Por que a usinagem CNC é tão relevante para a indústria de robótica?

Os robôs parecem estar em toda parte hoje em dia – trabalhando em filmes, aeroportos, produção de alimentos e até fábricas que fabricam outros robôs. Os robôs têm muitas funções e usos diferentes e, à medida que se tornam mais fáceis e baratos de fabricar, também estão se tornando mais comuns na indústria. À medida que a demanda por tecnologia robótica aumenta e os fabricantes de robôs precisam acompanhar, um método principal de fabricação de peças robóticas é a usinagem CNC . Continue lendo para saber mais sobre componentes mecânicos padrão, materiais robóticos adequados e por que a usinagem CNC é tão importante para a fabricação robótica.

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Por um lado, a usinagem CNC permite a produção de peças com prazos de entrega extremamente rápidos. Assim que seu modelo 3D estiver pronto, você pode começar a fabricar componentes com uma máquina CNC. Isso permite a iteração rápida de protótipos e entrega rápida de peças robóticas personalizadas para aplicações especiais.

Outra vantagem da usinagem CNC é sua capacidade de fabricar peças exatamente de acordo com as especificações. Essa precisão de fabricação é especialmente importante para a robótica, onde a precisão dimensional é a chave para a construção de robôs de alto desempenho. A usinagem CNC de precisão pode conter tolerâncias apertadas de +/- 0,015 mm , e esta peça cuidadosamente trabalhada permite os movimentos precisos e repetíveis pelos quais o robô é conhecido e valorizado.

O acabamento da superfície é outro motivo para usar a usinagem CNC para produzir peças robóticas. As peças que interagem precisam ter baixo atrito, e a usinagem CNC de precisão pode produzir peças com rugosidade superficial tão baixa quanto Ra 0,8 μm, e ainda menor por meio de operações de pós-processamento, como polimento. Em contraste, a fundição sob pressão (antes de qualquer processo de acabamento) normalmente produz uma rugosidade superficial próxima a 5 μm. A impressão 3D de metal produz um acabamento de superfície mais áspero.

Por fim, o tipo de material utilizado no robô é ideal para usinagem CNC. Os robôs precisam ser capazes de mover e levantar objetos de forma estável, o que requer materiais fortes e duros. Essas propriedades necessárias são melhor alcançadas pela usinagem de certos metais e plásticos, conforme descrito na seção Materiais abaixo. Além disso, os robôs são frequentemente usados ​​para fins alfandegários ou produção de baixo volume, tornando a usinagem CNC uma escolha natural para peças robóticas.

Tipos de peças de robô feitas por usinagem CNC

Com tantas funções possíveis, muitos tipos diferentes de robôs evoluíram. Vários tipos principais de robôs são comumente usados. Robôs articulados têm um único braço com várias articulações, o que muitas pessoas já viram. Há também o robô SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm), que pode mover coisas entre dois planos paralelos. SCARA possuem alta rigidez vertical porque seu movimento é horizontal.



As articulações do robô Delta estão na parte inferior, o que mantém o braço leve e capaz de se mover rapidamente. Finalmente, os robôs tipo pórtico ou cartesianos possuem atuadores lineares que se movem 90 graus um em direção ao outro. Cada um desses robôs possui diferentes configurações e diferentes aplicações, mas geralmente cinco componentes principais compõem o robô (manipulador, efetor final, motor, controlador, sensor).

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Os braços robóticos variam muito em forma e função, portanto, muitos componentes diferentes podem ser usados. No entanto, uma coisa que eles têm em comum é a capacidade de mover ou realizar operações em objetos – ao contrário dos braços humanos! Diferentes partes do braço robótico têm até o nosso nome:as articulações do ombro, cotovelo e punho giram e controlam o movimento das partes intermediárias .



As partes estruturais de um braço robótico precisam ser rígidas e fortes para que possam levantar objetos ou aplicar força. A usinagem CNC é a escolha certa devido aos materiais utilizados para atender a esses requisitos (aço, alumínio e alguns plásticos). Peças menores, como engrenagens ou rolamentos em juntas, ou as partes da caixa em torno de um braço, também podem ser usinadas em CNC.

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Um efetor final é um acessório preso à extremidade de um braço robótico. Efetores finais permitem que você personalize a funcionalidade do robô para diferentes operações sem construir um robô totalmente novo. Eles podem ser garras, garras, aspiradores de pó ou ventosas.

Esses efetores finais normalmente têm componentes CNC usinados em metal (geralmente alumínio, mais sobre a seleção de materiais posteriormente). Um dos componentes é fixado permanentemente na extremidade do braço do robô. Uma pinça real, ventosa ou outro efetor final (ou conjunto de efetores finais) combina com este conjunto, para que possa ser controlado por um braço robótico.

Esta configuração com dois componentes diferentes facilita a troca de diferentes atuadores finais, para que o robô possa ser adaptado a diferentes aplicações. Você pode ver isso na imagem abaixo. O disco inferior será aparafusado a uma peça correspondente no braço do robô, permitindo que você conecte a mangueira que opera a ventosa ao suprimento de ar do robô. Os discos superior e inferior são exemplos de peças usinadas em CNC.

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Todo robô precisa de motores para impulsionar o movimento dos braços e articulações. Os servomotores podem ser usados ​​para alimentar a operação do robô.

O próprio motor tem muitas partes móveis, muitas das quais podem ser usinadas em CNC. Normalmente, o motor possui algum tipo de carcaça usinada para a fonte de alimentação e suportes usinados para conectá-lo ao braço robótico. Esses suportes geralmente são usinados em CNC. E os rolamentos e eixos do robô geralmente são usinados em CNC. Os eixos do robô podem ser usinados em um torno CNC para reduzir o diâmetro ou em uma fresadora para adicionar recursos especiais.



Finalmente, as engrenagens que transmitem o movimento do motor para as juntas do robô ou outros componentes podem ser usinadas em CNC usando fresadoras, EDMs ou fresadoras de engrenagens.

C controlador

O controlador é o cérebro do robô, ele faz o que você acha que fará – geralmente controla os movimentos precisos do robô. Como o computador do robô, ele recebe a entrada dos sensores e modifica o programa que controla a saída. Isso requer uma placa de circuito impresso (PCB) para abrigar os componentes eletrônicos. Esta PCB pode ser usinada em CNC no tamanho e formato desejados antes de adicionar os componentes eletrônicos.

S sensor

Como mencionado acima, os sensores recebem informações sobre os arredores do robô e as enviam de volta ao controlador do robô. O sensor também requer um PCB que pode ser usinado em CNC. Às vezes, esses sensores também são alojados em caixas usinadas em CNC.