[发明专利]一种机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备及工艺方法

权利要求书

1.一种机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备，其特征在于包括：机器人模块、磨削加工工具模块、工作台模块、变位机模块，其中用于承载齿轮工件的变位机模块安装在工作台模块上，机器人模块设于工作台模块一侧，磨削加工工具模块安装在机器人模块的末端执行器上；磨削加工工具模块包括气动刻磨机1、成型刀具、靠模、对刀仪、XY-水平滑台、气缸、第一L型连接板、第二L型连接板以及连接板，气动刻磨机前端安装成型刀具，气动刻磨机通过夹具、第一L型连接板与XY-水平滑台上板面相连接；XY-水平滑台作为靠模的位置调节装置通过连接板连接靠模，靠模同侧安装对刀仪；气缸通过第二L型连接板安装于机器人模块的末端执行器上；气缸的活塞与第一L型连接板连接。

2.根据权利要求1所述的机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备，其特征在于：还包括计算机模块以及气动装置模块，计算机模块通过通讯接口与机器人模块中的机器人控制器进行双向通讯连接，计算机模块的数据输入端接收对刀仪测量的工件位置数据；计算机模块的数据输出端将修正后的工件位置数据发送至机器人模块中的机器人控制器；气动装置模块为气动刻磨机及气缸提供气源。

3.根据权利要求1所述的机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备，其特征在于：所述靠模主体为两个不同坡度的板状等腰梯形结构组合而成，靠模头部为圆弧结构，圆弧的圆心角为大于180度的优弧，抵接于齿轮工件的齿廓面上，靠模尾部有两个连接孔，通过连接板安装于XY-水平滑台下板面上。

4.根据权利要求3所述的机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备，其特征在于：靠模头部上端面圆弧中心设有锥形定位中心孔。

5.根据权利要求1所述的机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备，其特征在于：成型刀具回转轴线与靠模头部圆弧的轴线共线，形成定尺结构。

6.根据权利要求1所述的机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

1）齿轮齿廓曲线的提取与离散、加工轨迹规划，生成机器人可识别的轨迹程序；

2）进行对刀操作，使成型刀具回转轴线与靠模头部圆弧轴线共线；

3）进行磨削工具坐标系的标定和工件坐标系的标定；

4）基于齿轮齿廓圆角尺寸的定尺结构磨削及齿轮齿廓圆角形状的成型刀具磨削方法，实现齿轮工件齿廓圆角的磨削加工；

5）采用气缸在磨削过程中对机器人进给运动轨迹误差进行瞬时位置补偿；

6）采用对刀仪在磨削加工过程中定时进行磨削工具与齿轮工件的相对位置测量，通过计算机进行数据处理，由机器人模块实现磨削位置偏移补偿，避免对加工质量的影响；

步骤1）中加工轨迹规划包括：

101）采用指定角度切入、切出的进给轨迹磨削加工方式，以加工齿轮的齿槽轴向中间对称平面为分界面，靠模上表面与齿轮轮齿端面平行，靠模的中间对称线与分界面重合时靠模的回转角度为零；

102）在磨削加工过程中靠模上表面与齿轮轮齿端面平行，靠模在分界面的一侧以规定角度切入，并在磨削进给运动过程中同时绕回转轴线转动减小切入角度直至分界面，此时靠模回转角度值变化为零；磨削加工分界面另一侧齿廓线时靠模绕回转轴线向相反方向旋转，在另一齿廓以规定的切出角度切出。

7.根据权利要求6所述的机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备的工艺方法，其特征在于步骤2）中对刀操作包括：采用XY-水平滑台对靠模在水平面内进行X轴、Y轴方向的位置调节；靠模通过连接板与XY-水平滑台的下板面连接，调节XY-水平滑台上的螺旋测微仪使水平滑台下板面沿X轴、Y轴移动，带动安装其上的靠模移动，实现成型刀具回转轴线与靠模头部圆弧轴线共线的调节。

8.根据权利要求6所述的机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备的工艺方法，其特征在于步骤4）中定尺结构磨削方法包括：成型刀具回转轴线与靠模头部圆弧的圆心同轴，磨削加工中成型刀具回转轴线与靠模头部圆弧工作部位的弧线距离相等，保证磨削加工过程中刀具与齿廓线间的距离恒定，实现定量去除，满足磨削加工后齿轮齿廓过渡圆角的尺寸要求。

9.根据权利要求6所述的机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备的工艺方法，其特征在于步骤5）采用气缸在磨削过程中对机器人进给运动轨迹误差进行瞬时位置补偿，具体为：设定合适的气源压力通入气缸，通过气缸活塞向前顶出使靠模头部圆弧与齿轮齿廓面在磨削加工过程中始终紧密接触，实现对机器人运动轨迹误差进行瞬时位置调节补偿，与定尺结构配合，保证成型刀具与齿廓线间的距离恒定，满足磨削加工后的齿廓过渡圆角尺寸大小一致性要求。