[发明专利]一种机器人铣削双轴复合刀具装置及方法

说明书

本发明涉及一种机器人铣削双轴复合刀具装置及方法，属于机械加工中冷热复合加工领域。所述装置是由机器人驱动单元、连接支架、复合刀具装置、被加工工件组成。其中，复合刀具装置包括机器人连接轴、上盖、轴承、齿轮组、刀柄、弹簧夹头、铣刀和刀柄帽。机器人驱动单元带动复合刀具装置中铣刀旋转，对被加工工件进行加工。由机器人驱动单元与复合刀具装置的机器人连接轴固连，从而带动主动齿轮。由主动齿轮带动两个从动齿轮反向旋转，从而带动两个铣刀反向旋转，实现双轴同时对被加工工件双侧面铣削加工。本发明结构简单、安装简便、成本较低，通过更换铣削加工刀具，可以改变被加工零件侧面尺寸，即墙体厚度，从而达到加工精度和表面质量要求。

技术领域

本发明涉及一种机器人减材铣削复合刀具结构及方法，属于机械加工中冷热复合加工领域，是增减材一体化复合制造中铣削减材平整加工用工装设备及安装、使用方法。

背景技术

近年来，在资源节约及高效制造的背景下，基于“加法”加工模式的增材制造技术在复杂形状薄壁件的制造上呈现出广阔的应用前景。增材制造技术是通过CAD设计数据采用材料逐层累积的方法制造实体零件的技术。增材制造技术代表着生产模式和先进制造技术发展的趋势，产品生产将逐步从大规模制造向定制化制造发展，满足社会多样化需求。增材制造优势在于制造周期短、适合单件个性化需求、大型波比件制造、钛合金等难加工易热成形零件制造、结构复杂零件制造，在航空航天、医疗等领域，产品开发阶段，计算机外设发展和创新教育上具有广阔发展空间。

在增材制造领域，以电弧作为热源的金属零件增材制造技术具有设备简单、材料利用率高、生产效率高等优点。电弧增材制造技术采用电弧作为热源，将金属丝材熔化，按设定成形路径在基板上堆积层片，层层堆敷直至金属零件成形。成形零件由全焊缝金属组成，致密度高、冶金结合性能好、化学成分均匀、力学性能好。但是，电弧增材制造过程是以高温液态金属熔滴过渡的方式进行的。随堆积层数的增加，堆积零件热积累严重、散热条件差、熔池过热、难于凝固、堆积层形状难于控制。特别在零件边缘堆积时，由于液态熔池的存在，使得零件的边缘形态与成形尺寸的控制变得更加困难。这些问题都直接影响零件的冶金结合强度、堆积尺寸精度和表面质量。由此可见，成形形貌的控制是金属零件增材制造技术的主要瓶颈，这是由于其本身离散化过程中采用STL格式和二维分层技术，从而造成尺寸的误差和阶梯效应。一般来说，分层厚度越小，精度越高，但所需的时间也越长，从而增加了成本。传统的机加工，尤其是利用机器人的铣削加工具有高精度、高效率、加工柔性好、工艺规划简单等特点，能够弥补上述缺点。将增材制造和减材制造有效的结合，形成增减材冷热加工复合制造技术，具有广阔的应用前景。

本发明公开了一种增减材复合加工中机器人铣削双轴复合刀具装置及方法。采用机器人铣削双轴复合刀具装置，能够对金属丝材增材制造过程中薄壁墙体零件侧面进行光整加工，本发明所述的装置及方法结构简单、安装简便、成本较低，通过更换铣削加工刀具，可以改变被加工零件侧面尺寸，即墙体厚度，从而达到加工精度和表面质量要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种机器人铣削双轴复合刀具装置，通过机器人驱动单元带动固定在连接支架上的复合刀具装置对被加工工件薄壁墙体部分实现双轴双侧面同时铣削减材加工。本发明同时提供了一种机器人铣削双轴复合刀具安装及使用方法，使双轴反向同时旋转，实现0～3000rpm正反转无极调速。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种机器人铣削双轴复合刀具装置，其特征在于：包括由机器人驱动单元(1)、连接支架(2)、复合刀具装置(3)、被加工工件(4)，复合刀具装置通过连接支架(2)与机器人驱动单元连接(1)，通过机器人驱动单元实现调速；连接支架(2)由上盖板(2.2)、托板(2.3)、下盖板(2.4)组成；

复合刀具装置(3)包括机器人连接轴(5)、上盖(6)、轴承(7)、齿轮组(8)、刀柄(9)、弹簧夹头(10)、铣刀(11)和刀柄帽(12)；