Как использовать 5-осевой роботизированный манипулятор для обработки: руководство для аэрокосмического производства и выбора поставщика

А 5-осевой роботизированный манипулятор является одним из основных инструментов в аэрокосмическом производстве и производит революцию в производственном процессе, преодолевая ограничения традиционной механической обработки.

Например, обычные портальные фрезерные станки не могут обрабатывать крошечные внутренние полости сложных деталей, таких как цельные лопастные диски и шарниры шасси, тогда как автономные станки имеют длительный период окупаемости инвестиций .

Адаптируемая шарнирно-сочлененная роботизированная рука может глубоко проникать в детали для очистки и обработки на месте, что значительно увеличивает производительность труда.

Здесь мы рассмотрим, как его можно использовать для решения проблем литья, и, принимая во внимание преимущества 5-осевой обработки с ЧПУ, предоставим предприятиям подходящие решения для обработки.

Обзор основного ответа

Основные размеры	Ключевые выводы
Логика выбора	Для чистой резки используйте 5-осевой робот-манипулятор, для многозадачности — 6-осевой промышленный робот-манипулятор.
Технические преимущества	Одновременная 5-осевая обработка позволяет сократить вылет инструмента на 30 %, помочь подавить вибрацию, а также улучшить удаление стружки.
Оценка поставщика	Основными критериями должны быть термическая стабильность, сертификация AS9100 и примеры обработки аналогичных компонентов аэрокосмической отрасли.
Жесткость	Когда титановые сплавы фрезеруются, вибрация рабочего органа 5-осевого роботизированного манипулятора снижается примерно на 40 % по сравнению с 6-осевым манипулятором.
Эффективность процесса	Одновременная 5-осевая обработка позволяет исключить некоторые настройки, таким образом общая эффективность обработки диска рабочего колеса может быть повышена более чем на 25%.
Показатели поставщиков	Коэффициент повторной покупки> 30% является одним из основных признаков надежности при взгляде на ведущих производителей 5-осевых обрабатывающих центров.

Ключевые выводы:

• Жесткость равна точности: вибрация рабочего органа 5-осевого роботизированного манипулятора снижается примерно на 40 % при фрезеровании титановых сплавов по сравнению с 6-осевым манипулятором.
• Успех или неудачу определяет процесс: одновременная обработка по 5 осям помогает сократить количество установов, таким образом, общая эффективность обработки диска рабочего колеса может быть повышена более чем на 25%.
• Данные являются основой доверия: уровень повторных покупок >30% является одним из ключевых показателей надежности, если рассматривать производителей 5-осевых обрабатывающих центров.

Почему стоит доверять этому руководству? Опыт JS Precision в сфере 5-осевой обработки с ЧПУ

Каждый вывод в этой статье был сделан на основе более чем 15-летнего практического опыта JS Precision в области 5-осевой обработки с ЧПУ, а также эффективного оказания услуг по механической обработке для более чем 200 аэрокосмических компаний по всему миру.

Мы успешно обработали более 1000 типов аэрокосмических компонентов по 5 осям, в том числе основные компоненты, такие как цельные лопастные диски и опоры шасси, которые непосредственно облегчили болевые точки аэрокосмической обработки.

При использовании 5-осевых роботизированных манипуляторов мы прошли весь путь от выбора оборудования и отладки процесса до внедрения серийного производства , а также разработали стандартизированные решения для труднообрабатываемых материалов, таких как титановые сплавы и жаропрочные сплавы Inconel 718 ( Сертификация ISO 9001:2015 дает прочную основу для обеспечения качества на протяжении всего процесса.)

Мы помогли европейской аэрокосмической компании решить проблему вибрации при обработке дисков с цельными лопатками, что привело к снижению брака их продукции с 18% до 0,5%.

Кроме того, мы также выполнили обработку на месте сверхбольших конструкций кабин для отечественных аэрокосмических научно-исследовательских институтов, таким образом, институты сэкономили более 500 000 долларов США на транспортировке оборудования и затратах на вторичный зажим.

Что касается интеграции 5-осевых решений, мы можем предложить индивидуальные решения, от прототипа до полномасштабного массового производства , в зависимости от масштаба производства клиента . Кроме того, у нас есть основные методы оптимизации процессов для одновременной обработки по 5 осям, которые могут увеличить срок службы инструмента в среднем на 40 %.

Данное руководство охватывает технический аспект, а также в значительной степени обобщает наш практический опыт, помогая тем самым компаниям избежать ошибок при выборе и обработке.

Хотите быстро найти подходящее решение для обработки 5-осевой роботизированной рукой? Свяжитесь с инженерами JS Precision прямо сейчас, расскажите им о своих требованиях к материалам компонентов и обработке, и вы получите бесплатно индивидуальный лист планирования процесса.

Зачем выбирать шарнирно-сочлененный манипулятор вместо традиционного ЧПУ для сложных компонентов аэрокосмической отрасли?

Традиционное 5-осевое обрабатывающее оборудование с ЧПУ не очень гибкое и может лишь в ограниченной степени обрабатывать сложные компоненты аэрокосмической отрасли. Шарнирно-сочлененный манипулятор в сочетании с технологическими преимуществами 5-осевого роботизированного манипулятора может решить эти проблемы тремя способами:

1. Доступность и предотвращение препятствий:

Традиционные станки фиксируются своей формой и поэтому не могут проникать в сложные полости. шарнирно-сочлененная рука робота Благодаря своей многосуставной конструкции можно избежать столкновений, а 5-осевые роботизированные манипуляторы могут точно разместить обрабатывающую головку в очень маленьких отверстиях .

2. Обработка сверхкрупных деталей на месте:

Обработать сверхбольшие кабины на традиционных станках невозможно. 5-осевой роботизированный манипулятор можно установить на AGV для мобильной обработки, поэтому вторичный зажим не требуется. В сочетании с 5-осевой обработкой с ЧПУ обеспечиваются допуски ( стандарты безопасности ANSI/RIA R15.06-2012 ).

3. Экономическое преимущество мелкосерийного производства:

Выпускаются небольшие партии авиационных комплектующих с большим ассортиментом. Специализированные станки предполагают высокие инвестиционные затраты и низкую интенсивность использования. 5-осевой роботизированный манипулятор составляет лишь 60% от этого показателя, предлагает многократное использование и окупаемость инвестиций более 30%.

Хотите проверить пригодность шарнирного манипулятора для обработки ваших компонентов? Отправьте CAD-чертежи ваших компонентов в JS Precision, и мы бесплатно предоставим технико-экономическое обоснование обработки и подберем подходящую модель 5-осевого роботизированного манипулятора.

5-осевой робот-манипулятор против. 6-осевой манипулятор промышленного робота: какой из них обеспечивает необходимую вам точность?

В аэрокосмической обработке количество осей определяет точность и эффективность. Фундаментальные различия между 5-осевым манипулятором робота и 6-осевым промышленным манипулятором заключаются в основном в жесткости и адаптируемости обработки, как описано ниже:

1. Причины, по которым 6-ось не подходит для резки противовеса:

А 6-осевой промышленный робот-манипулятор идеально подходит для сборки и перемещения предметов и может достигать уровня вибрации всего 0,02 мм при консольном фрезеровании титановых сплавов. 5-осевой манипулятор представляет собой компактную и жесткую конструкцию, вибрация конца и эффектора снижается примерно на 40 % по сравнению с 6-осевым манипулятором.

2. Основная причина одновременной обработки по 5 осям для достижения чистоты поверхности:

Одновременная 5-осевая обработка является основой обработки дисков аэрокосмических турбин. 5-осевой робот-манипулятор способен обрабатывать сложные изогнутые поверхности за один прием, при этом можно достичь шероховатости поверхности в 8 микродюймов, что лучше, чем при 6-осевой обработке.

Хотите точно определить, какой из 5-осевых или 6-осевых промышленных роботов-манипуляторов больше подходит для вашей задачи обработки? Отправьте свои требования к обработке в JS Precision прямо сейчас, и мы предоставим бесплатную профессиональную оценку выбора вашей оси, а также решение для обеспечения точности процесса.

Как одновременная 5-осевая обработка решает проблемы с материалами аэрокосмической отрасли?

Обработка аэрокосмических материалов в первую очередь представляет собой сложную задачу. Технология одновременной 5-осевой обработки помогает 5-осевым роботам-манипуляторам решить эти проблемы, и в конечном итоге 5-осевая обработка компонентов аэрокосмической отрасли становится основой:

1. Уменьшение вылета инструмента, устранение глубоких полостей и тонких стенок:

Обычные обрабатывающие инструменты с вылетом более 150 мм имеют высокий риск вибрации. Одновременная 5-осевая обработка позволяет уменьшить вылет на 30% , таким образом обеспечивается стабильная обработка глубоких полостей из жаропрочных сплавов Inconel 718.

2. Улучшение удаления стружки и рассеивания тепла, обработка тонкостенных деталей из алюминиевого сплава:

5-осевая одновременная обработка способен контролировать положение инструмента, что приводит к меньшей деформации, а при использовании СОЖ под высоким давлением для удаления стружки реализуется формирование сетки, что сокращает отходы материала на 15–25% .

3. Параметры процесса для одновременной 5-осевой обработки различных авиакосмических материалов:

Тип материала	Скорость вращения инструмента (об/мин)	Скорость подачи (мм/мин)	Вылет инструмента (мм)	Шероховатость поверхности (мкдюймы)
Титановый сплав Ти-6Ал-4В	1200	150	80	10
Инконель 718	800	100	70	12
Аэрокосмический алюминиевый сплав 7075-T6	3500	500	90	6
Композитный материал из углеродного волокна	2000 г.	200	60	8

Какие конкретно 5-осевые детали аэрокосмической промышленности требуют от вашего робота наибольшей пользы?

Для различных 5-осевых компонентов аэрокосмической промышленности требуются 5-осевые роботизированные манипуляторы с разными характеристиками. Каждое подходящее пятиосное решение должно быть сосредоточено на своих основных точках.

Основные требования к компонентам следующие:

• Диски со встроенными лезвиями (блиски): лезвия тонкие и сильно закрученные, поэтому они требуют, чтобы динамический отклик 5-осевого манипулятора робота был очень сильным, а точность интерполяции должна составлять 0,001 мм при одновременной 5-осевой обработке.
• Кронштейн шасси: крупные детали из титанового сплава требуют большого количества операций механической обработки, поэтому 5-осевые решения должен иметь высокую жесткость и отличную способность удаления стружки, крутящий момент шпинделя должен составлять не менее 80 Н·м .
• Основание привода марсохода: благодаря использованию специальных материалов и допуску только ±0,0002 дюйма 5-осевой манипулятор робота должен быть оснащен системой компенсации лазерного интерферометра .
• Панели фюзеляжа из композитного материала: неметаллические материалы, которые очень трудно обрабатывать, 5-осевой робот-манипулятор должен быть оснащен специальным устройством для удаления пыли и герметизирующей обработкой.

Рисунок 1. Два белых пятиосных роботизированных манипулятора одновременно работают на противоположных сторонах большого металлического аэрокосмического компонента в промышленных условиях.

Как оценить производителей 5-осевых обрабатывающих центров: за пределами спецификации

Выбор надежных производителей 5-осевых обрабатывающих центров имеет важное значение для качества обработки в аэрокосмической отрасли. Нельзя полагаться только на спецификацию, необходимо тщательно оценить основные компоненты, варианты применения и системы качества.

Высококачественные производители могут предложить полные 5-осевые решения, гарантирующие стабильную обработку.

1. Отслеживаемость основных компонентов:

При оценке производителей 5-осевых обрабатывающих центров следует учитывать марку шпинделя, направляющих, ходовых винтов и систем управления. Высококачественные шпиндели могут контролировать тепловую деформацию с точностью до 0,002 мм .

2. Случаи применения и проверка процесса:

Это требование для производители 5-осевых обрабатывающих центров создать аналогичные видеоролики по механической обработке, уделяя особое внимание стружколоманию титановых сплавов и технологии внутреннего охлаждения. Производители, имеющие опыт серийной обработки, обладают более зрелыми процессами.

3. Система качества и проверка на месте:

Сертификация AS9100 является основным требованием. Необходимо провести выездные проверки испытательного оборудования. Поставщики с процентом повторных покупок >30% предлагают более стабильное послепродажное обслуживание и имеют меньшие риски сотрудничества.

Основные показатели оценки и стандарты для производителей 5-осевых обрабатывающих центров

Показатели оценки	Основные требования	Пройти Стандарт	Отличный стандарт
Основные компоненты	Марка шпинделя/направляющей/системы управления	Сборка брендов первого уровня	Оригинальные заводские основные компоненты, изготовленные по индивидуальному заказу.
Обработка случаев	Опыт обработки деталей аэрокосмической отрасли	10+ случаев	Более 50 кейсов пакетной обработки
Сертификаты качества	Сертификаты в области аэрокосмической отрасли	Базовая сертификация AS9100	Сертификация AS9100D+NADCAP
Испытательное оборудование	Конфигурация прецизионного испытательного оборудования	Координатно-измерительная машина КИМ	3D-сканер синего света + лазерный интерферометр
Коэффициент выкупа клиентов	Процент существующих клиентов	≥20%	≥30%
Послепродажный ответ	Время обработки неисправности	В течение 48 часов	Круглосуточное обслуживание на месте

Рисунок 2: Техническая схема синего шестиосного промышленного робота-манипулятора на белом фоне, со всеми его вращательными соединениями, четко пронумерованными для оценки.

Какие пятиосные решения существуют для перехода от прототипирования к полномасштабному производству?

В аэрокосмической промышленности потребность в гибких и автоматизированных 5-осевых решениях продолжает расти — от прототипирования до массового производства. Цифровая упрощенная одновременная 5-осевая обработка обеспечивает плавную интеграцию процесса и помогает в полной мере использовать 5-осевой манипулятор робота.

1. Цифровые двойники и автономное программирование.

5-осевые системы с возможностью автономного программирования – это основа будущего. Система управления Siemens Sinumerik One имеет функцию виртуального моделирования обработки, что позволяет активно предотвращать столкновения и снижать затраты на пробную резку на 60%.

2. Гибкая интеграция производственной системы

Высокоэффективные 5-осевые решения должны иметь возможность бесшовной интеграции с системой хранения поддонов или системой загрузки/разгрузки для обеспечения круглосуточной беспилотной обработки , что, в свою очередь, повышает коэффициент использования оборудования более чем на 90 % и увеличивает эффективность массового производства на 40 %.

3. Сотрудничество с программным обеспечением CAM

Постобработка 5-осевой роботизированный манипулятор должен быть совместим со всем основным программным обеспечением CAM. Сложные методы обработки траекторий не только помогают продлить срок службы инструмента на 50 % , но и существенно снизить стоимость обработки жаропрочных сплавов.

Почему стоит выбирать JS Precision для 5-осевых аэрокосмических компонентов?

JS Precision — ведущий производитель надежных 5-осевых обрабатывающих центров, а также один из лучших поставщиков услуг по 5-осевой обработке компонентов аэрокосмической отрасли. Чтобы обеспечить комплексную обработку с полным спектром услуг, мы на глубоком уровне сочетаем 5-осевую обработку с ЧПУ и 5-осевую технологию роботизированной руки.

1.Жесткая сила:

JS Precision является владельцем нескольких импортированных 5-осевых обрабатывающих центров из Германии и Японии , а также они оснащены немецкими электрическими шпинделями Kessler, что обеспечивает точность позиционирования ±2 мкм. Индивидуальные 5-осевые роботизированные манипуляторы могут удовлетворить различные требования к обработке.

2. Сертификаты и практические примеры:

JS Precision сертифицирован АС9100Д и ISO 9001:2015, а компоненты, которые компания производит для аэрокосмической промышленности, уже используются в нескольких аэрокосмических устройствах, выпущено более 500 партий .

3. Комплексное обслуживание:

JS Precision предлагает CAM-программирование и гибкое планирование от прототипа до массового производства, а также освоила основную технологию одновременной 5-осевой обработки, чтобы гарантировать поставку компонентов надлежащего качества и в срок.

4. Гарантия сделки:

JS Precision имеет коэффициент выкупа, превышающий 35%. Кроме того, они предлагают двойную гарантию как денег, так и сроков доставки. Все обработанные детали сопровождаются полными отчетами о проверке, чтобы убедиться, что точность соответствует стандартам.

Хотите получить профессиональный опыт 5-осевая обработка компонентов аэрокосмической отрасли услуги по обработке? Загрузите свои чертежи САПР в JS Precision, чтобы получить бесплатный анализ технологичности DFM и подробное ценовое предложение без каких-либо скрытых затрат.

Практический пример JS Precision: Преодоление проблемы глубокой вибрации в титановых сплавах для аэрокосмической отрасли

Испытание

В одном отечественном аэрокосмическом институте возникла серьезная потребность в изготовлении партии опор с глубокими полостями из титанового сплава для шасси. Глубина полости компонентов составляет 120 мм, а толщина стенок составляет всего 3 мм.

6-осевые промышленные роботы-манипуляторы традиционной конструкции постоянно демонстрировали вибрации во время обработки из-за большого вылета и недостаточной жесткости, что приводило к проценту брака в 15% .

Кроме того, время обработки одной детали превышало 8 часов, поэтому требования по срокам поставки не были соблюдены. В то же время традиционные 5-осевое обрабатывающее оборудование с ЧПУ был неспособен к механической обработке на месте, что привело к высоким транспортным расходам.

Решение

1. Реконфигурация оборудования:

Был выбран 5-осевой обрабатывающий центр с роботизированной манипулятором JS Precision. Его чугунная станина высокой жесткости имеет погрешность плоскостности ≤0,002 мм/м, а компактная 5-осевая головка обеспечивает точность повторяемости ±0,001 мм.

Вылет инструмента был сокращен со 130 мм до 90 мм, в результате чего вибрация при обработке снизилась с 0,02 мм до 0,005 мм , что значительно повысило стабильность процесса обработки.

2.Оптимизация процесса:

Применяя технологию одновременной 5-осевой обработки, мы динамически меняли ориентацию инструмента, чтобы поддерживать силу резания в желаемом диапазоне 800–1000 Н. Кроме того, во время процесса направление силы резания всегда было направлено на область заготовки с наибольшей жесткостью .

С другой стороны, параметры резания были оптимизированы: скорость резания титанового сплава Ti-6Al-4V была установлена ​​на уровне 1200 об/мин, скорость подачи — 150 мм/мин, а глубина резания сохранялась на уровне 0,2 мм.

3. Проверка моделирования:

Для моделирования всего процесса от черновой до чистовой обработки использовалась виртуальная среда обработки Siemens Sinumerik One.

Колебания скорости подачи удерживались в пределах 5 %, были заранее предотвращены три потенциальных риска столкновений, а процент брака на этапе пробной резки был снижен с 15 % при традиционной обработке до 0 % , что повысило эффективность пробной резки на 40 %.

Результаты

В результате модификации вибрация инструмента снизилась до уровня не более 0,005 мм, производительность первого прохода резко возросла с 85% до 99,8% , а время обработки отдельных деталей сократилось на 20% до 6,4 часа, что позволяет заказчику завершить ежеквартальную поставку на 15 дней раньше запланированного срока и сэкономить более 200 000 долларов США на транспортировке оборудования и повторном зажиме.

Хотите решить проблемы обработки компонентов аэрокосмической отрасли? Позвоните на техническую горячую линию JS Precision прямо сейчас, подробно опишите свои болевые точки обработки, и мы подберем для вас решение, предоставив бесплатное руководство по отладке процесса.

Рисунок 3. Крупный план готового кронштейна из титанового сплава сложной формы с глубокой полостью, предназначенного для использования в шасси аэрокосмической отрасли.

Часто задаваемые вопросы

1.Являются ли 5-осевой роботизированный манипулятор и 5-осевой станок с ЧПУ совершенно разными?

Не совсем другое. 5-осевые роботизированные манипуляторы представляют собой многосуставные роботизированные манипуляторы, легко адаптируемые к живой и сложной обработке полостей. А 5-осевые станки с ЧПУ более устойчивы к высокоточной пакетной резке.

2.Обязательна ли одновременная 5-осевая обработка при производстве рабочих колес из титанового сплава?

Определенно так. Одновременная 5-осевая обработка на сегодняшний день является лучшим способом изготовления рабочих колес из титанового сплава, при котором можно добиться чистовой обработки одного приспособления и избежать потери точности вторичного приспособления.

3. Насколько 5-осевая обработка позволяет сэкономить на стоимости материала?

5-осевая обработка идеально прокладывает путь заготовки, а также сокращает образование брака. Например, для тонких деталей из авиационно-космического алюминиевого сплава количество лома можно сократить на 15-25%, а использование материала для обработки деталей из титанового сплава может составлять даже более 70% .

4.Что означает RTCP? Это важно?

RTCP означает центральную точку вращающегося инструмента. При программировании необходимо учитывать только точку контакта инструмента с заготовкой. Это важный эталон среди 5-осевых решений, который существенно влияет на точность обработки.

5. Какие методы я могу использовать для проверки того, что 5-осевая обработка компонентов аэрокосмической отрасли поставщика соответствует требованиям AS9100?

Поставщики обязаны предоставить сертификацию AS9100D, процессы контроля качества и отчеты об испытаниях, а также могут быть запрошены записи обработки AS9100 для аналогичных компонентов.

6. Какие производители 5-осевых обрабатывающих центров дают наилучшую оценку небольшому серийному прототипу компонента для аэрокосмической отрасли?

Поставщик услуг многопроцессного гибкого производства (FMS), вероятно, является самым дешевым способом. Они полностью устраняют необходимость платить за специальные приспособления, им легко доступно быстрое прототипирование и одновременная 5-осевая обработка.

7. Какую максимальную точность можно получить при 5-осевой обработке?

В условиях цеха с контролируемой температурой микронный прецизионный 5-осевой роботизированный манипулятор в сочетании с лазерной компенсацией интерферометра может стабильно достигать уровня допуска 0,005 мм , тем самым удовлетворяя строгим спецификациям критически важных компонентов аэрокосмической отрасли.

8. Каково обычное время выполнения заказа JS Precision?

JS Precision обязуется обеспечить срок поставки стандартных деталей из алюминиевых сплавов для аэрокосмической отрасли в течение 10–15 рабочих дней. Сложный титановый сплав и производство прецизионных аэрокосмических компонентов будут оцениваться с учетом сложности процесса.

Краткое содержание

Выбор подходящих 5-осевых решений может иметь решающее значение в аэрокосмическом производстве. 5-осевой роботизированный манипулятор плюс технология одновременной 5-осевой обработки могут помочь преодолеть ограничения традиционной обработки. Обработка деталей, резка материала и выбор оборудования — три фактора, которые влияют на качество и стоимость обработки.

Благодаря тематическим исследованиям, технологиям и услугам JS Precision имеет богатый опыт в этой области и предлагает предприятиям универсальные решения для обработки.

Отправьте нам свои чертежи САПР прямо сейчас , и давайте воплотим в реальность самые сложные детали аэрокосмической отрасли, используя технологии точной обработки, чтобы вывести аэрокосмическое производство на новый уровень.