Pourquoi est- CNC Mdouleur Suitable pour Rtravail Pmédecins
L'usinage CNC est particulièrement adapté aux pièces de robots grâce à sa haute précision, sa grande régularité et son excellente flexibilité. Les pièces de robots, telles que les articulations, les bras et les effecteurs, doivent répondre à des exigences extrêmement élevées en matière de précision dimensionnelle, de complexité géométrique et de résistance des matériaux. L'usinage CNC pilote les machines-outils par des instructions numériques, permettant d'atteindre des tolérances micrométriques et garantissant un assemblage précis et un fonctionnement optimal des pièces. Il permet également d'usiner une grande variété de matériaux techniques, tels que les alliages d'aluminium, les alliages de titane et les aciers spéciaux, répondant ainsi aux exigences de légèreté et de durabilité des robots. Qu'il s'agisse de prototypes en petite série ou de production à grande échelle, l'usinage CNC assure une qualité stable et une adaptation rapide aux itérations de conception, un atout essentiel pour l'évolution rapide de la robotique.
Matériaux pour les pièces de Robots d'usinage CNC
Acier inoxydable
L'alliage d'aluminium est un matériau de choix pour les composants structuraux des robots. Son principal atout réside dans son excellente légèreté, qui permet de réduire considérablement l'inertie et la consommation d'énergie. Il est particulièrement adapté aux bras articulés à grande vitesse et aux robots mobiles. L'aluminium présente également une bonne résistance spécifique, une excellente conductivité thermique et se prête facilement à l'usinage CNC pour obtenir un état de surface de haute qualité. Il peut subir une anodisation et d'autres traitements pour améliorer sa dureté superficielle et sa résistance à la corrosion, offrant ainsi un bon compromis entre performance et usinabilité.
Acier Inoxydable
L'acier inoxydable est largement utilisé dans les composants de robots destinés aux environnements difficiles en raison de son excellente résistance à la corrosion et de sa haute robustesse. Les robots des industries agroalimentaire et médicale doivent être nettoyés et désinfectés fréquemment ; leurs actionneurs et boîtiers sont souvent fabriqués en acier inoxydable 304 ou 316. Pour les composants critiques de transmission ou de support de charge exigeant une haute résistance et une certaine résistance à l'usure, les aciers inoxydables à durcissement structural, comme le 17-4PH, constituent un excellent choix. Ils peuvent atteindre des propriétés mécaniques supérieures grâce à un traitement thermique.
Alliage de titane
Les alliages de titane possèdent un rapport résistance/poids extrêmement élevé ainsi qu'une excellente résistance à la fatigue et à la corrosion, ce qui en fait des matériaux idéaux pour la fabrication de composants clés de robots très demandés dans les secteurs de l'aérospatiale, des opérations spéciales et autres.
Les matériaux en titane permettent d'accroître significativement la capacité de charge et la rigidité structurelle des robots, tout en résistant à l'érosion causée par divers milieux agressifs. Malgré un coût et une usinage relativement élevés, cet investissement est indispensable et rentable pour les applications exigeant des performances de pointe.
Plastiques techniques
Les plastiques techniques conviennent à la fabrication de composants relativement légers, autolubrifiants, présentant des exigences particulières en matière d'absorption des chocs, de réduction du bruit ou d'isolation électrique. Le POM, grâce à son faible coefficient de frottement et à sa grande stabilité dimensionnelle, est souvent utilisé pour fabriquer des pièces résistantes à l'usure telles que les engrenages et les roulements. Le nylon offre une bonne ténacité et une bonne résistance à la fatigue. Le PEEK, plastique haute performance, peut remplacer certains métaux dans les environnements à haute température et fortement corrosifs et est utilisé pour fabriquer des pièces isolantes spéciales ou des composants structurels légers.
Acier au carbone et allié
Les aciers sont réputés pour leur haute résistance, leur excellente résistance à l'usure et leur coût relativement faible. Ils sont fréquemment utilisés pour la fabrication de composants structurels de base, d'engrenages, d'arbres rotatifs, etc., pour les robots soumis à de fortes charges, à des chocs importants ou nécessitant une dureté de surface élevée. Par exemple, l'acier 45# ayant subi un traitement de trempe et de revenu, ou les engrenages en acier 20CrMnTi cémentés et trempés, garantissent fiabilité et durée de vie en fonctionnement prolongé sous fortes charges, ce qui en fait des choix judicieux pour les châssis de robots industriels.
Types de pièces pour robots d'usinage CNC
Logements conjoints
Les différentes bielles, bases rotatives et coques articulaires du bras robotisé constituent les éléments essentiels de la structure du robot. Elles doivent présenter une rigidité élevée pour garantir la précision de positionnement du robot, tout en étant aussi légères que possible afin d'accroître sa vitesse de déplacement et de réduire sa consommation d'énergie. L'usinage CNC permet de fraiser avec précision ces structures tridimensionnelles complexes et de très grande taille à partir d'une seule pièce de métal, assurant ainsi un ajustement parfait entre chaque composant et l'uniformité de l'assemblage.
Réduction d'entraînement
Le réducteur est le « muscle » des articulations d'un robot, influençant directement la précision et la fluidité de ses mouvements. Ses composants principaux, tels que les roues flexibles, les roues rigides, les engrenages et les carters, exigent une précision extrêmement élevée, généralement de l'ordre du micromètre. L'usinage CNC, et plus particulièrement l'usinage 5 axes de haute précision, permet de fabriquer ces pièces avec des profils de dents complexes et des cavités internes précises. Cet usinage utilise des aciers alliés à haute résistance ou des matériaux spéciaux afin de répondre aux exigences de résistance à l'usure, de résistance à la fatigue et de fiabilité opérationnelle à long terme extrêmement élevées.
Effecteur d'extrémité
L'effecteur terminal est la partie du robot qui interagit directement avec l'environnement. Il comprend notamment les pinces, les ventouses et les systèmes de changement rapide d'outils. Ces composants nécessitent généralement une conception sur mesure pour s'adapter aux différentes tâches. L'usinage CNC permet de fabriquer rapidement et avec précision ces pièces complexes, avec des canaux d'air ou des emplacements de capteurs précis, et d'assurer leur fiabilité, condition essentielle à la flexibilité des applications robotiques.
Support de capteur
Le mouvement précis des robots repose sur les informations fournies par différents capteurs. Les supports et fixations de ces capteurs exigent une stabilité dimensionnelle et une précision de positionnement extrêmement élevées afin de garantir la fiabilité des données. L'usinage CNC permet de produire des pièces petites et précises, aux structures compactes et aux tolérances strictes, offrant ainsi une base de montage solide et indéformable pour les capteurs.
connecteur
À l'intérieur du robot, de nombreux câbles et conduits d'air doivent être soigneusement agencés et fixés. Des connexions mécaniques et électriques fiables sont également indispensables entre chaque module. Les connecteurs usinés CNC, les serre-câbles, les cartes d'adaptation électrique et autres composants offrent des solutions hautement intégrées et précises, garantissant un câblage interne soigné et des connexions stables. Ceci est crucial pour la fiabilité, la maintenabilité et la compatibilité électromagnétique des robots.
Traitement de surface Pièces nécessaires aux robots d'usinage CNC
Anodisation
L'anodisation est principalement utilisée pour les pièces en alliage d'aluminium. Elle consiste à former, par voie électrochimique, une couche dense d'oxyde d'aluminium à la surface de l'aluminium. Ce film améliore considérablement la dureté superficielle, la résistance à l'usure et à la corrosion des pièces. Il peut être teinté en différentes couleurs, comme le noir et le bleu, facilitant ainsi l'identification des composants et contribuant à l'esthétique des pièces. Le film d'oxyde possède de bonnes propriétés isolantes et constitue une excellente base pour les revêtements ultérieurs. Pour les composants structuraux de robots nécessitant des matériaux légers et résistants à la corrosion, et répondant à des exigences esthétiques particulières, l'anodisation est le procédé de choix.
Electroplating
La galvanoplastie est un procédé de dépôt d'une couche métallique sur la surface de pièces. Parmi les techniques courantes, on trouve la galvanisation, le nickelage, le chromage et le nickelage chimique.
La galvanisation offre une protection antirouille économique et efficace. Le nickelage et le nickelage chimique confèrent simultanément une excellente résistance à la corrosion et à l'usure, ainsi qu'un bel éclat métallique ; ils sont fréquemment utilisés pour les boîtiers de capteurs ou les pièces de connexion exposées. Le chromage dur améliore considérablement la dureté superficielle et la résistance à l'usure des pièces mobiles. L'électroplacage permet de doter le matériau de base de nouvelles caractéristiques de surface en fonction des exigences fonctionnelles.
Set Bdernier et Bse précipiter
Le sablage utilise un flux de sable à grande vitesse pour impacter la surface des pièces, créant ainsi une texture mate uniforme et fine. Il permet également d'éliminer les marques d'outillage mineures et d'améliorer l'adhérence du revêtement. Le brossage, quant à lui, est un procédé qui crée une texture rectiligne sur la surface métallique par friction mécanique, alliant esthétique et résistance aux fines rayures. Ces deux procédés ont pour principal objectif d'améliorer l'aspect, de perfectionner la texture et de préparer une surface propre et présentant une rugosité adaptée en vue d'une application ultérieure de peinture ou d'un traitement d'oxydation.
Passivation
La passivation est un traitement chimique appliqué aux pièces en acier inoxydable. Elle consiste à utiliser une solution acide pour éliminer les ions ferreux libres présents en surface et former un film de passivation très fin mais dense. Ce film renforce considérablement la résistance intrinsèque à la corrosion de l'acier inoxydable, le protégeant ainsi de la corrosion par piqûres et de la rouille en milieu humide ou en présence de certains produits chimiques. La passivation est un traitement anticorrosion indispensable et économique pour les composants de robots en acier inoxydable utilisés dans les secteurs agroalimentaire, médical ou industriel humide.
Peinture
La pulvérisation de surface comprend le revêtement en poudre et la peinture. Le revêtement en poudre utilise l'électricité statique pour adsorber la poudre époxy ou polyester sur la pièce. Après durcissement, il forme un revêtement épais, résistant, aux chocs et à la corrosion. Un large choix de couleurs est disponible, ce qui le rend adapté aux boîtiers de robots destinés à une utilisation extérieure ou dans des conditions de travail difficiles. La peinture, quant à elle, offre une gamme de couleurs et de niveaux de brillance plus étendue et est souvent utilisée pour les logos de marques ou les signalétique visuelles. Ces deux procédés assurent une protection d'isolation physique complète et peuvent également remplir des fonctions spécifiques, telles que des revêtements antistatiques ou antibactériens.
Tolérances pour les pièces de robots haute performance
Garantir la précision du mouvement
La performance des robots repose essentiellement sur leur capacité à exécuter avec précision des tâches répétitives. Un contrôle rigoureux des tolérances, notamment pour les pièces d'assemblage critiques telles que les alésages de paliers lisses sphériques, les engrenages de transmission et les logements de vis-mère, permet de minimiser au maximum l'erreur cumulée dans la chaîne cinématique.
Interchangeabilité des pièces
En production de masse ou en conception modulaire, toutes les pièces d'un même modèle doivent présenter une grande interchangeabilité. Des tolérances strictes et constantes garantissent un montage parfait de chaque bague, bielle ou carter, sans sélection manuelle ni rectification supplémentaire.
Cela simplifie considérablement le processus de remplacement des pièces de rechange lors des opérations de maintenance ultérieures, réduit le coût total de maintenance du robot sur l'ensemble de son cycle de vie et constitue une condition préalable à la réalisation d'applications industrielles efficaces.
Optimiser les performances
Les articulations et les bras du robot doivent présenter une déformation minimale sous fortes charges. L'application de tolérances strictes de planéité, de parallélisme et de positionnement aux principales surfaces porteuses, aux emplacements des trous taraudés et aux surfaces d'accouplement de chaque composant garantit un contact uniforme sur une large surface après fixation.
Prolonger la durée de vie des composants
Les réducteurs de précision, les générateurs d'harmoniques, les vis à billes et autres composants de transmission des robots sont extrêmement sensibles à leur environnement d'installation. Le respect strict des tolérances de coaxialité, de perpendicularité et de dimensions de leurs supports et éléments de liaison permet de prévenir les contraintes internes inégales, les charges excentrées et l'usure anormale dues à des défauts d'installation.
Équilibre dynamique
Des tolérances strictes de forme et de position, ainsi que des exigences de symétrie, permettent de contrôler la position du centre de gravité des composants lors des phases de conception et de fabrication. Ceci réduit la force centrifuge et les vibrations générées lors d'un fonctionnement à haute vitesse, empêche le robot de trembler sous l'effet de son inertie et est essentiel pour obtenir un mouvement fluide, stable et précis à haute vitesse.
Comparaison de l'usinage CNC avec d'autres méthodes de fabrication pour la robotique
Complexité de la conception
Usinage CNC
Spécialisée dans la fabrication de pièces aux formes géométriques régulières, présentant principalement des surfaces prismatiques ou rotatives. Pour les cavités internes ou les structures en treillis extrêmement complexes, l'usinage CNC est difficile, coûteux, voire impossible.
Fabrication Additive
La fabrication additive offre un avantage révolutionnaire en matière de liberté de conception. Elle permet de réaliser facilement des canaux d'écoulement internes complexes pour la fabrication intégrée et des pièces de formes irrégulières impossibles à traiter par les méthodes traditionnelles, offrant ainsi une solution unique pour l'allègement des robots et l'intégration fonctionnelle.
Moulage par Injection
Le moulage par injection permet de réaliser efficacement des formes complexes, mais il est généralement limité par des contraintes de procédé telles que l'angle de démoulage et ne permet pas de créer des structures internes complexes et fermées. Sa liberté de conception se situe entre celle de l'usinage à commande numérique et celle de la fabrication additive.
Performance matérielle
Usinage CNC
L'utilisation directe de plaques ou de barres laminées ou forgées permet d'obtenir une structure de matériau uniforme et dense, et des propriétés mécaniques généralement optimales. Ce matériau est parfaitement adapté aux pièces mobiles essentielles des robots soumises à des charges et des chocs importants.
Fabrication Additive
Ce matériau fond et se solidifie couche par couche, et ses propriétés sont anisotropes. Il peut également présenter des défauts tels que des pores et une fusion incomplète. Sa résistance et sa ténacité sont généralement inférieures à celles des pièces forgées et laminées du même matériau, mais après un traitement thermique approprié, il peut satisfaire aux exigences de la plupart des pièces de robots sous des charges non extrêmes.
Précision de fabrication
Usinage CNC
L'usinage CNC est reconnu comme la référence en matière de précision et de finition de surface. Grâce à des machines-outils de précision et à un savoir-faire exceptionnel, il permet d'atteindre des tolérances dimensionnelles de l'ordre du micron et une excellente rugosité de surface, ce qui en fait le choix idéal pour la fabrication de toutes les pièces d'assemblage de haute précision, telles que les articulations de robots et les surfaces de montage de réducteurs.
Fabrication Additive
La précision de formage est limitée et la surface présente des irrégularités marquées. Un usinage CNC ultérieur est généralement nécessaire pour atteindre la précision d'ajustement requise. Son avantage réside dans sa capacité de formage plutôt que dans sa précision finale.
Moulage par Injection
La précision de formage est relativement faible, la qualité de surface est médiocre et les surfaces de contact importantes doivent faire l'objet d'un usinage CNC ultérieur pour un usinage de précision.
Maîtrise des coûts
Usinage CNC
Ce procédé offre une excellente flexibilité, ne nécessite pas de moules spéciaux et présente des coûts de production relativement faibles pour les pièces unitaires ou les petites séries. Il est idéal pour les essais de prototypes et la production de moyennes et petites séries. Cependant, pour la production en série, le coût unitaire ne diminue pas significativement et sa rentabilité reste insuffisante.
Fabrication Additive
Le coût des moules est quasi nul et le coût de fabrication unitaire est peu lié à la taille du lot. Ce procédé est parfaitement adapté à la production de pièces complexes, à l'unité ou en petites séries. Cependant, le coût des matériaux et l'amortissement des équipements sont élevés, ce qui rend la production en série peu rentable.
Coulée sous pression
Ce procédé présente un important effet d'échelle. L'investissement initial dans les moules est considérable, mais une fois amorti, le coût unitaire en production de masse est extrêmement faible. Par conséquent, ces procédés ne deviennent économiquement avantageux qu'à partir d'un volume de production important.
Cycle de production
Usinage CNC
Le processus, du dessin à l'obtention des pièces, est le plus court et le plus rapide. Les pièces courantes peuvent être produites rapidement après la programmation et le bridage, ce qui est particulièrement adapté aux itérations de R&D et à la fourniture de pièces de rechange en urgence.
Fabrication Additive
Sans outillage complexe, les fichiers numériques peuvent piloter directement la production. Pour les pièces complexes, le cycle de fabrication est plus court qu'avec l'usinage CNC. Cependant, la post-production peut s'avérer longue.
Moulage par Injection
Le cycle initial de conception et de fabrication du moule est très long, mais une fois le moule terminé, le cycle de production d'une pièce est très court. Par conséquent, sa réactivité globale est lente et il n'est pas adapté à la phase où le produit n'est pas encore finalisé ou subit des modifications rapides.
Pourquoi choisir NOBLE pour vos pièces de robots usinées CNC ?
NOBLE fournit des services de fabrication de pièces de robots rapides et fiables, favorise la recherche, le développement et le lancement de produits innovants dans l'industrie robotique, sélectionne des technologies et des matériaux de pointe pour la fabrication de prototypes ou de pièces de robots, et veille à ce que vos produits arrivent sur le marché le plus rapidement possible.
NOBLE est votre solution de fabrication sur mesure de confiance, de la conception de prototypes à la fabrication, avec d'importantes ressources de production, une technologie adaptée, un processus rationalisé, des conseils d'experts et un processus d'inspection de qualité parfait pour transformer vos idées en réalité.
- Équipement de pointe et prix avantageux
- Tolérance étroite de 0.001 mm
- Plus de 10 ans d'expérience dans l'usinage de pièces de robots
- Usine certifiée ISO 9001 et ISO13485
- Rapport DFM gratuit et professionnel
- Assistance technique 24h/7 et XNUMXj/XNUMX
QFP
Pourquoi privilégie-t-on les pièces usinées CNC pour les robots industriels ?
Les pièces usinées par commande numérique sont privilégiées pour les robots industriels en raison de leur précision, de leur régularité et de leur résistance exceptionnelles. Les robots exigent des composants aux tolérances extrêmement serrées pour un assemblage fluide et des mouvements précis. L'usinage CNC permet de produire de manière fiable des pièces d'une précision micrométrique à partir de matériaux haute performance tels que l'aluminium, le titane et l'acier.
Quels matériaux sont couramment utilisés pour les pièces de robots CNC ?
Les matériaux les plus courants sont les alliages d'aluminium, l'acier inoxydable, les alliages de titane et les plastiques techniques comme le PEEK. Le choix du matériau dépend de la fonction de la pièce, de la résistance requise, du poids et de l'environnement d'utilisation.
L'usinage CNC peut-il produire des pièces de robot complexes ?
Oui, l'usinage CNC multiaxes moderne permet de produire des géométries très complexes essentielles aux robots, telles que des boîtiers complexes, des supports de capteurs et des composants avec des canaux internes.
Comment l'usinage CNC se compare-t-il à l'impression 3D pour les pièces de robots ?
L'usinage CNC est supérieur pour les pièces exigeant une précision dimensionnelle maximale, un excellent état de surface et une intégrité optimale du matériau à partir de blocs massifs de métal ou de plastique. L'impression 3D excelle dans la création de conceptions extrêmement complexes et légères, impossibles à usiner.
Quelles finitions de surface sont disponibles pour les pièces de robots usinées CNC ?
Les finitions de surface courantes comprennent l'anodisation, la passivation, le plaquage et le revêtement en poudre. Le choix de la finition de surface des pièces dépend du matériau, de la fonction requise et des conditions de fonctionnement du robot.
