Suzhou-teollisuuspuiston CNC-ohjelmointikoulutus – robottien tarkka “veitsi”: viisiakselinen CNC

Teollisuusrobottien keskeisten osien työstön työnjako, neliaxiset, analyysi, viisiakseliset, täydelliset, kolmiakseliset – kaikki löytyy täältä.

Kiinalaisten robottien markkinat ovat kasvaneet räjähdysmäisesti viime vuosina: Yushu Technologyn nelijalkainen robottikoira on tullut markkinoille, humanoidirobotit ovat saavuttaneet laajamittaisen tuotannon, ja kuusiakseliset teollisuusrobottikäsivarret ovat yleistyneet monilla toimialoilla. Alan keskusteluissa keskitytään kuitenkin aina tekoälyohjaukseen, servomoottoreihin ja vaihteistotekniikkaan. Harvat kuitenkin kiinnittävät huomiota valmistusvaiheeseen: vaikka 3D-piirustukset olisivat kuinka täydellisiä tahansa, ne ovat hyödyttömiä ilman korkeatasoista moniakselista työstötekniikkaa. Ilman sitä ne jäävät ikuisesti laboratoriomallien vaiheeseen, eivätkä ne voi saavuttaa vakaata kaupallista käyttöä, vaan joutuvat pysymään laboratoriossa.

Robottikoneistusteollisuuden vakioluokituksen mukaan neliaxiset ja viisiakseliset työstökeskukset ovat jo vakiintuneet välttämättömiksi laitteiksi Yushun ja muiden suurten robottivarsivalmistajien toimitusketjuissa. Niiden välillä on selkeä työnjako, eikä niitä voida korvata muilla laitteilla.

️Robotin viisiakselinen työstö, nivelet, suuret kappaleet, sarjatuotanto, nivelkotelot, puolivalmisteet

1. Mitkä osat teollisuusrobottivarsissa, joita valmistetaan yhteistyössä Heyushu Roboticsin kanssa, vaativat ehdottomasti 4- tai 5-akselisen CNC-koneen käyttöä? Onko tilanne tällainen, onko tilanne tällainen, onko tilanne tällainen?

Ihmismäisten robottien, nelijalkaisten robottien sekä moniakselisten robottikäsivarsien keskeiset rakenneosat ovat erittäin samankaltaisia: Niissä on epäsäännöllisiä kaarevia pintoja, monikulmaisia viistoreikiä, ohutseinäisiä kevennettyjä onteloita sekä useita asennusviitteitä. Koska kolmiakselisissa työstökoneissa toistuva kääntäminen aiheuttaa suuria paikannusvirheitä, tällaisilla koneilla voidaan työstää vain yksinkertaisia peitelevyjä ja tasomaisia kiinnikkeitä. Koko laitteen noin 601 TP3T:n osuuden muodostavat ydinrakenteet vaativat neljä- tai viisiakselista työstöä, kun taas loput 401 TP3T:n osuuden muodostavat koristekuoret, metallisuojukset ja vakiovarusteet voidaan valmistaa painevalulla, ruiskupuristuksella, kolmiakselisella työstöllä tai laserleikkauksella.

(1) On olemassa joitakin erittäin tarkkuutta vaativia ydinkomponentteja, kuten vaihteistokotelo ja laakeripesä, jotka on valmistettava viisiakselisella työstöllä, ja nämä komponentit ovat ratkaisevia robotin tarkkuuden kannalta.

Yushu G1 -homoidirobotin, Go1-nelijalkaisen robottikoiran lonkka-, polvi- ja olkapäät sekä teollisuusrobottikäsivarsien nivelissä on käytetty harmonisia ja RV-vähentimiä, joiden kotelot ovat epäsymmetrisiä pyörivärakenteita, joiden pinnalla on viistoja pintoja, vinosti sijoitettuja kiinnitysreikiä ja monimutkaisia sisäonteloita. Kolmiakselisilla työstökoneilla voidaan suorittaa vain yksipuolista jyrsintää. Viistoreikien ja käänteisten kierteiden työstämisessä tarvitaan toistuvia irrotus- ja asennustoimenpiteitä kohdistuksen säätämiseksi, ja jokainen kiinnitys aiheuttaa 5–10 μm:n paikannuspoikkeaman. Virheiden kertyminen johtaa suoraan liitosten liian suuriin välyksiin, tärinään ja epänormaaleihin ääniin. Viistopintojen poraus voidaan suorittaa yhdellä kiinnityksellä viisiakselisella koneella; myös kaarevien pintojen jyrsintä ja sisäonteloiden työstö voidaan toteuttaa yhdellä kiinnityksellä viisiakselisella koneella. Kaikki reikäjärjestelmät jakavat saman viitepisteen, ja aksiaalinen tarkkuus pidetään vakaasti ±0,005 mm:n sisällä, ja paikannustarkkuus pidetään vakaasti ±0,005 mm:n tarkkuudella. Tämä on välttämätön laite Yushu- ja muiden robottimerkkien nivelten massatuotannolle. Massatuotantolaitoksissa käytetään yleisesti kehtomallisia viisiakselisia työstökeskuksia sekä pystymallisia viisiakselisia työstökeskuksia.

Monipintaiset nivelkehikot, nilkka- ja lannerangan kotelot

Yushu-robotin lannerangan ja nilkan nivelten kiinnikkeissä sekä robottikäsivarren päässä olevassa haarukassa on monikulmaisia kaarevia sovituspintoja sekä negatiivikulmaisia käänteisiä uria, joiden topologisesti optimoidut, bionomiset ja painoa keventävät rakenteet ovat monimutkaisia ja sekavia. Kolmiakselisessa työstössä työkalun asento on kiinteä, mikä aiheuttaa helposti työstöinterferenssiä. Viisiakselisessa työstössä työkappale voi liikkua joustavasti, jolloin työkalu leikkaa optimaalisesta kulmasta ilman työkaluvaihtojälkiä. Tämä vähentää huomattavasti manuaalista hiontaa ja estää samalla ohutseinäisten osien hionnan aiheuttaman alkuperäisen tarkkuusviitteen menettämisen.

Käsitöiden mikroniveljalusta

Pienikokoiset, ihmisen käden sormia muistuttavat osat, joiden ahtaassa tilassa on tiheästi sijoitettuja monikerroksisia vinoja reikiä, asettavat tiukat vaatimukset sijoittelun tarkkuudelle. Niiden valmistaminen yhdellä kertaa on mahdollista vain viisiakselisen koneistuksen avulla, mikä takaa sormien tarkat ja sujuvat tartuntaliikkeet.

(2) Neliaxiaalinen (neljäs indeksointiaxeli) on tarkoitettu pääasiassa yleiskäyttöisten kiertokankien sarjatuotantoon

Yushu-robottien reisien, säärien sekä robottikäsivarsien ja -kyynärvarsien pitkänomaisissa luurankovarsissa käytetään alalla yleisesti laitteita, joissa on kolme akselia sekä neljäs indeksointiakseli. Nämä mallit ovat kustannustehokkuuden kannalta alan pääasiallisia malleja. Nämä pitkät tangot pyöritetään neljännen akselin avulla, mikä mahdollistaa asennusreikien ja painonkevennysurien työstämisen kerralla, mikä sopii hyvin suurten erien standardoitujen liitoskappaleiden tuotantoon. Alan massatuotantotilastoista käy ilmi seuraava tilanne: johtavien robottivalmistajien koneistustiloissa laitteiden jakauma on suunnilleen seuraava: viisiakseliset koneet 40%, neliakseliset 35% ja kolmiakseliset 25%. Neljä akselia käytetään yleisten pitkien osien käsittelyyn, kun taas viisiakseliset koneet on tarkoitettu erityisesti korkean tarkkuuden vaativien monimutkaisten erikoismuotoisten osien käsittelyyn.

(3) Kolmiakseliset mallit soveltuvat vain toissijaisiksi apulaitteiksi (osuus kokonaislaitteistosta on noin 30%–40%)

Seuraavia osia ei tarvitse työstää neljällä tai viidellä akselilla, joten työstämisen kynnys on matalampi:

Neljä- ja viisiakselisten koneiden tehtävienjakoa selventävä vertailutaulukko

Malli

Robottien osien sovittaminen

Sarjatuotannon asemointi

Yushu / Robottikäsien käyttökohteet

4 akselia

(kolmiakselinen + jakokierrosakseli)

Pitkät kytkentävarset, sylinterimäiset yksinkertaiset nivelkotelot, yksipuolisesti pyörivät osat

Suurten erien yleiskäyttöiset rakenneosat – kustannusten alentamisen avaintekijä

Koirarobotin raajojen nivelsauvat, robottikäsivarren vakiomallinen varsi

5-akselinen synkronoitu liike

Vaihteiston kotelo, erimuotoinen nivelkehikko, monipintaiset tuet, robottikäden alusta

Korkean tarkkuuden avainkomponentit, pienerien tarkkuuskomponentit

Ihmisen lonkka-, polvi- ja olkapäätukien kuoret, lannerangan nivelkotelot

Tavallinen 3-akselinen

Tasaiset peitelevyt, suorat yksinkertaiset kiinnikkeet, lisäosat ilman viistoja reikiä

Edulliset lisävarusteet

Laitteiden suojakotelot, helposti asennettavat aluslevyt

II. Viisiakselinen CNC-kone: ratkaisu robottien valmistuksen kolmeen suurimpaan ongelmaan

Olipa kyseessä sitten Yushun ihmisenmuotoinen prototyyppi, jonka kehitysvauhti on erittäin nopea, tai teollisuuden robottikäsivarret, joita valmistetaan suurina erinä, viisiakselisen työstön keskeinen arvo piilee siinä, että se ratkaisee kolmiakselisessa työstössä väistämättömät alan haasteet:

Toistuvien kiinnitysten kertyvien virheiden eliminointi ja toistettavan paikannustarkkuuden vähimmäistason varmistaminen

Kolmiakselisessa työstössä nivelkotelon työstämiseen tarvitaan vähintään 4–6 asennus- ja irrotuskertaa. Toistuvasta paikannuksesta johtuvat poikkeamat voivat aiheuttaa robotin asennuksen jälkeen nivelten heilumista, eikä toistuvan paikannuksen tarkkuus täytä standardien vaatimuksia; Viisiakselisessa työstössä kaikki jyrsintä-, poraus- ja avennusvaiheet voidaan suorittaa yhdellä kiinnityksellä. Yhtenäistämällä työstökoneen viitepisteet varmistetaan jo lähtökohdasta lähtien, että vaihteisto ja laakerit asennetaan tiiviisti toisiinsa, minkä ansiosta robotin liikkeet ovat sujuvia ja vakaita juostessa, kuormitettuna sekä tarkkoja toimintoja suoritettaessa.

Soveltuu kevyisiin, ohutseinäisiin, biomimetiikkaan perustuviin rakenteisiin ja vähentää työstön aikana syntyviä muodonmuutoksia

Robotin keskeiset rakenneosat on valmistettu pääosin 7075-alumiiniseoksesta, ja niiden seinämän paksuus on vain 1–2 millimetriä. Painon keventämisen lisäksi niiden on kestettävä hyppyjen ja suurten nopeuksien aiheuttamat iskut. Viisiakselisessa koneistuksessa voidaan käyttää lyhyitä, jäykkiä työkaluja, mikä vähentää työstövärähtelyä ja työkalun muodonmuutoksia. Samalla vältytään toistuvilta kiinnityksiltä ja kiinnitysjännityksistä, jotka aiheuttavat osien palautumista, mikä parantaa merkittävästi sarjatuotannon laadun.

Joustava sopeutuminen tiheään iterointiin lyhentää prototyyppien testausjaksoa

Yushu Robotics tuo vuosittain markkinoille useita uusia versioita, joissa on täysin uudet rakenteet. Ihmismäisten robottien alalla vallitseva tuotantomalli on “monia erikokoisia malleja, pieniä eräkoot ja nopeat mallinvaihdot”. Viisiakselinen työstö on erittäin joustavaa ja mukautumiskykyistä: riittää, että 3D-mallin jyrsintätyökalun liikerataa muutetaan ja säädetään, eikä tarvitse panostaa suuria henkilö- ja materiaaliresursseja lukuisten erikoistyökalujen uudelleenvalmistukseen. Tuotteiden alustavien luonnosversioiden sekä pienten erien koetuotannon tehokkuus on huomattavasti parempi kuin kolmiakselisessa, monivaiheisessa työstöprosessissa, mikä lyhentää huomattavasti uuden tuotteen kehityksestä markkinoille saattamiseen kuluvaa aikaa.

3. Väärinkäsitysten oikaiseminen: Viisiakselinen työstökone ≠ kyky valmistaa vaatimustenmukaisia robottiosia

Monet koneistamot hankkivat sokeasti viisiakselisia koneita, mutta eivät kuitenkaan saa alihankintatilauksia Yushulta tai suurilta robottikäsivarsivalmistajilta. Syynä tähän on se, että kattava prosessijärjestelmä on ehdottoman välttämätön.

Yushu Technology pystyy toteuttamaan nelijalkaisten ja ihmismäisten robottien kaupallisen massatuotannon, mikä perustuu kypsään toimitusketjuun ja viisiakseliseen työstöjärjestelmään. Kotimaisten teollisuusrobottikäsivarsien hintojen jatkuva lasku ja yleistyminen ovat myös erottamattomasti sidoksissa kotimaisen viisiakselisen tarkkuustyöstön teollisuusketjun kypsään tukiverkostoon. Alan nykytilanne on selvä: jos alihankkijatehtaat haluavat saada robottien ydinnivelten tilauksia, neliaxis on lähtökohta, viisiakselinen on ehdoton kynnysvaatimus; ilman viisiakselisia laitteita voidaan ottaa vastaan vain matalan lisäarvon yksinkertaisia apukomponentteja.

IV. Molemminpuolinen vahvistaminen: robottiteollisuus ja viisiakselinen työstö tukevat toisiaan

Ihmisenmuotoisten ja nelijalkaisten robottien räjähdysmäinen kasvu luo positiivisen kierteen kotimaisen viisiakselisen työstöteollisuuden kanssa:

Aiemmin korkealaatuisten robottien keskeiset rakenneosat olivat pitkään riippuvaisia ulkomaisesta tarkkuuskoneistuksesta, mutta tällä hetkellä kotimaiset viisiakseliset koneistamot ovat saavuttaneet koko tuotantoketjun korvaamisen. Samalla kolmiulotteisten rakenteiden, viisiakselisen ohjelmoinnin sekä robottien koneistusprosessien hallitsevat monialaiset tekniset osaajat ovat tulleet älykkään valmistuksen alalla kipeästi kaivatuiksi resursseiksi.

Olemme ihastelleet Yushu-robotin uskomattoman ketterää hyppelyä sekä teollisuusrobottikäsivarren virheetöntä ja tarkkaa toimintaa, ja katseemme kiinnittyy usein algoritmeihin, moottoreihin ja vaihteistoihin, mutta on kuitenkin erittäin helppoa sivuuttaa se, mikä piilee komponenttien takanatarkkuusvalmistusVoima.

CNC-viisiakselinen kone on robotin tarkka “veitsi”

Biomimetiikkaan perustuvien piirustusten toteuttaminen mikrometritason toleranssialueella; ilman kehittynyttä moniakselista työstöalustaa edes kaikkein edistynein robottisuunnittelu ei voi edetä sarjatuotantoon.

Ihmismäisten robottien teollisuuden jatkuva laajentuminen on tuonut CNC-viisiakseliselle tarkkuuskoneistukselle aivan uusia kehitysmahdollisuuksia.