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능숙한 로봇 손을 위한 마이크로 CNC 가공은 손가락 관절, 베어링 시트, 샤프트, 액추에이터 인터페이스, 센서 마운트, 치수 및 위치 정확도가 제어된 소형 하우징과 같은 소형 부품을 생산하는 데 사용됩니다.
주요 과제는 단순히 작은 형상을 가공하는 것이 아닙니다. 도구 편향, 얇은 벽 변형, 열 변화, 도구 마모 및 공차 누적은 모두 최종 조립에 영향을 미칠 수 있습니다. 안정적인 프로세스는 적절한 툴링, 제어된 절삭 조건, 적절한 워크홀딩, 최적화된 가공 순서, 필요한 경우 다축 위치 지정 및 치수 검사를 결합합니다.
소형 로봇 부품의 경우 기능적 특징 간의 관계가 단일 치수의 공차보다 더 중요한 경우가 많습니다. 예를 들어 베어링 보어는 정확한 직경을 가져야 할 뿐만 아니라 조인트 축 및 장착 기능을 기준으로 위치를 유지해야 합니다.
능숙한 로봇 손은 매우 제한된 공간 내에서 다양한 기계적 기능을 결합합니다. 단일 핑거 또는 조인트에는 소형 베어링, 샤프트, 액추에이터 인터페이스, 패스너 구멍, 센서 장착 기능, 케이블 라우팅 채널 및 얇은 구조 벽이 포함될 수 있습니다.
이로 인해 동시에 여러 제조 요구 사항이 발생합니다.
작은 기능적 특징
복잡한 3차원 기하학
경량 구조
엄격한 조립 간격
정확한 피쳐 간 관계
여러 구성 요소에 걸쳐 일관된 생산
작은 치수 오류는 전체 메커니즘의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 크기는 정확하지만 위치가 잘못 지정된 베어링 보어는 조립 후 정렬 불량, 과도한 마찰, 백래시 또는 불균일한 하중을 유발할 수 있습니다.
이러한 이유로 로봇 손의 정밀 가공은 개별 치수보다는 전체 기계적 기능을 중심으로 계획되어야 합니다.
미세 가공에는 종종 작은 직경의 커터, 드릴 및 기타 도구가 필요합니다. 공구 직경이 감소함에 따라 공구 강성도 절삭력과 공구 오버행에 더욱 민감해집니다.
과도한 공구 돌출, 공격적인 절단 결합 또는 불안정한 절단 조건은 다음을 유발할 수 있습니다.
차원 변화
채터링 및 진동
표면 마감 불량
깨진 마이크로 도구
부정확한 작은 구멍과 슬롯
실용적인 접근 방식은 형상이 허용하는 가장 큰 공구 직경을 사용하는 동시에 공구 돌출을 최대한 짧게 유지하는 것입니다. 절단 매개변수는 재료, 공구 형상, 기계 성능 및 공구 제조업체의 권장 사항에 따라 선택해야 합니다.
단순히 재료 제거를 극대화하는 것이 아니라 안정적인 절단이 목표입니다.
민첩한 로봇 메커니즘에서는 무게 감소가 중요하지만 경량 구조는 기계 가공이 더 어려운 경우가 많습니다.
얇은 리브와 벽은 다음과 같은 이유로 변형될 수 있습니다.
과도한 클램핑력
절삭력
고르지 않은 재료 제거
가공 중 발생하는 열
부적절한 가공 순서
이러한 구성품의 경우 워크홀딩은 부품을 왜곡하지 않고 충분한 지지력을 제공해야 합니다. 거친 가공은 중요한 마무리 작업이 완료될 때까지 구조적 강성을 유지하기에 충분한 재료를 남겨야 합니다.
일반적인 공정에는 황삭, 준마무리, 정밀 마무리, 디버링, 표면 처리 및 최종 검사가 포함될 수 있습니다.
로봇 손 어셈블리에는 상호 작용하는 여러 구성 요소가 포함되어 있습니다. 일반적인 조인트에는 베어링 시트, 샤프트, 장착면, 패스너 패턴 및 액추에이터 인터페이스가 포함될 수 있습니다.
각 개별 치수가 지정된 공차 내에 있는 경우에도 누적된 변동이 최종 어셈블리에 영향을 미칠 수 있습니다.
이는 다음과 같은 특성을 특히 중요하게 만듭니다.
데이텀 선택
위치 정확도
동심도
평탄
병행
기능 간 정렬
따라서 모든 기능에 불필요하게 적용하기보다는 기능 인터페이스에 가장 엄격한 공차를 할당해야 합니다.
신뢰할 수 있는 프로세스는 도면에서 가장 작고 기능적으로 가장 중요한 형상부터 시작됩니다.
제조요소 |
권장 접근 방식 |
목적 |
|---|---|---|
공구 직경 |
가장 큰 실용적인 도구를 사용 |
강성 향상 |
도구 돌출 |
최대한 짧게 유지하세요 |
처짐 감소 |
참여 중단 |
반경방향 및 축방향 하중 제어 |
안정성 향상 |
워크홀딩 |
얇은 부분을 적절하게 지지 |
변형 감소 |
가공 순서 |
러프 → 준마무리 → 마무리 |
중요한 형상 보호 |
도구 상태 |
모니터 마모 |
일관성 유지 |
칩 배출 |
효과적인 냉각수 또는 공기 흐름을 사용하십시오. |
열을 줄이고 재절단 |
점검 |
중요한 기능 및 관계 확인 |
기능적 정확성 확인 |
모든 소형 부품에 대한 보편적인 스핀들 속도나 이송 속도는 없습니다. 절삭 매개변수는 재료, 커터 직경, 공구 코팅, 기계 특성 및 필요한 표면 마감을 기준으로 검증되어야 합니다.
고정밀 로봇 부품의 경우 일반적으로 공격적인 가공 속도보다 공정 안정성이 더 중요합니다.
모든 소형 로봇 부품에 5축 가공이 필요한 것은 아닙니다. 그러나 부품에 복합 곡선, 각진 표면, 언더컷 또는 여러 면에 분산된 정밀 기능이 포함된 경우 특히 유용할 수 있습니다.
반복적인 재배치에 비해 5축 가공은 다음을 제공할 수 있습니다.
복잡한 표면에 대한 접근성 향상
더 적은 설정
설정 관련 포지셔닝 오류 감소
보다 일관된 도구 방향
기능적 특징 간의 관계에 대한 더 나은 제어
능숙한 로봇 손가락이나 관절 부품의 경우 이점은 단순히 복잡한 형상을 가공할 수 있는 능력만이 아닙니다. 설정 수를 줄이면 중요한 보어, 장착 표면 및 접합 기능 간의 일관된 좌표 관계를 유지하는 데 도움이 될 수도 있습니다.
이는 여러 정밀 기능이 동일한 기능 데이텀 구조를 공유하는 경우 특히 유용합니다.
베어링 보어, 샤프트 인터페이스, 장착 구멍 및 얇은 구조 벽을 포함하는 소형 로봇 손가락 관절을 생각해 보십시오.
제조상의 주요 과제는 반드시 베어링 보어의 직경이 아닐 수도 있습니다. 더 중요한 요구 사항은 베어링 보어, 조인트 축 및 장착 인터페이스 간의 위치 관계를 유지하는 것입니다.
적합한 프로세스에는 다음이 포함될 수 있습니다.
황삭 → 준마무리 → 정밀마감 → 디버링 → 표면처리 → 최종검사
거친 가공 중에 강성을 유지하기 위해 얇은 부분 주위에 충분한 재료가 유지될 수 있습니다. 그런 다음 준정삭을 통해 중요한 보어와 인터페이스를 최종 가공하기 전에 안정적인 기준 표면을 설정할 수 있습니다.
최종 검사에서는 보어 직경만 확인하는 것만으로는 충분하지 않을 수 있습니다. 검사 전략에서는 보어 위치, 동심도, 장착 표면 평탄도 및 기타 도면에서 정의한 기하학적 요구 사항도 고려해야 합니다.
이는 소형 로봇 가공의 중요한 원리를 보여줍니다.
목표는 단순히 엄격한 허용 오차를 달성하는 것이 아닙니다. 목표는 중요한 기능 간의 기능적 관계를 유지하는 것입니다.
검사는 최종 단계로 처리되기보다는 가공과 함께 계획되어야 합니다.
도면 요구 사항에 따라 검사에는 다음이 포함될 수 있습니다.
검사항목 |
일반적인 기능적 목적 |
|---|---|
보어 직경 |
베어링 또는 샤프트 맞춤 |
보어 위치 |
관절 정렬 |
동심도 |
부품 회전 |
평탄 |
장착 인터페이스 |
병행 |
통제된 움직임 |
표면 거칠기 |
접촉과 마찰 |
전체 치수 |
조립 호환성 |
CMM 검사는 여러 형상 간의 치수 및 기하학적 관계를 확인하는 데 특히 유용할 수 있습니다.
예를 들어, 베어링 보어의 직경이 올바른지 확인한다고 해서 보어가 조인트 축을 기준으로 올바르게 배치되었음을 증명하는 것은 아닙니다. 두 가지 특성 모두 최종 로봇 메커니즘에 필수적일 수 있습니다.
재료 선택은 무게, 강성, 가공성, 내마모성 및 치수 안정성에 영향을 미칩니다.
일반적인 옵션은 다음과 같습니다.
6061-T6 알루미늄: 가볍고 비교적 가공이 쉽습니다. 하우징, 브래킷 및 구조 부품에 적합합니다.
7075-T6 알루미늄: 경량 구조 부품의 무게 대비 강도 비율이 더 높습니다.
티타늄: 까다로운 구조적 응용 분야를 위한 고강도 및 저밀도.
스테인레스 스틸: 샤프트, 내마모성 인터페이스 및 더 높은 강도가 필요한 구성 요소에 유용합니다.
PEEK: 경량, 전기 절연 또는 저마찰 특성이 필요한 특정 용도에 적합합니다.
무게만 고려하기보다는 실제 기계적, 열적, 마모 및 조립 요구 사항에 따라 최상의 재료를 선택해야 합니다.
설계 단계에서 많은 가공 문제를 줄일 수 있습니다.
CNC 가공을 위한 로봇 손 부품을 준비할 때 엔지니어는 다음을 고려해야 합니다.
실용적인 내부 반경을 사용하십시오. 적용 분야에 더 큰 반경이 허용되는 경우 불필요하게 작은 내부 모서리를 피하십시오.
기능별로 공차를 할당합니다. 베어링 시트, 샤프트, 정렬 기능 및 기타 중요한 인터페이스에 대한 엄격한 공차를 확보하십시오.
도구 액세스를 제공합니다. 절단기, 드릴 및 검사 장비가 필요한 기능에 도달할 수 있는지 확인하십시오.
지지되지 않는 얇은 부분은 피하십시오. 벽이 매우 얇으면 고정 장치 및 기계 가공이 어려워질 수 있습니다.
가공 순서를 고려하십시오. 정밀한 마무리 이전에 안정적인 황삭이 가능하도록 설계되어야 합니다.
계획 검사 접근. 중요한 치수는 선택한 검사 장비로 측정할 수 있어야 합니다.
DFM의 목적은 모든 기능을 극도로 정밀하게 만드는 것이 아닙니다. 로봇 메커니즘의 성능에 직접적인 영향을 미치는 곳에 정밀도를 두는 것입니다.
달성 가능한 공차는 재료, 형상 크기, 형상, 툴링, 기계 성능, 공정 안정성 및 검사 방법에 따라 달라집니다. 전체 구성 요소에 최대한 엄격한 공차를 적용하기보다는 기능 요구 사항에 따라 중요한 기능에 공차를 할당해야 합니다.
일반적인 재료로는 6061-T6 및 7075-T6 알루미늄, 티타늄, 스테인리스강 및 PEEK와 같은 엔지니어링 플라스틱이 있습니다. 재료 선택은 무게, 강도, 마모, 마찰, 전기 및 환경 요구 사항에 따라 달라집니다.
항상 그런 것은 아닙니다. 5축 가공은 복잡한 표면, 각진 형상, 언더컷 또는 다양한 면에 분산된 여러 정밀 형상이 있는 부품에 가장 유용합니다. 또한 설정을 줄이고 중요한 기능 간의 위치 관계를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
도면 요구 사항에 따라 검증에는 CMM 측정, 치수 검사, 위치 정확도, 동심도, 평탄도, 평행도 및 표면 거칠기 측정이 포함될 수 있습니다. 개별 차원 외에도 기능적 특징 간의 중요한 관계를 확인해야 합니다.
DFM 검토를 통해 형상 크기, 도구 접근성, 벽 두께, 공차 할당, 재료 선택, 워크홀딩, 가공 순서 및 검사와 관련된 잠재적인 문제를 식별할 수 있습니다. 생산 전에 STEP 또는 PDF 도면을 검토하면 이러한 문제를 조기에 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
소형 로봇 부품에는 작은 절단 도구 이상의 것이 필요합니다. 성공적인 생산은 툴링, 워크홀딩, 가공 순서, 재료, 공차 및 검사가 어떻게 함께 작동하는지에 따라 달라집니다.
Dawang Precision은 소형 구조 부품, 조인트 부품, 액추에이터 인터페이스 및 기타 정밀 가공 어셈블리를 포함하여 복잡하고 공차가 엄격한 로봇 부품에 대한 CNC 가공을 제공합니다.
무료 DFM 평가를 위해 보내십시오 . STEP 또는 PDF 도면을 엔지니어링 팀에 검토 내용은 다음과 같습니다.
미세 가공 타당성
중요 공차 및 GD&T
도구 접근성
벽이 얇고 가벼운 구조
재료 및 공정 선택
워크홀딩 전략
검사 요구 사항
지금 STEP/PDF 도면을 보내시면 24시간 이내에 엔지니어링 응답을 받으실 수 있습니다.
