Tolerantsid, viimistlused ja hind robootiliste liigendite, harmooniliste transmissioonide ja struktuurdetailide jaoks: mida täpsustada ja kus lõdvendada

Millised elemendid tegelikult vajavad mikrontaseme tolerantsi

Tolerantsi kulu järgib elemendi kriitilisust, mitte joonisel olevat detaili laia vaikeväärtust. Range väljakutsumine sunnib aeglasemat lõikamist, täiendavaid viimistluspääse ja rohkem kontrolli aega ning üks allikas märgib, et ±0.01 mm versus ±0.1 mm võib kahekordistada kontrolli aja ja prahi määra²⁰.

Just seepärast võib sama detail kanda käputäit mikrontaseme elemente ja palju vabemat üldist tolerantsi kõikjal mujal. Lennunduspraktika näitab jagunemist selgelt.

Ühel lennundusdetailil seisavad laagriaugud ±0.005 mm juures Ra 0.4 µm juures, samal ajal kui üldised mittekriitilised elemendid lubavad ±0.05 mm kuni ±0.127 mm³⁰. Robootika jaoks väidab üks tarnija, et CNC-töötlemine saavutab ±0.01 mm kuni ±0.05 mm ja et see vahemik on nõutav servomootori hoidjate, laagrikorpuste ja harmooniliste transmissioonide liideste jaoks¹⁶.

Mõlemad näitajad pärinevad tarnijatasemelistelt lehtedelt, seega käsitlege neid kui teatatud praktikat, mitte juhtivat standardit. Kui te seadite tolerantsid liigendikorpusele või harmoonilise transmissiooni flanšile, küsige, millised mõõtmed paigutavad laagri, hammasrataste sideme või ühenduvat baasi ja reserveerige range väljakutsumine neile.

Kõik ülejäänud võivad kanda üldist tolerantsiklassi. Allikad ei kehtesta kohustuslikku tolerantsi ühelegi konkreetsele robotliigendile või harmoonilise transmissiooni mudelile, seega väärtus, mille te kirjutate, peaks tulema teie enda sobivuse arvutusest ja olema töökojaga kinnitatud.

Millised pinnad vajavad peent viimistlust ja millised võivad jääda töötlemise järgseks

Pinnaviimistlus käitub nagu tolerants: kulu samm on töötlemise järgse ja täpsustatud peene viimistluse vahel, mitte ühe peene väärtuse ja teise vahel. Ra 3.2 µm on töötlemise järgne, samal ajal kui Ra 0.8 µm nõuab teist pääsu, seega peenem väljakutsumine lisab töötlemisoperatsiooni igale pinnale, mida see katab²⁰.

Peened viimistlused vajavad ka mitmeid viimistluspääse, just seepärast tuleks need täpsustada ainult kriitilistele pindadele²⁸. Robotliigendil on õigustust peene viimistluse jaoks just need pinnad, millel on ühendav, laagri- või tihendusfunktsioon.

Lennunduslike laagriaukude kohta on mainitud Ra 0.4 µm³⁰, mis on peenem kui üldine Ra 0.8 µm teispääsu läviväärtus ja peegeldab laagri sobitust, mitte kogu detaili. Kui te panete Ra 0.8 µm kosmeetilisele või vaba mõõtmega pinnale, maksate pääsu eest, mis ei tee koostule midagi.

Praktiline kontroll enne joonise vabastamist: märkige iga pind töötlemise järgseks, välja arvatud juhul, kui see paigutab laagri, tihendab või moodustab täpse ühendava pinna. Allikad ei avalda tihenduspindade viimistlusnõudeid, mis oleksid spetsiifilised robotliigenditele, seega kui liigendil on tihend, tuleb see väärtus tihendi tarnijalt või teie enda katseandmetest, mitte nendest allikatest.

Materjali valimine komponendi kaupa, mitte vaikimisi kõige tugevam

Materjali valik muudab nii toormaterjali hinda kui ka töötlemise aega ja mõlemad mõjud osutavad samas suunas. Alumiinium 6061-T6 on hinnatud suurepärase töödeldavusega madala kuluga, 7075-T6 hea töödeldavusega keskmise kuluga ja parima tugevuse-kaalu suhtega alumiiniumsulamide seas ning 4140 sulamteras hea töödeldavusega madala-keskmise kuluga ja kõrge tugevusega pärast soojutöötlust⁵.

Titaan Grade 5 on hinnatud raskeks ja kõrge kuluga ning PEEK mõõduka töödeldavusega kõrge kuluga⁵. Raske materjalid lõikavad aeglasemalt, kulutavad tööriistu kiiremini ja vajavad rangemat protsessikontrolli, mis ilmub nii kulus kui ka tarneajas²⁷.

Üks allikas väidab, et titaan lisab 30–100% 5-teljelistele tunnimäärale²⁹. See näitaja pärineb ühelt tarnijatasemeliselt lehelt ja on allikaspetsiifiline vaatlus, mitte turureegel, kuid see illustreerib suunda: lisahind on tunnimääras, mitte ainult laos.

Robotkäe lüli või baasraami jaoks on 6061-T6 baas, välja arvatud juhul, kui koormusjuhtum või kaalueelarve välistab selle. Liikuge 7075-T6 või 4140 juurde, kui tugevus- või väsimusnõue on reaalne ja reserveerige titaan või PEEK rakendustele, mis vajavad nende konkreetseid omadusi⁵²⁶.

Allikad ei võrdle kulu detaili kohta 7075, 4140, titaani ja roostevaba vahel sama roboti geomeetria jaoks, seega võrdlus tuleb jooksutada teie enda detailil.

Tootmisprotsessi sobitamine mahu ja disaini küpsusega

Protsessi otsus pöördub selle ümber, kas teil on juba kohustatud tööriistu. CNC-töötlemine ei nõua tööriistu ja neelab disainimuudatusi hõlpsasti, just seepärast on see positsioneeritud prototüüpide, väikeste mahtude ja range tolerantsiga elementide jaoks¹⁷¹⁹.

Survevalu ja injektsioonivormimine muutuvad majanduslikuks suurematel mahtudel, kui vormi investeering on jaotatud paljude detailide peale⁶¹⁷. Survevalu saab hoida tolerantsid nii ranged kui ±0.1 mm 25 mm kohta sõltuvalt materjalist ja detaili disainist ning täiendav CNC-töötlemine võib lisanduda elementide täiustamiseks või rangemate mõõduspetsifikatsioonide täitmiseks⁶.

See tähendab, et valatud liigendikorpus võib ikkagi vajada töötletud laagriauku, seega protsessi valik ei eemalda range tolerantsi sammu; see liigutab seda. Kui teie disain on veel muutumas või teie maht on prototüübi ja väikeseeriatootmise vahemikus, on CNC madalama riskiga tee, sest revisjon maksab uue programmi, mitte uue vormi¹⁷²⁴.

Kui disain on stabiilne ja maht on piisavalt suur tööriistade amortiseerimiseks, võib valu või vormimine võtta üle põhigeomeetria⁶¹⁷. Allikad ei anna numbrilist mahulävist, kus see üleminek robotkomponentidel juhtub, seega tasuvuspunkt tuleb arvutada teie enda vormi pakkumusest ja detaili mahust.

Disainielemendid, mis tuleb ära võtta enne hinnapäringu saatmist

Need elemendid sunnivad pikkade ulatuste või väikeste tööriistade kasutamist, mitmeid seadistusi ja aeglasemaid töoteid, mis tõstavad töötlemise aega ja kulu¹³²⁷²⁸. Nende eemaldamine joonisetapis on odavam kui nende eest iga detaili eest maksmine.

Kontrolli ja sertifitseerimise seadmine rakenduse järgi

Kontroll ja sertifitseerimine on eraldi read, mitte üldkulud. Täielik CMM FAI lisab $150–$500 partii kohta ja PPAP Level 3 lisab veelgi²⁰.

Lennundus- ja kaitsetöö kannab 20–50% lisanadat 5-teljelistel määradel jälgitavuse, kvaliteedisüsteemide ja eksootiliste materjalide eest²⁹. Mõlemad näitajad pärinevad tarnijatasemelistelt lehtedelt, seega kasutage neid skaalana pakkumuste võrdlemiseks, mitte eelarve numbrina.

Sertifitseerimise tase peaks järgima lõppkasutust. ISO 9001 hõlmab enamikku tööstustöödest, samal ajal kui AS9100D on nõutav lennuaparatuuri jaoks ja A2LA akrediteering kontrollib mõõtmiskompetentsi eraldi kvaliteedihaldussüsteemist²¹.

Tööstusroboti jaoks, mis kunagi ei lenda, lisavad AS9100D ja ITAR kulu ilma detaili muutmata. Kaitse- või kosmose rakenduse jaoks on nad sisenemispilet ja tarnijate hulk kitseneb sertifitseeritud töökodadeni²⁹³⁰.

Enne kontrolliklausli kirjutamist otsustage, millist tõendit te tegelikult vajate: esimese detaili aruanne, CMM-i aruanne kriitiliste elementide kohta või täielik PPAP-pakett. Allikad ei kvantifitseeri CMM-i, FAI või PPAP-i tarneaja mõju robotkomponentidele ja nad ei kvantifitseeri ISO 9001 üksi kulu mõju, seega need mõjud tuleb töökojaga kinnitada.

Tarneaegade planeerimine aeglasema sammu järgi, mitte töötlemise sammu järgi

Tarneaeg määratakse aeglaseima sisendi poolt, mis ei ole sageli lõikamine. Üks tarnija väidab 7 kuni 15 päeva robootika detailide jaoks, kus täielik CMM-i kontroll ja materjalitõendid on kaasas¹⁶.

Ühekordse CNC-prototüübi jaoks annab teine allikas 2–5 tööpäeva ja metall DMLS struktuurdetailide jaoks jookseb 7–14 tööpäeva koos järeltöötlemise ja kontrolliga²⁵. Kolmas allikas paneb tüüpilise metalliprototüüpimise tarneaja 1 päeva kuni 3 nädalasse sõltuvalt meetodist ja keerukusest²³.

Need on tarnijatasemelised näitajad erinevate ulatustega, seega nad on kasulikud planeerimisvahemikuna, mitte kohustusena. Raske materjal, keeruline geomeetria, viimistlus ja kontroll igaüks tõukavad graafikut edasi.

Titaan ja PEEK on hinnatud rasketeks ja kõrge kuluga ning aeglasem lõikamine ja tööriistade kulumine, mida nad põhjustavad, pikendavad tarneaega samuti kui hinda⁵²⁹. Kui teie detail vajab peent viimastluse laagriaukul pluss täielik CMM-i aruanne, mõlemad sammud seisavad kriitilisel teel pärast töötlemist.

Kui te koostate graafikut, küsige töökojalt tarneaja hindamist valmis, kontrollitud detaili jaoks, mitte töötletud detaili jaoks ja küsige, milline samm seda juhib. Allikad ei kvantifitseeri kontrolli tarneaja mõju robotkomponentidele, seega see vastus peab tulema tarnijalt.

What the sources do not establish

• Ükski allikas ei anna kvantifitseeritud kulu-detaili kohta kõverat, mis seoks konkreetsed tolerantsi või Ra väärtused konkreetsete robotliigendi, harmoonilise transmissiooni või struktuurikomponendi elementidega.
• Ükski allikas ei anna numbrilist mahulävisti, kus CNC muutub kallimaks kui valu või vormimine robotkomponentidel.
• Ükski allikas ei kvantifitseeri kontrolli (CMM, FAI, PPAP) tarneaja mõju robotkomponentidele.
• Ükski allikas ei kvantifitseeri ISO 9001 üksi (mitte-lennundus) kulu mõju robotkomponentidele.
• Ükski allikas ei anna hammasrataste profiili tolerantsinõudeid harmooniliste transmissioonide jaoks.
• Ükski allikas ei anna tihenduspindade viimastluse nõudeid, mis oleksid spetsiifilised robotliigenditele.
• Ükski allikas ei anna väsimuskriitiliste struktuurikomponentide pinnaviimastluse nõudeid, mis oleksid spetsiifilised robotkätele või raamidele.
• Ükski allikas ei võrdle kulu detaili kohta alumiinium 7075, teras 4140, titaani ja roostevaba vahel sama robotikomponendi geomeetria jaoks.