Usinagem de precisão de braços robóticos: análise de todo o processo, desde materiais até produtos acabados

De acordo com as diferentes condições de força e cenários de aplicação, as peças mecânicas do braço utilizam principalmente os seguintes tipos de materiais:

Liga de alumínio (como 6061-T6, 7075-T6): adequada para componentes leves, como armas pequenas e efetores finais de braços robóticos. A liga de alumínio tem baixa densidade e boa processabilidade, mas o material é relativamente “macio” e propenso a aderir à ferramenta de corte durante o processamento, exigindo a seleção de parâmetros de corte apropriados.

Aço estrutural de liga (como 40Cr, 42CrMo): adequado para componentes-de suporte de carga, como juntas e bases. Este tipo de material possui alta resistência e boa resistência ao desgaste, mas causa desgaste significativo da ferramenta. É necessário usar ferramentas revestidas-resistentes ao desgaste e confirmar se a dureza de têmpera e revenido está dentro da faixa de HB285-322 antes do processamento.

Aço inoxidável (como 304, 316): adequado para braços robóticos nas indústrias alimentícia e médica. O aço inoxidável tem baixa condutividade térmica e é propenso ao acúmulo de cavacos, exigindo controle rigoroso da vazão e velocidade do fluido de corte.

Para superfícies complexas, cavidades profundas e estruturas de paredes-finas de braços robóticos, a usinagem de articulação de cinco eixos é um processo essencial para garantir a precisão. Com base na experiência de processamento, as seguintes etapas precisam ser cuidadosamente controladas:

Pré-tratamento do material: Verifique se a dureza do material é adequada para processamento (geralmente HB220-280 é o preferido). Se houver tensão residual no material, o recozimento de alívio de tensão deve ser realizado primeiro para evitar deformação durante o processamento.

Otimização de fixação: Os componentes do braço do robô são, em sua maioria, peças irregulares, como sedes de juntas em formato de "L" e braços pequenos em formato de "faixa longa". Acessórios especiais ou modulares devem ser usados ​​para garantir posicionamento preciso, fixação firme e deformação mínima. Para áreas com paredes-finas, blocos de suporte auxiliares precisam ser adicionados para evitar abaulamentos durante o processamento.

Planejamento do caminho da ferramenta: O corte em camadas é usado na fase de usinagem de desbaste e o fresamento cicloidal é usado para reduzir a carga da ferramenta; Durante o estágio de usinagem de precisão, o fresamento de contorno é usado para superfícies de alta-precisão para garantir que a altura residual na superfície seja menor ou igual a Ra1,6 μm. Para estruturas de cavidades profundas, é necessário definir o ângulo de inclinação do eixo da ferramenta para evitar interferência entre o fuso e a peça.

Correspondência de parâmetros de corte: Ao processar liga de aço, a velocidade de corte da usinagem de desbaste é de 80-120m/min, e a usinagem de precisão pode ser aumentada para 200-250m/min. Também é controlado por um sistema de refrigeração interna de alta pressão (acima de 70Bar) para controlar a temperatura da zona de corte.

Após a usinagem, as peças do braço robótico geralmente requerem tratamento de superfície para melhorar a resistência ao desgaste, à corrosão ou à aparência.

Anodização dura: adequada para componentes de liga de alumínio, com espessura de filme de óxido de até 30-60 μ m e dureza superficial de HV400-600, é a escolha ideal para juntas de braços robóticos e dobradiças de linhas de produção automatizadas.

Niquelagem química: Adequado para componentes de precisão, a uniformidade do revestimento pode atingir ± 1 μ m, e estruturas complexas podem ser cobertas sem fonte de alimentação externa, com excelente resistência à corrosão.

Oxidação por microarco: Sob condições extremas de trabalho, um revestimento cerâmico pode ser gerado in situ na superfície de ligas de alumínio, com dureza de até HV1500-2000 e limite de resistência a altas temperaturas de 2.500 graus, mas o custo é relativamente alto.

Para garantir a confiabilidade-de longo prazo dos componentes do braço robótico, são necessárias diversas inspeções de qualidade durante o processo de usinagem.

Medição on-line: sondas integradas de máquinas-ferramenta acionam medições automáticas após processos críticos, compensando o desgaste da ferramenta em tempo-real.

Inspeção de três coordenadas: As principais superfícies de contato (como furos de rolamento) precisam ser inspecionadas com CMM e as tolerâncias de forma e posição devem ser controladas dentro de 0,01 mm.

Rastreabilidade de dados: Estabeleça um registro de processamento para registrar os parâmetros de processamento e dados de inspeção de cada peça, formando um arquivo digital rastreável para posterior otimização do processo.

No campo da pesquisa e desenvolvimento de robôs, a tecnologia de impressão 3D está reduzindo a barreira do hardware. Por exemplo, uma equipe do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique desenvolveu a mão robótica humanóide ORCA Hand, onde todos os componentes estruturais podem ser fabricados usando uma impressora 3D comum a um custo de material inferior a 2.000 francos suíços, fornecendo uma plataforma de pesquisa e desenvolvimento acessível para laboratórios e universidades de pequeno e médio- porte. Isso também indica que a combinação de impressão 3D e usinagem CNC tem grande potencial na prototipagem rápida e na produção experimental em pequena-escala de componentes de robôs.

P1: Como evitar a deformação-de paredes finas na usinagem de peças de braços robóticos?

Adotando uma sequência de usinagem simétrica (como fresamento alternado em ambos os lados) para equilibrar a tensão de corte. Ao mesmo tempo, adicionar suporte auxiliar ou usar ventosas a vácuo em áreas-de paredes finas pode reduzir a deformação da fixação.

Q2: O que devo fazer se a ferramenta de corte estiver propensa a lascar durante o processamento de ligas de aço?

Verifique se os parâmetros de corte correspondem, limite a profundidade máxima de corte (menor ou igual a 2 mm) durante a usinagem de desbaste e verifique o desvio da ferramenta (menor ou igual a 0,01 mm) antes da usinagem de precisão. Escolha ferramentas de corte revestidas com TiAlN para aumentar a dureza vermelha.

Q3: Podemos fazer um orçamento sem desenhos 3D?

Sugira fornecer desenhos 3D em formato STEP ou IGS, pois esta é a base mais precisa para cotação. Se apenas desenhos ou amostras 2D estiverem disponíveis, serviços de modelagem reversa poderão ser fornecidos (a um custo adicional).

Q4: Qual é o prazo de entrega típico para usinagem CNC de peças de braço robótico?

Amostras/lotes pequenos geralmente levam de 3 a 7 dias úteis, enquanto a produção de lotes médios leva de 7 a 15 dias úteis, dependendo da complexidade e quantidade das peças.

Q5: O tratamento de superfície tem impacto no tamanho?

influente. A espessura do filme anodizado duro é de cerca de 30-60 μm, e a espessura do revestimento de níquel sem eletrólito é de cerca de 5-15 μm. Ao projetar, é necessário reservar margem de processamento ou indicar “tratar primeiro, processar depois”.

O modelo Shenzhen StrongD tem mais de 14 anos de experiência em usinagem de precisão CNC, equipado com centros de usinagem multieixos, equipamentos de impressão 3D e uma linha completa de produção de tratamento de superfície. Somos especializados na fabricação de componentes para setores como robótica, automotivo e saúde, fornecendo-soluções completas, desde a validação de protótipos até a produção em massa. Bem-vindo ao nos enviar desenhos para consulta. Forneceremos análise DFM gratuita e cotação precisa.

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