Peças de componentes de caixa de engrenagens personalizadas Usinagem CNC para a indústria robótica

Cada material tem seus benefícios para caixas de engrenagens robóticas. Ligas de alumínio, como 6061-T6 para carcaças básicas e 7075-T6 para aplicações mais exigentes, são leves, fortes e podem reduzir a massa de um atuador de ferro fundido em 50-60% e 5 vezes mais dissipação de calor do que o ferro fundido. Isso permite projetos mais compactos sem a necessidade de resfriamento externo. Eles são facilmente usináveis ​​em formas complexas, recursos de montagem integrados e aletas para resfriamento e resistência natural à corrosão. Isso permite menores custos de manutenção. Com rigidez adequada, eles são adequados para robôs colaborativos, aplicações industriais leves e para 200 Newton-metros de torque de saída. Esses sistemas robóticos leves são mais econômicos e reformulam a inércia reduzida para melhor desempenho dinâmico e eficiência energética. Aços de liga, como 4140 e 4340, fornecem extrema resistência e rigidez para caixas de engrenagens de robôs industriais com torque de saída de 500 Newton-metros. Eles oferecem extrema resistência ao desgaste nas superfícies de rolamento e vedação, resistência à fadiga para carregamento cíclico contínuo, nível de têmpera para aplicações em eixos e desempenho confiável para sistemas de carregamento de caminhões e robôs de soldagem. São excelentes sob carregamento cíclico, proporcionam fixação uniforme do eixo e são dimensionalmente estáveis ​​em temperaturas extremas. Esse desempenho e resistência ao desgaste são valiosos em sistemas de movimentação de materiais e durante a soldagem.
O ferro fundido classe 40 possui notáveis ​​qualidades de amortecimento de vibração, que reduzem o ruído da engrenagem de 5 a 10 dB em comparação com carcaças de aço soldadas. Além disso, oferece excelente estabilidade dimensional com expansão térmica mínima e desgaste de contato entre a engrenagem e a carcaça em aplicações de suporte planetário, bem como técnicas tradicionais de fundição que permitem padrões complexos e internos com passagens tubulares. Além disso, a fabricação econômica de carcaças grandes e o desempenho comprovado do ferro fundido em máquinas-ferramentas de precisão e caixas de engrenagens industriais contribuíram para o desempenho notável do ferro fundido. O ferro dúctil oferece os benefícios adicionais de maior resistência mecânica e resistência ao impacto. Além disso, possui melhor usinabilidade para mandrilamento de precisão e a ductilidade necessária para proteção contra fratura frágil sob cargas de choque, versatilidade de fundição e eficiência de custo adequada para a produção em médio a alto volume de carcaças de caixas de engrenagens robustas.

Tecnologias CNC de alta precisão são empregadas na produção de componentes de caixas de engrenagens. Isso inclui fresamento CNC multieixo para alojamento de perfis externos, flanges e recursos integrados, o que agiliza o processo, eliminando erros de configuração e aprimorando a precisão das operações subsequentes. Operações de mandrilamento: furos de rolamentos com precisão CNC com tolerâncias de ± 0.0003 polegadas e acabamentos superficiais de 32 micropolegadas Ra. Os furos distribuem a corrente de mandrilamento, dividindo os alojamentos simultaneamente em mandrilamento coaxial em linha, alinhando-se dentro de uma concentricidade de 0.0002 nas linhas de partição. Torneamento CNC para eixos de entrada e saída e torneamento de precisão para mancais de deslizamento, eixos estriados e eixos roscados em fresamento de face. As superfícies são planas dentro de tolerâncias de 0.001 polegada em todos os flanges, reforço estrutural e fresamento de cavidade de peso. As nervuras são projetadas para perfuração cruzada otimizada para passagem de óleo, ranhuras de montagem, furo e vedação de fixadores usinadas para profundidades de controle onde o acabamento da superfície é calibrado para compressão de O-ring. Brochamento de rasgos de chaveta e estrias, retificação de precisão de assentos de rolamentos, tratamento térmico posterior da superfície de vedação e brunimento da abertura de furos para controle dimensional final. A inspeção CMM para dimensões críticas inclui concentricidade de furos, padrões de centro de distância de furos e outros. Fundição em areia, fundição de precisão, fundição sob pressão para carcaças de alumínio e usinagem de precisão ou matriz de superfícies funcionais de acordo com as tolerâncias projetadas completam o processo de fundição.

Para componentes de caixa de engrenagens, atendemos consistentemente a tolerâncias de até ± 0.001 polegadas nas dimensões gerais das caixas de mancal e nos recursos de montagem dedicados, alcançamos concentricidade do furo do mancal de 0.0005 polegadas para eixos de entrada e saída, preservando a geometria da engrenagem, e mantemos distâncias centrais entre os eixos da engrenagem dentro de ± 0.0003 polegadas para engate adequado dos dentes e folga mínima. A perpendicularidade das superfícies de montagem dentro de 0.002 polegadas permite a montagem precisa do motor e do robô sem desalinhamento. Tolerâncias de diâmetro do assento do mancal de H7 ou mais apertadas são apropriadas para encaixe por pressão, encaixe de transição e aplicação de rolamento. As ranhuras de vedação para compressão do anel O estão dentro de ± 0.002 polegadas. Os diâmetros do círculo do parafuso do flange de montagem são de ± 0.005 polegadas para intercambiabilidade adequada. Há uma tolerância de 0.001 polegadas entre faces paralelas em caixas de mancal divididas, o que auxilia na fixação e vedação adequadas. Isso é feito para que as caixas de engrenagens mantenham uma eficiência nominal de mais de 90% para eixos planetários e 95% para eixos paralelos, operem silenciosamente abaixo de 70 dB na velocidade e carga nominais e garantam uma vida útil estável em temperatura de mais de 20,000 horas contínuas. As unidades de engrenagens manterão a viscosidade do lubrificante dentro da faixa ideal e se ajustarão dinamicamente de acordo com a carga da engrenagem.

As opções de acabamento abrangentes para os componentes de uma caixa de engrenagens robótica incluem: acabamentos de assento de rolamento de perfuração e brunimento de até 16 micropolegadas Ra; anodização e revestimento duro de bronze e alumínio para maior resistência protetora ao desgaste; revestimento em pó para maior proteção ambiental e identidade da marca; revestimento de óxido preto para componentes de aço; revestimento de cobre e níquel químico; retificação da superfície de vedação e da face de contato para interfaces sem vazamento de 0.0005; jateamento de esferas de rugosidade controlada; revestimento de fosfato de carcaças de aço; e revestimentos de pulverização térmica de 2.5 galões em superfícies de rolamento de projetos híbridos em carcaças de alumínio leves com superfícies de desgaste.

Sim, a Zintilon tem capacidades de rápido crescimento para dar suporte às suas necessidades, incluindo prototipagem avançada para validação de caixas de engrenagens e quadrantes de testes térmicos de tarugos sólidos usinados em CNC, bem como produção de baixo volume para taxas de redução personalizadas e aplicações robóticas especializadas com caixas de engrenagens não convencionais, produção de médio volume para plataforma de pesquisa e robôs industriais de produção limitada, produção de alto volume para módulos robóticos padronizados para atuadores em conjuntos de robôs que exigem milhares de alojamentos anualmente, inspeção dimensional completa e controle de localização e concentricidade do furo do rolamento CMM, teste de pressão de vedação de fechamento, conjuntos de teste para verificar a malha de engrenagens, pré-condicionamento de suporte de carga, certificações de materiais e validação de projeto para todas as aplicações de robôs controlados a serem conformadas na documentação para atender à confiabilidade e ao desempenho no controle de funções críticas em robôs de controle de movimento, caixas de engrenagens, quadrantes térmicos de tarugos sólidos usinados em CNC.
Os componentes da sua caixa de engrenagens são certificados de acordo com os padrões de qualidade? Com ​​certeza. Todos os componentes são fabricados sob sistemas de gestão da qualidade com certificação ISO 9001. Isso inclui a conformidade com todos os requisitos das normas de robótica industrial, especificações dimensionais e de materiais do cliente, requisitos de dureza para eixos, documentação sobre tratamento térmico, documentação AGMA para projeto e fabricação de caixas de engrenagens, rastreabilidade total desde o lote da matéria-prima até a montagem final, documentação para auditorias de qualidade e melhoria contínua em todos os componentes de transmissão de energia que são críticos para tempo de inatividade e perdas na produção ou risco de segurança de automação em ambientes industriais robóticos.

Como em qualquer pedido complexo, os prazos variam. Para usinagem, tratamento de superfície e inspeção, 12 a 18 dias úteis provavelmente seriam suficientes para caixas de engrenagens básicas com recursos padrão. Para conjuntos de caixas de engrenagens complexas com recursos de resfriamento integrados e múltiplos arranjos de rolamentos, o prazo é de 4 a 6 semanas para usinagem final e pré-processamento de fundição ou forjamento. Para um protótipo, dependendo do projeto para verificar e testar a montagem, um plano usinado a partir de tarugo Geoff pode encurtar esse tempo para 8 a 12 dias. Volumes maiores de pedidos permitem reduções no tempo de ciclo. Projetos otimizados de acessórios e células de produção dedicadas no pedido ajudam. O tempo é detalhado no cronograma de produção fornecido na cotação aos compradores e inclui o tempo para aquisição de materiais, ciclos de tratamento térmico e inspeção final.

Como em qualquer pedido complexo, os prazos variam. Para usinagem, tratamento de superfície e inspeção, 12 a 18 dias úteis provavelmente seriam suficientes para caixas de engrenagens básicas com recursos padrão. Para conjuntos de caixas de engrenagens complexas com recursos de resfriamento integrados e múltiplos arranjos de rolamentos, o prazo é de 4 a 6 semanas para usinagem final e pré-processamento de fundição ou forjamento. Para um protótipo, dependendo do projeto para verificar e testar a montagem, um plano usinado a partir de tarugo Geoff pode encurtar esse tempo para 8 a 12 dias. Volumes maiores de pedidos permitem reduções no tempo de ciclo. Projetos otimizados de acessórios e células de produção dedicadas no pedido ajudam. O tempo é detalhado no cronograma de produção fornecido na cotação aos compradores e inclui o tempo para aquisição de materiais, ciclos de tratamento térmico e inspeção final.

Nossa equipe de engenharia trabalha em conjunto com projetistas de robótica para adaptar caixas de engrenagens personalizadas para requisitos específicos de desempenho e acondicionamento. Construímos carcaças compactas de caixas de engrenagens planetárias para relações de redução de 3:1 a 100:1 dentro de envelopes de projeto apertados, criamos caixas de engrenagens em ângulo reto usando arranjos de engrenagens cônicas e sem-fim para juntas onde os eixos de movimento se cruzam perpendicularmente e exploramos a máxima relação rigidez-peso por meio de FEA para geometria ideal da caixa. Também oferecemos resfriamento de superfície de dissipador de calor interno e externo personalizado para caixas de engrenagens de alto ciclo de trabalho, projetamos arranjos de eixo passante com furo oco para passagem de cabos através de atuadores, fornecemos provisões de montagem em superfície para encoders absolutos para permitir encoders de posição externa com feedback e sem sensor, e fornecemos conjuntos de motoredutores onde motores, encoders e freios são integrados em conjuntos de estrela única. Isso torna possível projetar atuadores com engrenagens para aplicações como robôs delta, que são de alta velocidade e exigem baixa inércia e folga, robôs industriais para cargas úteis pesadas que exigem alto torque em um espaço apertado, robôs colaborativos para limitação de torque segura e operação silenciosa, e robôs móveis com atuadores com engrenagens que exigem caixas de engrenagens seladas com IP65 e IP67 para condução ao ar livre.

A usinagem CNC de componentes melhora o desempenho de várias maneiras. Dentro de tolerâncias de 0.0005 polegadas, a concentricidade dos eixos de entrada e saída e dos rolamentos são mantidos, e a malha das engrenagens na caixa de engrenagens é mantida para projetar a geometria em toda a faixa operacional de -20 a +80 graus Celsius. A geometria de projeto das engrenagens controla o espaçamento entre as engrenagens e, portanto, a folga dentro da faixa de 0.003 a 0.008 polegadas. Isso fornece uma precisão posicional de 3 minutos de arco e também fornece expansão térmica e lubrificação. O controle axial e rígido da espessura do revestimento e das nervuras proporcionam rigidez ao revestimento e ao alojamento. Isso controla a rigidez do revestimento e a contenção da deflexão. A rigidez do revestimento e do alojamento controla a deflexão dentro de 0.0005 polegadas, que é de 0.003 polegadas em casos mal projetados. Esse controle axial e rígido da espessura do revestimento e das nervuras proporciona rigidez ao revestimento e ao alojamento. Gabinetes embutidos controlam a deflexão dentro de 0.0005 polegadas, o que equivale a 0.003 polegadas em gabinetes mal projetados. O controle do microacabamento abaixo de 16 Ra na sede do rolamento controla a vida útil do rolamento de forma correlacionada à abrasão e à corrosão por atrito das sedes. A vida útil do rolamento aumenta de 10,000 a 50,000 horas. O controle das dimensões do flange de montagem garante o alinhamento do motor, que é de 0.002 polegadas de perpendicularidade entre o motor e a caixa de engrenagens, com alinhamento concêntrico e axial. Isso reduz o desgaste e a vibração do acoplamento.
A criação de ranhuras apropriadas para vedações permite a vedação à prova de vazamentos de lubrificantes e a entrada de contaminantes, mantendo uma classificação de proteção IP54 ou IP65 por um longo período de tempo. A seleção criteriosa de materiais e o design cuidadoso para dissipação de calor permitem que a lubrificação do sistema exceda 80 graus Celsius, fornecendo viscosidade suficiente e prolongando o intervalo para a substituição do lubrificante de 2000 para 10000 horas. A fabricação eficiente reduz a variabilidade esperada na eficiência do sistema. Redutores planetários são capazes de atingir uma eficiência de 90 a 94 por cento e projetos de eixo paralelo helicoidal alcançam uma eficiência impressionante de 96 a 98 por cento. Isso leva à redução do aquecimento e do desperdício de energia no motor. O tratamento de superfície eficaz estende a vida útil do sistema em ambientes industriais severos para mais de 10 anos, apesar da umidade, ventilação e temperaturas cíclicas, e até mesmo da exposição a produtos químicos.
Dimensões uniformes em toda a produção facilitam conjuntos intercambiáveis. Isso otimiza a manutenção e diminui o armazenamento de peças de reposição. Enquanto a usinagem de precisão de componentes de caixa de engrenagens forma a base mecânica para atuadores robóticos licenciados para torques de saída que variam de 10 a 2000 Newton-metros, dependendo do tamanho e da relação de transmissão. Alcança repetibilidade de posicionamento de ± 0.02 milímetros a partir de relações de redução precisas e folga mínima. Tempo morto reduzido, controle suave da velocidade em menos de 2% para aplicações de velocidade constante, incluindo soldagem a arco e distribuição de adesivo. Opera a menos de 70 dB, o que está em conformidade com os padrões de segurança de robôs colaborativos para manter o silêncio. Desempenho sob estabilidade térmica em todas as faixas de temperatura industriais. Confiabilidade com desempenho previsível para automação produtiva e uso a longo prazo com manutenção superior a 10,000 horas é definitiva. O posicionamento preciso da tocha de soldagem a ponto é para montagem automotiva. A fabricação de eletrônicos requer posicionamento de componentes repetível de ± 0.03 milímetros para padronização. Automação de embalagens de alimentos para taxas de coleta superiores a 200 por minuto. Confiabilidade operacional 24 horas por dia, 7 dias por semana, para automação logística. Robótica médica para precisão de movimento e posicionamento em cirurgias.