Tecnologia e Processo di Lavorazione di Precisione degli Accoppiamenti a Membrana per Robot Industriali: Caso Studio

Un produttore di robot di precisione necessitava di giunti ad alte prestazioni per il suo robot industriale a sei giunti di nuova concezione, richiedendo una precisione di trasmissione di ±0,01 mm e una durata di servizio di almeno 30.000 ore. I giunti tradizionali avevano un gioco minimo durante il movimento di inversione ad alta velocità, influenzando la precisione di posizionamento ripetuto del robot. Abbiamo intrapreso il compito di lavorazione di precisione per questo giunto a membrana.

Questa lavorazione ha affrontato tre importanti difficoltà tecniche:

1. Controllo della deformazione delle parti a parete sottile: Spessore della membrana solo 0,2 mm, incline alla deformazione durante la lavorazione
2. Requisiti di posizione dei fori ad alta precisione: Requisito di errore di indicizzazione di 12 fori di montaggio ≤0,005 mm
3. Requisiti di integrità superficiale: Il prodotto deve resistere a una rotazione ad alta velocità di 16.000 giri/min, la rugosità superficiale deve raggiungere Ra0,2

Selezionare materiale in barra di acciaio inossidabile 304, eseguire prima l'analisi della composizione chimica per confermare la qualifica del materiale. Utilizzare il trattamento di soluzione (1050°C 30 minuti di tempra ad acqua) per ottimizzare le prestazioni di lavorazione del materiale.

Utilizzare il centro di tornitura-fresatura Swiss Star per la formatura preliminare:

• Sgrossatura: utilizzare utensile Kennametal KC5010, velocità 1200 giri/min, velocità di avanzamento 0,15 mm/giro
• Semifinitura: passare all'utensile Sandvik GC1125, velocità 1800 giri/min, velocità di avanzamento 0,08 mm/giro
• Finitura: utilizzare utensile diamantato, velocità 2500 giri/min, velocità di avanzamento 0,03 mm/giro, garantire la tolleranza dimensionale entro 0,003 mm

Utilizzare la macchina da taglio laser Trumpf per la lavorazione della membrana:

• Utilizzare laser a fibra da 400 W, diametro focale 0,01 mm
• Taglio con protezione di azoto, pressione 0,8 MPa
• Velocità di taglio 12 m/min, taglio liscio senza bave

Utilizzare il centro di lavoro a cinque assi DMG tedesco per la lavorazione dei fori:

• Utilizzare una punta in metallo duro, velocità 5000 giri/min
• Prima forare i fori guida, quindi utilizzare l'alesatore per la finitura
• Ogni foro completato in tre passaggi, tolleranza finale del foro controllata entro ±0,002 mm

Eseguire un trattamento di invecchiamento a bassa temperatura:

• 280°C 4 ore, eliminare le sollecitazioni di lavorazione
• Trattamento criogenico profondo con azoto liquido (-196°C 2 ore), migliorare la stabilità dimensionale

• Temperatura dell'elettrolito 60°C, densità di corrente 15 A/dm²
• Tempo di lavorazione 3 minuti, rugosità superficiale migliorata da Ra0,4 a Ra0,1

Eseguire la correzione sulla macchina equilibratrice Schenck:

• Equilibrio standard G2.5
• Alla velocità di lavoro di 16.000 giri/min, valore di vibrazione inferiore a 1,0 mm/s

Ispezione completa dopo il completamento della lavorazione:

• La misurazione CMM ha mostrato un errore di indicizzazione della posizione del foro ≤0,004 mm
• L'ispezione con proiettore ha mostrato una deviazione dell'uniformità dello spessore della membrana <0,003 mm
• Il test di coppia ha mostrato che l'efficienza di trasmissione ha raggiunto 98,2%
• Il test di fatica ha superato 100.000 cicli senza guasti

Dopo aver applicato questo lotto di giunti ai prodotti robotici del cliente:

• La precisione di posizionamento ripetuto del robot ha raggiunto ±0,008 mm, superando i requisiti di progettazione
• Il tempo di ciclo della linea di produzione è stato ridotto del 40%, l'efficienza di produzione è notevolmente migliorata
• Il rumore di funzionamento è stato ridotto di 15 dB, l'ambiente di lavoro è notevolmente migliorato
• 18 mesi di funzionamento senza guasti, affidabilità verificata

Attraverso questo caso, abbiamo stabilito specifiche di processo standard per la lavorazione di precisione dei giunti a membrana, superando con successo le principali difficoltà tecniche come il controllo della deformazione delle parti a parete sottile, la lavorazione di indicizzazione ad alta precisione e la garanzia dell'integrità superficiale, fornendo un'affidabile accumulazione tecnica ed esperienza pratica per la lavorazione di parti di trasmissione di precisione simili.