Pièces d'arbres de précision usinées CNC pour l'industrie robotique

Les arbres robotisés sont souvent fabriqués dans différents matériaux, chacun présentant ses propres avantages. Les aciers alliés à haute résistance traités thermiquement, tels que les 4140, 4340 et 8620, présentent une résistance à la traction ultime supérieure à 1 000 MPa, une résistance à la fatigue suffisante pour plus de 100 millions de cycles de fonctionnement à haute fatigue, une trempe à cœur et une cémentation suffisantes pour des surfaces d'appui résistantes à l'usure, et une fiabilité suffisante pour les robots industriels lourds transmettant des couples de 50 à 2 000 Nm. Ils sont également rentables pour les applications à fortes charges, obtenant un état de surface supérieur à la perfection par meulage. Le traitement thermique associé au traitement de détente des contraintes confère aux aciers alliés une meilleure stabilité machine. L'ensemble de ces facteurs fait de l'acier allié la référence industrielle pour les arbres de robots, de boîtes de vitesses et d'applications de transmission à couple élevé. L'acier inoxydable, notamment les nuances 17-4 PH à durcissement par précipitation et 416 à décolletage, est également utilisé pour les arbres. Ils résistent à la corrosion, un atout essentiel pour l'industrie agroalimentaire et les applications pharmaceutiques, ainsi que pour la robotique utilisée dans les environnements de lavage stérile et les salles blanches. Ils présentent également une résistance suffisante (résistance à la traction supérieure à 900 MPa) après traitement thermique pour les applications biomédicales non magnétiques, sont biocompatibles pour les robots médicaux et résistent à l'humidité et à de nombreux produits chimiques. Leur durée de vie en fatigue est également réduite de 10 à 20 % par rapport à celle de l'acier allié, ce qui est acceptable compte tenu de leur durabilité environnementale.
Les alliages d'aluminium, notamment le 7075-T6 utilisé pour les applications à haute résistance et le 6061-T6 à usage général, présentent une construction légère, 60 % inférieure à celle de l'acier. Ce poids réduit permet des accélérations plus rapides. Ces alliages offrent également une excellente usinabilité pour les géométries complexes. Leur résistance est également adaptée à la robotique collaborative et aux applications industrielles légères avec un couple de 100 Nm. Ils présentent également une bonne conductivité thermique, essentielle à la dissipation de la chaleur, une résistance naturelle à la corrosion et un excellent rapport coût-efficacité lorsqu'une réponse dynamique accrue est un atout. Leur légèreté améliore également les performances des alliages là où le poids est essentiel. Pour l'aéronautique et la robotique haute performance, l'alliage de titane Ti-6Al-4V offre le meilleur rapport résistance/poids, une résistance extrême à la corrosion, une stabilité à haute température et une résistance à la fatigue. Il est conçu pour les applications spécialisées à grande vitesse où résistance et légèreté sont essentielles.

Pour la production d'arbres de précision, nous utilisons le tournage CNC pour des techniques d'usinage avancées afin de créer des surfaces cylindriques, des épaulements et des transitions de diamètres avec une tolérance de ± 0.0002 pouce. Pour les tourillons, nous utilisons des techniques de rectification pour obtenir une finition inférieure à 8 micropouces Ra et une tolérance de ± 0.00008 pouce. Nous utilisons également la rectification sans centre pour la production en grande série d'arbres aux géométries simples et aux diamètres constants. Pour les sections filetées avec un pas et un diamètre principal spécifiques, nous utilisons le filetage par taillage ou le filetage par roulage. Pour les rainures de clavette avec moyeu, nous utilisons le fraisage ou le brochage. Nous utilisons le taillage et le taillage par fraise-mère ou le brochage pour créer des cannelures destinées à la transmission du couple, ainsi que le perçage transversal pour les passages de lubrification et les trous de goupille transversaux. Nous créons des interfaces d'entraînement spécialisées grâce au tournage polygonal, le perçage par micro-perçage des arbres creux et le moletage pour les surfaces destinées à être manipulées manuellement ou pour les sections à emmanchement forcé. Nous réalisons des chanfreins et des usinages de rayon pour la détente des contraintes, l'entrée des roulements et la création d'une transition douce sur les arêtes. Une rectification externe de précision est utilisée après le traitement thermique pour obtenir les dimensions et surfaces finales requises. Pour l'équilibrage dynamique, nous éliminons la masse des points hauts de l'arbre afin d'obtenir des niveaux de qualité d'équilibrage de G2.5 ou supérieurs pour les applications à grande vitesse. Nous effectuons un contrôle final selon des normes rigoureuses à l'aide de micromètres, de manomètres pneumatiques, de machines à impulsions numériques (MMT) et d'indicateurs de faux-rond afin de vérifier toutes les dimensions critiques et leurs tolérances géométriques.

Nous obtenons des tolérances aussi fines que ± 0.0002 pouce sur le diamètre des tourillons. Cela permet de contrôler le diamètre pour les tolérances d'ajustement, d'interférence et de jeu des roulements. Pour les arbres à tourillons, des tolérances h6 ou h7 sont généralement utilisées. Le faux-rond total (TIR) ​​des surfaces de roulement est inférieur à 0.0001 pouce, ce qui permet une répartition homogène de la charge et l'absence de vibrations. La concentricité des tourillons est de 0.0002 pouce, ce qui aligne l'axe de rotation de l'arbre. La perpendicularité des épaulements par rapport à l'axe de l'arbre est de 0.0005 pouce, assurant ainsi une bonne assise des roulements. La finition des tourillons est inférieure à 8 micropouces Ra pour une durée de vie prolongée. Les rainures de clavette sont dimensionnées pour la transmission du couple, avec une tolérance de largeur de ± 0.0005 pouce et de profondeur de ± 0.001 pouce. Les filetages sont de classe de tolérance 6g ou 6h et la rectitude de l'arbre est contrôlée à 0.001 pouce par pied près pour éviter tout grippage. Les arbres tournent avec une vibration inférieure à 0.5 millimètre par seconde à des vitesses de fonctionnement, soit un couple compris entre 1 et 2 000 Nm selon le diamètre et le matériau. Les arbres de broche haute vitesse tournent jusqu'à 20 000 tr/min, ont une durée de vie de plus de 50 000 heures et répondent aux critères de qualité d'équilibrage dynamique de la norme ISO 1940, classe G2.5 ou supérieure.

Oui. Nous proposons des capacités de production flexibles, notamment :
Prototypage rapide pour la validation de la conception
Production à faible volume pour applications spécialisées
Production à haut volume avec contrôle qualité constant
Vérification structurelle et dimensionnelle complète à chaque étape

Tout à fait. Notre système de gestion de la qualité certifié ISO 9001 facilite la production selon un système qualité entièrement personnalisé. Nous avons également intégré plusieurs normes, notamment celles relatives à la robotique industrielle, aux exigences des clients en matière de dimensions, de métallurgie (dureté, profondeur de couche pour les arbres cémentés), aux fabricants de roulements (tolérances d'arbre et état de surface), à ​​l'AGMA (arbres d'engrenages) et à la traçabilité complète des composants de transmission de puissance critiques, susceptibles de subir des défaillances d'arbre, des pannes de robot et des arrêts de production liés à l'automatisation industrielle.

Nous fournissons des solutions de finition complètes adaptées aux exigences de l'aérospatiale :
Anodisation (Type II et Type III)
Passivation pour la résistance à la corrosion
Polissage de précision pour surfaces aérodynamiques
Revêtements de protection et barrières thermiques personnalisés

Les délais de fabrication dépendent de la complexité et du volume de la commande. Pour les arbres de transmission standard aux géométries plus simples, par exemple, les arbres CNC fabriqués sont tournés, traités thermiquement, rectifiés et inspectés dans un délai de 8 à 14 jours ouvrés. En revanche, les arbres plus complexes et multi-fonctions, dotés de cannelures fonctionnelles, de rainures de clavette et d'une rectification de précision au centre, nécessitent 3 à 4 semaines pour la finition et le polissage. Pour les arbres prototypes, leur envoi accéléré pour la vérification de la conception et les tests d'assemblage peut permettre une exécution en 5 à 8 jours. Les commandes importantes permettent l'utilisation de cellules de tournage dédiées avec un outillage optimisé, ce qui réduit les temps de cycle. Des plannings de production détaillés sont fournis dès la soumission du devis, couvrant tous les aspects, des cycles de traitement thermique et de rectification de précision jusqu'au contrôle qualité final.

Oui. Nos capacités d'usinage de perçage et d'alésage profonds permettent d'obtenir des arbres creux avec des alésages traversants pour le routage des câbles, le passage pneumatique et les passages de refroidissement intégrés aux axes des articulations du robot. Nous utilisons le perçage par canon pour les trous profonds de petit diamètre, une linéarité de 0.001 po/pi, et l'alésage précis pour les trous profonds de plus grand diamètre, ainsi que l'uniformité de l'épaisseur de paroi. Nous utilisons également des procédés combinés pour produire des arbres creux avec paliers et cannelures externes et dispositifs de montage. Cela réduit l'usure et l'abrasion des câbles, améliore l'esthétique du robot et permet la conception modulaire des effecteurs finaux. Ceci est essentiel pour les robots collaboratifs avec changeurs d'outils intégrés, les robots de soudage avec alimentation en fil et en gaz par le bras, et les robots industriels avec raccords rotatifs pour une rotation continue. Le câblage caché réduit l'usure et l'abrasion des bras robotiques mobiles, tandis que la conception modulaire des effecteurs finaux, avec connexions électriques et pneumatiques à déconnexion rapide, optimise le retour d'information du robot.

La fabrication CNC de précision permet des améliorations tangibles des performances dans différents domaines. Les diamètres des tourillons sont précis à ± 0.0002 pouce et permettent des ajustements serrés adéquats. Cela évite l'usure de contact entre l'arbre et les roulements et les jeux excessifs responsables du faux-rond. Ces ajustements garantissent aux roulements la durée de vie prévue, calculée entre 20 000 et 100 000 heures, selon la charge et la vitesse. Un faux-rond total de l'indicateur inférieur à 0.0001 pouce élimine les vibrations et l'usure de contact qui accélèrent l'usure des roulements et aggravent la dégradation de la qualité de l'engrènement. Les oscillations transmises ont un impact négatif sur les effecteurs terminaux et la qualité des processus de soudage, de dépose et d'assemblage. Les états de surface contrôlés à plus de 8 Ra micropouces sur les tourillons augmentent le coefficient de frottement et donc le couple du roulement. Cette augmentation du couple du roulement entraîne une augmentation du courant moteur et de la chaleur générée, améliorant ainsi le rendement du moteur d'environ 20 à 40 %. La concentricité entre les tourillons est de 0.0002 pouce, ce qui permet l'alignement des axes de rotation et évite une réduction de la durée de vie des roulements latéraux de 50 % ou plus due aux contraintes de bord. Les surfaces cémentées ou trempées à cœur à 58 ou 62 HRC peuvent supporter des millions de cycles d'applications de roulements et d'engrenages sans usure significative. L'utilisation de rayons de congés adaptés et la création de transitions intentionnelles dans le diamètre de l'arbre permettent d'éviter la formation de concentrateurs de contraintes géométriques. Cette conception minimise le risque de fissuration par fatigue dans les zones les plus sensibles aux pics de contrainte de flexion. Des arbres droits usinés avec une précision de 0.001 pouce/pied sont essentiels pour éviter le grippage des roulements et le désalignement sous charge qui en résulte. L'équilibrage dynamique des arbres selon G2.5 permet d'affiner le système et d'atteindre des vitesses supérieures à 10 000 tr/min tout en minimisant les vibrations destructrices. Des techniques de détente des contraintes appropriées, associées à un traitement thermique adapté, minimiseront le risque de variations dimensionnelles à long terme, contribuant ainsi au maintien de l'engrènement axial mort des engrenages et des roulements lors d'un fonctionnement prolongé du système. Le traitement de surface des pièces minimise le risque de corrosion pendant et après le fonctionnement du système.
Une fabrication propre et une manipulation appropriée empêchent la contamination et les dommages de surface, prévenant ainsi les défaillances par fatigue. Des arbres usinés avec précision constituent la base rotative des systèmes robotisés pour une transmission de puissance fluide. Grâce à des agencements bien conçus avec roulements et joints, le rendement de transmission de puissance dépasse 98 %. Les systèmes présentent des vibrations minimales et maintiennent une précision de positionnement de ± 0.02 millimètre au niveau de l'effecteur terminal. Les systèmes tournent à des couples allant de 1 à 2 000 Newton-mètres, selon le diamètre et le matériau choisis, à des vitesses allant de 10 à 20 000 tr/min. Ceci couvre diverses applications, de la manutention de matériaux lourds à l'utilisation de broches à grande vitesse. Leur durée de vie dépasse 50 000 heures, avec des intervalles de maintenance de 10 000 à 20 000 heures pour le remplacement des roulements et des joints, garantissant ainsi une maintenance prévisible. Ce type d'automatisation est utile dans des secteurs comme l'automobile pour le soudage par points avec des cycles de service continus, l'assemblage électronique pour une vitesse constante, l'emballage alimentaire avec plus de 200 prélèvements par minute, la logistique opérationnelle 24h/24 et 7j/7 pour l'entreposage et la robotique médicale pour la robotique de précision qui influence directement les résultats chirurgicaux et le rétablissement des patients.