工業(yè)機(jī)器人軸承座薄壁孔的銑削加工工藝*

□ 劉霞云 □ 楊 勇 □ 姚宇蘢

1.廣東技術(shù)師范大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 廣州 510635 2.長沙富蘭德實驗分析儀器有限公司 長沙 410013 3.廣州長仁工業(yè)科技有限公司 廣州 511340

1 研究背景

筆者以工業(yè)機(jī)器人軸承座薄壁孔為研究對象,分析零件的結(jié)構(gòu)特點與加工難點,提供一種用銑削代替鏜孔來實現(xiàn)高精度孔加工的方法。這一加工方法簡單方便,生產(chǎn)效率高,可靠性高。

2 結(jié)構(gòu)分析

軸承座是工業(yè)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的受力件之一,具有壁薄、精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、緊湊等特點。軸承座內(nèi)孔是重要的加工部位,其質(zhì)量優(yōu)劣對工業(yè)機(jī)器人的定位精度及重復(fù)定位精度有重要影響。

軸承座模型如圖1所示。軸承座的材質(zhì)為A6061鋁合金,具有質(zhì)量輕、密度小、比強度高、抗腐蝕等優(yōu)點[10]。軸承座加工的關(guān)鍵尺寸部位集中在軸承座頂部,僅由三個支點支撐,處于懸空狀態(tài)。軸承安裝在頂部內(nèi)側(cè)孔內(nèi),軸承孔壁薄且懸空,加工時易變形。

▲圖1 軸承座模型

3 加工難點分析

軸承座體積小,型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度要求高,壁薄,關(guān)鍵部位都處于懸空狀態(tài),在加工過程中極易變形。

▲圖2 軸承座尺寸

綜上所述,軸承座加工精度要求高,且要充分考慮鋁合金材料的熱變形問題。加工熱變形直接制約軸承座的最終精度,會降低綜合機(jī)械性能,這就要求對加工流程、加工路徑、切削參數(shù)等進(jìn)行最優(yōu)化處理。

4 銑削加工方案

4.1 刀具

4.2 工藝

▲圖3 軸承座加工圖

三個腰型孔呈120°均布,孔窄且深,起排氣作用,表面粗糙度Ra為6.3 μm。選用φ4.5 mm麻花鉆在每個腰型孔內(nèi)鉆三個工藝孔,如圖5所示,然后選用φ4 mm銑刀沿著輪廓四周走刀。

4.3 切削要素

▲圖4 圓弧進(jìn)刀加工

▲圖5 腰型孔內(nèi)工藝孔

表1 切削要素

4.4 切削液

切削液具有潤滑、冷卻、清潔等作用。在銑削過程中產(chǎn)生的切削熱量容易使鋁合金材料產(chǎn)生熱變形,在高溫下,鋁合金材料還容易出現(xiàn)粘刀問題,加劇刀具磨損。使用切削液能有效減小切削熱量,提高刀具的耐用度。一般采用5%濃度的乳化液,適當(dāng)提高切削液濃度能有效提高零件加工面的潤滑效果、切削性能,減小加工表面粗糙度值。在加工軸承座時,切削液采用5%～10%的乳化液。

▲圖6 加工完成的軸承座

5 結(jié)束語

筆者介紹了工業(yè)機(jī)器人軸承座的加工特點,分析了銑削加工難點,從刀具、工藝、切削參數(shù)、切削液等方面提出了銑削代替鏜孔的軸承座薄壁孔加工方法。這一銑削加工方法相比鏜孔,所需要的設(shè)備及刀具少,降低了生產(chǎn)成本,提高了可靠性。銑削代替鏜孔加工的工業(yè)機(jī)器人軸承座,各項指標(biāo)均能夠滿足技術(shù)要求,為其它高精度薄壁孔零件采用銑削加工提供了參考和借鑒。