一種鏜削機械臂周向旋轉(zhuǎn)控制段結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)雜孔壁形狀的鏜削加工領(lǐng)域，具體涉及一種鏜削機械臂周向旋轉(zhuǎn)控制段結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]鍵削是一種用刀具擴大孔或其它圓形輪廓的內(nèi)徑切削工藝，其應(yīng)用范圍一般從半粗加工到精加工，所用刀具通常為鏜刀或鏜桿。鏜孔是對鍛出，鑄出或鉆出孔的進一步加工，屬于鏜削方式的一種。鏜孔可擴大孔徑，提高精度，減小表面粗糙度，還可以較好地糾正原來孔軸線的偏斜。
[0003]普通的鏜刀結(jié)構(gòu)，一般包括刀柄和設(shè)置在刀柄前端的刀具，刀柄后端安裝在機床上，使用時靠機床提供動力進行鏜削加工。但對于一些不適合靠機床實現(xiàn)加工的情況，例如在一些已安裝好的較大設(shè)備上進行技改需要擴孔鏜削加工等情況，則很難采用現(xiàn)有的加工設(shè)備實現(xiàn)加工。
[0004]另外，現(xiàn)有的鏜刀，鏜削加工性能有限，對于深度大于直徑6倍以上的深孔鏜削加工，以及一些比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)例如螺旋式斷隔槽、直槽、斜槽、圓弧槽、螺紋、螺旋面、圓弧面、內(nèi)孔的局部擴大等加工時，也難以保證精度和加工效率。
[0005]為了解決上述現(xiàn)有鏜刀難以加工復(fù)雜型面和難以實現(xiàn)獨立加工的問題，申請人考慮設(shè)計了一種鏜削加工三軸聯(lián)動機械臂，包括整體呈圓柱狀的刀柄和刀具，刀具安裝在刀柄前端的切削段內(nèi)，其特點在于，所述刀柄上切削段后端向后依次形成有用于控制刀具徑向進給的徑向進給控制段、用于控制刀具切削段周向旋轉(zhuǎn)的周向旋轉(zhuǎn)控制段和用于控制刀具切削段軸向伸縮的軸向伸縮控制段，刀柄上還設(shè)置有用于實現(xiàn)在被加工孔內(nèi)支撐的刀具穩(wěn)定支撐裝置。這樣，該機械臂能夠靠刀具穩(wěn)定支撐裝置支撐在被加工孔內(nèi)部，然后加工過程中能夠產(chǎn)生三軸聯(lián)動，靠周向旋轉(zhuǎn)控制段控制旋轉(zhuǎn)鏜削的同時能夠控制刀具沿徑向進給或伸縮運動，進而實現(xiàn)了鏜削獨立加工的同時，能夠完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)和深孔結(jié)構(gòu)的鏜削加工。具有鏜削加工范圍大，適用性廣的特點。
[0006]但其中，對于鏜削機械臂周向旋轉(zhuǎn)控制段結(jié)構(gòu)及其前端銜接結(jié)構(gòu)應(yīng)該怎樣設(shè)計，才具有結(jié)構(gòu)簡單，控制可靠，利于控制且控制精度高等效果成為有待進一步考慮的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種結(jié)構(gòu)簡單，控制可靠，利于控制且控制精度高的鏜削機械臂周向旋轉(zhuǎn)控制段結(jié)構(gòu)。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
一種鏜削機械臂周向旋轉(zhuǎn)控制段結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述周向旋轉(zhuǎn)控制段，包括一個同軸設(shè)置在機械臂中部的周向旋轉(zhuǎn)控制段筒體，周向旋轉(zhuǎn)控制段筒體內(nèi)部安裝有周向旋轉(zhuǎn)控制電機，所述周向旋轉(zhuǎn)控制電機輸出軸向前和徑向進給控制段后端相連并用于帶動徑向進給控制段旋轉(zhuǎn)，所述周向旋轉(zhuǎn)控制段筒體前半部同軸圍設(shè)在徑向進給控制段后半部外且二者之間設(shè)置有滑環(huán)電刷。
[0009]這樣，靠周向旋轉(zhuǎn)控制電機帶動徑向進給控制段后端整體旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對刀具旋轉(zhuǎn)加工的控制，其中采用的滑環(huán)電刷保證實現(xiàn)了徑向進給控制段筒體內(nèi)部的電機的控制電流的導(dǎo)通，保證了刀具控制的可靠性。
[0010]進一步地，所述周向旋轉(zhuǎn)控制段筒體前半部和徑向進給控制段后半部之間還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)支撐軸承結(jié)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)支撐軸承結(jié)構(gòu)包括形成于周向旋轉(zhuǎn)控制段筒體和徑向進給控制段之間的滾珠裝配空間，所述滾珠裝配空間內(nèi)腔具有內(nèi)外相對形成于周向旋轉(zhuǎn)控制段筒體內(nèi)表面和徑向進給控制段外表面上的球冠面并用于和滾珠配合裝配，還具有位于兩個球冠面之間的矩形體結(jié)構(gòu)的保持架腔，保持架腔內(nèi)安裝有一圈端部斷開但整體圍呈圓環(huán)形的保持架，所述保持架上沿周向均勻設(shè)置有滾珠裝配孔并供滾珠可轉(zhuǎn)動地嵌入裝配。這樣，能夠更好地實現(xiàn)對徑向進給控制段的旋轉(zhuǎn)支撐，極大地提高旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
[0011]進一步地，所述周向旋轉(zhuǎn)控制段筒體外表面對應(yīng)滾珠裝配空間連通設(shè)置有滾珠進入開槽，滾珠進入開槽內(nèi)靠插銷固定有一開槽堵塊，開槽堵塊內(nèi)表面和滾珠裝配空間內(nèi)壁表面一致。這樣更加方便滾珠和保持架的裝入。
[0012]作為優(yōu)化，所述周向旋轉(zhuǎn)控制電機輸出軸上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)傳動主動齒輪，旋轉(zhuǎn)傳動主動齒輪外周均勻布置有多個旋轉(zhuǎn)傳動中間齒輪和旋轉(zhuǎn)傳動主動齒輪嚙合，旋轉(zhuǎn)傳動中間齒輪同時和設(shè)置在徑向進給控制段后端內(nèi)腔表面的旋轉(zhuǎn)傳動內(nèi)齒輪嚙合并帶動徑向進給控制段筒體旋轉(zhuǎn)。這樣旋轉(zhuǎn)傳動中間齒輪的設(shè)置方便調(diào)控旋轉(zhuǎn)傳動的傳動比，同時能夠進一步提尚傳動的穩(wěn)定性，提尚裝置整體穩(wěn)定性。
[0013]進一步地周向旋轉(zhuǎn)控制段筒體內(nèi)腔沿軸向的中部向內(nèi)延伸形成一隔斷，隔斷后方形成周向旋轉(zhuǎn)控制電機安裝空間，所述周向旋轉(zhuǎn)控制電機輸出軸可轉(zhuǎn)動地穿過隔斷設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)傳動中間齒輪安裝設(shè)置在隔斷上。這樣更加方便各構(gòu)件裝配設(shè)置。
[0014]進一步地，所述徑向進給控制段，包括一個同軸設(shè)置于機械臂前部的徑向進給控制段筒體，徑向進給控制段筒體前端和切削段固定連接，徑向進給控制段筒體后端和周向旋轉(zhuǎn)控制電機前端相連，徑向進給控制段筒體內(nèi)部安裝有徑向進給控制電機，所述徑向進給控制電機輸出軸向前設(shè)置并向前連接有減速傳動系統(tǒng)，所述減速傳動系統(tǒng)包括用于和刀具上的傳動齒條嚙合的刀具徑向進給傳動齒輪。
[0015]這樣，徑向進給控制段中，靠徑向進給控制電機輸出轉(zhuǎn)動至減速傳動系統(tǒng)減速后，再靠刀具徑向進給傳動齒輪將轉(zhuǎn)動傳遞到傳動齒條轉(zhuǎn)化為刀具徑向伸縮的平動，進而實現(xiàn)刀具徑向伸縮的控制，具有結(jié)構(gòu)簡單，控制可靠的優(yōu)點。
[0016]作為優(yōu)化，所述減速傳動系統(tǒng)包括諧波減速機構(gòu)，諧波減速機構(gòu)輸出端和一個徑向進給傳動軸相連，徑向進給傳動軸前端延伸至切削段筒體內(nèi)部空腔中并設(shè)置刀具徑向進給傳動齒輪。這樣，采用諧波減速機構(gòu)作為減速傳動系統(tǒng)，能夠極大地降低傳動比，能夠更好地提高刀具徑向進給輸出的控制精度。
[0017]進一步地，所述諧波減速機構(gòu)包括徑向進給控制電機輸出軸上同軸設(shè)置的諧波輸入齒輪，諧波輸入齒輪外均勻布置有數(shù)個諧波中間齒輪，諧波中間齒輪和諧波輸入齒輪嚙合，諧波中間齒輪外具有一個和諧波輸入齒輪同軸設(shè)置的諧波轉(zhuǎn)輪，諧波轉(zhuǎn)輪具有內(nèi)齒圈和諧波中間齒輪嚙合，諧波轉(zhuǎn)輪外套設(shè)有諧波柔輪，諧波轉(zhuǎn)輪外表面沿直徑方向的兩端還對稱安裝有兩個沿徑向向外凸起的波發(fā)生構(gòu)件，波發(fā)生構(gòu)件外端和諧波柔輪內(nèi)表面抵接并使得諧波柔輪變形呈橢圓形，諧波柔輪外表面形成有外齒圈且在橢圓形長軸的兩端和一個與徑向進給控制段筒體相對固定的內(nèi)齒輪嚙合，諧波柔輪前端為諧波減速機構(gòu)的輸出端且和徑向進給傳動軸后端相連。這樣，工作時徑向進給控制電機輸出軸通過諧波輸入齒輪帶動諧波中間齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動諧波轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，再靠波發(fā)生構(gòu)件帶動諧波柔輪和固定的外齒圈配合產(chǎn)生差速反轉(zhuǎn);這樣該諧波減速機構(gòu)中靠諧波中間齒輪先實現(xiàn)第一級減速傳動，然后再次靠諧波柔輪實現(xiàn)差速傳動后帶動徑向進給傳動軸旋轉(zhuǎn)輸出，故可以極大地提高了減速傳動效果，保證了刀具徑向進給的穩(wěn)定性和可控性，提高了徑向進給控制精度。再進一步地，所述波發(fā)生構(gòu)件為沿軸向設(shè)置的滾柱。這樣滾柱的設(shè)置能夠?qū)⒉òl(fā)生構(gòu)件和諧波柔輪之間形成滾動配合，極大地減小摩擦降低磨損提高傳動平穩(wěn)性，而且更重要的是此處結(jié)構(gòu)設(shè)置使得當(dāng)?shù)毒吖ぷ鞒惺芮邢鞣聪驂毫鬟f到此處后會轉(zhuǎn)化為滾柱在沿諧波轉(zhuǎn)輪徑向上的壓力，而且即使有部分其他方向的分力也會被滾柱自身旋轉(zhuǎn)所抵消，不會再次往回傳遞，產(chǎn)生良好的反轉(zhuǎn)自鎖效果，極大地提高了刀具工作的穩(wěn)定性。再進一步地，所述徑向進給傳動軸整體為前端直徑減小的階梯圓盤狀，徑向進給傳動軸上位于刀具徑向進給傳動齒輪的兩端位置各通過一個軸承安裝在切削段筒體內(nèi)腔中。這樣可以更好地保證傳動平穩(wěn)，提高穩(wěn)定性。再進一步地，徑向進給傳動軸后端周向上設(shè)置有插接凹槽和諧波柔輪前端沿周向外突設(shè)置的插接凸起配合實現(xiàn)連接。這樣插接凹槽內(nèi)留有供諧波柔輪前端的插接凸起沿徑向波動的空間，采用這種活動連接傳動可以消除諧波柔輪徑向變形對傳動過程帶來的振動，保證傳動平穩(wěn)性。進一步地所述徑向進給控制段筒體前端密封套接固定在切削段筒體后端外部，所述內(nèi)齒輪固定設(shè)置在切削段筒體后端內(nèi)腔表面上，這樣結(jié)構(gòu)整體性更好且更加利于密封設(shè)置。進一步地諧波減速機構(gòu)前端位置還設(shè)置有整體呈圓盤狀的諧波輪座，所述諧波輪座周邊位置固定在徑向進給控制段筒體內(nèi)腔前部的一個臺階面上，所述諧波中間齒輪內(nèi)部的齒輪轉(zhuǎn)軸安裝固定在諧波輪座上。這樣諧波輪座的設(shè)置更加方便諧波減速機構(gòu)中各構(gòu)件的安裝設(shè)置。進一步地，所述諧波轉(zhuǎn)輪后端端面上具有外凸的限位凸起并配合插入到諧波輪座前端端面的一個限位槽內(nèi)實現(xiàn)諧波轉(zhuǎn)輪徑向限位，所述徑向進給傳動軸后端端面上正對諧波轉(zhuǎn)輪位置具有沿軸向向后的限位凸起用于實現(xiàn)對諧波轉(zhuǎn)輪軸向上的定位。這樣裝配后能夠更好地實現(xiàn)對諧波轉(zhuǎn)輪在徑向和軸向上的定位，而且使得徑向進給傳動軸后端端面和諧波中間齒輪前端端面之間留出安裝空間，該安裝空間供諧波中間齒輪在其齒輪轉(zhuǎn)軸前端安裝限位銷實現(xiàn)對諧波中間齒輪的裝配和限位。
[0018]進一步地，所述切削段包括一個切