專利名稱：異形曲面表面自動加工機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及表面機(jī)械加工設(shè)備，具體地說是一種異形曲面表面自動加工機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)水平的發(fā)展，用 戶對產(chǎn)品外形和表面質(zhì)量的要求不斷提高，產(chǎn)品表面加工的質(zhì)量往往成為最終決定產(chǎn)品品質(zhì)的決定性因素。由于工件的形狀常常是不規(guī)則的，使得待加工的曲面往往具有復(fù)雜的幾何形狀特征，即異形曲面。傳統(tǒng)的異形曲面表面加工，一般采用手工的方式，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下，而且很難保證加工產(chǎn)品質(zhì)量的一致性；同時(shí)工業(yè)現(xiàn)場噪聲、粉塵也嚴(yán)重影響工人的健康。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有手工加工曲面存在的效率低、一致性差等問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種異形曲面表面自動加工機(jī)。該自動加工機(jī)可多個(gè)零件同時(shí)加工，能夠保證加工精度及產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，使加工效率大大提高。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種被加工零件夾持穩(wěn)定，不易掉落的異形曲面表面自動加工機(jī)。本實(shí)用新型的又一目的在于提供一種對加工環(huán)境進(jìn)行凈化處理的異形曲面表面自動加工機(jī)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型包括機(jī)械本體、操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)、夾具及隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)，其中操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)械本體內(nèi)，包括直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)、平動臺及轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)，所述直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)具有在X軸、Y軸及Z軸方向往復(fù)運(yùn)動的三個(gè)自由度，所述平動臺安裝在直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)上，在平動臺上設(shè)有多個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)，每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的輸出端均具有繞X軸、Y軸及Z軸旋轉(zhuǎn)的自由度以及隨直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)在X軸、Y軸及Z軸方向往復(fù)運(yùn)動的共六個(gè)自由度，在轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的輸出端上安裝有夾具；在每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的上方均對應(yīng)一個(gè)安裝在所述機(jī)械本體上的隨動拉絲機(jī)構(gòu)，每個(gè)隨動拉絲機(jī)構(gòu)均帶有通過電機(jī)驅(qū)動的加工輪，被加工的零件安裝在所述夾具上，通過隨動拉絲機(jī)構(gòu)中的加工輪進(jìn)行加工。其中所述隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)械本體的一側(cè)面板頂部，在機(jī)械本體同側(cè)面板上設(shè)有與隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)數(shù)量相同的夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)，所述夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)位于隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)的下方；所述夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)包括氣缸、活塞桿、支撐件及連接件，其中氣缸通過連接件與所述機(jī)械本體的一側(cè)面板固接，氣缸的活塞桿上設(shè)有可升降的、用于支撐被加工零件的支撐件；所述機(jī)械本體一側(cè)面板的頂部安裝有吸風(fēng)機(jī)構(gòu)，在該吸風(fēng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有多個(gè)隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)；所述吸風(fēng)機(jī)構(gòu)包括排屑罩及集屑箱，集屑箱固接在機(jī)械本體一側(cè)面板的頂部、為中空箱體，與工業(yè)吸塵器連通，在所述集屑箱朝向加工零件的一側(cè)設(shè)有排屑罩，該排屑罩的數(shù)量與所述隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)及所述轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的數(shù)量相同，所述排屑罩的開口正對零件加工的位置；所述平動臺內(nèi)設(shè)有三個(gè)電機(jī)，與安裝在平動臺上的各轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)通過同步帶依次相連，靠近電機(jī)的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)通過三組帶輪及同步帶傳動裝置分別與三個(gè)電機(jī)的輸出軸相連，通過三個(gè)電機(jī)的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的輸出端同步轉(zhuǎn)動；所述轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)包括底板、殼體、第一傘齒輪、第二傘齒輪、第三傘齒輪、末端法蘭、中間擺塊、傳動軸、第四傘齒輪、第五傘齒輪、第六傘齒輪及由上至下設(shè)置的三組帶輪，其中底板固定在所述平動臺上，在底板上固接有一組帶輪，殼體通過第二軸承與底板連接，所述殼體下端內(nèi)部分別設(shè)有第五傘齒輪及第六傘齒輪，第六傘齒輪的第六齒輪軸上安裝有第二組帶輪，第五傘齒輪的第五齒輪軸插設(shè)在所述第六齒輪軸內(nèi)，并由第六齒輪軸穿出、設(shè)有第三組帶輪；所述第六傘齒輪與安裝在殼體下端內(nèi)部一側(cè)的第一傘齒輪嚙合，第五傘齒輪與安裝在殼體下端內(nèi)部另一側(cè)的第一傘齒輪嚙合；所述殼體上端 內(nèi)部設(shè)有中間擺塊，第三傘齒輪的第三齒輪軸通過第三軸承與中間擺塊連接、隨中間擺塊一起擺動，所述第三齒輪軸的一端設(shè)有第三傘齒輪，另一端連接有作為轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)輸出端的末端法蘭，所述夾具安裝在該末端法蘭上；所述第三傘齒輪與安裝在殼體上端內(nèi)部一側(cè)的第二傘齒輪嚙合，殼體上端內(nèi)部的另一側(cè)設(shè)有與中間擺塊固接的傳動軸；所述第一傘齒輪的第一齒輪軸與第二傘齒輪的第二齒輪軸之間以及第五傘齒輪的第五齒輪軸與傳動軸之間分別通過帶輪及同步帶傳動裝置相連；所述第五齒輪軸與第六齒輪軸及第三齒輪軸同軸，第一齒輪軸與第四齒輪軸同軸，第二齒輪軸與傳動軸同軸；所述第一齒輪軸與第二齒輪軸分別由殼體的一側(cè)穿出、通過帶輪及同步帶傳動裝置相連，傳動軸與第四齒輪軸分別由殼體的另一側(cè)穿出、通過帶輪及同步帶傳動裝置相連，所述殼體的兩側(cè)分別罩有同步帶外殼；所述殼體包括手腕下殼體、手腕上殼體及手腕中間殼體，其中手腕下殼體通過第二軸承安裝在底板上，手腕中間殼體的一端與手腕下殼體相連，另一端連接手腕上殼體；所述隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)包括第四電機(jī)、帶輪及傳動帶傳動裝置、帶輪軸、平衡桿、機(jī)座、安裝板、隨動桿及配重，其中機(jī)座安裝在機(jī)械本體上，所述安裝板通過隨動桿與機(jī)座鉸接，第四電機(jī)固定在安裝板上、通過帶輪及傳動帶傳動裝置與帶輪軸相連；所述平衡桿鉸接在隨動桿上、并與安裝板固接，平衡桿的一端與所述帶輪軸連接，另一端設(shè)有配重；所述帶輪軸的兩端分別設(shè)有加工輪，所述加工輪始終保持與被加工零件的表面接觸；所述帶輪軸的兩端分別設(shè)有第一加工輪及第二加工輪，其中任一加工輪的厚度薄于另一個(gè)加工輪。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為I.本實(shí)用新型采用直角坐機(jī)器人機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)使被加工零件具有六個(gè)自由度，對零件進(jìn)行自動變換位置及加工零件表面，更設(shè)置了多個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)零件在一套加工機(jī)上同時(shí)加工，達(dá)到低成本、高效率的生產(chǎn)目的。2.本實(shí)用新型被加工的零件具有六個(gè)自由度，加工輪可以適應(yīng)各種異形曲面的加工和曲面間加工軌跡的平滑切換，通過隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)恒壓力表面加工；通過調(diào)節(jié)配重就可以控制加工輪的加工正壓力的大小。3.本實(shí)用新型被加工的零件可通過夾具及夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)共同支撐，避免在加工過程中夾具掉落。4.本實(shí)用新型設(shè)置了吸風(fēng)裝置，在外置的工業(yè)吸塵器產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，收集和排出拉絲產(chǎn)生的細(xì)屑、粉塵等，對加工環(huán)境進(jìn)行凈化處理。

[0014]圖I為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型平動臺與轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖4為本實(shí)用新型平動臺與轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖5為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)中手腕 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型吸風(fēng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；其中I為機(jī)械本體；2為操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)，21為直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，22為平動臺，23為轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)，24為X軸直線單元，25為Y軸直線單元，26為Z軸直線單元，2301為第一電機(jī)，2302為第二電機(jī)，2303為第三電機(jī)，2304為第一帶輪，2305為第二帶輪，2306為第三帶輪，2307為第四帶輪，2308為第五帶輪，2309為第六帶輪，2310為底板，2311為手腕下殼體，2312為第一傘齒輪，2313為第一同步帶，2314為第二傘齒輪，2315為第三傘齒輪，2316為末端法蘭，2317為手腕上殼體，2318為中間擺塊，2319為同步帶外殼，2320為軸承，2321為傳動軸，2322為第二同步帶，2323為手腕中間殼體，2324為第四傘齒輪，2325為第五傘齒輪，2326為第六傘齒輪，2327為第一齒輪軸，2328為第七帶輪，2329為第二齒輪軸，2330為第八帶輪，2331為第九帶輪，2332為第十帶輪，2333為第三齒輪軸，2334為第四齒輪軸，2335為第六齒輪軸，2336為第二軸承，2337為第三軸承；3為夾具，4為隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)，401為第四電機(jī)，402為傳動帶，403為第i^一帶輪，404為帶輪軸，405為第一加工輪，406為第二加工輪，407為平衡桿，408為機(jī)座，409為安裝板，410為隨動桿，411為配重；5為吸風(fēng)機(jī)構(gòu)，501為排屑罩，502為集屑箱；6為夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)，601為氣缸，602為活塞桿，603為支撐件，604為連接件。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。如圖I、圖2所示，本實(shí)用新型包括機(jī)械本體I、操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)2、夾具3及隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4，其中機(jī)械本體I中間開槽，一側(cè)的面板向上延伸；操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)2安裝在機(jī)械本體I的槽內(nèi)，包括直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)21、平動臺22及轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23，所述直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)21包括一個(gè)X軸直線單元、兩個(gè)Y軸直線單元25及兩個(gè)Z軸直線單元26，具有在X軸、Y軸及Z軸方向往復(fù)運(yùn)動的三個(gè)自由度，本實(shí)用新型的X軸為水平面的左右方向，Y軸為水平面的前后方向，Z軸為垂直水平面的方向；各直線單元均為現(xiàn)有技術(shù)，包括電機(jī)及傳動部分。所述平動臺22安裝在直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)21上，具有與在直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)21同樣的三個(gè)自由度；平動臺22上設(shè)有多個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23 (本實(shí)施例為四個(gè))，每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的輸出端均具有繞X軸、Y軸及Z軸旋轉(zhuǎn)的自由度以及隨直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)21在X軸、Y軸及Z軸方向往復(fù)運(yùn)動的共六個(gè)自由度；在轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的輸出端上安裝有夾具3，夾具3上具有定位的止口，被加工的零件安裝在夾具3上；在機(jī)械本體I 一側(cè)面板向上延伸的頂部安裝有吸風(fēng)機(jī)構(gòu)5，在該吸風(fēng)機(jī)構(gòu)5上設(shè)置有多個(gè)隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4，隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4的數(shù)量與轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的數(shù)量相同，即一個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的上方對應(yīng)一個(gè)隨動拉絲機(jī)構(gòu)4 ;每個(gè)隨動拉絲機(jī)構(gòu)4均帶有通過電機(jī)驅(qū)動的加工輪，被加工的零件安裝在所述夾具3上，通過隨動拉絲機(jī)構(gòu)4中的加工輪進(jìn)行加工?？紤]到僅依靠夾具3來定位裝夾被加工零件，在某些姿態(tài)下，加工過程中零件易于出現(xiàn)變形、松脫甚至掉落的現(xiàn)象；因此，在機(jī)械本體I同側(cè)面板的延伸部位上設(shè)有與隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4及轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)3數(shù)量相同的夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)6，所述夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)6位于隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4的下方；利用夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)來配合夾具3對零件進(jìn)行裝夾增強(qiáng)，可以精確地對零件進(jìn)行定位和可靠牢固地夾緊，限制零件變形，防止零件的松脫和掉落，保證加工過程的順利進(jìn)行和高質(zhì)量的加工。 如圖3、圖4所示，平動臺22內(nèi)設(shè)有三個(gè)電機(jī)，分別為第一電機(jī)2301、第二電機(jī)2302及第三電機(jī)2303，三個(gè)電機(jī)與安裝在平動臺22上的各轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23通過同步帶依次相連，靠近電機(jī)的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23通過三組帶輪及同步帶傳動裝置分別與三個(gè)電機(jī)的輸出軸相連，通過三個(gè)電機(jī)的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的輸出端同步轉(zhuǎn)動；三個(gè)電機(jī)中，第一電機(jī)2301及第二電機(jī)2302的輸出端朝上，第三電機(jī)2303的輸出端朝下。如圖5所示，轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23包括包括底板2310、手腕下殼體2311、第一傘齒輪2312、第二傘齒輪2314、第三傘齒輪2315、末端法蘭2316、手腕上殼體2317、中間擺塊2318、傳動軸2321、手腕中間殼體2323、第四傘齒輪2324、第五傘齒輪2325、第六傘齒輪2326及由上至下設(shè)置的三組帶輪，每組帶輪均由兩個(gè)帶輪組成，即每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23均帶有第一 六帶輪2304 2309，其中底板2310固定在所述平動臺22上，在底板2310上固接有一組帶輪(第一帶輪2304及第二帶輪2305)，其中第一帶輪2304通過同步帶與第一電機(jī)2301的輸出端相連，第二帶輪2305通過同步帶與相鄰的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的第一組帶輪相連；手腕下殼體2311、手腕中間殼體2323及手腕上殼體2317由下至上依次連接，組成轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的殼體，手腕下殼體2311通過第二軸承2336安裝在底板2310上，手腕下殼體2311內(nèi)部分別設(shè)有第五傘齒輪2325及第六傘齒輪2326,第六傘齒輪2326安裝在第六齒輪軸2335的一端,第六齒輪軸2335的另一端由第一、二帶輪2304、2305中間穿過、鍵連接有第二組帶輪(第三帶輪2306及第四帶輪2307)，其中第三帶輪2306通過同步帶與第二電機(jī)2302的輸出端相連，第四帶輪2307通過同步帶與相鄰的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的第二組帶輪相連；第五傘齒輪2325的第五齒輪軸通過軸承插設(shè)在所述第六齒輪軸2335內(nèi)，第五傘齒輪2325安裝在第五齒輪軸的一端，第五齒輪軸的另一端由第六齒輪軸2335穿出、設(shè)有第三組帶輪(第五帶輪2308及第六帶輪2309)，其中第五帶輪2308通過同步帶與第三電機(jī)2303的輸出端相連，第六帶輪2309通過同步帶與相鄰的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的第三組帶輪相連。第六傘齒輪2326的一側(cè)手腕下殼體2311上通過軸承安裝有第一齒輪軸2327，第一傘齒輪2312安裝在第一齒輪軸2327的一端、與第六傘齒輪2326嚙合，第一齒輪軸2327的另一端由手腕下殼體2311穿出、鍵連接有第七帶輪2328 ；另一側(cè)的手腕下殼體2311上通過軸承安裝有第四齒輪軸2334，第四傘齒輪安裝在第四齒輪軸2334的一端、與第五傘齒輪2325嚙合，第四齒輪軸2334的另一端由手腕下殼體2311穿出、鍵連接有第十帶輪2332 ;第一齒輪軸2327與第四齒輪軸2334同軸。手腕上殼體2317與手腕中間殼體2323之間的空間設(shè)有中間擺塊2318，該中間擺塊2318通過第一軸承2320安裝在手腕上殼體2317與手腕中間殼體2323之間的空間中，可相對擺動；第三傘齒輪2315的第三齒輪軸2333通過第三軸承2337與中間擺塊2318連接、隨中間擺塊2318 —起擺動，所述第三齒輪軸2333的一端設(shè)有第三傘齒輪2315，另一端連接有作為轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23輸出端的末端法蘭2316，所述夾具3安裝在該末端法蘭2316上；第三傘齒輪2315 —側(cè)的手腕上殼體2317上通過軸承安裝有第二齒輪軸2329，第二傘齒輪2314安裝在第二齒輪軸2329的一端、與第三傘齒輪2315嚙合，第二齒輪軸2329的另一端由手腕上殼體2317穿出、鍵連 接有第八帶輪2330，該第八帶輪2330通過第一同步帶2313與第七帶輪2328連接；另一側(cè)的手腕上殼體2317上設(shè)有傳動軸2321，該傳動軸2321的一端與中間擺塊2318固接，另端由手腕上殼體2317穿出、鍵連接有第九帶輪2331，該第九帶輪2331通過第二同步帶2322與第十帶輪2332連接；第五齒輪軸與第六齒輪軸2335及第三齒輪軸2333同軸，第二齒輪軸2329與傳動軸2321同軸。在殼體的兩側(cè)分別罩有同步帶外殼2319。上述的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23，位置最靠近三個(gè)電機(jī)，其余的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23結(jié)構(gòu)完全相同，只是距離三個(gè)電機(jī)最遠(yuǎn)端的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23，其每組帶輪中只有一個(gè)通過同步帶與相鄰的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)連接；而位于中間的各轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23，每組帶輪中的兩個(gè)帶輪分別與兩側(cè)相鄰的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)中的相對應(yīng)組的帶輪相連，實(shí)現(xiàn)各轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的末端法蘭2316同步轉(zhuǎn)動。電機(jī)的數(shù)量也可根據(jù)需要來設(shè)定，如需要一個(gè)或兩個(gè)自由度，則只安裝一臺或兩臺電機(jī)即可。隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4的設(shè)計(jì)是基于力矩平衡原理調(diào)節(jié)加工輪與工件表面的接觸力，主要的作用在于一方面用于保證異形曲面實(shí)現(xiàn)恒壓力自適應(yīng)隨形加工，另一方面也為提高設(shè)備對加工同種工件存在尺寸和形狀偏差的適應(yīng)能力。隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4的數(shù)量與轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23及夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)6的數(shù)量相同。如圖6所示，隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4包括第四電機(jī)401、傳動帶402、第i^一帶輪403、帶輪軸404、第一加工輪405、第二加工輪406、平衡桿407、機(jī)座408、安裝板409、隨動桿410及配重411，其中機(jī)座408安裝在吸風(fēng)裝置5上，所述安裝板409通過隨動桿410與機(jī)座408鉸接，平衡桿407鉸接在隨動桿410上、并與安裝板409固接，可以繞隨動桿410在Y軸與Z軸組成的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；平衡桿407的一端與所述帶輪軸404連接，另一端設(shè)有配重411 ;帶輪軸404上設(shè)有第十一帶輪403，第四電機(jī)401固定在安裝板409上，第四電機(jī)401的輸出端通過傳動帶402與帶輪軸404上的第i^一帶輪403相連；所述帶輪軸404的兩端分別設(shè)有第一加工輪405及第二加工輪406，其中任一加工輪的厚度薄于另一個(gè)加工輪，本實(shí)施例為第一加工輪405的厚度小于第二加工輪406 大直徑-厚”的第二加工輪406，供大的零件或小曲率曲面表面加工時(shí)選用；“小直徑-薄”的第一加工輪405，供小的零件或大曲率曲面及曲面間的過渡區(qū)表面加工時(shí)選用。兩個(gè)加工輪可根據(jù)不同工件的特點(diǎn)及同一工件不同部位的特點(diǎn)，按照加工需要通過直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)21及轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23帶動被加工零件，實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)行移動換位；加工輪的轉(zhuǎn)動角速度可由電機(jī)和帶輪及傳動帶傳動裝置聯(lián)動控制。加工輪在加工過程中，始終保持與被加工零件的表面接觸，根據(jù)加工工藝的要求，通過調(diào)節(jié)和設(shè)定配重411，就可以控制加工輪的加工正壓力的大??；通過隨動桿的自適應(yīng)浮動機(jī)制，就可以實(shí)現(xiàn)對異形曲面的自適應(yīng)隨形控制；當(dāng)工件在運(yùn)動中隨形變化或發(fā)生過載擾動時(shí)，隨動桿可以隨動跟進(jìn)或避讓，從而保證加工輪與工件表面拉絲正壓力的動態(tài)穩(wěn)定性。如圖8所示，吸風(fēng)裝置5包括排屑罩501及集屑箱502，集屑箱502固接在機(jī)械本體I 一側(cè)面板延伸的頂部、為中空箱體，與工業(yè)吸塵器連通，在所述集屑箱502朝向加工零件的一側(cè)設(shè)有排屑罩501,該排屑罩501的數(shù)量與所述隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)4及所述轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)3的數(shù)量相同，所述排屑罩501的開口正對零件加工的位置。吸風(fēng)機(jī)構(gòu)5的主要作用是在外置的工業(yè)吸塵器(需另配，不包括在本方案中)產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，收集和排出拉絲產(chǎn)生的細(xì)屑、粉塵等，對加工環(huán)境進(jìn)行凈化處理。本實(shí)施例的吸風(fēng)裝置5共有四個(gè)排屑罩501，每個(gè)排屑罩501對應(yīng)一組加工輪機(jī)構(gòu)。四個(gè)排屑罩共用一個(gè)集屑箱502和一臺工業(yè)吸塵器。工作時(shí)，由工業(yè)吸塵器產(chǎn)生負(fù)壓，使 四個(gè)排屑罩501產(chǎn)生進(jìn)氣循環(huán)，抽走加工廢屑，并通過過濾板收集在集屑箱內(nèi)，定期清理。吸風(fēng)裝置表面具有防腐能力，延長系統(tǒng)使用壽命。如圖7所示，夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)6位于加工輪的下端，可與夾具3共同支撐被加工零，夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)3包括氣缸601、活塞桿602、支撐件603及連接件604，其中氣缸601通過連接件604與所述機(jī)械本體I的一側(cè)面板固接，氣缸601的活塞桿602上設(shè)有可升降的、用于支撐被加工零件的支撐件603。加工輪在加工過程中會不斷磨損，隨著加工工件數(shù)量的增加，輪徑會快速減小，產(chǎn)生不可忽略的幾何參數(shù)偏移，對工件表面加工質(zhì)量控制、加工機(jī)的加工精度甚至加工的可實(shí)現(xiàn)性會有嚴(yán)重的不良影響。因此自動加工設(shè)備必須有可靠的在線輪徑檢測和補(bǔ)償功能。輪徑自動補(bǔ)償單元擬采用軟硬件結(jié)合的方案，一方面通過設(shè)計(jì)輪徑檢測機(jī)構(gòu)和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，由加工輪半徑檢測傳感器在線檢測出輪徑的變化并反饋給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)通過補(bǔ)償機(jī)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償；另一方面基于加工輪磨損歷史數(shù)據(jù)序列推導(dǎo)出加工輪磨損預(yù)測算法，由軟件編程方法對輪徑進(jìn)行自動補(bǔ)償。通過監(jiān)測輪徑變化，計(jì)算輪緣線速度變化，依此調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，確保表面加工質(zhì)量。本實(shí)用新型的工作原理為在每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的夾具3上安裝被加工零件，并由夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)6同時(shí)支撐，夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)6中的氣缸601可通過活塞桿602調(diào)節(jié)支撐件603的高度；通過直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)21的三個(gè)直線單元具有沿X軸、Y軸及Z軸三個(gè)方向往復(fù)運(yùn)動的自由度；轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)23的三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度為第一電機(jī)2301帶動第一、二帶輪2304、2305轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動整個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)做繞Z軸的轉(zhuǎn)動；第三電機(jī)2303帶動第五、六帶輪2308、2309轉(zhuǎn)動，通過第五傘齒輪2325與第四傘齒輪2324的嚙合以及第二同步帶2322的傳動，使傳動軸2321帶動中間擺塊2318及末端法蘭2316繞X軸轉(zhuǎn)動；在末端法蘭2316及中間擺塊2318隨傳動軸2321擺動后，第二電機(jī)2302帶動第三、四帶輪2306、2307轉(zhuǎn)動，通過第六傘齒輪2326與第一傘齒輪2312的嚙合以及第一同步帶2313的傳動，使第二傘齒輪2314通過與第三傘齒輪2315的嚙合，帶動末端法蘭2316繞Y軸轉(zhuǎn)動，即在三個(gè)直線移動自由度的基礎(chǔ)上，又實(shí)現(xiàn)了繞X軸、Y軸及Z軸轉(zhuǎn)動的自由度。第四電機(jī)401工作，通過傳動帶402帶動帶輪軸404及其兩端的兩個(gè)加工輪旋轉(zhuǎn)，在被加工零件運(yùn)動的過程中，加工輪即可對零件表面進(jìn)行加工。
權(quán)利要求1.一種異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在于包括機(jī)械本體(I)、操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)(2)、夾具(3)及隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)(4)，其中操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)(2)安裝在機(jī)械本體(I)內(nèi)，包括直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)(21)、平動臺(22)及轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)，所述直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)(21)具有在X軸、Y軸及Z軸方向往復(fù)運(yùn)動的三個(gè)自由度，所述平動臺(22)安裝在直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)(21)上，在平動臺(22)上設(shè)有多個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)，每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)的輸出端均具有繞X軸、Y軸及Z軸旋轉(zhuǎn)的自由度以及隨直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)(21)在X軸、Y軸及Z軸方向往復(fù)運(yùn)動的共六個(gè)自由度，在轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)的輸出端上安裝有夾具(3);在每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)的上方均對應(yīng)ー個(gè)安裝在所述機(jī)械本體(I)上的隨動拉絲機(jī)構(gòu)(4)，每個(gè)隨動拉絲機(jī)構(gòu)(4)均帶有通過電機(jī)驅(qū)動的加工輪，被加工的零件安裝在所述夾具(3)上，通過隨動拉絲機(jī)構(gòu)(4)中的加工輪進(jìn)行加工。
2.按權(quán)利要求I所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在于所述隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)(4)安裝在機(jī)械本體(I)的ー側(cè)面板頂部，在機(jī)械本體(I)同側(cè)面板上設(shè)有與隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)(4)及轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(3)數(shù)量相同的夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)(6)，所述夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)(6)位于隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)(4)的下方。
3.按權(quán)利要求2所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在于所述夾具增強(qiáng)機(jī)構(gòu)(6)包括氣缸￠01)、活塞桿￠02)、支撐件(603)及連接件￠04)，其中氣缸(601)通過連接件(604)與所述機(jī)械本體(I)的一側(cè)面板固接，氣缸￠01)的活塞桿(602)上設(shè)有可升降的、用于支撐被加工零件的支撐件￠03)。
4.按權(quán)利要求I所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在于所述機(jī)械本體(I)一側(cè)面板的頂部安裝有吸風(fēng)機(jī)構(gòu)(5)，在該吸風(fēng)機(jī)構(gòu)(5)上設(shè)置有多個(gè)隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)(4)。
5.按權(quán)利要求4所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在干所述吸風(fēng)機(jī)構(gòu)(5)包括排屑罩(501)及集屑箱(502)，集屑箱(502)固接在機(jī)械本體(I) ー側(cè)面板的頂部、為中空箱體，與エ業(yè)吸塵器連通，在所述集屑箱(502)朝向加工零件的一側(cè)設(shè)有排屑罩(501)，該排屑罩(501)的數(shù)量與所述隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)(4)及所述轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(3)的數(shù)量相同，所述排屑罩(501)的開ロ正對零件加工的位置。
6.按權(quán)利要求1、2或4所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在干所述平動臺(22)內(nèi)設(shè)有三個(gè)電機(jī)，與安裝在平動臺(22)上的各轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)通過同步帶依次相連，靠近電機(jī)的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)通過三組帶輪及同步帶傳動裝置分別與三個(gè)電機(jī)的輸出軸相連，通過三個(gè)電機(jī)的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)的輸出端同步轉(zhuǎn)動。
7.按權(quán)利要求6所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)包括底板(2310)、殼體、第一傘齒輪(2312)、第二傘齒輪(2314)、第三傘齒輪(2315)、末端法蘭(2316)、中間擺塊(2318)、傳動軸(2321)、第四傘齒輪(2324)、第五傘齒輪(2325)、第六傘齒輪(2326)及由上至下設(shè)置的三組帶輪，其中底板(2310)固定在所述平動臺(22)上，在底板(2310)上固接有一組帶輪，殼體通過第二軸承(2336)與底板(2310)連接，所述殼體下端內(nèi)部分別設(shè)有第五傘齒輪(2325)及第六傘齒輪(2326)，第六傘齒輪(2326)的第六齒輪軸(2335)上安裝有第二組帶輪，第五傘齒輪(2325)的第五齒輪軸插設(shè)在所述第六齒輪軸(2335)內(nèi)，并由第六齒輪軸(2335)穿出、設(shè)有第三組帶輪；所述第六傘齒輪(2326)與安裝在殼體下端內(nèi)部ー側(cè)的第一傘齒輪(2312)哨合,第五傘齒輪(2325)與安裝在殼體下端內(nèi)部另ー側(cè)的第一傘齒輪(2312)卩齒合；所述殼體上端內(nèi)部設(shè)有中間擺塊(2318),第三傘齒輪(2315)的第三齒輪軸(2333)通過第三軸承(2337)與中間擺塊(2318)連接、隨中間擺塊(2318) —起擺動，所述第三齒輪軸(2333)的一端設(shè)有第三傘齒輪(2315)，另一端連接有作為轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)(23)輸出端的末端法蘭(2316)，所述夾具(3)安裝在該末端法蘭(2316)上；所述第三傘齒輪(2315)與安裝在殼體上端內(nèi)部ー側(cè)的第二傘齒輪(2314)嚙合，殼體上端內(nèi)部的另ー側(cè)設(shè)有與中間擺塊(2318)固接的傳動軸(2321);所述第一傘齒輪(2312)的第一齒輪軸(2327)與第二傘齒輪(2314)的第二齒輪軸(2329)之間以及第五傘齒輪(2325)的第五齒輪軸與傳動軸(2321)之間分別通過帶輪及同步帶傳動裝置相連。
8.按權(quán)利要求7所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在干所述第五齒輪軸與第六齒輪軸(2335)及第三齒輪軸(2333)同軸，第一齒輪軸(2327)與第四齒輪軸(2334)同軸，第二齒輪軸(2329)與傳動軸(2321)同軸；所述第一齒輪軸(2327)與第二齒輪軸(2329)分別由殼體的ー側(cè)穿出、通過帶輪及同步帶傳動裝置相連，傳動軸(2321)與第四齒輪軸(2334)分別由殼體的另ー側(cè)穿出、通過帶輪及同步帶傳動裝置相連，所述殼體的兩側(cè)分別罩有同步帶外殼(2319);所述殼體包括手腕下殼體(2311)、手腕上殼體(2317)及手腕中間殼體(2323)，其中手腕下殼體(2311)通過第二軸承(2336)安裝在底板(2310)上，手腕中間殼體(2323)的一端與手腕下殼體(2311)相連，另一端連接手腕上殼體(2317)。
9.按權(quán)利要求1、2或4所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在于所述隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)(4)包括第四電機(jī)(401)、帶輪及傳動帶傳動裝置、帶輪軸(404)、平衡桿(407)、機(jī)座(408)、安裝板(409)、隨動桿(410)及配重(411)，其中機(jī)座(408)安裝在機(jī)械本體(I)上，所述安裝板(409)通過隨動桿(410)與機(jī)座(408)鉸接，第四電機(jī)(401)固定在安裝板(409)上、通過帶輪及傳動帶傳動裝置與帶輪軸(404)相連；所述平衡桿(407)鉸接在隨動桿(410)上、并與安裝板(409)固接，平衡桿(407)的一端與所述帶輪軸(404)連接，另ー端設(shè)有配重(411);所述帶輪軸(404)的兩端分別設(shè)有加工輪，所述加工輪始終保持與被加エ零件的表面接觸。
10.按權(quán)利要求9所述的異形曲面表面自動加工機(jī)，其特征在干所述帶輪軸(404)的兩端分別設(shè)有第一加工輪(405)及第ニ加工輪(406)，其中任一加工輪的厚度薄于另ー個(gè)加工輪。
專利摘要本實(shí)用新型涉及表面機(jī)械加工設(shè)備，具體地說是一種異形曲面表面自動加工機(jī)，包括機(jī)械本體、操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)、夾具及隨動拉絲輪機(jī)構(gòu)，其中操作機(jī)器人機(jī)構(gòu)包括具有三個(gè)直線運(yùn)動自由度的直角坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)構(gòu)、平動臺及具有三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的輸出端上安裝有夾具；在每個(gè)轉(zhuǎn)腕機(jī)構(gòu)的上方均對應(yīng)一個(gè)安裝在所述機(jī)械本體上的隨動拉絲機(jī)構(gòu)，每個(gè)隨動拉絲機(jī)構(gòu)均帶有通過電機(jī)驅(qū)動的加工輪，被加工的零件安裝在夾具上，通過隨動拉絲機(jī)構(gòu)中的加工輪進(jìn)行加工。本實(shí)用新型可適應(yīng)各種異形曲面的加工和曲面間加工軌跡的平滑切換；設(shè)計(jì)隨動平衡機(jī)構(gòu)進(jìn)行恒壓力表面加工。采用夾具增強(qiáng)功能，保證工件在做空間運(yùn)動時(shí)能夠可靠夾緊定位。
文檔編號B24B55/06GK202438895SQ20112057331
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者孫元, 楊國永, 谷侃鋒, 趙明揚(yáng), 高英美 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所