Componentes de caja de cambios personalizados, mecanizado CNC para la industria robótica

Cada material ofrece sus ventajas para las cajas de engranajes robóticas. Las aleaciones de aluminio, como la 6061-T6 para carcasas básicas y la 7075-T6 para aplicaciones más exigentes, son ligeras, resistentes, pueden reducir la masa de un actuador de hierro fundido entre un 50 % y un 60 % y son 5 veces más disipadoras de calor que la fundición. Esto permite diseños más compactos sin necesidad de refrigeración externa. Son fácilmente mecanizables en formas complejas, incorporan funciones de montaje y aletas de refrigeración, y una resistencia natural a la corrosión. Esto permite reducir los costes de mantenimiento. Con la rigidez adecuada, son ideales para robots colaborativos, aplicaciones industriales ligeras y para un par de salida de 200 Nm. Estos sistemas robóticos ligeros son más rentables y han rediseñado la inercia reducida para mejorar el rendimiento dinámico y la eficiencia energética. Los aceros aleados, como el 4140 y el 4340, proporcionan una resistencia y rigidez extremas para las cajas de engranajes de robots industriales con un par de salida de 500 Nm. Ofrecen una resistencia extrema al desgaste en las superficies de los cojinetes y sellos, resistencia a la fatiga para cargas cíclicas continuas, alto nivel de endurecimiento para aplicaciones de ejes y un rendimiento confiable para sistemas de carga de camiones y robots de soldadura. Son excelentes bajo cargas cíclicas, proporcionan una sujeción uniforme del eje y son dimensionalmente estables a temperaturas extremas. Este rendimiento y la resistencia al desgaste son valiosos en sistemas de manejo de materiales y durante la soldadura.
La fundición de clase 40 posee notables propiedades de amortiguación de vibraciones, que reducen el ruido de los engranajes de 5 a 10 dB en comparación con las carcasas de acero soldadas. Además, ofrece una excelente estabilidad dimensional con mínima expansión térmica y desgaste por contacto entre el engranaje y la carcasa en aplicaciones de portaplanetarios, así como en las técnicas de fundición tradicionales, que permiten patrones complejos y componentes internos con conductos tubulares. Asimismo, la fabricación rentable de carcasas de gran tamaño y el rendimiento comprobado de la fundición en máquinas herramienta de precisión y cajas de engranajes industriales han contribuido a su extraordinario rendimiento. La fundición dúctil ofrece las ventajas adicionales de una mayor resistencia mecánica y resistencia al impacto. Además, presenta una mejor maquinabilidad para el mandrinado de precisión y la ductilidad necesaria para la protección contra fracturas frágiles bajo cargas de impacto, versatilidad de fundición y una rentabilidad adecuada para la producción de volúmenes medianos a altos de carcasas robustas para cajas de engranajes.

Se emplean tecnologías CNC de alta precisión para la producción de componentes de cajas de engranajes. Estas incluyen fresado CNC multieje para la carcasa de perfiles externos, bridas y características integradas, lo que agiliza el proceso al eliminar errores de configuración y mejorar la precisión de las operaciones posteriores. Operaciones de mandrinado: orificios para cojinetes con precisión CNC con tolerancias de ±0.0003 pulgadas y acabados superficiales de 32 Ra micropulgadas. Los orificios distribuyen la rabia, dividiendo las carcasas simultáneamente mediante mandrinado coaxial en línea, alineándose con una concentricidad de 0.0002 a lo largo de las líneas de partición. Torneado CNC para ejes de entrada y salida, y torneado de precisión para cojinetes de deslizamiento, ejes estriados y ejes roscados en fresado frontal. Las superficies son planas con tolerancias de 0.001 pulgadas a lo largo de todas las bridas, el refuerzo estructural y el fresado de cavidades de peso son nervaduras diseñadas para taladrado transversal optimizado, roscado para paso de aceite, ranuras de montaje, orificios y sellos de sujetadores mecanizadas para profundidades de control donde el acabado superficial está calibrado para la compresión de juntas tóricas. El brochado de chaveteros y estriados, el rectificado de precisión de los asientos de los cojinetes, el tratamiento térmico posterior a la superficie del sello y el bruñido de la abertura del orificio para el control dimensional final. La inspección por CMM para dimensiones críticas incluye la concentricidad del orificio, los patrones de distancia entre centros de los agujeros, entre otros. La fundición en arena, la fundición a la cera perdida, la fundición a presión para carcasas de aluminio y el mecanizado de precisión o por matriz de superficies funcionales según las tolerancias diseñadas completan el proceso de fundición.

Para los componentes de la caja de engranajes, cumplimos constantemente con tolerancias de hasta ±0.001 pulgadas en las dimensiones generales de las carcasas y en las características de montaje específicas, logramos una concentricidad del orificio del rodamiento de 0.0005 pulgadas para los ejes de entrada y salida, preservando la geometría del engranaje, y mantenemos distancias centrales entre los ejes de los engranajes dentro de ±0.0003 pulgadas para un enganche correcto de los dientes y una holgura mínima. La perpendicularidad de las superficies de montaje dentro de 0.002 pulgadas permite un ensamblaje preciso del motor y el robot sin desalineación. Las tolerancias del diámetro del asiento del rodamiento de H7 o superiores son apropiadas para aplicaciones de ajuste a presión, ajuste de transición y rodamientos. Las ranuras de sellado para la compresión de la junta tórica están dentro de ±0.002 pulgadas. Los diámetros del círculo de los pernos de la brida de montaje son de ±0.005 pulgadas para una intercambiabilidad adecuada. Existe una tolerancia de 0.001 pulgadas entre las caras paralelas en las carcasas divididas, lo que facilita una sujeción y un sellado adecuados. Esto se hace para que los reductores mantengan una eficiencia nominal superior al 90 % para planetarios y al 95 % para ejes paralelos, funcionen silenciosamente por debajo de los 70 dB a velocidad y carga nominales, y mantengan una vida útil estable a la temperatura de más de 20 000 horas continuas. Los reductores mantendrán la viscosidad del lubricante dentro del rango óptimo y se ajustarán dinámicamente según la carga del engranaje.

Las opciones de acabado integrales para los componentes de una caja de engranajes robótica incluyen: taladrado y bruñido de los asientos de los cojinetes a 16 micropulgadas Ra; anodizado y revestimiento duro de bronce y aluminio para mayor resistencia al desgaste; revestimiento en polvo para mayor protección ambiental e identidad de marca; revestimiento de óxido negro para componentes de acero; enchapado de cobre y niquelado químico; rectificado de superficies de sellado y caras de contacto para interfaces sin fugas de 0.0005; granallado de rugosidad controlada; revestimiento de fosfato de carcasas de acero; y revestimientos por pulverización térmica de 2.5 galones en superficies de cojinetes de diseños híbridos en carcasas de aluminio livianas con superficies de desgaste.

Sí, Zintilon tiene capacidades de rápido crecimiento para satisfacer sus necesidades, incluyendo prototipos avanzados para validación de cajas de engranajes y cuadrantes de pruebas térmicas de palanquillas sólidas mecanizadas por CNC, así como producción de bajo volumen para relaciones de reducción personalizadas y aplicaciones robóticas especializadas con cajas de engranajes no convencionales, producción de volumen medio para plataformas de investigación y robots industriales de producción limitada, producción de alto volumen para módulos robóticos estandarizados para actuadores en conjuntos de robots que requieren miles de carcasas al año, inspección dimensional completa y control de ubicación y concentricidad de orificios de cojinetes CMM, prueba de presión de sello de cierre, conjuntos de prueba para verificar el engrane de engranajes, preacondicionamiento de cojinetes de carga, certificaciones de materiales y validación de diseño para todas las aplicaciones de robot empaquetadas de control que se ajustarán a la documentación para cumplir con la confiabilidad y el rendimiento en el control de funciones críticas en robots de control de movimiento, cajas de engranajes, cuadrantes térmicos de palanquillas sólidas mecanizadas por CNC.
¿Sus componentes de caja de engranajes están certificados según los estándares de calidad? Por supuesto. Todos los componentes se fabrican bajo sistemas de gestión de calidad con certificación ISO 9001. Esto incluye el cumplimiento de todos los requisitos de las normas de robótica industrial, las especificaciones dimensionales y de material del cliente, los requisitos de dureza para ejes, la documentación de tratamiento térmico, la documentación AGMA para el diseño y la fabricación de cajas de engranajes, la trazabilidad completa desde el lote de materia prima hasta el ensamblaje final, la documentación para auditorías de calidad y la mejora continua de todos los componentes de transmisión de potencia que son críticos para tiempos de inactividad y pérdidas de producción, o riesgos de seguridad para la automatización en entornos industriales robóticos.

Como ocurre con cualquier pedido complejo, los plazos de entrega varían. Para el mecanizado, el tratamiento superficial y la inspección, se necesitan de 12 a 18 días hábiles para carcasas de caja de engranajes básicas con características estándar. Para conjuntos de caja de engranajes complejos con refrigeración integrada y múltiples disposiciones de rodamientos, el mecanizado final y el preprocesamiento de fundición o forja requieren de 4 a 6 semanas. Para un prototipo, dependiendo del diseño para verificar y probar el conjunto, un plan mecanizado a partir de una palanquilla Geoff puede acortar este plazo a 8 o 12 días. Los pedidos de mayor volumen permiten reducir los tiempos de ciclo. Los diseños optimizados de accesorios y las celdas de producción dedicadas en el pedido contribuyen. El tiempo se detalla en el programa de producción que se entrega en la cotización a los compradores e incluye el tiempo de adquisición de materiales, los ciclos de tratamiento térmico y la inspección final.

Como ocurre con cualquier pedido complejo, los plazos de entrega varían. Para el mecanizado, el tratamiento superficial y la inspección, se necesitan de 12 a 18 días hábiles para carcasas de caja de engranajes básicas con características estándar. Para conjuntos de caja de engranajes complejos con refrigeración integrada y múltiples disposiciones de rodamientos, el mecanizado final y el preprocesamiento de fundición o forja requieren de 4 a 6 semanas. Para un prototipo, dependiendo del diseño para verificar y probar el conjunto, un plan mecanizado a partir de una palanquilla Geoff puede acortar este plazo a 8 o 12 días. Los pedidos de mayor volumen permiten reducir los tiempos de ciclo. Los diseños optimizados de accesorios y las celdas de producción dedicadas en el pedido contribuyen. El tiempo se detalla en el programa de producción que se entrega en la cotización a los compradores e incluye el tiempo de adquisición de materiales, los ciclos de tratamiento térmico y la inspección final.

Nuestro equipo de ingeniería colabora con diseñadores de robótica para diseñar cajas de engranajes personalizadas según requisitos específicos de rendimiento y empaque. Construimos carcasas compactas para reductores planetarios con relaciones de reducción de 3:1 a 100:1 dentro de límites de diseño ajustados, creamos reductores de ángulo recto con engranajes cónicos y sinfín para uniones donde los ejes de movimiento se intersecan perpendicularmente, y aprovechamos al máximo la relación rigidez-peso mediante análisis por elementos finitos (FEA) para optimizar la geometría de la carcasa. También ofrecemos refrigeración superficial por disipador de calor interno y externo a medida para reductores de alto ciclo de trabajo, diseñamos ejes pasantes huecos para el paso de cables a través de actuadores, proporcionamos opciones de montaje superficial para encoders absolutos que permiten la retroalimentación y encoders de posición externos sin sensores, y suministramos conjuntos de motorreductores donde motores, encoders y frenos se integran en conjuntos Stark individuales. Esto permite diseñar actuadores con engranajes para aplicaciones como robots delta que son de alta velocidad y requieren baja inercia y juego, robots industriales para cargas pesadas que requieren un alto torque en un espacio reducido, robots colaborativos para una limitación de torque segura y un funcionamiento silencioso, y robots móviles con actuadores con engranajes que requieren cajas de cambios selladas IP65 e IP67 para conducción al aire libre.

El mecanizado CNC de componentes mejora el rendimiento de diversas maneras. Con tolerancias de 0.0005 pulgadas, se mantiene la concentricidad de los ejes de entrada y salida y los rodamientos, y el engrane de los engranajes en la caja de engranajes se ajusta a la geometría de diseño en todo el rango operativo de -20 a +80 grados Celsius. La geometría de diseño de los engranajes controla la separación entre ellos y, por lo tanto, la holgura, dentro de un rango de 0.003 a 0.008 pulgadas. Esto proporciona una precisión posicional de 3 minutos de arco y también facilita la expansión térmica y la lubricación. El control axial y rígido del espesor de la carcasa y las nervaduras logra la rigidez de la carcasa y la carcasa. Esto controla la rigidez de la carcasa y la contención de la deflexión. La rigidez de la carcasa y la carcasa controla la deflexión dentro de 0.0005 pulgadas, que es de 0.003 pulgadas en carcasas mal diseñadas. Este control axial y rígido del espesor de la carcasa y las nervaduras logra la rigidez de la carcasa y la carcasa. Los gabinetes integrados controlan la deflexión con una precisión de 0.0005 pulgadas, que en casos con diseño deficiente es de 0.003 pulgadas. El control del microacabado por debajo de 16 Ra en el asiento del rodamiento regula su vida útil en relación con la abrasión y la corrosión por contacto de los asientos. La vida útil del rodamiento aumenta de 10,000 a 50,000 horas. El control de las dimensiones de la brida de montaje permite una alineación del motor con una perpendicularidad de 0.002 pulgadas entre el motor y la caja de engranajes, con alineación concéntrica y axial. Esto reduce el desgaste y la vibración del acoplamiento.
La creación de ranuras adecuadas para los sellos permite un sellado hermético de la lubricación y la entrada de contaminantes, manteniendo una clasificación de protección IP54 o IP65 durante un período prolongado. La cuidadosa selección de materiales y el diseño inteligente para la disipación de calor permiten que la lubricación del sistema supere los 80 grados Celsius, proporcionando suficiente viscosidad y prolongando el intervalo de reemplazo de lubricación de 2000 a 10000 horas. La fabricación eficiente reduce la variabilidad esperada en la eficiencia del sistema. Las cajas de engranajes planetarios pueden alcanzar una eficiencia del 90 al 94 por ciento, y los diseños de ejes paralelos helicoidales alcanzan una impresionante eficiencia del 96 al 98 por ciento. Esto se traduce en una reducción del calentamiento y el desperdicio de energía en el motor. El tratamiento superficial eficaz extiende la vida útil del sistema en entornos industriales hostiles a más de 10 años, a pesar de la humedad, la ventilación, las temperaturas cíclicas e incluso la exposición a productos químicos.
Las dimensiones uniformes en toda la producción facilitan la intercambiabilidad de conjuntos. Esto optimiza el mantenimiento y reduce el almacenamiento de repuestos. El mecanizado de precisión de los componentes de la caja de engranajes constituye la base mecánica de los actuadores robóticos, homologados para pares de salida de 10 a 2000 Nm, según el tamaño y la relación de transmisión. Se logra una repetibilidad de posicionamiento de ±0.02 milímetros gracias a relaciones de reducción precisas y una holgura mínima. Tiempo muerto reducido, control suave de la velocidad a menos del 2 % para aplicaciones de velocidad constante, como la soldadura por arco y la dispensación de adhesivos. Funciona a menos de 70 dB, lo que cumple con los estándares de seguridad de robots colaborativos para mantener el silencio. Rendimiento con estabilidad térmica en rangos de temperatura industriales. La fiabilidad con un rendimiento predecible para la automatización productiva y el uso a largo plazo con un mantenimiento superior a 10 000 horas es indiscutible. El posicionamiento preciso de la antorcha de soldadura por puntos es ideal para el ensamblaje de automóviles. La fabricación de productos electrónicos requiere una colocación de componentes repetible de ±0.03 milímetros para el modelado. La automatización del envasado de alimentos permite velocidades de recogida superiores a 200 por minuto. Funcionamiento fiable 24/7 para la automatización logística. Robótica médica para la precisión de movimiento y posicionamiento en cirugía.