Обработка на станках с ЧПУ для робототехники: соединения, корпуса и повторяемость, без которой не может обойтись робот.

Заявленная роботом повторяемость достигается за счет сотен обработанных деталей, и достаточно одной из них, чтобы испортить все показатели. Корпус шарнира, отличающийся на несколько микрон, приводит к смещению манипулятора. Партия корпусов, отличающаяся от первой партии, означает, что сборка на линии невозможна. В робототехнике обработанная деталь — это не компонент, а механизм.

Детали, которые приводят робота в движение

Большая часть коллаборативного робота изготавливается механическим способом: корпуса шарниров, компоненты гармонического привода, кронштейны энкодеров, крепления двигателей, корпуса приводов, пластины концевых захватов и кронштейны датчиков. Каждая деталь является звеном в цепи допусков между двигателем, шестерней и несущей ее нагрузкой. Цепь выдерживает нагрузку только в том случае, если каждое звено выдерживает нагрузку.

Где накапливается терпимость, это сказывается на результатах.

Роботизированная рука представляет собой набор шарниров, и ошибки накапливаются. Если каждый шарнир смещен на 0,01 мм в неправильном направлении, шестиосевая рука демонстрирует видимое смещение в запястье. Именно поэтому критически важными являются геометрические соотношения, а не отдельные размеры: концентричность между отверстием и его привязкой, перпендикулярность монтажных поверхностей и истинное положение на схемах расположения болтов, которые должны совпадать со следующим модулем.

Практический вывод: деталь требует строгого контроля по нескольким параметрам и обычного контроля по всем остальным. Хороший чертеж показывает, что к чему относится. Хороший цех обрабатывает деталь соответствующим образом и подтверждает это данными КИМ, а не штангенциркулем.

Материалы и вес

Вес — это один из параметров производительности роботизированной руки: более лёгкая рука работает быстрее и меньше нагружает двигатели. Алюминий 7075-T651 используется для изготовления конструктивных элементов и корпусов, обеспечивая наилучшее соотношение прочности и веса, 6061-T6 — для кронштейнов и крышек, где важна стоимость, а POM или PEEK используются в качестве втулок, изоляторов и изнашиваемых компонентов. Штифты и валы часто изготавливаются из нержавеющей стали 17-4PH или закаленной стали, где износостойкость важнее веса.

Обсуждение конструкции деталей для роботов обычно краткое, но конкретное: толщина стенок корпусов, поскольку тонкие стенки издают звон и вибрацию; глубина отверстия по сравнению с вылетом инструмента; и где разместить углубления для снижения веса, не превращая жесткую деталь в гибкую. Постоянно возникают вопросы о переходе от литья к заготовкам, и каждый такой случай — это упражнение по проектированию с учетом технологичности: деталь переосмысливается для процесса фрезерования, а не просто изготавливается из другого блока.

Стабильность качества партии, а не наличие только одной качественной детали.

Роботы поставляются в больших объемах, поэтому технологический процесс должен оставаться неизменным на протяжении всего цикла производства: одна и та же программа, одни и те же приспособления, одна и та же стратегия оснастки и измерения, которые выявляют отклонения, пока еще недороги. Первый образец подтверждает работоспособность процесса; внутрипроизводственные проверки обеспечивают его точность; окончательная инспекция подтверждает работоспособность всей партии. У производителя роботов, получившего идеальный первый образец и деталь с отклонениями в сотом экземпляре, проблема не в измерениях, а в поставщике.

Чем мы занимаемся в KGL

Компания KGL обрабатывает детали роботов из алюминия на 3-, 4- и 5-осевых станках, обеспечивая точность ±0,005–0,01 мм по критически важным элементам с проверкой на координатно-измерительной машине (CMM). Диапазон работ включает в себя изготовление соединителей для локтевых суставов коллаборативных роботов и внутренних структурных крышек, а также компонентов манипулятора из алюминия марки 7075. Технологический процесс построен таким образом, чтобы десятая партия соответствовала первой. Проверка чертежей выявляет риски накопления допусков до начала резки, а образцы измеряются и подтверждаются перед началом серийного производства.

Заключение

В робототехнике важна деталь в сотом экземпляре, а не в первом. Выбирайте цех, который обеспечивает повторяемость процесса, измеряет геометрию, определяющую производительность, и обрабатывает каждую партию так, как будто её ожидает робот.

FAQ

Q: Какие допуски наиболее важны для деталей роботизированных суставов?

A: Геометрические соотношения: концентричность отверстий и регистров, перпендикулярность монтажных поверхностей и истинное положение на схеме расположения болтов. Именно они определяют выравнивание соединения, и они имеют большее значение, чем отдельные диаметры.

Q: 7075 или 6061 для роботизированных манипуляторов?

A: Сплав 7075-T651 подходит для деталей, подверженных нагрузке, и важен их вес; сплав 6061-T6 — для деталей, где решающее значение имеют стоимость или формуемость. Оба сплава хорошо поддаются механической обработке и чистому анодированию; выбор сплава определяется чертежом и условиями нагружения.

Q: Можно ли изготавливать детали для роботов из заготовки для замены литых деталей?

A: Да. Обработка заготовок полностью исключает затраты на литейную оснастку, а анализ DFM (проектирование с учетом технологичности) может оптимизировать конструкцию для обработки. Многие производители роботов переходят на использование алюминиевых заготовок на ранних этапах производства, до того как оправдаются инвестиции в литье.