[发明专利]深孔加工机械手

说明书

技术领域

本发明涉及孔加工技术，尤其涉及一种深孔加工机械手。

背景技术

传统的孔加工一般在车床或钻床上进行，通过在车床或钻床的刀架上装夹钻头、镗刀或扩孔钻头等刀具能够实现钻孔、镗孔和扩孔等常规孔的加工，但用于加工深孔时，刀杆由于受孔径的限制，直径小、长度大、刚性差、强度低，切削时易产生振动、波纹和锥度，影响深孔的直线度和表面粗糙度，而多数情况下深孔深径比高达L/d≥100，如油缸孔、轴的轴向油孔等，这些孔不仅深径比大，而且加工精度和表面质量要求较高，在传统的车床或钻床上加工此类深孔很难达到加工精度和质量要求；不仅如此，采用传统的孔加工设备还很难实现深孔内花键、孔内曲线结构、深孔内螺旋槽及内形腔曲线齿的加工及深孔探测，导致具有上述结构的深孔零件无法一体加工成型和探测其内部表面质量，成为深孔加工领域的一大难题。

因此，为了解决上述问题，需要一种能够突破深孔孔径限制的深孔加工设备，以保证深孔加工精度和表面质量，同时满足位于深孔内加工内花键、孔内曲线结构、内螺旋槽及曲线齿等特殊结构的加工要求及深孔探测，实现具有上述特殊结构的深孔零件的一体加工成型和质量检测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种深孔加工机械手，具有由控制系统控制的可提供轴向进给及周向进给的手臂总成，通过在手臂总成输出端安装机加工刀具、电主轴或探测仪器能够突破深孔孔径限制进行深孔加工，能够保证深孔加工精度和表面质量，还可满足位于深孔内加工内花键、孔内曲线结构、内螺旋槽及曲线齿等特殊结构的加工要求及深孔探测，实现具有上述特殊结构的深孔零件的一体加工成型和质量检测。

本发明的深孔加工机械手，包括至少可提供轴向进给及周向进给的手臂总成、固定于所述手臂总成输出端的用于机加工或探测的工作装置和用于控制手臂总成进给方向及工作装置工作状态的控制系统；所述手臂总成包括固定臂、轴向单自由度滑动连接于所述固定臂的伸缩臂、周向单自由度转动连接于所述伸缩臂的转动臂、安装定位于所述转动臂的用于固定工作装置的固定座以及用于控制伸缩臂轴向移动的驱动组件Ⅰ和用于控制转动臂转动的驱动组件Ⅱ。

进一步，所述固定座沿转动臂径向与之单自由度滑动连接；所述手臂总成还包括用于控制固定座沿转动臂径向滑动的驱动组件Ⅲ；

进一步，所述固定臂及伸缩臂均设有用于径向支撑于深孔内壁的支承足；

进一步，所述驱动组件Ⅰ包括传动连接于固定臂和伸缩臂的丝杠螺母副Ⅰ及用于驱动所述丝杠螺母副Ⅰ的丝杠转动的步进电机Ⅰ；所述步进电机Ⅰ固定于固定臂，丝杠螺母副Ⅰ的丝杠单自由度转动连接于固定臂，丝杠螺母副Ⅰ的螺母固定设于伸缩臂；所述固定臂为空心轴结构，伸缩臂伸入固定臂内孔与之单自由度滑动连接，固定臂内部一体的设有用于固定步进电机Ⅰ及转动连接丝杠螺母副Ⅰ的丝杠的隔板Ⅰ；

所述驱动组件Ⅱ包括固定于伸缩臂的步进电机Ⅱ以及传动连接于所述步进电机Ⅱ输出轴和转动臂的行星轮传动机构；所述转动臂设有与行星轮传动机构传动连接的内齿圈；所述转动臂为空心轴结构，转动臂伸入伸缩臂内孔与之单自由度转动连接，转动臂内部一体的设有用于固定步进电机Ⅱ及行星轮系的行星架的隔板Ⅱ；

所述驱动组件Ⅲ包括固定于转动臂的步进电机Ⅲ以及传动连接于转动臂和固定座并由所述步进电机Ⅲ驱动的丝杠螺母副Ⅱ；所述丝杠螺母副Ⅱ的丝杠沿径向单自由度转动连接于转动臂并由步进电机Ⅲ驱动转动，丝杠螺母副Ⅱ的螺母固定设于固定座；所述转动臂为空心轴结构，转动臂内部设有用于固定步进电机Ⅲ的隔板Ⅲ；

进一步，所述工作装置为车刀、插刀、钻头、镗刀、扩孔钻头、铰刀、电主轴或探测仪器；

进一步，所述支承足为液动可伸缩式结构，其中伸缩臂支承足为径向固定于伸缩臂的支承液压缸；固定臂支承足包括径向滑动连接于固定臂的支承滑块和轴向固定于固定臂用于驱动支承滑块滑动的驱动液压缸；

进一步，所述控制系统包括用于输入控制程序和控制指令以及输出控制信号的控制单元、用于接收所述控制单元的控制信号并控制步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、步进电机Ⅲ和工作装置执行相应动作的电路系统以及用于接收所述控制单元的控制信号并控制支承液压缸和驱动液压缸工作状态的液压系统；

进一步，所述固定臂和伸缩臂内部设有用于输送切削液的输送管路；伸缩臂前端面设有与所述输送管路连通的用于切削液喷出的喷环；

进一步，所述控制系统还包括用于接收所述控制单元的控制信号并控制切削液输送泵启闭的冷却系统。