Você otimizou o desempenho do seu braço robótico durante as operações de fresagem? A usinagem com braços robóticos articulados é uma alternativa atraente para máquinas-ferramentas porque oferecem facilidade de configuração, repetibilidade, grande área de trabalho e versatilidade.
No entanto, as máquinas-ferramentas são até 50 vezes mais rígidas que os braços robóticos (detalhes). Essa falta de rigidez nos robôs torna difícil produzir o desempenho desejado. Minimizar a vibração é uma preocupação frequente e não deve ser negligenciada para garantir os resultados corretos na primeira vez.
Neste artigo, exploramos algumas práticas recomendadas para reduzir a trepidação com foco no fuso e no ferramental.
A importância crucial do fuso
Muitos integradores de robótica escolherão primeiro o robô e deixarão a escolha do fuso para depois. “Deveria ser o contrário”, diz Kenny Wilson, engenheiro de projetos da Precision Drive Systems com mais de 25 anos de experiência.
Um fuso com um conjunto padrão de rolamentos pode não oferecer longevidade em uma aplicação de fresamento devido às cargas radiais às quais o fuso está sujeito.
Wilson continua explicando: “Escolher um fuso padrão para fresamento pode ser enganoso porque, no teste inicial, o sistema pode fazer o trabalho. Mas então, no local do cliente, quando colocado no ambiente de produção, dentro de seis meses ou mais, as peças começam a sair da tolerância e o fuso pode falhar rapidamente.
“O cliente está insatisfeito e o integrador parece mal. Eles nos enviam o fuso para reparo e querem saber por que isso está acontecendo.”
Se o material for duro e as taxas de avanço forem suficientemente altas, o fuso padrão não será capaz de lidar com as cargas. Para obter maior rigidez radial e resiliência, pode ser necessário um conjunto triplex ou quádruplo de rolamentos no fuso para suportar com mais eficiência as demandas físicas.
“Muitas vezes, um conjunto quádruplo de rolamentos não é algo que você possa encomendar de um catálogo”, observou Wilson. “Muitas vezes tem que ser construído sob medida.”
Ele também apontou que há um trade-off envolvido porque aumentar o número de rolamentos para aumentar a rigidez radial geralmente requer reduzir a velocidade de rotação do fuso. Isso porque, com um número maior de rolamentos, o calor no fuso aumenta.
A construção personalizada de fusos é um serviço que o Precision Drive System oferece.
Para enfatizar o impacto crucial da escolha inicial do fuso certo, Wilson também comentou que, às vezes, o integrador trava porque adicionar rolamentos a um fuso aumenta seu peso. E o integrador pode ter escolhido um braço de robô que não aguenta o peso extra.
Isso pode acontecer depois que o integrador forneceu ao cliente vários braços robóticos. Portanto, o custo de atualização pode ser significativo devido à supervisão inicial.
Nesse ponto, os integradores de robôs podem se resignar a ter um sistema no qual os fusos falham rotineiramente após seis a nove meses. Eles são forçados a comprar fusos adicionais ou sobressalentes para trocar para que possam manter o tempo de atividade do sistema.
E o resultado é que o cliente está insatisfeito com os custos aumentados e inesperados e provavelmente insatisfeito com o tempo de atividade ou a confiabilidade de seu investimento em automação. Essa claramente não é a maneira ideal de projetar um novo sistema e está longe de ser uma prática recomendada operacional.
Se o fuso tivesse sido devidamente considerado primeiro, então o robô que poderia lidar com aquele fuso teria sido escolhido e tais problemas posteriores seriam evitados.
Essa solução pode ter levado mais tempo inicialmente, mas todos ficariam mais felizes com os custos operacionais mais baixos e maior longevidade do resultado. O design e os produtos escolhidos seriam otimizados para as especificações operacionais da aplicação do cliente.
Ferramental e seu efeito na vibração
“Reduzir o número de canais na fresa de topo pode reduzir a vibração”, disse Wilson. Encurtar o comprimento do ferramental e aumentar a velocidade do fuso pode ajudar. “É tudo uma questão de feeds e velocidades.”
Às vezes, reduzir a taxa de avanço pode eliminar ou minimizar a trepidação.
“A maioria dos clientes sabe que precisa usar ferramentas balanceadas”, comentou Wilson. Às vezes, a chave é usar ferramentas com um diâmetro maior.
A interface também é um fator crucial. Deve ter uma força de aperto suficiente para fazer o trabalho. Várias interfaces estão disponíveis, e escolher a interface certa para a tarefa é de vital importância.
O acessório pode ser a chave
“Tivemos casos em que houve vibração e acabou sendo o acessório”, relatou Wilson.
A peça de trabalho foi presa com uma pinça pneumática e, com o tempo, poeira e lascas obstruíram as coisas. O resultado foi que a própria peça estava vibrando, e essa era a causa da trepidação. Ao alterar a natureza do acessório ou garantir que tudo fosse limpo e mantido rotineiramente, o problema foi resolvido.
Arte e Ciência
Reduzir a vibração no fresamento robótico é uma arte e uma ciência. Deve-se adotar uma abordagem metódica para investigar as causas principais ou variáveis e limites operacionais, que podem ser uma combinação de fatores.
Escolher o fuso certo para o trabalho como parte do processo de design é extremamente importante. Muitas vezes, é o maior fator em um projeto de sucesso versus um que precisa ser retrabalhado – ou pior, completamente redesenhado.
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