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如今,机器人似乎无处不在——在电影、机场、食品生产中都有应用,甚至在制造其他机器人的工厂中工作。机器人有许多不同的功能和用途,随着它们的制造变得更容易和更便宜,它们在工业中也变得越来越普遍。随着对机器人技术需求的增加,机器人制造商需要跟上,而制造机器人部件的一种基本方法是CNC加工。本文将了解更多关于机器人标准部件以及为什么CNC加工对制造机器人如此重要的原因。




CNC加工是为机器人量身定制的


首先,CNC加工能够以极快的交付周期生产零件。几乎在您准备好3D模型后,就可以开始使用CNC机器制作组件。这使得原型的快速迭代和专业应用的定制机器人部件的快速交付成为可能。


CNC加工的另一个优势是它能够精确地制造出符合规格的零件。这种制造精度对于机器人技术尤其重要,因为尺寸精度是制造高性能机器人的关键。精密CNC加工可将公差保持在+/-0.0002英寸以内,并且这种零件允许机器人进行精确且可重复的运动。


表面光洁度是使用CNC加工生产机器人部件的另一个原因。相互作用的零件需要具有低摩擦,精密CNC加工可以生产表面粗糙度低至Ra 0.8μm的零件,或者通过抛光等后处理操作后达到更低。相比之下,压铸(在任何精加工之前)通常会产生接近5μm的表面粗糙度。金属3D打印会产生更粗糙的表面光洁度。


最后,机器人使用的材料类型是CNC加工的理想材料。机器人需要能够稳定移动和提升物体,需要坚固、坚硬的材料。这些必要的性能最好通过加工某些金属和塑料来实现。此外,机器人通常用于定制或小批量制造,这使得CNC加工成为机器人部件的自然选择。


CNC加工制造的机器人零件类型


有了这么多可能的功能,许多不同类型的机器人已经进化。有几种主要类型的机器人是常用的。铰接式机器人的单臂带有多个关节,这是很多人都见过的。还有SCARA(Selective Compliance Articulated Robot Arm)机器人,它可以在两个平行平面之间移动东西。SCARA 具有很高的垂直刚度,因为它们的运动是水平的。Delta 机器人的关节位于底部,这使得手臂保持轻便且能够快速移动。最后,龙门或笛卡尔机器人具有相互成 90 度移动的线性致动器。这些机器人中的每一个都有不同的构造和不同的应用,但通常有五个主要组成部分组成机器人。


通常使用的机器人主要有几种类型。铰接式机器人的单臂带有多个关节,这是很多人都见过的。还有SCARA(选择性柔顺关节机械臂)机器人,可以在两个平行平面之间移动物体。SCARA具有很高的垂直刚度,因为它们的运动是水平的。三角洲机器人的关节位于基座上,这使手臂保持轻便且能够快速移动。最后,龙门式或笛卡尔式机器人具有相互成90度移动的线性执行器。这些机器人,每一个都有不同的构造和不同的应用,但通常有5个主要组成部分:


1.机械臂


机器人手臂在形式和功能上都有很大的不同,因此需使用很多不同的部件。然而,它们有一个共同点,那就是它们能够移动物体或对物体进行操作——这和人类手臂没什么两样!机器人手臂的不同部分甚至以我们自己的部分命名:肩部、肘部和腕关节旋转并控制各部分的运动。




2.末端执行器 


末端执行器是连接到机器人手臂末端的附件。末端执行器允许您根据不同的操作自定义机器人的功能,而无需构建全新的机器人。它们可以是夹持器、抓取器、真空吸尘器或吸盘。这些末端执行器通常是由金属(通常是铝)CNC加工而成的部件。其中一个组件永久连接到机器人手臂的末端。实际的夹持器、吸盘或其他末端执行器与该组件匹配,因此它可以由机器人臂控制。这种具有两个不同组件的设置可以更轻松地更换不同的末端执行器,因此机器人可以适应不同的应用。您可以在下图中看到这一点。底部圆盘将用螺栓固定在机器人手臂上,使您可以将操作吸盘的软管连接到机器人的供气装置上。顶部和底部圆盘是CNC加工零件的示例。



(该末端执行器涉及许多CNC加工零件)


3.马达


每个机器人都需要电机来驱动手臂和关节的运动。电机本身有许多运动部件,其中许多部件可以进行CNC加工。一般来说,电机用某种机械加工外壳作为电源,以及将其连接到机械臂的机械加工支架。轴承和轴也通常采用CNC加工。轴可以在车床上加工以减小直径,也可以在铣床上加工以添加键或槽等特征。最后,可以通过铣削、电火花加工或滚齿加工将电机运动传递到机器人的关节或其他部分的齿轮。




4.控制器


控制器基本上是机器人的大脑,它控制机器人精确的运动。作为机器人的计算机,它接受传感器的输入,并修改控制输出的程序。这需要印刷电路板(PCB)来容纳电子元件。在添加电子元件之前,可以对该PCB进行CNC加工,使其达到所需的尺寸和形状。


5.传感器 


如上所述,传感器接收有关机器人周围环境的信息,并将其反馈给机器人控制器。传感器还需要PCB,可以进行CNC加工。有时,这些传感器也安装在CNC加工的外壳中。


定制夹具和固定装置


虽然不是机器人本身的一部分,但大多数机器人操作都需要定制夹具和固定装置。当机器人在零件上工作时,您可能需要一个夹具来固定零件。您还可以使用夹具精确定位零件,这通常是机器人拿起或放下零件所必需的。因为它们通常是一次性定制零件,所以CNC加工非常适合夹具。