实现高质量机器人增量成型的 5 个步骤

机器人增量成型对于小批量板材成型具有成本效益。本案例研究展示了一个团队如何通过 RoboDK 实现质量。

Mario Guillo 和他的团队是法国 Institut Maupertuis 的研究人员，专门从事工业研究。

团队注意到传统钣金成型方法存在一些问题......他们决定解决这些问题。

为什么小批量表格成型成本高

钣金成型是一个数字游戏。如果您要制造大量相同的零件，成本和时间通常会相等。但是，如果您只制作一两个零件，很快就会变得不经济。

深拉深是板材成型最常用的方法之一。它涉及设计和制造模具，然后在模具上缓慢“拉伸”每张材料。当您只制作几个零件时，模具的成本大大超过了成型本身的成本。

传统上，大多数厂商处理这个问题的方式只是接受它。 “嗯，这就是生活，”你说。您祈祷并希望我们的其他加工操作能够平衡这一低效的过程。或者，如果质量不重要，您可以选择手工成型。

Mario 和他的团队决定不必这样。有一种方法可以形成对小批量经济的优质产品：增量成型。

在这个案例研究中，我们展示了 Mario 和他的团队如何使用 RoboDK 通过机器人增量成型经济地创造出优质产品。

增量成型（也称为增量板材成型）是一种替代拉深的方法，它涉及使板材变形很少-一点一点，一层一层。这样一来，就有点像3D打印或者CNC加工了。不是在每一层中添加或移除材料，而是在每一层中将片材略微弯曲。

自 1990 年代以来，使用改进的 CNC 机床实现了增量成型。 CNC 工具被一个单点球体取代，该球体将所需的形状绘制到每一层的板材上。润滑剂用于减少摩擦的影响。

修改后的CNC机器是一个很好的解决方案，但它们有一个问题：它们对于较大的零件来说成本很高。这对于想要使用增量成型进行原型制作的公司来说是不可行的，这是一种常见的应用。

机器人增量成型通过使用工业机器人握住工具克服了这个问题。它与我们在上一篇文章中介绍的机器人加工有相似之处。

与CNC机器不同，机器人不限制零件的大小。因此，Mario 的团队认为机器人增量成型可用于需要成型大片材的大量应用，包括颅骨植入物、假肢和汽车镶板。

机器人增量成型非常容易……但前提是您遵循正确的步骤。该团队使用以下五个步骤（如他们的研究论文中所述）通过机器人增量成型来实现优质产品：

几乎所有产品都是在 CAD（计算机辅助设计）包中设计的，所以这一步应该很简单。您需要定义要制造的形状并为其创建 3D 模型。

然后你应该生成一个CNC轨迹。这可以在许多 CAM（计算机辅助制造）包中完成。您甚至可以在同一个软件中生成模型和轨迹。但是，如果您的 CAD/CAM 软件没有此功能，那么像 CamBam、MeshCAM 或 FreeMILL 这样的廉价 CAM 程序可能是一个不错的选择。

团队使用了CamBam CNC软件，这是一种用于设计和构建CNC模型和轨迹的高性价比工具。

在这一步中，你需要决定每一层的深度和分层策略。团队解释说，简单零件有两种常见的策略：

一旦你有了你的轨迹，下一步就是将其转换为 CNC 机器可以理解的指令。最常见的选项是 G-Code，但您也可以使用 APT-CLS 或 NCI。

对于传统的基于 CNC 的增量成型，这将是生产前的最后一步。然而，当我们使用机器人时，还有另一个非常重要的步骤。

为了使用机器人进行增量成型，您需要将 G 代码转换为机器人能够理解的命令。但是，每个机器人制造商都有自己的编程语言。一些制造商有专门的 CNC 软件插件，但它们通常非常昂贵，并且只能与他们品牌的机器人一起使用。

Mario 和他的团队决定使用 RoboDK，因为它包含一个标准的机器人加工工具。它非常易于使用，并且比市场上的其他选项更具成本效益。您只需将 G-Code 文件加载到软件中，它就会自动生成机器人路径，避免机器人错误。

最后一步是将程序传送给机器人，开始增量成型过程。如果前面的所有步骤都顺利，这应该是相当简单的。但是，有两点你应该牢记：

选择高刚性机器人—— 机器人的刚度低于数控机床。当施加非常大的力时，这可能会导致工具偏转，这可能发生在加工任务中。该团队使用了一个重载机器人（有效载荷超过 500 公斤）来确保它有足够的刚度来完成任务。
避免不必要的厚材料—— 由于刚性低，较厚的材料很难用机器人成型。仅选择您的产品所需的材料厚度，如果您开始看到工具变形，请准备好使用较薄的材料。

第一次运行程序时，请留意任何可能因机器人工具受力过大而导致的工具偏差。

这是该团队项目的视频：

这项工作由 Institut Maupertius 与 Halcyon performance 合作完成。

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