مطالعه موردی ماشین آلات دقیق CNC - ماشین آلات CNC چین

به عنوان یک تکنسین که مدت‌ها مسئول تولید قطعات دقیق بوده‌ام، مفتخرم که به اشتراک بگذارم مورد ماشین‌کاری موفقیت‌آمیز دسته‌ای از شفت‌های ورودی کاهنده هارمونیکبرای یک شرکت ربات انسان‌نمای مشهور. این پروژه به طور کامل قدرت فنی و انباشت فرآیند ما را در ماشین‌کاری CNC با دقت فوق‌العاده بالا.

مشتری، یک شرکت فناوری که بر تحقیق و توسعه ربات‌های انسان‌نمای پیشرفته متمرکز است، الزامات بسیار سختگیرانه‌ای را برای شفت ورودی کاهنده هارمونیک در ماژول‌های مفصلی خود ارائه کرد:

• دقت ابعادی و تلرانس‌های هندسی بسیار بالا: تلرانس قطر ژورنال شفت ±0.002 میلی‌متر مورد نیاز بود، خطاهای گردی و استوانه‌ای باید کمتر از 0.001 میلی‌متر می‌بودند.

• کیفیت سطح عالی: زبری سطح تماس کلیدی مورد نیاز برای دستیابی به Ra ≤ 0.2μm برای اطمینان از اصطکاک و ویژگی‌های سایش بهینه.

• خواص مکانیکی برجسته: ترکیبی از سختی سطح بالا (≥HRC60) و یک هسته سخت برای تضمین عمر طولانی در سرعت بالا و بار سنگین ضروری بود.

• الزامات تعادل دینامیکی سختگیرانه: شفت ورودی باید با سرعت عملیاتی (6000 دور در دقیقه) به آرامی کار کند و درجه تعادل دینامیکی G2.5 را الزامی می‌کرد.

• پایداری دسته ای ثابت: ثبات با کیفیت بالا برای هر محصول در تولید انبوه باید تضمین می‌شد.

با توجه به این چالش‌ها، تیم فرآیند ما یک برنامه ماشین‌کاری CNC دقیق را توسعه داد:

1. انتخاب مواد و پیش‌پردازش: فولاد بلبرینگ GCr15 با استحکام بالا و با کیفیت بالابه عنوان قطعه خام انتخاب شد. تشخیص عیب اولتراسونیکبر روی مواد ورودی انجام شد تا از عدم وجود نقص داخلی اطمینان حاصل شود. کشش سرد دقیقیا سنگ زنی بدون مرکزفرآیندها برای آماده‌سازی میله‌های خام استفاده شد و از صافی و ثبات ابعادی قطعه خام اطمینان حاصل شد و یک پایه محکم برای تکمیل بعدی ایجاد شد.
2. شکل‌دهی دقیق CNC:
   • از مراکز تراشکاری CNC ژاپنی وارداتی اصلیمجهز به برجک ابزار هیدرولیک با استحکام بالا و ابزارهای زنده سروو دقیق استفاده شد.
   • یک "تراشکاری خشن - تراشکاری نیمه‌نهایی - تراشکاری نهایی"مسیر فرآیند برای حذف تدریجی تنش ماشین‌کاری و نزدیک شدن به ابعاد نهایی اتخاذ شد.
   • برای مرحله نهایی، اینسرت‌های CBN (نیترید بور مکعبی)برای تراشکاری ظریف با سرعت بالا، عمق برش کم و تغذیه زیاد انتخاب شدند و به طور موثر از دقت فرم اطمینان حاصل شد و به پایان سطح عالی دست یافت.
3. فرآیند بحرانی: سنگ زنی دقیق:
   • سنگ زنی استوانه‌ای از سنگ زنی استوانه‌ای CNC با دقت بالا با برند آلمانیاستفاده شد. چرخ‌های سنگ زنی به دقت متعادل شدند و دستگاه‌ها در یک کارگاه با دمای ثابت (20±1°C) نصب شدند.
   • با استفاده از یک "سنگ زنی خشن - سنگ زنی نهایی - سنگ زنی جرقه زنی"فرآیند، از طریق کنترل تغذیه در سطح میکرون و سنگ زنی جرقه زنی، تلرانس h6 مورد نیاز (±0.002mm) و زبری سطح Ra 0.2μmبه طور مداوم و پایدار به دست آمد.
   • برای تضمین گردی ≤ 0.001mm، ما فرآیند سنگ زنی سوراخ مرکزیرا بهینه کردیم تا از دقت و قابلیت اطمینان داده‌های ماشین‌کاری اطمینان حاصل کنیم.
4. کنترل هسته فرآیند عملیات حرارتی:
   • از کوره های کوئنچ مهر و موم شده با اتمسفر کنترل شدهبرای عملیات کوئنچ و تمپرینگبرای به دست آوردن یک ساختار سوربیتیک یکنواخت و ظریف، اطمینان از استحکام و چقرمگی هسته (HRC28-32) استفاده شد.
   • اعمال شدهسخت شدن القایی با فرکانس فوق العاده صوتیبه سطوح جفت‌گیری کلیدی مانند ژورنال‌ها و شیارها. با کنترل دقیق شکل القاگر، توان گرمایش، زمان و سرعت خنک‌کننده، یک لایه سخت شده یکنواخت با سختی HRC60-62 و عمق 1.0-1.5mmبا حداقل اعوجاج به دست آمد.
5. اصلاح تعادل دینامیکی و بازرسی نهایی:
   • هر شفت ورودی تحت اصلاح تعادل دینامیکی دو صفحه‌ایدر یک دستگاه تعادل دینامیکی عمودیقرار گرفت. عدم تعادل باقیمانده به شدت در درجه G2.5 با حذف جرم (میکرو سوراخ‌کاری در مکان‌های خاص) یا به ندرت افزودن جرم کنترل می‌شد و از عملکرد روان با سرعت بالا اطمینان حاصل می‌شد.
   • بازرسی نهایی شامل 100٪ بررسی تمام ابعاد و تلرانس‌های هندسی با استفاده از یک دستگاه اندازه‌گیری مختصات (CMM) بریتانیا LK، همراه با بررسی‌های تصادفی با یک تستر زبری سطحو یک تستر سختی دیجیتال راکولبود. تمام داده‌ها در سیستم MES برای ردیابی کیفیت کل فرآیند ثبت شد.

از طریق فرآیند تولید دقیق فوق، ما با موفقیت شفت‌های ورودی کاهنده هارمونیک را تحویل دادیم که به طور کامل الزامات مشتری را برآورده می‌کرد:

• انطباق کامل با الزامات دقت: تمام ابعاد، تلرانس‌های هندسی و زبری سطح الزامات طراحی را برآورده کردند یا حتی از آن فراتر رفتند.
• عملکرد عالی و قابل اعتماد: آزمایش مشتری نشان داد که عمر خستگی 30٪ از مشخصات طراحی فراتر رفته است، با سطوح نویز و لرزش به طور قابل توجهی کمتر از حد انتظار.
• پایداری دسته ای بالا: اولین دسته 500 قطعه نرخ قبولی 99.8٪ را به دست آورد که به شدت از تولید انبوه ربات‌های انسان‌نمای مشتری پشتیبانی می‌کند.

بازخورد مشتری نشان داد که شفت‌های ورودی ما به انتقال قدرت دقیق‌تر، عملکرد حرکتی روان‌تر و قابلیت اطمینان بالاتربرای مفاصل ربات انسان‌نمای آن‌ها کمک کرده است، به ویژه در کاربردهای با عملکرد دینامیکی بالا مانند مفاصل شانه و لگن.

این فناوری و خدمات ماشین‌کاری دقیق برای موارد زیر مناسب است:

• ماژول‌های مفصلی ربات انسان‌نمای با دقت بالا: مانند مفاصل با الزامات بار زیاد یا دقت بالا مانند شانه‌ها، آرنج‌ها، باسن و زانوها.
• مفاصل ربات صنعتی: مفاصل چرخشی برای ربات‌های مشترک شش محوره (COBOTs) و ربات‌های SCARA.
• تجهیزات اتوماسیون دقیق: زمینه‌های انتقال با دقت بالا مانند تجهیزات تولید نیمه‌هادی‌ها (به عنوان مثال، بازوهای رباتیک جابجایی ویفر)، ابزارهای نوری دقیق و تجهیزات پزشکی.
• زمینه هوافضا: مکانیزم‌های درایو با الزامات شدید برای وزن، قابلیت اطمینان و دقت، مانند مکانیزم‌های اشاره آنتن ماهواره‌ای.

ما خدمات ماشین‌کاری CNC سفارشی را ارائه می‌دهیم:

• پردازش با توجه به نقاشی‌ها یا نمونه‌ها: ماشین‌کاری بر اساس نقاشی‌ها یا نمونه‌های ارائه شده توسط مشتریان.
• سفارشی‌سازی مواد و فرآیند: توصیه و سفارشی‌سازی مواد (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ برای مقاومت در برابر خوردگی) و فرآیندهای عملیات حرارتی بر اساس شرایط عملیاتی (بار، سرعت، محیط).
• مشاوره بهینه‌سازی طراحی ساختار ویژه: ارائه پیشنهادات بهینه‌سازی طراحی برای مناطق تمرکز تنش مانند انتقال شانه شفت، برش‌های زیرین و شیارها برای بهبود عمر خستگی.
• پشتیبانی کامل از فرآیند: ارائه خدمات یک‌جا از آماده‌سازی قطعه خام فورج شده دقیق → ماشین‌کاری → عملیات حرارتی → عملیات سطحی → مونتاژ.

• ارتباط تیم فنی: مهندسان اختصاصی مشاوره فنی و پشتیبانی راه‌حل فرآیند ارائه می‌دهند.
• خدمات نمونه‌سازی سریع: تولید نمونه اولیه سریع برای کوتاه کردن چرخه‌های تحقیق و توسعه مشتری.
• مستندات کیفیت جامع: ارائه اسناد کیفیت کامل از جمله گواهی مواد، گزارش‌های عملیات حرارتی و گزارش‌های بازرسی کامل (FAI) با محموله‌ها.
• بهبود مستمر و عرضه پایدار: ایجاد مکانیسم‌های بهبود کیفیت مستمر برای اطمینان از پایداری عملکرد محصول و تحویل به موقع.