世达模型与这家机械人研究中心多年来一直友好合作,为动力机器人外骨骼项目提供非标定制零部件。
这家公司一直人机研究领域内的翘楚,用他们的来说:“ 这些设备应用非常广泛,涵盖为障碍人士辅助行动,健康人士的力量探索以及太空宇航员的紧凑阻力锻炼。”
客户需要为他们产品,Quix型下肢动力外骨骼机械制造8套产品出来。这个型号是一种动力机器人外骨骼,旨在为残疾人士提供辅助移动能力。Mina v2 使用微控制器、传感器和电动机以及精密的用户界面,产品完成后会在瑞士参加国际机器人 Cybathlon竞赛。世达模型接到这个项目是感到非常兴奋,更多精彩内容请继续阅读这个案例分析。
这款外骨骼为障碍人士提供行走辅助,是两年瑞士苏黎世的Cybathlon竞赛获奖产品MinaV2的升级版。如想了解这款机器人的加工生产案例,请点击阅读。
这个项目的所有结构件均采用Al-6061 T6铝制成。这种金属材质坚固,重量轻,阳极氧化效果极佳。客户一开始要求使用Al-7075,这是一种更强的铝合金,但7075铝的阳极氧化表面效果没有那么好。
像这种结构复杂的拖加减,CNC车铣是理想的加工方式。在正常的加工过程中,机器运转的时候,切削液需要完全冲洗整个工件,除了能冲刷切割出来的废屑外,还能降低加工过程中的热量,使刀具锣工件的时候能更润滑。
多轴数控铣削,适合结构复杂,需要多角度的零件,此外选择合适刀具与多轴程序结合,对于曲率变化大的零件,也有非常大的加工优势。
这款工件用常规检测难以检测出来,所以我们采用3D光学扫描仪检查关键部位的尺寸和公差。
工件经过机加工后,边缘很锋利和明显的机加工痕迹,如下图所示。为了能达到更好的表面处理效果,在做阳极氧化处理之前,需要做一些表面处理。
经过喷完处理后,工件表面的痕迹和锋利的边缘得到改善。
喷丸处理之后,会产生均匀的一个表面,让边角变得没那么锋利。
通过喷丸处理是可以完全达到入上图一样的哑光表面效果。但是这种处理方式如果不做二次后处理,那么像铝合金这样的金属,效果随时时间推移很难保持住,所以需要再使用喷漆或者阳极氧化做涂层保护。
这个项目还有一套转子组件,它将成为电动伺服器的一部分,以控制其运动。
这些转子是由416不锈钢制成的。虽然不像其他等级的不锈钢那样耐腐蚀,但加工更加灵活,很容易被车削,钻孔和螺纹加工。而且这种材质具有磁性,这在电流用于驱动电机的应用非常必要。
世达模型使用哈斯车床车出这款转子的内外直径。
世达模型车削中心显著优势之一在于我们使用动力刀头。这意味着安装在独立主轴上的切削刀具能够加工与主轴垂直的特征。图中,我们正在对车件的周围铣削平面,用于驱动其旋转运动。
转子的两端都需要加工,所以就需要拆卸,旋转和重新加工,同时需要保持公差一致。
机加工和喷丸处理之后,这款铝合金结构件需要被阳极氧化。阳极氧化的表面效果很吸引人,这种工艺有防止腐蚀的功能,通过化学反应在工件表面形成一层非常坚硬的氧化铝,以帮有效防止划伤和磨损。 进行阳极氧化的工件首先需要彻底清洁,再用强化学物质蚀刻。
阳极氧化的工件必须要固定在夹具上,或呈树状夹具,这样当工件浸泡在化学浴池中时工件外壁不会互相触碰。而那些与树状夹具接触的部位是没有被氧化的。
按照客人指定的蓝色,染料被添加到电解质中着色。这种染料实际上被密封在氧化表面下的无数毛孔中,所以它非常耐用,经久不褪色。