CN105127683A - 钢制坐标机械手导轨的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢制坐标机械手导轨的加工方法，先对胚料进行热轧处理，此时得到的具备基本外形的导轨本体仍然余量较大，然后对具备基本外形的导轨本体进行冷拉成型，使导轨本体达到所需要的精密外形，此时导轨本体的余量较小，只剩下精加工磨削余量，因此提高了加工效率；滑槽开粗主要是降低滑槽精加工段的磨削量，提高后续精加工段的加工效率；利用超音频淬火，不会限制导轨的长度，而且超音频介于中频与高频之间，兼具中频的淬透性和高频的淬火效率，满足快速、大批量的淬火要求。

Description

钢制坐标机械手导轨的加工方法

技术领域

本发明涉及导轨的加工方法技术领域，特别是涉及一种钢制坐标机械手导轨的加工方法。

背景技术

机械手是模仿人的手部动作，按照给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

而导轨是钢制坐标机械手的核心部件，其加工难度较大。传统导轨的加工方法中，通常使用热轧钢或者板料，直接对胚料开粗，然后对开粗后的胚料整体淬火，但是这样会造成加工余量大，效率低下；整体淬火时，淬火长度有限制。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以提高效率和不受长度限制的钢制坐标系机械手导轨的加工方法。

一种钢制坐标机械手导轨的加工方法，包括以下步骤：

提供一胚料；

对所述胚料进行热轧处理，得到导轨本体；

对所述导轨本体进行冷拉成型，得到处理后的导轨本体；

在处理后的导轨本体上进行滑槽开粗，使所述导轨本体上形成滑槽；及

对所述滑槽进行超音频淬火处理，得到具备滑槽的导轨。

在其中一个实施例中，步骤对所述滑槽进行超音频淬火处理，得到具备滑槽的导轨之后，还包括步骤：

对滑槽进行硬度检测和金相检测：获取检测样块，对样块进行硬度检测和金相检测，若硬度和金相合格，则用同等参数批量对滑槽进行超音频淬火处理。

在其中一个实施例中，步骤对滑槽进行硬度检测和金相检测后，还包括步骤：

对导轨进行粗校直，以消除因为淬火处理产生的热变形。

在其中一个实施例中，步骤对导轨进行粗校直后，还包括步骤：

对导轨进行低温回火，以释放因为粗校直产生的内部应力。

在其中一个实施例中，步骤对导轨进行低温回火后，还包括步骤：

对导轨进行精校直，以消除低温回火产生的变形。

在其中一个实施例中，步骤对导轨进行精校直后，还包括步骤：

对导轨进行喷砂处理，以遮盖导轨上的缺陷和瑕疵。

在其中一个实施例中，步骤对导轨进行喷砂处理后，还包括步骤：

对导轨采用沉镍、镀锌、发黑表面处理。

在其中一个实施例中，步骤对导轨采用沉镍、镀锌、发黑表面处理后，还包括步骤：

采用粗磨削后精磨削的方式，对导轨的表面进行精加工。

在其中一个实施例中，步骤对导轨的表面进行精加工后，还包括步骤：

对滑槽进行磨削。

在其中一个实施例中，步骤对滑槽进行磨削后，还包括步骤：

对滑槽进行检测，检测滑槽的中径值：

若检测到的中径值小于预设的中径值，则继续对滑槽进行磨削直至中径值等于预设的中径值；

若测量的中径值大于预设的中径值，则对该导轨进行打标，标注大于中径值数值，后续装配适配钢球。

上述钢制坐标机械手导轨的加工方法至少具有以下优点：

先对胚料进行热轧处理，此时得到的是具备基本外形的导轨本体，其仍然余量较大，然后对具备基本外形的导轨本体进行冷拉成型，得到处理后的导轨本体，使导轨本体达到所需要的精密外形，此时导轨本体的余量较小，只剩下精加工磨削余量，因此提高了加工效率；滑槽开粗主要是降低滑槽精加工段的磨削量，提高后续精加工段的加工效率；利用超音频淬火，不会限制导轨的长度，而且超音频介于中频与高频之间，兼具中频的淬透性和高频的淬火效率，满足快速、大批量的淬火要求。

附图说明

图1为一实施方式中的钢制坐标机械手导轨的加工方法的流程示意图；

图2为一实施方式中的钢制坐标机械手导轨的截面图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1，为一实施方式中的钢制坐标机械手导轨的加工方法，其包括以下步骤：

步骤S110，提供一胚料。具体到本实施方式中，胚料的材质可以为钢。例如，可以为GCr15钢，它是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢，经过淬火加低温回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。

步骤S120，对胚料进行热轧处理，得到导轨本体。此时的导轨本体具备基本外形。利用热轧模具对胚料进行热轧处理，热轧模具主要使导轨本体的基本外形出现。此时，导轨本体的余量较大。

步骤S130，对导轨本体进行冷拉成型，得到处理后的导轨本体。处理后的导轨本体具备精密外形。利用冷拉成型模具对导轨本体进行冷拉成型处理，冷拉成型属于精密冷拉成型。经过冷拉成型后，得到精密外形的导轨本体，此时导轨本体的直线度及其扭曲变形控制在(1～2)mm/2m，外形主要的加工尺寸单边只预留0.3mm的后续精加工余量。由于只剩下精加工磨削余量，提高了加工效率。

步骤S140，在处理后的导轨本体上进行滑槽开粗，使导轨本体上形成滑槽。滑槽开粗主要是降低滑槽精加工段的磨削量，磨削量只预留单边0.4mm，提高后序精加工段的加工效率。

步骤S150，对滑槽进行超音频淬火处理，得到具备滑槽的导轨。超音频介于中频与高频之间，它兼具了中频的淬透性及高频的淬火效率。而且采用超音频淬火的方式对滑槽进行处理，导轨的长度不会受到限制。具体地，淬火深度可以根据淬火电源的功率、电流、频率及进给速率进行调整，结合仿形超音频淬火感应圈和淬火机机床，淬火感应圈镶嵌有提高淬火效率的可以加工成指定淬火形状的铁氧体，配置碱性淬火液，淬火深度能够控制在1.5mm～3mm，淬火硬度为58～62HRC，满足快速、大批量的淬火要求。

如图2所示，为具备滑槽120的钢制坐标系机械手导轨100的截面图，该导轨100包括导轨本体110及开设于导轨本体110上的滑槽120。

步骤S160，对滑槽进行硬度检测和金相检测：获取检测样块，对样块进行硬度检测和金相检测，若硬度和金相合格，则用同等参数批量对滑槽进行超音频淬火处理。具体地，通过线切割的方式切割淬火硬度范围样块10mm*10mm*5mm，采用金相镶嵌机镶嵌淬火样块，金相抛光机修正，铬氏硬度检测仪检测硬度，万能工具显微镜金相马氏体级别对比，合格开始同等参数批量开始淬火。

步骤S170，对导轨进行粗校直，以消除因为淬火处理产生的热变形。由于淬火时，导轨局部快速受热，金相结构局部剧烈改变，钢制导轨又是特殊的槽型结构，内部产生大量应力无法释放，会造成钢制导轨变形很大，有的弯曲超过10mm，若不进行校直处理，后续加工工艺无法继续进行。粗校直可以采用液压校直机床，小型号例如40、50、60钢制导轨采用冷压过变形校直技术；大型号例如80、100、120钢制导轨采用热高点高温校直技术，即变形最大的地方加热再进行校直，防止因为校直不当造成淬火位置崩裂，造成已淬火钢制导轨的整条报废。而且，已淬火硬度区域要喷射恒温20℃的温水，防止热传导至使淬硬层回火，硬度降低，影响坐标机械手的寿命。

步骤S180，对导轨进行低温回火，以释放因为粗校直产生的内部应力。粗校直后，由于钢制导轨的回变形，再次造成钢制导轨内部应力的积累，已经校直的导轨会回弹，影响校直效果，故采用低温回火技术释放因为粗校直产生的内部应力。

步骤S190，对导轨进行精校直，以消除低温回火产生的变形。再次校直因为回火造成的变形，此次校直钢制导轨的变形小，采用人工或者液压校直机床冷校直。精校直后钢制导轨的直线度控制在0.3mm/m，以满足后续精加工的要求。

步骤S200，对导轨进行喷砂处理，以遮盖导轨上的缺陷和瑕疵。由于冷拉成型处理后，钢制导轨的表面会有很多影响观感的缺陷，故经过喷砂处理，可以遮盖影响观感的缺陷及瑕疵，提升产品的外形观赏感。当然，当导轨的表面观赏感足够好时，也可以省略该步骤。

步骤S210，对导轨采用沉镍、镀锌、发黑表面处理。当然，在其它的实施方式中，也可以省略该步骤。

步骤S220，采用先粗磨削后精磨削的方式，对导轨的表面进行精加工。磨削分为粗磨削和精磨削，先粗磨削，为精磨削留有0.1mm的精磨削量，然后对导轨进行精磨削。因为淬火处理存在不淬透性，淬火层还存在大量的奥氏体没有转换成马氏体，后期在使用的过程中，由于奥氏体缓慢转变成马氏体，释放一定的内部应力，会造成钢制导轨变形，影响坐标机械手的使用精度，因此，需要经过深冷处理，让残留的奥氏体完全转变成马氏体，再进行表面精密磨削。

步骤S230，对滑槽进行磨削。采用导轨立式磨床，钢制导轨的外形已经经过磨削的面为基准面，一次装夹，两侧的滑槽一次磨削成型。具体到本实施方式中，可以采用CBN砂轮(立方氮化硼)，经过45°哥特式沟槽金刚滚轮修正，要求滑槽粗糙度达到0.4，磨削主轴转速达到1.2万转/min，完成钢制导轨的滑槽的高效率、高品质磨削。磨削加工过程中，不拆卸导轨，提高导轨的适配性，保证钢制坐标机械手本体与滑块的互换性，降低钢球不同型号的采购量，同时由于钢制坐标机械手本体和滑块互换，降低了钢制导轨和滑块的库存成本，为售后服务节约成本。

步骤S240，对滑槽进行检测，检测滑槽的中径值。具体到本实施方式中，不拆卸钢制导轨，采用通配的中径检测仪表对导轨的中径值进行检测。

若检测到的中径值小于预设的中径值，则在不拆卸的情况下，继续对滑槽进行磨削直至中径值等于预设的中径值。

若测量的中径值大于预设的中径值，则对该导轨进行打标，标注大于中径值数值，后续装配适配钢球。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种钢制坐标机械手导轨的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一胚料；

对所述胚料进行热轧处理，得到导轨本体；

对所述导轨本体进行冷拉成型，得到处理后的导轨本体；

在处理后的导轨本体上进行滑槽开粗，使所述导轨本体上形成滑槽；及

对所述滑槽进行超音频淬火处理，得到具备滑槽的导轨。

2.根据权利要求1所述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对所述滑槽进行超音频淬火处理，得到具备滑槽的导轨之后，还包括步骤：

对滑槽进行硬度检测和金相检测：获取检测样块，对样块进行硬度检测和金相检测，若硬度和金相合格，则用同等参数批量对滑槽进行超音频淬火处理。

3.根据权利要求2所述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对滑槽进行硬度检测和金相检测后，还包括步骤：

对导轨进行粗校直，以消除因为淬火处理产生的热变形。

4.根据权利要求3所述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对导轨进行粗校直后，还包括步骤：

对导轨进行低温回火，以释放因为粗校直产生的内部应力。

5.根据权利要求4所述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对导轨进行低温回火后，还包括步骤：

对导轨进行精校直，以消除低温回火产生的变形。

6.根据权利要求5所述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对导轨进行精校直后，还包括步骤：

对导轨进行喷砂处理，以遮盖导轨上的缺陷和瑕疵。

7.根据权利要求6所述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对导轨进行喷砂处理后，还包括步骤：

对导轨采用沉镍、镀锌、发黑表面处理。

8.根据权利要求7述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对导轨采用沉镍、镀锌、发黑表面处理后，还包括步骤：

采用粗磨削后精磨削的方式，对导轨的表面进行精加工。

9.根据权利要求8述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对导轨的表面进行精加工后，还包括步骤：

对滑槽进行磨削。

10.根据权利要求9述的导轨的加工方法，其特征在于，步骤对滑槽进行磨削后，还包括步骤：

对滑槽进行检测，检测滑槽的中径值：

若检测到的中径值小于预设的中径值，则继续对滑槽进行磨削直至中径值等于预设的中径值；

若测量的中径值大于预设的中径值，则对该导轨进行打标，标注大于中径值数值，后续装配适配钢球。