دراسة حالة لتصنيع عمود الإدخال لمخفض التوافقي لروبوت بشري باستخدام آلات CNC الدقيقة - تصنيع CNC في الصين

بصفتي فنيًا مسؤولًا منذ فترة طويلة عن تصنيع المكونات الدقيقة، يشرفني أن أشارك تجربتنا في حالة تصنيع ناجحة على دفعات لأعمدة الإدخال لآلة تخفيض التروس التوافقية لشركة روبوتات بشرية معروفة. يوضح هذا المشروع بشكل كامل قوتنا التقنية وتراكم العمليات في التصنيع فائق الدقة باستخدام الحاسوب (CNC).

قدم العميل، وهي شركة تكنولوجيا تركز على البحث والتطوير في مجال الروبوتات البشرية المتطورة، متطلبات صارمة للغاية لعمود الإدخال لآلة تخفيض التروس التوافقية في وحدات المفاصل الخاصة بها:

• دقة الأبعاد العالية للغاية والتفاوتات الهندسية: مطلوب تفاوت قطر مجلة العمود ±0.002 مم، ويجب أن تكون أخطاء الاستدارة والاستقامة أقل من 0.001 مم.

• جودة السطح الممتازة: يجب أن تصل خشونة السطح الرئيسية للتزاوج إلى Ra ≤ 0.2 ميكرومتر لضمان الاحتكاك الأمثل وخصائص التآكل.

• الخصائص الميكانيكية المتميزة: كان من الضروري الجمع بين صلابة السطح العالية (≥HRC60) والقلب القوي لضمان عمر خدمة طويل في ظل السرعة العالية والحمل الثقيل.

• متطلبات التوازن الديناميكي الصارمة: يجب أن يعمل عمود الإدخال بسلاسة عند سرعة التشغيل (6000 دورة في الدقيقة)، مما يتطلب درجة توازن ديناميكي تبلغ G2.5.

• استقرار الدُفعات المتسق: يجب ضمان اتساق الجودة العالية لكل منتج في الإنتاج بكميات كبيرة.

في مواجهة هذه التحديات، طور فريق العمليات لدينا خطة تصنيع مفصلة باستخدام الحاسوب (CNC):

1. اختيار المواد والمعالجة المسبقة: تم اختيار فولاذ محمل عالي الجودة وعالي القوة GCr15 كمادة خام. تم إجراء الكشف بالموجات فوق الصوتية عن العيوب على المواد الواردة لضمان عدم وجود عيوب داخلية. تم استخدام عمليات السحب على البارد الدقيق أو الطحن اللامركزي لإعداد قضبان المواد الخام، مما يضمن استقامة واتساق الأبعاد للمادة الخام، مما يضع أساسًا متينًا للتشطيب اللاحق.
2. التشكيل الدقيق باستخدام الحاسوب (CNC):
   • تم استخدام مراكز خراطة CNC يابانية مستوردة أصلية مجهزة بأبراج أدوات هيدروليكية عالية الصلابة وأدوات حية مؤازرة دقيقة.
   • تم اعتماد مسار عملية "الخراطة الخشنة - الخراطة شبه النهائية - الخراطة النهائية" للقضاء تدريجياً على إجهاد التشغيل والاقتراب من الأبعاد النهائية.
   • بالنسبة لمرحلة التشطيب، تم اختيار إدخالات CBN (نيتريد البورون المكعب) للخراطة الدقيقة بسرعة عالية، وعمق قطع صغير، وتغذية كبيرة، مما يضمن بشكل فعال دقة الشكل وتحقيق تشطيب سطحي ممتاز.
3. العملية الحرجة: الطحن الدقيق:
   • استخدم الطحن الأسطواني مطاحن أسطوانية CNC عالية الدقة من العلامة التجارية الألمانية. تم تحقيق التوازن الدقيق لعجلات الطحن، وتم تركيب الآلات في ورشة عمل ذات درجة حرارة ثابتة (20±1°C).
   • باستخدام عملية "الطحن الخشن - الطحن النهائي - الطحن بالشرر"، من خلال التحكم في التغذية على مستوى الميكرون والطحن بالشرر، تم تحقيق تفاوت h6 المطلوب (±0.002 مم) وخشونة السطح Ra 0.2 ميكرومتر بشكل ثابت ومستقر.
   • لضمان الاستدارة ≤ 0.001 مم، قمنا بتحسين عملية طحن الثقوب المركزية لضمان دقة وموثوقية بيانات التشغيل.
4. التحكم الأساسي في عملية المعالجة الحرارية:
   • تم استخدام أفران إخماد محكمة الغلق ذات جو متحكم فيه لـ معالجة الإخماد والتلطيف للحصول على هيكل سورتيتي موحد ودقيق، مما يضمن قوة ومتانة القلب (HRC28-32).
   • تم تطبيق تصليد الحث بتردد الصوت الفائق على الأسطح الرئيسية للتزاوج مثل المجلات والمفتاح. من خلال التحكم بدقة في شكل المحرض، وقوة التسخين، والوقت، ومعدل التبريد، تم تحقيق طبقة مقواة موحدة بـ صلابة HRC60-62 وعمق 1.0-1.5 مم مع الحد الأدنى من التشوه.
5. تصحيح التوازن الديناميكي والفحص النهائي:
   • خضع كل عمود إدخال لـ تصحيح التوازن الديناميكي ثنائي المستوى على آلة توازن ديناميكي عمودية. تم التحكم بشكل صارم في عدم التوازن المتبقي ضمن درجة G2.5 عن طريق إزالة الكتلة (الحفر الدقيق في مواقع محددة) أو نادراً ما يتم إضافة الكتلة، مما يضمن التشغيل السلس عالي السرعة.
   • تضمن الفحص النهائي فحصًا بنسبة 100٪ لجميع الأبعاد والتفاوتات الهندسية باستخدام آلة قياس الإحداثيات (CMM) من المملكة المتحدة LK، بالإضافة إلى فحوصات عشوائية باستخدام جهاز اختبار خشونة السطح و جهاز اختبار صلابة رقمي من نوع روكويل. تم تسجيل جميع البيانات في نظام MES لتتبع الجودة لعملية كاملة.

من خلال عملية التصنيع الدقيقة المذكورة أعلاه، قمنا بتسليم أعمدة إدخال آلة تخفيض التروس التوافقية بنجاح والتي استوفت بالكامل متطلبات العميل:

• الامتثال الكامل لمتطلبات الدقة: استوفت جميع الأبعاد والتفاوتات الهندسية وخشونة السطح أو حتى تجاوزت متطلبات التصميم.
• أداء ممتاز وموثوق: أظهرت اختبارات العملاء أن عمر الإجهاد تجاوز مواصفات التصميم بنسبة 30٪، مع انخفاض مستويات الضوضاء والاهتزاز بشكل كبير عما كان متوقعًا.
• استقرار الدُفعات العالي: حققت الدفعة الأولى المكونة من 500 قطعة معدل نجاح 99.8٪، مما يدعم بقوة الإنتاج الضخم لروبوتات العميل البشرية.

أشار ردود فعل العملاء إلى أن أعمدة الإدخال الخاصة بنا ساهمت في نقل طاقة أكثر دقة، وأداء حركة أكثر سلاسة، وموثوقية أعلى لمفاصل الروبوتات البشرية الخاصة بهم، متفوقة بشكل خاص في تطبيقات الأداء الديناميكي العالي مثل مفاصل الكتف والورك.

تكنولوجيا وخدمة التصنيع الدقيقة هذه مناسبة لـ:

• وحدات مفاصل الروبوتات البشرية عالية الدقة: مثل المفاصل ذات المتطلبات عالية الحمل أو عالية الدقة مثل الكتفين والمرفقين والوركين والركبتين.
• مفاصل الروبوتات الصناعية: المفاصل الدوارة للروبوتات التعاونية ذات الستة محاور (COBOTs) وروبوتات SCARA.
• معدات التشغيل الآلي الدقيقة: مجالات النقل عالية الدقة مثل معدات تصنيع أشباه الموصلات (مثل أذرع الروبوتات للتعامل مع الرقائق)، والأجهزة البصرية الدقيقة، والمعدات الطبية.
• مجال الفضاء: آليات القيادة ذات المتطلبات القصوى للوزن والموثوقية والدقة، مثل آليات توجيه هوائي الأقمار الصناعية.

نحن نقدم خدمات تصنيع CNC مخصصة متعمقة:

• المعالجة وفقًا للرسومات أو العينات: التصنيع بناءً على الرسومات أو العينات المقدمة من العملاء.
• تخصيص المواد والعمليات: نوصي ونخصص المواد (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة التآكل) وعمليات المعالجة الحرارية بناءً على ظروف التشغيل (الحمل والسرعة والبيئة).
• استشارة تحسين تصميم الهيكل الخاص: تقديم اقتراحات لتحسين التصميم لمناطق تركيز الإجهاد مثل انتقالات كتف العمود، والتخفيضات السفلية، والمفتاح لتحسين عمر الإجهاد.
• دعم العملية الكاملة: نقدم خدمات شاملة من إعداد الخامة المشكلة بالدقة → التشغيل → المعالجة الحرارية → المعالجة السطحية → التجميع.

• اتصال الفريق الفني: يوفر المهندسون المتخصصون استشارات فنية ودعمًا لحلول العمليات.
• خدمة النماذج الأولية السريعة: تصنيع نماذج أولية سريعة لتقصير دورات البحث والتطوير للعملاء.
• وثائق الجودة الشاملة: توفير مستندات الجودة الكاملة بما في ذلك شهادات المواد وتقارير المعالجة الحرارية وتقارير الفحص الكاملة (FAI) مع الشحنات.
• التحسين المستمر والإمداد المستقر: إنشاء آليات تحسين الجودة المستمرة لضمان استقرار أداء المنتج والتسليم في الوقت المحدد.