Η κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ μετατρέπει το ακατέργαστο αλουμίνιο, τον χάλυβα και τα μηχανικά πλαστικά σε γρανάζια, αρθρώσεις, βάσεις και περιβλήματα. Αυτά τα μέρη συχνά έχουν ανοχές από ±0.001 έως ±0.005 ίντσες. Αυτό το εύρος δεν αποτελεί εικασία. Τα δημοσιευμένα ρομποτικά benchmarks αναφέρουν ανοχές ±0.005 in για συνδέσμους βραχίονα έως 100 mm, ±0.002 in για οπές ρουλεμάν και διεπαφές γραναζιών και ±0.002 in για επίπεδα στήριξης σερβο.
Οι γενικές οδηγίες κατεργασίας CNC αναφέρουν ως κοινή αμφίπλευρη ανοχή ±0.005 ίντσες. Η ακριβής εργασία με το περίβλημα είναι πιο σφιχτή: οι οπές του άξονα παραμένουν εντός ±0.001 ίντσας και η ομοκεντρικότητα είναι 0.002 ίντσες. Τα υλικά, οι ανοχές, οι απαιτήσεις ακρίβειας και οι κατασκευαστικές προκλήσεις επηρεάζουν όλα το τελικό εξάρτημα.
Μηχανική κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ και κοινά εξαρτήματα
Ορισμός της κατεργασίας CNC με βραχίονα ρομπότ
Αφαιρετική Κατασκευή για Ρομποτικά Μέρη
Η κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα είναι μια αφαιρετική διαδικασία. Κόβει υλικό από ένα συμπαγές μπλοκ μέχρι να εμφανιστεί το επιθυμητό σχήμα. Χύτευση και σφυρηλάτηση υλικού με καλούπι ή μήτρα, επομένως αυτή η μέθοδος είναι διαφορετική. Η τρισδιάστατη εκτύπωση κατασκευάζει εξαρτήματα στρώμα-στρώση, επομένως και αυτή η μέθοδος είναι διαφορετική. Οι αφαιρετικές μέθοδοι λειτουργούν καλύτερα για εξαρτήματα ρομπότ που έχουν υποστεί κατεργασία CNC όταν οι ανοχές είναι μικρότερες από ±0.01 mm. Πολύπλοκα σχήματα και κύκλοι παραγωγής από 10 έως 5,000 τεμάχια ευνοούν επίσης αυτήν την προσέγγιση.
Πρωτότυποι και Παραγωγικοί Ρόλοι
Η κατεργασία CNC καλύπτει τόσο την πρωτοτυποποίηση όσο και την παραγωγή. Τα εργαστήρια χρησιμοποιούν κατεργασία 3+2 αξόνων και ταυτόχρονη κατεργασία 5 αξόνων ως αξιόπιστη γέφυρα μεταξύ των δύο. Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μια χαρά για πρωτότυπα και κατασκευές πλέγματος. Ωστόσο, τα ρομποτικά εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία CNC παραμένουν η κορυφαία επιλογή όταν η αναλογία αντοχής προς βάρος, το φινίρισμα της επιφάνειας και η διάρκεια ζωής της κόπωσης του μετάλλου έχουν σημασία. Οι αρθρωτές συνδέσεις, οι τελικοί ενεργοποιητές, τα κιβώτια ταχυτήτων και τα περιβλήματα αισθητήρων εξαρτώνται όλα από αυτήν την αξιοπιστία.
Βασικά Μηχανικά Εξαρτήματα
Βάση και πλάκες στήριξης
Οι βάσεις και οι πλάκες στήριξης αποτελούν τη βάση. Αυτά τα μέρη πρέπει να είναι επίπεδα και σταθερά. Η χυτή πλάκα αλουμινίου MIC-6 και το Durabar είναι συνηθισμένες επιλογές για μεγάλες επίπεδες πλάκες. Διατηρούν την επιπεδότητά τους μετά την κατεργασία λόγω της χαμηλής εσωτερικής τάσης.
Τμήματα βραχιόνων και σύνδεσμοι
Τα τμήματα των βραχιόνων μεταφέρουν φορτία και καθορίζουν την απόσταση που μπορεί να φτάσει το ρομπότ. Τα συνηθισμένα υλικά εδώ είναι το αλουμίνιο 7075-T6 και το 6061-T6. Και τα δύο είναι ελαφριά, ανθεκτικά και εύκολα στην κατεργασία. Η ανοδίωση κάνει αυτές τις επιφάνειες να αντέχουν στη φθορά καλύτερα.
Διεπαφές καρπού και τελικού εφέ
Οι διεπαφές καρπού συνδέουν τον βραχίονα με το εργαλείο. Αυτά τα ρομποτικά εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία CNC χρειάζονται σφιχτή εφαρμογή. Μια βάση σερβομηχανισμού συνήθως έχει ±0.02 mm. Οι βάσεις αισθητήρων παραμένουν εντός ±0.05 mm. Οποιαδήποτε χαλαρότητα εδώ εμφανίζεται ως σφάλμα τοποθέτησης στην άκρη του εργαλείου.
Στοιχεία αρθρώσεων και κίνησης
Περιβλήματα αρμονικής κίνησης
Τα περιβλήματα αρμονικών κινητήριων μονάδων απαιτούν εξαιρετική ακρίβεια. Η ανοχή διεπαφής τους είναι ±0.01 mm. Η τραχύτητα της επιφάνειας είναι Ra 0.8 έως 1.6 μm. Αυτά τα ρομποτικά εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία CNC επηρεάζουν άμεσα την αντίστροφη κίνηση και την επαναληψιμότητα.
Καπάκια ρουλεμάν και συγκρατητήρες
Τα καπάκια ρουλεμάν διατηρούν τους άξονες ευθυγραμμισμένους. Οι οπές των ρουλεμάν έχουν αντοχή ±0.01 mm. Το φινίρισμα της επιφάνειας για τις έδρες των ρουλεμάν είναι Ra 0.4 έως 0.8 μm. Η ανοχή H7 επιτρέπει σε ένα ρουλεμάν να κάθεται σταθερά χωρίς να τραντάζεται ή να παραμορφώνεται ο δακτύλιος.
Βάσεις και σύνδεσμοι κινητήρα
Οι βάσεις και οι σύνδεσμοι του κινητήρα μεταφέρουν ροπή. Μια τυπική ανοχή CNC ±0.10 mm ισχύει για τους συνδέσμους πλαισίου και τις βάσεις του κινητήρα. Αυτό το επίπεδο καλύπτει περίπου το 80% των εξαρτημάτων του ρομπότ. Για την κατεργασία CNC με βραχίονες ρομπότ που φέρουν υψηλά φορτία, ο ανοξείδωτος χάλυβας 17-4PH ή ο χάλυβας κράματος 4140 διαχειρίζεται την τάση.
Στην πράξη, η κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα συνδέεται άμεσα με την ποιότητα της κίνησης. Τα γρανάζια, οι αρθρώσεις, οι βάσεις και τα περιβλήματα πρέπει να κατασκευάζονται με υψηλή ακρίβεια, ώστε το ρομπότ να κινείται ομαλά και να τοποθετείται με ακρίβεια. Η κατεργασία ακριβείας CNC είναι απαραίτητη για ακριβή μεγέθη έως και μικροσκοπικά κλάσματα του χιλιοστού. Έτσι, τα εξαρτήματα ρομπότ που είναι καταλληλότερα για κατεργασία CNC περιλαμβάνουν περιβλήματα αρθρώσεων, μπλοκ ρουλεμάν, βάσεις ρομπότ, βραχίονες, πλάκες στήριξης, βάσεις και άλλα εξαρτήματα ρομπότ που έχουν υποστεί κατεργασία CNC, όπου οι βάσεις ρουλεμάν και οι έδρες των ρουλεμάν καθορίζουν την απόδοση στον πραγματικό κόσμο.
Μηχανουργική κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ: Βασικές διαδικασίες
Η φρεζάρισμα, η τόρνευση, η διάτρηση και η κοπή με σπείρωμα είναι οι κύριες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα. Τα σημερινά μηχανήματα χρησιμοποιούν μηχανές 3 αξόνων, 4 αξόνων και 5 αξόνων. Κάθε μηχανή μπορεί να χειριστεί διαφορετικό βαθμό πολυπλοκότητας σχήματος. Η επιλογή της σωστής μεθόδου για κάθε χαρακτηριστικό βοηθά στη διατήρηση χαμηλού κόστους και υψηλής ακρίβειας.
Φρέζα CNC 5 αξόνων
Σύνθετες Γεωμετρίες και Υποσκαφές
Στην κατεργασία 5 αξόνων, το εργαλείο κινείται κατά μήκος των ευθύγραμμων αξόνων X, Y και Z, ενώ το τεμάχιο εργασίας γέρνει ή περιστρέφεται σε δύο άξονες περιστροφής. Αυτή η ταυτόχρονη κίνηση επιτρέπει στον κόφτη να φτάσει σε γωνίες που ένας ευθύγραμμος άξονας δεν θα μπορούσε ποτέ να αγγίξει. Η γωνία του εργαλείου αλλάζει συνεχώς για να διατηρηθεί η καλύτερη θέση κοπής. Οι διαμορφωμένες επιφάνειες βγαίνουν πιο ομαλές, με λιγότερο τράνταγμα και κάμψη του εργαλείου. Οι υποκοπές και οι βαθιές γωνίες γίνονται κανονικές εργασίες αντί για αδύνατες.
Το χάσμα μεταξύ αυτής της εργασίας και της εργασίας σε 3 άξονες είναι τεράστιο. Ένα μηχάνημα 3 αξόνων αντιγράφει σύνθετα σχήματα χρησιμοποιώντας πολλές μικροσκοπικές ευθείες κοπές, οι οποίες αφήνουν σημάδια. Οι υποκοπές απαιτούν ειδικά εργαλεία ή επιπλέον χρόνο περιστροφής του εξαρτήματος. Οι γωνιακές οπές απαιτούν προσαρμοσμένες βάσεις για κάθε γωνία. Ένα μηχάνημα 5 αξόνων τα κάνει όλα με ένα σταθερό πέρασμα.
| Χαρακτηριστικό / Βήμα Διαδικασίας | 3-Axis Machining | Μηχανουργική κατεργασία 5 αξόνων (πολυαξόνων) |
| Σύνθετα περιγράμματα | Αντιγράφηκε με πολλές μικροσκοπικές ευθείες κοπές, αφήνοντας σημάδια | Η σταθερή κίνηση του εργαλείου δημιουργεί μια λεία, ακριβή επιφάνεια με ένα πέρασμα |
| Κάτω περικοπές | Δεν είναι δυνατό χωρίς ειδικά εργαλεία ή πολλές ρυθμίσεις και τόρνευση του εξαρτήματος | Το εργαλείο γέρνει για να φτάσει κάτω από τα χαρακτηριστικά χωρίς να μετακινήσει το εξάρτημα |
| Γωνιακές τρύπες | Χρειάζονται προσαρμοσμένες βάσεις ή περιστροφή του εξαρτήματος για κάθε γωνία | Η κεφαλή του τεμαχίου εργασίας ή του εργαλείου έχει κλίση στις ακριβείς προδιαγραφές για διάτρηση |
| Αριθμός ρυθμίσεων | 3–6+ ανά μέρος | 1–2 ανά μέρος |
| Χρόνος προγραμματισμού | Ανώτερο (πολλά προγράμματα) | Κάτω (ένα σύνθετο πρόγραμμα) |
| Χρόνος κατεργασίας | Υψηλότερο λόγω αλλαγών στις ρυθμίσεις | Πολύ λιγότερο |
| Κίνδυνος σφάλματος | Υψηλό (ανθρώπινο σφάλμα στις ρυθμίσεις) | Πολύ χαμηλό (ελεγχόμενο από μηχανή) |
Μείωση του αριθμού εγκατάστασης
Ο αριθμός των ρυθμίσεων καθορίζει τόσο το κόστος όσο και τα λάθη. Μια εργασία 3 αξόνων μπορεί να χρειαστεί τρεις έως έξι ρυθμίσεις ανά εξάρτημα. Μια εργασία 5 αξόνων συνήθως χρειάζεται μία ή δύο. Κάθε αναστροφή και επανασύσφιξη προσθέτει σφάλμα στοίβαξης. Η κατεργασία από μία μόνο θέση συγκράτησης κόβει κάθε χαρακτηριστικό στην ίδια αναφορά συντεταγμένων. Αυτό έχει σημασία για την αυστηρή γεωμετρική ανοχή μεταξύ των χαρακτηριστικών σε αντίθετες όψεις.
Ένα ακόμη πλεονέκτημα είναι τα πιο κοντά και πιο άκαμπτα εργαλεία. Η κλίση του άξονα ή του τραπεζιού δείχνει την επιφάνεια σε καλύτερη γωνία, έτσι ώστε τα εργαλεία να μπορούν να λειτουργούν πιο κοντά με λιγότερη προεξοχή. Λιγότερη προεξοχή σημαίνει λιγότερη κάμψη, καλύτερο φινίρισμα επιφάνειας και λιγότερους κραδασμούς σε τμήματα αλουμινίου με λεπτά τοιχώματα. Η αφαίρεση θραυσμάτων βελτιώνεται επίσης, καθώς η καλύτερη γωνία κοπής βοηθά στην απομάκρυνση των θραυσμάτων από τη ζώνη κοπής. Για τον έλεγχο της θερμότητας και των συσσωρευμένων άκρων σε αλουμίνιο, αυτό είναι ένα πραγματικό πλεονέκτημα.
CNC Τόρνευση και Τόρνευση-Μύλος
Κυλινδρικές αρθρώσεις και άξονες
Η τόρνευση είναι ιδανική για στρογγυλά χαρακτηριστικά. Οι στρογγυλές αρθρώσεις, οι άξονες και οι έδρες των ρουλεμάν του ρομποτικού βραχίονα ταιριάζουν σε αυτήν την ομάδα. Η σταθερή κοπή προσφέρει υψηλούς ρυθμούς αφαίρεσης υλικού και μικρές ανοχές στις στρογγυλές επιφάνειες. Ένας κλιμακωτός άξονας 12 ιντσών μπορεί να βγει από το μηχάνημα σε περίπου 3 έως 8 λεπτά. Οι ανοχές στη διάμετρο συχνά φτάνουν τα ±0.0002 έως ±0.001 ίντσες. Η ακριβής διάτρηση ρυθμίζει με ακρίβεια τα εσωτερικά των εδρών των ρουλεμάν για να βαθμονομηθεί με πρεσάρισμα. Τα περιβλήματα ρουλεμάν συχνά χρειάζονται ±0.0005 ίντσες και οι αντικραδασμικές ράβδοι διατηρούν τις βαθιές οπές ευθείες.
Εργαλεία σε πραγματικό χρόνο για διασταυρούμενες λειτουργίες
Τα κέντρα τόρνου-φρεζαρίσματος προχωρούν περαιτέρω τη διαδικασία. Ένας περιστροφικός άξονας Α ή Β 4 αξόνων περιστρέφει ευρετηριαστικά ή σταθερά το τεμάχιο εργασίας. Οι άξονες με εγκάρσιες οπές και αρθρώσεις ρομποτικού βραχίονα κατεργάζονται σε πολλές επιφάνειες χωρίς να μετακινείται το τεμάχιο. Τα κινούμενα εργαλεία συν ένας άξονας C επιτρέπουν στα ηλεκτρικά εργαλεία να φρέζουν, να τρυπούν και να κοχλιώνουν σε καθορισμένες γωνίες. Προσθέστε έναν άξονα Υ και τα εκτός κέντρου χαρακτηριστικά και οι εγκάρσιες οπές καθίστανται δυνατά. Ένας δευτερεύων άξονας αφαιρεί την πίσω πλευρά και ολοκληρώνει το τεμάχιο σε έναν κύκλο. Ακολουθούν λιγότερες ρυθμίσεις, μικρότεροι χρόνοι παράδοσης και καλύτερη ακρίβεια.
Διάτρηση, διάτρηση και δευτερεύουσες λειτουργίες
Ανοδίωση και Παθητικοποίηση
Το φινίρισμα προστατεύει το εξάρτημα μετά την κοπή. Η ανοδίωση δημιουργεί ένα στρώμα οξειδίου ανθεκτικό στη φθορά στα εξαρτήματα του ρομποτικού βραχίονα αλουμινίου, κάτι που συχνά απαιτείται στις εργασίες κατεργασίας. Η παθητικοποίηση αφαιρεί τον ελεύθερο σίδηρο από τις επιφάνειες από ανοξείδωτο χάλυβα και επαναφέρει την αντοχή στη διάβρωση. Και τα δύο βήματα είναι σημαντικά για τα ρομποτικά εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC και αντιμετωπίζουν επαναλαμβανόμενη κίνηση και σκληρά περιβάλλοντα.
Λείανση και λείανση ακριβείας
Η λείανση και η λείανση σφίγγουν ό,τι η φρεζάρισμα και η τόρνευση δεν μπορούν. Η λείανση διατηρεί κρίσιμες διαμέτρους και επιπεδότητα σε σκληρυμένα ή θερμικά επεξεργασμένα εξαρτήματα. Η λείανση βελτιώνει το σχήμα της οπής και το φινίρισμα της επιφάνειας μέσα στις υδραυλικές και τις οπές των ρουλεμάν. Αυτές οι δευτερεύουσες εργασίες προσθέτουν κόστος, επομένως οι μηχανικοί τις φυλάνε για επιφάνειες εργασίας όπου η διάρκεια ζωής και η φθορά καθορίζουν την απόδοση. Στην πραγματικότητα, η κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα λειτουργεί καλύτερα όταν κάθε χαρακτηριστικό λαμβάνει την φθηνότερη διαδικασία που εξακολουθεί να ανταποκρίνεται στις ανοχές του.
Γιατί η ακρίβεια έχει σημασία στην κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ
Επίδραση ανοχής στην κινηματική ακρίβεια
Επαναληψιμότητα τοποθέτησης
Τα μικρά σφάλματα συσσωρεύονται γρήγορα, επομένως τα περιβλήματα αρμονικής κίνησης πρέπει να έχουν απόκλιση ±0.01 mm. Εάν η έδρα ενός ρουλεμάν είναι εκτός θέσης κατά μόλις 0.01 mm, προσθέτει κραδασμούς και τριβή. Πολλαπλασιάστε αυτό σε έξι αρθρώσεις και ο τελικός τελεστής θα προσγειώνεται σε λάθος σημείο σε κάθε κύκλο.
«Ένα ρομπότ μπορεί να είναι τόσο επαναλήψιμο όσο η στοίβα ανοχών στις αρθρώσεις και το σύστημα μετάδοσης κίνησης. Η ομοκεντρικότητα της οπής του ρουλεμάν, η ακρίβεια των δοντιών του γραναζιού και η πραγματική θέση των χαρακτηριστικών στήριξης ελέγχουν την ακρίβεια με την οποία προσγειώνεται ο τελικός τελεστής.»
Αυτό το απόσπασμα αποτυπώνει ολόκληρο το πρόβλημα: τα περιβλήματα αρμονικών είναι σημεία στήριξης για έδρες ρουλεμάν, διεπαφές spline και βάσεις κωδικοποιητή. Όταν αυτά τα χαρακτηριστικά αλλάζουν, η οπισθοδρόμηση αυξάνεται και η ακρίβεια τοποθέτησης μειώνεται.
Έλεγχος Αντίκρουσης και Κραδασμών
Όταν οι οπές των ρουλεμάν συγκρατούνται σε απόσταση λίγων μικρών, οι κραδασμοί παραμένουν χαμηλοί και τα ρουλεμάν διαρκούν περισσότερο. Οι χαλαρές συναρμολογήσεις των ρουλεμάν κάνουν το αντίθετο: αυξάνουν τη θερμοκρασία λειτουργίας, κατανέμουν τα φορτία άνισα και μειώνουν τη διάρκεια ζωής τους. Η μηχανική κατεργασία εξαρτημάτων βραχίονα ρομπότ υψηλής ακρίβειας επικεντρώνεται πρώτα σε αυτές τις κρίσιμες επιφάνειες. Οι συνήθεις τρόποι αστοχίας είναι η κόπωση, η φθορά και η διάβρωση, και η σωστή επιλογή υλικού σε συνδυασμό με τις επιφανειακές επεξεργασίες τις διατηρούν υπό έλεγχο.
Πλεονεκτήματα έναντι άλλων μεθόδων
Σε σύγκριση με τη χύτευση και τη σφυρηλάτηση
Η χύτευση και η σφυρηλάτηση απαιτούν καλούπια ή μήτρες και η κατασκευή αυτών των εργαλείων κοστίζει χρήματα και χρόνο. Η κατεργασία CNC παραλείπει εντελώς αυτό το βήμα και διατηρεί αυστηρές ανοχές που τα χυτά εξαρτήματα δεν μπορούν να φτάσουν χωρίς επιπλέον εργασία.
Σε σύγκριση με την τρισδιάστατη εκτύπωση
Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι καλύτερη για κατασκευές πλέγματος και μοντέλα γρήγορης σύλληψης, ενώ τα ρομποτικά εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC είναι καλύτερα ως προς τη διάρκεια ζωής σε κόπωση, το φινίρισμα της επιφάνειας και την αναλογία αντοχής προς βάρος. Έτσι, τα λειτουργικά πρωτότυπα και τα εξαρτήματα τελικής χρήσης συνήθως χρησιμοποιούν CNC.
Παράγοντες κόστους και χρόνου παράδοσης
Όταν το CNC ακριβείας δικαιολογείται
Το συνολικό κόστος του έργου αφορά το κόστος των υλικών συν τον χρόνο κατεργασίας, την εγκατάσταση και τα εργαλεία, καθώς και την μετεπεξεργασία και τον έλεγχο. Η ποιότητα του υλικού καθορίζει την τιμή: το αλουμίνιο 6061 είναι πολύ φθηνότερο από το τιτάνιο ή το PEEK. Οι μηχανές πεντααξονικής και τορνοφρέζας κοστίζουν περισσότερο ανά ώρα από τις φρέζες 3αξόνων. Τα γενικά έξοδα εγκατάστασης είναι το μεγαλύτερο κόστος για μικρές παρτίδες από ένα έως πέντε εξαρτήματα.
Εξισορρόπηση ταχύτητας και ακρίβειας
Οι αλλαγές στο DFM μπορούν να μειώσουν το κόστος κατά 10 έως 30%. Οι τυπικές ακτίνες γωνιών, η έλλειψη βαθιών στενών τσεπών και οι λιγότερες περιορισμένες ανοχές βοηθούν. Ο έλεγχος θα πρέπει να επικεντρώνεται στις κρίσιμες διαστάσεις και όχι σε κάθε χαρακτηριστικό. Ένας συνεργάτης όπως η NOBLE, μια κορυφαία κατασκευαστική εταιρεία στην Κίνα, βοηθά τους πελάτες να μεταβούν από το πρωτότυπο στη μαζική παραγωγή χωρίς να πληρώνουν υπερβολικά πολλά ούτε για ταχύτητα ούτε για ακρίβεια.
Υλικά για κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ
Κράματα αλουμινίου
6061-T6 για Δομικά Μέρη
Το 6061-T6 είναι η ιδανική επιλογή για τα περισσότερα δομικά μέρη. Κατεργάζεται εύκολα, συγκολλάται καλά και ανταποκρίνεται καλά στην ανοδίωση. Η αντοχή σε εφελκυσμό του φτάνει τα 310 MPa και το όριο διαρροής του φτάνει τα 276 MPa. Αυτός ο συνδυασμός καλών ιδιοτήτων και χαμηλού κόστους το διατηρεί στην κορυφή της κατεργασίας εξαρτημάτων ρομποτικού βραχίονα.
7075-T6 για υψηλή αντοχή
Το 7075-T6 προσφέρει σοβαρή αντοχή. Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι 572 MPa και το όριο διαρροής είναι 503 MPa. Αυτό είναι περίπου 3.5 φορές ισχυρότερο σε εφελκυσμό από την χυτή πλάκα MIC-6. Κατεργάζεται καλά αλλά φθείρει τα εργαλεία πιο γρήγορα από τα κράματα 6xxx. Τα δομικά μέρη υψηλής καταπόνησης επωφελούνται στο έπακρο από αυτήν την ποιότητα.
Πλάκα χύτευσης MIC-6 για επιπεδότητα
Η MIC-6 είναι μια χυτή πλάκα εργαλείων κατασκευασμένη για επιπεδότητα και σταθερότητα διαστάσεων. Η ανοχή επιπεδότητας είναι ±0.005″ σε πλάκα μεγάλου πάχους, σε σύγκριση με ±0.030″ για το τυπικό 7075-T6. Σε μια δοκιμή θερμικού κύκλου 50 κύκλων (68°F–200°F, δείγματα 12″×12″×0.5″), η MIC-6 άλλαξε μέγεθος μόνο κατά 0.0008 ίντσες, ενώ η κυλινδρική πλάκα 6061-T6 άλλαξε κατά 0.0035 ίντσες. Αυτή είναι μια βελτίωση σταθερότητας 77%. Η MIC-6 έχει χαμηλότερη μηχανική αντοχή, επομένως λειτουργεί καλύτερα για εξαρτήματα, βάσεις και πλάκες ακριβείας.
Η υπολειμματική παραμόρφωση λόγω τάσης — που συνήθως ονομάζεται «τσιπς πατάτας» — συμβαίνει όταν η μία όψη ενός καταπονημένου τεμαχίου κατεργάζεται πρώτα, απελευθερώνοντας κλειδωμένες συμπιεστικές δυνάμεις και παραμορφώνοντας το εξάρτημα με απρόβλεπτους τρόπους. Για εξαρτήματα με λεπτά τοιχώματα ή εξαρτήματα που είναι κρίσιμα για την επιπεδότητα, καθορίστε υλικό με ανακούφιση από τάση (θερμοκρασία T651 για 6061) ή χρησιμοποιήστε μια συμμετρική ακολουθία αφαίρεσης υλικού που εξισορροπεί τις δυνάμεις και στις δύο πλευρές πριν από τα περάσματα φινιρίσματος.
Ανοξείδωτο ατσάλι και Durabar
Βαθμοί 304 και 316L
Οι ανοξείδωτοι χάλυβες 304 και 316L σας προσφέρουν αντοχή στη διάβρωση και ανθεκτικότητα. Αυτές οι ποιότητες εμφανίζονται σε ιατρικά εργαλεία, εξοπλισμό επεξεργασίας τροφίμων και ναυτιλιακά εξαρτήματα. Ο χάλυβες 316L προσθέτουν μολυβδαίνιο για καλύτερη αντοχή στα χλωρίδια και τις σκληρές χημικές ουσίες.
17-4 PH για υψηλή αντοχή
Το 17-4 PH είναι μια επιλογή υψηλής αντοχής για ρομποτικά εξαρτήματα που απαιτούν αντοχή στη διάβρωση και απόδοση κόπωσης. Στην κατάσταση H900, το όριο διαρροής του είναι πάνω από 1170 MPa. Οι άξονες εξόδου, οι πείροι υψηλού φορτίου και οι ζυγοί σύνδεσης για ρομπότ επεξεργασίας τροφίμων ή ιατρικής αποστείρωσης χρησιμοποιούν όλα αυτόν τον τύπο.
Durabar για μεγάλα επίπεδα πιάτα
Το Durabar συχνά προορίζεται για μεγάλες επίπεδες δομικές πλάκες. Διατηρεί εγγυημένη επιπεδότητα και χαμηλή εσωτερική τάση μετά την κατεργασία. Αυτό το καθιστά μια σταθερή επιλογή για βάσεις ρομπότ και πλάκες στήριξης όπου η σταθερότητα έχει σημασία.
Τιτάνιο και Μηχανικά Πλαστικά
Ti-6Al-4V για αρθρώσεις με κρίσιμο βάρος
Το Ti-6Al-4V (τιτάνιο βαθμού 5) προσφέρει την υψηλότερη αναλογία αντοχής προς βάρος από οποιοδήποτε μεταλλικό στοιχείο. Αντέχει εξαιρετικά στη διάβρωση και είναι βιοσυμβατό. Οι αρθρώσεις βραχίονα ρομπότ υψηλής καταπόνησης, οι βάσεις αεροδιαστημικής και οι τελικοί ενεργοποιητές ημιαγωγών βασίζονται σε αυτό όπου η μείωση βάρους είναι κρίσιμη.
PEEK και Delrin για μόνωση και φθορά
Το PEEK χειρίζεται χημική αντοχή, απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες και ηλεκτρική μόνωση. Τα ημιαγωγικά και αεροδιαστημικά ρομπότ το χρησιμοποιούν όπου η απαγωγή αερίων πρέπει να ελαχιστοποιηθεί. Το Delrin (POM) προσφέρει χαμηλή τριβή, αντοχή στη φθορά και υψηλή ακαμψία. Τα προσαρμοσμένα γρανάζια, οι δακτύλιοι και οι μηχανισμοί ολίσθησης εντός των ρομποτικών αρθρώσεων επωφελούνται από τη διαστατική του σταθερότητα. Αυτά τα ρομποτικά εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC μειώνουν τη φθορά στις κινούμενες διεπαφές. Από πρακτική άποψη, η κατεργασία με CNC του ρομποτικού βραχίονα συχνά συνδυάζει μέταλλα με αυτά τα πλαστικά για να λύσει ταυτόχρονα προβλήματα μόνωσης και φθοράς.
Ανοχές και απαιτήσεις ακρίβειας στην κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ
Τυπικά εύρη ανοχής
Γενικές ανοχές κατεργασίας
Η κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα συνήθως διατηρεί τα γενικά μεγέθη μεταξύ ±0.001 και ±0.005 ιντσών. Το πρότυπο ISO 2768-m καλύπτει τα περισσότερα χαρακτηριστικά που δεν είναι κρίσιμα. Επιτρέπει περίπου ±0.1 mm για εξαρτήματα κάτω των 30 mm. Αυτό λειτουργεί για δομικά εξαρτήματα ρομποτικού βραχίονα όπου δεν απαιτούνται ακριβείς εφαρμογές.
Η κατεργασία CNC με στενή ανοχή εφαρμόζεται στις επιφάνειες εργασίας. Τα κελύφη και οι νευρώσεις για καλλυντικά μπορούν να χρησιμοποιούν πιο χαλαρές κατηγορίες. Τακτοποιήστε αυτές τις περιοχές νωρίς για να διατηρήσετε το κόστος χαμηλό. Οι κατηγορίες ISO 2768 κυμαίνονται από f (πιο σφιχτή) έως v (πολύ χονδροειδής). Η κατηγορία m είναι το κανονικό σημείο αναφοράς για την εργασία CNC.
Κρίσιμες ανοχές προσαρμογής
Τα κρίσιμα χαρακτηριστικά απαιτούν αυστηρές ανοχές. Οι οπές των ρουλεμάν και τα περιβλήματα του κιβωτίου ταχυτήτων παραμένουν εντός ±0.01 mm. Οι διεπαφές αρμονικής κίνησης ταιριάζουν με αυτό, με Ra 0.8 έως 1.6 μm. Οι επιφάνειες στήριξης των σερβομηχανισμών έχουν αντοχή ±0.02 mm. Οι βάσεις αισθητήρων έχουν αντοχή ±0.05 mm. Αυτές είναι συνήθεις ανοχές CNC για ρομποτικά εξαρτήματα.
Τα ρουλεμάν ταιριάζουν στην ευθυγράμμιση του άξονα ελέγχου. Τα τυπικά ρουλεμάν χρησιμοποιούν πρεσαριστές συνδέσεις H7/p6 για σταθερούς δακτυλίους. Χρησιμοποιούν συνδέσεις διάκενου H7/g6 για περιστρεφόμενες αρθρώσεις. Αυτές οι συνδέσεις ρουλεμάν εμποδίζουν την περιστροφή των δακτυλίων. Ο αυστηρός έλεγχος ανοχής αποτρέπει τους κραδασμούς και τη φθορά.
Σε μια σύνδεση αναπτύσσεται ανοχή ±0.05 mm ανά εξάρτημα. Τρία εξαρτήματα δημιουργούν συνολική στοίβαξη ±0.15 mm. Ελέγξτε τις έδρες των ρουλεμάν ως ένα σύνολο, όχι ως μεμονωμένα εξαρτήματα.
Προδιαγραφές φινιρίσματος επιφάνειας
Τιμές Ra για έδρες ρουλεμάν
Η τραχύτητα της επιφάνειας ελέγχει την τριβή και τη φθορά. Οι έδρες των ρουλεμάν σε κατεργασμένα περιβλήματα συνήθως χρειάζονται Ra 0.4 έως 0.8 μm. Ο χάλυβας ρουλεμάν με υπερ-γυαλισμένο φινίρισμα φτάνει τα 0.05–0.1 μm, αλλά τα περιβλήματα σχεδόν ποτέ δεν το χρειάζονται αυτό. Για τα ρομποτικά εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC, το Ra 0.8 μm είναι αρκετό για τις οπές των ρουλεμάν.
Οι επιφάνειες εργασίας, όπως οι γυαλισμένοι οδηγοί τενόντων PEEK, φτάνουν σε Ra 0.2 μm. Οι έδρες των ρουλεμάν, οι βάσεις στεγανοποίησης και οι οδηγοί ολίσθησης ακριβείας επωφελούνται από ελεγχόμενη τραχύτητα. Καταγράψτε αυτό στο σχέδιο.
Καλλυντικά έναντι Λειτουργικών Φινιρισμάτων
Οι αισθητικές επιφάνειες μπορούν να παραμείνουν σε Ra 0.8–1.2 μm μετά από μικροαμμοβολή και ανοδίωση Τύπου II. Οι επιφάνειες που δεν έρχονται σε επαφή με τίποτα παραμένουν σε Ra 3.2 μm. Ένα περίβλημα μπορεί να έχει τόσο ομαλές ζώνες εργασίας όσο και τραχιές αισθητικές ζώνες.
Τα φινιρίσματα ποιότητας καθρέφτη προσθέτουν αντοχή στην κόπωση αφαιρώντας σημεία όπου συσσωρεύεται τάση. Οι λείες επιφάνειες μειώνουν επίσης την τριβή στις περιοχές επαφής με τα ρουλεμάν. Έτσι, οι επιλογές φινιρίσματος συνδέονται με τις απαιτήσεις ακρίβειας και τις ανοχές σε ολόκληρο το εξάρτημα.
Επιθεώρηση και Ποιοτικός Έλεγχος
CMM και Οπτική Επιθεώρηση
Οι μηχανές μέτρησης συντεταγμένων (CMM) ελέγχουν σύνθετα τρισδιάστατα σχήματα και διαστάσεις CTQ. Οι μετρητές ύψους και τα μικρόμετρα χειρίζονται ευθύγραμμα μεγέθη. Τα συστήματα όρασης μετρούν μικρά δισδιάστατα χαρακτηριστικά. Οι σαρωτές λέιζερ καταγράφουν ευαίσθητες επιφάνειες χωρίς να τις αγγίζουν.
Η γεωμετρική διαστασιολόγηση και ανοχή (GD&T) ορίζει αυτούς τους ελέγχους. Όταν ένα σχέδιο χρησιμοποιεί την πραγματική θέση, το CMM καθίσταται απαραίτητο. Για την κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα, η επιθεώρηση συνδέει την πρόθεση σχεδιασμού με το πραγματικό εξάρτημα.
Πρώτο Άρθρο και Έλεγχοι κατά τη Διαδικασία
Η Επιθεώρηση Πρώτου Άρθρου (FAI) ελέγχει το πρώτο εξάρτημα σε σχέση με το μοντέλο CAD πριν από την παραγωγή σε παρτίδες. Οι προμηθευτές αεροδιαστημικής το επισημοποιούν αυτό σύμφωνα με το AS9102. Η επιθεώρηση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χρησιμοποιεί SPC για να εντοπίσει την απόκλιση από τη φθορά του εργαλείου. Στόχος της υψηλής ακρίβειας σειριακής παραγωγής είναι Cpk ≥ 1.67.
Η τελική επιθεώρηση επιλέγει ένα σχέδιο: 100% μέτρηση, τυχαία δειγματοληψία, λειτουργικές δοκιμές ή οπτικοί έλεγχοι. Οι κατασκευαστές της Sharp χρησιμοποιούν αυτά τα βήματα για να αποδείξουν ότι τα ρομποτικά εξαρτήματα που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC πληρούν τις απαιτήσεις ανοχής, GD&T και φινιρίσματος επιφάνειας.
Προκλήσεις σχεδιασμού και κατασκευής για κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ
Design for Manufacturability
Αποφυγή αιχμηρών γωνιών
Οι αιχμηρές εσωτερικές γωνίες είναι ένα συνηθισμένο πρόβλημα στην κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα. Οι τυπικές φρέζες άκρων είναι στρογγυλές, επομένως αφήνουν πάντα μια καμπύλη. Αν ζητήσετε μια τέλεια αιχμηρή γωνία 90 μοιρών, χρειάζεστε EDM ή κάποιο άλλο αργό, δαπανηρό βήμα. Ένας καλύτερος τρόπος σχεδιασμού για την κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα είναι να προσθέσετε μια μικρή στρογγυλεμένη άκρη σε κάθε εσωτερική γωνία. Μια ελάχιστη ακτίνα κάθετης γωνίας 0.2 mm έως 0.5 mm λειτουργεί για τα περισσότερα υλικά. Αυτό επιτρέπει στον κόφτη να κόβει ομαλά και μειώνει τη συσσώρευση τάσης.
Ελαχιστοποίηση των βαθιών τσεπών
Οι βαθιές, στενές τσέπες επιβραδύνουν την άτρακτο και φθείρουν γρήγορα τα εργαλεία. Το προτεινόμενο βάθος κοιλότητας δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από τέσσερις φορές το πλάτος της κοιλότητας. Εάν μια τσέπες έχει πλάτος 10 mm, το βάθος της πρέπει να παραμένει κάτω από 40 mm. Αυτή η αναλογία βοηθά τα τσιπς να ρέουν προς τα έξω, μειώνει την κάμψη του εργαλείου και διατηρεί σταθερό το φινίρισμα της επιφάνειας. Ένας καλός κανόνας για το σχεδιασμό κατεργασίας CNC με ρομποτικό βραχίονα είναι η ακτίνα της γωνίας να είναι τουλάχιστον το ένα όγδοο του βάθους της κοιλότητας. Αυτό επιτρέπει σε ένα μικρότερο, πιο άκαμπτο εργαλείο να λειτουργεί με υψηλότερους ρυθμούς τροφοδοσίας.
Χρήση τυπικών μεγεθών εργαλείων
Οι μη τυποποιημένες τρύπες και μεγέθη σπειρωμάτων αυξάνουν το κόστος χωρίς να προσθέτουν αξία. Τυποποιήστε τις διαμέτρους των οπών και τα βήματα των σπειρωμάτων όποτε μπορείτε. Επίσης, διατηρήστε το πάχος τοιχώματος πάνω από 0.8 mm για τα μέταλλα και 1.5 mm για τα πλαστικά. Αποφύγετε χαρακτηριστικά μικρότερα από 2 mm, εκτός εάν τα χρειάζεστε πραγματικά. Αυτά τα σχέδια για συνήθειες κατεργασίας CNC με ρομποτικό βραχίονα μειώνουν τις αλλαγές εργαλείων, μειώνουν τους χρόνους κύκλου και τον κίνδυνο σπασμένων εργαλείων.
Επιπεδότητα και Υπολειμματική Τάση
Διατήρηση της επιπεδότητας σε μεγάλα μέρη
Οι μεγάλες πλάκες και βάσεις είναι δύσκολο να διατηρηθούν επίπεδες. Η υπολειπόμενη τάση είναι εσωτερική τάση που έχει κλειδωθεί και μετατοπίζεται μόλις αφαιρεθεί το υλικό ή απελευθερωθούν οι σφιγκτήρες. Μια επιφάνεια που φαίνεται επίπεδη ενώ είναι σφιγμένη μπορεί να χαλαρώσει μετά την αποσφίγγιση. Για μια μεγάλη βάση μηχανήματος, ένα συνεργείο έφτασε σε επιπεδότητα 7 µm σε 2000 mm, ξεπερνώντας τον στόχο του κάτω των 10 µm. Χρησιμοποίησαν ισορροπημένη χοντροκομμένη κατεργασία, ενδιάμεση ανακούφιση τάσης και ελεγχόμενα περάσματα φινιρίσματος.
Ελαχιστοποίηση παραμόρφωσης
Η ανομοιόμορφη αφαίρεση υλικού προκαλεί κάμψη ή συστροφή των πλακών και των λεπτών τοιχωμάτων. Η συμμετρική κατεργασία και η σταδιακή κοπή μειώνουν την ανισορροπία τάσης. Η θερμότητα κοπής προκαλεί επίσης προσωρινή θερμική διαστολή και συρρίκνωση μετά την ψύξη. Τα αιχμηρά εργαλεία, το σταθερό ψυκτικό υγρό και τα ελεγχόμενα περάσματα φινιρίσματος βοηθούν. Για κράματα ευαίσθητα στις καταπονήσεις, η ενδιάμεση θερμική χαλάρωση μεταξύ της χοντροκομμένης κατεργασίας και της τελικής επεξεργασίας μπορεί να διατηρήσει ανοχές εντός +/-0.005 mm. Μια ακολουθία χοντροκομμένης ανάπαυσης-φινιρίσματος επιτρέπει στο εξάρτημα να απελευθερώσει την τάση πριν από τα τελικά περάσματα.
Ανοχή και ισορροπία κόστους
Επίτευξη αυστηρών ανοχών
Οι αυστηρές ανοχές ισχύουν μόνο για κρίσιμες διεπαφές. Οι οπές των ρουλεμάν, οι διάμετροι του πιλότου του κινητήρα και οι διεπαφές γραναζιών φέρουν το μεγαλύτερο μέρος της ευθύνης ευθυγράμμισης. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορεί να χρειάζονται όρια κοντά στο ±0.005 mm. Αλλά η χρήση αυτού του επιπέδου παντού αυξάνει τον χρόνο της μηχανής, τη φθορά των εργαλείων και το φορτίο επιθεώρησης. Η συσσώρευση ανοχών έχει επίσης σημασία. Τα συνδυασμένα σφάλματα σε μια αλυσίδα εξαρτημάτων ρομποτικής κατεργασίας CNC μπορούν να προκαλέσουν κακή ευθυγράμμιση ακόμη και όταν κάθε εξάρτημα περάσει τον έλεγχο.
Μείωση του κόστους κατεργασίας
Η κατανομή ανοχών με βάση τη λειτουργία διατηρεί το κόστος χαμηλό. Οι θήκες, τα καλύμματα και οι οπές με μειωμένο βάρος μπορούν να χρησιμοποιήσουν εμπορικές ανοχές περίπου ±0.05 mm. Η πρώιμη αναθεώρηση του DFM εντοπίζει προβλήματα με το βαθύ άνοιγμα των θηκών και χαλαρώνει τις μη κρίσιμες ανοχές. Μια εκτίμηση τοποθετεί την εξοικονόμηση χρόνου λειτουργίας του άξονα έως και 40% από αυτές τις αλλαγές. Από πρακτική άποψη, η κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα λειτουργεί καλύτερα όταν η ακρίβεια ακολουθεί τη λειτουργία και όχι τη σύμβαση. Αυτή η ισορροπία διατηρεί τις απαιτήσεις ανοχής, gd&t και φινιρίσματος επιφάνειας ρεαλιστικές τόσο για τα πρωτότυπα όσο και για τις σειρές παραγωγής.
Εφαρμογές κατεργασίας CNC με βραχίονα ρομπότ σε όλες τις βιομηχανίες
Βιομηχανικός αυτοματισμός
Βραχίονες Pick-and-Place και Συγκόλλησης
Οι βραχίονες επιλογής και τοποθέτησης είναι κατασκευασμένοι για ταχύτητα. Εκτελούν χιλιάδες κύκλους κάθε ώρα, επομένως κάθε κομμάτι κινούμενου βάρους μετράει. Τα ελαφριά ρομποτικά εξαρτήματα αλουμινίου βοηθούν στη διατήρηση αυτού του βάρους σε χαμηλά επίπεδα. Τα συνηθισμένα εξαρτήματα περιλαμβάνουν περιβλήματα ρομποτικών βραχιόνων, συγκροτήματα αρθρώσεων, βραχίονες στήριξης σερβοκινητήρα, περιστροφικούς άξονες και τελικούς συνδετήρες. Τα αλουμίνια 6061, 7075 και 6082 είναι οι συνήθεις επιλογές εδώ.
Οι βραχίονες συγκόλλησης έχουν πολύ πιο δύσκολη διάρκεια ζωής. Οι πιτσιλιές, η θερμότητα και η αδιάκοπη κίνηση φθείρουν κάθε άρθρωση. Τα περιβλήματα του κιβωτίου ταχυτήτων και οι έδρες των ρουλεμάν ακριβείας πρέπει να διατηρούν την εφαρμογή τους σε όλη την έκταση. Τα περισσότερα εξαρτήματα του ρομποτικού βραχίονα χρειάζονται ανοχές μεταξύ ±0.01 mm και ±0.02 mm, ανάλογα με την εργασία. Αυτό το εύρος διατηρεί σταθερή τη διαδρομή του πυρσού από βάρδια σε βάρδια.
Συνεργατικές Ρομποτικές Αρθρώσεις
Τα cobots εργάζονται δίπλα-δίπλα με τους ανθρώπους. Η ασφάλεια εξαρτάται από την ομαλή, προβλέψιμη κίνηση. Μια άρθρωση που κολλάει ή τρέμει αποτελεί κίνδυνο, όχι μόνο ζήτημα ποιότητας. Εδώ είναι που η κατεργασία εξαρτημάτων του ρομποτικού βραχίονα αποδεικνύει την αξία της. Τα περιβλήματα των αρθρώσεων πρέπει να χωράνε τα ρουλεμάν, τους αισθητήρες και τη διαδρομή καλωδίων σε έναν μικρό χώρο, διατηρώντας παράλληλα την ακαμψία τους.
Η πολυαξονική φρεζάρισμα CNC χειρίζεται αυτό σε μία μόνο εγκατάσταση. Οι τσέπες ελάφρυνσης, τα εσωτερικά περάσματα και τα διαμορφωμένα περιβλήματα αρμών προέρχονται όλα από μία μηχανή. Λιγότερες φορές η επανατοποθέτηση του εξαρτήματος σημαίνει λιγότερα σφάλματα στοίβαξης. Ο ανοξείδωτος χάλυβας συχνά εισάγεται στο περίβλημα του μειωτήρα αρμών για αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση. Οι δακτύλιοι PEEK χειρίζονται την ηλεκτρική μόνωση μέσα στο ίδιο συγκρότημα.
Ιατρική και Χειρουργική Ρομποτική
Αποστειρωμένα συμβατά εξαρτήματα
Τα χειρουργικά ρομπότ χρειάζονται καθαριότητα και επαναληψιμότητα σε ίσες ποσότητες. Τα εξαρτήματα πρέπει να αντέχουν σε επαναλαμβανόμενη αποστείρωση χωρίς να δημιουργούνται ρωγμές ή παραμορφώσεις. Ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L και το τιτάνιο Ti-6Al-4V είναι συνηθισμένες επιλογές. Και τα δύο είναι ανθεκτικά στη διάβρωση και αντέχουν σε σκληρούς κύκλους καθαρισμού. Το τιτάνιο προσθέτει βιοσυμβατότητα, η οποία έχει σημασία για οτιδήποτε βρίσκεται κοντά στον ασθενή.
Η παραγωγή ιατρικών συσκευών συχνά έχει ανοχές ±0.0002 ιντσών. Αυτό είναι πολύ πιο σφιχτό από τις γενικές εργασίες κατεργασίας. Τα περιβλήματα αισθητήρων, οι βάσεις κινητήρα και τα εξαρτήματα του συστήματος μετάδοσης κίνησης εμπίπτουν όλα σε αυτήν την ομπρέλα. Το φινίρισμα της επιφάνειας έχει επίσης σημασία. Οι λείες έδρες των ρουλεμάν μειώνουν την τριβή και απομακρύνουν τους ρύπους αντί να τους παγιδεύουν.
Χειρουργικοί σύνδεσμοι υψηλής ακρίβειας
Οι χειρουργικοί σύνδεσμοι μετατρέπουν την είσοδο του κινητήρα σε κίνηση εργαλείου σε κλίμακα χιλιοστού. Οποιαδήποτε αντίδραση εμφανίζεται ως τρόμος στην άκρη. Οι αρθρωτοί μηχανισμοί αρθρώσεων για ακριβείς λειτουργίες είναι κατεργασμένοι με ανοχές ±0.0002 ιντσών ακριβώς για αυτόν τον λόγο. Οι περιστροφικοί άξονες και οι έδρες των ρουλεμάν φέρουν το μεγαλύτερο μέρος αυτού του φορτίου.
Μια πρακτική σημείωση: η κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα για αυτούς τους κρίκους συχνά συνδυάζει την τόρνευση με το φρεζάρισμα. Οι άξονες βγαίνουν από τον τόρνο και στη συνέχεια κόβονται τα εγκάρσια χαρακτηριστικά σε ένα κέντρο τόρνου. Η διατήρηση και των δύο λειτουργιών σε μία οικογένεια μειώνει τον χειρισμό και προστατεύει τις σφιχτές συναρμογές.
Αεροδιαστημικής και Άμυνας
Ελαφριά Δομικά Μέρη
Το βάρος είναι ο εχθρός στην αεροδιαστημική. Κάθε κιλό που εξοικονομείται αποδίδει σε ωφέλιμο φορτίο και καύσιμο. Το αλουμίνιο 7075 λειτουργεί καλά για δομές άνω βραχίονα χάρη στην υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος. Τα δομικά πλαίσια, το πλαίσιο και οι χειριστήρια ακολουθούν την ίδια λογική. Η φρεζάρισμα δημιουργεί τα πρισματικά σχήματα, τις τσέπες και τα σύνθετα περιγράμματα που χρειάζονται αυτά τα εξαρτήματα.
Τα αμυντικά ρομπότ προσθέτουν ένα ακόμη επίπεδο. Λειτουργούν σε συνθήκες σκόνης, αλατιού και διακυμάνσεων θερμοκρασίας. Τα ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα και τα σφραγισμένα περιβλήματα τα διατηρούν σε λειτουργία. Η κατασκευή εξαρτημάτων που απαιτούν υψηλή ακρίβεια φτάνει συνήθως σε ανοχές ±0.0002 ιντσών σε αυτόν τον τομέα.
Συγκροτήματα αρθρώσεων υψηλής αντοχής
Τα συγκροτήματα συνδέσμων φέρουν την πλήρη διαδρομή φορτίου του βραχίονα. Χρειάζονται ταυτόχρονα αντοχή, ακαμψία και διάρκεια ζωής σε κόπωση. Ο ανοξείδωτος χάλυβας 17-4PH και το τιτάνιο χειρίζονται συνδέσεις υψηλής τάσης όπου το αλουμίνιο θα κόπωνε πολύ γρήγορα. Τα καλύμματα του κιβωτίου ταχυτήτων, οι βάσεις στήριξης και οι διεπαφές των ακραίων ενεργοποιητών ολοκληρώνουν τη τυπική λίστα εξαρτημάτων.
Η αεροδιαστημική κατασκευή βασίζεται επίσης στην ικανότητα πολλαπλών αξόνων. Τα περιβλήματα αρθρώσεων με καμπυλωτό περίβλημα και εσωτερικές διόδους κατεργάζονται με μία μόνο σειρά, διατηρώντας άθικτη την ομοκεντρικότητα μεταξύ των οπών των ρουλεμάν. Αυτή η προσέγγιση μίας εγκατάστασης είναι που καθιστά δυνατούς τους συμπαγείς, ολοκληρωμένους σχεδιασμούς αρθρώσεων.
NOBLE: Ο συνεργάτης σας στην κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα
Εξειδίκευση στην κατεργασία μετάλλων και πλαστικών
Αλουμίνιο, ανοξείδωτο ατσάλι, τιτάνιο και μηχανικά πλαστικά
Η NOBLE κατασκευάζει όλα τα κοινά υλικά για τους βραχίονες ρομπότ. Το αλουμίνιο είναι κατάλληλο για ελαφρούς βραχίονες και πλατφόρμες επειδή μειώνει την αδράνεια και καταπολεμά τη σκουριά. Ο ανοξείδωτος χάλυβας ταιριάζει σε άξονες, πείρους και καθαρίζει χώρους που πλένονται εύκολα. Το τιτάνιο προσφέρει στις αεροδιαστημικές και ιατρικές αρθρώσεις μια εκπληκτική αναλογία αντοχής προς βάρος. Τα πλαστικά μηχανικής όπως το PEEK και το Delrin φροντίζουν για μονωμένα μέρη, ανθεκτικούς στη φθορά οδηγούς και περιβλήματα αισθητήρων.
Αυτή η γκάμα έχει σημασία επειδή ένα ρομπότ αναμειγνύει υλικά. Ένα περίβλημα σύνδεσης μπορεί να είναι από αλουμίνιο, ο άξονάς του 17-4 από ανοξείδωτο χάλυβα και ο δακτύλιος του PEEK. Η NOBLE τα συγκρατεί όλα κάτω από την ίδια στέγη, έτσι ώστε η συναρμογή να παραμένει ομοιόμορφη σε όλη τη συναρμολόγηση.
Πρωτότυπο σε όγκους παραγωγής
Ο πάροχος αναπτύσσει τις διαδικασίες του για να χειρίζεται γρήγορη πρωτοτυποποίηση, μεμονωμένα μηχανικά επεξεργασμένα εξαρτήματα, παραγωγή μικρών παρτίδων και μεγάλης κλίμακας παραγωγές. Διατηρεί σταθερή την ποιότητα και παραδίδει εγκαίρως σε κάθε στάδιο.
Μια μεμονωμένη βάση στήριξης και μια σειρά 5,000 τεμαχίων παρέχουν τον ίδιο έλεγχο διεργασίας. Η τεκμηριωμένη στερέωση, οι αποδεδειγμένες διαδρομές εργαλείων και οι σταθερές ρυθμίσεις διατηρούν τα εξαρτήματα στο ίδιο μέγεθος σε όλες τις παρτίδες. Η επαναληψιμότητα παρτίδων έχει σημασία για τα αρθρωτά συγκροτήματα ρομπότ, όπου κάθε μονάδα πρέπει να λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο.
Πιστοποιήσεις και Συστήματα Ποιότητας
ISO 9001:2015 και ISO 13485:2016
Η NOBLE κατέχει πιστοποιήσεις ISO 9001:2015 και ISO 13485:2016. Η πρώτη καλύπτει τη γενική διαχείριση ποιότητας. Η δεύτερη προσθέτει τους κανόνες ιατροτεχνολογικών προϊόντων που απαιτεί η χειρουργική ρομποτική. Και οι δύο απαιτούν έλεγχο υλικών, διαχείριση αναθεωρήσεων, χειρισμό μη συμμορφώσεων και ιχνηλασιμότητα παρτίδας.
Επιθεώρηση και Τεκμηρίωση
Κάθε ρομποτικό εξάρτημα περνάει από πολυσταδιακή επιθεώρηση, συμπεριλαμβανομένης της επικύρωσης CMM έναντι του GD&T. Μικρόμετρα, μετρητές οπών, μετρητές ύψους, μετρητές σπειρωμάτων, συσκευές δοκιμής τραχύτητας και οπτικά συστήματα συμπληρώνουν τα σημεία όπου ένα CMM είναι υπερβολικό. Η πρώτη επιθεώρηση αντικειμένου επιβεβαιώνει τη διαδικασία πριν προχωρήσει μια παρτίδα. Οι έλεγχοι κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εντοπίζουν τη φθορά του εργαλείου, την κίνηση του εξαρτήματος ή τη θερμική μετατόπιση.
| Έγγραφο | Τι αποδεικνύει |
| Αναφορές δοκιμών υλικών/μύλου | Σωστό κράμα και θερμαντική παρτίδα |
| Αναφορές FAI και CMM | Οι διαστάσεις ταιριάζουν με το σχέδιο |
| Πιστοποιητικά συμμόρφωσης | Συμμόρφωση με τις προδιαγραφές |
| Αρχεία ιχνηλασιμότητας παρτίδας | Ποια παρτίδα στάλθηκε πού |
Κάθε έγγραφο αναφέρει τον αριθμό εξαρτήματος, την αναθεώρηση, την παρτίδα υλικού και την παρτίδα παραγωγής.
Κατασκευή Full-Service
Σχεδιασμός, Μηχανουργική κατεργασία, Φινίρισμα και Συναρμολόγηση
Η NOBLE αντιμετωπίζει την κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα ως ένα στάδιο ενός έργου, όχι ως ολόκληρη την εργασία. Οι έλεγχοι της DFM εντοπίζουν βαθιές τσέπες και αιχμηρές γωνίες πριν πεταχτούν θραύσματα. Μετά την κοπή, η ανοδίωση, η επιμετάλλωση και η παθητικοποίηση παραμένουν στο ίδιο σύστημα ποιότητας, επομένως οι αλλαγές μεγέθους καταγράφονται. Η συναρμολόγηση καλύπτει τα ένθετα με σπείρωμα, την πίεση ρουλεμάν και την τοποθέτηση πείρων.
Διαχείριση Έργων από Μία Πηγή
Μία ομάδα διαχειρίζεται τον προγραμματισμό, τα εργαλεία, τη συγκράτηση του τεμαχίου εργασίας, την επιθεώρηση, την εξωτερική επεξεργασία, την τεκμηρίωση και τη συναρμολόγηση. Αυτό μειώνει το φόρτο συντονισμού μεταξύ των προμηθευτών. Η τεκμηρίωση στα αγγλικά, οι αναφορές επιθεώρησης και η σταθερή συσκευασία ολοκληρώνουν το πακέτο. Από πρακτικής άποψης, αυτό το μοντέλο μίας πηγής είναι αυτό που διατηρεί τα πρωτότυπα και τις παραγγελίες παραγωγής σε εξέλιξη σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα.
Η κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα εξαρτάται από τρεις επιλογές που κάνετε νωρίς: το σχήμα του εξαρτήματος, την ποιότητα του υλικού και το πόσο σφιχτές πρέπει να είναι οι ανοχές. Οι επιφάνειες εργασίας, όπως οι έδρες των ρουλεμάν και οι διεπαφές γραναζιών, χρειάζονται ±0.001 έως ±0.005 ίντσες και φινίρισμα Ra 0.4 έως 1.6 μικρόμετρα. Οι αισθητικές επιφάνειες μπορούν να έχουν πιο χαλαρά όρια. Το υλικό έχει επίσης σημασία, καθώς τα MIC-6 και Durabar διατηρούν τις μεγάλες βάσεις επίπεδες. Η κόπωση, η φθορά και η διάβρωση είναι οι συνήθεις τρόποι με τους οποίους τα εξαρτήματα αποτυγχάνουν και τα σωστά κράματα μαζί με τις επιφανειακές επεξεργασίες τα καταπολεμούν. Ακολουθήστε τους κανόνες DFM: παραλείψτε τις αιχμηρές εσωτερικές γωνίες και ελαχιστοποιήστε τις βαθιές τσέπες. Από πρακτικής άποψης, το κόστος κατεργασίας CNC με ρομποτικό βραχίονα μειώνεται χωρίς να χάνεται η ακρίβεια. Συνεργαστείτε με έναν πιστοποιημένο κατασκευαστή όπως η NOBLE για ιχνηλασιμότητα υλικών, τεκμηριωμένη επιθεώρηση και βοήθεια από το πρωτότυπο έως την παραγωγή. Οι σωστές επιλογές σας δίνουν ένα ρομπότ που είναι ακριβές, ανθεκτικό και επαναλήψιμο.
Συχνές ερωτήσεις για την κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ
Ποιες ανοχές μπορεί να έχει πραγματικά η κατεργασία CNC με βραχίονα ρομπότ;
Τα περισσότερα γενικά μεγέθη κυμαίνονται μεταξύ ±0.001 και ±0.005 ιντσών. Οι σημαντικές συναρμογές πρέπει να είναι ακόμη πιο σφιχτές. Οι οπές των ρουλεμάν και οι διεπαφές αρμονικής κίνησης παραμένουν εντός ±0.01 mm, οι βάσεις σερβοκινητήρων εντός ±0.02 mm και οι βάσεις αισθητήρων εντός ±0.05 mm. Οι χειρουργικοί σύνδεσμοι μπορούν να φτάσουν τα ±0.0002 ίντσες. Επομένως, η απάντηση εξαρτάται πραγματικά από το χαρακτηριστικό για το οποίο ρωτάτε.
Ποια ποιότητα αλουμινίου πρέπει να επιλέξω για έναν ρομποτικό βραχίονα;
Εξαρτάται από την εργασία. Το 6061-T6 είναι κατάλληλο για τα περισσότερα δομικά μέρη και έχει αντοχή σε εφελκυσμό 310 MPa. Το 7075-T6 σας προσφέρει 572 MPa για συνδέσμους που φέρουν βαριά φορτία. Η χυτή πλάκα MIC-6 είναι η καλύτερη όταν η επιπεδότητα έχει μεγαλύτερη σημασία, επειδή διατηρεί επιπεδότητα ±0.005″ και μετακινείται ελάχιστα κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου.
Πότε το CNC ξεπερνά την τρισδιάστατη εκτύπωση για ρομποτικά εξαρτήματα;
Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μια καλή επιλογή για πρωτότυπα μοντέλα και δομές πλέγματος. Η κατεργασία CNC με ρομποτικό βραχίονα κερδίζει όταν χρειάζεστε εξαρτήματα που διαρκούν, ένα πραγματικό φινίρισμα επιφάνειας ή μια αναλογία αντοχής προς βάρος που αντέχει στη χρήση. Τα λειτουργικά πρωτότυπα και τα εξαρτήματα τελικής χρήσης συνήθως ακολουθούν την οδό CNC.
Γιατί οι μεγάλες πλάκες βάσης παραμορφώνονται μετά την κατεργασία;
Η αιτία είναι η υπολειμματική τάση. Όταν κατεργάζεστε τη μία όψη, απελευθερώνονται οι δυνάμεις που έχουν κλειδωθεί και το εξάρτημα λυγίζει — τα μηχανήματα το ονομάζουν αυτό «ξεφλούδισμα πατάτας». Τα MIC-6 και Durabar αντιστέκονται σε αυτό επειδή έχουν χαμηλή εσωτερική τάση. Μια ακολουθία τραχιάς ανάπαυσης-φινιρίσματος επιτρέπει επίσης την διαφυγή της τάσης πριν από τα τελικά περάσματα.
Τι φινίρισμα επιφάνειας χρειάζονται οι έδρες των ρουλεμάν;
Οι έδρες των ρουλεμάν σε μηχανικά κατεργασμένα περιβλήματα συνήθως χρειάζονται Ra 0.4 έως 0.8 μm. Οι διεπαφές αρμονικής κίνησης έχουν Ra 0.8 έως 1.6 μm. Οι αισθητικές επιφάνειες μπορούν να παραμείνουν πιο τραχιές, περίπου Ra 3.2 μm. Σημειώστε τον αριθμό στο σχέδιο, ώστε το συνεργείο να γνωρίζει ποιες όψεις έχουν σημασία.
Τι καθορίζει το κόστος της κατεργασίας CNC με ρομποτικό βραχίονα;
Τέσσερα πράγματα: ποιότητα υλικού, χρόνος κατεργασίας, εγκατάσταση και εργαλεία, και επιθεώρηση. Το αλουμίνιο 6061 κοστίζει πολύ λιγότερο από το τιτάνιο ή το PEEK. Οι μηχανές πέντε αξόνων και οι τορνοφρέζες έχουν υψηλότερες ωριαίες τιμές. Για παρτίδες ενός έως πέντε εξαρτημάτων, τα γενικά έξοδα εγκατάστασης είναι το μεγαλύτερο κόστος από όλα.
Πώς μπορώ να διατηρήσω την ακρίβεια χωρίς να υπερβώ τον προϋπολογισμό μου;
Τοποθετήστε αυστηρές ανοχές μόνο στις επιφάνειες εργασίας. Οι οπές των ρουλεμάν, οι πιλότοι του κινητήρα και οι διεπαφές των γραναζιών φέρουν το φορτίο ευθυγράμμισης. Οι θήκες, τα καλύμματα και οι οπές διάκενου μπορούν να χρησιμοποιούν εμπορικές ανοχές κοντά στο ±0.05 mm. Η έγκαιρη αναθεώρηση του DFM μπορεί να μειώσει τον χρόνο λειτουργίας του άξονα έως και 40%.
Τι πρέπει να αναζητήσω σε έναν προμηθευτή κατεργασίας CNC με ρομποτικό βραχίονα;
Αναζητήστε ιχνηλασιμότητα υλικών, τεκμηριωμένη επιθεώρηση και πιστοποιήσεις που ταιριάζουν στον κλάδο σας. Το ISO 9001:2015 καλύπτει τη γενική διαχείριση ποιότητας. Το ISO 13485:2016 προσθέτει τους κανόνες ιατροτεχνολογικών προϊόντων που απαιτεί η χειρουργική ρομποτική. Οι αναφορές CMM και η επιθεώρηση πρώτου αντικειμένου θα πρέπει να αποτελούν στάνταρ.
