Sản xuất bằng robot không chỉ là một ứng dụng gia công cơ khí duy nhất. Chương trình robot có thể bao gồm các đoạn tay robot bằng nhôm, tấm gắn bằng thép, đế bằng gang, các bộ phận đầu cuối bằng thép không gỉ, vỏ hộp số, giá đỡ động cơ, ổ đỡ, giá đỡ cảm biến và các phần cứng chính xác nhỏ. Các thành phần này có kích thước, vật liệu, khối lượng và dung sai khác nhau.
Do đó, việc lựa chọn máy CNC phù hợp cho các bộ phận robot được dựa trên loại chi tiết và quy trình sản xuất, chứ không chỉ dựa vào nhãn hiệu ngành. Trung tâm khoan và taro có thể phù hợp với các giá đỡ nhôm nhỏ. Máy phay đứng (VMC) có thể xử lý các tấm và các chi tiết hình lăng trụ hỗn hợp. Máy phay ngang (HMC) có thể giảm thời gian thiết lập trên các vỏ máy. Máy năm trục có thể cải thiện khả năng tiếp cận các hình dạng phức tạp của cánh tay robot, khớp nối hoặc đầu cuối. Máy kiểu giàn có thể cần thiết cho các đế và khung lớn.
Hướng dẫn này trình bày cách chuyển đổi các yêu cầu về bộ phận robot thành đặc tả máy móc và quy trình.
Máy CNC sản xuất linh kiện robot: Phân đoạn nhóm chi tiết trước tiên
Phân nhóm các bộ phận theo vật liệu, kích thước, khả năng truy cập tính năng, dung sai, sản lượng hàng năm và quy trình thiết lập. Không nên yêu cầu một máy móc duy nhất đảm nhiệm mọi thành phần robot trừ khi trường hợp kinh doanh cho thấy rõ ràng cần sự linh hoạt đó. Chọn nền tảng đơn giản nhất có thể sản xuất lặp lại từng nhóm ưu tiên.
Zhihe CNC liệt kê robot trong số các ngành công nghiệp được phục vụ bởi các dòng sản phẩm máy phay đứng, ngang, kiểu giàn, khoan và taro, phay và máy năm trục của hãng. Bản tổng quan sản phẩm có thể được sử dụng như một điểm khởi đầu, nhưng bản vẽ sẽ là cơ sở cho việc đưa ra khuyến nghị.
Xây dựng ma trận các bộ phận robot
Tạo một hàng cho mỗi thành phần đại diện và ghi lại:
- Tên bộ phận và hệ thống con của robot.
- Chất liệu, dạng tồn kho, kích thước thô, kích thước thành phẩm và trọng lượng.
- Các mốc chuẩn quan trọng, lỗ khoan, chỗ đặt ổ trục, mặt lắp đặt, ren và bề mặt hoàn thiện.
- Số lượng mặt gia công và các chi tiết góc cạnh.
- Số lần thiết lập hiện tại và các bước kiểm tra.
- Khối lượng hàng năm, kích thước lô hàng, tần suất thay đổi và chu kỳ mục tiêu.
- Vấn đề hiện tại liên quan đến phế liệu, tuổi thọ dụng cụ, thao tác vận hành hoặc năng lực sản xuất.
Phân loại ma trận thành một vài nhóm quy trình. Điều này giúp tránh việc một loại khung chỉnh nha có khối lượng sản xuất lớn và một loại khớp phức tạp có khối lượng sản xuất thấp gây ảnh hưởng đến cùng một quyết định của máy móc.
Các loại máy móc điển hình phù hợp với linh kiện robot
| Bố trí máy móc | Phù hợp điển hình của robot | Cần xác minh những gì |
|---|---|---|
| Trung tâm khoan và taro | Các tấm nhôm nhỏ, nắp đậy, giá đỡ, giá gắn cảm biến, các phụ kiện cần nhiều lỗ khoan. | Số lỗ, taro ren, tải phay nhẹ, thay dao, phoi, khối lượng lô sản xuất |
| Trung tâm gia công đứng | Tấm đế lắp đặt, giá đỡ động cơ, đồ gá, các đoạn tay đỡ, các bộ phận hình lăng trụ hỗn hợp | Hành trình, tải trọng bàn, phạm vi trục chính, nhu cầu trục thứ tư, tính linh hoạt khi thay đổi |
| Trung tâm gia công ngang | Vỏ hộp số, thân khớp nối, ống góp thủy lực hoặc khí nén, các chi tiết đúc nhiều mặt. | Bao quay, đồ gá, mối quan hệ lỗ khoan, khả năng dụng cụ, lượng phoi rơi, pallet |
| Trung tâm gia công năm trục | Các khớp nối phức tạp, các bộ phận tay cong, giao diện góc cạnh, bộ phận cuối, nguyên mẫu | Truy cập xoay, động học, CAM/post, tầm với dụng cụ, kiểm soát va chạm, hiệu chuẩn |
| Trung tâm gia công kiểu giàn | Các đế robot lớn, khung, đồ gá dài, tấm quá khổ, cấu trúc nặng. | Vùng làm việc, tải trọng, khoảng cách thông cầu, công suất trục chính, móng, thao tác |
Máy phay CNC đa năng (VMC) có thể là lựa chọn tốt cho công việc hỗn hợp. Không nên ép nó phải thực hiện sản xuất hàng loạt vỏ máy nhiều mặt nếu máy phay CNC công suất lớn (HMC) có thể loại bỏ việc thao tác lặp đi lặp lại và chuyển đổi điểm chuẩn.
Sự thay đổi về hỗn hợp vật liệu ảnh hưởng đến chiến lược trục chính và phôi.
Các bộ phận robot có thể sử dụng nhôm để giảm khối lượng, thép để tăng độ bền và khả năng chống mài mòn, gang để giảm chấn và làm đế, thép không gỉ để chống ăn mòn, và nhựa kỹ thuật cho các tấm che hoặc thanh dẫn hướng. Mỗi loại vật liệu tạo ra các yêu cầu khác nhau về tốc độ cắt, mô-men xoắn, chất làm mát, phoi, lọc và tuổi thọ dụng cụ.
Liệt kê tỷ lệ phần trăm giờ trục chính dự kiến cho mỗi nhóm vật liệu. Trục chính tốc độ cao được chọn cho nhôm vẫn phải đảm bảo phạm vi hoạt động khả thi cho các thao tác gia công thép. Một máy móc hạng nặng được chọn cho đế thép có thể không hiệu quả đối với hàng nghìn giá đỡ nhôm nhỏ.
Khi một máy phải xử lý nhiều loại vật liệu, cần xác định các quy trình làm sạch và làm mát để ngăn ngừa sự trộn lẫn phôi, ô nhiễm và các vấn đề về đo lường.
Mối quan hệ giữa các điểm chuẩn rất quan trọng trong các khớp robot và vỏ hộp số.
Các ổ đỡ, trục dẫn động động cơ, lỗ bánh răng, mặt lắp đặt và kiểu bố trí bu lông có thể cần các mối quan hệ được kiểm soát chặt chẽ. Việc kẹp lại nhiều lần có thể làm tăng sai sót và công việc kiểm tra.
Hệ thống gia công ngang (HMC) hoặc năm trục có thể giữ nhiều chi tiết được liên kết với một hệ quy chiếu duy nhất. Hệ thống gia công đứng (VMC) bốn trục cũng có thể giảm số lần thiết lập cho các chi tiết phù hợp. Hãy so sánh bản đồ bề mặt thực tế và khả năng tiếp cận đồ gá trước khi thêm khả năng gia công xoay.
Cần kiểm tra máy móc đề xuất với các mối quan hệ giữa các đặc điểm ảnh hưởng đến quá trình lắp ráp robot, độ rơ, sự thẳng hàng hoặc tuổi thọ sử dụng. Không nên chấp nhận một khối thử nghiệm đơn giản khi chi tiết phức tạp chứa nhiều lỗ và mặt.
Hệ thống kẹp phôi phải hỗ trợ việc thay phôi linh hoạt.
Các nhà cung cấp robot thường quản lý việc sửa đổi thiết kế, nguyên mẫu, sản xuất thử nghiệm và khối lượng sản xuất ngày càng tăng. Các thiết bị cần có độ lặp lại đủ để đảm bảo chất lượng và đủ linh hoạt để dễ dàng thay đổi.
Hãy xem xét các tấm định vị dạng mô-đun, hệ thống điểm gốc, các thành phần định vị tiêu chuẩn hóa, các ổ kẹp chuyên dụng cho các chi tiết sản xuất hàng loạt ổn định và trình tự kẹp được ghi chép đầy đủ. Lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào quy mô lô hàng và tần suất sửa đổi.
Đối với các chi tiết tay đỡ bằng nhôm mỏng, cần kiểm soát độ biến dạng và chuyển động nhả. Đối với vỏ đúc, cần tính đến sự khác biệt do vật liệu thô. Đối với các chi tiết khớp nối chính xác, cần giữ cho phôi vụn không chạm vào các bề mặt định vị và kiểm tra chi tiết sau khi tháo kẹp.
Dung lượng trục chính, dụng cụ và kho chứa phôi tuân theo lộ trình.
Lập danh sách dụng cụ cho từng nhóm chi tiết. Bao gồm các dụng cụ gia công thô, gia công tinh, khoan điểm, khoan, taro, doa, vát cạnh, đo độ sâu, loại bỏ bavia và các dụng cụ dự phòng. Công việc kết hợp robot có thể nhanh chóng làm đầy kho chứa dụng cụ.
Kiểm tra tốc độ trục chính và mô-men xoắn trong phạm vi hoạt động thực tế. Các dụng cụ nhỏ bằng nhôm có thể được hưởng lợi từ tốc độ; gia công thô bằng thép và các mũi khoan lớn hơn yêu cầu mô-men xoắn và độ ổn định. Các dụng cụ dài dùng cho các lỗ sâu có thể gây ra hiện tượng nhô ra và rung động.
Quản lý tuổi thọ dụng cụ và các công cụ liên quan trở nên có giá trị khi dây chuyền sản xuất dự kiến hoạt động tự động hoặc trên nhiều pallet. Bao gồm đo lường dụng cụ và phát hiện dụng cụ hỏng khi mô hình kinh doanh phụ thuộc vào khả năng phục hồi tự động.
Việc kiểm tra cần phản ánh chức năng lắp ráp.
Việc nghiệm thu máy móc cần liên quan đến chức năng của bộ phận robot. Xác định các kích thước ảnh hưởng đến độ khít của ổ bi, sự thẳng hàng của hộp số, vị trí động cơ, độ vuông góc của khớp nối, độ lặp lại của giao diện và quá trình lắp ráp cuối cùng.
Thống nhất về thiết bị kiểm tra và thời gian đo. Việc kiểm tra trực tiếp trên máy có thể xác minh thiết lập và phát hiện sự sai lệch, nhưng việc nghiệm thu cuối cùng có thể yêu cầu sử dụng máy đo tọa độ (CMM), thước đo đường kính trong, thước đo chiều cao, máy kiểm tra bề mặt hoặc phương pháp độc lập khác.
Đo kích thước các chi tiết mỏng hoặc chịu ứng suất sau khi chúng được tháo ra khỏi đồ gá. Ghi lại nhiệt độ và yêu cầu ổn định cho các công việc đòi hỏi độ chính xác cao.
Tự động hóa chỉ có giá trị sau khi quy trình đã ổn định.
Các nhà sản xuất robot đương nhiên sẽ xem xét đến việc sử dụng robot để xếp dỡ hàng, hệ thống pallet, cửa tự động, kiểm tra sự hiện diện của chi tiết, dò tìm và kiểm tra trong quá trình sản xuất. Các hệ thống này hoạt động hiệu quả nhất khi đồ gá, tuổi thọ dụng cụ, kiểm soát phoi, chương trình và quy trình chất lượng đã được dự đoán trước.
Xác định khoảng thời gian vận hành không cần giám sát và phương pháp phục hồi. Điều gì xảy ra sau khi dụng cụ bị mòn, thiếu phôi, kết quả dò lỗi, mảnh vụn bám vào bộ định vị hoặc chu trình bị gián đoạn? Tự động hóa mà không có kế hoạch phục hồi có thể dẫn đến thời gian ngừng hoạt động lâu hơn.
Zhihe CNC cũng hỗ trợ thảo luận về máy móc và tự động hóa tùy chỉnh . Yêu cầu nên bao gồm quy trình gia công, hướng tải, vùng đệm, mục tiêu nhịp độ, kiểm tra chất lượng và trách nhiệm của người vận hành.
Lập kế hoạch năng lực sản xuất: Tính linh hoạt của nguyên mẫu so với sản xuất lặp lại
Xưởng sản xuất mẫu coi trọng khả năng truy cập, tốc độ lập trình, tính trực quan và khả năng thay đổi nhanh chóng. Dây chuyền sản xuất lặp lại coi trọng việc sử dụng trục chính, giá đỡ, dung lượng dụng cụ, giám sát quy trình và giảm thiểu thao tác thủ công.
Ước tính số giờ hoạt động trục chính hàng năm cho từng nhóm chi tiết. Cộng thêm thời gian nạp liệu, thiết lập, kiểm tra, xếp hàng chờ, vệ sinh, thay dao và bảo trì định kỳ. Điều này cho thấy liệu một máy đa năng, nhiều máy chuyên dụng hay một dây chuyền sản xuất kết hợp sẽ là khoản đầu tư tốt hơn.
Hãy sử dụng chi phí trên mỗi sản phẩm đạt chất lượng thay vì chỉ dựa vào thời gian chu kỳ. Chu kỳ nhanh hơn có thể mất đi lợi thế nếu nó đòi hỏi nhiều thiết lập, kiểm tra, nhân công hoặc làm lại hơn.
Danh sách kiểm tra người mua
- Chọn từ ba đến năm bộ phận robot tiêu biểu.
- Phân loại chúng theo chất liệu, kiểu dáng, tính năng, dung tích và quy trình thiết lập.
- Đánh dấu các mốc quan trọng, kích thước lắp ghép, đường kính lỗ, bề mặt và yêu cầu hoàn thiện.
- So sánh các phương pháp gia công VMC, HMC, năm trục, khoan/taro và gia công kiểu giàn khi cần thiết.
- Mô hình hóa đồ gá, dụng cụ, khe hở quay, tải trọng và đường đi của phoi.
- Lập danh sách đầy đủ các công cụ và quy trình kiểm tra.
- Chỉ nên xác định hướng tự động hóa sau khi quy trình thủ công và kế hoạch khắc phục sự cố đã ổn định.
- Tiến hành một thử nghiệm mang tính đại diện và ghi lại chu kỳ, chất lượng, độ hao mòn và biện pháp can thiệp.
Những lỗi thường gặp khi mua hàng
- Sử dụng "robot học" làm tiêu chí kỹ thuật. Máy móc phải phù hợp với các linh kiện thực tế.
- Mua một máy cho các dòng linh kiện không tương thích. Các linh kiện nhỏ sản xuất số lượng lớn và đế nặng có thể cần các nền tảng khác nhau.
- Bỏ qua các chỉnh sửa thiết kế. Khả năng kẹp phôi và lập trình linh hoạt có thể có giá trị hơn một thiết bị chuyên dụng cao.
- Tự động hóa một quy trình không ổn định. Trước tiên, cần kiểm soát phoi, tuổi thọ dụng cụ, độ khít của chi tiết và kiểm tra chất lượng.
- Thử nghiệm trên một mẫu đơn giản. Cuộc thử nghiệm nên bao gồm các mối quan hệ giữa các đặc điểm và vật liệu tạo ra rủi ro.
- Đánh giá thấp tầm quan trọng của phép đo lường. Độ chính xác của máy móc, độ lặp lại của đồ gá, việc xuất xưởng sản phẩm và phương pháp kiểm tra đều ảnh hưởng đến sự chấp nhận.
Câu hỏi thường gặp
Máy CNC nào tốt nhất để gia công các bộ phận robot?
Không có bố cục nào là tối ưu nhất. Hãy lựa chọn máy phù hợp với nhóm chi tiết: khoan và taro cho các chi tiết nhỏ có nhiều lỗ, máy phay đứng (VMC) cho các chi tiết hình lăng trụ linh hoạt, máy phay ngang (HMC) cho các vỏ nhiều mặt, máy năm trục cho các chi tiết khó tiếp cận và máy phay kiểu khung giàn cho các cấu trúc lớn.
Một máy móc duy nhất có thể gia công các bộ phận robot bằng nhôm và thép không?
Thông thường là có, nhưng cần kiểm tra tốc độ trục chính và phạm vi mô-men xoắn, dụng cụ, chất làm mát, quản lý phoi, vệ sinh và tỷ lệ giờ hoạt động dự kiến của trục chính. Một máy móc đáp ứng được yêu cầu tối ưu vẫn phải thực hiện tốt các công việc ưu tiên.
Khả năng vận hành năm trục có ý nghĩa khi nào?
Việc này có ý nghĩa khi nó loại bỏ các bước thiết lập quan trọng, rút ngắn dụng cụ, cải thiện khả năng tiếp cận hoặc gia công các đường cong phức tạp. Nó cần được chứng minh bằng các bản vẽ minh họa và nhu cầu hàng năm.
Nên đặt hàng hệ thống tự động hóa ngay từ máy đầu tiên không?
Điều đó hoàn toàn có thể, với điều kiện quy trình gia công, đồ gá, tuổi thọ dụng cụ, kiểm soát phoi, kiểm tra và kế hoạch phục hồi được xác định rõ ràng. Nếu không, hãy thiết kế máy móc và dây chuyền sản xuất để tự động hóa sau này.
Một cuộc thử nghiệm nên bao gồm những gì?
Sử dụng vật liệu thực tế và các đặc điểm khó khăn. Ghi lại quá trình thiết lập, dụng cụ, chu trình, can thiệp thủ công, hành vi của phôi, độ mòn dụng cụ, các phép đo sau khi tháo kẹp và bất kỳ hạn chế nào của quy trình.
Yêu cầu đánh giá theo nhóm linh kiện robot.
Để lựa chọn máy CNC cho các linh kiện robot , hãy gửi cho Zhihe CNC một số bản vẽ tiêu biểu, dữ liệu vật liệu và khối lượng, quy trình thiết lập hiện tại, các yêu cầu lắp ghép quan trọng, các ràng buộc của nhà máy và mục tiêu tự động hóa. Yêu cầu ma trận nhóm linh kiện, đề xuất máy móc, kế hoạch thử nghiệm và báo giá chi tiết thông qua trang liên hệ .
