Микронная 5-осевая обработка на станках с ЧПУ для компонентов человекоподобных роботов.

Типичный пример из практики, демонстрирующий, как компания Tuofa CNC Machining производит высокоточные компоненты трансмиссии для человекоподобных роботов. 17-4PH из нержавеющей сталиВ нем подчеркивается возможность обработки на 5-осевых станках с ЧПУ для обеспечения жестких допусков (±0.005–0.01 мм).

Сразу

Компания Tuofa CNC Machining изготовила высокоточный компонент трансмиссии, используемый в шарнире вращения запястья/кисти человекоподобного робота. роботизированный компонент Деталь была изготовлена ​​из нержавеющей стали 17-4PH и требовала контроля размеров на микронном уровне перед сборкой. Клиент предоставил более десятка вариантов конструкции детали; мы выбрали 1-2 наиболее сложных для первоначального подтверждения возможностей и завершили анализ конструкции, пробную обработку, проверку и подтверждение заказчиком примерно за две недели.

• Роботизированный материал: нержавеющая сталь 17-4 PH.
• Целевой допуск (до сборки): от +/-0.005 до 0.01 мм для критически важных элементов.
• Основной технологический процесс: 5-осевая обработка на станках с ЧПУ.
• Результат: достигнута точность до ~0.01 мм по критическим размерам; заказчик подтвердил функциональную пригодность.
• Применение: используется в роботизированных суставах, обеспечивающих вращение на 360°. 

(Просто для справки)

Уведомление о конфиденциальности: В течение 20 лет, Обработка Туофа с ЧПУ Мы дорожим своей репутацией и никогда, ни при каких обстоятельствах, не будем разглашать информацию о продукции/проектах наших клиентов. Числовые значения и детали, представленные в этом примере, взяты из отраслевых стандартов и не основаны на фактической информации от клиента. Цель этого примера — проиллюстрировать наш опыт и возможности в области механической обработки, а также детали предоставляемых нами услуг.

история проекта

Гуманоидные роботы предъявляют необычайно строгие требования к деталям шарнирной передачи, поскольку погрешности точности накапливаются по всей кинематической цепи. Небольшое отклонение в запястном суставе может привести к заметной ошибке позиционирования концевого манипулятора, неравномерной нагрузке на подшипники, увеличению люфта или ускоренному износу сопрягаемых компонентов. По этой причине в конструкциях роботизированных шарниров обычно указываются жесткие ограничения на концентричность, биение, плоскостность и посадку подшипников, часто в масштабе микрометров.

Для определения уровня допуска стандарт ISO 286 устанавливает международные классы допуска (IT) для размеров. Диапазоны в микронах, такие как 5-10 микрометров, сопоставимы с более жесткими классами допуска IT для распространенных размеров валов и отверстий. В таблице ниже приведены иллюстративные значения, рассчитанные по формуле единицы допуска ISO 286-1 для выбранных номинальных диаметров (значения показаны как общий диапазон допуска в микрометрах).

Примечание: Показанная полоса представляет собой общую ширину допуска для марки стали IT в выбранном диапазоне размеров. Эквивалентный допуск +/- составляет приблизительно половину полосы.

Компонентный и функциональный

Данное приложение представляет собой ось вращения кисти на 360 градусов в человекоподобном роботе. На системном уровне вращение запястья обычно реализуется посредством взаимодействия следующих элементов:

• Механический вал: обеспечивает ось вращения и воспринимает крутящий момент и изгибающие нагрузки.
• Подшипники: обеспечивают вращение с контролируемым трением и поддерживают радиальное/осевое положение.
• Компоненты трансмиссии: передают крутящий момент между исполнительным механизмом и вращающейся осью руки (например, зубчатые передачи, муфты или редукторы).

Технические проблемы

Ограничения проекта включали в себя жесткие допуски, сложные свойства материалов и требования к базовым параметрам для множества элементов. Ключевые технические проблемы включали в себя:

• Диапазон допуска на уровне микрон: критические размеры, требующие контроля в пределах +/- 0.005–0.01 мм перед сборкой.
• Согласованность между отдельными элементами: контроль концентричности и биения между несколькими диаметрами по всей длине вала.
• 17-4 PH обработка и стабильность: контроль износа инструмента, тепловыделения и потенциальной деформации.
• Целостность поверхности: отсутствие заусенцев на кромках и стабильная чистота поверхности в местах соприкосновения подшипников и уплотнений.
• Сложность проверки: неопределенность измерения становится существенной долей допуска в диапазоне 5-10 микрон.

Производственный процесс

Мы внедрили структурированный рабочий процесс, начиная с анализа проекта и заканчивая проверкой.

1) Планирование процесса

Заказчик предоставил более десятка вариантов дизайна. Мы выбрали 1-2 наиболее сложных из них в качестве первоочередных задач для снижения рисков программы на раннем этапе. В ходе инженерного анализа были определены критически важные для качества характеристики и разработана стратегия базовых параметров для минимизации ошибок суммирования.

• Выявленные характеристики CTQ: диаметр(ы) посадочного места подшипника, плоскостность сопрягаемого буртика, биение вала, положение резьбового элемента и перпендикулярность интерфейса.
• Стратегия базовых точек: первичная базовая точка — на стабильном цилиндрическом эталоне; вторичная базовая точка — на осевой поверхности; третичная базовая точка — на плоском элементе с пазом.
• Технологический процесс обработки: черновая обработка -> стабилизация напряжений -> получистовая обработка -> чистовая обработка -> снятие заусенцев -> окончательная проверка.

2) Стратегия 5-осевой обработки

Для обеспечения точности на микронном уровне мы обработали как можно больше критически важных элементов за одну установку. 5-осевой ЧПУ станок. Это уменьшает погрешность повторной фиксации и обеспечивает выравнивание всех элементов относительно одних и тех же базовых точек.

• Инструмент: высококачественный твердосплавный инструмент с контролируемым износом; размеры чистовых проходов минимизируют отклонение.
• Терморегулирование: управляемая стратегия подачи охлаждающей жидкости и стабильная температура в цехе для уменьшения температурного дрейфа.
• Программирование: Моделирование CAM-системы для предотвращения столкновений и обеспечения непрерывного взаимодействия инструмента, где это возможно.

3) Отделка поверхности

После получистовой обработки с сохранением контролируемого припуска, были выполнены заключительные проходы с консервативными параметрами и постоянным направлением траектории инструмента для улучшения качества поверхности. Удаление заусенцев проводилось контролируемым методом, чтобы избежать закругления кромок или изменения размеров на кромках CTQ.

• Окончательная калибровка: специальные инструменты для чистовой обработки посадочных мест подшипников и диаметров сопряжения.
• Состояние кромок: отсутствие заусенцев на функциональных поверхностях; критерии визуального и тактильного контроля.
• Характеристики резьбы: обработка резьбового отверстия и проверка его точности с помощью измерительных приборов.

4) Метрология и приемка

Стратегия измерений была разработана с учетом неопределенности измерений относительно допуска. Внутрипроизводственный контроль позволял контролировать дрейф перед окончательной обработкой, а окончательная приемка основывалась на полном протоколе контроля.

Результаты и отзывы клиентов

Примерно за две недели (подтверждение проекта -> испытание -> проверка -> подтверждение заказчиком) мы достигли точности размеров на этапе предварительной сборки с точностью до 0.01 мм по критическим параметрам, что соответствует заявленному клиентом диапазону требований. Клиент подтвердил, что деталь соответствует функциональным требованиям его сборки.

• Достигнутая точность: приблизительно 0.01 мм по ключевым размерам на этапе предварительной сборки.
• Влияние программы: ранний успех в разработке наиболее сложного варианта конструкции снизил риски для остальных вариантов.

Заключение

Для защиты интеллектуальной собственности заказчика в данном тематическом исследовании используются репрезентативные, основанные на стандартах примеры, а не какие-либо данные проектирования, специфичные для конкретного клиента. Оно демонстрирует ключевое преимущество компании Tuofa CNC Machining: производство высокоточных деталей для роботизированных трансмиссий с помощью 5-осевых станков с ЧПУ в соответствии со строгими требованиями. Мы поддерживаем клиентов, используя инженерно-ориентированный рабочий процесс — от анализа технологичности и пробной обработки до проверенных прототипов и мелкосерийного производства — без ущерба для конфиденциальности.