CN113245636B - 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 - Google Patents

Abstract

本发明公开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，装备中的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；磨削加工工具模块中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。本发明装备及方法可保证磨削加工过程中刀具与齿廓线间的距离恒定，避免因机器人定位误差引起的加工质量问题，同时因未采用力传感器进行误差调节补偿，大大节约了成本。

Description

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

技术领域

本发明涉及一种工业机器人自动加工应用技术领域，具体为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。

背景技术

液压泵、变速箱等高精密传动、变速设备中的齿轮因制造精度高、结构复杂的特点，使得这类齿轮的生产加工变得十分困难。

精密齿轮的齿廓过渡圆角由于尺寸小、精度高，通常采用磨削加工，选用数控机床进行齿轮齿廓圆角的磨削加工成本将大大提高，并且相对于各种形状复杂、结构多样的高精密齿轮，数控机床的柔顺性、适应性较差，机床的工作空间也会限制较大尺寸齿圈齿廓圆角的磨削加工。齿轮倒角机大多用来加工较大尺寸的倒角，加工精密齿轮齿廓过渡圆角精度较低，适应性较差，且不能对齿根过渡圆弧及齿根圆处的齿廓过渡圆角进行磨削加工。目前，高精密齿轮齿廓过渡圆角主要还是工人手持电磨机采取去除—测量—再去除—再测量的“试凑法”进行磨削加工，加工质量高度依赖于操作工人的工作经验，加工一致性差，难以保证齿轮齿廓过渡圆角的加工质量，且工时长，加工过程产生的噪声、粉尘等恶劣环境对工人的身体健康也有较大的危害。

发明内容

针对现有技术中高精密齿轮齿廓过渡圆角的加工难以保证齿轮齿廓过渡圆角的加工质量，且工时长，噪声大、粉尘多等问题，本发明提出一种机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备与方法，能够实现精密齿轮齿廓过渡圆角的自动磨削加工，用以取代现行的手工加工。以本发明的装备为加工工艺系统，采用齿轮模型齿廓曲线的提取、磨削轨迹的自动生成、在位检测、加工轨迹误差补偿，可以实现机器人自动磨削精密齿轮齿廓，获得符合加工质量要求的齿轮齿廓过渡圆角。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备，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。

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。

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；

靠模头部上端面圆弧中心设有锥形定位中心孔。

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。

本发明还提供一种机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的工艺方法，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3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；

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。

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。

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。

本发明具有以下有益效果及优点：

1. 为保证齿轮齿廓过渡圆角磨削加工精度，本发明采用直线运动气缸在磨削加工过程中对机器人进给运动轨迹误差进行瞬时位置补偿，气缸由气动系统装置通入适当气压的压缩空气，推动靠模始终与齿轮齿廓面紧密贴合，保证磨削加工过程中刀具与齿廓线间的距离恒定，避免因机器人定位误差引起的加工质量问题。因未采用力传感器进行误差调节补偿，大大节约了成本。

2. 为避免加工过程中变位机、工件装夹、机器人运动等累计误差，本发明采用控制计算机-对刀仪系统定时进行磨削刀具与齿轮工件相对位置的测量并将测量数据回传给控制计算机进行处理，控制计算机将处理后的位置修正数据信息传递给机器人控制器，机器人控制器驱动机器人带动磨削工具进行位置补偿，矫正加工轨迹，，能够避免加工累计误差对加工质量的影响。

3为保证齿轮齿廓过渡圆角的尺寸，本发明采用定尺结构磨削方法，通过调节刀具磨削部位与靠模头部圆弧距离相等实现定量去除，保证磨削加工后的齿轮齿廓过的圆角尺寸。因采用靠模结构，提高了结构的刚度及稳定性，保证加工质量。

4为保证齿轮齿廓过渡圆角的形状，本发明采用成型刀具磨削的方法，刀具磨削部位形状与齿廓圆角形状相同，保证了磨削加工后的圆角形状。因采用成型刀具，尺寸齿廓圆角一次磨削加工完成，避免多次加工造成的累计误差。

5. 为保证磨削加工后齿轮齿廓过渡圆角加工质量的一致性，本发明采用规定角度切入切出的走刀方式进行磨削加工，使刀具切入切出角度一致，保证磨削加工后齿轮齿廓过的圆角加工质量的一致性。

附图说明

图1为本发明机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备总体结构示意图；

图2为本发明中的齿轮结构示意图；

图3为本发明磨削加工轨迹示意图；

图4为本发明中加工工具模块示意图；

图5为本发明中刀具、靠模与齿轮零件相对位置示意图；

图6为本发明靠模结构示意图；

图7为本发明成型刀具示意图；

图8为本发明中系统通讯方案示意图；

图9为本发明方法中打磨加工过程示意图。

其中，1为机器人模块，2为磨削加工工具模块，21为气动刻磨机，22为成型刀具，23为靠模，24为对刀仪，25为XY-水平滑台，26为气缸，27为第一L型连接板，28为第二L型连接板，29为连接板，3为工作台模块，4为变位机模块，5为齿轮工件，6为计算机模块，7为气动装置模块，8为齿根过渡圆角，9为齿廓线，10为齿根圆，11为中心对称线，12为磨削部位。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，本发明提供一种机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备，包括：机器人模块1、磨削加工工具模块2、工作台模块3、变位机模块4，其中用于承载齿轮工件5的变位机模块4安装在工作台模块3上，机器人模块1设于工作台模块3一侧，磨削加工工具模块2安装在机器人模块1的末端执行器上；磨削加工工具模块2包括气动刻磨机21、成型刀具22、靠模23、对刀仪24、XY-水平滑台25、气缸26、第一L型连接板27、第二L型连接板28以及连接板29，气动刻磨机21前端安装成型刀具22，气动刻磨机21通过夹具、第一L型连接板27与XY-水平滑台25上板面相连接；XY-水平滑台25作为靠模23的位置调节装置通过连接板29连接靠模23，靠模23同侧安装对刀仪24；气缸26通过第二L型连接板28安装于机器人模块1的末端执行器上；气缸26的活塞与第一L型连接板27连接。

如图1、8所示，本发明还包括计算机模块6以及气动装置模块7，计算机模块6通过通讯接口与机器人模块1中的机器人控制器进行双向通讯连接，计算机模块6的数据输入端接收机器人控制器回传的机器人位置数据信息，并接收对刀仪24测量的工件位置数据信息，同时进行工件位置数据信息与机器人位置数据信息的对比与处理，进行机器人位置修正；计算机模块6的数据输出端发送修正后的位置数据信息至机器人模块1中的机器人控制器上；气动装置模块7为气动刻磨机21及气缸26提供气源。

如图6所示，所述靠模23为主体由两个不同坡度的板状等腰梯形结构组合而成，头部为圆弧，抵接于齿轮工件5的齿廓面上，尾部有两连接孔，通过连接板安装于XY-水平滑台25下板面上；头部圆弧的圆心角为大于180度的优弧，且头部上端面圆弧中心设有锥形定位中心孔。

如图4~5、7所示，成型刀具22回转轴线与靠模23头部圆弧的轴线同轴，能够保证靠模头部圆弧各处与成型刀具22 回转轴线距离相等，形成定尺结构。

本发明中磨削加工工具模块2由两部分组成，即磨削加工部分和加工轨迹误差调节补偿部分，如图4所示。气动刻磨机21为主要磨削工具，通过夹具、第一L型连接板27与XY-水平滑台25相连。XY-水平滑台25为靠模23的位置调节装置，通过连接板29与靠模23相连。成型刀具22为磨削加工刀具，与气动刻磨机21相连，其回转轴线垂直靠模23上表面，并与靠模23头部圆弧的圆心同轴，靠模23与成型刀具22组成定尺结构。对刀仪24为磨削工具与齿轮工件的相对位置的测量装置，安装在XY-水平滑台25的靠模23同侧。以上各部分组成磨削加工工具模块2的磨削加工部分，实现齿轮齿廓过渡圆角的磨削加工、成型刀具22与靠模23相对位置调节以及磨削工具与齿轮工件相对位置的测量。气缸26与第二L型连接板28组成机器人进给运动轨迹误差瞬时位置调节补偿部分，通入一定压强的气源，气缸带动磨削加工部分向前移动，保证磨削过程中靠模23头部的圆弧与轮齿齿面始终紧密贴合，对机器人加工轨迹误差进行瞬时位置补偿，实现成型刀具22与齿廓间的定尺距离。两部分通过第一L型连接板27连接，组成磨削加工工具模块2，整个磨削加工工具通过第二L型连接板28与机器人1末端执行器相连。

本发明中成型刀具22、靠模23与齿轮工件5相对位置如图5所示，其中靠模23结构如图6所示，头部圆弧对应的圆心角大于180，保证靠模23头部圆弧在磨削过程中始终与齿轮齿廓面接触，靠模23头部圆弧圆心处加工锥形定位中心孔用于与成形刀具22对刀。加工过程中成型刀具22的回转轴线与靠模23上表面垂直，并与靠模23头部圆弧轴线共线，实现磨削加工中成型刀具22的回转轴线与靠模23头部圆弧的弧线距离相等。加工时，通过靠模23头部圆弧面与轮齿面始终紧密贴合的位置调节补偿，保证成型刀具22与齿廓线间的距离恒定，满足磨削加工后的齿轮齿廓过渡圆角尺寸大小一致性要求。刀具磨削部位设计成与齿轮齿廓过渡圆角形状相同的圆弧状结构进行齿廓的磨削加工，如图7所示，保证磨削加工后齿廓过渡圆角的形状要求。

本发明中所要磨削加工的齿轮齿廓部分如图2所示，分别为齿根过渡圆角8，齿廓线9，齿根圆10。磨削加工时磨削轨迹从一侧齿廓切入，按照先后顺先加工一侧齿廓线9、齿根过渡圆角8、齿根圆10，之后加工另一侧齿廓线，最后磨削刀具切出。整个加工轨迹及加工顺序如图3所示。

本发明所提出加工方案工具坐标系的标定，采用机器人自身功能标定磨削加工工具的坐标系，选择磨削加工工具模块2上的靠模23头部圆弧上表面前端的中间点为对刀点进行工具坐标系的标定。建立工具坐标系各轴方向，使靠模23上表面与齿轮工件5轮齿端面平行，工具坐标系X轴、Y轴方向根据离线轨迹规划程序的加工方向设定，Z轴方向根据右手定则确定。

本发明中，工件坐标系的标定，采用间接法在齿轮工件上建立工件坐标系，首先在三维制图软件中选择齿轮工件5三维模型上的四个特征点，并记录这四个特征点在工件坐标系中的坐标值。然后使用已测量工具坐标系的工具尖点依次接近工件上的对应特征点，并在机器人示教器中输入对应三维模型中的坐标值。在完成以上操作后，由机器人控制器计算所建立的工件坐标系相对于机器人基坐标系的变换关系，从而完成工件坐标系的标定。

本发明的控制通讯方案包含两部分，工作线程如图8所示。控制计算机6-机器人控制器工作线程和控制计算机6-对刀仪24工作线程，用来实现三者之间的通讯连接，同时实现机器人磨削加工离线轨迹规划。机器人控制器通过以太网与控制计算机进行通讯，采用高可靠性的TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）通信协议，采用数据流的方式进行通信，以XML文件进行通信，将磨削轨迹控制指令输出给机器人控制器，机器人按照加工轨迹指令程序执行相应的进给运动。对刀仪通过以太网与控制计算机进行通讯，采用高速传输的UDP（User Datagram Protocol）协议进行通讯。

本发明还提供一种机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的工艺方法，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22回转轴线与靠模23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1实现位置偏移补偿，避免对加工质量的影响。

步骤2）对刀操作包括：采用XY-水平滑台25对靠模23在水平面内进行X轴、Y轴方向的位置调节；靠模23通过连接板与XY-水平滑台25的下板面连接，调节XY-水平滑台25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23移动，实现成型刀具回转轴线与靠模头部圆弧回转中心线共线的调节。

步骤3）进行磨削工具坐标系的标定和工件坐标系的标定。

步骤4）定尺结构磨削方法包括：成型刀具22回转轴线与靠模23头部圆弧的轴线同轴，磨削加工中成型刀具与靠模头部圆弧工作部位的弧线距离相等，保证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。

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26，通过气缸26活塞向前顶出使靠模23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。

本发明方法为实现机器人自动磨削精密齿轮齿廓过渡圆角，替代手工操作加工，降低劳动强度和提高加工质量与效率而提出，应用机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角装备采用的工艺方法通过以上步骤实现，具体操作如下：

1.将齿轮三维模型导入本装备控制计算机中的轨迹生成软件，以指定角度切入、切出的进给运动轨迹方法进行齿轮齿廓过渡圆角的磨削加工轨迹规划。在工件坐标系下，对齿轮模型进行轮齿齿廓曲线提取，采用指定角度切入、切出的进给方式，选定磨削加工进给方向，设置切入、切出角，按步长进行轨迹离散化处理，生成加工轨迹。转换生成机器人系统可识别的轨迹程序，将规划好的轨迹程序导入机器人控制器。

2. 将磨削加工工具模块2安装在机器人1的第六轴末端法兰盘上，通过调节XY-水平滑台25上的螺旋测微仪，使XY-水平滑台25的下板面沿X、Y方向移动，带动安装其上的靠模23移动，使成型刀具22回转轴线与靠模23头部圆弧轴线共线。

3.选择靠模23头部圆弧上表面前端的中间点为对刀点并与工作台定位块进行对刀定位，完成机器人1的基坐标与磨削加工工具模块2的坐标标定，工具坐标系X轴、Y轴方向根据离线轨迹规划程序的加工方向设定，Z轴方向根据右手定则确定。将齿轮工件5安装到变位机模块4上，将变位机模块4安装在工作台3上，进行定位和夹紧。定位过程中以工作台3上的定位块为参照物完成齿轮工件5的定位。将齿轮工件5的坐标与机器人1的基坐标进行统一标定，将齿轮工件5、磨削加工工具模块2都统一到机器人1的基坐标上，由机器人控制器计算坐标系的变换关系，完成工艺系统的坐标标定统一。

4.机器人控制器驱动机器人按照规划好的磨削加工轨迹带动磨削加工工具完成进给运动，气动刻磨机21旋转运动为切削主运动，旋转动力由气动马达提供，气动装置模块7提供气源动力，转速的大小由气压阀调节控制。

5.加工过程中磨削加工工具模块2由机器人1带动，按照生成加工轨迹以设置的切入角度方向开始进行磨削加工，同时气动装置7以指定的气压给气缸26供气，气缸26活塞推动磨削加工工具模块2向前动作，保证磨削过程中靠模23头部的圆弧与轮齿齿面始终紧密贴合，对机器人加工轨迹误差进行瞬时位置补偿，实现刀具22与齿廓间的定尺距离。完成一个轮齿的磨削加工时，机器人带动磨削加工工具以设定好的切出角度切出，换气阀反向给气缸26供气，气缸活塞回缩，防止退刀过程中齿轮齿顶过切及刀具与齿轮轮齿之间的位置干涉。

6. 磨削加工一定数量的轮齿后误差累计增大，气缸调节不足以补偿产生的累计误差，则采用对刀仪24定时进行磨削加工工具模块2与齿轮工件5的相对位置测量，并将测量数据回传给计算机模块6进行处理，计算机模块6将处理后的位置修正数据信息传递给机器人控制器，机器人控制器驱动机器人带动磨削加工工具模块2进行磨削加工工具模块2与齿轮工件5的相对位置校正，从而保证齿轮齿廓过渡圆角的磨削加工精度。

7.磨削加工完成一个轮齿后，变位机模块24转过一个轮齿分度角度，重复运行同一条程序，依次进行齿轮齿廓过渡圆角的磨削加工直至最后一个轮齿，整个齿轮的齿廓过渡圆角加工完成。

整个磨削加工过程如图9所示。

本发明提供的一种机器人自动磨削精密齿轮齿廓圆角的装备与方法，能够实现齿轮齿廓过渡圆角的自动磨削加工。本发明方法通过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，采用磨削工具坐标系的标定方法，工件坐标系的标定方法，基于齿轮齿廓圆角尺寸的定尺结构磨削方法以及齿轮齿廓圆角形状的成型刀具磨削方式，利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，以及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检测，并进行位置偏移补偿，避免对加工质量的影响。本发明的装备为工艺系统，采用上述方法和过程可以实现精密齿轮齿廓过渡圆角的机器人自动磨削加工，相比于数控机床、齿轮倒角机，本发明提出的装备与方法成本低、适应性好、具有较强的灵活性，很好地解决了齿轮齿廓过渡圆角的自动磨削加工。

Claims (9)

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。

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