Tại sao gia công CNC lại quan trọng đối với robot có hình thể
Khi bạn nhìn thấy những con robot có hình thể người thực hiện những cú lộn nhào ngay trước mặt, bạn có bao giờ lo lắng rằng chúng có thể bị hỏng hoặc trục trặc không? Các khớp có thể uốn cong. Cánh tay có thể duỗi ra. Toàn bộ cấu trúc chịu tác động của các lực thực – trọng lực, quán tính và va chạm.
Vì vậy, phần cứng phải cứng cáp, nhẹ và chính xác.
Hai quy trình chính chiếm ưu thế trong lĩnh vực tạo mẫu thử và sản xuất số lượng nhỏ đến trung bình. Đó là gia công CNC và gia công kim loại tấm. Cả hai đều dễ tiếp cận và sản xuất các bộ phận thực tế nhanh chóng. Nhưng chúng phục vụ các mục đích khác nhau.
Hai quy trình này cũng rất quan trọng để chế tạo robot có hình thể. Sau đó, tôi sẽ hướng dẫn các bạn từng bước cách gia công CNC và gia công kim loại tấm phối hợp với nhau để chế tạo một robot có hình thể.
Các linh kiện gia công CNC (Cốt lõi chính xác)
Một số bộ phận quyết định hiệu suất của robot. Chúng chịu tải. Chúng thiết lập độ chính xác. Nếu thiếu chúng, toàn bộ máy móc sẽ hoạt động sai lệch và hỏng hóc.
Nhà ở chung
Bạn sẽ tìm thấy chúng ở vai, hông, đầu gối và mắt cá chân. Mỗi khớp đều có thể chịu được toàn bộ lực khi tay chân vung vẩy hoặc khi cơ thể thay đổi tư thế. Vỏ khớp cần có các lỗ khoan chính xác. Các vòng bi được ép chặt vào. Các vòng đệm nằm đồng tâm với trục quay.
Trừ khi khách hàng có yêu cầu cụ thể, chúng tôi thường sử dụng nhôm 6061 hoặc 7075 để sản xuất các bộ phận này. Gia công CNC 5 trục là phương pháp tốt nhất. Dao cắt có thể tiếp cận các phần lõm và các mặt góc cạnh chỉ trong một lần thiết lập. Tuy nhiên, một thợ gia công lành nghề cũng có thể làm ra cùng một bộ phận trên máy phay 3 trục. Chỉ cần nhiều lần thiết lập hơn, nhiều đồ gá hơn và việc hiệu chỉnh lại các điểm chuẩn cẩn thận hơn. Đường chạy dao 5 trục nhanh hơn và chính xác hơn. Đường chạy dao 3 trục rẻ hơn đối với các đơn hàng nhỏ.
Trục truyền động quay
Các bộ phận này quay. Chúng truyền mô-men xoắn từ động cơ đến khớp nối. Hình dạng hình học của chúng khá phức tạp. Các trục ổ bi cần được kiểm soát đường kính chặt chẽ. Các rãnh then hoặc rãnh định vị truyền chuyển động quay mà không bị trượt. Các chi tiết có ren giữ các đai ốc hoặc ròng rọc giữ. Nhiều trục cũng có các lỗ xuyên suốt bên trong. Dây dẫn cho cảm biến hoặc nguồn điện đi xuyên qua giữa cụm quay.
Chúng tôi sử dụng máy tiện CNC với dụng cụ cắt tự động để chế tạo các trục này. Máy tiện thực hiện công việc gia công đường kính ngoài. Dụng cụ cắt tự động sẽ phay các mặt phẳng, khoan các lỗ ngang và cắt rãnh then mà không cần phải tháo chi tiết ra khỏi trục chính. Đối với các trục phức tạp, thường thì tốt nhất nên sử dụng trung tâm tiện phay năm trục. Chúng có thể xử lý các chi tiết lệch trục và các lỗ góc trong một lần kẹp.
Quy trình chế tạo vật liệu rất quan trọng ở đây. Trước tiên, hãy gia công thô trục. Chỉ cần đảm bảo bạn luôn dự trữ các đường kính quan trọng. Sau đó, gửi nó đi xử lý nhiệt. Độ cứng mục tiêu nằm trong khoảng HRC 45 đến 60, tùy thuộc vào hợp kim và khả năng chịu mài mòn của nó. Sau khi xử lý nhiệt xong, đến lúc hoàn thiện - mài các cổ trục và bề mặt làm kín. Mài đòi hỏi độ chính xác rất cao với thép đã tôi cứng, điều mà gia công tiện không thể sánh được. Kết quả là một trục quay trơn tru, mài mòn chậm và sẽ bền lâu như tuổi thọ của các robot được tích hợp.
Khung thân (Tấm gắn chính)
Đây là xương sống của robot. Mọi thứ đều kết nối với nó. Máy tính, pin, bộ truyền động, hệ thống quản lý cáp. Tấm đế cung cấp các bề mặt tham chiếu phẳng, song song. Nếu tấm đế bị cong hoặc xoắn, không có gì khác sẽ thẳng hàng. Robot của bạn sẽ đứng lệch.
Chúng tôi làm bộ phận này từ một tấm nhôm. Độ dày thay đổi từ 12 đến 25 milimét, tùy thuộc vào kích thước và cấu tạo của robot. Công việc gia công khá đơn giản nhưng tốn nhiều công sức. Có hàng trăm lỗ ren, tất cả đều được khoan và taro rất chính xác. Nếu khoan sai vị trí trên tấm nhôm, bạn có thể phải trả giá rất đắt. Các xưởng sử dụng trung tâm gia công CNC với chu trình dò để kiểm tra vị trí lỗ trước khi taro.
Linh kiện chính xác nhỏ
Không phải mọi bộ phận đều là vách ngăn chịu lực. Một số bộ phận rất nhỏ. Chúng đòi hỏi các loại máy móc khác nhau và tư duy khác nhau.
Xương ngón tay và các khớp nối của bàn tay rất nhỏ, phức tạp và nhiều. Một bàn tay người có thể có khoảng mười lăm đến hai mươi khớp nối. Mỗi khớp đều có bề mặt chịu lực, lỗ trục xoay và dẫn hướng cáp. Máy tiện kiểu Thụy Sĩ là lựa chọn hoàn hảo trong trường hợp này. Chúng sử dụng máy móc để cắt các chi tiết dài, mỏng từ thanh phôi với độ đồng tâm đặc biệt cao. Đối với các chi tiết nhỏ hơn nữa, máy phay siêu nhỏ là lựa chọn tối ưu. Các dụng cụ chúng tôi sử dụng có đường kính nhỏ hơn một milimét. Tốc độ tiến dao được đo bằng micromet trên mỗi răng.
Các khớp nối đàn hồi dùng cho cảm biến lực/mô-men xoắn lại là một thách thức hoàn toàn khác. Chúng là những cấu trúc đàn hồi thành mỏng. Chúng khá mềm khi chịu áp lực. Cảm biến biến dạng sẽ đo sự biến dạng đó. Chi tiết phải đàn hồi trở lại hoàn hảo mỗi lần. Nếu có quá nhiều vật liệu, cảm biến có thể trở nên không nhạy. Nó không tạo ra đủ vật liệu để thay đổi mọi thứ vĩnh viễn. Nếu bạn gia công chúng từ nhôm hoặc thép không gỉ 17-4PH, bạn cần phải cẩn thận với việc kiểm soát đường chạy dao. Bất kỳ vết cắt nào cũng trở thành điểm tập trung ứng suất. Nhiều xưởng đã phải bỏ đi một nửa lô hàng đầu tiên khi phát hiện ra điều này.
Các tấm giữ ổ trục và giá đỡ bộ mã hóa đơn giản hơn nhưng vẫn chính xác. Chúng định vị ổ trục theo trục. Chúng giữ đầu đọc bộ mã hóa ở khe hở không khí chính xác. Dung sai rất quan trọng, nhưng hình dạng hình học thường khá đơn giản.
Nguyên tắc thiết kế cho gia công CNC (Danh sách gạch đầu dòng)
Bạn muốn biết tôi nghĩ gì? Bạn nên đặc biệt chú ý đến điều gì? Tôi đã tổng hợp một vài điểm mà tôi hy vọng sẽ hữu ích.
- Cố gắng tránh các hốc quá hẹp nếu có thể. Bất kỳ hốc nào sâu gấp bốn lần chiều rộng đều là vấn đề. Phôi vụn khó thoát ra ngoài. Chất làm mát không thể đến được vùng cắt. Dao phay đầu dài và mảnh có thể bị rung hoặc gãy. Hãy thiết kế lại chi tiết hoặc thêm lỗ xuyên để dễ dàng lấy phôi vụn ra hơn.
- Chỉ cần sử dụng bán kính dao phay tiêu chuẩn cho các góc trong là được, nhé? Các bán kính phổ biến nhất là 1.5 mm, 3 mm và 6 mm. Chúng phù hợp với các dụng cụ có sẵn trên thị trường. Nếu bạn có bán kính không tiêu chuẩn, ví dụ 4.2 mm, thì xưởng sẽ phải mài dụng cụ theo yêu cầu hoặc phải gia công nhiều lần để hoàn thành góc. Cả hai lựa chọn đều làm tăng chi phí và thời gian chờ.
- Chỉ nên quy định dung sai chặt chẽ khi thực sự cần thiết. Trục ổ bi hoặc bề mặt lắp bánh răng thực sự cần dung sai ±0.005 mm. Còn biên dạng ngoài mang tính thẩm mỹ thì không cần. Nhiều nhà thiết kế đặt dung sai chặt chẽ cho mọi kích thước. Điều đó chỉ làm tăng chi phí mà không cải thiện hiệu quả hoạt động. Hãy cẩn thận khi lựa chọn người thiết kế.
- Ý tưởng là thiết kế sao cho số lần thiết lập tối thiểu. Mỗi khi chúng ta tháo một chi tiết ra khỏi máy và lắp lại, độ chính xác sẽ giảm và thời gian chu kỳ sẽ tăng lên. Nếu một chi tiết được gia công chỉ với một hoặc hai lần thiết lập, chi phí sẽ chỉ bằng một nửa so với chi tiết cần năm lần thiết lập. Các chi tiết định hướng chỉ có thể tiếp cận từ một hướng. Cố gắng tránh các phần lồi lõm trừ khi thực sự cần thiết. Thiết kế cho máy móc, không chỉ cho chức năng.
Gia công kim loại tấm Các bộ phận (Khung nhẹ)
Robot có hình dạng cơ thể rất phức tạp, nhưng vẫn có một số bộ phận cần phải cứng cáp, nhẹ và giá thành thấp. Đây là lúc tấm kim loại phát huy tối đa tác dụng. Nó được sử dụng để tạo ra lớp vỏ và các cấu trúc phụ của robot.
Vỏ và tấm chắn thân
Hãy nghĩ về các tấm ốp bên, nắp lưng và mặt trên. Chúng giúp ngăn bụi và giữ dây cáp gọn gàng. Chúng cũng làm cho robot trông hoàn thiện hơn. Chúng ta đều biết rằng một mớ dây điện lộn xộn treo lủng lẳng trên một nguyên mẫu trông rất khó coi.
Chúng tôi sử dụng máy cắt laser để sản xuất sản phẩm. Máy cắt các tấm nhôm phẳng có độ dày từ 1.5 đến 2 milimét. Có các lỗ để không khí lưu thông. Có các đường cắt để luồn dây cáp. Sau đó, chi tiết được chuyển đến máy uốn ép. Máy uốn ép sẽ uốn cong, tạo gờ và định hình thiết kế 3D.
Đai ốc PEM là một chi tiết tiêu chuẩn ở đây. Chúng là các miếng chèn ren ép vào. Một cửa hàng sẽ lắp đặt chúng sau khi uốn cong. Miếng chèn sẽ nằm phẳng với bề mặt tấm. Giờ đây, bạn có thể sử dụng tấm nhôm mỏng với bu lông thép mà không lo bị trờn ren. Rất dễ dàng. Nó hoạt động rất hiệu quả.
Liên kết chân và tay
Các chi của robot có hình thể không nhất thiết phải làm bằng kim loại đặc. Các thanh chữ C và hộp kín cũng hoạt động tốt. Cả hai đều được tạo ra từ tấm kim loại uốn cong.
Một phương pháp phổ biến sử dụng hai thanh chữ U. Mỗi thanh có hình dạng uốn cong đơn giản. Người lắp ráp đặt chúng đối lưng nhau và tán đinh các mặt bích lại với nhau. Kết quả là một mặt cắt hình hộp kín. Cứng cáp khi uốn. Cứng cáp khi xoắn. Nhẹ vì phần lớn vật liệu nằm ở bề mặt ngoài. Đây là nguyên lý tương tự như dầm chữ I hoặc ống khung xe đạp.
Các mắt nối bằng tấm kim loại này được bắt vít hoặc tán đinh trực tiếp vào các vỏ khớp được gia công chính xác. Vỏ khớp cung cấp các bề mặt chịu lực chính xác. Mắt nối bằng tấm kim loại cung cấp độ vươn về phía kết cấu. Mỗi vật liệu đều thực hiện chức năng tốt nhất của nó.
Vỏ pin
Pin lithium-ion cần được bảo vệ. Một vết thủng có thể gây cháy. Một vết lõm có thể gây đoản mạch bên trong. Vỏ pin chỉ là những hộp uốn cong có nắp có thể tháo rời. Tấm kim loại giúp chống va đập. Nó cũng ngăn các cell pin vô tình tiếp xúc với dụng cụ hoặc mảnh vụn trong quá trình bảo trì.
Các nhà thiết kế đã thêm các mấu uốn cong vào các vỏ này. Các mấu này có lỗ. Các lỗ này thẳng hàng với các lỗ ren trên khung thân. Một vài con vít giữ toàn bộ bộ pin ở đúng vị trí. Việc tháo ra chỉ mất vài giây. Việc thay thế cũng rất dễ dàng. Vỏ kim loại tấm trông hơi đơn giản. Nó hoạt động tốt và hoạt động đáng tin cậy.
Giá đỡ lắp đặt thiết bị điện tử
Cảm biến và bảng mạch cần có giá đỡ. Giá đỡ không cần phải phức tạp. Các loại giá đỡ hình chữ L và chữ Z đơn giản hoạt động tốt. Mọi người sử dụng chúng cho máy ảnh, thiết bị LiDAR và bộ vi điều khiển.
Quy trình này khá nhanh. Lấy một mẫu phẳng từ tấm nhôm dày từ 1 đến 1.5 mm. Chỉ cần uốn cong nó trên máy uốn kim loại. Xong. Thời gian hoàn thành được tính bằng ngày, chứ không phải tuần. Tốc độ này thực sự quan trọng khi bạn đang làm phiên bản đầu tiên của một sản phẩm. Bạn cần định vị lại cảm biến? Thiết kế một giá đỡ mới. Chỉ cần cắt nó. Uốn cong nó. Thử xem. Toàn bộ chu trình chỉ mất một buổi chiều.
Tấm đỡ chân (Phiên bản đơn giản)
Tấm đỡ bàn chân là bộ phận truyền lực phản lực từ mặt đất vào cấu trúc chân. Phiên bản cơ bản chỉ là một tấm phẳng.
Cắt bằng tia nước là lựa chọn tốt nhất ở đây. Không có vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Không có các mảnh vụn thô cần phải xử lý thêm. Tấm kim loại giữ được độ phẳng và không bị biến dạng. Sau khi cắt, xưởng sẽ khoan và tạo ren các lỗ để lắp đặt cảm biến lực/mô-men xoắn.
Các kỹ sư của chúng tôi thường sử dụng thép lò xo thay vì nhôm để có độ bền cao hơn. Tấm thép sẽ hơi cong khi chịu áp lực, nhưng sau đó sẽ trở lại trạng thái phẳng. Nó sẽ bền hơn trước khi bị nứt. Nhược điểm là trọng lượng và khả năng chống ăn mòn. Thép lò xo nặng hơn và sẽ bị gỉ nếu không được phủ lớp bảo vệ.
Nguyên tắc thiết kế cho gia công kim loại tấm
Những quy định này giúp đảm bảo các bộ phận có thể sản xuất được. Nếu không, cửa hàng có thể gọi lại và yêu cầu thay đổi hoặc tính phí cao hơn.
- Hãy đảm bảo đường kính lỗ ít nhất phải bằng độ dày vật liệu. Bạn cần đảm bảo có ít nhất một lỗ 1 mm trên mỗi tấm dày 1 mm. Các lỗ nhỏ hơn cần dụng cụ đặc biệt hoặc khoan thêm. Cả hai đều làm tăng chi phí.
- Hãy đảm bảo giữ khoảng cách từ lỗ đến chỗ uốn cong. Quy tắc chung là 2.5 lần độ dày vật liệu cộng với bán kính uốn cong. Nếu bạn khoan lỗ quá gần chỗ uốn cong, vật liệu sẽ bị biến dạng. Vật liệu sẽ giãn ra ở chỗ uốn cong. Lỗ sẽ trở nên hình bầu dục hơn. Các ốc vít sẽ không còn vừa nữa.
- Thiết kế cần có chiều cao mặt bích ít nhất gấp bốn lần độ dày vật liệu. Nếu mặt bích quá ngắn, sẽ không thể tạo hình chính xác. Khuôn ép cần đủ vật liệu để kẹp. Mặt bích ngắn cũng thiếu độ cứng. Chúng sẽ bị lung lay dưới tải trọng.
- Thêm các góc bo tròn vào các góc trong. Các góc nhọn có thể tạo áp lực lớn lên bề mặt. Nếu bạn có một chi tiết bị uốn cong, một góc nhọn bên trong là một điểm dễ gây nứt. Góc bo tròn giúp phân tán tải trọng. Chi tiết sẽ bền hơn. Nguyên tắc này áp dụng cho cả bản vẽ phẳng và hình dạng cuối cùng sau khi gia công.
- Để bạn nắm rõ, điều quan trọng là phải xác định hướng uốn so với thớ vật liệu, đặc biệt là đối với nhôm. Tấm kim loại có thớ theo hướng cán. Uốn ngang thớ sẽ làm cho nó chắc chắn hơn. Uốn dọc theo thớ có thể dẫn đến nứt ở phía ngoài chỗ uốn. Các nhà thiết kế giàu kinh nghiệm sẽ chỉ ra điều này trên bản vẽ. Nếu bạn thiếu kinh nghiệm, có lẽ bạn sẽ học được điều này sau khi lô sản phẩm đầu tiên của bạn bị lỗi.
Các cụm chi tiết lai (gia công cơ khí + tạo hình)
Không thể chế tạo toàn bộ một robot có hình thể hoàn chỉnh chỉ bằng một quy trình sản xuất duy nhất. Quy trình này cực kỳ phức tạp, nhưng phương pháp chung của chúng tôi là sử dụng gia công CNC cho các bộ phận cần độ chính xác và độ bền cao, và gia công kim loại tấm cho các bộ phận cần trọng lượng và chi phí thấp hơn. Sau đó, chúng tôi lắp ráp các bộ phận này lại với nhau.
Mẫu cấu trúc chân
Hãy xem xét một chiếc chân robot hoàn chỉnh, từ hông đến bàn chân. Nó có ba khớp: hông, gối và mắt cá chân. Mỗi khớp đều cần một vỏ được gia công chính xác. Các lỗ ổ trục phải đồng tâm. Các mặt lắp ráp phải song song. Các rãnh làm kín phải sạch sẽ. Đây chính là lĩnh vực của gia công CNC.
Giờ hãy xem xét các liên kết giữa các khớp đó. Đùi. Bắp chân. Đây là những bộ phận dài, có cấu trúc chắc chắn. Chúng cần phải cứng chắc dọc theo toàn bộ chiều dài. Tuy nhiên, chúng không cần mật độ của một khối nhôm đặc. Các thanh tôn hình chữ U là lý tưởng cho mục đích này. Thanh chữ U hoặc mặt cắt hộp kín cung cấp độ cứng uốn với trọng lượng nhẹ hơn nhiều.
Người lắp ráp sẽ bắt vít hoặc tán đinh phần vỏ đã được gia công vào rãnh kim loại. Sau đó, phần vỏ sẽ giữ cho mối nối được chính xác. Rãnh kim loại giữ cho hai phần vỏ cách nhau một khoảng cố định. Mỗi bộ phận đều thực hiện chức năng của mình. Cùng nhau, chúng hoạt động như một khối thống nhất.
Mô hình cấu trúc thân
Phần thân được thiết kế theo logic tương tự, nhưng với tỷ lệ khác nhau.
Một tấm xương sống trung tâm, được gia công từ một khối kim loại duy nhất, chạy dọc theo giữa. Tấm này tạo thành khung xương cứng chắc. Các bộ truyền động được gắn trực tiếp lên đó. Máy tính và pin được bắt vít vào bề mặt của nó. Tấm xương sống phải phẳng, chắc chắn và được khoan chính xác. Gia công CNC từ một tấm nhôm dày là phương pháp phù hợp.
Xung quanh lõi đặc này, các tấm kim loại ở hai bên, phía trước và phía sau được thêm vào. Chúng phục vụ hai mục đích. Thứ nhất, chúng bao bọc các bộ phận bên trong. Không có dây điện nào bị hở. Thứ hai, chúng ngăn không cho ngón tay chạm vào các bộ phận chuyển động. Thứ ba, chúng tăng độ cứng xoắn. Một hộp kim loại kín chống lại sự xoắn hiệu quả hơn nhiều so với một tấm phẳng đơn lẻ.
Sự kết hợp này rất hiệu quả. Lõi được gia công cơ khí có thể chịu được tải trọng tập trung và các giao diện chính xác. Vỏ bằng tấm kim loại có thể đáp ứng các bề mặt rộng và yêu cầu về bao che. Cả hai kết hợp lại có trọng lượng và chi phí thấp hơn so với một phần thân được gia công hoàn toàn.
Mẫu thiết kế thủ công
Mặc dù bàn tay nhỏ, nhưng họa tiết vẫn nhất quán.
Các chi tiết chính xác được tạo ra bởi các xương ngón tay robot bằng kim loại được gia công CNC. Có các lỗ chốt cho các khớp nối. Cũng có các rãnh dẫn cáp cho gân. Ngoài ra còn có các bề mặt phẳng để gắn các bộ phận liên kết. Mặc dù mỗi xương đều nhỏ, nhưng dung sai rất chặt chẽ. Chúng có thể được sản xuất hàng loạt bằng máy tiện kiểu Thụy Sĩ hoặc máy phay siêu nhỏ.
Lòng bàn tay có thể sử dụng các tấm kim loại mỏng. Vật liệu mỏng. Các mép uốn cong. Chúng tạo thành hình dạng cong của lòng bàn tay. Chúng cũng cung cấp các điểm gắn cho xương ngón tay.
Các đinh tán hoặc ốc vít nhỏ giữ cho cụm lắp ráp được gắn kết với nhau. Các xương ngón tay được gia công chính xác xoay trên các chốt định hình. Lòng bàn tay bằng kim loại tấm cung cấp sự hỗ trợ. Kết quả là một bàn tay chuyển động trơn tru, trọng lượng nhẹ và rẻ hơn nhiều so với một bàn tay được gia công hoàn toàn bằng máy.
Cơ khí CNC so với Gia công kim loại tấm
Mọi người thường hỏi phương pháp nào tốt hơn. Đó là câu hỏi sai. Mỗi quy trình giải quyết một vấn đề khác nhau. Bảng dưới đây cho thấy sự khác biệt giữa chúng.
| Yếu tố | Cơ khí CNC | Chế tạo kim loại tấm |
| Tốt nhất cho | Lỗ ổ trục, lỗ ren chính xác, hình học 3D phức tạp. | Các tấm phẳng hoặc uốn cong, giá đỡ đơn giản, vỏ bọc và lớp vỏ kết cấu. |
| Khối lượng điển hình | Số lượng ít. Từ 1 đến 100 đơn vị. | Khối lượng sản xuất thấp đến trung bình. Từ 10 đến 500 đơn vị. |
| Chi phí dụng cụ | Không có gì cả. Không có khuôn mẫu hay khuôn dập. | Chi phí thấp. Dụng cụ uốn kim loại đơn giản. Cắt laser không cần dụng cụ phức tạp. |
| Chi phí cho mỗi phần | Cao. Lượng chất thải vật liệu rất đáng kể. | Giá thấp đối với các lô hàng từ 10 sản phẩm trở lên. |
| Thời gian sản xuất (nguyên mẫu) | 1 để 2 tuần. | 3 đến 7 ngày. |
| Sức mạnh trên trọng lượng | Ngon, nhưng hơi đặc. | Tuyệt vời. Chất liệu mỏng nhưng vẫn chịu tải hiệu quả. |
| Độ phức tạp hình học | Rất cao. Các đường cắt, hốc sâu, góc phức hợp. | Thấp. Chỉ áp dụng cho các hình dạng có thể uốn cong. |
Khi nào nên chọn gia công CNC
Chọn gia công CNC cho các chi tiết cần lỗ ổ bi. Các lỗ này phải hoàn toàn tròn và có độ chính xác trong vòng vài micromet so với kích thước yêu cầu. Chọn phương pháp này cho các lỗ ren chính xác cần khớp hoàn toàn với các bộ phận ghép nối. Chọn phương pháp này cho các hình học ba chiều phức tạp mà không thể xấp xỉ bằng một tấm phẳng. Vỏ khớp nối. Giá đỡ cảm biến với các góc phức hợp. Phôi bánh răng tùy chỉnh.
Chi phí ban đầu thấp. Không cần mua dụng cụ. Tuy nhiên, chi phí trên mỗi chi tiết lại cao. Một chi tiết được gia công bắt đầu từ một khối đặc. Phần lớn khối đặc đó trở thành phế liệu trong nhà máy. Đối với các lô sản xuất từ một đến một trăm chi tiết, sự đánh đổi này là hợp lý. Tuy nhiên, đối với số lượng lớn hơn, chúng tôi bắt đầu xem xét các phương pháp khác.
Khi nào nên chọn gia công kim loại tấm?
Chọn gia công CNC cho các bộ phận robot cần có lỗ ổ trục. Các lỗ này phải hoàn toàn tròn và có độ chính xác trong vòng vài micromet so với kích thước yêu cầu. Chọn phương pháp này cho các lỗ ren chính xác cần khớp chính xác với các bộ phận ghép nối. Chọn phương pháp này cho các hình học ba chiều phức tạp mà không thể xấp xỉ bằng một tấm phẳng. Vỏ khớp nối. Giá đỡ cảm biến với các góc phức hợp. Phôi bánh răng tùy chỉnh.
Chi phí ban đầu thấp. Không cần mua dụng cụ. Tuy nhiên, chi phí trên mỗi chi tiết lại cao. Một chi tiết được gia công bắt đầu từ một khối đặc. Phần lớn khối đặc đó trở thành phế liệu trong nhà máy. Đối với các lô sản xuất từ một đến một trăm chi tiết, sự đánh đổi này là hợp lý. Tuy nhiên, đối với số lượng lớn hơn, người ta bắt đầu tìm kiếm các phương pháp khác.
Cân nhắc về chi phí và thời gian giao hàng
Thời gian sản xuất nguyên mẫu bằng máy CNC là 1-2 tuần. Điểm nghẽn nằm ở khâu lập trình và thiết lập. Sau khi máy hoạt động, nó sản xuất các bộ phận rất nhanh. Tuy nhiên, mỗi bộ phận đều yêu cầu một lượng thời gian vận hành máy đáng kể. Chi phí cao cho mỗi bộ phận phản ánh điều này.
Gia công kim loại tấm nhanh hơn. Quy trình mất từ ba đến bảy ngày từ khi vẽ bản vẽ đến khi hoàn thành sản phẩm. Cắt laser rất nhanh. Uốn cũng nhanh. Đối với các đơn hàng từ mười sản phẩm trở lên, chi phí trên mỗi sản phẩm giảm đáng kể. Thời gian hoàn thành sản phẩm đầu tiên cũng tương đương với sản phẩm thứ mười.
Phương pháp kết hợp là giải pháp tiết kiệm chi phí nhất cho robot hoàn chỉnh. Gia công các khớp nối chính xác. Tạo hình các liên kết cấu trúc. Bắt vít chúng lại với nhau. Tổng chi phí thấp hơn so với robot được gia công hoàn toàn bằng máy. Tổng trọng lượng cũng thấp hơn so với robot được làm hoàn toàn bằng tấm kim loại. Những người hiểu rõ cả hai quy trình có thể chế tạo máy móc tốt hơn và nhanh hơn.
Hãy chọn NOBLE để thể hiện đẳng cấp. sản xuất robot
Về Chúng Tôi
NOBLE là một công ty gia công CNC chính xác. Chúng tôi có nhiều kinh nghiệm trong sản xuất robot, thiết bị tự động hóa và thiết bị y tế.
Chúng tôi là cầu nối giữa giai đoạn tạo mẫu và sản xuất hàng loạt. Nhiều công ty chỉ chuyên về các dự án đơn lẻ hoặc sản xuất số lượng lớn. Chúng tôi đảm nhiệm cả hai. Chúng tôi sản xuất các lô hàng đơn lẻ để thử nghiệm. Chúng tôi cũng xử lý sản xuất số lượng trung bình, từ 1 đến hơn 1,000 sản phẩm. Chúng tôi sử dụng cùng một loại máy móc cho cả hai. Cùng một tiêu chuẩn chất lượng. Chúng tôi chú trọng đến từng chi tiết như nhau.
Khả năng gia công cốt lõi
Phay CNC
Chúng tôi cung cấp dịch vụ phay CNC ba, bốn và năm trục . Chúng tôi duy trì dung sai ±0.005 mm (±0.0002 inch) cho các chi tiết quan trọng. Khả năng gia công tốc độ cao của chúng tôi xử lý các chi tiết bằng nhôm và thành mỏng mà không bị rung lắc hoặc biến dạng.
CNC Turning
Chúng tôi có các máy tiện có khả năng gia công trục Y. Máy tiện tự động kiểu Thụy Sĩ được sử dụng cho các chi tiết nhỏ, phức tạp. Chúng được dùng để gia công các bộ phận như khớp ngón tay giả, trục siêu nhỏ và các linh kiện cảm biến. Máy tiện kiểu Thụy Sĩ có thể gia công thanh và tạo ra các chi tiết hoàn chỉnh chỉ trong một chu kỳ.
Các quy trình hỗ trợ
Cả mài bề mặt và mài trụ đều tạo ra bề mặt hoàn thiện đạt chất lượng ổ bi. Chúng tôi đạt được giá trị Ra là 0.4 micromet hoặc tốt hơn trên các bề mặt được mài.
Quá trình xử lý nhiệt được thực hiện nội bộ hoặc thông qua các đối tác đủ điều kiện. Chúng tôi cung cấp các dịch vụ ủ, tôi cứng và giảm ứng suất. NOBLE quản lý cả quy trình và tài liệu.
Các công đoạn hoàn thiện sau gia công bao gồm loại bỏ bavia, anot hóa (lớp phủ trong suốt và lớp phủ cứng loại III), thụ động hóa thép không gỉ và đánh bóng bằng phương pháp quay ly tâm để tạo ra bề mặt có kết cấu đồng nhất.
Chứng nhận:
ISO 9001: 2015
NOBLE đã đạt được chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng, đảm bảo tất cả các quy trình, từ sản xuất và kiểm tra đến vận chuyển, đều được quản lý theo các tiêu chuẩn đã thiết lập. Chứng nhận ISO 9001:2015 đảm bảo chất lượng ổn định, khả năng truy xuất nguồn gốc và cải tiến liên tục của các linh kiện của chúng tôi. Điều này có nghĩa là khách hàng của chúng tôi có thể yên tâm nhận được các linh kiện đáp ứng đúng thông số kỹ thuật mọi lúc.
ISO 13485: 2016
Ngoài chứng nhận ISO 9001, chúng tôi còn đạt được chứng nhận về quản lý sản xuất thiết bị y tế. Điều này đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực dụng cụ phẫu thuật robot, khung xương y tế và robot phục hồi chức năng. Tiêu chuẩn này yêu cầu tài liệu nghiêm ngặt hơn, quản lý rủi ro bài bản hơn và xác thực quy trình kỹ lưỡng hơn so với chỉ riêng ISO 9001. Chúng tôi duy trì tất cả các yêu cầu đó.
FAQ
Những loại linh kiện robot nào phù hợp nhất cho gia công CNC hơn là in 3D hoặc gia công kim loại tấm?
Vỏ khớp nối. Trục quay. Bất kỳ bộ phận nào cần lỗ ổ trục hoặc dung sai chặt chẽ trong phạm vi ±0.005 mm. Các bộ phận này chịu tải và định vị các thành phần chuyển động. In 3D phù hợp với các giá đỡ phức tạp, tải trọng thấp, nơi độ bền là yếu tố thứ yếu. Tấm kim loại phù hợp với vỏ bọc và các liên kết kết cấu nơi hình dạng đơn giản.
Người ta thường khuyên dùng những vật liệu nào cho các bộ phận cấu trúc của robot?
Nhôm 6061-T6 là vật liệu phổ biến nhất. Có độ bền tốt. Dễ gia công. Giá thành hợp lý. Đối với độ bền cao hơn, 7075-T6 là lựa chọn tốt hơn. Nó dễ gia công nhưng giá thành cao hơn. Đối với các vỏ khớp nối cần độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn, thép không gỉ 17-4PH thường được sử dụng. Nó có thể được xử lý nhiệt để đạt độ bền cao và chống hiện tượng kẹt dính. Đối với các bộ phận nhẹ, không phải kim loại, PEEK và Delrin (acetal) hoạt động tốt. Chúng cứng, ổn định và dễ gia công. Không gây lo ngại về ăn mòn.
Làm thế nào để người ta lựa chọn giữa gia công CNC và gia công kim loại tấm cho cùng một chi tiết?
Một nguyên tắc đơn giản áp dụng cho hầu hết các trường hợp. Nếu chi tiết có lỗ ổ trục, hình dạng ba chiều phức tạp hoặc yêu cầu dung sai chặt chẽ, hãy chọn gia công cơ khí. Nếu chi tiết là một tấm phẳng hoặc tấm uốn cong có lỗ bắt vít và không có giao diện chính xác, hãy chọn gia công tấm kim loại. Khi một chi tiết có cả hai loại đặc điểm, người ta thường thiết kế nó như một cụm lắp ráp. Gia công phần lõi chính xác. Tạo hình lớp vỏ bằng tấm kim loại. Bắt vít chúng lại với nhau.
Những đặc điểm thiết kế nào làm tăng chi phí của một chi tiết gia công?
Các hốc sâu và hẹp là vấn đề nan giải. Khi độ sâu hốc vượt quá bốn lần đường kính dụng cụ, việc thoát phoi trở nên khó khăn. Khả năng gãy dụng cụ tăng lên. Thời gian chu kỳ tăng lên đáng kể.
Các góc trong sắc nhọn là một vấn đề khác. Góc trong vuông cần dụng cụ đặc biệt hoặc thao tác phụ. Góc bo tròn cho phép sử dụng dao phay tiêu chuẩn. Nên thêm các đường bo tròn bất cứ khi nào có thể.
Dung sai quá chặt chẽ cho mọi chi tiết sẽ làm tăng chi phí mà không tạo thêm giá trị. Lỗ ổ bi chỉ cần dung sai ±0.005 mm là đủ. Còn biên dạng ngoài thì không cần. Chỉ nên quy định dung sai chặt chẽ khi chức năng yêu cầu.
Liệu mọi người có thể sản xuất các bộ phận cho robot y tế hoặc thiết bị phẫu thuật từ NOBLE không?
Vâng. NOBLE đạt chứng nhận ISO 13485:2016. Đây là tiêu chuẩn quản lý chất lượng dành cho thiết bị y tế. Chứng nhận này chứng minh khả năng gia công các linh kiện cho ứng dụng chăm sóc sức khỏe của chúng tôi. Đối với các công việc này, chúng tôi duy trì đầy đủ khả năng truy xuất nguồn gốc. Chứng nhận vật liệu. Hồ sơ kiểm tra. Tài liệu quy trình. Khách hàng nhận được một gói hoàn chỉnh phù hợp cho việc nộp hồ sơ theo quy định.
Quy trình kiểm tra chất lượng là gì?
Kiểm tra trong quá trình sản xuất diễn ra trong suốt quá trình gia công. Các công nhân vận hành kiểm tra các chi tiết quan trọng theo định kỳ. Họ ghi lại kết quả vào tài liệu xưởng.
Công đoạn kiểm tra cuối cùng sử dụng thiết bị đã được hiệu chuẩn. Máy đo tọa độ (CMM) để kiểm tra độ chính xác kích thước. Thước đo đường kính trong. Thước đo ren. Máy so sánh quang học để kiểm tra các biên dạng phức tạp và các chi tiết nhỏ.
