E ca și cum robotica ar fi un simbol al modului în care lucrurile se schimbă mereu în lumea noastră de astăzi. Filosoful grec Aristotel a venit cu ideea roboților încă din anul 322 î.Hr. V-ați gândit vreodată ce combinație de tehnologii dă viață acestor creații, cu inteligență asemănătoare cu cea umană? Acestea variază de la simpli oameni de tablă până la „androizi” ale căror mișcări sunt aproape identice cu cele ale oamenilor reali.
De ce prelucrarea CNC este coloana vertebrală a producției de roboți de precizie
Gândiți-vă la un robot de fabricație care efectuează aceeași sudură de mii de ori pe zi. Avem nevoie ca mișcarea să fie perfectă, de fiecare dată. Dar această precizie nu ține doar de programare. Este vorba despre componentele fizice din interiorul brațului robotului. Dacă angrenajele interne se clatină puțin sau suportul carcasei se îndoaie atunci când există presiune pe el, acea eroare minusculă devine mai mare la capătul brațului.
Procese CNC cheie pentru robotul critic Mfabricarea
Fabricarea unui robot de înaltă performanță înseamnă utilizarea unei serii de procese specializate de prelucrare CNC, fiecare aleasă pentru geometrii specifice ale pieselor și nevoi funcționale.
frezare CNC
Simplu spus, frezarea CNC este practic procesul prin care țineți piesa de prelucrat la locul ei, rotiți o unealtă așchietoare pentru a o prelucra și apoi realizați tot felul de elemente complexe, cum ar fi caneluri, fante și suprafețe de montare. Acest proces este adesea utilizat la fabricarea carcasei actuatoarelor roboților și a cadrelor structurale.
Strunjire CNC
Deci, spre deosebire de frezarea CNC, dacă vedeți piese care se rotesc foarte repede, dar scula de tăiere este nemișcată, probabil că se face strunjire CNC.
Așa cum era de așteptat, este excelent pentru realizarea de piese precise, simetrice din punct de vedere rotațional, cum ar fi pinii de conectare cu toleranțe strânse la diametru în interiorul corpurilor roboților, inelelor de rulmenți și arborilor motorului.
Prelucrare CNC elvețiană
Strunjirea elvețiană este excelentă pentru a intra în detalii. Cu strunjirea elvețiană CNC, atât piesa de prelucrat, cât și scula așchietoare se mișcă, ceea ce înseamnă că puteți realiza o mulțime de piese subțiri și complicate cu mare precizie. Vorbim aici despre actuatoare cu degete pentru micro-roboți și sonde senzoriale.
Rectificare CNC
Un disc abraziv îndepărtează cantități infime de material pentru a obține finisaje ultrafine ale suprafețelor și cele mai stricte toleranțe posibile, ceea ce este esențial pentru întărirea suprafețelor angrenajelor de transmisie și asigurarea unei etanșări perfecte a componentelor supapelor hidraulice.
Prelucrare cu 5 axe
Așa cum sugerează și numele, prelucrarea pe 5 axe permite mișcarea simultană de-a lungul a cinci axe distincte, permițând prelucrarea completă a formelor complexe - totul într-o singură configurație. Este deosebit de potrivită pentru fabricarea brațelor robotizate și sculptarea efectoarelor finale complexe pentru brațele robotizate.
| Proces CNC | Cele mai bune | Aplicații cheie ale roboților |
| frezare CNC | Forme 3D complexe, piese structurale | Legături de braț, corpuri de prindere, cadre de bază, suporturi pentru senzori |
| Strunjire CNC | Piese cilindrice, simetrice rotațional | Carcase de motor, șuruburi cu bile, pini, bucșe |
| Prelucrare CNC elvețiană | Piese foarte mici, subțiri, de înaltă precizie | Instrumente robotice chirurgicale, conectori miniaturali, carcase pentru senzori |
| Rectificare CNC | Finisaje ultrafine pe oțel călit | Dinți de angrenaj pentru reductoare, rulmenți și arbori de precizie |
| Prelucrare cu 5 axe | Geometrii complexe, organice într-o singură configurație | Brațe optimizate topologic, carcase complexe pentru articulații |
Avantajele prelucrării CNC în fabricarea roboților
Alegerea modului de fabricare a unui robot este o decizie importantă, care are un impact direct asupra cât de bine funcționează, cât de mult timp va dura și cât de fiabil este. Prelucrarea CNC are o serie de avantaje care o fac alegerea ideală pentru piesele importante ale robotului.
Versatilitatea materialului
Roboții sunt utilizați în tot felul de industrii și medii, așa că materialele folosite pentru fabricarea lor trebuie să fie și ele diverse. Procesele de fabricație de precizie ale NOBLE sunt testate cu toate materialele standard și exotice pentru roboți. Atunci când fabricăm cadre structurale pentru roboți, folosim de obicei aliaje de aluminiu ușoare (cum ar fi 6061) sau aliaje de aluminiu 7075 cu rezistență extrem de mare. Lucrăm cu oțeluri durabile, inclusiv 4140 și diverse clase de oțel inoxidabil, pentru angrenaje și arbori. Pentru raportul maxim rezistență-greutate în brațele inspirate din industria aerospațială, prelucrăm titanul cu precizie.
NOBLE oferă și soluții inginerești din plastic: avem PEEK pentru componente de izolație electrică și polietilenă cu greutate moleculară ultra-înaltă pentru ansambluri rezistente la uzură. Tocmai acest lucru face ca serviciile noastre personalizate de prelucrare CNC pentru roboți de fabricație să fie atât de excelente.
Precizie și repetabilitate
Acesta este nucleul indispensabil al funcției robotice. Prelucrarea CNC este singura metodă care oferă în mod constant precizia de la submilimetru la microni, necesară roboților pentru a îndeplini sarcini în mod fiabil, ciclu după ciclu. Diferența dintre o traiectorie de sudură reușită și o coliziune este adesea de câteva sutimi de milimetru. Protocoalele de prelucrare CNC ale NOBLE asigură că fiecare carcasă a actuatorului și fiecare suport de senzor este produs nu doar conform tipăririi, ci și la standardul ridicat de repetabilitate de care are nevoie automatizarea de volum mare. Aceasta este baza muncii noastre ca partener profesionist în prelucrare.
Rezistență și durabilitate
Spre deosebire de fabricația aditivă, unde uneori pot apărea tensiuni interne și probleme de anizotropie, piesele prelucrate CNC sunt tăiate din blocuri de material solide, omogene. Dacă vorbim despre rulmenți de îmbinare a roboților care sunt supuși unei presiuni mari, componentele trebuie să fie foarte rezistente și capabile să facă față uzurii.
Piesele fabricate de NOBLE sunt mai mult decât simple forme; acestea sunt fabricate din materiale cu procese metalurgice dovedite, asigurându-se că pot face față cerințelor non-stop ale liniilor de producție 24/7.
Consolidare
Avem aici niște tehnici de prelucrare CNC destul de avansate, mai ales când vine vorba de tehnologia pe 5 axe, ceea ce ne permite să reproiectăm complet ansamblurile. Putem consolida ceea ce ar fi mai multe piese fabricate și asamblate într-o singură componentă monolitică. Acest lucru elimină punctele slabe ale pieselor, cum ar fi elementele de fixare și sudurile, și accelerează asamblarea.
MATERIca of Fabricarea de roboți: De la forță la inteligență
Atunci când alegi materiale pentru fabricarea roboților, este dificil să găsești o soluție care să fie întotdeauna cea mai bună. Ca să fiu sincer, întregul proces se bazează pe compromisuri. Alegerea finală va fi un mic compromis, dar va merita. Vom obține rezistența de care avem nevoie, va fi ușor și va avea un raport calitate-preț bun.
Nu putem avea totul: componentele mai grele pot fi mai durabile, dar au nevoie de motoare mai puternice pentru a le acționa; materialele mai ieftine ar putea reduce costurile inițiale, dar s-ar putea defecta prematur.
Aliaje metalice
Metalele furnizează scheletul și mușchii de bază pentru marea majoritate a sistemelor robotice, fiind apreciate pentru integritatea și durabilitatea lor structurală.
Aliaje de aluminiu (6061, 7075): Acestea sunt campionii incontestabili ai componentelor structurale. Principalul avantaj este că sunt extrem de rezistente pentru greutatea redusă. 6061 oferă o prelucrabilitate excelentă în toate aspectele și este alegerea noastră cea mai comună pentru cadrele și carcasele roboților. Atunci când un design trebuie să fie extrem de rezistent, inginerul nostru folosește 7075, care este aproape la fel de rezistent ca oțelul, dar mult mai ușor. Acesta este un material de bază pe care îl manipulăm zilnic în fabrica noastră pentru fabricarea de precizie a pieselor critice.
Oțel (4140, inox) : Când componentele robotului trebuie să poată face față unor forțe extreme, sarcinilor de impact sau uzurii continue, alegem oțelul.
Oțelul aliat 4140 este perfect pentru fabricarea de angrenaje, axe și componente hidraulice de mare putere. Dacă robotul dumneavoastră funcționează în medii corozive, cum ar fi în procesarea alimentelor sau în medii medicale, gama de oțel inoxidabil NOBLE vă poate ajuta. Este puternic și rezistent la coroziune, fiind perfect pentru arbori și îmbinări care trebuie să fie extrem de durabile.
Aliaje de titan: Când vine vorba de performanță maximă în situații extreme, titanul este materialul preferat. Are un raport rezistență-greutate uimitor și este foarte rezistent la coroziune. Dar este destul de dificil de prelucrat, așa că aveți nevoie de tehnici și parametri specializați de prelucrare CNC.
Materiale plastice și polimeri
ABS și policarbonat: ABS și PC sunt materialele preferate pentru carcasele exterioare rezistente la impact, capacele de protecție și pentru crearea rapidă a prototipurilor funcționale. Sunt rezistente, rentabile și ușor de personalizat.
POM (Acetal/Delrin): Polioximetilena (POM), cunoscută în mod obișnuit sub denumirea de „plastic ingineresc”, este extrem de fiabilă - oferind frecare redusă, rigiditate ridicată și stabilitate dimensională excelentă. Inginerii NOBLE o folosesc adesea pentru a realiza angrenaje cu frecare redusă, bucșe durabile și suporturi complexe pentru senzori, care previn uzura cauzată de contactul direct metal pe metal.
PEEK: Acesta este un polimer de înaltă performanță pentru cele mai solicitante medii. PEEK își păstrează proprietățile mecanice la temperaturi ridicate, este rezistent chimic și poate fi sterilizat. Îl folosim pentru componente în automatizarea camerelor sterile, efectoare finale la temperaturi înalte și alte aplicații dificile de fabricație de precizie.
Compozite
Compozitele reprezintă tehnologia de vârf, combinând materiale pentru a obține proprietăți pe care materialele individuale nu le pot obține.
Fibră de carbon: Uneori, clienții solicită fibră de carbon. Aceste materiale compozite sunt perfecte pentru componente care trebuie să fie ușoare, dar și foarte rigide. De obicei, efectuăm tăieri și găuriri de precizie pe structuri din fibră de carbon, adăugând puncte de montare și hardware la brațele și cadrele robotice avansate, ceea ce reduce cu adevărat greutatea.
Silicon și cauciuc: Nu sunt prelucrate prin CNC în sens tradițional, dar sunt esențiale pentru crearea de clești flexibili care pot manipula obiecte delicate, precum și pentru suporturile de izolare a vibrațiilor în cadrul unui sistem robotic.
Finisaje de suprafață pentru piese de robot
Nu este vorba de dacă, ci de când, când vine vorba de tratarea suprafeței. Tratarea corectă a suprafeței protejează componentele robotului de mediile dure din fabrică, asigură fiabilitatea conexiunilor electrice, reduce rezistența la frecare și chiar îmbunătățește imaginea publică a robotului.
Finisaje funcționale:
Anodizare (pentru aluminiu): Acesta este finisajul nostru standard și cel mai recomandat pentru componentele din aluminiu. Acesta dezvoltă electrochimic un strat de oxid dur și poros pe suprafață. Inginerii noștri folosesc de obicei anodizare de tip II pentru fabricarea roboților, dar pentru piesele care trebuie să fie foarte rezistente la uzură, cum ar fi cleștii robotici, folosim anodizare dură de tip III.
Acoperire dură: Dacă piesele robotului dumneavoastră funcționează în medii dure, unde este probabil să se uzeze, vă sugerăm să aplicați o acoperire dură. Acest tratament creează un strat de oxid foarte gros și dens pe suprafața piesei, ceea ce o face mult mai dură.
Placare cu nichel/aur: În fabricarea roboților, este foarte important ca semnalele să fie fiabile. Folosim un strat subțire de aur peste o bază de nichel pentru conectorii electrici și porturile de comunicație.
Pasivizare (pentru oțel inoxidabil): Oțelul inoxidabil poate rezista în mod natural la coroziune, dar merită menționat faptul că procesele de prelucrare CNC pot uneori deteriora stratul său protector de oxid. Pasivizarea este o baie chimică care îndepărtează fierul liber de la suprafață și restabilește stratul protector de oxid de crom. Este un pas esențial care nu va costa mult pentru a profita la maximum de rezistența naturală la coroziune a arborilor și carcaselor din oțel inoxidabil.
Finisaje estetice și de protecție:
Vopsire în câmp electrostatic: Aceasta este alegerea noastră principală pentru un finisaj rezistent, colorat și durabil pentru exteriorul, capacele și cadrele structurale ale roboților. Vopselele în câmp electrostatic aderă la suprafețe prin pulverizare electrostatică și formează un strat gros și rezistent după întărirea termică. Comparativ cu vopselele tradiționale, acest strat oferă o rezistență superioară la exfoliere, zgârieturi și coroziune chimică. Culorile și texturile disponibile sunt practic nelimitate.
Sablare și periere: Acestea sunt procese mecanice pe care le folosim pentru a crea o estetică uniformă, mată. Perierea creează o textură satinată, direcțională. Ambele sunt excelente pentru a oferi un aspect curat și profesional componentelor vizibile din aluminiu sau oțel inoxidabil și sunt adesea folosite ca pretratare înainte de alte finisaje, cum ar fi anodizarea.
Gestionarea costurilor Prelucrare CNC în Fabricație de roboți
Aici, la NOBLE, credem că ar trebui reduse costurile printr-o planificare și o proiectare mai bune. Dacă vrem să menținem costurile scăzute fără a afecta calitatea produsului final, trebuie să ne întrebăm: ce anume determină aceste costuri ridicate?
Factori cheie de cost:
Alegerea materialului: Există o mare diferență în costurile materiilor prime. Deși alegerea aliajului de aluminiu 7075 în locul celui 6061 costă mai mult, rezistența suplimentară pe care o oferă o face adesea o ofertă bună. Cea mai bună soluție este de a potrivi proprietățile materialului exact cu cerințele funcționale ale piesei - nici prea mult, nici prea puțin, ci exact cum trebuie.
Complexitatea pieselor: Complexitatea este al doilea factor important care duce la creșterea costurilor. Șanțurile adânci, pereții subțiri și contururile complicate înseamnă că inginerii trebuie să petreacă mai mult timp programând, fiind necesare scule specializate și mai mult timp de prelucrare.
Cantitate: Costul unitar depinde în mare măsură de volum. Un prototip costă la fel ca programarea și configurarea. Când producem multe unități, distribuim acest cost pe mii de bucăți, ceea ce face ca prețul per unitate să fie mult mai mic.
Sfaturi DFM pentru roboți:
Simplificați geometria: Întrebați-vă: Credeți că ar fi posibil să descompuneți această piesă complexă în două sau trei componente mai simple? De multe ori este mai ieftin să realizați o piesă simplă decât una complexă. Această abordare facilitează, de asemenea, întreținerea și reparațiile viitoare.
Evitați colțurile interne ascuțite: Puteți evita colțurile interne ascuțite utilizând o freză rotativă. Dacă setați raza astfel încât să corespundă dimensiunilor standard ale frezei frontale (de exemplu, 3 mm, 5 mm), scula poate finaliza eficient prelucrarea pe traiectorie într-o singură trecere. Așadar, dacă proiectați ceva, merită să utilizați aceste raze standard ale sculelor pentru a economisi timp și a evita utilizarea sculelor mici care nu sunt la fel de eficiente. Proiectarea având în vedere aceste raze standard ale sculelor elimină necesitatea unor scule lente și mici care cresc timpul de prelucrare.
Specificați toleranțe realiste: Inginerii NOBLE recomandă aplicarea unor toleranțe stricte la caracteristicile critice și suprafețele portante. Pentru suprafețele decorative necritice sau găurile de trecere, toleranțele pot fi de obicei relaxate la intervale standard. Acest lucru nu numai că accelerează procesul de prelucrare, dar elimină și o mare parte din presiunea financiară. În timp ce lucrați la proiectul dvs., vom colabora cu dvs. pentru a stabili ce dimensiuni sunt cu adevărat importante pentru funcție și care pot fi modificate puțin.
Proiectare pentru procesul de fabricație: O piesă destinată prelucrării CNC ar trebui să fie ușor de fixat. Puteți face configurarea designului mai sigură și repetabilă utilizând o fișă temporară sau o suprafață de referință mare și plană. Încercați să evitați caracteristicile care necesită fixări complicate, personalizate sau care necesită repoziționarea încărcăturilor pieselor de nenumărate ori, deoarece fiecare configurare poate cauza erori și poate costa mai mult.
Soluții personalizate: Piese de robot pentru diferite industrii
Roboți chirurgicali în săli de operație sterile, brațe robotizate pe liniile de procesare a alimentelor și roboți în fabricile de asamblare aerospațială - roboții au devenit o parte cheie a operațiunilor din prima linie în multe industrii.
Roboți medicali/chirurgicali
În acest domeniu, eșecul nu este o opțiune. Cerințele de precizie, fiabilitate și biocompatibilitate sunt de neegalat.
Materiale: Selecția materialelor se bazează pe necesitatea biocompatibilității și a sterilizării repetate. Folosim adesea oțel inoxidabil (316L) deoarece este foarte rezistent la coroziune, titan pentru că este foarte puternic și biocompatibil pentru implanturi și materiale plastice de înaltă performanță, cum ar fi PEEK, pentru componentele care trebuie să fie compatibile cu RMN-ul și autoclavizarea la temperaturi înalte. Lucrăm chiar și cu ceramică avansată pentru rezistența extremă la uzură și izolația electrică.
Procese: Componentele sunt adesea incredibil de mici și complexe. Ne bazăm pe prelucrare CNC de înaltă precizie și prelucrare CNC elvețiană specializată pentru a produce piesele minuscule și complexe pentru instrumentele chirurgicale. Toleranțele sunt excepțional de stricte, iar finisajele suprafețelor trebuie să fie impecabile pentru a facilita curățarea și a preveni orice acumulare de bacterii.
Roboți pentru alimente și băuturi
Aici, dușmanii sunt coroziunea, contaminarea și nevoia constantă de spălare. Cele mai importante lucruri pentru clienți sunt durabilitatea și igiena.
Materiale: Este foarte important să reziste la coroziune. Folosim în principal oțel inoxidabil de clasele 304 și 316 pentru toate componentele structurale și de contact. Alegem materiale plastice de calitate alimentară, aprobate de FDA, pentru piesele care nu sunt metalice, iar aceste materiale plastice pot face față la agresiunea chimică puternică de curățare fără a se descompune.
Finisaje: Este foarte important să aveți o suprafață netedă, care să nu permită pătrunderea bacteriilor. Nu suntem doar ingineri obișnuiți; facem tot posibilul să oferim finisaje de înaltă calitate tuturor suprafețelor importante. Acest lucru le face ușor de curățat și oprește creșterea microbilor dăunători, asigurându-ne că respectă standardele stricte de siguranță alimentară.
Roboți aerospațiali și de apărare
În acest domeniu, fiecare gram de greutate adăugată poate ajunge să coste mult, așa că nu este o opțiune să faci compromisuri în ceea ce privește rezistența.
Materiale: Cheia alegerii materialului potrivit este să te asiguri că este cât mai rezistent posibil pentru greutatea sa. Inginerii sugerează de obicei utilizarea aliajelor de aluminiu de înaltă rezistență, cum ar fi 7075, pentru cadru, dar aliajele de titan devin din ce în ce mai populare pentru piesele critice care sunt supuse unor solicitări mari. Materialele din fibră de carbon sunt perfecte pentru brațe și elemente structurale care trebuie să fie ușoare, dar totuși rezistente.
Procese: Formele complexe, organice necesare pentru reducerea greutății sunt ideale pentru prelucrarea CNC pe 5 axe, ceea ce ne permite să prelucrăm o piesă din aproape orice unghi într-o singură configurație.
Alegeți NOBLE pentru cea mai bună prelucrare CNC în producția de roboți
NOBLE oferă servicii rapide și fiabile de fabricație a roboților, promovează cercetarea, dezvoltarea și lansarea de produse inovatoare în industria de fabricație a roboților, selectează tehnologii și materiale avansate pentru fabricarea prototipurilor sau pieselor de roboți și se asigură că produsele dumneavoastră intră pe piață cât mai curând posibil.
- Echipamente avansate și preț rentabil
- Toleranță strânsă de 0.001 mm
- Peste 10 ani de experiență în fabricarea de roboți
- Fabrică certificată ISO 9001 și ISO13485
- Raport DFM gratuit și profesional
- Suport de inginerie 24/7
Lucrați cu noi în doar 4 pași simpli
Cu mulți ani de experiență în producție, NOBLE oferă cele mai bune soluții pentru toate nevoile de prototipare rapidă și producție în volum redus. Am transformat ciclul de inovare în patru pași simpli care chiar funcționează.
Încărcați designul dvs
Pur și simplu încărcați fișierele CAD și trimiteți cereri de ofertă cu informații clare online.
↓
Primiți analiza de proiectare
Vă vom trimite un design pentru analiza fabricabilității și stabilirea transparentă a prețurilor.
↓
Începeți producția
Experții noștri vă vor produce piesele cu tehnologiile și materialele necesare.
↓
Primește-ți piesele
Piesele dumneavoastră vor fi livrate direct la ușă, cu termene stricte.
FAQ
Trebuie să reducem greutatea brațului nostru robotic. Care este cel mai bun material de îmbunătățire față de aluminiu?
Pentru o îmbunătățire directă, menținând în același timp fabricabilitatea, aluminiul 7075 oferă o rezistență semnificativ mai mare cu o creștere minimă a greutății. Dacă doriți să slăbiți în locurile potrivite, aliajul de titan este soluția ideală. Este super rezistent, dar totuși foarte ușor, deși costurile materialelor și de procesare pot fi cam mari.
De ceEste prelucrarea CNC o chestiune atât de importantă în robotică?
În ceea ce privește fabricarea roboților, precizia și repetabilitatea sunt standarde nenegociabile. Prelucrarea CNC este singurul proces care poate produce în mod fiabil componente interne complexe de înaltă precizie, cum ar fi carcasele actuatoarelor și cutiile de viteze.
Pot fi exteriorul roboților fabricat din plastic?
Absolut. Roboții au de obicei o structură metalică, dar adesea au materiale plastice durabile, cum ar fi ABS sau policarbonat, pentru carcasele exterioare, capace și carcase. Plasticul este excelent pentru izolarea electricității, motiv pentru care este atât de mult utilizat în ingineria electrică. Pentru componente funcționale, cum ar fi angrenajele și bucșele cu frecare redusă, puteți întâlni și materiale plastice inginerești, cum ar fi POM (polioximetilen, cunoscut și sub numele de Delrin).
Designul nostru are colțuri interne ascuțite. Este aceasta o problemă pentru prelucrarea CNC?
Da. O freză rotativă nu poate crea un colț interior perfect ascuțit; va lăsa întotdeauna o rază. Dacă proiectați cu o rază internă specificată care corespunde unei dimensiuni standard a frezei frontale, puteți obține o prelucrare mai rapidă, mai eficientă și un rezultat de calitate superioară. Dacă aveți nevoie cu adevărat de colțuri ascuțite, putem oferi servicii de electroeroziune, dar acest lucru va costa mai mult și va dura mai mult.
Care este diferența dintre anodizarea și acoperirea cu pulbere pentru piesele de robot?
Anodizarea este un tratament de suprafață dură care face aluminiul mai puternic și mai rezistent la uzură și coroziune. Este subțire și își păstrează dimensiunile precise. Așadar, vopsirea în câmp electrostatic este ca un strat gros care se aplică pentru a proteja exteriorul robotului împotriva decolorării și a deteriorării cauzate de substanțele chimice. Cu toate acestea, uneori poate afecta toleranțele strânse.
