[发明专利]一种麦克纳姆辊轮的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种辊轮加工方法，尤其涉及一种麦克纳姆辊轮的加工方法。

背景技术

麦克纳姆轮是一种全方位移动车轮，世界众多大学、研究机构和公司进行应用开发和再发明，应用领域涉及全方位移动的叉车、搬运车、轮椅、弹药运输车、移动机器人等，尤其是精密装配和对接平台。

采用全方位移动技术后，可以显著提高搬运效率和灵活性、减小货物存储空间20%～３０%、尤其对于狭小空间移动物体，具有不可取代的作用。目前，成功的应用例子有美国AirTrix公司的Sidewinder全方位移动叉车、COBRA全方位移动升降机、MP2全方位搬运拖车、全方位弹药转载机；卡内基梅隆大学的全方位机器人、美国Ominx公司的全方位移动轮椅、喷气发动机全方位移动托架等产品。包括我国在内的世界众多大学也开展了麦克纳姆轮的应用和控制研究，但是多集中在移动机器人方面的应用研究，但形成产品的很少。中国申请号：201010611789.6，发明名称：电动全方位移动车的专利文献公开了一种利用麦克纳姆轮作为运动轮的车辆，但在涉及路面不平（有凹凸坑）情况时，如何保证车辆按规定轨迹行驶没有提供技术手段。

麦克纳姆辊轮是麦克纳姆轮的关键零件，在支撑较大载荷条件下，辊轮表面有较大的接触变型，由于辊轮表面既有滚动摩擦，又有滑动摩擦，故辊轮表面极易磨损，进而导致麦克纳姆辊轮工作失效。目前，现有辊轮的结构和加工方法不够合理，主要问题如下：

1、浇铸成型法包覆聚胺脂工艺的缺陷

现有的轮辊胶层成型加工采用模具注塑一次成型的方式。具体为：将加工好的辊芯放入根据成品辊子外轮廓制作的模具中，然后浇注成形即可。因为浇注内应力、冷却速度和聚氨酯收缩等问题，外轮廓的精确性不可能达到要求，也不能保证辊芯和胶层的同心度（辊芯放入模具本身就很难保证同心度），这对需要高精度的辊子的麦克纳姆轮来说，是很致命的。

2、圆柱型辊芯的不足

在辊子的加工方法中，也有人采用了圆柱型的直辊芯，该结构辊子中部胶层的厚度t和末端胶层的厚度t`是不一样的。这种方法的弊端就在于，辊子承受载荷时，胶层的形变沿着轴向由两端到中心会产生非线性变化，所以胶层的内应力也会使得整个胶层沿着轴向由中心向两端产生形变，这必然会导致麦克纳姆轮轴与地面的高度产生非线性变化，并使车体产生非线性扭动，还会导致胶层开裂。因此，有必要对现有的麦克纳姆辊轮结构及其加工方法进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种麦克纳姆辊轮的加工方法，兼具刚性结构和弹性形变，能够防止车体的非线性扭动，避免辊芯外胶层开裂，从而大大提高大冲击载荷下移动的平稳性和精度。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种麦克纳姆辊轮的加工方法，包括如下步骤：a)加工形成中空的辊芯；b)在中空辊芯外包覆聚氨酯胶层；c)对聚氨酯胶层进行切削加工，使得聚氨酯胶层的外轮廓线和辊芯的外轮廓线相一致。

上述的麦克纳姆辊轮的加工方法，其中，所述步骤a)包括如下过程：a1)提供纺锤形坯料工件夹紧后进行粗车加工；a2)对坯料工件表面通过淬火和高温回火进行调质，调质硬度为HB280～300；a3)夹紧坯料工件外圆，在保证内孔同心度和孔径尺寸的前提下精车内孔；a4)将坯料工件固定在车床夹具上，利用前后定位销固定后精车外轮廓线形成中空的辊芯。

上述的麦克纳姆辊轮的加工方法，其中，所述步骤b)中在中空辊芯外包覆聚氨酯胶层前还包括对辊芯表面进行喷砂处理。

上述的麦克纳姆辊轮的加工方法，其中，所述步骤b)中在中空辊芯外包覆聚氨酯胶层前还包括如下的辊芯表面处理过程：用短而硬的毛刷在辊芯表面沿一个方向均匀地涂粘合剂后晾干。

上述的麦克纳姆辊轮的加工方法，其中，所述粘合剂的涂抹遍数为2～3次。

上述的麦克纳姆辊轮的加工方法，其中，所述步骤b)包括如下过程：b1)配制胶液；b2)将辊芯放入模具中心，将胶液浇注到模具中后固化形成聚氨酯胶层；b3)在100～200℃下成型硫化60～120min后脱模；b4)采用抛光或研磨方法除去辊芯和聚氨酯胶层接触间隙处剩余料边。