5 шагов к качественной роботизированной пошаговой формовке

Роботизированное пошаговое формование экономически выгодно для формирования небольших партий листов. В этом примере показано, как одна команда добилась качества с помощью RoboDK.

Марио Гильо и его команда — исследователи Института Мопертюи во Франции, специализирующегося на промышленных исследованиях.

Команда заметила несколько проблем с традиционными методами формовки листового металла… и решила их решить.

Почему мелкосерийное формование листов обходится дорого

Формование листового металла — это игра с числами. Если вы производите большое количество одинаковых деталей, стоимость и время обычно выравниваются. Однако, если вы делаете только одну или две детали, это быстро становится нерентабельным.

Глубокое рисование — один из наиболее распространенных методов формирования листа. Он включает в себя проектирование и изготовление штампа, а затем медленное «натягивание» каждого листа материала на штамп. Когда вы изготавливаете всего несколько деталей, стоимость штампа значительно превышает стоимость самой формовки.

Традиционно большинство производителей решали эту проблему, просто принимая ее. «Ну, это жизнь», — скажете вы. Вы скрещиваете пальцы и надеетесь, что остальные наши операции по механической обработке сбалансируют этот неэффективный процесс. Или, если качество не имеет значения, можно выбрать форму листа вручную.

Марио и его команда решили, что так быть не должно. Существует метод формовки качественных изделий, экономичный для небольших партий:пошаговое формование.

В этом примере мы показываем, как Марио и его команда использовали RoboDK для экономичного создания качественных продуктов с помощью роботизированного пошагового формования.

Что такое роботизированное добавочное формование?

Пошаговое формование (также известное как пошаговое формование листа) – это альтернатива глубокой вытяжке, при которой листовой материал слегка деформируется. понемногу, слой за слоем. Таким образом, это немного похоже на 3D-печать или обработку на станках с ЧПУ. Вместо того, чтобы добавлять или удалять материал в каждом слое, листовой материал слегка изгибается с каждым слоем.

С 1990-х годов поэтапное формование достигается с использованием модифицированных станков с ЧПУ. Инструмент ЧПУ заменен одноточечной сферой, которая рисует желаемую форму на листовом материале для каждого слоя. Смазка используется для уменьшения эффекта трения.

Модифицированные станки с ЧПУ — хорошее решение, но у них есть проблема:большие детали обходятся дорого. Это может сделать его невозможным для компаний, которые хотят использовать поэтапное формование для прототипирования, что является распространенным приложением.

Роботизированное пошаговое формование решает эту проблему за счет использования промышленного робота для удержания инструмента. Он имеет сходство с роботизированной обработкой, которую мы представили в предыдущем посте.

В отличие от станков с ЧПУ, робот не ограничивает размер детали. В результате команда Марио считает, что роботизированное пошаговое формование можно использовать для широкого круга задач, требующих формовки больших листов, включая черепные имплантаты, протезы и автомобильные панели.

5 шагов для достижения качественного роботизированного поэтапного формования

Роботизированное пошаговое формирование удивительно просто… но только если вы будете следовать правильным шагам. Команда использовала следующие пять шагов (как описано в их исследовательской статье) для получения качественного продукта с помощью роботизированного пошагового формования:

1. Создайте 3D-модель

Почти все продукты разрабатываются в пакетах CAD (автоматизированное проектирование), поэтому этот шаг должен быть простым. Вам нужно определить форму, которую вы хотите изготовить, и создать ее 3D-модель.

2. Создать траекторию

Затем следует создать траекторию ЧПУ. Это можно сделать во многих пакетах CAM (автоматизированное производство). Вы даже можете создать модель и траекторию в одном и том же программном обеспечении. Однако, если в вашем программном обеспечении CAD/CAM нет этой функции, хорошим вариантом может стать дешевая программа CAM, такая как CamBam, MeshCAM или FreeMILL.

Команда использовала программное обеспечение CamBam CNC, которое является экономичным инструментом для проектирования и создания моделей и траекторий ЧПУ.

На этом этапе вам нужно будет определить глубину каждого слоя и стратегию наложения слоев. Команда объяснила, что есть две общие стратегии для простых деталей:

1. Стратегия Z-уровня — Эта простая стратегия включает отрисовку каждого слоя по отдельности с отступом в начале каждого слоя.
2. Спиральная стратегия — Эта немного более сложная стратегия включает в себя рисование непрерывной линии, которая идет по спирали от верхней части формы до нижней. Это позволяет получить более гладкую деталь и снизить нагрузку на робота.

3. Сгенерировать G-код

После того, как вы определились с траекторией, следующим шагом будет чтобы преобразовать его в инструкции, понятные станку с ЧПУ. Наиболее распространенным вариантом является G-код, но вы также можете использовать APT-CLS или NCI.

При традиционном поэтапном формовании на основе ЧПУ это был бы последний шаг перед производством. Однако, поскольку мы используем роботов, есть еще один очень важный шаг.

4. Превратите G-код в команды для роботов

Чтобы использовать робота для поэтапного формования, вам нужно преобразовать G-код в команды, которые робот поймет. Однако у каждого производителя роботов свой язык программирования. У некоторых производителей есть надстройки для специализированного программного обеспечения ЧПУ, но они часто очень дороги и работают только с роботами их марки.

Марио и его команда решили использовать RoboDK, поскольку в стандартную комплектацию входит инструмент для обработки роботов. Он очень прост в использовании и более экономичен, чем другие варианты на рынке. Вы просто загружаете файл G-кода в программное обеспечение, и оно автоматически генерирует путь робота, избегая ошибок робота.

5. Перенесите программу на робота

Последний шаг — передача программы роботу и запуск процесса пошагового формования. Если все предыдущие шаги прошли успешно, это должно быть довольно просто. Однако следует помнить о двух моментах:

• Выберите робота высокой жесткости — Роботы имеют меньшую жесткость, чем станки с ЧПУ. Это может привести к отклонению инструмента при приложении очень больших усилий, что может произойти в задачах механической обработки. Команда использовала тяжеловесного робота (с полезной нагрузкой более 500 кг), чтобы обеспечить достаточную жесткость для выполнения задачи.
• Избегайте излишне толстого материала — Толстый материал будет трудно формировать с помощью робота из-за их низкой жесткости. Выбирайте только ту толщину материала, которая требуется для вашего продукта, и будьте готовы использовать более тонкий материал, если вы начнете замечать отклонения инструмента.

При первом запуске программы следите за любыми отклонениями инструмента, которые могут быть вызваны приложением чрезмерных усилий к инструменту робота.

Вот видео проекта команды:

Эта работа была выполнена Institut Maupertius в сотрудничестве с Halcyon performance.