L’impact de l’usinage multi-axes sur la précision structurelle
Les pièces d’articulation des robots présentent généralement des structures tridimensionnelles complexes, telles que des transitions de surfaces courbes, des perçages multi-angles et des formes géométriques asymétriques. Ces structures ne peuvent être réalisées par un simple usinage à trois axes et nécessitent généralement un usinage multi-axes.
En usinage, les systèmes multi-axes sont principalement utilisés pour :
- Usinage de surfaces courbes complexes
- Usinage de trous multi-angles et de surfaces de montage
- moulage de composants structurels intégrés
Comparée aux méthodes d’usinage traditionnelles, l’usinage multi-axes permet de réduire le nombre de réglages et d’améliorer la régularité structurelle, mais il engendre également une plus grande difficulté d’usinage.
- Le parcours de l’outil est complexe et nécessite des compétences avancées en programmation.
- Exigences plus élevées en matière de stabilité des machines-outils pendant l’usinage
- Même de légères variations peuvent affecter la précision géométrique globale.
Pour les composants d’articulations de robots, l’accumulation d’erreurs dues à de multiples opérations de serrage constitue un problème majeur. Si les structures critiques ne peuvent être réalisées en une seule opération de serrage, les erreurs d’usinage auront un impact direct sur :
- précision d’ajustement des articulations
- Stabilité du mouvement
- Cohérence de l’assemblage
Par conséquent, lors de la fabrication de telles pièces, l’usinage multi-axes est généralement privilégié pour contrôler la source d’erreur en réduisant le nombre d’opérations de serrage.
Dans nos projets d’usinage actuels, pour les pièces d’articulation de robots, nous privilégions l’utilisation de solutions d’usinage CNC 5 axes pour réaliser l’usinage de multiples surfaces et de structures complexes en une seule opération, garantissant ainsi la précision de positionnement relative entre les dimensions clés et réduisant le problème d’accumulation d’erreurs à la source.
Contrôle de la coaxialité et du parallélisme
Dans les composants articulaires des robots, la coaxialité et le parallélisme figurent parmi les tolérances géométriques les plus critiques, affectant directement la précision et la stabilité opérationnelles de l’articulation.
Les applications typiques comprennent :
- L’arbre et le roulement s’adaptent
- Structure coaxiale multi-trous
- Parallélisme entre les surfaces de montage
Si ces dimensions critiques ne sont pas correctement maîtrisées, une série de problèmes surviendront :
- Les articulations ne bougent pas en douceur.
- résistance de transmission accrue
- Augmentation des vibrations et du bruit
- Usure accélérée après une intervention chirurgicale de longue durée
Pour les bras robotisés, ces types d’erreurs ne sont pas amplifiés individuellement, mais s’accumulent plutôt à chaque niveau d’un système multi-articulaire, affectant finalement la précision globale.
Au cours du processus de fabrication, ce type de contrôle de tolérance est principalement confronté à deux défis :
- Le traitement multifacette conduit à des résultats incohérents en matière de performances.
- Décalage de position dû au serrage secondaire
Si la configuration de base change, la géométrie globale peut tout de même échouer, même si les dimensions individuelles sont acceptables.
Dans notre pratique d’usinage, pour les pièces d’assemblage présentant des exigences de précision aussi élevées, nous les contrôlons généralement sous deux angles :
- En optimisant la planification des processus, le nombre d’opérations de serrage peut être réduit, garantissant ainsi des normes de référence cohérentes.
- Utiliser les capacités d’usinage multi-axes pour réaliser l’usinage des trous critiques et des surfaces de montage dans la même configuration de serrage.
Pour les pièces d’assemblage de haute précision, nous nous concentrerons sur le contrôle des éléments suivants :
- coaxialité des trous
- Planéité et parallélisme des surfaces de montage
- Relations positionnelles entre les dimensions clés
De cette manière, la stabilité et la cohérence opérationnelles des composants assemblés après montage peuvent être efficacement garanties.
contrôle de l’écart d’assemblage
Les performances finales des composants d’articulation de robots dépendent non seulement de la précision d’usinage des pièces individuelles, mais aussi du contrôle du jeu après assemblage.
Dans les structures à joints, les sources courantes de dégagement comprennent :
- Jeu de l’arbre et du palier
- Jeu d’engrènement
- Tolérances d’assemblage des structures de connexion
- Erreur cumulative après empilement de plusieurs pièces
Ces écarts peuvent paraître minimes au niveau d’un seul composant, mais ils s’amplifient progressivement dans un système multi-articulé, affectant directement les performances globales du bras robotique.
Un contrôle inadéquat du jeu entraîne généralement les problèmes suivants :
- Mouvement à la traîne ou « voyage à vide »
- Répétabilité de la trajectoire diminuée
- Des vibrations se produisent sous charge.
- Dégradation de la précision après une utilisation prolongée
Pour les bras robotiques de haute précision, ce genre de problèmes ne relève souvent pas de la conception, mais plutôt de la cohérence de la fabrication et de l’assemblage.
En pratique, le contrôle du jeu d’assemblage repose essentiellement sur deux aspects :
- Stabilité dimensionnelle des principales surfaces d’accouplement
- Cohérence géométrique entre les parties
En cas de fluctuations des dimensions critiques d’accouplement, même si elles restent dans la plage de tolérance, cela peut entraîner des écarts cumulatifs après assemblage.
Dans notre processus de fabrication des pièces d’articulation de robots, nous nous concentrons sur le contrôle de la constance des structures d’accouplement clés, notamment :
- Contrôle stable de la précision d’ajustement arbre-alésage
- Cohérence dimensionnelle entre les engrenages et la référence de montage
- Usinage unifié de données d’assemblage multi-pièces
De cette manière, les incertitudes après assemblage peuvent être réduites lors de la phase de fabrication, ce qui diminue les coûts de débogage ultérieurs et améliore la stabilité opérationnelle globale du système.
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