一种机器人铣削双轴复合刀具装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术结构简单、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。

A robot milling double shaft compound tool device and method

The invention relates to a robot milling double shaft compound tool device and method, which belongs to the field of cold and hot compound processing in mechanical processing. The device is composed of a robot driving unit, a connection bracket, a compound tool device and a processed workpiece. Among them, the compound tool device includes the robot connection shaft, the upper cover, the bearing, the gear group, the handle of the knife, the spring chuck, the milling cutter and the handle cap. The robot drive unit drives the milling cutter in the compound tool device to rotate and process the workpiece. The robot drive unit is connected with the robot connection axis of the compound tool device to drive the drive gear. The driving gear drives two driven gears to reverse rotation, so as to drive the two milling cutter to rotate backward, and achieve two axis milling at the same time. The invention has the advantages of simple structure, simple installation and low cost. By changing milling tools, the side dimensions of the processed parts, namely the thickness of the wall, can be changed, so as to meet the requirements of machining accuracy and surface quality.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人铣削双轴复合刀具装置及方法
本专利技术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。
技术介绍
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。本专利技术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，本专利技术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。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术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。本专利技术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，本专利技术的技术方案是：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)；通过螺栓(2.1)将连接支架(2)与机器人驱动单元(1)连接；铣刀(11)安装到弹簧夹头(10)内部，调整伸出长度，通过锁紧刀柄帽(12)使其固定到刀柄(9)下端；将轴承(7)和从动齿轮(8.2)安装到刀柄(9)上端；机器人连接轴(5)穿过上盖(6)中间孔与主动齿轮(8.1)连接；由机器人驱动单元(1)与复合刀具装置(3)的机器人连接轴(5)固连，从而带动主动齿轮(8.1)；由主动齿轮(8.1)带动两个从动齿轮(8.2)反向旋转，从而带动两个铣刀(11)反向旋转，所述的机器人驱动单元(1)与机器人末端关节连接，带有可调速电机，通过机器人面板控制调速，机器人驱动单元末端预留安装螺纹孔。进一步，弹簧夹头(10)、铣刀(11)和刀柄帽(12)使用标准HSK刀柄配件及标准铣刀。进一步，被加工工件(4)通过夹具固定在工作台上，被加工面为零件竖直墙体两侧面。安装使用所述一种机器人铣削双轴复合刀具装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将连接支架(2)通过螺栓(2.1)与机器人驱动单元(1)连接；第二步，将铣刀(11)安装到弹簧夹头(10)内部，调整伸出长度，通过锁紧刀柄帽(12)使其固定到刀柄(9)下端；第三步，将轴承(7)、从动齿轮(8.2)及相关连接件安装到刀柄(9)上端；第四步，将机器人连接轴(5)穿过上盖(6)中间孔与主动齿轮(8.1)连接；第五步，将安装好的复合刀具装置(3)与机器人驱动单元(1)连接，将上盖(6)与下盖板(2.4)固定到连接支架(2)的托板(2.3)上；第六步，由机器人驱动单元(1)带动复合刀具装置(3)中铣刀(11)旋转，对被加工工件(4)进行加工；由机器人驱动单元(1)与复合刀具装置(3)的机器人连接轴(5)固连，从而带动主动齿轮(8.1)；由主动齿轮(8.1)带动两个从动齿轮(8.2)反向旋转，从而带动两个铣刀(11)反向旋转，主从动齿轮传动比为1:1，实现双铣刀同时对被加工工件(4)双侧面铣削加工。本专利技术提供一种机器人铣削双轴复合刀具装置，其是由机器人驱动单元、连接支架、复合刀具装置及被加工工件组成。其复合刀具装置通过连接支架与机器人驱动单元连接，机器人驱动单元带动复合刀具装置的双轴刀具系统旋转，从而对薄壁墙体侧面实现双面同时切削。刀具旋转速度及旋转方向均可通过机器人驱动单元，机器人控制系统进行调节。连接支架支撑复合刀具装置，并通过螺栓将整个装置连接固定到机器人末端关节法兰盘上。本专利技术还提供一种机器人铣削双轴复合刀具安装及使用方法，其包括以下步骤：第一步，将连接支架通过螺栓与机器人驱动单元连接。第二步，将铣刀安装到弹簧夹头内部，调整伸出长度，通过锁紧刀柄帽使其固定到刀柄下端。第三步，将轴承、从动齿轮及相关连接件安装到刀柄上端。第四步，将机器人连接轴穿过上盖中间孔与主动齿轮连接。第五步，将安装好的复合刀具装置与机器人驱动单元连接，将上盖与下盖板固定到连接支架的托板上。第六步，调节机器人参数，通过机器人手控盒设定转速值，由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连接，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，主从动齿轮传动比为1:1，实现双铣刀同时对被加工工件双侧面铣削加工。本专利技术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。本专利技术所述装置，能够调速方便、组成零件少、整体体积小、安装使用方便、成本较低。附图说明图1是铣削复合刀具装置结构组成示意图。图2是连接支架组成示意图。图3是铣削复合刀具装置总成示意图。图4是铣削复合刀具装置爆炸示意图。图中：1-机器人驱动单元、2-连接支架、3-复合刀具组件、4-被加工工件、2.1-螺栓、2.2-上盖板、2.3-托板、2.4-下本文档来自技高网...

【技术保护点】
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)；通过螺栓(2.1)将连接支架(2)与机器人驱动单元(1)连接；铣刀(11)安装到弹簧夹头(10)内部，调整伸出长度，通过锁紧刀柄帽(12)使其固定到刀柄(9)下端；将轴承(7)和从动齿轮(8.2)安装到刀柄(9)上端；机器人连接轴(5)穿过上盖(6)中间孔与主动齿轮(8.1)连接；由机器人驱动单元(1)与复合刀具装置(3)的机器人连接轴(5)固连，从而带动主动齿轮(8.1)；由主动齿轮(8.1)带动两个从动齿轮(8.2)反向旋转，从而带动两个铣刀(11)反向旋转，所述的机器人驱动单元(1)与机器人末端关节连接，带有可调速电机，通过机器人面板控制调速，机器人驱动单元末端预留安装螺纹孔。...

【技术特征摘要】
1.一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)；通过螺栓(2.1)将连接支架(2)与机器人驱动单元(1)连接；铣刀(11)安装到弹簧夹头(10)内部，调整伸出长度，通过锁紧刀柄帽(12)使其固定到刀柄(9)下端；将轴承(7)和从动齿轮(8.2)安装到刀柄(9)上端；机器人连接轴(5)穿过上盖(6)中间孔与主动齿轮(8.1)连接；由机器人驱动单元(1)与复合刀具装置(3)的机器人连接轴(5)固连，从而带动主动齿轮(8.1)；由主动齿轮(8.1)带动两个从动齿轮(8.2)反向旋转，从而带动两个铣刀(11)反向旋转，所述的机器人驱动单元(1)与机器人末端关节连接，带有可调速电机，通过机器人面板控制调速，机器人驱动单元末端预留安装螺纹孔。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：弹簧夹头(10)、铣刀(11)和刀柄...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宏宇，陈树君，李方，肖珺，余旭，石俊彪，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11