Je to, jako by robotika symbolizovala, jak se věci v dnešním světě neustále mění. Starověký řecký filozof Aristoteles přišel s myšlenkou robotů již v roce 322 př. n. l. Přemýšleli jste někdy o tom, jaká kombinace technologií vdechuje život těmto výtvorům s inteligencí podobnou lidské? Sahají od jednoduchých plechových mužů až po „androidy“, jejichž pohyby jsou téměř stejné jako u skutečných lidí.
Proč je CNC obrábění páteří výroby přesných robotů
Představte si výrobního robota, který provádí stejný svar tisíckrát denně. Potřebujeme, aby byl tento pohyb pokaždé perfektní. Ale tato přesnost není jen o programování. Všechno je to o fyzických součástkách uvnitř samotného robotického ramene. Pokud se vnitřní ozubená kola trochu kymácejí nebo se držák pouzdra ohne, když na něj působí tlak, tato drobná chyba se na konci ramene zvětší.
Klíčové CNC procesy pro kritický robot Mvýroba
Výroba vysoce výkonného robota znamená použití řady specializovaných CNC obráběcích procesů, z nichž každý je vybrán pro specifické geometrie dílů a funkční potřeby.
CNC frézování
Jednoduše řečeno, CNC frézování je v podstatě proces, kdy se obrobek upevní na místě, otáčí se řezným nástrojem pro jeho obrobení a poté se vyrábějí nejrůznější složité prvky, jako jsou drážky, drážky a montážní plochy. Tento proces se často používá při výrobě pouzder pohonů robotů a konstrukčních rámů.
CNC soustružení
Takže na rozdíl od CNC frézování, pokud vidíte, jak se díly otáčejí opravdu rychle, ale řezný nástroj stojí, pravděpodobně se jedná o CNC soustružení.
Jak se dalo očekávat, je skvělý pro výrobu přesných, rotačně symetrických součástí, jako jsou spojovací čepy s úzkými tolerancemi průměru uvnitř těl robotů, ložiskové kroužky a hřídele motorů.
CNC švýcarské obrábění
Švýcarské soustružení je skvělé pro práci s detaily. U CNC švýcarského soustružení se pohybuje jak obrobek, tak řezný nástroj, což znamená, že můžete vyrobit spoustu tenkých a složitých dílů opravdu přesně. Mluvíme zde o mikrorobotických prstových aktuátorech a senzorových sondách.
CNC broušení
Abrazivní kotouč odstraňuje nepatrné množství materiálu, čímž se dosahuje ultrajemné povrchové úpravy a co nejmenších tolerancí, což je zásadní pro kalení povrchů převodových kol a zajištění dokonalého utěsnění součástí hydraulických ventilů.
5osé obrábění
Jak název napovídá, 5osé obrábění umožňuje simultánní pohyb podél pěti různých os, což umožňuje kompletní obrábění složitých tvarů – to vše v jednom nastavení. Je obzvláště vhodné pro výrobu robotických ramen a vyřezávání složitých koncových efektorů pro robotická ramena.
| CNC proces | nejlepší | Klíčové aplikace robotů |
| CNC frézování | Složité 3D tvary, konstrukční díly | Ramená, tělesa chapadel, základní rámy, držáky senzorů |
| CNC soustružení | Válcové, rotačně symetrické díly | Skříně motorů, kuličkové šrouby, čepy, pouzdra |
| CNC švýcarské obrábění | Velmi malé, štíhlé, vysoce přesné díly | Chirurgické robotické nástroje, miniaturní konektory, pouzdra senzorů |
| CNC broušení | Ultrajemné povrchové úpravy kalené oceli | Ozubení pro reduktory, ložiskové kroužky a přesné hřídele |
| 5osé obrábění | Složité, organické geometrie v jednom nastavení | Topologicky optimalizovaná ramena, komplexní kloubová pouzdra |
Výhody CNC obrábění ve výrobě robotů
Výběr způsobu výroby robota je důležité rozhodnutí, které má přímý dopad na to, jak dobře bude fungovat, jak dlouho vydrží a jak bude spolehlivý. CNC obrábění má řadu výhod, díky nimž je oblíbenou volbou pro výrobu důležitých součástí robotů.
Všestrannost materiálu
Roboty se používají ve všech možných odvětvích a prostředích, takže i materiály použité k jejich výrobě musí být rozmanité. Přesné výrobní procesy společnosti NOBLE jsou osvědčené u všech standardních i exotických materiálů pro roboty. Při výrobě konstrukčních rámů robotů obvykle používáme lehké hliníkové slitiny (jako je 6061) nebo extrémně pevné hliníkové slitiny 7075. Pro ozubená kola a hřídele pracujeme s odolnými ocelemi, včetně 4140 a různých nerezových jakostí. Pro dosažení dokonalého poměru pevnosti a hmotnosti u ramen inspirovaných leteckým průmyslem přesně obrábíme titan.
Společnost NOBLE také poskytuje řešení z technických plastů: Máme PEEK pro elektroizolační komponenty a polyethylen s ultravysokou molekulovou hmotností pro otěruvzdorné sestavy. Právě to dělá naše zakázkové CNC obrábění pro výrobní roboty tak skvělými.
Přesnost a opakovatelnost
Toto je neoddiskutovatelné jádro robotické funkce. CNC obrábění je jediná metoda, která konzistentně poskytuje přesnost na úrovni submilimetrů až mikronů, kterou roboti potřebují k spolehlivému provádění úkolů, cyklus za cyklem. Rozdíl mezi úspěšnou svarovou cestou a kolizí je často několik setin milimetru. CNC obráběcí protokoly NOBLE zajišťují, že každé pouzdro aktuátoru a každý držák senzoru je vyroben nejen podle tiskové předlohy, ale i s vysokou opakovatelností, kterou velkoobjemová automatizace potřebuje. Toto je základ naší práce jako profesionálního partnera pro obrábění.
Síla a trvanlivost
Na rozdíl od aditivní výroby, kde se někdy mohou vyskytnout problémy s vnitřním napětím a anizotropií, jsou CNC obráběné díly vyřezávány z pevných, homogenních materiálových bloků. Pokud mluvíme o ložiskách robotických kloubů, která jsou vystavena velkému tlaku, musí být součásti skutečně pevné a odolné proti opotřebení.
Díly vyráběné společností NOBLE nejsou jen tvary; jsou vyrobeny z materiálů osvědčenými metalurgickými procesy, což zaručuje, že zvládnou nepřetržitý provoz výrobních linek 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.
Konsolidace
Máme k dispozici poměrně pokročilé CNC obrábění, zejména pokud jde o 5osou technologii, což nám umožňuje kompletně přepracovat sestavy. Můžeme sloučit to, co by tvořilo více vyrobených a smontovaných kusů, do jedné monolitické součásti. Tím se zbavíme slabých míst na dílech, jako jsou spojovací prvky a svary, a urychlíme montáž.
Materiályjak of Výroba robotů: Od síly k chytrosti
Při výběru materiálů pro výrobu robotů je obtížné najít jedno řešení, které je vždy nejlepší. Upřímně řečeno, celý tento proces je o kompromisech. Konečná volba bude trochu kompromisní, ale bude se vyplatit. Získáme potřebnou pevnost, bude to lehké a bude to mít dobrý poměr ceny a kvality.
Nemůžeme mít všechno: těžší komponenty mohou být odolnější, ale potřebují k pohonu výkonnější motory; levnější materiály mohou snížit počáteční náklady, ale mohly by předčasně selhat.
Kovové slitiny
Kovy tvoří základní kostru a svaly pro drtivou většinu robotických systémů a jsou ceněny pro svou strukturální integritu a odolnost.
Hliníkové slitiny (6061, 7075): Jsou nespornými šampiony v oblasti konstrukčních součástí. Jejich hlavní výhodou je, že jsou na svou nízkou hmotnost super pevné. 6061 nabízí vynikající všestrannou obrobitelnost a je naší nejčastější volbou pro rámy a pouzdra robotů. Pokud je potřeba, aby byl design extra pevný, naši inženýři používají 7075, který je téměř stejně pevný jako ocel, ale mnohem lehčí. Jedná se o základní materiál, se kterým v naší továrně denně pracujeme pro přesnou výrobu kritických dílů.
Ocel (4140, nerezová ocel) : Pokud musí být součásti robotů schopny odolávat extrémním silám, rázovému zatížení nebo neustálému opotřebení, volíme ocel.
Legovaná ocel 4140 je ideální pro výrobu těžkých převodů, náprav a hydraulických komponentů. Pokud váš robot pracuje v korozivním prostředí, jako je zpracování potravin nebo lékařské prostředí, může vám pomoci řada nerezových ocelí NOBLE. Je pevná a odolná vůči korozi, takže je ideální pro hřídele a spoje, které vyžadují mimořádnou odolnost.
Titanové slitiny: Pokud jde o špičkový výkon v extrémních situacích, titan je volbou. Má úžasný poměr pevnosti a hmotnosti a je skutečně odolný vůči korozi. Jeho obrábění je však poměrně složité, takže potřebujete specializované techniky a parametry CNC obrábění.
Plasty a polymery
ABS a polykarbonát: ABS a PC jsou nejoblíbenější materiály pro nárazuvzdorné vnější pláště, ochranné kryty a pro rychlé vytváření funkčních prototypů. Jsou odolné, cenově dostupné a snadno se přizpůsobují.
POM (Acetal/Delrin): Polyoxymethylen (POM), běžně známý jako „technický plast“, je vysoce spolehlivý – vyznačuje se nízkým třením, vysokou tuhostí a vynikající rozměrovou stabilitou. Inženýři společnosti NOBLE jej často používají k výrobě ozubených kol s nízkým třením, odolných pouzder a složitých úchytů senzorů, které zabraňují opotřebení způsobenému přímým kontaktem kovů s kovem.
PEEK: Jedná se o vysoce výkonný polymer pro nejnáročnější prostředí. PEEK si zachovává své mechanické vlastnosti i při vysokých teplotách, je chemicky odolný a lze jej sterilizovat. Používáme ho pro součástky v automatizaci čistých prostor, vysokoteplotní koncové efektory a další náročné aplikace v přesné výrobě.
Kompozity
Kompozity představují špičku, která kombinuje materiály za účelem dosažení vlastností, které jednotlivé materiály nedokážou.
Uhlíková vlákna: Někdy zákazníci požadují uhlíková vlákna. Tyto kompozitní materiály jsou ideální pro součásti, které musí být lehké, ale zároveň velmi pevné. Obvykle provádíme přesné ořezávání a vrtání do konstrukcí z uhlíkových vláken, přidáváme montážní body a hardware k pokročilým robotickým ramenům a rámům, což skutečně snižuje hmotnost.
Silikon a pryž: Nejsou obráběny pomocí CNC v tradičním smyslu, ale jsou zásadní pro vytváření kompatibilních chapadel, které dokáží manipulovat s jemnými předměty, a také pro úchyty izolující vibrace v celém robotickém systému.
Povrchové úpravy pro díly robotů
Nejde o to, zda, ale kdy, pokud jde o povrchovou úpravu. Správná povrchová úprava chrání součásti robota před drsným továrním prostředím, zajišťuje spolehlivost elektrických spojení, snižuje třecí odpor a dokonce zlepšuje image robota.
Funkční úpravy:
Eloxování (pro hliník): Toto je naše standardní a nejvíce doporučovaná povrchová úprava pro hliníkové součásti. Elektrochemicky vytváří na povrchu tvrdou, porézní oxidovou vrstvu. Naši inženýři obvykle používají eloxování typu II pro výrobu robotů, ale pro díly, které musí být skutečně odolné vůči opotřebení, jako jsou robotické chapadla, používáme tvrdé eloxování typu III.
Tvrdý povlak: Pokud vaše robotické součásti pracují v náročných podmínkách, kde je pravděpodobné jejich opotřebení, doporučujeme nanést tvrdý povlak. Tato úprava vytváří na povrchu součásti opravdu silnou a hustou oxidovou vrstvu, díky čemuž je mnohem tvrdší.
Niklování/zlacení: Při výrobě robotů je opravdu důležité, aby signály byly spolehlivé. Pro elektrické konektory a komunikační porty používáme tenkou vrstvu zlata na niklovém podkladu.
Pasivace (pro nerezovou ocel): Nerezová ocel je přirozeně odolná vůči korozi, ale stojí za zmínku, že CNC obrábění může někdy poškodit její ochrannou vrstvu oxidu. Pasivace je chemická lázeň, která odstraňuje volné železo z povrchu a obnovuje ochrannou vrstvu oxidu chromu. Je to klíčový krok, který nebude stát mnoho, abyste co nejlépe využili přirozenou odolnost hřídelí a pouzder z nerezové oceli proti korozi.
Estetické a ochranné povrchové úpravy:
Práškové lakování: Toto je naše nejlepší volba pro odolný, barevný a trvanlivý povrch na vnějších částech robotů, krytech a konstrukčních rámech. Práškové laky přilnou k povrchům elektrostatickým stříkáním a po tepelném vytvrzení vytvoří silný, odolný povlak. Ve srovnání s tradičními barvami nabízí tento povlak vynikající odolnost proti odlupování, poškrábání a chemické korozi. Dostupné barvy a textury jsou prakticky neomezené.
Tryskání a kartáčování: Jedná se o mechanické procesy, které používáme k vytvoření jednotného, matného vzhledu. Kartáčování vytváří směrový, saténový vzhled. Oba jsou vynikající pro poskytnutí čistého, profesionálního vzhledu viditelným hliníkovým nebo nerezovým součástem a často se používají jako předúprava před jinými povrchovými úpravami, jako je eloxování.
Správa nákladů CNC obrábění v Výroba robotů
V NOBLE si myslíme, že náklady by se měly snižovat lepším plánováním a návrhem. Pokud chceme udržet nízké náklady, aniž bychom ovlivnili kvalitu konečného produktu, musíme si položit otázku: co přesně tyto vysoké náklady způsobuje?
Klíčové faktory, které ovlivňují náklady:
Volba materiálu: V nákladech na suroviny je velký rozdíl. I když je volba hliníkové slitiny 7075 oproti 6061 dražší, díky zvýšené pevnosti, kterou poskytuje, je často výhodná. Nejlepším řešením je přesně sladit vlastnosti materiálu s funkčními požadavky dílu – ne příliš mnoho ani příliš málo, ale tak akorát.
Složitost součásti: Složitost je druhým velkým faktorem, který zvyšuje náklady. Hluboké drážky, tenké stěny a složité kontury znamenají, že inženýři musí trávit více času programováním a je zapotřebí specializovaných nástrojů a více času na obrábění.
Množství: Jednotková cena je silně závislá na objemu. Jeden prototyp stojí stejně jako programování a nastavení. Když vyrábíme velké množství jednotek, rozložíme tyto náklady na tisíce kusů, což cenu za jednotku výrazně sníží.
Tipy DFM pro robota:
Zjednodušte geometrii: Zeptejte se sami sebe: Myslíte si, že by bylo možné rozdělit tuto složitou součást na dvě nebo tři jednodušší komponenty? Často je levnější vyrobit jednoduchou součástku než složitou. Tento přístup také usnadňuje budoucí údržbu a opravy.
Vyhněte se ostrým vnitřním rohům: Ostrým vnitřním rohům se můžete vyhnout použitím rotační frézy. Pokud nastavíte poloměr tak, aby odpovídal standardním rozměrům frézy (např. 3 mm, 5 mm), nástroj dokáže efektivně dokončit obrábění dráhy v jednom průchodu. Pokud tedy něco navrhujete, vyplatí se použít tyto standardní poloměry nástrojů, abyste ušetřili čas a vyhnuli se používání malých nástrojů, které nejsou tak efektivní. Navrhování s ohledem na tyto standardní poloměry nástrojů eliminuje potřebu pomalých, malých nástrojů, které prodlužují dobu obrábění.
Specifikujte realistické tolerance: Inženýři společnosti NOBLE doporučují uplatňovat přísné tolerance na kritické prvky a nosné plochy. U nekritických dekorativních ploch nebo otvorů s vůlí lze tolerance obvykle uvolnit na standardní rozsahy. To nejen urychluje proces obrábění, ale také značně snižuje finanční zátěž. Během práce na vašem projektu s vámi budeme spolupracovat, abychom zjistili, které rozměry jsou pro danou funkci skutečně důležité a které lze trochu změnit.
Návrh pro výrobní proces: Díl určený pro CNC obrábění by měl být snadno upínatelný. Nastavení návrhu můžete zvýšit bezpečností a opakovatelností pomocí dočasného úchytu nebo velké, rovné referenční plochy. Snažte se vyhnout prvkům, které vyžadují složité, zakázkové upínací přípravky nebo mnohonásobné přemisťování dílu, protože každé nastavení může způsobit chyby a zvýšit náklady.
Řešení na míru: Díly robotů pro různá odvětví
Chirurgičtí roboti ve sterilních operačních sálech, robotická ramena na linkách na zpracování potravin a roboti v montážních závodech v leteckém průmyslu – roboti se stali klíčovou součástí operací v první linii v mnoha odvětvích.
Lékařští/chirurgičtí roboti
V této oblasti není selhání možné. Požadavky na přesnost, spolehlivost a biokompatibilitu jsou bezkonkurenční.
Materiály: Výběr materiálu je založen na potřebě biokompatibility a opakované sterilizace. Často používáme nerezovou ocel (316L), protože je skutečně odolná vůči korozi, titan, protože je velmi pevný a biokompatibilní pro implantáty, a vysoce výkonné plasty, jako je PEEK, pro komponenty, které musí být kompatibilní s magnetickou rezonancí a autoklávováním za vysokých teplot. Pracujeme dokonce i s pokročilou keramikou pro její extrémní odolnost proti opotřebení a elektrickou izolaci.
Procesy: Součásti jsou často neuvěřitelně malé a složité. Pro výrobu drobných a složitých dílů chirurgických nástrojů používáme vysoce přesné CNC obrábění a specializované CNC švýcarské obrábění. Tolerance jsou mimořádně přesné a povrchové úpravy musí být bezchybné, aby se usnadnilo čištění a zabránilo se zachycení bakterií.
Roboty pro potraviny a nápoje
Nepřáteli zde jsou koroze, kontaminace a neustálá potřeba mytí. Pro klienty jsou nejdůležitější trvanlivost a hygiena.
Materiály: Je opravdu důležité, aby odolával korozi. Pro všechny konstrukční a kontaktní součásti používáme primárně nerezovou ocel třídy 304 a 316. Pro nekovové díly volíme plasty schválené FDA, vhodné pro použití v potravinářství, a tyto plasty snesou skutečné zasažení silnými čisticími chemikáliemi, aniž by se rozpadly.
Povrchové úpravy: Je opravdu důležité mít hladký povrch, který neumožňuje usazování bakterií. Nejsme jen obyčejní technici; děláme maximum pro vysoce leštěné povrchy všech důležitých povrchů. Díky tomu se snadno čistí a zastavuje se růst škodlivých mikrobů, čímž se zajišťuje, že splňují přísné normy bezpečnosti potravin.
Roboti pro letectví a obranu
V tomto oboru může každý gram přidané hmotnosti nakonec stát hodně, takže kompromisy v oblasti pevnosti prostě nepřipadají v úvahu.
Materiály: Klíčem k výběru správného materiálu je zajistit, aby byl vzhledem k jeho hmotnosti co nejpevnější. Inženýři obvykle doporučují použití vysokopevnostních hliníkových slitin, jako je 7075, pro rám, ale titanové slitiny se stávají stále populárnějšími pro kritické části, které jsou vystaveny velkému namáhání. Materiály z uhlíkových vláken jsou ideální pro ramena a konstrukční prvky, které musí být lehké, ale stále pevné.
Procesy: Složité, organické tvary potřebné pro odlehčení jsou ideální pro 5osé CNC obrábění, které nám umožňuje obrábět díl z téměř každého úhlu v jednom nastavení.
Vyberte si NOBLE pro nejlepší CNC obrábění v robotické výrobě
Společnost NOBLE poskytuje rychlé a spolehlivé služby v oblasti výroby robotů, podporuje výzkum, vývoj a uvádění inovativních produktů na trh v odvětví výroby robotů, vybírá pokročilé technologie a materiály pro výrobu prototypů nebo dílů robotů a zajišťuje, aby se vaše produkty co nejdříve dostaly na trh.
- Pokročilé vybavení a cenově výhodná cena
- Přesná tolerance 0.001 mm
- 10+ let zkušeností s výrobou robotů
- Továrna s certifikací ISO 9001 a ISO13485
- Zpráva DFM zdarma a profesionálně
- 24/7 technická podpora
Spolupracujte s námi ve 4 jednoduchých krocích
Díky dlouholetým zkušenostem ve výrobě nabízí NOBLE nejlepší řešení pro všechny potřeby rychlého prototypování a malosériové výroby. Inovační cyklus jsme rozdělili do čtyř jednoduchých kroků, které skutečně fungují.
Nahrajte svůj design
Jednoduše nahrajte své CAD soubory a odešlete online poptávku s jasnými informacemi.
↓
Získejte analýzu návrhu
Zašleme vám návrh pro analýzu vyrobitelnosti a transparentní cenovou nabídku.
↓
Zahájení výroby
Naši odborníci vyrobí vaše díly s použitím požadovaných technologií a materiálů.
↓
Získejte své díly
Vaše díly budou doručeny přímo k vašim dveřím v přísných termínech.
Nejčastější dotazy
Potřebujeme snížit hmotnost našeho robotického ramene. Jaký je nejlepší materiálový upgrade z hliníku?
Pro přímé vylepšení při zachování vyrobitelnosti nabízí hliník 7075 výrazně vyšší pevnost s minimálním nárůstem hmotnosti. Pokud chcete shodit pár kilo na správných místech, je titanová slitina tou správnou volbou. Je super pevná, ale stále velmi lehká, i když náklady na materiál a zpracování mohou být poněkud vysoké.
PročJe CNC obrábění v robotice tak velkým problémem?
V oblasti výroby robotů jsou přesnost a opakovatelnost nedílnou součástí. CNC obrábění je jediný proces, který dokáže spolehlivě vyrábět vysoce přesné složité vnitřní komponenty, jako jsou pouzdra pohonů a převodovky.
Lze exteriéry robotů vyrobit z plastu?
Rozhodně. Roboti mají obvykle kovový rám, ale jejich vnější plášť, kryty a pouzdra jsou často vyrobeny z odolných plastů, jako je ABS nebo polykarbonát. Plast skvěle izoluje elektřinu, a proto se tolik používá v elektrotechnice. Pro funkční součásti, jako jsou ozubená kola s nízkým třením a pouzdra, se můžete setkat také s technickými plasty, jako je POM (polyoxymethylen, známý také jako Delrin).
Naše konstrukce má ostré vnitřní rohy. Je to problém pro CNC obrábění?
Ano. Rotační fréza nedokáže vytvořit dokonale ostrý vnitřní roh; vždy po sobě zanechá jen poloměr. Pokud navrhnete frézu se specifikovaným vnitřním poloměrem, který odpovídá standardní velikosti frézy, můžete dosáhnout rychlejšího a efektivnějšího obrábění a kvalitnějšího výsledku. Pokud skutečně potřebujete ostré rohy, můžeme vám poskytnout služby elektroerozivního obrábění (EDM), ale to bude dražší a bude to trvat déle.
Jaký je rozdíl mezi eloxováním a práškovým lakováním u robotických dílů?
Eloxování je úprava tvrdého povrchu, která hliník činí pevnějším a odolnějším vůči opotřebení a korozi. Je tenký a zachovává si přesné rozměry. Práškové lakování je tedy jako silná vrstva, která se nanáší na ochranu vnější strany robota před blednutím barvy a poškozením chemikáliemi. Někdy však může ovlivnit přesné tolerance.
