Um robô pode superar uma máquina CNC para usinagem de robôs?

A usinagem de robôs está enviando máquinas CNC à maneira dos dinossauros! Mas os robôs são realmente bons o suficiente para usinagem?

Se você ainda não ouviu, os robôs são as novas máquinas CNC!

As máquinas CNC tradicionais podem seguir o caminho dos dinossauros? (ou seja, extinta, em vez de se transformar em uma franquia de filmes multimilionária, embora eu assista com prazer “CNC World 3”)

Na última década, robôs começaram a ser usados ​​em vez de máquinas-ferramentas tradicionais para uma ampla gama de tarefas, incluindo fresamento, polimento, rebarbação, corte e muito mais.

Mas, a usinagem de robôs pode realmente superar as máquinas-ferramentas dedicadas? Vamos descobrir.

Usinagem por Robô... Sério?

Se a ideia de usinagem de robôs for nova para você, você pode estar um pouco cético. Os robôs não são conhecidos por sua rigidez, que geralmente é considerada a propriedade mais importante de uma máquina CNC. No entanto, a usinagem de robôs tem alguns benefícios enormes que podem superar essa desvantagem.

Imagine que você tem um enorme bloco de gelo.

Você deseja esculpir uma estátua de gelo bem-humorada do CEO da sua empresa para um próximo jantar de negócios. No entanto, você não tem as habilidades – nem o tempo – para aprender a esculpir gelo à mão. Você tem acesso a uma oficina cheia de máquinas CNC, mas todas são pequenas demais para caber no bloco de gelo.

Mas você tem um robô.

Este é exatamente o tipo de aplicativo perfeito para usinagem de robôs. Trata-se de uma peça grande demais para máquinas-ferramentas tradicionais, que é feita de um material relativamente macio e requer caminhos de usinagem complexos que seriam impossíveis de alcançar com a maioria das máquinas CNC. É por isso que a usinagem robótica é especialmente popular para tarefas de prototipagem rápida.

No entanto, você pode estar pensando:“Tudo bem, mas não quero esculpir um bloco de gelo. Quero usinar com precisão nosso produto. A usinagem de robôs pode funcionar para mim?” Pode ser.

Robôs versus máquinas CNC:como eles se acumulam

Vamos detalhar as diferenças entre as duas tecnologias comparando 5 propriedades importantes:

1. Precisão

A precisão da usinagem é provavelmente a principal propriedade que as pessoas usam para determinar o desempenho de uma máquina CNC. Se sua máquina não for precisa, como você pode esperar criar um produto de qualidade?

A precisão das máquinas-ferramenta está sempre melhorando. Máquinas de ponta podem atingir precisões entre 20-50 mícrons. O chamado “torno mais preciso do mundo” (que foi criado em 2001 e não parece ter sido batido) tem uma precisão de 0,2 mícron.

A precisão do robô vem melhorando nos últimos anos. Os robôs industriais podem ser calibrados perto de sua repetibilidade. Por exemplo, um robô KUKA KR210 com repetibilidade de 100 mícrons pode ser calibrado com uma precisão de até 200 mícrons.

No entanto, é importante lembrar que a precisão de um robô depende de uma boa calibração (como discutimos em nosso artigo A programação offline é realmente precisa?). Como a calibração depende dos usuários finais, a indústria de robótica tende a se concentrar mais na “repetibilidade” de um robô do que em sua precisão.

Vencedor: Máquinas CNC

2. Área de trabalho

Quando se trata de espaço de trabalho, existem algumas máquinas CNC impressionantes por aí. Já vi máquinas de mesa que são maiores que elefantes. No entanto, a maioria tem um espaço de trabalho muito menor.

Os robôs industriais, por outro lado, geralmente têm um grande espaço de trabalho. Um robô industrial de médio porte terá um envelope de trabalho de 7 a 8 metros cúbicos. Além disso, você pode adicionar facilmente um eixo externo ao robô e estender ainda mais seu espaço de trabalho.

Vencedor: Usinagem Robô

3. Versatilidade

Provavelmente o maior benefício dos robôs é sua versatilidade. Você pode facilmente movê-los de uma tarefa para outra. As máquinas CNC são ótimas em uma tarefa específica, seja fresamento, torneamento, furação, etc. Um robô pode fazer todas essas coisas e muito mais.

Os robôs também são capazes de se mover por caminhos mais complexos do que a maioria das máquinas CNC. As máquinas CNC tendem a ter 3 ou 4 graus de liberdade (DoF). Isso é suficiente para muitas tarefas de usinagem, mas pode ser restritivo. Quase todos os robôs industriais têm 6 DoF, o que significa que você pode usinar praticamente qualquer forma que desejar.

Vencedor: Usinagem Robô

4. Rigidez

A rigidez ou rigidez de uma máquina-ferramenta influencia fortemente sua precisão. Uma ferramenta com baixa rigidez se moverá quando encontrar um material duro. Isso causará um corte impreciso. Os robôs geralmente têm muito menos rigidez do que as máquinas-ferramentas tradicionais. A rigidez de um robô é geralmente inferior a 1 Newton por micrômetro, enquanto as máquinas CNC geralmente têm mais de 50 Newtons por micrômetro.

Ferramentas de baixa rigidez também tendem a ter frequências naturais mais baixas, o que significa que a ferramenta vibrará quando entrar em contato com o material. Os robôs têm uma frequência natural de 10 a 20 Hz, em comparação com várias centenas ou milhares de Hz para máquinas-ferramentas.

A usinagem do robô pode lidar facilmente com materiais macios como espuma, madeira, plástico, etc. No entanto, materiais mais duros como aço ou titânio podem causar folga nos motores do robô, o que diminuirá a precisão .

Vencedor: Máquinas CNC

5. Acessibilidade

Tanto as máquinas-ferramentas quanto os robôs podem ser caros. No entanto, os robôs têm duas vantagens distintas sobre as máquinas CNC tradicionais:seu grande espaço de trabalho e versatilidade. A possibilidade de usinar objetos de (praticamente) qualquer tamanho, formato e complexidade significa que os robôs podem oferecer mais valor a um negócio por um custo menor.

Pesquisadores da Universidade de Mons, na Bélgica, estimaram que um robô é 30% mais barato que uma máquina-ferramenta com o mesmo espaço de trabalho.

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Conclusão

A resposta para a pergunta “Os robôs podem superar as máquinas CNC?” é um “sim” definitivo.

Mas, com uma ressalva:depende do que a palavra “outperform” significa para seu aplicativo.

Se sua tarefa de usinagem requer alta precisão e rigidez, as máquinas CNC não podem ser superadas. No entanto, se você precisa de versatilidade, um grande espaço de trabalho e acessibilidade, a usinagem robótica é o caminho a percorrer.

Como fazer a usinagem de robôs trabalhar para você

A usinagem de robôs é fácil, mas somente se você tiver o software de programação correto. RoboDK vem com uma ferramenta de usinagem de robô embutida que converterá seu arquivo ASM ou GCODE produzido por CAM em um caminho para seu robô. Você pode encontrar um vídeo de demonstração desta ferramenta aqui.

Ele também suporta robôs que foram especialmente projetados para aplicações de usinagem de robôs (com rigidez e precisão aprimoradas), como Stäubli RX170 hsm, ABB IRB 6660 e KUKA KR 500-3 (o variante de máquina-ferramenta). Você pode encontrar os modelos desses robôs e centenas de outros na Biblioteca de Robôs.

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