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        為什么說CNC 加工對機器人行業至關重要

        2021-10-20

        如今,機器人似乎無處不在——在電影、機場、食品生產中都有應用,甚至在制造其他機器人的工廠中工作。機器人有許多不同的功能和用途,隨著它們的制造變得更容易和更便宜,它們在工業中也變得越來越普遍。隨著對機器人技術需求的增加,機器人制造商需要跟上,而制造機器人部件的一種基本方法是CNC加工。本文將了解更多關于機器人標準部件以及為什么CNC加工對制造機器人如此重要的原因。




        CNC加工是為機器人量身定制的


        首先,CNC加工能夠以極快的交付周期生產零件。幾乎在您準備好3D模型后,就可以開始使用CNC機器制作組件。這使得原型的快速迭代和專業應用的定制機器人部件的快速交付成為可能。


        CNC加工的另一個優勢是它能夠精確地制造出符合規格的零件。這種制造精度對于機器人技術尤其重要,因為尺寸精度是制造高性能機器人的關鍵。精密CNC加工可將公差保持在+/-0.0002英寸以內,并且這種零件允許機器人進行精確且可重復的運動。


        表面光潔度是使用CNC加工生產機器人部件的另一個原因。相互作用的零件需要具有低摩擦,精密CNC加工可以生產表面粗糙度低至Ra 0.8μm的零件,或者通過拋光等后處理操作后達到更低。相比之下,壓鑄(在任何精加工之前)通常會產生接近5μm的表面粗糙度。金屬3D打印會產生更粗糙的表面光潔度。


        最后,機器人使用的材料類型是CNC加工的理想材料。機器人需要能夠穩定移動和提升物體,需要堅固、堅硬的材料。這些必要的性能最好通過加工某些金屬和塑料來實現。此外,機器人通常用于定制或小批量制造,這使得CNC加工成為機器人部件的自然選擇。


        CNC加工制造的機器人零件類型


        有了這么多可能的功能,許多不同類型的機器人已經進化。有幾種主要類型的機器人是常用的。鉸接式機器人的單臂帶有多個關節,這是很多人都見過的。還有SCARA(Selective Compliance Articulated Robot Arm)機器人,它可以在兩個平行平面之間移動東西。SCARA 具有很高的垂直剛度,因為它們的運動是水平的。Delta 機器人的關節位于底部,這使得手臂保持輕便且能夠快速移動。最后,龍門或笛卡爾機器人具有相互成 90 度移動的線性致動器。這些機器人中的每一個都有不同的構造和不同的應用,但通常有五個主要組成部分組成機器人。


        通常使用的機器人主要有幾種類型。鉸接式機器人的單臂帶有多個關節,這是很多人都見過的。還有SCARA(選擇性柔順關節機械臂)機器人,可以在兩個平行平面之間移動物體。SCARA具有很高的垂直剛度,因為它們的運動是水平的。三角洲機器人的關節位于基座上,這使手臂保持輕便且能夠快速移動。最后,龍門式或笛卡爾式機器人具有相互成90度移動的線性執行器。這些機器人,每一個都有不同的構造和不同的應用,但通常有5個主要組成部分:


        1.機械臂


        機器人手臂在形式和功能上都有很大的不同,因此需使用很多不同的部件。然而,它們有一個共同點,那就是它們能夠移動物體或對物體進行操作——這和人類手臂沒什么兩樣!機器人手臂的不同部分甚至以我們自己的部分命名:肩部、肘部和腕關節旋轉并控制各部分的運動。




        2.末端執行器 


        末端執行器是連接到機器人手臂末端的附件。末端執行器允許您根據不同的操作自定義機器人的功能,而無需構建全新的機器人。它們可以是夾持器、抓取器、真空吸塵器或吸盤。這些末端執行器通常是由金屬(通常是鋁)CNC加工而成的部件。其中一個組件永久連接到機器人手臂的末端。實際的夾持器、吸盤或其他末端執行器與該組件匹配,因此它可以由機器人臂控制。這種具有兩個不同組件的設置可以更輕松地更換不同的末端執行器,因此機器人可以適應不同的應用。您可以在下圖中看到這一點。底部圓盤將用螺栓固定在機器人手臂上,使您可以將操作吸盤的軟管連接到機器人的供氣裝置上。頂部和底部圓盤是CNC加工零件的示例。



        (該末端執行器涉及許多CNC加工零件)


        3.馬達


        每個機器人都需要電機來驅動手臂和關節的運動。電機本身有許多運動部件,其中許多部件可以進行CNC加工。一般來說,電機用某種機械加工外殼作為電源,以及將其連接到機械臂的機械加工支架。軸承和軸也通常采用CNC加工。軸可以在車床上加工以減小直徑,也可以在銑床上加工以添加鍵或槽等特征。最后,可以通過銑削、電火花加工或滾齒加工將電機運動傳遞到機器人的關節或其他部分的齒輪。




        4.控制器


        控制器基本上是機器人的大腦,它控制機器人精確的運動。作為機器人的計算機,它接受傳感器的輸入,并修改控制輸出的程序。這需要印刷電路板(PCB)來容納電子元件。在添加電子元件之前,可以對該PCB進行CNC加工,使其達到所需的尺寸和形狀。


        5.傳感器 


        如上所述,傳感器接收有關機器人周圍環境的信息,并將其反饋給機器人控制器。傳感器還需要PCB,可以進行CNC加工。有時,這些傳感器也安裝在CNC加工的外殼中。


        定制夾具和固定裝置


        雖然不是機器人本身的一部分,但大多數機器人操作都需要定制夾具和固定裝置。當機器人在零件上工作時,您可能需要一個夾具來固定零件。您還可以使用夾具精確定位零件,這通常是機器人拿起或放下零件所必需的。因為它們通常是一次性定制零件,所以CNC加工非常適合夾具。

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