Studio sul caso di lavorazione di precisione CNC dell'albero di ingresso del riduttore armonico per robot umanoide - Lavorazione CNC Cina

In qualità di tecnico responsabile da tempo della produzione di componenti di precisione, sono onorato di condividere il nostro caso di lavorazione in batch di successo di alberi di ingresso del riduttore armonico per una nota azienda di robot umanoidi. Questo progetto dimostra appieno la nostra forza tecnica e l'accumulo di processi nella lavorazione CNC ad altissima precisione.

Il cliente, un'azienda tecnologica focalizzata sulla ricerca e sviluppo di robot umanoidi di fascia alta, ha presentato requisiti estremamente rigorosi per l'albero di ingresso del riduttore armonico nei suoi moduli articolati:

• Accuratezza dimensionale e tolleranze geometriche estremamente elevate: La tolleranza del diametro del perno dell'albero richiesta era di ±0,002 mm, gli errori di rotondità e cilindricità dovevano essere inferiori a 0,001 mm.

• Eccellente qualità della superficie: La rugosità della superficie di accoppiamento chiave doveva raggiungere Ra ≤ 0,2μm per garantire caratteristiche ottimali di attrito e usura.

• Eccezionali proprietà meccaniche: Una combinazione di elevata durezza superficiale (≥HRC60) e un nucleo tenace era essenziale per garantire una lunga durata in condizioni di alta velocità e carico elevato.

• Requisiti di bilanciamento dinamico rigorosi: L'albero di ingresso doveva funzionare senza problemi alla velocità operativa (6000 giri/min), richiedendo un grado di bilanciamento dinamico di G2.5.

• Stabilità coerente del lotto: Doveva essere garantita un'elevata consistenza della qualità per ogni prodotto nella produzione di grandi volumi.

Di fronte a queste sfide, il nostro team di processo ha sviluppato un piano dettagliato di lavorazione CNC:

1. Selezione dei materiali e pre-lavorazione: Selezionato acciaio per cuscinetti ad alta resistenza e di alta qualità GCr15 come grezzo. È stato eseguito il controllo difetti a ultrasuoni sui materiali in entrata per garantire l'assenza di difetti interni. Sono stati utilizzati processi di trafilatura a freddo di precisione o rettifica senza centri per preparare il materiale in barre, garantendo la rettilineità e la consistenza dimensionale del grezzo, ponendo solide basi per la finitura successiva.
2. Formazione di tornitura CNC di precisione:
   • Utilizzato centri di tornitura CNC giapponesi originali importati dotati di torrette portautensili idrauliche ad alta rigidità e utensili motorizzati di precisione.
   • Adottato un percorso di processo "sgrossatura - semifinitura - finitura" per eliminare gradualmente le sollecitazioni di lavorazione e avvicinarsi alle dimensioni finali.
   • Per la fase di finitura, sono stati selezionati inserti in CBN (nitruro di boro cubico) per la tornitura fine ad alta velocità, piccola profondità di taglio e grande avanzamento, garantendo efficacemente la precisione della forma e ottenendo un'eccellente finitura superficiale.
3. Processo critico: rettifica di precisione:
   • La rettifica cilindrica ha impiegato rettificatrici cilindriche CNC di alta precisione di marca tedesca. Le mole sono state finemente bilanciate e le macchine sono state installate in un'officina a temperatura costante (20±1°C).
   • Utilizzando un processo di "sgrossatura - finitura - rettifica di scarico", attraverso il controllo dell'avanzamento a livello di micron e la rettifica di scarico, sono stati costantemente e stabilmente raggiunti la tolleranza h6 richiesta (±0,002 mm) e la rugosità superficiale di Ra 0,2μm.
   • Per garantire la rotondità ≤ 0,001 mm, abbiamo ottimizzato il processo di rettifica del foro centrale per garantire l'accuratezza e l'affidabilità della quota di lavorazione.
4. Controllo fondamentale del processo di trattamento termico:
   • Utilizzato forni di tempra sigillati ad atmosfera controllata per il trattamento di tempra e rinvenimento per ottenere una struttura sorbitica uniforme e fine, garantendo resistenza e tenacità del nucleo (HRC28-32).
   • Applicato indurimento a induzione a frequenza super audio alle superfici di accoppiamento chiave come perni e cave. Controllando con precisione la forma dell'induttore, la potenza di riscaldamento, il tempo e la velocità di raffreddamento, è stato ottenuto uno strato temprato uniforme con durezza HRC60-62 e profondità di 1,0-1,5 mm con una distorsione minima.
5. Correzione del bilanciamento dinamico e ispezione finale:
   • Ogni albero di ingresso è stato sottoposto a correzione del bilanciamento dinamico a due piani su una macchina di bilanciamento dinamico verticale. Lo squilibrio residuo è stato rigorosamente controllato entro il grado G2.5 mediante rimozione di massa (micro-foratura in posizioni specifiche) o raramente aggiunta di massa, garantendo un funzionamento regolare ad alta velocità.
   • L'ispezione finale ha comportato il controllo al 100% di tutte le dimensioni e tolleranze geometriche utilizzando una macchina di misura a coordinate (CMM) LK del Regno Unito, integrata da controlli casuali con un tester di rugosità superficiale e un durometro digitale Rockwell. Tutti i dati sono stati registrati nel sistema MES per la tracciabilità della qualità dell'intero processo.

Attraverso il suddetto processo di produzione di precisione, abbiamo consegnato con successo alberi di ingresso del riduttore armonico che soddisfacevano pienamente i requisiti del cliente:

• Piena conformità ai requisiti di accuratezza: Tutte le tolleranze dimensionali, geometriche e la rugosità superficiale hanno soddisfatto o addirittura superato i requisiti di progettazione.
• Prestazioni eccellenti e affidabili: I test dei clienti hanno dimostrato che la durata a fatica ha superato le specifiche di progettazione del 30%, con livelli di rumore e vibrazioni significativamente inferiori alle aspettative.
• Elevata stabilità del lotto: Il primo lotto di 500 pezzi ha raggiunto un tasso di successo del 99,8%, supportando fortemente la produzione di massa dei robot umanoidi del cliente.

Il feedback dei clienti ha indicato che i nostri alberi di ingresso hanno contribuito a una trasmissione di potenza più precisa, prestazioni di movimento più fluide e maggiore affidabilità per i loro giunti robotici umanoidi, eccellendo in particolare in applicazioni ad alte prestazioni dinamiche come giunti della spalla e dell'anca.

Questa tecnologia e servizio di lavorazione di precisione sono adatti per:

• Moduli articolati per robot umanoidi ad alta precisione: Come giunti con requisiti di carico elevato o alta precisione come spalle, gomiti, anche e ginocchia.
• Giunti robotici industriali: Giunti rotanti per robot collaborativi a sei assi (COBOT) e robot SCARA.
• Apparecchiature di automazione di precisione: Campi di trasmissione ad alta precisione come apparecchiature di produzione di semiconduttori (ad es. bracci robotici per la movimentazione di wafer), strumenti ottici di precisione e apparecchiature mediche.
• Campo aerospaziale: Meccanismi di azionamento con requisiti estremi di peso, affidabilità e precisione, come i meccanismi di puntamento dell'antenna satellitare.

Forniamo servizi di lavorazione CNC personalizzati approfonditi:

• Lavorazione secondo disegni o campioni: Lavorazione basata su disegni o campioni forniti dai clienti.
• Personalizzazione di materiali e processi: Consiglia e personalizza materiali (ad es. acciaio inossidabile per la resistenza alla corrosione) e processi di trattamento termico in base alle condizioni operative (carico, velocità, ambiente).
• Consulenza per l'ottimizzazione della progettazione di strutture speciali: Fornire suggerimenti per l'ottimizzazione della progettazione per le aree di concentrazione delle sollecitazioni come le transizioni delle spalle dell'albero, le sottosquadri e le cave per migliorare la durata a fatica.
• Supporto completo del processo: Offrire servizi completi da preparazione del grezzo forgiato di precisione → lavorazione → trattamento termico → trattamento superficiale → assemblaggio.

• Collegamento del team tecnico: Ingegneri dedicati forniscono consulenza tecnica e supporto per le soluzioni di processo.
• Servizio di prototipazione rapida: Produzione rapida di prototipi per ridurre i cicli di ricerca e sviluppo dei clienti.
• Documentazione completa sulla qualità: Fornire documenti completi sulla qualità, inclusi certificati dei materiali, rapporti di trattamento termico e rapporti di ispezione completi (FAI) con le spedizioni.
• Miglioramento continuo e fornitura stabile: Stabilire meccanismi di miglioramento continuo della qualità per garantire la stabilità delle prestazioni del prodotto e la consegna puntuale.