Mecanizado CNC de piezas de husillos personalizados para la industria robótica

Cada uno de estos materiales garantiza diferentes ventajas para el uso de husillos robóticos. Los aceros aleados, específicamente 4140 y 4340, se utilizan para ejes de husillos debido a su robustez y rigidez de primera clase. Resisten la deflexión para ejes de husillos que transmiten pares de corte, resisten la deflexión para fuerzas de corte radiales y son superiores para el temple total de hasta 40 a 50 HRC para aplicaciones generales. Estas aleaciones también poseen una excelente resistencia a la fatiga durante millones de ciclos de rotación bajo cargas de corte variables, estabilidad térmica y confiabilidad en husillos de mecanizado industrial. También son rentables para rangos de velocidad estándar de hasta 24,000 RPM. La confiabilidad de los aceros aleados para poder producir superficies de apoyo lisas como un espejo mediante rectificado de precisión también es importante, ya que son el estándar para husillos robóticos de desbarbado, rectificado y fresado. Los aceros para herramientas, en concreto el acero rápido M2 y el acero D2 de temple al aire, se utilizan para conos de portaherramientas debido a su extrema dureza de hasta 62 HRC. Además, ofrecen una excelente estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico en geometrías complejas, lo que permite mantener la precisión del cono y una resistencia al desgaste superior que previene su degradación.
Ciertas variantes de acero inoxidable 17-4 PH disponibles actualmente están mecanizadas, son altamente resistentes a la corrosión, presentan un límite elástico a la tracción sostenido superior a 1000 MPa tras la estabilización y mantienen su propiedad no magnética, lo que permite su uso con electrónica sensible. Los aceros inoxidables también son no porosos y evitan la oxidación en superficies de precisión, independientemente de su forma y acabado. Las aleaciones de aluminio de la serie 7075-T6 ofrecen además una reducción de peso significativa del 50 al 60 % en las carcasas de husillo de gran tamaño, lo que permite una reducción beneficiosa de la masa del efector final y un rendimiento de lavado de todo el sistema robótico. Presentan una excelente conductividad térmica para conjuntos de cojinetes y motores, excelente maquinabilidad para formas complejas, rigidez adecuada para operaciones ligeras de pulido y acabado, y están diseñadas económicamente para su uso en husillos robóticos colaborativos, lo que constituye un objetivo de reducción de peso.

Para los componentes del husillo, se utilizan tecnologías CNC para realizar torneado CNC y lograr un control del diámetro de los cojinetes del eje del husillo y de las superficies de montaje de la herramienta de hasta ±0.0001 pulgadas, y para realizar un rectificado cilíndrico de precisión del eje del husillo y del manguito con un acabado superficial de los asientos del cojinete por debajo de 4 Ra micropulgadas y una redondez de 0.00005 pulgadas, rectificado cónico para interfaces de portaherramientas y lograr un control de precisión del ángulo cónico de ±5 segundos de arco y un acabado por debajo de 8 Ra micropulgadas, también para cumplir con las normas ISO/DIN, rectificado interno de conos de orificios en ejes de husillo huecos, rectificado de roscas finas para roscas de barra de tracción de precisión con precisión de paso, fresado CNC multieje para carcasas de husillo con orificios de cojinetes, bridas montadas y conducto de refrigeración, mandrinado lineal de orificios coaxiales de cojinetes de 0.0002 pulgadas, taladrado transversal para el conducto de suministro de refrigerante y los puertos de lubricación, escariado de precisión de los pasadores de espiga para una precisión de montaje de la carcasa al robot, torneado poligonal para interfaces de accionamiento, corte de estrías para la transmisión de par a motores o poleas de correa, EDM para conducto de refrigerante en husillos de motor integrados, tratamiento térmico, endurecimiento al vacío o tratamiento criogénico para curar el endurecimiento y agregar alivio de tensión para evitar cambios dimensionales a largo plazo, equilibrio dinámico para eliminar puntos altos para una calidad de equilibrio G1.0 o G2.5 en inspección final y de alta velocidad utilizando medidores de aire, comparadores ópticos, indicadores de descentramiento y dispositivos de medición de coordinación para verificar las dimensiones de posición y conicidad de muñones de cojinetes, orificios y roscados, y de muñones de alojamiento.

En los componentes del husillo, realizamos tolerancias de ±0.0001 pulgadas para los componentes más críticos del husillo, asegurando ±0.00008 pulgadas para los diámetros del muñón del cojinete, el ajuste del cojinete de equilibrio y el control de la precarga. Además, cumplimos con las normas ISO 7388 o DIN 69871 para conos de portaherramientas donde mantenemos ángulos de conicidad de ±5 segundos de arco y diámetros de conicidad de ±0.0001 pulgadas, TIR, cuando el conjunto del husillo está correctamente ensamblado con cojinetes de calidad, es inferior a 0.0001 pulgadas (2.5 micras) en la interfaz de la herramienta, y el husillo logra una concentricidad de los muñones del cojinete dentro de 0.0001 pulgadas con el eje de rotación del husillo en toda su longitud. Mantenemos la cara cónica del muñón del cojinete perpendicular al eje del husillo dentro de 0.0002 pulgadas, lo que garantiza un asentamiento adecuado de la herramienta y la estabilidad térmica del husillo para mantener la posición de la herramienta con ±5 micras dentro de 40 grados Celsius a lo largo del husillo. Además, controlamos las dimensiones del orificio de la carcasa con una precisión de ±0.0003 pulgadas para mejorar el ajuste de los cojinetes y maximizar su vida útil.

Sí. Ofrecemos capacidades de fabricación flexibles que incluyen:
Prototipado rápido para la validación del diseño
Producción de bajo volumen para aplicaciones especializadas
Producción de gran volumen con control de calidad constante
Verificación estructural y dimensional completa en cada etapa

Por supuesto. Todos los componentes del husillo se someten a los sistemas y directrices de gestión de calidad ISO 9001. Se cumplen las normativas de los sectores de la robótica industrial: requisitos dimensionales y metalúrgicos específicos (es decir, dureza y acabado superficial), normas de conicidad para portaherramientas (ISO 7388 para HSK, DIN 69871 para vástago hueco, ISO 297 para conos Morse), directrices sobre rodamientos para tolerancias y calidad superficial de los ejes, y trazabilidad completa desde el lote de la materia prima hasta la inspección final de los componentes críticos. Los rodamientos son los componentes donde un fallo del husillo puede provocar la rotura de herramientas, daños en las piezas o colisiones de los robots durante su funcionamiento en celdas de fabricación automatizadas.

Ofrecemos soluciones integrales de acabado adaptadas a los requisitos aeroespaciales:
Anodizado (Tipo II y Tipo III)
Pasivación para resistencia a la corrosión
Pulido de precisión para superficies aerodinámicas
Recubrimientos protectores y barreras térmicas personalizados

El plazo de entrega depende de la complejidad y la cantidad del pedido. Para ejes de husillo con geometrías simples y sin complejidad adicional, el plazo de entrega del pedido es de aproximadamente 12 a 18 días hábiles. Esto incluye operaciones de torneado, tratamiento térmico, rectificado de precisión y equilibrado dinámico. Los conjuntos de husillo motorizado más complejos, que también incluyen refrigeración integrada y numerosas características de precisión, tienen un plazo de entrega de 5 a 7 semanas para su fabricación completa. Para la verificación del diseño y las pruebas de rendimiento, los componentes del husillo prototipo también se pueden realizar en poco tiempo, alrededor de 8 a 12 días, con el respectivo procesamiento acelerado. Los pedidos con una cantidad mayor pueden tener parte del rectificado realizado en celdas de rectificado dedicadas y una mejor optimización para los pasos de equilibrado. El presupuesto también incluye un programa de producción detallado que describe las fases, incluyendo ciclos de tratamiento térmico, precisión de rectificado, equilibrado dinámico y pruebas de concentricidad de calidad.

Por supuesto. Trabajamos con equipos de ingeniería e integradores robóticos para crear soluciones de husillo personalizadas, adaptadas a procesos específicos de extracción de material y limitaciones de carga útil del robot. Alcanzamos velocidades de 40 000 a 60 000 RPM con portaherramientas de mango hueco para mecanizado de aluminio, diseñamos husillos de alta velocidad y husillos de desbarbado de alta resistencia con rodamientos resistentes que soportan una fuerza de corte radial de más de 300 Newton para configuraciones de husillo robustas. También fabricamos husillos de ángulo recto que utilizan engranajes cónicos para acceder a piezas de trabajo estrechas y optimizar la masa y la envolvente del husillo según los límites de carga útil del robot colaborativo. La rigidez del husillo y la presión del refrigerante integrado pasante oscilan entre 10 y 70 bares, así como el cambio automático de herramientas con accionamiento neumático/hidráulico de la barra de tracción y husillos accionados por correa con límites de par controlados para evitar la rotura de la herramienta. Por último, ofrecemos sistemas completos de husillo con motores, codificadores e interfaz de control.
Esto ayuda a desarrollar soluciones de mecanizado robótico optimizadas que incluyen desbarbado automatizado de piezas fundidas eliminando de 0.5 a 3 milímetros de material, perforación de precisión de componentes aeroespaciales con una precisión de ubicación de 0.05 milímetros, rectificado de superficies a una planitud de 10 micrones, velocidades de husillo de más de 30,000 RPM, recorte de compuestos para una calidad de borde limpio, acabado de dispositivos médicos que requieren una rugosidad de superficie de 0.4 Ra para biocompatibilidad y piezas fundidas recortadas, y acabado de dispositivos médicos que requieren rugosidad de superficie.

La precisión del mecanizado CNC ofrece ventajas excepcionales en diversas facetas. Los rodamientos de husillo correctamente mecanizados, con dimensiones de muñón de ±0,00008 pulgadas, proporcionan los ajustes de interferencia o holgura necesarios, lo que ayuda a que los rodamientos alcancen su vida útil diseñada de 10 000 a 20 000 horas, según la velocidad y las condiciones de carga. Un descentramiento total de las superficies de los rodamientos de 0.0001 pulgadas o menos permite eliminar el descentramiento y la vibración a alta velocidad. Las superficies de los rodamientos quedan entonces expuestas a condiciones que rozan el fallo: mal acabado superficial en las piezas mecanizadas, desgaste de la superficie del rodamiento y fallo prematuro. La precisión del portaherramientas en geometrías cónicas de especificaciones ISO de ± 5 segundos de arco de ángulo cónico permite un asentamiento adecuado de la herramienta, necesario para lograr un descentramiento radial en la punta de la herramienta de 5 micras, crucial para mecanizar con una tolerancia de 0.02 milímetros y un acabado superficial de 1.6 Ra. El acabado superficial controlado de los cojinetes de apoyo, inferior a 4 micropulgadas Ra, reduce la fricción y la temperatura del cojinete durante su funcionamiento aumenta de 10 a 20 grados Celsius, lo que prolonga la vida útil de la lubricación. La perfecta concentricidad de los cojinetes de apoyo a 0.0001 pulgadas permite mantener el eje de rotación, lo que significa que no se aplican cargas laterales a los cojinetes. Estas cargas laterales son responsables de una reducción del 50 % en la vida útil del cojinete. La superficie cónica tiene una desviación ortogonal de 0.0002 pulgadas, lo que garantiza que el portaherramientas se escuadre y se levante sin problemas de excentricidad ni contacto frontal.
Seleccione correctamente las dimensiones y los materiales para lograr la rigidez necesaria y limitar la deflexión a menos de 5 micras bajo las fuerzas de mecanizado, garantizando así la precisión dimensional de las piezas. Los perfiles y radios de hombro adecuados eliminan la concentración de tensiones, lo que previene la aparición de grietas por fatiga en los extremos del eje, donde la tensión de flexión es máxima. El equilibrado dinámico a G2.5 o superior permite operar hasta 40,000 RPM con niveles de vibración de 0.5 milímetros por segundo o superiores, lo cual es seguro para la exposición prolongada a altas velocidades. La dureza del cono, entre 58 y 62 HRC, permite mantener contactos cónicos precisos durante miles de cambios de herramienta gracias a su resistencia al desgaste. Los conductos de refrigeración axial y radial, con un diámetro y una disposición óptimos, mantienen estables las temperaturas del husillo y, por lo tanto, las posiciones de la herramienta con una precisión de 5 grados Celsius, lo que garantiza una expansión térmica estable y evita el crecimiento térmico que afecta a la posición de la herramienta. El alivio de tensiones de alta calidad y estratégicamente ubicado permite mantener la precisión del cono, la precarga del rodamiento y las dimensiones del husillo durante largos periodos de funcionamiento. El alivio de tensiones mantiene la precarga del rodamiento, la precisión del cono y las dimensiones del husillo durante un funcionamiento prolongado. Las superficies de montaje precisas del husillo al robot mantienen la precisión del punto central de la herramienta (TCP).
La limpieza en la fabricación no solo ahorra tiempo, sino que también reduce y previene la aparición de fallos. Los sistemas de mecanizado robótico automatizado funcionan con componentes de husillo de precisión con una desviación de herramienta inferior a 5 micras, lo que permite tolerancias de mecanizado de ±0.02 milímetros. Ra. con una calidad de acabado superficial inferior a 1.6 en piezas de aluminio y acero y mecanizado con una tasa de eliminación de 50 a 500 centímetros cúbicos por minuto, dependiendo del material con velocidades de husillo de 10,000 RPM para desbarbado pesado y hasta 60,000 RPM para acabado de aluminio, y fuerzas de corte de 100 a 500 Newtons dependiendo del tamaño del husillo y la configuración del cojinete, estabilidad térmica manteniendo la capacidad del proceso a través de ciclos de servicio continuos y vida útil de más de 10,000 horas con continuo y planificado predecible confiable que permite la automatización de procesos para el mecanizado de componentes aeroespaciales con calidad de superficie y tolerancia que se adhieren estrictamente, desbarbado de piezas fundidas de automóviles para procesar 200 piezas o más por turno, y en la industria de equipos electrónicos para lograr una calidad de superficie cosmética además de dispositivos médicos con procesos validados, acabado de moldeo y matriz donde la calidad del husillo determina la calidad de la matriz operada en formas de clientes de estampado y moldeo.