Robôs vs Máquinas CNC: Quem Lidera na Usinagem Moderna?

A usinagem robótica está mandando as máquinas CNC para o caminho dos dinossauros! Mas os robôs são realmente bons o suficiente para usinagem?

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

As máquinas CNC tradicionais poderiam estar indo para o caminho dos dinossauros? (ou seja, extinção, em vez de virar franquia de filmes de milhões de dólares, embora eu assistisse feliz a "CNC World 3")

Na última década, robôs começaram a ser usados no lugar de máquinas-ferramenta tradicionais para uma ampla gama de tarefas, incluindo fresamento, polimento, rebarbação, corte e mais.

Mas a usinagem robótica pode realmente superar máquinas-ferramenta dedicadas? Vamos descobrir.

Usinagem Robótica... Sério?

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

Imagine que você tem um enorme bloco de gelo.

Você quer esculpir uma estátua de gelo engraçada do CEO da sua empresa para um jantar de negócios. No entanto, não tem as habilidades — nem o tempo — para aprender a esculpir gelo à mão. Tem acesso a uma oficina cheia de máquinas CNC, mas todas são pequenas demais para o bloco de gelo.

Mas você tem um robô.

Este é exatamente o tipo de aplicação perfeito para usinagem robótica. Envolve uma peça de trabalho grande demais para máquinas-ferramenta tradicionais, feita de material relativamente macio e requer caminhos de usinagem complexos que seriam impossíveis 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 nosso produto com precisão. A usinagem robótica funciona para mim?" Talvez.

Robôs vs Máquinas CNC: Como se Comparam

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

1. Precisão

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

A precisão das máquinas-ferramenta melhora constantemente. Máquinas de ponta podem atingir precisões entre 20-50 mícrons. O chamado "torno mais preciso do mundo" (criado em 2001 e que não parece ter sido superado) tem precisão de 0,2 mícrons.

A precisão dos robôs melhorou nos últimos anos. Robôs industriais podem ser calibrados próximos à sua repetibilidade. Por exemplo, um robô KUKA KR210 com repetibilidade de 100 mícrons pode ser calibrado para precisão de até 200 mícrons.

No entanto, é importante lembrar que a precisão de um robô depende de 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 focar mais na "repetibilidade" do robô do que em sua precisão.

Vencedor: Máquinas CNC

2. Espaço de Trabalho

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

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

Vencedor: Usinagem Robótica

3. Versatilidade

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

Robôs também conseguem mover-se ao longo de caminhos mais complexos que a maioria das máquinas CNC. Máquinas CNC tendem a ter 3 ou 4 Graus de Liberdade (GDL). Isso é suficiente para muitas tarefas de usinagem, mas pode ser restritivo. Quase todos os robôs industriais têm 6 GDL, o que significa que você pode usinar praticamente qualquer forma que quiser.

Vencedor: Usinagem Robótica

4. Rigidez

A rigidez ou rigidez de uma máquina-ferramenta influencia fortemente sua precisão. Uma ferramenta com baixa rigidez moverá quando encontrar material duro. Isso causará um corte impreciso. Robôs geralmente têm muito menos rigidez que máquinas-ferramenta tradicionais. A rigidez de um robô é geralmente menor que 1 Newton por micrômetro, enquanto máquinas CNC frequentemente 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. Robôs têm frequência natural de 10 a 20 Hz, comparado a várias centenas ou milhares de Hz para máquinas-ferramenta.

A usinagem robótica lida 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, diminuindo a precisão.

Vencedor: Máquinas CNC

5. Custo-Benefício

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

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.

Vencedor: Usinagem Robótica

Conclusão

A resposta à pergunta "Robôs podem superar máquinas CNC?" é um definitivo "Sim".

Mas, com uma ressalva: depende do que a palavra "superar" significa para sua aplicação.

Se sua tarefa de usinagem requer alta precisão e rigidez, máquinas CNC não podem ser batidas. No entanto, se você precisa de versatilidade, grande espaço de trabalho e custo-benefício, a usinagem robótica é o caminho.

Como Fazer a Usinagem Robótica Funcionar para Você

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

Também suporta robôs projetados especialmente para aplicações de usinagem robótica (com rigidez e precisão melhoradas) como Stäubli RX170 hsm, ABB IRB 6660 e KUKA KR 500-3 (variante Machine Tool). Você pode encontrar os modelos desses robôs, e centenas mais, na Biblioteca de Robôs.

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