[发明专利]基于串联机械臂的环面蜗杆螺旋面加工系统及其方法

说明书

本发明涉及一种基于串联机械臂的环面蜗杆螺旋面加工系统及其方法，该系统包括加工平台和机械臂，加工平台上夹持安装有待加工环面蜗杆，机械臂的末端通过电主轴连接有加工刀具，环面蜗杆在加工平台上按照设定转速发生转动，机械臂根据设定的加工轨迹和指令控制加工刀具的工作位置和加工力，以完成对环面蜗杆的加工。与现有技术相比，本发明实现了环面蜗杆的高效自动化加工，同时保证了加工精度，能够有效提高加工效率和批量生产的一致性、降低生产成本，尤其适用于加工大尺寸的环面蜗杆。

技术领域

本发明涉及环面蜗杆加工技术领域，尤其是涉及一种基于串联机械臂的环面蜗杆螺旋面加工系统及其方法。

背景技术

与圆柱蜗杆传动相比，环面蜗杆传动具有承载能力强、体积小、传动效率高、使用寿命长的优点，已经被广泛用于矿冶、石化、起重运输、船舶、动力和轻工机械的传动装置，尤其是平面、双锥面等二次包络环面蜗杆传动，比直廓环面蜗杆传动具有更优越的性能。

目前，环面蜗杆螺旋面的加工步骤包括粗加工和精加工两部分，其中，粗加工是由车削或铣削方式完成，精加工则由磨削的方式完成，传统的磨削方式是在具有回转台的专用机床上进行的，加工时通过沿蜗杆径向移动回转台来调节中心距，通过配挂轮来调整传动比，即使是采用数控机床加工，也需要配置结构复杂的专用磨头，对刀过程需要借助特殊工装。

对于平面包络环面蜗杆螺旋面的加工，需要将专用磨头安装在机床的B轴转盘，并且B轴和C轴联动实现一侧螺旋面的磨削，当加工另外一侧螺旋面时，还需要将蜗杆调头安装，或者将磨头绕B轴旋转360°反向加工，而二次装卡和反向加工必然会导致重复定位误差增大、并且效率较低；

对于锥面包络环面蜗杆螺旋面的加工，虽然左右两侧螺旋面可以同时成型，但是专用磨头结构复杂，机床调整烦琐、加工周期长、成本高，而且加工范围受回转台直径的限制，以上这些都不利于环面蜗杆的高效自动化加工，难以满足当前环面蜗杆的发展应用需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于串联机械臂的环面蜗杆螺旋面加工系统及其方法，以实现环面蜗杆的高效自动化加工，同时保证加工精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于串联机械臂的环面蜗杆螺旋面加工系统，包括加工平台和机械臂，所述加工平台上夹持安装有待加工环面蜗杆，所述机械臂的末端通过电主轴连接有加工刀具，所述环面蜗杆在加工平台上按照设定转速发生转动，所述机械臂根据设定的加工轨迹和指令控制加工刀具的工作位置和加工力，以完成对环面蜗杆的加工。

进一步地，所述加工平台上设置有电动机，所述电动机的输出轴与待加工环面蜗杆相连接。

进一步地，所述加工刀具为磨削刀具或车刀。

一种基于串联机械臂的环面蜗杆螺旋面加工方法，包括以下步骤：

S1、建立加工系统运动学模型，并进行基坐标系标定；

S2、生成环面蜗杆螺旋面加工路径；

S3、规划环面蜗杆螺旋面轨迹；

S4、初步确定机械臂的加工轨迹以及控制指令；

S5、针对待加工环面蜗杆螺旋面，建立机械臂加工仿真模型，并根据仿真结果对机械臂的加工轨迹以及控制指令进行调整；

S6、根据调整后机械臂的加工轨迹以及控制指令，离线生成机械臂加工环面蜗杆螺旋面的控制程序；

S7、将待加工环面蜗杆安装至加工平台、在机械臂末端通过电主轴安装加工刀具；

使待加工环面蜗杆按照设定转速发生转动，同时机械臂按照控制程序相应控制加工刀具完成对待加工环面蜗杆螺旋面的加工。