Lavorazione CNC di componenti di alberi di precisione per l'industria robotica

Gli alberi robotici sono spesso realizzati in materiali diversi, ognuno con i propri vantaggi. Gli acciai legati ad alta resistenza trattati termicamente come 4140, 4340 e 8620 presentano un carico di rottura a trazione superiore a 1000 MPa, una resistenza alla fatica sufficiente per oltre 100 milioni di cicli di funzionamento ad alta fatica, un'adeguata tempra a cuore e cementazione per superfici di appoggio resistenti all'usura e un'affidabilità sufficiente per robot industriali per impieghi gravosi che trasmettono coppie da 50 a 2000 Nm. Sono inoltre convenienti per applicazioni ad alto carico, ottenendo una finitura superficiale più che fine tramite rettifica, mentre il trattamento termico, insieme alla distensione, conferisce agli acciai legati una migliore stabilità della macchina. Tutti questi fattori combinati fanno sì che l'acciaio legato sia lo standard industriale per gli alberi di robot, riduttori e applicazioni di trasmissione ad alta coppia. Anche l'acciaio inossidabile, in particolare il 17-4 PH temprato per precipitazione e il 416 per lavorazioni meccaniche, viene utilizzato per gli alberi. Sono resistenti alla corrosione, caratteristica essenziale per la lavorazione alimentare e le applicazioni farmaceutiche, nonché per la robotica utilizzata in ambienti di lavaggio sterili e camere bianche. Presentano inoltre una resistenza adeguata (carico di rottura a trazione superiore a 900 MPa) dopo il trattamento termico per applicazioni biomediche non magnetiche, sono biocompatibili per i robot medicali e resistenti all'umidità e a numerose sostanze chimiche. Presentano inoltre una durata a fatica ridotta del 10-20% rispetto all'acciaio legato, il che è accettabile, data la resistenza ambientale.
Le leghe di alluminio, tra cui la 7075-T6 utilizzata in applicazioni ad alta resistenza e la 6061-T6 utilizzata per scopi generali, hanno una struttura leggera, con un peso inferiore del 60% rispetto all'acciaio. Questa riduzione di peso consente accelerazioni più rapide. Queste leghe presentano inoltre un'eccellente lavorabilità per geometrie complesse. La resistenza di queste leghe è adeguata anche per la robotica collaborativa e le applicazioni industriali leggere con una coppia di 100 Newton-metri. Presentano inoltre una buona conduttività termica, necessaria per la dissipazione del calore, una naturale resistenza alla corrosione e prestazioni convenienti, laddove una maggiore risposta dinamica è un fattore positivo. Il peso ridotto rende inoltre le leghe più performanti laddove è richiesto un peso ridotto. Per l'industria aerospaziale e la robotica ad alte prestazioni, la lega di titanio Ti-6Al-4V offre il miglior rapporto resistenza/peso, un'estrema resistenza alla corrosione, stabilità alle alte temperature e resistenza alla fatica. È ideale per applicazioni specializzate con operazioni ad alta velocità, dove sono richiesti resistenza e peso ridotto.

Nella produzione di alberi di precisione, utilizziamo la tornitura CNC per tecniche di lavorazione avanzate, al fine di creare superfici cilindriche, spallamenti e transizioni con diametri entro una tolleranza di ±0.0002 pollici. Per i perni dei cuscinetti, impieghiamo tecniche di rettifica per ottenere una finitura inferiore a 8 Ra micropollici e una tolleranza di ±0.00008 pollici. Utilizziamo anche la rettifica senza centri per la produzione in serie di alberi con geometrie semplici e diametri costanti. Per le sezioni filettate con passo e diametro principale specifici, utilizziamo la filettatura o la rullatura. Per le sedi per chiavette che trattengono un mozzo, utilizziamo la fresatura o la brocciatura. Utilizziamo il taglio e la dentatura di scanalature o la brocciatura per creare scanalature per la trasmissione della coppia, e la foratura trasversale per i passaggi di lubrificazione e i fori per perni trasversali. Realizziamo interfacce di trasmissione specializzate con tornitura poligonale, gli alberi cavi vengono forati a cannone e la zigrinatura viene utilizzata per le superfici destinate alla movimentazione manuale o per le sezioni con accoppiamento a pressione. Eseguiamo smussature e lavorazioni radiali per la riduzione delle sollecitazioni, l'attacco dei cuscinetti e per creare una transizione fluida sui bordi. La rettifica esterna di precisione viene eseguita dopo il trattamento termico per ottenere le dimensioni e le superfici finali richieste. Per l'equilibratura dinamica, rimuoviamo la massa dai punti più alti di un albero per ottenere gradi di qualità di equilibratura pari o superiori a G2.5 per applicazioni ad alta velocità. Eseguiamo l'ispezione finale secondo standard affidabili utilizzando micrometri, manometri ad aria compressa, macchine di misura a coordinate (CMM) e indicatori di eccentricità per verificare tutte le dimensioni critiche e le relative tolleranze geometriche.

Raggiungiamo tolleranze fino a ±0.0002 pollici sui diametri dei perni dei cuscinetti. Ciò consente il controllo del diametro per tolleranze di montaggio relative a interferenza e gioco dei cuscinetti. Per gli alberi dei perni, le tolleranze tipiche sono h6 o h7. L'eccentricità totale (TIR) ​​sulle superfici dei cuscinetti è inferiore a 0.0001 pollici, il che consente una distribuzione uniforme del carico e l'assenza di vibrazioni. La concentricità di più perni è entro 0.0002 pollici, il che allinea l'asse di rotazione dell'albero. La perpendicolarità degli spallamenti all'asse dell'albero è entro 0.0005 pollici, consentendo il corretto posizionamento dei cuscinetti. La finitura dei perni dei cuscinetti è inferiore a 8 micropollici Ra per una lunga durata dei cuscinetti. Le sedi per chiavetta sono dimensionate correttamente per la trasmissione della coppia con una tolleranza in larghezza di ±0.0005 pollici e in profondità di ±0.001 pollici. Le filettature rientrano nella classe di tolleranza 6g o 6h e la rettilineità dell'albero è controllata entro 0.001 pollici per piede per evitare grippaggi. I gruppi albero ruotano con una vibrazione inferiore a 0.5 millimetri al secondo a velocità di esercizio, che corrisponde a una coppia compresa tra 1 e 2000 Newton-metri, in base al diametro e al materiale. Gli alberi mandrino ad alta velocità ruotano fino a 20,000 giri/min, con una durata utile di oltre 50,000 ore e soddisfano i criteri di qualità di bilanciamento dinamico ISO 1940 Grado G2.5 o superiore.

Sì. Offriamo capacità di produzione flessibili, tra cui:
Prototipazione rapida per la convalida del progetto
Produzione a basso volume per applicazioni specializzate
Produzione ad alto volume con controllo di qualità costante
Verifica strutturale e dimensionale completa in ogni fase

Certamente. Disponiamo di un sistema di gestione della qualità certificato ISO 9001 che facilita la produzione secondo un sistema di qualità completamente personalizzato. Abbiamo inoltre incorporato una serie di standard, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, quelli stabiliti in materia di robotica industriale, requisiti dimensionali dei clienti, metallurgia (durezza, profondità di cementazione per alberi cementati), produttori di cuscinetti (tolleranza dell'albero e finitura superficiale), AGMA (alberi degli ingranaggi) e tracciabilità completa della carcassa (dalla fusione delle materie prime fino all'ispezione finale) per componenti critici della trasmissione di potenza in cui si verificano guasti all'albero, guasti ai robot e tempi di fermo della produzione nell'automazione industriale.

Forniamo soluzioni di finitura complete, su misura per le esigenze del settore aerospaziale:
Anodizzazione (Tipo II e Tipo III)
Passivazione per la resistenza alla corrosione
Lucidatura di precisione per superfici aerodinamiche
Rivestimenti protettivi personalizzati e barriere termiche

I tempi di produzione dipendono dalla complessità e dal volume dell'ordine. Per casi come alberi di trasmissione standard con geometrie più semplici, gli alberi CNC costruiti vengono torniti, trattati termicamente, rettificati e ispezionati entro 8-14 giorni lavorativi. Al contrario, alberi più complessi e multifunzionali con scanalature funzionali, sedi per chiavette e rettifica di precisione dei centri richiedono 3-4 settimane per il completamento e la lucidatura. Per gli alberi prototipo, accelerare la verifica del progetto e i test di assemblaggio può consentire il completamento in 5-8 giorni. Gli ordini di grandi volumi consentono l'utilizzo di celle di tornitura dedicate con utensili ottimizzati, riducendo i tempi di ciclo. In fase di preventivo vengono forniti programmi di produzione completamente dettagliati, che coprono tutto, dai cicli di trattamento termico e dalla rettifica di precisione alla verifica finale della qualità.

Sì. Le nostre capacità di foratura e alesatura profonda offrono alberi cavi con fori passanti per il passaggio dei cavi, pneumatici e passaggi di raffreddamento integrati negli assi di giunzione del robot. Utilizziamo la foratura a cannone per fori profondi di piccolo diametro, linearità fino a 0.001 pollici/piede, e alesatura precisa per fori profondi per alberi cavi di diametro maggiore e uniformità dello spessore delle pareti. Utilizziamo anche processi combinati per produrre alberi cavi con perni di supporto esterni e scanalature con caratteristiche di montaggio. Ciò riduce l'usura e l'abrasione dei cavi, migliora l'estetica del robot e la progettazione modulare degli end effector. Importante per robot collaborativi con cambio utensili integrato, robot di saldatura con alimentazione di filo e gas a braccio passante e robot industriali con giunti rotanti per capacità di rotazione continua. Il cablaggio nascosto riduce l'usura e l'abrasione sui bracci robotici in movimento, mentre la progettazione modulare degli end effector, con connessioni elettriche e pneumatiche a sgancio rapido, semplifica il feedback del robot.

La produzione CNC di precisione consente miglioramenti tangibili delle prestazioni in diverse aree. I diametri dei perni dei cuscinetti hanno una precisione di ±0.0002 pollici e consentono accoppiamenti con interferenza adeguati. Ciò previene l'usura tra albero e cuscinetto e giochi eccessivi che causano eccentricità. Questi accoppiamenti garantiscono che i cuscinetti durino per le ore di progetto calcolate desiderate, da 20,000 a 100,000, a seconda del carico e della velocità. Un'eccentricità totale dell'indicatore inferiore a 0.0001 pollici elimina le vibrazioni e l'usura che accelerano l'usura dei cuscinetti e aggravano la riduzione della qualità dell'ingranamento. Le oscillazioni trasmesse influiscono negativamente sugli attuatori terminali e sulla qualità dei processi durante la saldatura, la distribuzione e l'assemblaggio. Le finiture superficiali controllate per essere superiori a 8 Ra micropollici sui perni dei cuscinetti aumentano il coefficiente di attrito e quindi la coppia del cuscinetto. Questo aumento della coppia del cuscinetto comporta un aumento della corrente del motore e del calore generato, migliorando l'efficienza del motore di circa il 20-40%. La concentricità tra i perni è di 0.0002 pollici, il che consente l'allineamento degli assi di rotazione e previene una riduzione della durata dei cuscinetti con carico laterale pari o superiore al 50% a causa delle sollecitazioni sui bordi. Le superfici cementate o temprate a cuore a 58 o 62 HRC possono essere sottoposte a milioni di cicli di accoppiamento con cuscinetti e ingranaggi senza usura significativa. L'utilizzo di raggi di raccordo corretti e la creazione di transizioni intenzionali nel diametro dell'albero eviteranno la creazione di concentratori di sollecitazioni geometriche. Questa progettazione riduce al minimo il rischio di cricche da fatica nelle aree più soggette a picchi di sollecitazioni di flessione. Gli alberi dritti lavorati con una precisione di 0.001 pollici/piede sono fondamentali per prevenire il bloccaggio dei cuscinetti e il conseguente disallineamento sotto carico. L'equilibratura dinamica degli alberi a G2.5 ottimizza il sistema in modo che possa raggiungere velocità superiori a 10,000 giri/min, riducendo al minimo le vibrazioni distruttive. Tecniche di distensione appropriate, abbinate al giusto trattamento termico, riducono al minimo il rischio di variazioni dimensionali a lungo termine, favorendo il mantenimento degli ingranaggi assiali e dell'accoppiamento dei cuscinetti durante il funzionamento prolungato del sistema. Il trattamento superficiale dei componenti riduce al minimo il rischio di corrosione durante e dopo il funzionamento del sistema.
Una produzione pulita, unita a una corretta manipolazione, impedisce la contaminazione e i danni superficiali, prevenendo guasti da fatica. Alberi lavorati con precisione forniscono la base rotazionale per i sistemi robotici, consentendo una trasmissione di potenza senza interruzioni. In configurazioni opportunamente progettate con cuscinetti e guarnizioni, l'efficienza di trasmissione della potenza supera il 98%. I sistemi presentano vibrazioni minime e mantengono una precisione di posizione entro ±0.02 millimetri all'organo terminale. I sistemi ruotano a livelli di coppia che vanno da 1 a 2000 Newton-metri, a seconda del diametro e del materiale scelti, con velocità che vanno da 10 a 20,000 giri/min. Questo comprende diverse applicazioni, dalla movimentazione di materiali pesanti all'utilizzo di mandrini ad alta velocità. Presentano una durata utile di oltre 50,000 ore, con intervalli di manutenzione da 10,000 a 20,000 ore per la sostituzione di cuscinetti e guarnizioni, rendendo la manutenzione prevedibile. Questo tipo di automazione è utile in settori come quello automobilistico per la saldatura a punti con cicli di lavoro continui, l'assemblaggio elettronico per velocità costante, il confezionamento alimentare con oltre 200 prelievi al minuto, la logistica operativa 24 ore su 24, 7 giorni su 7 per l'immagazzinamento e la robotica medica per la robotica di precisione che influenza direttamente i risultati chirurgici e il recupero dei pazienti.