一种镗削机械臂径向进给控制段结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复杂孔壁形状的镗削加工领域，具体涉及一种镗削机械臂径向进给控制段结构。
【背景技术】
[0002]镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径切削工艺，其应用范围一般从半粗加工到精加工，所用刀具通常为镗刀或镗杆。镗孔是对锻出，铸出或钻出孔的进一步加工，属于镗削方式的一种。镗孔可扩大孔径，提高精度，减小表面粗糙度，还可以较好地纠正原来孔轴线的偏斜。
[0003]普通的镗刀结构，一般包括刀柄和设置在刀柄前端的刀具，刀柄后端安装在机床上，使用时靠机床提供动力进行镗削加工。但对于一些不适合靠机床实现加工的情况，例如在一些已安装好的较大设备上进行技改需要扩孔镗削加工等情况，则很难采用现有的加工设备实现加工。
[0004]另外，现有的镗刀，镗削加工性能有限，对于深度大于直径6倍以上的深孔镗削加工，以及一些比较复杂的结构例如螺旋式断隔槽、直槽、斜槽、圆弧槽、螺纹、螺旋面、圆弧面、内孔的局部扩大等加工时，也难以保证精度和加工效率。
[0005]为了解决上述现有镗刀难以加工复杂型面和难以实现独立加工的问题，申请人考虑设计了一种镗削加工三轴联动机械臂，包括整体呈圆柱状的刀柄和刀具，刀具安装在刀柄前端的切削段内，其特点在于，所述刀柄上切削段后端向后依次形成有用于控制刀具径向进给的径向进给控制段、用于控制刀具切削段周向旋转的周向旋转控制段和用于控制刀具切削段轴向伸缩的轴向伸缩控制段，刀柄上还设置有用于实现在被加工孔内支撑的刀具稳定支撑装置。这样，该机械臂能够靠刀具稳定支撑装置支撑在被加工孔内部，然后加工过程中能够产生三轴联动，靠周向旋转控制段控制旋转镗削的同时能够控制刀具沿径向进给或伸缩运动，进而实现了镗削独立加工的同时，能够完成复杂结构和深孔结构的镗削加工。具有镗削加工范围大，适用性广的特点。
[0006]但其中，对于径向进给控制段及其前端衔接结构应该怎样设计，才具有结构简单，控制可靠，利于控制且控制精度尚等效果成为有待进一步考虑的冋题。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是:如何提供一种结构简单，控制可靠，利于控制且控制精度高的镗削机械臂径向进给控制段结构。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案:
一种镗削机械臂径向进给控制段结构，其特征在于，所述径向进给控制段，包括一个同轴设置于机械臂前部的径向进给控制段筒体，径向进给控制段筒体前端和切削段固定连接，径向进给控制段筒体内部安装有径向进给控制电机，所述径向进给控制电机输出轴向前设置并向前连接有减速传动系统，所述减速传动系统包括用于和刀具上的传动齿条啮合的刀具径向进给传动齿轮。
[0009]这样，径向进给控制段中，靠径向进给控制电机输出转动至减速传动系统减速后，再靠刀具径向进给传动齿轮将转动传递到传动齿条转化为刀具径向伸缩的平动，进而实现刀具径向伸缩的控制，具有结构简单，控制可靠的优点。
[0010]作为优化，所述减速传动系统包括谐波减速机构，谐波减速机构输出端和一个径向进给传动轴相连，径向进给传动轴前端延伸至切削段筒体内部空腔中并设置刀具径向进给传动齿轮。这样，采用谐波减速机构作为减速传动系统，能够极大地降低传动比，能够更好地提高刀具径向进给输出的控制精度。
[0011]进一步地，所述谐波减速机构包括径向进给控制电机输出轴上同轴设置的谐波输入齿轮，谐波输入齿轮外均匀布置有数个谐波中间齿轮，谐波中间齿轮和谐波输入齿轮啮合，谐波中间齿轮外具有一个和谐波输入齿轮同轴设置的谐波转轮，谐波转轮具有内齿圈和谐波中间齿轮啮合，谐波转轮外套设有谐波柔轮，谐波转轮外表面沿直径方向的两端还对称安装有两个沿径向向外凸起的波发生构件，波发生构件外端和谐波柔轮内表面抵接并使得谐波柔轮变形呈椭圆形，谐波柔轮外表面形成有外齿圈且在椭圆形长轴的两端和一个与径向进给控制段筒体相对固定的内齿轮啮合，谐波柔轮前端为谐波减速机构的输出端且和径向进给传动轴后端相连。这样，工作时径向进给控制电机输出轴通过谐波输入齿轮带动谐波中间齿轮旋转，带动谐波转轮旋转，再靠波发生构件带动谐波柔轮和固定的外齿圈配合产生差速反转;这样该谐波减速机构中靠谐波中间齿轮先实现第一级减速传动，然后再次靠谐波柔轮实现差速传动后带动径向进给传动轴旋转输出，故可以极大地提高了减速传动效果，保证了刀具径向进给的稳定性和可控性，提高了径向进给控制精度。再进一步地，所述波发生构件为沿轴向设置的滚柱。这样滚柱的设置能够将波发生构件和谐波柔轮之间形成滚动配合，极大地减小摩擦降低磨损提高传动平稳性，而且更重要的是此处结构设置使得当刀具工作承受切削反向压力传递到此处后会转化为滚柱在沿谐波转轮径向上的压力，而且即使有部分其他方向的分力也会被滚柱自身旋转所抵消，不会再次往回传递，产生良好的反转自锁效果，极大地提高了刀具工作的稳定性。再进一步地，所述径向进给传动轴整体为前端直径减小的阶梯圆盘状，径向进给传动轴上位于刀具径向进给传动齿轮的两端位置各通过一个轴承安装在切削段筒体内腔中。这样可以更好地保证传动平稳，提高稳定性。再进一步地，径向进给传动轴后端周向上设置有插接凹槽和谐波柔轮前端沿周向外突设置的插接凸起配合实现连接。这样插接凹槽内留有供谐波柔轮前端的插接凸起沿径向波动的空间，采用这种活动连接传动可以消除谐波柔轮径向变形对传动过程带来的振动，保证传动平稳性。进一步地所述径向进给控制段筒体前端密封套接固定在切削段筒体后端外部，所述内齿轮固定设置在切削段筒体后端内腔表面上，这样结构整体性更好且更加利于密封设置。进一步地谐波减速机构前端位置还设置有整体呈圆盘状的谐波轮座，所述谐波轮座周边位置固定在径向进给控制段筒体内腔前部的一个台阶面上，所述谐波中间齿轮内部的齿轮转轴安装固定在谐波轮座上。这样谐波轮座的设置更加方便谐波减速机构中各构件的安装设置。进一步地，所述谐波转轮后端端面上具有外凸的限位凸起并配合插入到谐波轮座前端端面的一个限位槽内实现谐波转轮径向限位，所述径向进给传动轴后端端面上正对谐波转轮位置具有沿轴向向后的限位凸起用于实现对谐波转轮轴向上的定位。这样装配后能够更好地实现对谐波转轮在径向和轴向上的定位，而且使得径向进给传动轴后端端面和谐波中间齿轮前端端面之间留出安装空间，该安装空间供谐波中间齿轮在其齿轮转轴前端安装限位销实现对谐波中间齿轮的装配和限位。
[0012]进一步地，所述切削段包括一个切削段筒体，切削段筒体前部位置设置有刀具安装槽并用于安装刀具，刀具包括用于形成切削刃的刀头部分和用于实现安装和刀具径向进给传动的安装柄部分，刀头部分的切削刃位置外露出刀具安装槽，刀头部分和安装柄部分分体式设计且采用螺栓固定连接为一体。
[0013]这样，刀具采用刀头和安装柄两部分结构实现，靠刀头部分形成切削刃，这样，可以针对切削和安装不同的要求各自采用不同的材料，以提高切削刃加工强度的同时降低成本。同时将刀具分为两个部分，方便安装柄部分上设置传动结构实现刀具径向进给传动。
[0014]作为优化，安装柄部分的内侧面上设置有传动齿条用于实现刀具径向进给传动。这样传动结构采用传动齿条，可以方便和传动输入齿轮啮合实现刀具进给进给传动，结构简单且利于传动比精确控制。
[0015]作为优化，刀头部分采用硬质合金材料制得，安装柄部分采用45号钢制得。这样能够满足两部分各自功能要求，较低了成本。
[0016]作为优化，所述传动齿条包括第一传动齿条和第二传动齿条，第一传动齿条和第二传动齿条并列错位设置且同时和用于实现刀具径向进给传动的刀具径向进给传动齿轮啮合。
[0017]这样，设置两个传动齿条同时和刀具径向进给传动齿轮啮合，可以靠两个传动齿条的错位设置，使其两个传动齿条中错位相邻的两个轮齿分别贴合到刀具径向进给传动齿轮一个齿槽的前后两侧;这样就消除了采用齿轮啮合传动容易存在的啮合间隙，在较小啮合间隙导致的传动误差的同时极大地降低了对齿轮制造精度的要求。
[0018]进一步