Почему обработка на станках с ЧПУ важна для робототехники
Когда вы видите, как эти роботы, словно воплотившиеся в реальность, делают сальто прямо перед вами, вас когда-нибудь беспокоит, что они могут развалиться или выйти из строя? Суставы сгибаются. Руки разгибаются. Вся конструкция испытывает реальные силы — гравитацию, инерцию и удар.
Поэтому оборудование должно быть жестким, легким и точным.
В этой области доминируют два процесса: прототипирование и мелкосерийное производство. CNC-обработка и изготовление изделий из листового металла. Оба вида производства доступны. Оба позволяют быстро изготавливать реальные детали. Но они служат разным целям.
Эти два процесса также очень важны для создания роботов, обладающих собственным телом. Затем я шаг за шагом покажу вам, как станки с ЧПУ и обработка листового металла работают вместе для создания такого робота.
Компоненты, изготовленные на станках с ЧПУ (основа прецизионной обработки)
Некоторые компоненты определяют производительность робота. Они воспринимают нагрузки. Они задают точность. Без них вся машина будет работать с перебоями и выйдет из строя.
Совместное жилье
Они расположены в области плеч, бедер, коленей и лодыжек. Каждая из них выдерживает полную силу движения конечности или изменения положения тела. Корпус должен иметь точно выточенные отверстия. Подшипники плотно запрессовываются. Уплотнения расположены концентрично вращающемуся валу.
Если у заказчика нет особых требований, мы обычно используем алюминий 6061 или 7075 для изготовления этих деталей. Пятиосевая обработка на станках с ЧПУ — оптимальный вариант. Инструмент может обрабатывать подрезы и наклонные поверхности за одну установку. Но квалифицированный токарь может изготовить ту же деталь и на трехосевом фрезерном станке. Для этого потребуется несколько установок, больше приспособлений и тщательная перекалибровка базовых точек. Пятиосевая обработка быстрее и точнее. Трехосевая обработка дешевле для небольших партий.
Вращающиеся трансмиссионные валы
Эти детали вращаются. Они передают крутящий момент от двигателя к шарниру. Геометрия довольно сложная. Для подшипниковых опор требуется точный контроль диаметра. Шлицевые или шпоночные пазы передают вращение без проскальзывания. Резьбовые элементы удерживают стопорные гайки или шкивы. Многие валы также имеют внутренние сквозные отверстия. Провода для датчиков или питания проходят прямо через середину вращающегося узла.
Для изготовления этих валов мы используем токарные станки с ЧПУ и приводным инструментом. Токарный станок выполняет основную работу по обработке наружных диаметров. Приводной инструмент фрезерует плоские поверхности, сверлит поперечные отверстия и нарезает шпоночные пазы, не снимая деталь со шпинделя. Для сложных валов обычно лучше всего использовать пятиосевой токарно-фрезерный центр. Он позволяет обрабатывать внеосевые элементы и угловые отверстия за один проход.
Здесь важен технологический процесс обработки материала. Первым делом нужно выполнить черновую обработку вала. Обязательно убедитесь, что у вас есть запасы материалов критически важных диаметров. Затем отправьте его на термообработку. Целевая твердость варьируется от HRC 45 до 60 в зависимости от сплава и допустимого износа. После термообработки настало время чистовой шлифовки подшипниковых шеек и уплотнительных поверхностей. Шлифовка становится очень точной при работе с закаленной сталью, чего невозможно достичь токарным методом. В результате получается вал, который вращается точно, медленно изнашивается и прослужит столько, сколько положено роботам.
Шасси туловища (основная монтажная пластина)
Это основа робота. К ней подключается всё: компьютеры, батареи, приводы, системы организации кабелей. Пластина обеспечивает плоские, параллельные опорные поверхности. Если пластина согнется или перекрутится, ничто другое не будет правильно выровнено. Ваши роботы в итоге будут стоять криво.
Мы изготавливаем это из алюминиевой пластины. Толщина варьируется от 12 до 25 миллиметров в зависимости от размера робота и его конструкции. Обработка довольно простая, но довольно трудоемкая. Имеются сотни резьбовых отверстий, каждое из которых просверлено и нарезано с точностью до дюйма. Если отверстие окажется не в том месте пластины, это может обойтись очень дорого. В цехах используют обрабатывающие центры с ЧПУ и циклами проверки для контроля положения отверстий перед нарезанием резьбы.
Мелкие прецизионные детали
Не каждый компонент является несущей конструкцией. Некоторые детали крошечные. Для их изготовления требуются другие станки и другой подход.
Кости пальцев и звенья кисти малы, сложны и многочисленны. Человеческая кисть может иметь около пятнадцати или двадцати сочлененных звеньев. Каждое из них имеет опорные поверхности, отверстия для шарниров и направляющие для тросов. В этом случае идеально подходят токарные станки швейцарского типа. Они используют станки для резки длинных, тонких деталей из прутка с исключительной концентричностью. Для еще более мелких деталей лучше всего подойдут микрофрезерные станки. Диаметр используемых нами инструментов составляет менее одного миллиметра. Скорость подачи измеряется в микронах на зуб.
Гибкие элементы датчиков силы/крутящего момента представляют собой совершенно иную проблему. Это тонкостенные упругие конструкции. Они немного податливы под давлением. Тензометрические датчики измеряют эту деформацию. Деталь должна идеально возвращаться в исходное положение каждый раз. Если материала слишком много, датчик может стать нечувствительным. Он просто не производит достаточное количество материала, чтобы внести необратимые изменения. Если вы обрабатываете их из алюминия или нержавеющей стали 17-4PH, вам нужно будет тщательно контролировать траекторию движения инструмента. Любой след от режущего инструмента становится концентрацией напряжений. Многие цеха в итоге выбрасывают половину своей первой партии, когда обнаруживают это.
Опорные пластины подшипников и крепления энкодеров проще, но по-прежнему точны. Они обеспечивают осевое прилегание подшипников. Они удерживают считывающие головки энкодеров с точно заданными воздушными зазорами. Допуски имеют значение, но геометрия обычно довольно проста.
Правила проектирования для станков с ЧПУ (маркированный список)
Хотите узнать мое мнение? На что следует обратить особое внимание? Я собрал несколько пунктов, которые, надеюсь, окажутся полезными.
- По возможности старайтесь избегать узких и тесных карманов. Любой карман, глубина которого более чем в четыре раза превышает ширину, представляет проблему. Стружка плохо удаляется. Охлаждающая жидкость не может попасть в зону резания. Длинные и тонкие концевые фрезы могут вибрировать или ломаться. Перепроектируйте деталь или добавьте сквозное отверстие, чтобы облегчить удаление стружки.
- Для внутренних углов используйте стандартные радиусы концевых фрез, хорошо? Наиболее распространенные радиусы — 1.5 мм, 3 мм и 6 мм. Они соответствуют стандартным инструментам. Если у вас нестандартный радиус, скажем, 4.2 мм, то цеху придется изготавливать инструмент на заказ или использовать несколько проходов для обработки угла. Оба варианта увеличивают стоимость и время выполнения заказа.
- Указывайте жесткие допуски только тогда, когда это действительно необходимо. Для подшипниковой шейки или поверхности крепления шестерни действительно требуется допуск ±0.005 мм. Для декоративного внешнего профиля это не требуется. Многие конструкторы устанавливают жесткие допуски по каждому размеру. В итоге это только увеличивает стоимость, не улучшая при этом качество работы. Просто будьте внимательны при выборе поставщика.
- Идея заключается в проектировании с минимальным количеством переналадок. Каждый раз, когда мы снимаем деталь со станка и устанавливаем её обратно, точность снижается, а время цикла увеличивается. Если деталь обрабатывается за одну или две переналадки, её стоимость будет вдвое ниже, чем у детали, требующей пяти переналадок. Ориентирующие элементы доступны только с одного направления. Старайтесь избегать подрезов, если в этом нет крайней необходимости. Проектируйте с учётом возможностей станка, а не только его функциональности.
Изготовление изделий из листового металла Компоненты (легкая рама)
Роботы, воплощенные в теле, чрезвычайно сложны, но при этом некоторые их компоненты должны быть жесткими, легкими и недорогими. Именно здесь листовой металл проявляет себя во всей красе. Он используется для создания оболочки робота и его вспомогательных конструкций.
Защитные кожухи и панели для туловища
Подумайте о боковых панелях, задних крышках и верхних панелях. Они защищают от пыли и удерживают кабели внутри. Кроме того, они придают роботу законченный вид. Всем известно, что клубок проводов, свисающих с прототипа, портит внешний вид.
Для изготовления нашей продукции мы используем лазерный резак. Станок вырезает плоские заготовки из алюминиевых листов толщиной от 1.5 до 2 миллиметров. В них предусмотрены отверстия для циркуляции воздуха и вырезы для прокладки кабелей. Затем деталь перемещается на листогибочный пресс. Пресс сгибает, формирует фланцы и придает форму трехмерной конструкции.
Гайки PEM здесь — стандартная деталь. Это запрессовываемые резьбовые вставки. Их устанавливают в мастерской после того, как их согнут. Вставка плотно прилегает к поверхности листа. Теперь можно использовать тонкую алюминиевую панель со стальным болтом, не повреждая резьбу. Проще простого. Работает отлично.
Соединительные элементы для ног и рук
Конечности робота-трансформера не обязательно должны быть цельнометаллическими. Хорошо подойдут С-образные профили и закрытые коробчатые коробки. И те, и другие изготавливаются из гнутого листового металла.
Один из распространенных подходов использует два U-образных профиля. Каждый профиль представляет собой простую изогнутую форму. Сборщик соединяет их встык и скрепляет фланцы заклепками. В результате получается замкнутый коробчатый профиль. Жесткий на изгиб. Жесткий на кручение. Легкий, потому что большая часть материала находится на внешних поверхностях. Это тот же принцип, что и у двутавровой балки или трубы велосипедной рамы.
Эти металлические соединительные элементы крепятся болтами или заклепками непосредственно к обработанным корпусам шарниров. Корпус обеспечивает прецизионные опорные поверхности. Металлический соединительный элемент обеспечивает необходимую несущую способность. Каждый материал выполняет свою основную функцию.
Батарейные шкафы
Литий-ионные элементы нуждаются в защите. Прокол может привести к возгоранию. Вмятина может вызвать внутреннее короткое замыкание. Корпуса батарей представляют собой просто согнутые коробки со снимающимися крышками. Листовой металл обеспечивает ударопрочность. Он также предотвращает случайный контакт элементов с инструментами или мусором во время обслуживания.
Конструкторы добавили к этим корпусам загнутые выступы. В выступах есть отверстия. Отверстия совпадают с резьбовыми вставками на шасси торса. Несколько винтов удерживают весь батарейный блок на месте. Снятие занимает всего несколько секунд. Замена — проще простого. Металлический корпус выглядит немного простовато. Он просто работает, и работает надежно.
Кронштейны для крепления электроники
Датчикам и печатным платам нужны крепления. Крепления не обязательно должны быть сложными. Хорошо подойдут простые L-образные и Z-образные кронштейны. Их используют для камер, лидаров и микроконтроллеров.
Процесс довольно быстрый. Нужно получить плоскую заготовку из алюминиевого листа толщиной от 1 до 1.5 мм. Просто согнуть её на листогибочном прессе. Готово. Срок выполнения измеряется днями, а не неделями. Такая скорость очень важна при создании первой версии продукта. Нужно изменить положение датчика? Разработать новый кронштейн. Просто вырезать. Согнуть. Попробовать. Весь цикл занимает один день.
Подставки для ног (упрощенная версия)
Опорная пластина — это элемент, передающий силы реакции опоры в конструкцию ноги. В базовой комплектации это просто плоская пластина.
Гидроабразивная резка — лучший вариант в данном случае. Отсутствует зона термического воздействия. Нет шероховатостей, требующих дополнительной обработки. Пластина остается ровной и без напряжений. Затем, после резки, в мастерской сверлят и нарезают резьбу в монтажных отверстиях для датчика силы/крутящего момента.
Наши инженеры, как правило, используют пружинную сталь вместо алюминия для большей прочности. Пластина немного прогибается под давлением, но затем возвращается в исходное плоское состояние. Она прослужит дольше, прежде чем треснет. Компромисс заключается в весе и коррозионной стойкости. Пружинная сталь тяжелее и будет ржаветь, если не покрыта защитным слоем.
Правила проектирования для изготовления изделий из листового металла
Эти правила помогают обеспечить технологичность изготовления деталей. В противном случае мастерская может перезвонить и попросить внести изменения или взять дополнительную плату.
- Убедитесь, что диаметр отверстия как минимум равен толщине материала. Необходимо, чтобы в каждом листе толщиной 1 мм было отверстие диаметром не менее 1 мм. Для отверстий меньшего диаметра потребуются специальные инструменты или дополнительное сверление. И то, и другое увеличит стоимость.
- Обязательно соблюдайте расстояние от отверстия до изгиба. Общее правило: 2.5 толщины материала плюс радиус изгиба. Если сделать отверстие слишком близко к изгибу, оно деформируется. Материал растягивается в месте изгиба. Отверстие приобретает более овальную форму. Крепежные элементы перестают подходить.
- Высота фланца в конструкции должна быть как минимум в четыре раза больше толщины материала. Если фланец слишком короткий, его невозможно будет точно сформировать. Для надежного сцепления с матрицей листогибочного пресса необходимо достаточно материала. Короткие фланцы также обладают недостаточной жесткостью и шатаются под нагрузкой.
- Добавьте закругленные углы к внутренним поверхностям. Острые углы могут создавать большую нагрузку на поверхность. Если деталь изогнута, острый внутренний угол — это потенциальная причина образования трещины. Закругление распределяет нагрузку, благодаря чему деталь служит дольше. Это правило применимо как к развертке, так и к готовой детали.
- К вашему сведению, важно указывать направление изгиба относительно волокон материала, особенно когда речь идёт об алюминии. Листовой металл имеет направление волокон, заданное прокатным станом. Изгиб поперек волокон делает его прочнее. Изгиб по направлению волокон может привести к растрескиванию на внешней стороне изгиба. Опытные конструкторы обязательно укажут на это на чертеже. Если вы неопытны, вы, вероятно, узнаете об этом после того, как выйдет из строя первая партия деталей.
Гибридные узлы (механическая обработка + формовка)
Создать полноценного робота, используя только один производственный процесс, невозможно. Процесс чрезвычайно сложен, но наш общий подход заключается в использовании станков с ЧПУ для деталей, где точность и прочность имеют решающее значение, и обработки листового металла для деталей, где вес и стоимость более важны. Затем мы собираем эти детали.
Выкройка конструкции ноги
Взгляните на воплощенную в роботе ногу, от бедра до стопы. Она имеет три сустава: тазобедренный, коленный и голеностопный. Для каждого сустава требуется корпус, изготовленный на станке с ЧПУ. Отверстия для подшипников должны быть концентричными. Монтажные поверхности должны быть параллельными. Канавки для уплотнений должны быть чистыми. Это область обработки на станках с ЧПУ.
Теперь рассмотрим соединения между этими суставами. Бедро. Голень. Это длинные, несущие конструкции. Они должны быть жесткими по всей своей длине. Однако им не нужна плотность сплошного алюминиевого блока. Листовые металлические профили идеально подходят для этой цели. U-образный профиль или закрытый коробчатый профиль обеспечивают жесткость на изгиб при значительно меньшем весе.
Сборщик прикрепляет обработанный корпус болтами или заклепками к листовому металлическому профиле. Затем корпус удерживает прецизионное соединение. Профиль удерживает два корпуса на фиксированном расстоянии друг от друга. Каждая деталь выполняет свою функцию. Вместе они работают как единое целое.
Выкройка для построения туловища
Конструкция торса основана на аналогичной логике, но с другими пропорциями.
В центре проходит жесткая опорная пластина, изготовленная из цельного куска металла. Она образует несущую конструкцию. На нее непосредственно крепятся приводы. Компьютеры и батареи прикручиваются к ее поверхностям. Опорная пластина должна быть плоской, прочной и с точно просверленными отверстиями. Обработка на станке с ЧПУ из толстой алюминиевой пластины — оптимальный метод.
Вокруг этого плотного сердечника добавляются боковые, передние и задние панели из листового металла. Они выполняют две функции. Во-первых, они закрывают внутренние компоненты. Нет открытых проводов. Во-вторых, они предотвращают случайное касание движущихся частей пальцами. Во-вторых, они повышают жесткость на кручение. Закрытый короб из листового металла сопротивляется скручиванию гораздо эффективнее, чем единая плоская пластина.
Такое сочетание эффективно. Обработанный на станке сердечник способен выдерживать концентрированные нагрузки и обеспечивать точные соединения. Корпус из листового металла может обрабатывать большие поверхности и соответствовать требованиям к корпусу. Вместе они весят и стоят меньше, чем полностью обработанный на станке корпус.
Схема ручной работы
Несмотря на небольшой размер кистей рук, рисунок остается неизменным.
Высокоточные детали обеспечиваются металлическими костями пальцев, изготовленными на станках с ЧПУ и встроенными в робота. Имеются отверстия для штифтов в суставах. Также имеются направляющие для тросов сухожилий. Кроме того, имеются плоские поверхности для крепления рычажных механизмов. Несмотря на небольшие размеры каждой кости, допуски очень жесткие. Их можно производить в больших количествах с помощью токарного станка швейцарского типа или микрофрезерного станка.
Для изготовления ладони можно использовать листовые металлические пластины. Тонкий материал. Изогнутые фланцы. Они формируют изогнутую форму ладони. Они также служат точками крепления для костей пальцев.
Конструкция скреплена мелкими заклепками или винтами. Выточенные из металла кости пальцев вращаются на прецизионных штифтах. Поддержку обеспечивает ладонь из листового металла. В результате получается рука, которая плавно двигается, мало весит и намного дешевле, чем полностью изготовленная на станке альтернатива.
Обработка CNC против обработки листового металла
Люди спрашивают, какой метод лучше. Это неправильный вопрос. Каждый процесс решает свою проблему. В таблице ниже показано, чем они отличаются.
| Аспект | Обработка CNC | Изготовление изделий из листового металла |
| Лучше всего | Отверстия для подшипников, резьбовые прецизионные отверстия, сложная трехмерная геометрия. | Плоские или гнутые пластины, простые кронштейны, корпуса и несущие обшивки. |
| Типичный объем | Небольшой объем. От 1 до 100 единиц. | Низкий и средний объем производства. От 10 до 500 единиц. |
| Стоимость оснастки | Ничего. Никаких форм или штампов. | Низкая стоимость. Простая оснастка для листогибочного пресса. Лазерная резка не требует использования сложного инструмента. |
| Стоимость за деталь | Высокий уровень. Значительный объем материальных отходов. | Низкая цена для партий от 10 единиц и более. |
| Сроки выполнения (прототипы) | 1 в 2 недель. | 3 до 7 дней. |
| Прочность к весу | Хороший, но плотный. | Отлично. Тонкий материал эффективно распределяет нагрузку. |
| Геометрическая сложность | Очень высокий уровень. Подрезы, глубокие карманы, сложные углы. | Низкий уровень. Ограничено гибкими формами. |
Когда следует выбирать обработку с ЧПУ
Для деталей, требующих отверстий под подшипники, выбирайте обработку на станках с ЧПУ. Эти отверстия должны быть идеально круглыми и иметь отклонение от требуемого размера не более чем на несколько микрон. Этот метод подходит для резьбовых отверстий высокой точности, точно совпадающих с сопрягаемыми компонентами. Он также эффективен для сложных трехмерных геометрических форм, которые невозможно аппроксимировать плоским листом. Корпуса шарниров. Кронштейны датчиков со сложными углами. Заготовки для шестерен, изготовленные на заказ.
Первоначальные затраты невелики. Не нужно покупать оснастку. Однако стоимость одной детали высока. Обработанная деталь изначально представляет собой цельный блок. Большая часть этого блока превращается в стружку на заводе. Для серийного производства от одной до ста деталей такой компромисс оправдан. Однако для больших объемов мы начинаем рассматривать другие методы.
Когда следует выбирать изготовление изделий из листового металла
Для изготовления деталей роботов, требующих отверстий под подшипники, выбирайте обработку на станках с ЧПУ. Эти отверстия должны быть идеально круглыми и иметь отклонение от требуемого размера не более чем на несколько микрон. Этот метод подходит для резьбовых отверстий высокой точности, точно совпадающих с сопрягаемыми компонентами. Он также эффективен для сложных трехмерных геометрических форм, которые невозможно аппроксимировать плоским листом. Корпуса шарниров. Кронштейны датчиков со сложными углами. Заготовки для шестерен, изготовленные на заказ.
Первоначальные затраты невелики. Не нужно покупать оснастку. Однако стоимость одной детали высока. Обработанная деталь изначально представляет собой цельный блок. Большая часть этого блока превращается в стружку на заводе. Для серийного производства от одной до ста деталей такой компромисс оправдан. Однако при больших объемах начинают рассматриваться другие методы.
Соображения относительно стоимости и сроков выполнения заказа
Срок изготовления прототипов на станках с ЧПУ составляет 1–2 недели. Узким местом является программирование и настройка. После запуска станок быстро производит детали. Однако каждая деталь требует значительного количества машинного времени. Это отражается на высокой стоимости одной детали.
Изготовление изделий из листового металла происходит быстрее. Процесс от чертежа до готовой детали занимает от трех до семи дней. Лазерная резка выполняется быстро. Гибка также выполняется быстро. При заказе десяти и более единиц стоимость за единицу значительно снижается. На изготовление первой детали уходит столько же времени, сколько и на изготовление десятой.
Гибридный подход является наиболее экономически эффективным решением для создания полноценных роботов. Сначала обрабатываются прецизионные соединения, затем формируются конструктивные элементы, и, наконец, они скрепляются болтами. Общая стоимость ниже, чем у робота, полностью изготовленного на станках. Общий вес также ниже, чем у робота, полностью изготовленного из листового металла. Те, кто понимает оба процесса, могут создавать более совершенные машины быстрее.
Выберите NOBLE для воплощения производство роботов
О нас
Компания NOBLE специализируется на высокоточной обработке на станках с ЧПУ. Мы обладаем обширным опытом в производстве робототехники, систем автоматизации и медицинских изделий.
Мы преодолеваем разрыв между прототипированием и производством. Многие компании специализируются либо на единичных проектах, либо на крупносерийном производстве. Мы занимаемся и тем, и другим. Мы производим единичные партии для тестирования. Мы также работаем со средними объемами производства, от 1 до более 1,000 единиц. Для обоих видов производства мы используем одно и то же оборудование. Одинаковые стандарты качества. Мы уделяем одинаковое внимание деталям.
Основные возможности обработки
Фрезерные
Мы предлагаем трех-, четырех- и 5-осевое фрезерование с ЧПУМы поддерживаем допуски ±0.005 мм (±0.0002 дюйма) для критически важных элементов. Наши высокоскоростные станки позволяют обрабатывать алюминиевые и тонкостенные компоненты без вибрации и деформации.
Токарная обработка с ЧПУ
У нас есть токарные станки с приводным инструментом и возможностью вращения по оси Y. Автоматические токарные станки швейцарского типа используются для изготовления мелких и сложных деталей. Они применяются для изготовления костей пальцев, микровалов и компонентов датчиков. Швейцарский токарный станок обрабатывает пруток и производит готовые детали за один цикл.
Вспомогательные процессы
Как поверхностная, так и цилиндрическая шлифовка обеспечивают качество обработки поверхности, сравнимое с подшипниковыми. На шлифованных поверхностях мы достигаем значения Ra 0.4 микрометра или ниже.
Термическая обработка проводится либо собственными силами, либо с помощью квалифицированных партнеров. Мы предлагаем отжиг, закалку и снятие внутренних напряжений. Компания NOBLE управляет как самим процессом, так и документацией.
Финишная обработка после механической обработки включает в себя удаление заусенцев, анодирование (прозрачное и твердое покрытие типа III), пассивацию нержавеющей стали и обработку в барабанном шлифовальном станке для создания однородной текстуры поверхности.
Технические характеристики
ISO 9001: 2015
Компания NOBLE получила сертификат системы управления качеством, который гарантирует, что все процессы, от производства и контроля качества до отгрузки, осуществляются в соответствии с установленными стандартами. Сертификация ISO 9001:2015 гарантирует стабильное качество, отслеживаемость и постоянное совершенствование наших деталей. Это означает, что наши клиенты могут быть уверены в том, что всегда получают детали, соответствующие техническим требованиям.
ISO 13485: 2016
В дополнение к сертификации ISO 9001, мы получили сертификат по управлению производством медицинских изделий. Это особенно актуально в контексте роботизированных хирургических инструментов, медицинских экзоскелетов и реабилитационных роботов. Стандарт требует более строгой документации, более формального управления рисками и более тщательной валидации процессов, чем это предусмотрено только стандартом ISO 9001. Мы поддерживаем все эти стандарты.
FAQ
Какие типы роботизированных компонентов лучше всего подходят для обработки на станках с ЧПУ, чем для 3D-печати или обработки листового металла?
Корпуса шарниров. Вращающиеся валы. Любая деталь, требующая отверстий под подшипники или жестких допусков в диапазоне ±0.005 мм. Эти детали воспринимают нагрузки и фиксируют движущиеся компоненты. 3D-печать подходит для сложных кронштейнов с низкой нагрузкой, где прочность имеет второстепенное значение. Листовой металл подходит для корпусов и конструктивных элементов, где геометрия проста.
Какие материалы рекомендуются для изготовления конструктивных элементов роботов?
Алюминий 6061-T6 — это универсальный материал. Он обладает хорошей прочностью, легко поддается механической обработке и имеет разумную стоимость. Для большей прочности лучше использовать 7075-T6. Он хорошо поддается механической обработке, но стоит дороже. Для корпусов соединений, требующих высокой твердости поверхности и износостойкости, часто используется нержавеющая сталь 17-4PH. Она термообрабатывается до высокой прочности и устойчива к заеданию. Для легких неметаллических компонентов хорошо подходят PEEK и Delrin (ацетал). Они жесткие, стабильные и поддаются механической обработке. Коррозионные свойства отсутствуют.
Как люди выбирают между обработкой на станках с ЧПУ и обработкой листового металла для изготовления той или иной детали?
Простое правило подходит для большинства случаев. Если деталь имеет отверстия для подшипников, сложную трехмерную геометрию или требует жестких допусков, выбирайте механическую обработку. Если деталь представляет собой плоскую или изогнутую пластину с отверстиями для крепежа и без прецизионных соединений, выбирайте листовой металл. Когда деталь имеет оба типа элементов, ее часто проектируют как сборочный узел. Сначала обрабатывают прецизионную сердцевину, затем формируют оболочку из листового металла и скрепляют болтами.
Какие конструктивные особенности увеличивают стоимость обработанной детали?
Глубокие и узкие карманы создают проблемы. Когда глубина кармана превышает четырехкратный диаметр инструмента, удаление стружки становится затруднительным. Возрастает вероятность поломки инструмента. Время цикла резко возрастает.
Острые внутренние углы — ещё одна проблема. Для получения прямого внутреннего угла требуется специальный инструмент или дополнительная операция. Для закругленного угла можно использовать стандартную концевую фрезу. Следует добавлять скругления везде, где это возможно.
Излишне жесткие допуски по каждой детали приводят к увеличению стоимости без повышения ценности. Для внутреннего отверстия подшипника действительно необходимы допуски ±0.005 мм. Для наружного профиля это не требуется. Жесткие допуски следует указывать только там, где этого требует функциональность.
Могут ли специалисты производить детали для медицинских роботов или хирургических инструментов из материала NOBLE?
Да. Компания NOBLE имеет сертификат ISO 13485:2016. Это стандарт управления качеством для медицинских изделий. Он демонстрирует нашу способность обрабатывать компоненты для применения в здравоохранении. Для таких заказов мы обеспечиваем полную прослеживаемость. Сертификаты материалов. Протоколы проверок. Технологическая документация. Клиенты получают полный пакет документов, подходящий для подачи заявок в регулирующие органы.
Каков процесс контроля качества?
Контроль качества на этапе обработки осуществляется непосредственно в процессе работы. Операторы проверяют критически важные элементы через определенные интервалы времени. Результаты заносятся в производственную документацию.
Окончательный контроль осуществляется с использованием калиброванного оборудования. Координатно-измерительная машина (КИМ) обеспечивает точность размеров. Измерительные калибры для определения внутренних диаметров. Резьбонарезные калибры проверяют резьбовые соединения. Оптические компараторы используются для проверки сложных профилей и мелких деталей.
