Lavorazioni CNC per componenti strutturali robotici: dalla revisione del progetto alla produzione di precisione

I componenti strutturali robotici non sono semplicemente parti metalliche che devono essere lavorate secondo le quote indicate nei disegni. La loro geometria, il peso, la resistenza meccanica, le interfacce di montaggio e le relazioni di assemblaggio influenzano tutti il modo in cui devono essere prodotti.

Una staffa può sembrare relativamente semplice, ma i suoi fori di montaggio potrebbero dover essere allineati con diversi componenti adiacenti. Un telaio leggero in alluminio può presentare cavità profonde e pareti sottili, difficili da lavorare senza che si verifichino deformazioni. L'alloggiamento di un giunto può richiedere la presenza di fori multipli che si intersecano, con tolleranze posizionali ristrette, per mantenere l'allineamento dei componenti meccanici interni.

Questi requisiti rendono la produzione di componenti robotici una sfida in termini di pianificazione dei processi tanto quanto una sfida in termini di lavorazione meccanica.

Noi di Xtmade affrontiamo la produzione di componenti robotici su misura partendo dal punto di vista del pezzo finito e dei suoi requisiti funzionali. Partendo dai disegni tecnici, dai file CAD, dai campioni e dalle specifiche forniti dal cliente, valutiamo il materiale, la geometria, l’accessibilità per la lavorazione, il sistema di serraggio, le tolleranze e i requisiti di ispezione prima di stabilire il processo produttivo.

Questo articolo esamina gli aspetti produttivi che influenzano la lavorazione CNC dei componenti strutturali per robot, dalla revisione iniziale del progetto alla produzione e alla verifica della qualità.

Perché i componenti strutturali robotici richiedono un'attenta pianificazione della produzione

I sistemi robotici comprendono un'ampia gamma di componenti strutturali e meccanici. Queste parti sostengono i gruppi mobili, collegano gli attuatori e i sistemi di trasmissione, mantengono i rapporti posizionali e proteggono i meccanismi interni.

A differenza di molti componenti lavorati in modo convenzionale, le strutture robotiche spesso combinano diversi requisiti funzionali in un design relativamente compatto.

Resistenza strutturale e leggerezza

La riduzione del peso è un fattore importante da considerare nella progettazione robotica, in particolare per i componenti mobili quali bracci, gambe e articolazioni. Le leghe di alluminio, come la 6061 e la 7075, vengono comunemente scelte perché offrono un buon equilibrio tra resistenza, peso e lavorabilità.

Per ridurre il peso, i progettisti possono prevedere tasche, sezioni cave, nervature e strutture a pareti sottili. Sebbene queste caratteristiche possano ridurre il consumo di materiale, riducono anche la rigidità del pezzo durante la lavorazione.

Un componente che, una volta assemblato, risulta sufficientemente rigido può diventare molto meno stabile dopo che è stata asportata una quantità considerevole di materiale dalla billetta originale.

Precisione nelle interfacce di collegamento e montaggio

I componenti robotici raramente funzionano in modo autonomo. Sono assemblati con cuscinetti, alberi, attuatori, elementi di fissaggio, sensori e altri elementi meccanici.

Di conseguenza, i requisiti di produzione vanno oltre le singole dimensioni. La posizione dei fori, l’allineamento dei fori, la planarità delle superfici di montaggio, la perpendicolarità e la concentricità possono tutti influire sull’assemblaggio finale.

Ad esempio, un foro di montaggio può avere il diametro specificato pur essendo posizionato in modo errato rispetto al punto di riferimento principale del componente. Questa distinzione è particolarmente importante quando è necessario assemblare diversi componenti in una struttura allineata meccanicamente.

Geometria complessa in uno spazio di lavorazione limitato

I progetti robotici compatti presentano spesso fori che si intersecano, fessure strette, elementi di montaggio incassati, cavità interne e superfici inclinate.

Queste caratteristiche possono limitare l'accesso dell'utensile e complicare il serraggio del pezzo. È possibile che un utensile riesca a raggiungere una superficie dal punto di vista geometrico, ma che non disponga comunque di spazio sufficiente per il portautensile, il mandrino o l'attrezzatura di serraggio circostante.

Il processo di lavorazione deve quindi tenere conto dell'intero gruppo utensile e della direzione di taglio, anziché considerare solo l'utensile da taglio.

Partiamo dal disegno: cosa valutiamo prima della lavorazione meccanica

Un processo di produzione affidabile inizia prima ancora che il pezzo venga posizionato sulla macchina. Il disegno tecnico e il modello 3D forniscono le informazioni necessarie per stabilire se il componente possa essere lavorato in modo efficiente e con risultati costanti.

In Xtmade, la revisione iniziale della produzione si concentra su diverse aree correlate tra loro.

Selezione dei materiali e delle materie prime

Il materiale specificato influisce sulle condizioni di taglio, sulla scelta dell'utensile, sul margine di lavorazione e sulle potenziali deformazioni.

Ad esempio, l’alluminio 6061 e quello 7075 possono essere entrambi adatti alla realizzazione di componenti strutturali per robot, ma non presentano proprietà meccaniche né comportamenti di lavorazione identici. Occorre inoltre tenere conto delle loro condizioni di tempra e delle applicazioni previste.

Per i componenti in acciaio, la qualità specificata e le condizioni di trattamento termico influenzano i carichi di taglio e la sequenza delle operazioni di lavorazione. Se un componente richiede un trattamento termico, il piano di lavorazione deve tenere conto delle possibili variazioni dimensionali e della necessità o meno di successive operazioni di finitura.

Anche le dimensioni del pezzo grezzo sono importanti. Un margine di lavorazione eccessivo aumenta la quantità di materiale da asportare e i tempi di lavorazione, mentre un margine insufficiente può rendere difficile la rifinitura di tutte le superfici o la compensazione delle variazioni del pezzo.

Pertanto, esaminiamo insieme le specifiche del materiale, le dimensioni delle materie prime e la geometria del prodotto finito prima di confermare il processo di lavorazione.

Struttura di riferimento e dimensioni critiche

Non tutte le dimensioni di un componente robotico rivestono la stessa importanza funzionale.

Alcune dimensioni definiscono l'involucro complessivo, mentre altre determinano il modo in cui il componente si collega alle strutture adiacenti. Queste ultime richiedono spesso un controllo più accurato.

Durante la revisione dei disegni, individuiamo:

• Riferimenti di riferimento primari e secondari.
• Fori di montaggio e elementi filettati critici.
• Sedi dei cuscinetti e interfacce con l'albero.
• Requisiti di planarità e perpendicolarità.
• Requisiti relativi alla posizione dei fori e alla concentricità.
• Dimensioni influenzate dai successivi trattamenti superficiali.

Questa analisi aiuta a stabilire quali superfici debbano essere lavorate per prime e quali elementi debbano condividere una configurazione comune.

Se due fori devono mantenere una relazione posizionale precisa, la loro lavorazione con configurazioni indipendenti l’una dall’altra può introdurre un’incertezza di posizionamento superflua. Laddove la geometria lo consenta, la realizzazione di tali elementi partendo da un punto di riferimento e da una configurazione comuni può migliorarne la precisione relativa.

Accessibilità degli utensili e fattibilità della lavorazione

Un modello 3D può contenere elementi che nell'ambiente di progettazione sembrano semplici, ma che risultano difficili da realizzare con utensili da taglio convenzionali.

Tra gli esempi figurano canali interni stretti, cavità profonde con raggi angolari ridotti, fori intersecanti e superfici incassate circondate da pareti alte.

Verifichiamo se il diametro dell'utensile richiesto, la lunghezza di taglio e lo spazio libero del portautensili siano compatibili con lo spazio di lavorazione disponibile.

Nel caso di fori profondi, il rapporto tra la lunghezza e il diametro dell’utensile è particolarmente importante. Un’eccessiva sporgenza dell’utensile riduce la rigidità e aumenta il rischio di vibrazioni e di scostamenti dimensionali.

Laddove una caratteristica comporti un vincolo significativo in fase di produzione, valutiamo percorsi utensile alternativi, direzioni di lavorazione diverse o possibili modifiche progettuali, senza alterare la funzione prevista del componente.

Requisiti di tolleranza e finitura superficiale

Un disegno tecnico dovrebbe distinguere tra tolleranze funzionali e requisiti dimensionali generali.

L'applicazione di tolleranze inutilmente strette a ogni caratteristica può aumentare i tempi di lavorazione, i requisiti di ispezione e il costo complessivo di produzione senza migliorare le prestazioni effettive del componente.

Durante la revisione tecnica, prestiamo particolare attenzione alle tolleranze relative alle superfici di accoppiamento, alle interfacce dei cuscinetti, agli elementi di posizionamento e alle sequenze di fori di precisione.

I requisiti relativi alla finitura superficiale devono essere valutati anche in relazione alla funzione dei componenti. Una sede di cuscinetto, una superficie di tenuta, una superficie di montaggio e una superficie esterna non funzionale possono richiedere approcci diversi in termini di lavorazione e controllo.

Questa distinzione contribuisce a garantire che gli sforzi produttivi siano concentrati sulle caratteristiche più importanti.

Pianificazione del percorso di lavorazione in base alla geometria del pezzo

Una volta compresi i requisiti del disegno, il passo successivo consiste nel determinare in che modo verrà lavorata ciascuna caratteristica.

L'obiettivo non è quello di utilizzare la macchina più complessa disponibile, bensì di scegliere un processo che garantisca un accesso adeguato all'utensile, un serraggio stabile del pezzo e un controllo dimensionale affidabile, senza introdurre operazioni superflue.

Definizione del punto di riferimento di lavorazione

Il punto di riferimento di lavorazione deve essere scelto in base alle superfici di riferimento funzionali del componente e alla relazione tra le sue caratteristiche critiche.

Nel caso di un componente a forma di piastra, una superficie di riferimento stabile può fungere da piano di riferimento primario. Nel caso di un alloggiamento dotato di diverse interfacce di montaggio, potrebbe essere necessario stabilire il piano di riferimento in base a una superficie di base lavorata e a un foro di posizionamento o a un elemento di riferimento.

Una volta stabilito il punto di riferimento, la sequenza di lavorazione dovrebbe mantenere tale riferimento il più possibile.

Cambiare ripetutamente il riferimento di posizionamento può causare errori tra un'operazione e l'altra. Ciò è particolarmente importante per i componenti robotici dotati di più fori di montaggio o fori che si intersecano.

Sgrossatura, semifinitura e finitura

L'ordine in cui viene asportato il materiale influisce direttamente sulla stabilità dimensionale.

Nel caso di componenti ricavati da blocchi di alluminio massiccio, la sgrossatura può comportare la rimozione di una parte consistente del materiale originario. Se un lato viene lavorato completamente prima del lato opposto, la struttura rimanente potrebbe essere sottoposta a sollecitazioni disomogenee e perdere rigidità.

Una sequenza di lavorazione più equilibrata può prevedere la rimozione graduale di materiale da diverse aree, il mantenimento di supporti temporanei ove necessario e il mantenimento di un margine di finitura controllato.

Un processo tipico può comprendere:

Lavorazione di sgrossatura: Rimuovere la maggior parte del materiale in eccesso, mantenendo tuttavia una quantità sufficiente per le operazioni successive.

Semilavorazione: Definire la geometria principale, perfezionare le superfici di riferimento e preparare il componente per la lavorazione finale.

Finitura: Dimensioni critiche della macchina, interfacce di montaggio e caratteristiche superficiali specificate una volta che il componente ha raggiunto uno stato più stabile.

La sequenza esatta dipende dal materiale, dalla geometria del componente, dal margine di lavorazione e dai requisiti di tolleranza. Per alcuni componenti, si può anche prendere in considerazione un ulteriore trattamento di distensione o un’ispezione intermedia.

3.3 Scelta tra lavorazione a tre assi, a quattro assi, 3+2 e a cinque assi

Il numero di assi della macchina deve essere determinato in base alla geometria effettiva e ai movimenti di lavorazione richiesti.

Lavorazione su tre assi È adatto a componenti con superfici piane accessibili, cavità convenzionali, asole, fori e profili esterni. Molte piastre di montaggio, staffe e strutture di supporto possono essere realizzate in modo efficiente utilizzando questo approccio.

Lavorazione a quattro assi È utile quando gli elementi sono distribuiti attorno a un asse di rotazione o quando il pezzo deve essere ruotato in diverse posizioni angolari. Consente di ridurre il riposizionamento manuale nel caso di componenti con fori circonferenziali o con più elementi laterali.

Lavorazione 3+2 è adatto a pezzi che presentano più superfici ad angolo fisso, fori inclinati e diversi orientamenti di lavorazione. Gli assi rotativi posizionano il pezzo o l'utensile all'angolo richiesto, mentre i tre assi lineari eseguono l'operazione di taglio.

Lavorazione simultanea a cinque assi diventa più rilevante quando l'orientamento dell'utensile deve variare continuamente lungo una superficie complessa o un percorso spaziale. Può rivelarsi utile per determinati alloggiamenti a forma libera e profili strutturali complessi.

La distinzione fondamentale è che un componente con diverse superfici inclinate non richiede automaticamente una lavorazione simultanea a cinque assi. Se è possibile accedere a tali superfici tramite un posizionamento angolare fisso, un approccio 3+2 può rappresentare una soluzione di produzione più pratica.

Operazioni di tornitura e fresatura-tornitura per componenti rotanti

Non tutti i componenti robotici dovrebbero essere realizzati principalmente mediante fresatura.

Alberi, perni, boccole, manicotti e componenti simili a flange presentano spesso caratteristiche rotazionali che possono essere realizzate in modo più efficiente mediante tornitura.

Se questi componenti richiedono anche fori passanti, scanalature per chiavette, superfici piatte o altre lavorazioni di fresatura, un processo di fresatura-tornitura può ridurre il numero di configurazioni separate.

Per componenti di piccole dimensioni alimentati a barra, con geometria adeguata e volumi di produzione adeguati, si può prendere in considerazione anche la tornitura di tipo svizzero.

Nella scelta tra tornitura convenzionale, lavorazione di tipo svizzero e operazioni di fresatura-tornitura, prendiamo in considerazione le dimensioni dei componenti, il rapporto lunghezza/diametro, la distribuzione delle caratteristiche, i rapporti di tolleranza e il volume di produzione.

Le sfide produttive relative ai componenti robotici e come affrontarle

I problemi di lavorazione più complessi si presentano spesso laddove si combinano progettazione leggera, geometria complessa e tolleranze ristrette.

I seguenti aspetti meritano particolare attenzione durante la pianificazione del processo e la produzione.

Deformazione delle pareti sottili nelle strutture leggere in alluminio

La deformazione delle pareti sottili è uno dei principali problemi che si presentano nella lavorazione di telai e alloggiamenti robotici leggeri.

Man mano che il materiale viene asportato, la struttura residua diventa meno rigida. Le forze di taglio possono causare una deflessione della parete in direzione opposta all'utensile, con conseguente imprecisione della superficie lavorata. Una volta eliminata la forza di taglio, il ritorno elastico può provocare un ulteriore spostamento della parete.

Anche la pressione di serraggio può causare un problema simile. Una sezione sottile può risultare dimensionalmente corretta mentre è fissata nella morsa, ma deformarsi una volta sbloccata.

Affrontiamo questo rischio attraverso una combinazione di sequenze di lavorazione, sistemi di serraggio dei pezzi e regolazioni delle condizioni di taglio.

In primo luogo, il piano di lavorazione dovrebbe evitare di asportare troppo materiale da una zona, lasciando altre aree completamente intatte. Un’asportazione equilibrata del materiale contribuisce a mantenere il sostegno strutturale durante la lavorazione.

In secondo luogo, i punti di serraggio devono essere posizionati in corrispondenza di aree sufficientemente rigide. È necessario evitare una forza di serraggio eccessiva, in particolare su sezioni sottili e pareti non sostenute.

In terzo luogo, le operazioni di finitura dovrebbero essere eseguite dopo che la geometria principale è stata definita e il componente ha raggiunto uno stato più stabile.

Per strutture particolarmente flessibili, potrebbero essere necessari supporti aggiuntivi o dispositivi di fissaggio specifici.

Carie profonde e difficoltà di rimozione dei frammenti

Le tasche profonde e le cavità interne sono caratteristiche comunemente utilizzate per ridurre il peso nelle strutture robotiche.

Tuttavia, più la cavità diventa profonda, più può risultare difficile mantenere la rigidità dell'utensile e rimuovere i trucioli dall'area di taglio.

Gli utensili a braccio lungo sono più soggetti a vibrazioni e deformazioni. Inoltre, i trucioli possono accumularsi attorno all'utensile, essere riaffilati e danneggiare la superficie lavorata.

La strategia di lavorazione dovrebbe quindi tenere conto non solo della profondità di taglio richiesta.

Il diametro dell'utensile, lo sbalzo, la lunghezza della scanalatura, la profondità di taglio e la direzione di evacuazione dei trucioli influiscono tutti sulla stabilità del processo.

Laddove la geometria lo consenta, è opportuno separare la sgrossatura dalla finitura. Percorsi utensile adeguati possono inoltre ridurre l'impegno superfluo dell'utensile e migliorare l'accesso del refrigerante o dell'aria compressa.

Nel caso di sagome profonde e strette, l'utensile più piccolo possibile non è sempre la scelta migliore. Un utensile più grande, con un gioco sufficiente, può garantire una maggiore rigidità e una rimozione del materiale più stabile.

Fori intersecanti e allineamento di precisione dei fori

Gli alloggiamenti dei giunti, i supporti della trasmissione e le strutture di collegamento possono presentare diversi fori che si intersecano o sono ravvicinati tra loro.

Queste caratteristiche sono spesso direttamente correlate a cuscinetti, alberi, boccole o altri componenti assemblati.

La sfida principale consiste nel mantenere il rapporto dimensionale e posizionale tra i fori, piuttosto che limitarsi a realizzare ciascun foro secondo il suo diametro nominale.

Se i fori vengono lavorati con configurazioni diverse, gli errori di posizionamento possono accumularsi. Anche la deflessione dell'utensile e le variazioni delle condizioni di taglio possono influire sulla geometria del foro.

Per i sistemi con fori critici, la sequenza di lavorazione dovrebbe stabilire un riferimento costante e ridurre al minimo i riposizionamenti non necessari.

A seconda dei requisiti di tolleranza, la finitura può comprendere l'alesatura di precisione, la alesatura con alesatore o altre operazioni adeguate. Il metodo finale deve essere scelto in base al diametro richiesto, alla tolleranza geometrica, al materiale e alla finitura superficiale.

L'ispezione deve verificare le dimensioni interne pertinenti e la loro corrispondenza rispetto ai punti di riferimento del disegno.

Superfici di montaggio complesse ed elementi multidirezionali

Alcuni componenti robotici presentano superfici di montaggio orientate in direzioni diverse.

Se queste superfici non sono posizionate con precisione l'una rispetto all'altra, potrebbero verificarsi giochi di assemblaggio, deviazioni angolari o problemi di allineamento.

Una sfida comune nella produzione consiste nel determinare quali superfici debbano essere lavorate nella stessa configurazione e quali possano essere lavorate dopo il riposizionamento.

Ove possibile, gli elementi di accoppiamento critici dovrebbero essere lavorati partendo da un riferimento comune. Qualora fosse inevitabile ricorrere a orientamenti multipli, è necessario controllare attentamente il metodo di posizionamento e il trasferimento del punto di riferimento.

La lavorazione a quattro assi o 3+2 può ridurre i riposizionamenti manuali per geometrie adeguate. Tuttavia, il sistema di fissaggio deve comunque garantire una rigidità sufficiente e un posizionamento ripetibile.

Bave e condizioni dei bordi in prossimità di elementi di piccole dimensioni

Piccoli fori, asole intersecanti e bordi sottili possono causare la formazione di bave durante la fresatura e la foratura.

Negli assemblaggi robotizzati, le sbavature possono interferire con l'inserimento dei componenti, il montaggio degli elementi di fissaggio o il movimento degli elementi meccanici adiacenti.

La sbavatura dovrebbe quindi essere inclusa nel piano di produzione, anziché essere considerata un'operazione facoltativa di rifinitura finale.

Nel caso di elementi interni di piccole dimensioni, l'accesso potrebbe essere limitato, rendendo difficile la rimozione completa delle bave. Il disegno deve identificare chiaramente i bordi funzionali, i requisiti relativi ai bordi affilati ed eventuali aree in cui sono ammesse interruzioni dei bordi.

Scelta dei materiali e considerazioni relative alla lavorazione

La scelta dei materiali è strettamente legata alle prestazioni strutturali, agli obiettivi di peso e ai requisiti di produzione.

Per i componenti robotici vengono ampiamente utilizzate le leghe di alluminio, ma a seconda della funzione del pezzo possono essere adatti anche l'acciaio e le tecnopolimeri.

Leghe di alluminio: 6061 e 7075

L'alluminio 6061 viene spesso utilizzato per staffe, alloggiamenti, strutture di montaggio e altri componenti lavorati. Offre un'ottima combinazione di lavorabilità, resistenza meccanica e resistenza alla corrosione.

L'alluminio 7075 offre una maggiore resistenza ed è spesso preso in considerazione per componenti con requisiti meccanici più esigenti.

Dal punto di vista della lavorazione, entrambi i materiali richiedono utensili da taglio adeguati, un’efficace evacuazione dei trucioli e particolare attenzione alla stabilità delle pareti sottili.

Il processo vero e proprio dovrebbe tenere conto della tempra del materiale, della geometria del componente, del margine di lavorazione e della finitura superficiale richiesta.

Per i componenti che richiedono l'anodizzazione, il processo di lavorazione dovrebbe tenere conto anche del margine di finitura e dell'effetto dello spessore del rivestimento sulle dimensioni critiche.

Acciai al carbonio e acciai legati

L'acciaio può essere scelto per componenti che richiedono maggiore resistenza meccanica, resistenza all'usura o capacità di carico.

In alcune strutture meccaniche e relative alla trasmissione è possibile utilizzare acciai come il 45 e il 40Cr.

Rispetto all’alluminio, l’acciaio comporta in genere carichi di taglio più elevati e richiede utensili e condizioni di taglio diversi.

Se il componente viene sottoposto a trattamento termico, la sequenza di lavorazione deve tenere conto di eventuali deformazioni e variazioni nella lavorabilità. A seconda dei requisiti finali, potrebbe essere necessario rifinire alcune quote dopo il trattamento termico.

Plastiche tecniche e materiali leggeri

Il PEEK, il POM e altre materie plastiche tecniche possono essere utilizzati in determinati componenti robotici in cui sono richiesti isolamento elettrico, basso attrito, resistenza chimica o peso ridotto.

A differenza dei metalli, la plastica può essere più sensibile alle variazioni di temperatura e alla pressione di serraggio. Un calore di taglio eccessivo o un dispositivo di fissaggio inadeguato possono causare variazioni dimensionali, deformazioni o la formazione di bave.

Le leghe di magnesio possono essere prese in considerazione anche per applicazioni strutturali leggere, ma la loro lavorazione richiede misure specifiche per la gestione dei trucioli e la prevenzione degli incendi. Non devono essere trattate come normali materiali di lavorazione dell'alluminio.

La scelta dei materiali deve sempre basarsi sui requisiti funzionali del componente e sulle specifiche tecniche applicabili.

Finitura superficiale e controllo dimensionale dopo la lavorazione

La lavorazione CNC non è sempre l'operazione di produzione finale. Molti componenti strutturali realizzati con la robotica richiedono trattamenti superficiali per soddisfare i requisiti di resistenza alla corrosione, all'usura, di aspetto estetico o di assemblaggio.

Il processo di finitura scelto può influire sia sulla superficie che sulle dimensioni finali.

Anodizzazione dei componenti in alluminio

L'anodizzazione è comunemente utilizzata per i componenti in alluminio al fine di migliorare la protezione della superficie e offrire diverse opzioni estetiche.

Tuttavia, il rivestimento modifica le dimensioni della superficie. Per i componenti con fori di precisione, elementi filettati, sedi dei cuscinetti e interfacce di accoppiamento, è necessario tenere conto del margine di rivestimento prima della lavorazione.

Non tutte le superfici devono necessariamente essere sottoposte allo stesso trattamento. Alcune aree funzionali potrebbero richiedere la mascheratura o specifiche di finitura diverse, a seconda dei requisiti del disegno e dell'assemblaggio.

Preparazione della superficie e qualità dei bordi

Le superfici lavorate devono essere preparate in base al processo di finitura richiesto.

Segni lasciati dagli utensili, graffi, bave e spigoli vivi possono compromettere l'aspetto del rivestimento o causare difetti localizzati. Per i componenti esterni visibili, anche l'uniformità della superficie può essere importante.

La preparazione della superficie richiesta deve essere definita prima della produzione, in modo da coordinare le operazioni di lavorazione, sbavatura e finitura.

Verifica dimensionale dopo il trattamento superficiale

Nel caso dei componenti di precisione, il controllo effettuato prima della finitura potrebbe non rispecchiare appieno lo stato finale.

Lo spessore del rivestimento, il trattamento termico e altre operazioni secondarie possono influire sulle dimensioni. È pertanto necessario verificare le caratteristiche critiche nella fase appropriata, in conformità con il disegno e i requisiti di controllo del cliente.

Ove necessario, i margini di lavorazione e i requisiti di mascheratura dovrebbero essere concordati durante la revisione tecnica iniziale.

Come garantiamo la qualità durante l'intero processo di produzione

Per quanto riguarda i componenti strutturali dei robot, il controllo di qualità non dovrebbe dipendere esclusivamente dall'ispezione finale.

Gli errori dimensionali possono verificarsi durante l'allestimento, la lavorazione, l'usura degli utensili o le operazioni di finitura. Se tali problemi vengono individuati solo dopo il completamento di tutte le operazioni, gli interventi correttivi risultano più difficili.

Il nostro approccio produttivo tiene conto dei requisiti di controllo in diverse fasi.

Verifica dei materiali e dei disegni

Prima della lavorazione, è necessario verificare le specifiche del materiale e i requisiti indicati nei disegni.

Ciò comprende la verifica delle qualità dei materiali, delle dimensioni delle scorte, delle revisioni dei disegni, delle tolleranze critiche e di tutta la documentazione richiesta relativa ai materiali.

Per i progetti che prevedono specifici requisiti di tracciabilità, è necessario verificare anche i certificati dei materiali e i registri di identificazione pertinenti.

Ispezione del primo articolo

Il primo componente completato offre l'opportunità di verificare se il processo selezionato produce la geometria richiesta.

L'ispezione dovrebbe concentrarsi sulle dimensioni critiche, sui rapporti tra i piani di riferimento, sulle posizioni dei fori, sulle interfacce di montaggio e sulle condizioni superficiali specificate.

Nel caso di componenti complessi, è possibile ricorrere all'ispezione con macchina a misura coordinata (CMM) per verificare le caratteristiche geometriche che non possono essere valutate adeguatamente utilizzando strumenti dimensionali di base.

Se il primo pezzo presenta delle anomalie, è necessario verificare la sequenza di lavorazione, il posizionamento dei dispositivi di fissaggio, le correzioni degli utensili o altre variabili di processo rilevanti prima di proseguire con la produzione.

Controllo in corso di lavorazione

Il controllo in corso di produzione consente di individuare eventuali variazioni prima che queste abbiano ripercussioni su un gran numero di componenti.

A seconda del componente e dei requisiti di produzione, il controllo può comprendere:

• Dimensioni critiche dopo la sgrossatura.
• Superfici di riferimento prima delle successive configurazioni.
• Dimensioni dei fori e posizione dei fori.
• Dimensioni delle pareti sottili dopo il rilascio del serraggio.
• Usura degli utensili e uniformità della lavorazione.
• Caratteristiche interessate dalla lavorazione secondaria.

Per i componenti con requisiti di posizionamento rigorosi, è particolarmente importante mantenere riferimenti di riferimento coerenti tra la lavorazione e il controllo.

Ispezione finale e documentazione

L'ispezione finale verifica che il componente finito sia conforme al disegno e alle specifiche tecniche concordate.

A seconda dei requisiti del progetto, l'ispezione può comprendere misurazioni con CMM, rapporti dimensionali, controlli della rugosità superficiale e altri metodi di verifica applicabili.

Ove richiesto, è possibile redigere rapporti di ispezione del primo articolo, documentazione sui materiali e registri di ispezione in conformità con i requisiti di qualità concordati.

Dai componenti prototipali alla produzione in serie

I requisiti di produzione cambiano man mano che un prodotto robotico passa dalla fase iniziale di sviluppo alla produzione in serie.

Un processo che funziona bene per un singolo prototipo potrebbe non essere l'opzione più efficiente per centinaia o migliaia di componenti.

La strategia di produzione dovrebbe quindi evolversi di pari passo con la progettazione e il volume di produzione.

Produzione di prototipi: la flessibilità viene prima di tutto

Durante le prime fasi di sviluppo, è normale che vengano apportate modifiche al progetto. La posizione dei fori, lo spessore delle pareti, le interfacce di montaggio e le specifiche dei materiali possono essere riviste dopo l’assemblaggio o i test funzionali.

In questa fase, la lavorazione CNC offre flessibilità poiché i componenti possono essere realizzati direttamente a partire da modelli CAD e disegni aggiornati, senza richiedere immediatamente l'utilizzo di attrezzature di produzione dedicate.

La priorità è verificare la geometria, l'adattamento e le dimensioni funzionali, mantenendo al contempo una flessibilità sufficiente per eventuali modifiche tecniche.

Produzione a basso volume: migliorare la ripetibilità

Una volta che il progetto sarà più stabile, il processo di produzione dovrà essere reso più ripetibile.

Ciò può comportare la standardizzazione dei metodi di serraggio dei pezzi, dei punti di riferimento di lavorazione, delle configurazioni degli utensili e dei programmi CNC.

Per i componenti con geometrie simili, l’adozione di sistemi di fissaggio o strategie di lavorazione comuni può ridurre i tempi di attrezzaggio. Tuttavia, l’utilizzo di utensili condivisi non deve compromettere i requisiti di posizionamento dei singoli pezzi.

I risultati relativi al primo articolo e i registri delle ispezioni di produzione possono inoltre essere utilizzati per perfezionare il processo prima di programmare ordini di maggiore entità.

Produzione su larga scala: valutazione della redditività del processo

Quando i volumi di produzione aumentano e la progettazione diventa più standardizzata, metodi di produzione alternativi possono diventare economicamente convenienti.

A seconda della geometria dei componenti e del volume dell'ordine, la materia prima può variare da billette solide a pezzi grezzi ottenuti per forgiatura, fusione o pressofusione.

La lavorazione CNC può quindi concentrarsi sulle superfici di montaggio critiche, sui fori di precisione, sugli elementi filettati e su altre aree che richiedono tolleranze più strette.

Per i componenti rotanti idonei, la tornitura automatizzata o la lavorazione di tipo svizzero possono migliorare l'efficienza produttiva.

La decisione di adottare la produzione "near-net-shape" dovrebbe tenere conto degli investimenti in attrezzature, dell'utilizzo del materiale, dei requisiti dimensionali e del volume di produzione previsto. Non è automaticamente la scelta più economica per ogni componente robotico.

Produzione di componenti robotici presso Xtmade

La produzione di componenti robotici richiede un coordinamento tra l'interpretazione dei disegni, la pianificazione dei processi, la lavorazione meccanica e il controllo qualità. Un partner produttivo competente deve comprendere in che modo la geometria e le caratteristiche funzionali del componente influenzano ogni fase della produzione.

Xtmade è un stabilimento specializzato nella lavorazione robotizzata a controllo numerico (CNC) su misura con sede a Shenzhen, in Cina, e con stabilimenti produttivi che coprono una superficie di circa 120.000 piedi quadrati. Produciamo componenti su misura sulla base di disegni, file CAD, campioni e specifiche tecniche forniti dai clienti.

Le nostre capacità produttive comprendono la lavorazione CNC a tre, quattro e cinque assi, operazioni di tornitura e fresatura-tornitura, nonché la lavorazione su macchine a portale di grandi dimensioni.

Per quanto riguarda i componenti strutturali dei robot, il nostro team di ingegneri valuta il pezzo prima della produzione, prestando particolare attenzione a:

Fattibilità produttiva: Analisi dei materiali, della geometria, delle tolleranze, dell'accessibilità per la lavorazione e dei requisiti di serraggio dei pezzi.

Pianificazione dei processi di lavorazione: Selezionare metodi di lavorazione adeguati e definire la sequenza delle operazioni in base alle caratteristiche critiche del componente.

Lavorazioni meccaniche di precisione: Adeguamento dei metodi di lavorazione ai requisiti dimensionali e geometrici, con tolleranze di lavorazione standard generalmente comprese intorno a ±0,01 mm e lavorazioni di precisione che possono raggiungere ±0,005 mm, a seconda della geometria del pezzo e delle condizioni di produzione.

Controllo dimensionale: Utilizzo di metodi di misurazione adeguati, compresa l'ispezione con macchina di misura a coordinate (CMM) ove necessario, per verificare le dimensioni critiche e le caratteristiche geometriche.

Coordinamento della produzione: Organizzazione dei requisiti di produzione e controllo qualità a supporto di prototipi, piccoli lotti e ordini ricorrenti.

Il nostro team di ingegneri vanta oltre 20 anni di esperienza nel settore. Anziché considerare ogni componente robotico come un semplice lavoro di fresatura standard, ne valutiamo le effettive esigenze di produzione e definiamo un processo che garantisca un equilibrio tra precisione, lavorabilità ed efficienza produttiva.

Se state sviluppando bracci robotici, gruppi articolati, telai strutturali, alloggiamenti di precisione o altri componenti robotici su misura, potete inviare i vostri disegni tecnici o file CAD a Xtmade per una verifica della producibilità.

Siamo in grado di valutare il materiale, la geometria, le tolleranze e i requisiti di lavorazione per individuare un approccio di produzione CNC adeguato al vostro progetto.