Maquinação CNC de ligas de alumínio para peças robóticas: Soluções e guia de processos

Os robôs industriais, os robôs colaborativos, os AGV e os equipamentos de automatização continuam a evoluir.
Apostam num design leve, numa resposta rápida e numa elevada precisão.
Consequentemente, as ligas de alumínio tornaram-se o material principal para as peças robóticas.
Apresentam uma elevada relação resistência/peso, elevada resistência à corrosão e excelente usinabilidade.

As peças robóticas funcionam sob um movimento recíproco constante e um posicionamento a alta velocidade.
Devem permanecer rígidos sem adicionar carga de movimento adicional.
A maquinagem CNC de precisão é o processo fundamental para satisfazer esta necessidade.

Na PartsMastery, oferecemos soluções completas e personalizadas de maquinagem CNC.
Os nossos serviços vão desde o desenvolvimento de protótipos até à produção em série em grande escala.
Trabalhamos com tipos de ligas comuns, incluindo as 6061, 6063 e 7075.
Mais concretamente, os nossos processos controlam rigorosamente a tolerância dimensional e a precisão na posição dos orifícios.
Também controlamos a rugosidade da superfície e a consistência estrutural.
Esta abordagem responde às diversas necessidades de maquinagem em toda a indústria da robótica.

Ligas de alumínio comuns para aplicações robóticas

Os diferentes componentes robóticos têm requisitos de desempenho específicos.
Entre estas encontram-se a capacidade de carga, o peso, a resistência às intempéries e a usinabilidade.
Por este motivo, os tipos de liga devem corresponder às condições reais de funcionamento e aos ambientes de instalação.
A seguir, apresentamos as ligas de alumínio mais comuns que utilizamos em aplicações de robótica:

A escolha correta do material maximiza a redução de peso.
Além disso, mantém toda a resistência estrutural.
Consequentemente, aumenta a velocidade de resposta e a eficiência nos sistemas de movimento robótico.

Processos de maquinagem de núcleos e vantagens técnicas

As ligas de alumínio oferecem um excelente desempenho de corte para trabalhos CNC a alta velocidade.
Isto permite a produção eficiente de formas complexas e detalhes de precisão.
As peças robóticas incluem frequentemente cavidades destinadas à redução de peso, orifícios de montagem e ranhuras de alinhamento.
Podem também apresentar nervuras de reforço e superfícies curvas irregulares.
Para gerir estas funcionalidades, o PartsMastery recorre a estratégias de processo específicas:

• Fresagem CNC: Realiza trabalhos em cavidades, ranhuras, orifícios e superfícies curvas numa única configuração.
  Selecionamos ferramentas de 3, 4 ou 5 eixos consoante a complexidade da peça.
  Esta abordagem minimiza os erros decorrentes da montagem repetida.
• Torneamento CNC: Produz eixos, mangas e peças rotativas com flange.
  Proporciona um controlo preciso dos diâmetros, faces terminais, ranhuras e concentricidade.
• Maquinação combinada de fresagem e torneamento: Combina torneamento e fresagem numa única configuração.
  Realiza todas as operações de maquinagem numa única passagem.
  Este método funciona especialmente bem no caso de peças rotativas complexas e de alta precisão.

A maquinação robótica apresenta frequentemente alguns desafios comuns.
Entre estas contam-se paredes finas, cavidades profundas e superfícies curvas complexas.
Para resolver estas questões, utilizamos percursos de ferramenta otimizados e corte em camadas.
Também aplicamos técnicas adequadas de fixação da peça.
Isto mantém a deformação a um nível baixo e garante a estabilidade dimensional.

Usinagem simultânea em 5 eixos de peças estruturais complexas de alumínio para robótica

Fluxo de trabalho padronizado de maquinagem de processo completo

A PartsMastery utiliza um fluxo de trabalho padronizado para peças de alumínio produzidas por robôs.
Abrange todas as fases, desde a revisão do projeto até à entrega final.
É de salientar que garante tanto uma elevada eficiência de maquinagem como uma qualidade consistente dos lotes.
O nosso processo passo a passo inclui:

1. Revisão do projeto de DFM: Verifica modelos 3D e desenhos técnicos 2D.
   Confirmamos o tipo de liga, as tolerâncias, as posições dos orifícios e as especificações das roscas.
   Analisamos também os requisitos relativos ao acabamento da superfície e oferecemos sugestões sobre a viabilidade de fabrico.
2. Planeamento de Processos: Seleciona o método de maquinagem adequado para cada peça.
   Optamos por configurações de fresagem de 3 a 5 eixos, torneamento ou fresagem e torneamento combinados.
   Também elaboramos sequências de maquinagem e planos de fixação das peças.
3. Preparação da produção: Verifica a classe do material, as especificações e a rastreabilidade do lote.
   Concluímos a seleção das ferramentas e o desenvolvimento do programa CNC.
   Também definimos parâmetros-chave, como a velocidade do fuso e a profundidade de corte.
4. Fixação e alinhamento: Utiliza dispositivos de fixação específicos para peças de paredes finas e de geometria complexa.
   Adicionamos suportes auxiliares e utilizamos mandíbulas macias com pinos de posicionamento.
   Isto evita que se verifiquem deformações devido a uma força de fixação excessiva.
5. Maquinação de precisão: Executa as operações de desbaste, semi-acabamento e acabamento em sequência.
   O desbaste remove rapidamente o excesso de material.
   O semi-acabamento estabiliza os contornos das peças.
   Acabamento das fechaduras nas dimensões críticas das características.
6. Inspeção final: Verifica as dimensões críticas, as tolerâncias e a rugosidade da superfície.
   Utilizamos paquímetros, micrómetros, calibres de pino e instrumentos óticos.
   As máquinas de medição por coordenadas (CMM) realizam as verificações mais precisas.
7. Pós-processamento e entrega: Aplica os acabamentos de superfície que tiver especificado.
   Em seguida, limpamos, removemos as rebarbas e aplicamos uma proteção anticorrosão.
   A embalagem personalizada garante um transporte seguro até às suas instalações.

Este fluxo de trabalho flexível é adequado para protótipos, pequenos lotes e produção em massa.
Ao mesmo tempo, permite uma rastreabilidade total das dimensões e dos lotes de material.

Aplicações típicas e principais áreas de especialização na usinagem

As peças de alumínio fabricadas por CNC constituem componentes essenciais em toda a cadeia de valor da robótica.
Cada cenário de aplicação tem as suas próprias prioridades de maquinagem.

Componentes do braço robótico e do efetor final

As articulações e os efetores finais dos braços robóticos mudam de direção e movem-se a altas velocidades.
O peso destes tem um impacto direto no desempenho da resposta dinâmica.
A maquinagem centra-se na conceção leve, através de cavidades e ranhuras oca.
Ao mesmo tempo, mantém a rigidez nas zonas de suporte de carga.
Garantimos também uma elevada precisão nos orifícios de montagem e nas superfícies de posicionamento.
Isto permite uma montagem fiável com motores, rolamentos e guias lineares.

Componentes para robôs colaborativos e AGV

Os robôs colaborativos têm estruturas internas muito compactas.
Têm de instalar motores, sensores, caixas de velocidades e sistemas de controlo em espaços reduzidos.
As peças usinadas mais importantes incluem bases de montagem, blocos de ligação e suportes para sensores.
No caso dos AGV e dos robôs móveis, as prioridades mudam ligeiramente.
A rigidez do chassis e o design leve são os aspetos mais importantes.
As peças comuns incluem suportes do motor, suportes das rodas e suportes da caixa de comando.

Componentes de equipamento de automação geral

Esta categoria inclui bases de guias lineares, plataformas de inspeção e dispositivos de fixação.
Abrange igualmente módulos de posicionamento para linhas de automatização.
O foco principal aqui é a planicidade estrutural e a precisão na localização dos orifícios.
A qualidade consistente entre os lotes também é extremamente importante.
Estes fatores melhoram a precisão geral da montagem dos equipamentos de automação.

Sistema de Controlo de Precisão e Garantia de Qualidade

As ligas de alumínio apresentam uma excelente usinabilidade geral.
No entanto, as paredes finas, as cavidades profundas e as formas leves representam riscos.
Estas peças podem deformar-se devido às forças de corte, à pressão de fixação e ao calor.
Para resolver esta questão, a PartsMastery recorre a um sistema de controlo de qualidade que abrange todo o processo.
Garante uma precisão consistente das peças e estabilidade estrutural.
As nossas principais medidas de controlo incluem:

• Medidas de controlo da deformação: Otimizamos a fixação da peça com suportes auxiliares para distribuir a força de fixação.
  Utilizamos ferramentas de corte específicas para alumínio e monitorizamos o desgaste das ferramentas.
  As estratégias de corte por camadas libertam gradualmente a tensão interna.
  Também otimizamos a refrigeração para reduzir a deformação térmica.
• Inspeção de qualidade ao longo de todo o processo: As verificações do primeiro artigo confirmam a estabilidade do processo.
  As inspeções durante o processo monitorizam todas as dimensões críticas.
  A inspeção final verifica todos os requisitos indicados no desenho.
  Aplicamos critérios mais rigorosos no que diz respeito a furos de precisão, superfícies de encaixe e pontos de referência de alinhamento.
• Garantia da consistência dos lotes: Utilizamos programas CNC e parâmetros de processo padronizados.
  Este trabalho é apoiado por documentação específica e normas de inspeção.
  O resultado são dimensões consistentes e total rastreabilidade entre lotes.

Orientações para as operações de acabamento de superfícies e montagem

O acabamento adequado da superfície depende do ambiente de funcionamento e das necessidades de desempenho.
Pode escolher entre várias opções comuns:

• Anodização padrão: Melhora a resistência à corrosão e a dureza da superfície para utilização geral em ambientes interiores.
• Anodização dura: Aumenta significativamente a resistência ao desgaste das peças sujeitas a atrito frequente.
• Jato de areia e acabamento escovado: Melhora o aspeto e cria uma textura uniforme na superfície.

Para além do acabamento da superfície, siga estas dicas de montagem e manutenção:

• Remova as lascas e as rebarbas dos orifícios, roscas e superfícies de encaixe antes da montagem.
  Isto evita danos e preserva a precisão da montagem.
• Controle o binário de aperto das peças de alumínio que são desmontadas com frequência.
  Isto ajuda a evitar danos causados pelo desgaste da rosca.
• Verifique regularmente se as ligações estão soltas ou apresentam desgaste anormal durante o funcionamento.
  Mantenha também as superfícies de contacto críticas limpas e livres de resíduos.

Conclusão

A maquinagem CNC de ligas de alumínio é fundamental para o fabrico de equipamento robótico leve e de alta precisão.
A seleção adequada dos materiais, o planeamento dos processos e o controlo de qualidade determinam o desempenho dos componentes.
A PartsMastery é especializada em peças de precisão personalizadas para o setor industrial.
Temos uma vasta experiência na maquinação de componentes robóticos em alumínio.
Os nossos serviços completos vão desde a otimização do DFM até à entrega por lotes.
Oferecemos assistência técnica a robôs industriais, cobots, AGVs e todos os tipos de equipamento de automação.