Kritický výběr materiálů pro robotiku a automatizaci

Výběr správného materiálu je základem úspěšného precizního CNC obrábění pro automatizaci a robotiku. V naší zkušenosti v ZS Precision je klíčové vyvážení hmotnosti, pevnosti a odolnosti vůči prostředí pro výkon systému. Vedeme naše klienty při výběru materiálů, které optimalizují rychlost a nosnost bez kompromisů v pevnosti konstrukce.

Stavitelné součásti: hliník 6061 a 7075 pro poměr pevnosti k hmotnosti

Pro robotické ramena a výrobu podvozků je hmotnost nepřítelem rychlosti a životnosti baterie. Hliník je standardem pro dosažení optimálního poměr pevnosti k hmotnosti.

• Hliník 6061: Pracovník odvětví. Nabízí vynikající obrábění a odolnost proti korozi, což z něj činí ideální volbu pro základové desky, držáky a obecné konstrukční rámy.
• Hliník 7075: Když standardní hliník nestačí, doporučujeme 7075. Přináší pevnost srovnatelnou s některými ocelmi, ale zachovává lehké vlastnosti hliníku, což je nezbytné pro vysoké zatížení kloubů a těžké robotické ramena.

Ozubená kola, pohony a pohony: nerezová ocel a slitiny ocelí odolnost

Součásti přenosu vyžadují materiály, které vydrží vysoký krouticí moment a opakované cykly namáhání. Používáme pokročilé CNC soustružení a frézování k výrobě odolných pohonných součástí.

• Nerezová ocel (303, 304, 316): Ideální pro automatizaci v prostředích medicíny nebo potravinářství, kde je odolnost proti korozi nezbytná.
• Slitiny ocelí: Pro obrábění ozubených kol s vysokým krouticím momentem a hřídelí pohonů, tvrzené slitiny ocelí poskytují potřebnou odolnost proti únavě, aby zabránily selhání při těžkých zatíženích.

Koncové efektory a pouzdra: nízkoztrátové inženýrské plasty (Delrin/POM, PEEK)

Nástroje na konci ramene (EOAT) a kluzné mechanismy často vyžadují nekovová řešení, aby se zabránilo opotřebení spojovacích dílů a snížila setrvačnost.

• Delrin (POM): Naše volba pro nízkoztrátové plasty. Je dimenzionálně stabilní a vynikající pro pouzdra, ložiska a kluzné vedení.
• PEEK: Pro extrémní prostředí vyžadující vysokou tepelnou stabilitu a chemickou odolnost nabízí PEEK vynikající výkon pro složité kryty senzorů a uchopovače.

Tipy pro návrh pro výrobu (DFM) pro robotiku

Návrh pro automatizaci vyžaduje vyvážení mechanického výkonu s výrobní efektivitou. Ve ZS CNC denně kontrolujeme CAD soubory, aby bylo zajištěno výroba robotických skříní a komponent ramena jsou optimalizovány pro naše CNC stroje s 3, 4 a 5 osami. Implementace specifických strategií DfM již v rané fázi návrhu zajišťuje, že díly jsou vyráběny rychleji a spolehlivěji.

Strategie snižování hmotnosti: Výřezy a snížení setrvačnosti

V robotice je hmotnost rovna setrvačnosti. Těžké koncové efektory a ramena vyžadují větší motory, snižují nosnost a spotřebovávají více energie. Doporučujeme agresivní techniky snižování hmotnosti jako jsou výřezy – odstraňování přebytečného materiálu z ne-strukturálních oblastí bez narušení tuhosti. To je obzvláště účinné u Optimalizace návrhu hliníku 6061, kde můžeme zachovat strukturální pevnost a současně výrazně snížit hmotnost pro zlepšení akcelerace a doby cyklu.

Řízení skládání tolerance pro snížení nákladů

Naše zařízení dosahují vysoce přesných tolerancí ±0,005 mm, aplikace této přesnosti na každý prvek je zbytečná a nákladná. U sestav s více díly skládání tolerancí může způsobit problémy s přesností, pokud není správně vypočítána.

• Kritické prvky: Používejte přísné tolerance pouze u ložiskových otvorů, montážních kolíků a krytů senzorů.
• Nepodstatné prvky: Uvolněte tolerance u vůlí v dírách a vnějších profilech, aby se zkrátila doba obrábění a snížily náklady.

Zaoblení rohů a optimalizace přístupu nástrojů pro rychlost

CNC frézovací nástroje jsou kulaté a nemohou dokonale řezat pravoúhlé vnitřní rohy. Navrhováním s konkrétními poloměry rohů nám umožňuje používat větší, pevnější nástroje, které odstraňují materiál rychleji. Abychom urychlit dodací lhůty CNC, zajistěte, že vnitřní poloměry jsou mírně větší než standardní poloměr frézy (například použijte poloměr 6,5 mm pro nástroj 12 mm). To zabrání vibracím nástroje, sníží stopy po setrvání a umožní fréze plynule zatáčet rohy bez zastavení.

Povrchové úpravy pro funkci a dlouhověkost

Správná povrchová úprava promění surový obráběný díl v odolný komponent připravený na náročné průmyslové prostředí. V precizního CNC obrábění pro automatizaci a robotiku, úprava určuje, jak se díly chovají v okolí, přímo ovlivňuje tření, odolnost proti korozi a přesnost senzorů. Povrchové úpravy považujeme za klíčový inženýrský krok, nikoli pouze estetickou záležitost.

Anodizace (Typ II a III) pro odolnost proti opotřebení a estetiku

Pro hliníkové robotické ramena a konstrukční díly je anodizace průmyslovým standardem. Poskytujeme jak Typ II (standardní) pro ochranu proti korozi a barevné kódování, tak Tvrdá anodizace (Typ III) pro vynikající odolnost proti opotřebení. Typ III vytváří tvrdou povrchovou vrstvu, která je nezbytná pro kluzné mechanismy, kolejnice a ozubená kola, jež čelí neustálému tření, a výrazně prodlužuje životnost zařízení bez změny základních vlastností materiálu.

Pasivace a elektropolírování pro medicínskou a potravinářskou automatizaci

Při výrobě pro sterilní prostředí je čistota povrchu nezbytná. Používáme pasivaci a elektropolírování pro komponenty z nerezové oceli používané v medicínské robotice a automatizaci potravinářského zpracování. Tyto procesy odstraňují povrchové kontaminanty a vyhlazují mikroskopické špičky, aby se zabránilo růstu bakterií. Pochopení vlivu drsnosti povrchu (Ra) na výkon dílu je zde klíčové, protože hladší povrch zajišťuje splnění přísných hygienických norem požadovaných pro regulační shodu.

Perličkové čištění k redukci odlesků pro vizuální systémy

Automatizované systémy spoléhající na kamery strojového vidění často selhávají při práci s vysoce reflexními povrchy. Používáme perličkové čištění k vytvoření jednotné matné textury na kovových dílech. Tato difuze světla zabraňuje odleskům, které mohou zmást optické senzory, a zajišťuje vysokou spolehlivost u robotů pro manipulaci a automatizovaných inspekčních jednotek, kde se mění podmínky osvětlení.

Proč je přesná CNC obrábění lepší než 3D tisk pro koncové roboty

Ačkoliv aditivní výroba má své místo v rychlém prototypování, precizního CNC obrábění pro automatizaci a robotiku zůstává zlatým standardem pro finální výrobní díly. Když stavíme roboty určené k provozu na výrobní lince po mnoho let, nemůžeme dělat kompromisy v oblasti strukturální integrity nebo povrchového vzhledu. Zde je důvod, proč obrábění konzistentně předčí 3D tisk u koncových aplikací.

Izotropní pevnost vs. slabost v Z-ose

Největším omezením 3D tisku je anizotropie. Protože tiskárny staví díly vrstvu po vrstvě, vazby mezi těmito vrstvami (Z-osa) jsou výrazně slabší než materiál uvnitř vrstvy samotné. Pod zatížením jsou tištěné díly náchylné k delaminaci nebo prasknutí.

Naopak, CNC obrábění řeže díly z pevného kusu materiálu. To zachovává vlastnosti materiálu izotropní pevnost, což znamená, že díl je stejně pevný ve všech směrech. U kritických součástí, jako jsou výroba robotických skříní nebo nosné ramena, je tato strukturální konzistence nezbytná, aby se zabránilo katastrofálnímu selhání při zatížení.

Dosažení vynikající kvality povrchu pro upevnění senzorů

Moderní automatizace se silně spoléhá na vizuální systémy, LiDAR a přesné senzory. Tyto komponenty vyžadují upevňovací plochy, které jsou dokonale rovné a kolmé, aby správně fungovaly.

• 3D tisk: Často zanechává "schodové" vrstvy a drsné povrchy, které je třeba ručně brousit nebo obrábět k odstranění.
• CNC obrábění: Poskytuje povrchy s přesným strojovým povrchovým zpracováním s extrémně těsnými tolerancemi rovinnosti a paralelismu přímo z stroje.

Pro složité robotické součásti vyžadující přesné tolerance naše služby CNC obrábění s 5 osami zaručuje geometrickou přesnost a povrchovou úpravu, kterou 3D tisk jednoduše nedokáže dosáhnout bez rozsáhlého následného zpracování.

Hustota materiálu a odolnost proti únavě

Roboti v automatizačních linkách často běží 24/7, což vystavuje díly milionům cyklů vibrací a zatížení. Metalický 3D tisk (DMLS/SLM) může zavést mikroskopickou pórovitost, která se stává výchozím bodem pro únavové praskliny. Díly obráběné CNC si zachovávají hustotu materiálu 100%. Tato vyšší hustota znamená lepší odolnost proti únavě, což zajišťuje, že těžké cykly zatížení nevedou k předčasnému selhání dílu. Když je cílem odolnost, je vždy bezpečnější volbou pevný blok hliníku nebo oceli.

Výhoda ZSCNC v automatizační výrobě

Ve ZSCNC chápeme, že průmysl robotiky vyžaduje víc než jen standardní obrábění; je potřeba partner, který rozumí inženýrství pohybu. Kombinujeme více než 15 let zkušeností s flotilou více než 100 CNC strojů, abychom dodali precizního CNC obrábění pro automatizaci a robotiku který splňuje globální standardy.

Zde je návod, jak podporujeme vaše inženýrské cíle:

• Rychlost pro výzkum a vývoj: Čas uvedení na trh je v automatizačním vývoji kritický. Nabízíme specializované rychlými prototypovými službami s dobou obratu pouhých 3-7 dní. Tato rychlost umožňuje vašemu týmu rychle otestovat lícování, funkci a iterovat návrhy před zahájením sériové výroby.
• Zpracování složitých geometrických tvarů: Robotická ramena a klouby často obsahují složité, organické tvary, které se obtížně obrábějí. Využíváme pokročilé 5osého CNC obrábění k výrobě těchto složitých geometrií v jediném nastavení. Tento přístup výrazně zlepšuje přesnost snížením potřeby vícenásobných změn přípravků.
• Zajištění kvality: Spolehlivost je v průmyslové automatizaci nekompromisní. Jako ISO 9001:2015 certifikované obrábění poskytovatel, implementujeme přísné kontroly kvality. Ověřujeme kritické rozměry pomocí CMM (souřadnicových měřicích strojů) a OMM, abychom zajistili, že každý díl splňuje vaše specifikace, se schopností udržet tolerance až ±0,005 mm.
• Škálovatelnost: Ať už potřebujete jeden zakázkový koncový efektor nebo tisíce skříní převodovek, naše Možnosti frézování CNC se bez námahy škáluje od prototypu po velkoobjemovou výrobu.

Často kladené otázky o CNC pro robotiku

Jaký je nejlepší materiál pro lehká robotická ramena?

Pro robotická ramena, kde rychlost a efektivita závisí na vysokém poměru pevnosti a hmotnosti, Hliník 7075 je často tou nejlepší volbou. Nabízí pevnost srovnatelnou s některými ocelmi, ale při zlomku hmotnosti, což výrazně snižuje setrvačnost během pohybu.

• Hliník 6061: Vynikající pro obecné konstrukční rámy a držáky.
• Hliník 7075: Nejlepší pro vysoce namáhané komponenty vyžadující maximální trvanlivost.
• Delrin (POM) / PEEK: Ideální pro nástroje na konci ramene (EOAT) a uchopovače, které musí být lehké a nevodivé.

Jak se srovnává obrábění CNC s 3D tiskem pro robotiku?

Zatímco 3D tisk je užitečný pro vizuální modely, obrábění CNC zůstává standardem pro funkční díly určené k použití. Obráběné součásti poskytují izotropní pevnost, což znamená, že jsou stejně pevné ve všech směrech, na rozdíl od tištěných dílů, které často mají slabé body podél vrstev Z-ové osy. Pro výroba robotických skříní a těžké cykly zajišťuje CNC hustotu materiálu a odolnost proti únavě, což je nezbytné pro dlouhodobou spolehlivost.

Jaké tolerance jsou požadovány pro vysoce přesné automatizační díly?

Automatizační systémy spoléhají na přesné přesnosti, aby zabránily zpětnému chodu a zajistily přesné polohování. Standardní komerční tolerance se obvykle pohybují kolem ±0,01mm. Nicméně, pro kritické aplikace, jako jsou vnitřní části převodovek nebo montážní body senzorů, dodržujeme tolerance průmyslové třídy až do ±0,005mm. Tato úroveň přesnosti je klíčová pro udržení opakovatelnosti a dlouhověkosti automatizovaných montážních linek.