Kann ein Roboter eine CNC-Maschine für die Roboterbearbeitung übertreffen?

Die Roboterbearbeitung schickt CNC-Maschinen den Weg der Dinosaurier! Aber sind Roboter wirklich gut genug für die Bearbeitung?

Falls Sie es noch nicht gehört haben:Roboter sind die neuen CNC-Maschinen!

Könnten traditionelle CNC-Maschinen den Weg des Dinosauriers gehen? (d. h. ausgestorben, anstatt sich in ein Multi-Millionen-Dollar-Film-Franchise zu verwandeln, obwohl ich gerne „CNC World 3“ ansehen würde)

In den letzten zehn Jahren wurden Roboter anstelle traditioneller Werkzeugmaschinen für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt, darunter Fräsen, Polieren, Entgraten, Schneiden und mehr.

Aber kann die Roboterbearbeitung dedizierte Werkzeugmaschinen wirklich übertreffen? Finden wir es heraus.

Roboterbearbeitung… Wirklich?

Wenn Ihnen die Idee der Roboterbearbeitung neu ist, sind Sie vielleicht etwas skeptisch. Roboter sind nicht gerade für ihre Steifigkeit bekannt, die üblicherweise als wichtigste Eigenschaft einer CNC-Maschine angesehen wird. Die Roboterbearbeitung hat jedoch einige enorme Vorteile, die diesen Nachteil aufwiegen können.

Stell dir vor, du hast einen riesigen Eisblock.

Sie möchten für ein bevorstehendes Geschäftsessen eine humorvolle Eisstatue des CEO Ihres Unternehmens formen. Sie haben jedoch weder die Fähigkeiten noch die Zeit, um zu lernen, Eis von Hand zu formen. Sie haben Zugriff auf eine Maschinenhalle voller CNC-Maschinen, aber alle sind viel zu klein, um in den Eisblock zu passen.

Aber Sie haben einen Roboter.

Das ist genau die Art von Anwendung, die sich perfekt für die Roboterbearbeitung eignet. Es handelt sich um ein Werkstück, das für herkömmliche Werkzeugmaschinen zu groß ist, aus einem relativ weichen Material besteht und komplexe Bearbeitungswege erfordert, die mit den meisten CNC-Maschinen nicht zu erreichen wären. Aus diesem Grund ist die Roboterbearbeitung besonders beliebt für Rapid-Prototyping-Aufgaben.

Vielleicht denken Sie jetzt aber:„Das ist alles schön und gut, aber ich möchte keinen Eisblock schnitzen. Ich möchte unser Produkt präzise bearbeiten. Kann die Roboterbearbeitung für mich arbeiten?“ Vielleicht.

Roboter vs. CNC-Maschinen:Wie sie sich schlagen

Lassen Sie uns die Unterschiede zwischen den beiden Technologien aufschlüsseln, indem wir 5 wichtige Eigenschaften vergleichen:

1. Genauigkeit

Die Bearbeitungsgenauigkeit ist wahrscheinlich die wichtigste Eigenschaft, die Menschen verwenden, um die Leistung einer CNC-Maschine zu bestimmen. Wie können Sie hoffen, ein Qualitätsprodukt herzustellen, wenn Ihre Maschine nicht genau ist?

Die Genauigkeit von Werkzeugmaschinen verbessert sich ständig. High-End-Maschinen können Genauigkeiten zwischen 20 und 50 Mikron erreichen. Die sogenannte „genaueste Drehmaschine der Welt“ (die bereits 2001 hergestellt wurde und ungeschlagen zu sein scheint) hat eine Genauigkeit von 0,2 Mikron.

Die Robotergenauigkeit hat sich in den letzten Jahren verbessert. Industrieroboter können nahe ihrer Wiederholgenauigkeit kalibriert werden. Beispielsweise kann ein KUKA KR210-Roboter mit einer Wiederholgenauigkeit von 100 Mikrometern mit einer Genauigkeit von bis zu 200 Mikrometern kalibriert werden.

Es ist jedoch wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Genauigkeit eines Roboters von einer guten Kalibrierung abhängt (wie wir in unserem Artikel Ist Offline-Programmierung wirklich genau besprochen?). Da die Kalibrierung von den Endbenutzern abhängt, konzentriert sich die Robotikindustrie eher auf die „Wiederholbarkeit“ eines Roboters als auf seine Genauigkeit.

Gewinner: CNC-Maschinen

2. Arbeitsbereich

Wenn es um den Arbeitsplatz geht, gibt es da draußen einige beeindruckende CNC-Maschinen. Ich habe Flachbettmaschinen gesehen, die größer als Elefanten sind. Die meisten haben jedoch einen viel kleineren Arbeitsbereich.

Industrieroboter hingegen haben sehr oft einen großen Arbeitsraum. Ein mittelgroßer Industrieroboter hat einen Arbeitsraum von 7 bis 8 Kubikmetern. Darüber hinaus können Sie dem Roboter ganz einfach eine externe Achse hinzufügen und seinen Arbeitsbereich noch weiter erweitern.

Gewinner: Roboterbearbeitung

3. Vielseitigkeit

Der wahrscheinlich größte Vorteil von Robotern ist ihre Vielseitigkeit. Sie können sie einfach von einer Aufgabe zur anderen verschieben. CNC-Maschinen eignen sich hervorragend für eine bestimmte Aufgabe, sei es Fräsen, Drehen, Bohren usw. Ein Roboter kann all diese Dinge und mehr erledigen.

Roboter können sich auch auf komplexeren Bahnen bewegen als die meisten CNC-Maschinen. CNC-Maschinen haben in der Regel 3 oder 4 Freiheitsgrade (DoF). Dies ist für viele Bearbeitungsaufgaben ausreichend, kann aber einschränkend sein. Fast alle Industrieroboter haben 6 DoF, was bedeutet, dass Sie so ziemlich jede gewünschte Form bearbeiten können.

Gewinner: Roboterbearbeitung

4. Steifigkeit

Die Starrheit oder Steifheit einer Werkzeugmaschine beeinflusst stark ihre Genauigkeit. Ein Werkzeug mit geringer Steifigkeit bewegt sich, wenn es auf ein hartes Material trifft. Dies führt zu einem ungenauen Schnitt. Roboter haben normalerweise eine viel geringere Steifigkeit als herkömmliche Werkzeugmaschinen. Die Steifigkeit eines Roboters liegt im Allgemeinen unter 1 Newton pro Mikrometer, während CNC-Maschinen oft mehr als 50 Newton pro Mikrometer haben.

Werkzeuge mit geringer Steifigkeit haben auch tendenziell niedrigere Eigenfrequenzen, was bedeutet, dass das Werkzeug vibriert, wenn es mit dem Material in Kontakt kommt. Roboter haben eine Eigenfrequenz von 10 bis 20 Hz, im Vergleich zu mehreren hundert oder tausend Hz bei Werkzeugmaschinen.

Die Roboterbearbeitung kann problemlos mit weichen Materialien wie Schaumstoff, Holz, Kunststoff usw. umgehen. Härtere Materialien wie Stahl oder Titan können jedoch ein Spiel in den Motoren des Roboters verursachen, was die Genauigkeit verringert .

Gewinner: CNC-Maschinen

5. Erschwinglichkeit

Sowohl Werkzeugmaschinen als auch Roboter können teuer sein. Roboter haben jedoch zwei entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen CNC-Maschinen:ihren großen Arbeitsbereich und ihre Vielseitigkeit. Die Möglichkeit, Objekte (praktisch) jeder Größe, Form und Komplexität zu bearbeiten, bedeutet, dass Roboter einem Unternehmen einen höheren Wert zu geringeren Kosten bieten können.

Forscher der Universität Mons in Belgien schätzten, dass ein Roboter 30 % billiger ist als eine Werkzeugmaschine mit dem gleichen Arbeitsbereich.

Gewinner: Roboterbearbeitung

Schlussfolgerung

Die Antwort auf die Frage „Können Roboter CNC-Maschinen übertreffen?“ ist ein klares „Ja.“

Aber mit einer Einschränkung:Es hängt davon ab, was das Wort „übertreffen“ für Ihre Anwendung bedeutet.

Wenn Ihre Bearbeitungsaufgabe eine hohe Genauigkeit und Steifigkeit erfordert, sind CNC-Maschinen unschlagbar. Wenn Sie jedoch Vielseitigkeit, einen großen Arbeitsbereich und Erschwinglichkeit benötigen, ist die Roboterbearbeitung der richtige Weg.

Wie Sie die Roboterbearbeitung für sich arbeiten lassen

Die Roboterbearbeitung ist einfach, aber nur, wenn Sie die richtige Programmiersoftware haben. RoboDK wird mit einem eingebauten Roboterbearbeitungswerkzeug geliefert, das Ihre CAM-erzeugte ASM-Datei oder GCODE in einen Pfad für Ihren Roboter umwandelt. Eine Video-Demo dieses Tools finden Sie hier.

Es unterstützt auch Roboter, die speziell für Roboterbearbeitungsanwendungen entwickelt wurden (mit verbesserter Steifigkeit und Genauigkeit), wie Stäubli RX170 hsm, ABB IRB 6660 und KUKA KR 500-3 (the Werkzeugmaschinenvariante). Die Modelle für diese Roboter und Hunderte mehr finden Sie in der Roboterbibliothek.

Planen Sie die Anschaffung eines Roboters für Bearbeitungsaufgaben? Erzählen Sie es uns in den Kommentaren unten oder beteiligen Sie sich an der Diskussion auf LinkedIn, Twitter, Facebook oder Instagram.