http://www.teknikhandboken.se/handboken/rorelser-och-
rorelsefogar/temperaturrorelser/temperaturrorelser/ (Hämtad den 2016-04-15)
16
3.6 Värmeöverföring i metaller
Värmeöverföring sker på tre olika sätt: genom ledning, konvektion och strålning. När det
handlar om metaller överförs värmen först från luften till ytan genom konvektion och
sedan sker värmeöverföringen från ytan till kärnan genom ledning.
För att bestämma hur lång tid det tar för ett ämne att överföra värme från ytan till kärnan
beror först och främst på ämnets tjocklek, temperaturskillnaden som uppstår mellan
ämnet och omgivningen samt värmeledningsförmågan hos ämnet. Värmeledningsförmågan
varierar beroende på vilken form av ett ämne man har. Metaller har en större
värmeledningsförmåga jämfört med gaserna, därför kommer värmeöverföringen från ytan
till kärnan att ske snabbare än överföringen från luften till ämnets yta.17
3.7 Skärandebearbetning
Verktygsförslitning
Det finns olika sorters skärförslitningar som kan inträffa under bearbetning av ett
ämne. Den mest förekomna sorten är fasförslitning och den föredras oftast, eftersom
den ger indikation på en stabil skärlivslängd. Fasförslitningen uppstår när verktyget
kommer i kontakt med hårda delar i ett ämne under bearbetningen.18
Figur 10 - Fasförslitning hos skären (Sandvik, 2016)
Spånbildning
Det bildas spånbildningar förorsakad av verktygets kontakt med arbetsstycket.
Beroende på parametrarna som val av metoden till bearbetningen, inställningarna som
programmeras in till maskinen med hänsyn till den varierande
bearbetningsförhållandes inkörning, materialets kemiska sammansättning, temperatur
och andra faktorer lär spela roll vid slutändan i formen av spånorna.
När maskinen svarvar en detalj sker det en kontinuerlig spånavverkning. Om
skärhastigheten fortsätter vara konstant under en lång tid kan leda till att långa
okontrollerade spånor orsakar driftavbrott, kassationer och därmed minskar livslängden
på maskinen. Det är därför viktigt att man gör en rutinkontroll på spånor för att förebygga
de konsekvenser som kan inträffa och istället fokusera på tillverkningen.19
17 Torsten Holm, Pelle Olsson, Eva Troell. Stål och värmebehandling. Mölndal: Studentlitteratur, 2010, s.631-633. 18 Sandvik.Coromant. Förslitning på skär eggar. http://www.sandvik.coromant.com/sv-
se/knowledge/materials/cutting_tool_materials/wear_on_cutting_edges/pages/default.aspx?Country=se
(Hämtad den 2016-05-11) 19 Skärteknik: material, metoder, verktyg, maskiner och ekonomi. 4 uppl. utg. (1995[1989]). Stockholm: Sveriges
verkstadsindustrier. s. 1-2
17
4. Genomförande
Arbetet inleds med en förundersökning i Scania Transmission för att ge oss en närmare
inblick över uppdragsbeskrivningen i sig samt förståelse över nuläget. För att ta nästa steg
så gjordes en datainsamling av värdeflödesanalysen för de olika produktfamiljerna. Detta
för att se hur de förhåller sig till varandra och att man får en helhetsbild på
tillverkningsprocessen.
Nästa fas blir en överblicksplanering med intern personal från Scanias sida över vad som
skall genomföras under de praktiska testerna. Det som prioriterades högt i listan var den
lediga produktionstiden för bearbetningen av de olika produktfamiljerna och undersökning
av parametrarnas inverkan på kvalitén och processens kapabilitet. Produktfamiljen
utgående axel föll till slut inom ramarna då tillverkningen låg på 20 % av taktkapaciteten
under en arbetsvecka.
Det hela slutade med att flera praktiska tester genomfördes för att efterlikna
omständigheterna i verkligheten. Syftet med hela var för att täcka in tillräcklig med
informationsunderlag och mätdata för att kunna uppfylla målsättningen vid slutet av
arbetet.
4.1 Bearbetning av utgående axeln
Ämnena plockas från varulager in till byggnaden. Först bearbetar man detaljerna mjukt,
sedan transporteras de till härderiet för att härda detaljerna i ugnarna. Efteråt skickas de
tillbaka för hårdbearbetningen. Varje bearbetningsmoment består av en line med maskiner
som sköts av operatörerna som i sin tur bevakar maskinerna under bearbetningen. De tar
också hand om maskinriggningen (omställning) för de olika artiklarna som tillverkas, för
att säkerställa att maskinen levererar de måtten på detaljer som önskas.
Första bearbetningsmaskinen
SV37310 (Svarvmaskin)
SV37310 är en svarvmaskin och är första bearbetningsmaskinen för utgående axeln.
Ovanpå maskinen har man en portal som har i funktion att plocka upp två stycken
detaljer och fäster sedan en bit i taget i maskinen enligt bilden på nästa sida:
18
Figur 11 - En fastspänd detalj i maskinen.
När en detalj är färdigbearbetad plockas den ut av portalen och placeras på utbanan.
Efter det plockar portalen nästa detalj som står i kö på inbanan och så fortsätter
förloppet vidare.
När detaljen är fastspänd i maskinen börjar bearbetningen i följande ordning:
Kapning
Maskinen kapar råämnet från båda sidorna. Så här ser detaljen ut efter att den har
kapats.
Figur 12 - En kapad tapp och skalle på utgående axeln.
19
Borrning
Efter kapningen borras detaljen i tappen och skallen för att maskinen ska kunna
hålla i detaljen för nästkommande operationer. Detaljen är fastspänd i maskinen och
skärverktyget (borret) trycker mot arbetsstycket och därefter så bildas det två
cirkulära tvärsnitt i tappen respektive skallen.
Grov- fin svarvning
Grovsvarvning har som avsikt att ta bort så mycket material på så kort tidsintervall
för att kunna spara på tid. Resterande av bearbetningen överlåtes till de resterande
finslipningarna i fin svarvningen/konturen där den bearbetade detaljen får sina
slutliga mått uppsatta utifrån kravspecifikationen enligt konstruktionsritningen
eller till en specifik mått där efterföljande bearbetning kan genomföras.
4.2 Bearbetning av kalla ämnen (Test 1)
Planering av tester
För att studera hur kalla bitar uppför sig under bearbetningsprocessen, bestämde vi att
undersöka bearbetning av fem olika temperaturintervaller. Syftet med testerna var att
studera hur temperaturen (slumpmässig variation) påverkar måtten på detaljerna för
att tillslut kunna dra slutsatsen om vilken är lägsta temperaturen man kan bearbeta
detaljerna på utan att kvaliteten försämras. Tabellen nedan visar antal bitar och
temperatur intervallerna:
Tabell 1 - Försöksplaneringen för test 1
Antalet testbitar bestämdes beroende på många orsaker. Dels så var det önskat att
uppnå minst halva livslängden på skären för att kunna se skillnader när man sedan
undersöker de och för att åstadkomma statistisk repeterbarhet inom testerna. Varje
temperaturintervall kördes under en separat dag och i slutet av varje test analyserade
vi resultaten från mätningarna. Skären samlades också in efter testen för att undersöka
de och göra en jämförelse när alla tester är genomförda.
Nr Temperatur Antal test bitar (st.)
1 -20 °C
10
2 -10°C
10
3 0°C
10
4 +10°C
10
5 +20°C
10
20
Förberedelse av test 1
3 bitar av 10 borrades med tre olika hål i tre olika positioner med hjälp av en pelarborr.
Detta för att kunna studera temperaturförändringen i hela detaljen från ytan till kärnan.
Hålens djup var halva distansen på de olika positionerna och borrens diameter var 1,5
mm. Se bilder:
Figur 13 – Detaljen borras med en pelarborr.
För att kunna uppnå de önskade kalla temperaturerna på bitarna använde vi oss av
en frysbox som beställdes av Scania och den kunde kyla ner till -28 ℃. 10 st. bitar
stoppades ner (frysboxens maximala kapacitet) 24 timmar innan varje testförsök för
att säkerställa att hela detaljen är genomkyld. Temperaturen i frysboxen reglerades
med hjälp av en termostat genom att manuellt justera när den skulle slå på
(minitemperatur) och av (maxtemperatur), för att uppnå den önskade temperaturen
på bitarna. Sladden från termostaten hängde fritt i frysboxen för att känna av
temperaturen och däremot börja reglera när den närmar sig övre eller
undregränsen på intervallet. Se bilder:
21
Figur 14 – Termostat och bitar i frysboxen.
Med hjälp av ett termoelement kopplad till en termometer kunde vi mäta
temperaturerna i de olika hålen vi borrade innan testerna drog igång. Temperaturen
på ytan mättes med hjälp av en magnettermometer. Det gick långsammare att mäta
kalla ämnens ytor med magnettermometern och orsaken är att själva magneten är
omringad av en plastbit som i sin tur gav värme ifrån sig. Däremot så var lösningen
att kyla ner magnettermometersladden för att snabba upp mätningstiden.
Mätningsinstrumenten lånades från både mätrummet och tekniker från
transmissionsavdelning. Instrumenten var ny kalibrerade och fria från skador,
samtidigt utfördes en kontrollmätning på nedkylda detaljer för att säkerställa att de
klarar av att mäta låga temperaturer utan några problem.
Figur 15 – Termometer och termoelement.
22
Innan testerna utförs
Innan testerna skulle dra igång hade vi några krav för att förebygga problem som
kan uppstå under bearbetningen. Nya skär monterades innan varje test för att
undvika skärbrott under bearbetningstiden och för att senare undersöka hur skären
påverkas när de bearbetar kalla ämnen jämfört med rumstempererade ämnen. Två
av grovskären hade bytesintervall på 20 st. och finskären på 40 st. Se bild:
Figur 16 – Skärbytesintervall för grov respektive finskären.
Efter monteringen av de nya skären började operatörerna rigga (ställa in) maskinen
genom att köra minst 3-5 rumstempererade bitar för att säkerställa att maskinen ger
rätt mått till detaljerna och att maskinen är tillräckligt varm innan testerna påbörjas.
Detta sker genom att operatören mäter de första bitarna på bordet bredvid
maskinen efter bearbetningen och noterar måttspridningen i toleransvidden för
samtliga mått. Målet är att hamna nominellt i skalan med anledning att tillverka
detaljer i rätt mått och precision. För att kunna hamna nominellt i skalan
kompenseras differensen som har uppstått mellan det aktuella (uppmätta) och
nominella värdet av måttet. Kompenseringen gör att maskinen antingen avverkar
mindre eller mer beroende på differensen som uppstår.
23
Bearbetning av testbitar
Testdetaljerna plockades direkt från frysboxen till inbanan och vi var försiktiga med
att inte ta ut alla detaljer på en gång för att säkra den önskade temperaturen innan
detaljen bearbetas. Flödet av testämnena på inbanan anpassades efter hur ofta
portalen plockar ut en färdig bit, det vill säga innan en detalj blev färdigbearbetad
mätte man temperaturen på nästkommande bit för att undvika väntetider under
körningen.
Detaljerna placerades på inbanan enligt följande tabell:
Detalj nummer Sort Form
1 981 Borrad
2 981 Vanlig
3 981 Vanlig
4 981 Vanlig
5 981 Borrad
6 981 Vanlig
7 981 Vanlig
8 981 Vanlig
9 981 Vanlig
10 981 Borrad
Tabell 2 – Detaljernas placering på inbanan för test 1
Detaljerna placerades på inbanan och innan portalen plockade upp dem mättes
temperaturerna på respektive detalj med hjälp av ett termoelement för hålen och
magnettermometer för ytorna. Detalj 1, 5 och 10 (borrade detaljer) mättes
temperaturen på de även under bearbetningen genom att stoppa maskinen efter
varje bearbetningsoperation för att kunna studera hur mycket värme som tillförs till
detaljen under bearbetningen. Temperaturmätningarna skedde på olika positioner
enligt bilderna nedan.
Figur 17 – Visar positioner där temperaturmätningar skedde.
24
När portalen plockade ut en färdig bit mättes temperaturen även på utbanan i de
olika positionerna för att täcka all nödvändig information som krävdes för att
kartlägga värmetillförseln under hela bearbetningstiden. Figuren nedan visar
temperaturmätning på en färdig bearbetad detalj efter att portalen hade plockat ut
den.
Figur 18 – Mätning på temperatur vid utbanan.
Måttmätningar på utgåendeaxlar
Förutom temperaturmätningarna utfördes mätningar på måtten både i verkstaden och i
mätrummet. Orsaken är att vissa mått kunde maskinen i verkstaden inte klara av att
mäta. En annan orsak är att mätmaskinen i verkstaden inte var MSA (Mätsystemanalys)
godkänd, därför gjordes mätningar på båda ställen för att se hur mycket skillnaden i
måtten är och däremot studera noggrannheten på mätningarna.
Vi valde att plocka ut 5 detaljer utav 10 för att mäta de. Orsaken är för att få en
repeterbarhet på mätningarna och att sträva efter en tydlig trend som ger en statistiskt
bekräftelse om att mätdata stämmer. De detaljer som plockades ut från testserien var
enligt följande:
Detalj nr När mäts de? Var mäts de?
1 Efter att detaljerna är rumstempererade. Verkstaden &
Mätrummet.
2 Efter att detaljerna är rumstempererade. Verkstaden &
Mätrummet.
5 Efter att detaljerna är rumstempererade. Verkstaden &
Mätrummet.
9 Efter att detaljerna är rumstempererade. Verkstaden &
Mätrummet.
10 Efter att detaljerna är rumstempererade. Verkstaden &
Mätrummet.
Tabell 3 – Mätningsplanering
25
Mätningar på detaljerna skedde efter att de hade fått rumstemperatur på sig, för att
undvika variationen i måtten som orsakas av temperaturförändringen.
Hommel Opticline (Verkstad)
Hommel Etamic Opticline är en maskin som mäter längder och diametrar på
tillverkade detaljer. Detaljen fastspänns i maskinen och efter det skannar den
detaljens kontur. När skanningen är klar visas måtten i en datorskärm och då kan
man se hela detaljen med respektive mått enligt konstruktionsdokumentet.
Figur 29 – Hommel Etamic Opticline
Zeiss (Mätrum)
Det finns olika sorters mätmaskiner i mätrummet. Zeiss är en koordinatmätmaskin
som mäter all slags längder, diametrar, radiala kast, rundhet, djup, vinklar,
ytjämnhet och med mera. Mätningen utförs i ett klimatstyrt rum för att förebygga
temperaturväxlingar vid mätningarna som i sin tur kan ge variationer i resultaten.
Varje artikel har sitt eget program sparad i datorn med dess specifika mått.
Figur 20 – Zeissmaskin
26
4.3 Undersökning av uppvärmningstiden (Test2)
Planering av uppvärmningstesterna
Genomförandet av testerna genomgår dessa kategorier:
Uppvärmningstid för ämnen i pall.
Uppvärmningstid för ett ämne fritt i luft.
Syftet med testet är att kunna ta reda på hur lång tid det tar för ett ämne innan det
uppnår rumstemperatur, både fritt i luft och i en pall. Genom att ta reda på
uppvärmningstiden för ett ämne fritt i luft gav oss svar på när vi skulle ta ut ämnen för
temperering innan test 4 skulle påbörjas (Läs kapitel 5.5 för mer information). En av
frågorna som spelar in i bestämningen av bufferten är hur lång tid det tar för ett ämne
att uppnå rumstemperatur placerad i en pall.
Utförande av uppvärmningstesterna
Förberedelse av uppvärmningstesterna
Innan testerna påbörjades borrades 2 av 11 st. råämnen. I respektive test använde vi
oss av en borrad bit i syfte att säkerställa att hela detaljen är rumstempererad. Hela
kvantiteten kyldes ner till -28 (Frysboxens maximala nedkylningstemperatur)
grader i ett dygn innan testerna påbörjades.
För att registrera temperaturförändringen över tiden använde vi oss av en logger
som kopplas till en dator via en USB-kabel. Till loggern kopplades fyra
termoelementsladdar. Den första mätte temperaturen i pallen, den andra mätte
detalj temperaturen i pallen, den tredje mätte detalj temperaturen fritt i luft och den
fjärde mätte luftens temperatur i verkstaden.
Figur 21 – Uppvärmningstester
27
Temperering av kvantiteten i pallen
Första testet innefattade 10 st. råämnen i pallen placerade på samma sätt som de
brukar vara i verkligheten. Ämnena kommer oftast inplastade i en stor påse i pallen.
Den enda begränsningen är kvantiteten, eftersom en pall kommer med 30 st. ämnen
och vår test kommer att utföras på 10 st. på grund av frysboxens kapacitet. För att
undvika rost på ämnena som orsakas av frostens smältning placerades
rostskyddspapper i pallen.
Av hela kvantiteten placerades en borrad detalj i mitten av ämnena som
tempererades. Hålet borrades i position 2, eftersom just där är ämnet tjockast och en
termoelement sladd inkopplades i hålet för att mäta temperaturen på
referensdetaljen i mitten bland de andra detaljerna. Som tidigare nämnts placerades
också en termoelement hängande i luft runt omkring ämnena för att studera
detaljens temperering i förhållande till temperaturen i pallen.
Figur 22 – 10 st. utgående axlar placerade i en pall.
28
Temperering av detaljen stående fritt i industrin
Ett ämne med hål i position 2 (enligt figur 18) placerades ovanpå pallen med en
termoelement inkopplad för att logga tempereringstiden för ett ämne fritt i luft.
Mätningen påbörjades direkt efter att detaljen plockades ut från frysen utan några
väntetider, detta för att säkerställa mätnoggrannheten under testets gång.
Figur 23 - Utgående axel temperering fritt i industrin
4.4 Undersökning av maskinens skär (Test3)
Planering av skärtester
Skärförslitningstesterna utfördes i syfte att studera hur mycket skären påverkas när de
bearbetar ett kallt ämne jämfört med ett varmt. Ifall skären påverkas mer när den
bearbetar de kalla ämnena då måste en åtgärd tas när det gäller skärbytesintervallet, i
så fall kommer man att sänka skärbytesintervallerna och detta medför högre kostnader
för företaget.
De skär som undersöktes var T101, T104, T105, T106 och T107. Enligt tidigare figur 17
29
Utförande av skärförslitningstester
Undersökningen skedde genom att studera fasförslitningen hos skären med hjälp av en
USB-mikroskop. Mikroskopet har olika förstorningsskalor som man själv fick anpassa
efter vilken skala som ger den tydligaste bilden på fasförslitningen.
Fasförslitningsmätningar skedde enligt bilden nedan:
Figur 24 – Fasförslitningsmätning
4.5 Jämförelse mellan teorin och praktiken (Test 4)
Ett ytterligare test planerades för att kunna dra slutsatsen om man teoretisk kan räkna ut
skillnader som uppstår i måtten orsakad av temperaturförändringen i förhållande till
praktiken. Detta test bestämdes efter att man hade kört första testet och orsaken till det är
att vi missade att notera måtten på riggbitarna, vilket ledde till att vi saknade referensbitar
att jämföra med. En annan orsak är att vi ville efterlikna en vanlig produktionsdag där man
kör kontinuerligt utan stopp. Resultaten och slutsatserna angående båda testerna kommer
att lyftas fram i slutet av denna rapport samt vilken nytta kunde dras.
Planering av testerna
Planeringen av test 4 var baserat först och främst på att efterlikna en vanlig
produktionsdag för att efteråt få en bekräftelse om de teoretiska beräkningarna på
längdutvidgning som orsakas av temperaturförändringar stämmer praktiskt.
Tanken med detta test var att undersöka 3 temperaturintervaller med olika antal bitar
som körs in i serie efter varandra. Antalet var 20 st. råämnen varav 10
rumstempererade och 10 kalla ämnen. 5 av 10 st. kalla ämnen på 0 C och resterande 5
på -20 C.
30
Tabellen nedan visar försöksplaneringen:
Tabell 4 – Planering av test 4.
För att kunna märka skillnader mellan rumstempererade och kalla ämnen var det
viktigt för oss att börja samt avsluta testförsöket med detaljer som har rumstemperatur.
De kalla ämnena kördes in mitt mellan de ämnena som var rumstempererade för att
studera vad som händer om man har varierande temperaturer på detaljerna och
däremot kunna dra slutsatser kring variationen som uppstår under bearbetningstiden.
Utförande av test 4
Förberedelse
10 st. detaljer kyldes ner till frysboxens minimala temperatur (-28 ℃). Med hjälp av
mätdata från uppvärmningstesterna kunde vi ta reda på hur lång tid det behövs för
detaljerna att tempereras från -28 ℃ till -20 ℃ respektive 0 ℃. I de beräkningar som
gjordes hade vi 5 ℃ temperaturmarginal på ämnena för att förebygga förseningar
som kan uppstå under bearbetningstiden, det vill säga att temperaturmålet var på -
25 ℃ och -5 ℃ på de kalla ämnena som skulle bearbetas.
Enligt tidigare försök har det visat sig att termoelementen mäter kalla temperaturer
snabbare än magnettermometern, därför borrades ett hål i position 2 på respektive
nedkyld detalj för att undvika förseningar under testtiden.
Bit nr Temperatur
1 +20℃
2 +20℃
3 +20℃
4 +20℃
5 +20℃
6 0℃
7 0℃
8 0℃
9 0℃
10 0℃
11 -20℃
12 -20℃
13 -20℃
14 -20℃
15 -20℃
16 +20℃
17 +20℃
18 +20℃
19 +20℃
20 +20℃
31
Innan testet utförs
Nya skär monterades och måtten ställdes in genom att köra 3 st. råämnen. Innan
testet drog igång hade man tidigare kört 20 st. detaljer, vilket säkerställde för oss att
maskinen är tillräckligt varm och är redo för att utföra testet.
Genom en överenskommelse med operatörerna bestämdes en exakt tid för när
första test biten skulle börja bearbetas, för att ta reda på när de nedfrysta ämnena
skulle plockas ut från frysboxen för tempereringen. Den bestämda tiden var kl.
10:30 och maskinen blev färdigriggad kl. 10:20.
Utförande av test 4
Bitarna placerades på inbanan och mätningar på temperaturer skedde vid inbanan
innan portalen precis plockade upp ett ämne med hjälp av en magnettermometer för
rumstempererade detaljerna och ett termoelement för de kalla.
Enligt data från uppvärmningstesterna tog det 50 minuter för ett ämne att
tempereras från -28 ℃ till -5 ℃ och med hänsyn till väntetiden för respektive detalj
planerades tiden för när varje detalj skulle plockas ut från frysboxen för att
tempereras.Testet skedde löpande utan några stopp eller mått korrigeringar under
bearbetningstiden och efter att bitarna var färdig bearbetade placerades de i en pall
redo för att mätas i mätrummet.
Figur 25 – Markerade bitar till mätrummet.
32
33
28.2
7.513.9
28.5
12.2
18.529.1
-19.6
25.7
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Operation
Temperatur förändringar vid olika operationer (−20℃)
Ytan
Kärnan
Skallen
TappenTem
per
atu
r ℃
Inbanan Kapning Borrning Grovsvarv Utbanan
5. Resultat
5.1 Resultat – Bearbetning av kalla ämnen
Temperatur förändringen under bearbetningen
Diagram 1 visar hur temperaturen förändras vid olika operationer på detaljer som
ligger på −20℃. Det största förändringen skedde tidigt vid första operationen i detaljens
tapp då temperaturen steg från -19,6 ℃ till 12,2 ℃, det vill säga en skillnad på 31,8 ℃.
Därefter märks det att temperaturen börjar stabilisera sig efter borrningen upp till
minst 13,9℃ i detaljens kärna.
Diagram 1 - Temperatur förändringen av −20℃ bitar vid olika operationer.
En sammanfattning av alla temperaturintervaller kan man se i nedan stående graf som
ger en tydlig trend på hur temperaturen förändras där det är kallast i en detalj. Den
kallaste temperaturintervallen är -20℃ och efter borrningen har de fått värme till sig
upp till 13,9 ℃. När detaljerna kommer ut från maskinen oavsett startemperatur så är
de i genomsnitt kring 30℃ varma.
Diagram 1.1 – Sammanfattning av temperaturförändringen i detaljernas kärna.
-19.6
7.513.9
29.4 28.5
-11.6
-3.3
31.2
6.3
33.2
20.9
22.726.7
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Tem
per
atu
r ℃
Operation
Temperatur förändringen i kärnan för alla intervaller
-20 C - Bitar
-10 C - Bitar
0 C - Bitar
+10 C - Bitar
+20 C - Bitar
Inbanan Kapning Borrning Grovsvarv Utbanan
34
-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
Rig
g 1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
Dif
fere
ns
Detalj/Temperatur
180 - 601 Längd
Akutuell
Teoretiskt
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Rig
g 1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
Dif
fere
ns
Detalj nummer/Temperatur
164 - Distans 3
Akutuell
Teoretiskt
Resultat på måttförändring (Test4)
Det största temperaturförändringen sker vid första respektive andra operationen, det
vill säga kapningen och borrningen. Ordningen på mått resultatet är upplagda utefter
bearbetnings korrektörsdokument.
Graferna visar differensen mellan det uppmätta värdet och dess nominella värde och
skillnaden i mått i förhållande till de teoretiska beräkningarna. Den teoretiska delen
beräknades med hänsyn till var sista riggbiten ligger i grafen för att efterlikna de andra
detaljerna. Resultaten visar en repeterbarhet på testerna, men i vissa fall har några
detaljer hamnat utanför på grund av många orsaker som kommer att diskuteras
närmare på analysdelen.
Diagram 2 – Differens i 601 Längd i förhållande till de teoretiska beräkningarna.
Diagram 2.1 – Differens i 3-Distans i förhållande till de teoretiska beräkningarna
35
-30
-20
-10
0
10
20
30
0 2 4 6
18 24 30 60 90
120
320
520
720
940
1180
1420
1660
1900
2140
Te
mp
era
tur
C
Minuter
Uppvärmnings testerna
UGA_Pall
UGA_Lokal
Fritt_Pall
Fritt_Lokal
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
Rig
g 1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
59 - 86 Diameter
Akutuell
Teoretiskt
Diagram 2.2 – Differens i 86-Diameter i förhållande till de teoretiska
beräkningarna.
5.2 Resultat på uppvärmningstesterna (Test 2)
Här nedan visas mätningarna på uppvärmningstiden till de olika testerna. Medelvärdet för
rumstemperaturen i lokalen uppmättes till +𝟐𝟏, 𝟓 ℃. För att nå dit från nedkylningsgrader
till målvärdet i det här fallet rumstemperaturen så tog det 30 timmar för detaljen i pallen
respektive 15 timmar för detaljen fritt i lokalen.
Diagram 3 - Uppvärmningstiden för utgående axeln i varierande miljöer.
36
5.3 Resultat på skärförslitning (Test3)
FF= Fasförslitning. SS=Skärsort.
Temperatur
intervall SS FF SS FF SS FF SS FF SS FF
+20 Grader T101 286,3
µm T104
366,7
µm T105
177,8
µm T106
117,1
µm T107
113,6
µm
+10 Grader T101 241,6
µm T104
1849,3
µm T105
146,6
µm T106
110,8
µm T107
110,1
µm
0 Grader T101 125,3
µm T104
285,9
µm T105
153,7
µm T106
103,5
µm T107
125,3
µm
-10 Grader T101 219
µm T104
329
µm T105
200,1
µm T106
124,7
µm T107
131
µm
-20 Grader T101 212,3
µm T104
373,4
µm T105
249
µm T106
131,8
µm T107
130
µm
Tabell 5 – Mätningar på fasförslitningar hos skären.
Resultatet visar låga förslitningsvärden på skären förutom skärnummer T104 på +10 ℃
intervalltestet. Där inträffade ett skärbrott på ett grovsvarvsskär som har ett bytes intervall
på 20 st. Resterande mätningar visade ingen större skillnad mellan kalla och varma ämnen
när det gäller fasförslitning hos skären.
+20 ℃ -20 ℃
T106
T107
Tabell 6 – Skärförslitningsbilder för grovskären.
37
6. Analys och Diskussion
Studierna som har utförts på Scania Transmission ska först och främst ses som ett
stickprov med tanke på att flera parametrar behöver studeras och utvärderas närmare för
att kunna ge en bekräftelse över resultatet.
6.1 Temperatur förändringen under bearbetningen
I överlag är det störst temperaturökning vid kapning respektive borrning. När väl grov-
svarvningen är avfärdat så har detaljen i kärnan fått upp en gemensam temperatur i de
olika testintervallerna. Efter grovsvarvningen är nästkommande bearbetning finsvarvning
som har för avsikt att sätta de slutliga måtten enligt kravspecifikationen eller till ett
specifikt mått där efterföljande bearbetning kan genomföras. Därför bedömer vi att
temperatur-faktorn inte är någon parameter som kan inverka på mått uppsättningen under
det här stadiet, eftersom detaljerna har då ökat tillräckligt i temperatur.
Temperaturmätningen för de olika intervallerna har gemensamt att de får energitillförsel
som bidrar att höja detaljens inre & yttre temperatur under i princip hela bearbetningen,
undantag från positionen tappen vid temperaturintervallet 0 och +20 grader, där trenden
bryts och sjunker istället för att öka. Temperatursänkningen på tappen är som maximalt 2
grader. Det är svårt att peka ut någon specifik orsak, eftersom det är flera faktorer som kan
ha bidragit till just temperaturförändringen i tappen för de ovannämnda intervallerna.
6.2 Förändring i mått i förhållande till temperaturen
Följande mått kommer att analyseras med hänsyn till temperaturförändringen och
bearbetningsordningen. Rigg bit 3 är referenspunkten som seriekörningen förhåller sig till,
det vill säga inga korrigeringar tillämpades efter den. Detta för att studera närmare
trenderna som uppstod från de olika temperaturintervallernas inkörning i förhållande till
referensbiten. Alla detaljer togs från en och samma ämnespall.
• 180- 601 Längd
Just det måttet sätts av första operationen (kapningen) i maskinen, enligt
korrektörsdokumentet (se bilaga 2). Trenden visar att detaljerna påverkas av
temperaturen förändringen på så sätt att de uppmätta detaljerna uppför sig snarlik de
teoretiska beräkningarna då de kalla ämnena käkade mer av toleransvidden. Orsaken som
kan ligga bakom beteendet är längdutvidgningsfenomenet där temperaturskillnaden bidrar
till måttförändringen.
38
• 164 - 3 Distans
Det här måttet sätts under fin svarvningen i maskinen. Teoretiska trenden följer samma
beteende som de uppmätta detaljerna och då kan man konstatera att den inte påverkats av
temperaturfaktorn med hänsyn till resultatet på temperaturskillnaderna som uppstår vid
de olika bearbetningsoperationerna.
Detalj nummer 20 har avvikit från trendbeteendet och orsaken kan vara att detaljen är fel
uppmätt.
Figur 26 – Bearbetning av 601-Längd
• 144 – 4 Distans
Uppförandet på 4-Distans är stabil i jämförelse med måttet på sista riggbiten. De flesta
detaljerna ligger nominellt i skalan, däremot stämmer den teoretiska trenden med
verkligheten och orsaken är att måttet sätts vid finsvarvoperationen där detaljen redan är
varm samt att måttet är oberoende av tidigare operationssteg.
Figur 27- Bearbetning av 4-Distans.
39
• 25 – 602 Längd
Det här måttet sätts under borrningsoperationen. Trenden för de uppmätta värdena uppför
sig enligt den teoretiska fram till 11:e detaljen. Efter 11:e detaljen börjar artiklarnas
uppmätta värde sprida sig, där den största notering kan ses på 20:e detaljen. Orsaken på
största avvikelsen kan bero på mätfel från mätrummets sida, med tanke på att detaljen som
kördes innan samt de 3 efterföljande artiklarna, i det här fallet sista 3 detaljerna av serien
uppvisade stabil spridning. Därmed kan man konstatera att temperaturfaktorn inte har
någon inverkan på måttet.
• (59 – 86 Diameter), (60 – 82 Diameter), (71 – 78 Diameter).
De här diametrarna nedan kommer att analyseras samtidigt då de uppförs sig på en snarlik
beteende samt att de befinner i olika positioner runt omkring skaftet.
Gemensamt för de verkliga uppmätta värden är att de växer linjärt från referens detaljen
fram till sista biten av de kalla ämnena där den sedan börjar avta. Uppsättningen av måtten
sätts under fin svarvningen, där detaljen redan är uppvärmd.
Orsaken bakom beteendet är en maskin variation med tanke på var rigg 3 bitens uppmätta
värde ligger i jämförelse med de resterande.
• (49 – 604 Längd), (45 – 608 Längd)
De här längderna nedan kommer att analyseras samtidigt då de uppförs sig på ett
ungefärligt beteende samt att de befinner nära varandra positionerade nära intill skallen.
Uppförande på längd 604 är att den avtar från början fram till näst sista biten av de kallaste
detaljerna för att sedan växa när den bearbetar rumstemperade detaljer. Trots att sista rigg
biten har hamnat nära nominella värdet. Längd 608 referens bit ligger nära övre tolerans
gräns. Beteendet fortsätter växa fram till de fem första rumstempererade detaljernas
inkörning, där den sedan börjar avta linjärt, undantag från 18:e biten i serien. Där är en
urskiljbar spridning har inträffat som vi antar är ett mätfel med tanke på beteendet på
detaljer innan och efter.
Analysen av trenderna är väldigt oväntad med hänsyn till hur längd 604 samt 608 uppför
sig trots att de bearbetas under samma omständigheter, det vill säga fin svarvas med
samma skär och där detaljen redan är uppvärmd. Hela uppförandet kan man konstatera
att det är en tydlig maskin variation, då det är en upprepande procedur under hela seriens
genomförande på båda längderna.
6.3 Uppvärmningstiden för ämnen
Uppvärmningstesternas resultat skiljer sig, då artikeln i pall tog mer tid på sig att nå
rumstemperatur, vilket inte är förvånande med tanke på den sammanlagda massan som
behövde tempereras upp var mer jämfört med detaljen som tempererades ensam stående
fritt i industrin.
40
6.4 Analys av skärförslitnings resultat
Resultatet från fasförslitningen på skären visade inga stora skillnader för de olika
temperaturintervallerna, eftersom förslitningen är uppmätt i mikrometer och däremot så
anses det vara väldigt små skillnader mellan de olika skären.
Under utförandet av första testet inträffade ett skärbrott på ett av grovskären när en +10
graders detalj bearbetades, då hade grovskären gått hela sin livslängd och däremot anses
händelsen vara normalt. Skulle man däremot vilja undersöka närmare skärförslitningen på
ett bättre sätt så ska hela livslängden på alla skär undersökas för att tydliggöra och
bekräfta ännu mera de resultaten man åstadkommit i denna rapport.
6.5 Metodanalys
Under mitten av projektets gång genomfördes flera temperaturintervallstester, där vi i
efterhand bedömde att de inte täckte in all nödvändig resultat för att kunna eventuellt
uppskatta den lägsta lämpliga temperaturen för utgående axeln.
Det som saknades från test 1 var referensartiklarnas mätningar och hur mycket som
kompenserades av operatören innan testet drog igång. Det skulle ha gett oss en tydligare
bild på hur korrelationen hade sett ut mellan de praktiska- och teoretiska mätningarna.
Däremot det man kunde få med sig är bland annat repeterbarheten på mätningarna som
återkom, hur detaljerna förändrades i de olika positionerna som uppmättes för temperatur
mätning och skärens påverkan. Efter det första testet planerades ett ytterligare test i
namnet ”test 4” för att täcka all nödvändig information som saknades från första testet och
det gav oss bättre svar på problemställningen då olika trender kunde studeras i förhållande
till referensdetaljerna.
Två uppvärmningstester tillämpades delvis för att svara på frågeställningen som är
uppställd tidigare i rapporten samt för att ge oss tillräcklig med information för
planeringen av ”Test 4”. Metoden för uppvärmningstesterna var smidig med tanke på
utrustningarna som har tillämpats under arbetets gång. En logger användes där den
registrerade temperaturförändringen över tidens gång varje 10 sekund från början av
testet till slutet oberoende av observationer. Detta på grund av all mätinsamling var direkt
kopplad till datorn via en USB kabel, där man kunde följa uppvärmningstiden online med
hjälp av ett datorprogram.
Det gick snabbare att mäta temperaturen med hjälp av ett termoelement i ett hål. Det enda
kriteriet med termoelementen är ett hål måste borras anpassad till termoelementets
diameter, för att kunna utföra temperaturmätningar.
41
7. Slutsats och rekommendationer
Målet med examensarbetet var att hitta ett arbetssätt för fortsatt arbete med att bestämma
krävd storlek på buffert för respektive ämne och artikel. Förundersökningen har gjorts på
utgående axel i Scania AB. Flera tester har genomförts för att svara på arbetets
bakomliggande orsaker för detta arbete, där gruppen har förhållits sig till måluppfyllelsen
och syftet. I efterhand så var gruppen överens om att avgränsa arbetet och jobba på endast
en artikel. Orsaken till detta är att studera närmare de parametrar som inverkar på
detaljens kvalité på ett mer detaljerat sätt än det som efterfrågades. Tanken med det hela
var att komma fram till en helhetslösning som kan vidare tillämpas på de andra
artikelgrupperna.
Testerna har som mål att studera närmare artikeln från flera olika synvinklar, detta för att
få en helhetsbild över studien. Resultatet från de genomförda testerna visar att man kan
bearbeta detaljerna vid ända ner till temperaturen -20 ℃ utan några hinder för de kritiska
måtten som sätts av förinställningarna för bearbetningsmaskinen. Förinställningarna på
bearbetningsmaskinen är följande: kapning, borrning, grov-, fin svarvning (se bilaga 2,) då
den största temperaturändringen sker vid kapningen och borrningen, enligt
temperaturförändringsresultatet. Gruppen kom fram till att man även kan kompensera de
kritiska måtten för kalla ämnen, detta skulle resultera till att måtten får en större yta att
röra sig på inom toleransvidden. Detta anser gruppen är ett lämpligt arbetssätt att förhålla
sig till med tanke på den nuvarande arbetsrutinen som efterföljs av
bearbetningspersonalen.
7.1 Slutsats
• Vilken är lägsta temperaturen det är lämpligt att bearbeta detaljerna utan att
äventyra kvaliteten och maskinkapabiliteten?
Enligt förstudien har det visat sig att kalla ämnen käkar?? mer av toleransen och resultatet
har visat att man kan bearbeta detaljer vid temperaturen -20 C för utgående axeln med
hänsyn till var sista riggbiten ligger i toleransvidden.
• Hur lång är uppvärmningstiden för en pall ämnen?
Det tog 30h för ämnena att tempereras från -29,2 ℃ till medelvärdet av rumstemperaturen
21,5 ℃ med hänsyn till begränsningen av kvantiteten som simulerades. Däremot betyder
inte resultatet att man behöver temperera en pall i 30 h, eftersom enligt vår studie har det
visat att man kan bearbeta kalla ämnen utan några problem då man tillämpar det
föreslagna arbetssättet.
• Vilken åtgärd ska man ta när man bearbetar kalla ämnen?
Innan man startar bearbetningen kan ett stickprov tas på detaljernas temperatur i pallen
eller inbanan. Ju kallare ämnena är så har de visat sig hamna högre upp i toleransvidden.
Därför blir åtgärden att kompensera 601-längden för detaljer som ligger mellan
temperaturintervallet 0 ℃ ända ner till -20 ℃ så att måttet hamnar nominellt i skalan och
42
då har man större toleransvidd att spela på. Övriga mått hade inte lika stor temperatur
påverkan i jämförelse med 601-Längden och därför klassar vi inte de som att de bearbetas
som kalla ämnen i de olika specifika bearbetningsstegen då de redan har fått upp sin
temperatur.
• Var sker den största temperaturändringen och vilka mått påverkas?
Den största temperaturändringen sker vid första operationen (kapningen) och däremot
har resultaten visat att 601-Längd påverkas mest av temperaturfaktorn. Resterande mått
sätts när detaljen är redan uppvärmd i maskinen.
• Kan man teoretisk räkna ut längdutvidgningen i förhållande till verkligheten?
Man kan få en översiktsbild om hur mycket förändringar i måtten blir, men däremot kan
man inte räkna ut exakt hur mycket spridningen blir. Detta på grund av att i verkligheten är
det flera parametrar som inverkar som man bortser ifrån i de teoretiska beräkningarna.
7.2 Rekommendationer
Under detta projekt utfördes tester endast på utgående axeln, därför vill vi vidare föreslå
att man undersöker andra produktgrupper, såsom pinjonger, solhjul, ringhjul med flera.
Detta för att ta reda på lägsta temperaturen det går att bearbeta de nämnda
detaljgrupperna vid med tanke på dess geometriska form som kan reagera olika på
temperaturförändringar. Metoden som användes under projektetsgång kan återanvändas
både för att undersöka temperaturförändringen och måttavvikelser som uppstår under
bearbetningen.
För närmare undersökning av temperaturinverkan på detaljerna föreslår vi att man utför
tester med större kvantitet där man kan få större mätunderlag som en förstärkning till det
resultat som har uppkommit i detta projekt. Det kan ske till exempel genom att använda sig
av en större frysbox eller som ett alternativ att genomföra experimenten under vinter
årstiden för att efterlikna omständigheterna i verkligheten.
Frysboxen hade en begränsning på volymen, då endast 10 detaljer kunde få plats samtidigt.
Detta orsakade till att uppvärmningstestet som tillämpades efterliknade inte hur det ser ut
i verkligheten, då pallen innehåller 30 ämnen. Därför föreslår vi att man anpassar
simuleringen baserad på kvantiteten i verkligheten för att ta reda på den exakta tiden som
behövs för 30 ämnen att tempereras. Metoden som användes under uppvärmningstestet
kan också återanvändas och är tidsbesparande då temperaturförändringen registreras
automatiskt utan någon kontinuerlig övervakning.
43
8. Referenser
8.1 Litteratur
[1] Björn Oskarsson, Håkan Aronsson, Bengt Ekdahl. Modern logistik-för ökad lönsamhet. 3
uppl. Liber AB, Malmö, 2006.
[2] Bo Bergman, Bengt Klefsjö. Kvalitet från behov till användning. 5 uppl.
Studentlitteratur, Lund, 2012.
[3] Lennart Hågeryd, Stefan Björklund, Matz Lenner. Moder produktions teknik del 1.2
uppl. Liber AB, Stockholm, 2002.
[4] Skärteknik: material, metoder, verktyg, maskiner och ekonomi. 4 uppl. utg.
(1995[1989]). Stockholm: Sveriges verkstadsindustrier.
[5] Torsten Holm, Pelle Olsson, Eva Troell. Stål och värmebehandling. Swerea IVF,
Stockholm, 2010.
8.2 Internet källor
Kock.nu. Thermal Expansion. Tillgänglig: http://kock.nu/fysik/expansion.html (2016-04-15).
Scania. Historia. Tillgänglig: http://www.scania.se/om-scania/historia/ (2016-05-17)
Kursnavet. Längdutvidgning. Tillgänglig: http://www.kursnavet.se/kurser/energia/A07-
002/A07-002-htm/a07-002-005.htm (2016-04-18)
Swedac. Mätosäkerhet. Tillgänglig: http://www.swedac.se/sv/Omraden/Ovriga-
omraden/Matosakerhet/ (2016-05-13)
8.3 Muntlig information
Scania Transmission
KTH Södertälje
44
8.4 Figur källor
Omslagsbilden är tagen från hemsidan isy den (2016-05-25)
http://www.isy.liu.se/edu/projekt/tsrt71/2008/dieselmotor/bilder/lastbil_stor1.jpg
Figur 1 - Är tagen från hemsidan Keltruck den (2016-05-17)
http://www.keltruck.com/about-keltruck/news-centre/press-releases/2016/scania-
celebrates-its-125th-anniversary.aspx
Figur 2 - Tagen från hemsidan Borås den (2016-04-15)
http://www.boras.se/images/18.6ea568a61499e813e5859293/1415960729134/IMG_21
94-475.jpg
Figur 3 fram till Figur 7 är tagna från boken (Bo Bergman, Bengt Klefsjö. Kvalitet från
behov till användning. 5 uppl. Studentlitteratur, Lund, 2012).
Här nedan presenteras sidorna bilderna är tagna ifrån.
Figur 3 – 225 Sida.
Figur 4 – 228 Sida.
Figur 5 – 235 Sida.
Figur 6 – 248 Sida.
Figur 7 – 253 Sida.
Figur 8 – Tagen från hemsidan kock.nu den (2016-04-15)
http://kock.nu/fysik/expansion.html
Figur 9 – Tagen från hemsidan Wikipedia (2016-04-18)
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/Linia_dilato.png
Figur 10 – Tagen från hemsidan Sandvik den (2016-05-23)
http://www.sandvik.coromant.com/sv-
se/knowledge/materials/cutting_tool_materials/wear_on_cutting_edges/pages/default.asp
x
I
Bilagor
Bilaga 1: Bearbetningsdokument för utgående axeln
II
Bilaga 2: Korrektörsdokument för utgående axeln
III
Bilaga 3: Teoretiska beräkningar för längdutvidgning Den teoretiska längdutvidgningen beräknades med hjälp av resultatet från
temperaturförändringen under de olika bearbetningsoperationerna.
𝛼 = 0.0000123 (Enligt legeringsspecifikationen för utgående axeln)
180 - 601-Längd (Sätts vid kapnings operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃) ∆l - Teoretisk
(mm)
Riggbitar 20.9 22.7 180 1.8 0.0039852
+20 20.9 22.7 180 1.8 0.0039852
0 -3.3 18.5 180 21.8 0.0482652
-20 -19.6 7.5 180 27.1 0.0599994
+20 20.9 22.7 180 1.8 0.0039852
164 - 3 Distans (Sätts vid fin svars operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃) ∆l - Teoretisk
(mm)
Riggbitar 32.3 29.7 164 -2.6 -0.0052447
+20 32.3 29.7 164 -2.6 -0.0052447
0 32.6 31.2 164 -1.4 -0.0028241
-20 29.4 28.5 164 -0.9 -0.0018155
+20 32.3 29.7 180 -2.6 -0.0057564
144 - 4 Distans (Sätts vid fin svars operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃) ∆l - Teoretisk
(mm)
Riggbitar 32.3 29.7 144 -2.6 -0.0046051
+20 32.3 29.7 144 -2.6 -0.0046051
0 32.6 31.2 144 -1.4 -0.0024797
-20 29.4 28.5 144 -0.9 -0.0015941
+20 32.3 29.7 144 -2.6 -0.0046051
25 - 605 Längd (Sätts vid borrnings operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃) ∆l - Teoretisk
(mm)
Riggbitar 22.7 26.7 25 4 0.0012300
+20 22.7 26.7 25 4 0.0012300
0 18.5 19.5 25 1 0.0003075
-20 7.5 13.9 25 6.4 0.0019680
+20 22.7 26.7 25 4 0.0012300
∆𝑙 = 𝑙0 ∗ 𝛼 ∗ ∆𝑇
IV
59 - 86 Diameter (Sätts vid fin svars operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃) ∆l - Teoretisk
(mm)
Riggbitar 32.3 29.7 59 -2.6 -0.0018868
+20 32.3 29.7 59 -2.6 -0.0018868
0 32.6 31.2 59 -1.4 -0.0010160
-20 29.4 28.5 59 -0.9 -0.0006531
+20 32.3 29.7 59 -2.6 -0.0018868
60 - 82 Diameter (Sätts vid fin svars operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃)
∆l - Teoretisk (mm)
Riggbitar 32.3 29.7 60 -2.6 -0.0019188
+20 32.3 29.7 60 -2.6 -0.0019188
0 32.6 31.2 60 -1.4 -0.0010332
-20 29.4 28.5 60 -0.9 -0.0006642
+20 32.3 29.7 60 -2.6 -0.0019188
71 - 78 Diameter (Sätts vid fin svars operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃) ∆l - Teoretisk
(mm)
Riggbitar 32.3 29.7 71 -2.6 -0.0022706
+20 32.3 29.7 71 -2.6 -0.0022706
0 32.6 31.2 71 -1.4 -0.0012226
-20 29.4 28.5 71 -0.9 -0.0007860
+20 32.3 29.7 71 -2.6 -0.0022706
49 - 604 Längd (Sätts vid fin svars operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃) ∆l - Teoretisk
(mm)
Riggbitar 32.3 29.7 49 -2.6 -0.0015670
+20 32.3 29.7 49 -2.6 -0.0015670
0 32.6 31.2 49 -1.4 -0.0008438
-20 29.4 28.5 49 -0.9 -0.0005424
+20 32.3 29.7 49 -2.6 -0.0015670
V
45 - 608 Längd (Sätts vid fin svars operationen)
Detaljgrupp
(℃)
Starttemp.
(℃) Sluttemp.(℃)
Mått (mm)
∆T
(℃) ∆l - Teoretisk
(mm)
Riggbitar 32.3 29.7 45 -2.6 -0.0014391
+20 32.3 29.7 45 -2.6 -0.0014391
0 32.6 31.2 45 -1.4 -0.0007749
-20 29.4 28.5 45 -0.9 -0.0004981
+20 32.3 29.7 45 -2.6 -0.0014391
Bilaga 4 – Resultat på temperaturförändringen
-11.6
12.7
18.5
32.8 31.1
18.222.0
30.028.4
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Operation
Temperatur förändringar vid olika operationer (−10℃)
Yta
Kärnan
Skallen
Tappen
Temperatur
℃
Inbanan Kapning Borrning Grovsvarv Utbanan
16.3
-3.3
19.5
32.631.2
-2.7
23.2
30.4
22.127.9
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Operation
Temperatur förändringar vid olika operationer (0℃)
Yta
Kärnan
Skallen
Tappen
Temperatur
℃
Inbanan Kapning Borrning Grovsvarv Utbanan
VI
6.3
18.7
22.1
33.230.724.2
9.0
22.6
30.1 28.5
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Operation
Temperatur förändringar vid olika operationer (+10℃)
Yta
Kärnan
Skallen
TappenTemperatur
℃
Inbanan Kapning Borrning Grovsvarv Utbanan
20.9 22.7
26.7
32.329.7
28.2
21.3
29.1
31.0 28.3
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Operation
Temperatur förändringar vid olika operationer (+20℃)
Yta
Kärnan
Skallen
TappenTemperatur
℃
Inbanan Kapning Borrning Grovsvarv Utbanan
VII 53
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15R
igg
1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
144 - Distans 4
Akutuell
Teoretiskt
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
Rig
g 1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
25 - 602 Längd
Akutuell
Teoretiskt
.
Bilaga 5 – Måttrestultat
VIII
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
Rig
g 1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
60 - 82 Diameter
Akutuell
Teoretiskt
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
Rig
g 1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
71 - 78 Diameter
Akutuell
Teoretiskt
IX
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Rig
g 1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
49 - 604 Längd
Akutuell
Teoretiskt
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
Rig
g 1
Rig
g 2
Rig
g 3
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B
+20
B 0 0 0 0 0
-20
-20
-20
-20
-20
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
+20
S
45 - 608 Längd
Akutuell
Teoretiskt
