Pourquoi l'usinage CNC est-il si pertinent pour l'industrie robotique ?

Les robots semblent être partout ces jours-ci - travaillant dans les films, les aéroports, la production alimentaire et même les usines qui fabriquent d'autres robots. Les robots ont de nombreuses fonctions et utilisations différentes, et à mesure qu'ils deviennent plus faciles et moins chers à fabriquer, ils deviennent également plus courants dans l'industrie. Alors que la demande de technologie robotique augmente et que les fabricants de robots doivent suivre le rythme, l'une des principales méthodes de fabrication de pièces robotiques est l'usinage CNC. . Lisez la suite pour en savoir plus sur les composants mécaniques standard, les matériaux robotiques appropriés et pourquoi l'usinage CNC est si important pour la fabrication robotique.

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D'une part, l'usinage CNC permet de produire des pièces avec des délais extrêmement courts. Presque dès que votre modèle 3D est prêt, vous pouvez commencer à fabriquer des composants avec une machine CNC. Cela permet une itération rapide des prototypes et une livraison rapide de pièces robotiques personnalisées pour des applications spéciales.

Un autre avantage de l'usinage CNC est sa capacité à fabriquer des pièces exactement selon les spécifications. Cette précision de fabrication est particulièrement importante pour la robotique, où la précision dimensionnelle est essentielle à la construction de robots hautes performances. L'usinage CNC de précision peut maintenir des tolérances serrées de +/- 0,015 mm , et cette pièce soigneusement conçue permet les mouvements précis et reproductibles pour lesquels le robot est connu et apprécié.

La finition de surface est une autre raison d'utiliser l'usinage CNC pour produire des pièces robotiques. Les pièces en interaction doivent avoir un faible frottement, et l'usinage CNC de précision peut produire des pièces avec une rugosité de surface aussi faible que Ra 0,8 μm, et même inférieure grâce à des opérations de post-traitement telles que le polissage. En revanche, le moulage sous pression (avant tout processus de finition) produit généralement une rugosité de surface proche de 5 μm. L'impression 3D métal produit une finition de surface plus rugueuse.

Enfin, le type de matériau utilisé dans le robot est idéal pour l'usinage CNC. Les robots doivent pouvoir déplacer et soulever des objets de manière stable, ce qui nécessite des matériaux solides et durs. Ces propriétés nécessaires sont mieux obtenues en usinant certains métaux et plastiques, comme décrit dans la section Matériaux ci-dessous. De plus, les robots sont souvent utilisés à des fins douanières ou pour la production à faible volume, ce qui fait de l'usinage CNC un choix naturel pour les pièces robotiques.

Types de pièces de robot fabriquées par usinage CNC

Avec autant de fonctions possibles, de nombreux types de robots différents ont évolué. Plusieurs grands types de robots sont couramment utilisés. Les robots articulés ont un seul bras avec plusieurs articulations, ce que beaucoup de gens ont vu. Il y a aussi le robot SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm), qui peut déplacer des objets entre deux plans parallèles. Les SCARA ont une rigidité verticale élevée car leur mouvement est horizontal.

Les articulations du robot Delta sont en bas, ce qui maintient le bras léger et capable de se déplacer rapidement. Enfin, les robots portiques ou cartésiens ont des actionneurs linéaires qui se déplacent à 90 degrés l'un vers l'autre. Chacun de ces robots a des configurations différentes et des applications différentes, mais généralement, cinq composants principaux composent le robot (manipulateur, effecteur final, moteur, contrôleur, capteur).

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Les bras robotiques varient considérablement en forme et en fonction, de sorte que de nombreux composants différents peuvent être utilisés. Cependant, une chose qu'ils ont en commun est leur capacité à se déplacer ou à effectuer des opérations sur des objets - contrairement aux bras humains ! Différentes parties du bras robotisé portent même notre nom :les articulations de l'épaule, du coude et du poignet tournent et contrôlent le mouvement des pièces intermédiaires .

Les parties structurelles d'un bras robotisé doivent être rigides et solides pour pouvoir soulever des objets ou appliquer une force. L'usinage CNC est le bon choix en raison des matériaux utilisés pour répondre à ces exigences (acier, aluminium et certains plastiques). Les pièces plus petites, telles que les engrenages ou les roulements dans les joints, ou les parties du boîtier entourant un bras, peuvent également être usinées CNC.

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Un effecteur terminal est un accessoire fixé à l'extrémité d'un bras robotique. Les effecteurs finaux vous permettent de personnaliser les fonctionnalités du robot pour différentes opérations sans avoir à construire un robot entièrement nouveau. Il peut s'agir de préhenseurs, de préhenseurs, d'aspirateurs ou de ventouses.

Ces effecteurs finaux ont généralement des composants CNC usinés à partir de métal (généralement de l'aluminium, plus sur la sélection des matériaux plus tard). L'un des composants est fixé en permanence à l'extrémité du bras du robot. Un préhenseur, une ventouse ou un autre effecteur terminal (ou ensemble d'effecteurs terminaux) s'accouple avec cet assemblage, de sorte qu'il peut être contrôlé par un bras robotisé.

Cette configuration avec deux composants différents facilite le remplacement des différents effecteurs terminaux, de sorte que le robot peut être adapté à différentes applications. Vous pouvez le voir dans l'image ci-dessous. Le disque inférieur sera boulonné à une pièce correspondante sur le bras du robot, vous permettant de connecter le tuyau qui actionne la ventouse à l'alimentation en air du robot. Les disques supérieur et inférieur sont des exemples de pièces usinées CNC.

Robot D rivière M moteur

Chaque robot a besoin de moteurs pour entraîner le mouvement des bras et des articulations. Des servomoteurs peuvent être utilisés pour alimenter le fonctionnement du robot.

Le moteur lui-même comporte de nombreuses pièces mobiles, dont beaucoup peuvent être usinées CNC. En règle générale, le moteur a une sorte de boîtier usiné pour l'alimentation électrique et des supports usinés pour le connecter au bras robotique. Ces supports sont généralement usinés CNC. Et les roulements et les arbres du robot sont généralement usinés CNC. Les axes du robot peuvent être usinés sur un tour CNC pour réduire le diamètre ou sur une fraiseuse pour ajouter des fonctionnalités spéciales.

Enfin, les engrenages qui transmettent le mouvement du moteur aux articulations du robot ou à d'autres composants peuvent être usinés CNC à l'aide de fraiseuses, d'électroérosions ou de machines à tailler les engrenages.

C contrôleur

Le contrôleur est le cerveau du robot, il fait ce que vous pensez qu'il fera - il contrôle généralement les mouvements précis du robot. En tant qu'ordinateur du robot, il prend l'entrée des capteurs et modifie le programme qui contrôle la sortie. Cela nécessite une carte de circuit imprimé (PCB) pour abriter les composants électroniques. Ce PCB peut être usiné CNC à la taille et à la forme souhaitées avant d'ajouter l'électronique.

S capteur

Comme mentionné ci-dessus, les capteurs reçoivent des informations sur l'environnement du robot et les renvoient au contrôleur du robot. Le capteur nécessite également un PCB qui peut être usiné CNC. Parfois, ces capteurs sont également logés dans des boîtiers usinés CNC.