로봇 및 자동화를 위한 중요 재료 선택

올바른 재료 선택은 성공의 기초입니다. 자동화 및 로봇 공학을 위한 정밀 CNC 가공. ZS Precision의 경험에 따르면 무게, 강도 및 환경 저항의 균형을 맞추는 것이 시스템 성능에 매우 중요합니다. 우리는 구조적 무결성을 손상시키지 않으면서 속도와 탑재 하중 용량을 최적화하는 재료 선택을 통해 고객을 안내합니다.

구조 부품: 강도 대 중량 비율을 위한 알루미늄 6061 및 7075

로봇 팔 및 섀시 제작의 경우 무게는 속도와 배터리 수명의 적입니다. 알루미늄은 최적의 성능을 달성하기 위한 표준입니다. 강도 대 중량 비율.

알루미늄 6061: 업계의 주력 제품입니다. 뛰어난 가공성과 내식성을 제공하므로 베이스 플레이트, 브래킷 및 일반 구조 프레임에 적합합니다.
알루미늄 7075: 표준 알루미늄으로는 충분하지 않은 경우 7075를 권장합니다. 일부 강철과 비슷한 강도를 제공하지만 고응력 조인트 및 중량물 로봇 팔에 필수적인 알루미늄의 경량 특성을 유지합니다.

기어, 드라이브 및 액추에이터: 스테인리스 스틸 및 합금강 내구성

전송 구성 요소는 높은 토크와 반복적인 스트레스 사이클을 견딜 수 있는 재료가 필요합니다. 우리는 고급 기술을 활용합니다. CNC 선반 가공 내구성이 뛰어난 드라이브 구성 요소를 생산하기 위한 밀링.

스테인리스 스틸(303, 304, 316): 내식성이 필수적인 의료 또는 식품 가공 환경의 자동화에 이상적입니다.
합금강: 위한 고토크 기어 가공 액추에이터 샤프트의 경우 경화된 합금강은 무거운 하중 하에서 파손을 방지하는 데 필요한 내피로성을 제공합니다.

엔드 이펙터 및 부싱: 저마찰 엔지니어링 플라스틱(Delrin/POM, PEEK)

암 끝단 툴링(EOAT) 슬라이딩 메커니즘은 종종 결합 부품의 마모를 방지하고 관성을 줄이기 위해 비금속 솔루션이 필요합니다.

Delrin (POM): 우리의 주요 선택은 저마찰 플라스틱. 이는 치수 안정성이 뛰어나며 부싱, 베어링, 슬라이딩 가이드에 적합합니다.
PEEK: 높은 열 안정성과 화학 저항이 요구되는 극한 환경에는 PEEK가 복잡한 센서 하우징과 그리퍼에 뛰어난 성능을 제공합니다.

제조 용이성 설계(DFM) 팁 for 로봇공학

자동화를 위한 설계는 기계적 성능과 제조 효율성의 균형을 맞추는 것을 요구합니다. ZS CNC에서는 매일 CAD 파일을 검토하여 로봇 섀시 제작 및 팔 부품이 3, 4, 5축 CNC 기계에 최적화되도록 합니다. 설계 초기 단계에서 특정 DfM 전략을 구현하면 부품 생산이 더 빠르고 신뢰성 있게 이루어집니다.

경량화 전략: 포켓 가공 및 관성 감소

로봇공학에서 질량은 관성과 같습니다. 무거운 엔드이펙터와 팔은 더 큰 모터를 필요로 하며, 적재 용량을 줄이고 더 많은 전력을 소비합니다. 우리는 적극적인 경량화 기술 을 권장하는데, 예를 들어 포켓 가공—강성에 영향을 주지 않으면서 비구조적 영역에서 과잉 재료를 제거하는 방법입니다. 이는 알루미늄 6061 설계 최적화에 특히 효과적이며, 구조적 강성을 유지하면서 무게를 크게 줄여 가속도와 사이클 타임을 향상시킬 수 있습니다.

공차 적층 관리로 비용 절감

당사의 장비는 고정밀 ±0.005mm 공차를 달성하지만, 이 엄격한 공차를 모든 특징에 적용하는 것은 불필요하고 비용이 많이 듭니다. 다중 부품 조립 시, 공차 누적 적절히 계산하지 않으면 조립 문제를 일으킬 수 있습니다.

중요 특징: 베어링 구멍, 기어 장착부, 센서 하우징에만 엄격한 공차를 적용하세요.
비중요 특징: 가공 시간과 비용을 줄이기 위해 여유 구멍과 외부 프로파일의 공차를 넓히십시오.

모서리 반지름 및 공구 접근성 최적화를 통한 속도 향상

CNC 밀링 공구는 둥글기 때문에 완벽한 정사각형 내부 모서리를 절단할 수 없습니다. 특정 설계를 통해 모서리 반경 더 크고 튼튼한 공구를 사용하여 재료를 더 빠르게 제거할 수 있습니다. 이를 위해 CNC 리드 타임을 단축하는 것, 내부 반지름이 표준 커터 반지름보다 약간 커야 합니다(예: 12mm 공구의 경우 6.5mm 반지름 사용). 이렇게 하면 공구 떨림을 방지하고, 정지 마크를 줄이며, 커터가 멈추지 않고 부드럽게 모서리를 돌 수 있습니다.

기능 및 수명을 위한 표면 마감

적절한 표면 처리는 가공된 부품을 혹독한 산업 환경에 적합한 내구성 있는 부품으로 변환합니다. 특히 자동화 및 로봇 공학을 위한 정밀 CNC 가공, 마감은 부품이 주변 환경과 상호 작용하는 방식을 결정하여 마찰, 부식 저항 및 센서 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다. 우리는 마감을 단순한 미적 고려 사항이 아닌 중요한 엔지니어링 단계로 취급합니다.

내마모성 및 미관을 위한 양극 산화 처리(Type II & III)

알루미늄 로봇 팔 및 섀시 부품의 경우 양극 산화 처리가 업계 표준입니다. 당사는 부식 방지 및 색상 코딩을 위한 Type II(표준)와 뛰어난 내마모성을 위한 하드 양극 산화 처리(Type III) 를 모두 제공합니다. Type III는 지속적인 마찰에 노출되는 슬라이딩 메커니즘, 레일 및 기어에 필수적인 경화된 표면층을 생성하여 핵심 재료 속성을 변경하지 않고 장비의 수명을 크게 연장합니다.

의료 및 식품 자동화를 위한 부동태화 및 전해 연마

멸균 환경을 위한 제조 시 표면 순도는 타협할 수 없습니다. 당사는 의료 로봇 및 식품 가공 자동화에 사용되는 스테인리스 스틸 부품에 대해 부동태화 및 전해 연마를 활용합니다. 이러한 공정은 표면 오염 물질을 제거하고 미세한 피크를 매끄럽게 하여 박테리아 성장을 방지합니다. 여기서 부품 성능에 대한 표면 거칠기(Ra)의 영향 을 이해하는 것이 중요합니다. 더 매끄러운 마감은 규정 준수에 필요한 엄격한 위생 기준을 충족하기 때문입니다.

비전 시스템의 눈부심 감소를 위한 비드 블라스팅

머신 비전 카메라에 의존하는 자동화 시스템은 반사율이 높은 표면에 직면할 때 종종 실패합니다. 당사는 비드 블라스팅을 사용하여 금속 부품에 균일한 무광택 텍스처를 만듭니다. 이러한 빛의 확산은 광학 센서를 혼란스럽게 할 수 있는 눈부심을 방지하여 조명 조건이 다양한 픽 앤 플레이스 로봇 및 자동 검사 장치에서 높은 신뢰성을 보장합니다.

정밀 CNC가 최종 사용 로봇에 3D 프린팅보다 우수한 이유

적층 제조는 신속한 프로토타입 제작에 유용하지만, 자동화 및 로봇 공학을 위한 정밀 CNC 가공 최종 생산 부품의 금과옥조로 남아 있습니다. 공장 현장에서 수년간 작동하도록 설계된 로봇을 제작할 때 구조적 완전성이나 표면 마감을 타협할 수 없습니다. 최종 사용 애플리케이션에서 머시닝이 3D 프린팅보다 지속적으로 뛰어난 성능을 발휘하는 이유는 다음과 같습니다.

등방성 강도 vs. Z축 약점

3D 프린팅의 가장 큰 한계는 이방성입니다. 프린터는 부품을 레이어별로 구축하기 때문에 레이어 간의 결합(Z축)은 레이어 내의 재료보다 훨씬 약합니다. 응력을 받으면 인쇄된 부품은 박리되거나 부러지기 쉽습니다.

반대로 CNC 머시닝은 단단한 빌렛 재료에서 부품을 절단합니다. 이렇게 하면 재료의 등방성 강도가 유지됩니다. 즉, 부품이 모든 방향에서 동일하게 강합니다. 다음과 같은 중요한 구성 요소의 경우 로봇 섀시 제작 또는 하중 지지 암의 경우 하중 하에서 치명적인 고장을 방지하기 위해 이러한 구조적 일관성은 타협할 수 없습니다.

센서 장착을 위한 우수한 표면 품질 달성

최신 자동화는 비전 시스템, LiDAR 및 정밀 센서에 크게 의존합니다. 이러한 구성 요소는 올바르게 작동하려면 완벽하게 평평하고 수직인 장착 표면이 필요합니다.

3D 프린팅: 종종 "계단식" 레이어 라인과 거친 표면이 남아 수동 샌딩 또는 머시닝으로 수정해야 합니다.
CNC 가공: 기계에서 바로 매우 엄격한 평탄도 및 평행도 공차로 기계 가공된 표면을 제공합니다.

엄격한 공차가 필요한 복잡한 로봇 구성 요소의 경우 당사의 5축 CNC 가공 서비스 는 광범위한 후처리 없이 3D 프린팅이 따라올 수 없는 기하학적 정확도와 표면 마감을 보장합니다.

재료 밀도 및 피로 저항

자동화 라인의 로봇은 종종 24시간 연중무휴로 작동하여 부품에 수백만 번의 진동 및 응력 주기를 가합니다. 금속 3D 프린팅(DMLS/SLM)은 미세한 기공을 유발할 수 있으며, 이는 피로 균열의 시작점이 됩니다. CNC 가공 부품은 100% 재료 밀도를 유지합니다. 이 우수한 밀도는 더 나은 피로 저항으로 이어져 고강도 작업 주기 로 인해 조기에 부품이 고장나지 않도록 합니다. 내구성이 목표인 경우 단단한 알루미늄 또는 강철 블록이 항상 더 안전한 선택입니다.

자동화 제조 분야의 ZSCNC 장점

ZSCNC는 로봇 산업이 단순한 표준 머시닝 그 이상을 요구한다는 것을 이해합니다. 즉, 움직임 뒤에 숨겨진 엔지니어링을 이해하는 파트너가 필요합니다. 당사는 15년 이상의 경험과 100대 이상의 CNC 기계를 결합하여 제공합니다. 자동화 및 로봇 공학을 위한 정밀 CNC 가공 글로벌 표준을 충족합니다.

엔지니어링 목표를 지원하는 방법은 다음과 같습니다.

R&D 속도: 자동화 개발에서는 출시 기간이 매우 중요합니다. 당사는 전담 서비스를 제공합니다. 신속 프로토타이핑 서비스를 제공합니다 단 3~7일의 처리 시간으로 제공됩니다. 이 속도를 통해 귀사의 팀은 대량 생산에 들어가기 전에 적합성, 기능 및 설계 반복을 신속하게 테스트할 수 있습니다.
복잡한 기하학 처리: 로봇 팔과 조인트는 가공하기 어려운 복잡하고 유기적인 모양을 특징으로 하는 경우가 많습니다. 당사는 고급 기술을 활용하여 5축 CNC 밀링 이러한 복잡한 형상을 단일 설정으로 생산합니다. 이 접근 방식은 여러 고정 장치 변경의 필요성을 줄여 정확도를 크게 향상시킵니다.
단 산업 자동화에서는 신뢰성이 필수적입니다. 당사는 ISO 9001:2015 인증 가공 공급업체로서 엄격한 품질 관리를 구현합니다. 당사는 CMM(3차원 측정기) 및 OMM을 사용하여 중요한 치수를 검증하여 모든 부품이 귀사의 사양을 충족하는지 확인하고 ±0.005mm의 공차를 유지할 수 있습니다.
확장성: 맞춤형 엔드 이펙터 하나가 필요하든 기어 하우징 수천 개가 필요하든 당사의 CNC 밀링 능력 프로토타입에서 대량 생산까지 손쉽게 확장할 수 있습니다.

로봇 공학용 CNC에 대한 자주 묻는 질문

경량 로봇 팔에 가장 적합한 재료는 무엇입니까?

속도와 효율성이 높은 강도 대 중량 비율에 따라 달라지는 로봇 팔의 경우, 알루미늄 7075 가 종종 더 나은 선택입니다. 일부 강철과 비슷한 강도를 제공하지만 무게는 훨씬 적어 움직임 중 관성을 크게 줄입니다.

알루미늄 6061: 일반 구조 프레임 및 브래킷에 적합합니다.
알루미늄 7075: 최대 내구성이 필요한 고응력 부품에 가장 적합합니다.
델린(POM) / PEEK: 경량화 및 비전도성이 필요한 끝팔꿈치 공구(EOAT) 및 그리퍼에 이상적입니다.

로봇 공학에서 CNC 가공과 3D 프린팅은 어떻게 비교되나요?

3D 프린팅은 시각적 모델에 유용하지만, CNC 가공은 기능적 최종 부품의 표준입니다. 가공된 부품은 등방성 강도를 제공하여 모든 방향에서 동일한 강도를 가지며, 3D 프린트된 부품은 종종 Z축 층을 따라 약한 부분이 있습니다. 이를 위해 로봇 섀시 제작 대형 및 중장비 사이클에서는 CNC가 장기적인 신뢰성을 위해 필요한 재료 밀도와 피로 저항을 보장합니다.

고정밀 자동화 부품에 필요한 공차는 무엇인가요?

자동화 시스템은 백래시를 방지하고 정확한 위치 결정을 위해 정밀한 맞춤이 필요합니다. 일반 상업용 공차는 보통 ±0.01mm 정도입니다. 그러나 기어박스 내부 또는 센서 장착과 같은 중요한 응용 분야에서는 산업용 등급의 정밀도 표준인 ±0.005mm까지 준수합니다.이 수준의 정밀도는 자동화 조립 라인의 반복성과 수명을 유지하는 데 매우 중요합니다.