如今，机器人似乎无处不在——在电影、机场、食品生产中工作，甚至在制造其他机器人的工厂里。机器人有许多不同的功能和用途，随着它们变得更容易和更便宜的制造，它们在工业中也变得越来越普遍。作为对机器人技术进步，机器人制造商需要跟上，制造机器人部件的一个基本方法是数控加工．继续阅读，了解更多关于机器人的标准部件，合适的机器人材料，以及为什么数控加工对机器人制造如此重要。
数控加工是为机器人量身定做的
首先，数控加工能够以极快的交货期生产零件。几乎当你有3D模型准备好了，你可以开始用数控机床制造部件。这允许对原型进行快速迭代，并为特殊应用快速交付定制机器人部件。
数控加工的另一个优点是它能够精确地制造出符合规格的零件制造精度这对于机器人技术尤其重要，因为尺寸精度是制造高性能机器人的关键。精密CNC加工可将公差保持在+/-0.0002英寸以内，并且这种精心制作的零件允许机器人进行已知且具有价值的精确且可重复的运动。
表面光洁度是使用数控加工生产机器人部件的另一个原因。相互作用的零件需要低摩擦，精密数控加工可以生产出表面粗糙度低至0.8 μm的零件，甚至通过抛光等后处理操作更低。相比之下，压铸(在任何精加工之前)的表面粗糙度通常接近5 μm。金属3D打印产生更粗糙的表面光洁度。
最后，机器人技术中使用的材料类型是数控加工的良好候选材料。机器人需要有稳定的运动能力和提升物体的能力，这需要坚固、坚硬的材料。如下面材料部分所述，这些必要的性能最好是通过加工某些金属和塑料来实现的。此外，机器人通常是为定制目的或小批量制造的，这使得数控加工成为机器人组件的自然选择。
采用数控加工制造的机器人零件类型
有了这么多可能的功能，许多不同类型的机器人已经进化出来。常用的机器人有几种主要类型。铰接式机器人有许多人见过的带有多个关节的单臂。还有SCARA(选择性依从关节机器人手臂)机器人，它可以在两个平行平面之间移动物体。SCARAs具有很高的垂直刚性，因为它们的运动是水平的。德尔塔机器人在基座上安装了关节，以保持手臂重量轻并能够快速移动。最后，龙门式或笛卡儿式机器人具有相互之间以90度角移动的线性驱动器。这些机器人的构造各不相同，有不同的应用程序，但通常有五个主要组件组成机器人。
- 机器人手臂
- 最终效果器
- 马达
- 控制器
- 传感器
机器人手臂
机器人手臂在形式和功能上都有很大的不同，因此可以使用许多不同的部件。然而，它们有一个共同之处，那就是它们能够移动物体或对物体进行操作——这和人的手臂没什么不同!机器人手臂的不同部分甚至以我们自己的名字命名:肩膀、肘部和手腕关节，它们可以旋转并控制中间部分的运动。
机器人手臂的结构部件需要很硬很结实，这样它们才能举起物体或施力。因为要满足这些要求所使用的材料(钢、铝和某些塑料)，数控加工是正确的选择。较小的部件，如关节中的齿轮或轴承，或围绕着手臂的外壳部分，也可以用数控加工。
最终效果器
末端效应器是连接到机器人手臂末端的附件。末端效应器允许您根据不同的操作自定义机器人的功能，而无需构建一个全新的机器人。它们可以是夹持器、抓取器、真空吸尘器或吸盘。这些末端执行器通常具有由金属（通常为铝）数控加工而成的部件（稍后将详细介绍材料选择）。其中一个组件永久性地连接到机器人手臂的末端。实际的夹持器、吸盘或其他末端执行器（或末端执行器阵列）与该组件匹配，因此它可以由机器人臂控制。这种带有两个不同组件的设置允许更容易地更换不同的末端执行器，因此机器人能够适应不同的应用。您可以在下图中看到这一点。底部圆盘将通过螺栓连接到机器人手臂上的配套部件上，允许您将操作吸盘的软管连接到机器人的空气供给装置上。顶部和底部圆盘是数控加工零件的示例。
马达
每个机器人都需要马达带动手臂和关节的运动。一台电机本身有许多运动部件，而这些部件中的许多都可以用数控机床加工。通常，一个电机有某种加工过的外壳作为电源，以及一个加工过的支架将其连接到机器人手臂上。轴承和轴也经常数控加工。轴可以在车床上加工，以减小直径，或在轧机上，以增加特征，如键或槽。最后，齿轮将电机的运动传递到关节或机器人的其他部分，可以通过数控加工，铣削，电火花，或滚齿机齿轮。
控制器
控制器基本上是机器人的大脑，它会做你认为它会做的事情——它通常控制机器人的精确动作。作为机器人的计算机，它从传感器接收输入(见下文)，并修改控制输出的程序。这就需要一个印刷电路板(PCB)来容纳电子元件。在添加电子元件之前，这个PCB可以被CNC加工成必要的尺寸和形状。
传感器
如上所述，传感器接收有关机器人周围环境的信息，并将其反馈给机器人控制器。传感器还需要PCB，可以进行数控加工。有时，这些传感器也安装在数控加工的外壳中。
定制夹具
虽然不是机器人本身的一部分，定制的夹具和夹具是大多数机器人操作的必要。当机器人在零件上工作时，你可能需要一个夹具来固定零件。你也可以使用夹具每次精确定位零件，这通常是机器人拿起或放下零件所必需的。因为它们通常是一次性的定制零件，数控加工是夹具的完美选择。交货期短，数控加工通常很容易在一块库存材料上完成，通常是铝。
机器人零件加工的首选材料
对于机器人来说，材料的考虑是至关重要的。零件必须坚固、坚韧、坚固，能够承受冲击，能够举起或支撑物体，并能够执行重复的任务。它们还需要足够轻，以便由电机操纵，有一些材料特别适合这些要求。
铝
铝是加工机器人组件的一个很好的选择。这种金属易于加工，强度与重量比高。铝也是耐腐蚀的，允许它承受一系列的环境。它适用于小型到中型机器人，因为大型机器人需要更强的材料。
钢
钢比铝密度大，但它坚固耐寒，是大型重型机器人的好选择。它具有高的抗冲击和高刚度，再次使它成为一个很好的选择重型起重作业。而4340合金钢是一个很好的选择，因为它具有特别高的硬度和强度，其屈服强度为72 kpsi。
聚甲醛(POM)
砰的一声，也称为delrin或缩醛，是一种易于加工的聚合物。它有一个低摩擦系数，这使它非常适合齿轮和衬套。它还具有高刚度和良好的尺寸稳定性，这是制造具有精确运动的机器人的关键属性。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）
腹肌是另一种可加工的塑料;它甚至可以被线程化。它坚固耐用，屈服强度约为5000psi。它比铝和钢的密度小，而且抗冲击。这些特性使它成为执行重复任务的小型机器人组件的一个很好的选择。
结论
希望你现在能明白为什么数控加工是机器人生产过程中不可或缺的一部分。广泛的材料可以数控加工到非常严格的公差，以确保您的机器人将能够执行您需要的精确运动。使用CNC工艺，您可以快速获得零件，这对于定制一次性和大规模构建都至关重要。
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