行星滚柱丝杠的滚柱丝杠加工

行星滚柱丝杠是人形机器人和定位系统的高效驱动部件。滚柱丝杠是核心部件,其制造质量决定了整个系统的功能。形状和位置公差在个位数 µm 范围内,表面质量达到 Ra 0.4,这就要求采用高精度磨削工艺。

 行星滚柱丝杠:现代驱动技术的关键部件 

滚柱丝杠的技术要求 

滚柱丝杠以高的力传递效率和最小摩擦传递线性运动。力通过行星排列的多个旋转螺纹滚子传递。与传统的滚珠丝杠驱动相比,滚柱丝杠驱动用更紧凑的设计获得了更高的承载率。

作为精密制造领域的专家,埃马克为行星滚柱丝杠的生产提供了一条连续的工艺链。通过将 WPG 7 系列高精度外圆磨床与先进的制造策略相结合,我们能够在保持最高质量的同时经济地生产这些精密部件。

行星滚柱丝杠的工件规格

人形机器人用行星滚柱丝杠的特点是设计紧凑、精度要求高。起始材料是硬度为 HRC 60 的淬火钢坯,热处理后必须进行磨削。主轴的总长度通常为 110 至 120 毫米,因此必须精确磨削多个段外径。

行星滚柱丝杠由精密磨削的行星滚柱丝杠主轴和相应的螺母组成。
行星滚柱丝杠传动装置,由主轴驱动螺母,用于将旋转运动精确转换为线性运动。

完整的工艺链:从毛坯到精加工

行星滚柱丝杠的生产需要一个精心协调的工艺链,其中包括从毛坯件到成品加工件的多个生产步骤。埃马克为这一工艺链提供优化的解决方案。

  1. OP05 - 坯料准备:起始材料为圆柱形钢坯,已预先加工成大致的最终尺寸。
  2. OP10 - 精车(VT 2):轮廓的预加工在埃马克 VT 系列立式车床上进行。所有直径台阶和端面都为后续磨削工序预留了一定的余量。
  3. OP20 - 深钻孔:主轴的中心孔采用深钻工艺进行钻孔。该孔对减轻重量至关重要,其部分作用是为后续加工步骤提供导向。
  4. OP30 - 热处理:淬火至 HRC 60,确保主轴能够承受随后要承受的高机械负荷。热处理后,精磨是绝对必要的。
  5. OP40 - 外圆磨削 I (WPG 7):第一道磨削工序,用于加工较细的轴段。
  6. OP50 - 外圆磨削 II (WPG 7):第二道磨削工序,用于加工直径较大的部分。
  7. OP60 - 螺纹磨削 (G375H):在埃马克 G 375 H 螺纹磨床上对精密螺纹进行最后加工。
行星滚柱丝杠加工的图形工艺链
该图显示了行星滚柱丝杠的加工链--从原始零件到精加工、深孔钻和热处理,再到两级外圆加工和最终螺纹磨削。

使用两台 WPG 7 外圆磨床的加工策略 

磨削行星滚柱丝杠主轴的特殊挑战在于小直径、空心轴特性和极高的公差要求。因此,埃马克采用了两台 WPG 7 外圆磨床的两阶段加工策略,以最佳方式满足工件的特殊要求。

WPG 7 外圆磨床正面图
WPG 7 磨床,用于精密轴的外圆加工。

OP10: 第一次磨削 - 加工细轴端

在第一道磨削工序中,对主轴较细的一端进行加工。由于壁厚较低(主轴是空心的),该区域对工艺控制有特殊要求。如果支撑不足,即使磨削力很小也会导致振动,从而影响表面质量和尺寸精度。

OP20: 第二次磨削操作 - 加工主直径

车削工件后,第二次磨削操作用于加工较大的直径。由于在 OP10 中已经创建了精确的基准面,因此现在可以使用支撑在先前磨削过的表面上的刚性中心架进行加工。

装有夹紧行星滚柱丝杠主轴和砂轮的 WPG 7 的工作区,用于外圆加工。
WPG 7 的工作区显示了外圆加工过程中行星滚柱丝杠的调试情况。

在加工行星滚柱丝杠时,使用斜切砂轮对获得最佳效果至关重要。在此过程中,砂轮与工件轴线成一定角度,因此具有以下几个优点:

  • 同时加工直径和平面:倾斜的砂轮可在一次操作中同时磨削圆柱面和轴肩。
  • 提高排屑能力:该角度有利于将磨屑从台肩部的接触区排出。
  • 更高的表面质量: 倾斜切入式磨削和随后的纵向磨削相结合,可获得最佳的表面粗糙度。

WPG 7 磨床使用的磨料是刚玉砂轮(可选 CBN 砂轮)。这些砂轮的最大直径为 500 毫米,宽度为 80 毫米,为高效加工提供了足够的能力。最大切削速度为 50 米/秒,确保了最佳的切削条件,并控制了输入工件的热量。

埃马克行星滚柱丝杠制造解决方案的优势

埃马克行星滚柱丝杠生产的全套解决方案为机器人、自动化技术和精密机械工程领域的用户提供了决定性的竞争优势:

  • 一站式端到端加工链:从车削、磨削到螺纹磨削,埃马克可提供一站式所有制造技术。
  • 优化的加工策略:两序磨削工艺配上合适的中心架支撑概念,保证了最高精度和最经济的加工节拍。
  • 集成质量保证:在加工过程中进行测量,确保符合最严格的公差要求,无需额外的检验步骤。

机床

(1) 款机床已找到

[Translate to Chinese (2):]

WPG 7

Modular
  • 工件最大长度: 250 mm | 10 in
  • 中心高度: 100 mm | 4 in
  • 顶尖长度: 380 mm | 15 in

工件