一种机器人后腿电机后盖高精密加工工艺的制作方法

本发明涉及机器人零部件精密加工，具体为一种机器人后腿电机后盖高精密加工工艺。

背景技术：

1、随着人形机器人和四足机器人的快速发展，机器人关节驱动系统趋向高度集成化和轻量化。机器人后腿电机后盖的功能已从单一壳体演变为集成轴承安装、编码器固定、过线引导、密封防护及谐波减速器对接等多种功能的复合结构件。为追求高功率密度，后盖通常设计为薄壁圆盘形，壁厚仅1.5mm～4mm，在有限圆盘面上需加工出轴承安装孔（h6级，公差0/+0.01mm）、编码器安装位、密封槽、过线通道等多种特征。

2、上述特征在盘面上分布不均，轴承安装孔位于中心，编码器安装位围绕中心设置，过线通道和安装接口分布在外缘区域，导致不同区域刚度差异显著——中心区刚度较高，外缘薄壁区刚度较低。这种刚度差异给高精度加工带来挑战。

3、现有技术中，电机端盖加工通常采用“粗加工→半精加工→精加工”的单一流程，全程使用同一基准（外圆和端面）定位装夹，例如cn110625331a和cn116140931a所公开的方法，均将整个后盖视为刚度均匀的整体进行加工，未意识到不同功能区域间刚度差异对加工精度的影响。

4、研究表明，在传统整体加工流程中，当轴承安装孔精加工完成后，后续薄壁连接区的切削加工会引起该区域弹性变形及残余应力重新分布，变形和应力通过结构连续性传递至中心轴承安装区，使已精加工的轴承孔精度发生劣化，即使将轴承孔精加工安排在薄壁区加工之后，因工件整体刚度分布已改变，切削条件亦非最佳，同样难以获得最优精度，现有改进方案均围绕减小切削力或优化装夹方式展开，其本质是在现有结构传递路径上减小干扰信号的强度，而非改变传递路径本身。本领域需一种能够从根源上阻断变形和应力传递路径的加工方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种机器人后腿电机后盖高精密加工工艺，以解决上述背景技术中提出的机器人后腿电机后盖因轴承安装区与薄壁连接区之间存在结构连续性、导致薄壁区加工时的变形和应力通过材料本体传递至轴承安装区从而污染高精度基准的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人后腿电机后盖高精密加工工艺，所述后盖为薄壁圆盘形结构，其上至少集成有轴承安装区和薄壁连接区，所述轴承安装区位于后盖的几何中心区域并设置有轴承安装孔，所述薄壁连接区位于后盖的外缘区域且其壁厚小于轴承安装区的壁厚，包括以下步骤：

3、s1、对后盖坯料进行粗加工，在所述轴承安装区和薄壁连接区分别预留精加工余量；

4、s2、在所述轴承安装区与薄壁连接区的交界处，沿周向加工出一道连续的环形应力隔离槽，所述环形应力隔离槽的槽宽为0.5mm～1.5mm，槽深为后盖壁厚的60%～80%，所述环形应力隔离槽将轴承安装区与薄壁连接区实现结构部分解耦，使薄壁连接区产生的切削应力及变形在传递至隔离槽位置时被阻断，无法继续向轴承安装区传递；

5、s3、在所述环形应力隔离槽保持存在的状态下，以轴承安装区自身为基准，对轴承安装区进行精加工至最终尺寸，完成轴承安装孔的精密加工；

6、s4、以经步骤s3精加工后的所述轴承安装区为定位基准，完成后盖上其余功能特征的加工；

7、s5、最后对所述薄壁连接区进行精加工至最终尺寸，所述环形应力隔离槽在步骤s3至步骤s5的全过程中保持存在，使薄壁连接区精加工时产生的切削应力及变形被隔离槽阻断于轴承安装区之外；

8、所述环形应力隔离槽在加工过程中作为临时结构发挥力学解耦作用，全部加工完成后被选择性消除或保留。

9、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤s2中，环形应力隔离槽的槽宽为0.8mm～1.2mm，槽深为所述后盖壁厚的70%～75%。

10、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤s2与所述步骤s3之间还包括应力释放工序：在环形应力隔离槽加工完成后，将后盖从夹具上卸下，在自由状态下静置10min～30min，使加工环形应力隔离槽过程中产生的局部残余应力充分释放。

11、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤s3中，对轴承安装区进行精加工时，采用以轴承安装区的内孔为定位基准的胀芯式夹具进行定位装夹，精加工轴承安装孔至h6级公差。

12、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤s4中，其余功能特征包括编码器安装区、密封安装区和过线通道，各功能特征按照编码器安装区、密封安装区、过线通道的先后顺序依次加工。

13、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤s5中，对薄壁连接区进行精加工时，采用微量多次切削方式，每次切削深度为0.02mm～0.05mm，相邻两次切削之间间隔停留10s～30s。

14、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在完成所述薄壁连接区的精加工后，采用激光焊接方式对环形应力隔离槽进行填充，然后对填充部位进行修平处理，使后盖的表面恢复为连续结构。

15、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在完成所述薄壁连接区的精加工后，保留环形应力隔离槽作为后盖的应力释放结构。

16、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在所述步骤s1之前，还包括对所述后盖坯料进行去应力退火预处理，退火温度为180℃～220℃，保温时间为4h～8h，随炉冷却至室温，整个加工过程在恒温环境下进行，环境温度控制在20℃±1℃。

17、本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述隔离槽的横截面形状为矩形、v形或u形。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、该发明通过在轴承安装区与薄壁连接区的交界处加工环形应力隔离槽，实现了轴承安装区与薄壁连接区的结构部分解耦，使薄壁连接区精加工时产生的切削应力及变形在传递至隔离槽位置时被阻断，无法继续向轴承安装区传递，从根本上改变了应力与变形的传递路径而非仅减小其强度，从而有效保护了已精加工完成的轴承安装孔的高精度基准不受后续工序污染。

20、该发明通过将轴承安装区的精加工工序安排在环形应力隔离槽加工完成之后、薄壁连接区精加工之前，并以轴承安装区自身为基准进行精加工，使轴承安装孔的高精度在隔离槽的保护下得以保持至全部加工完成，解决了传统工艺中因薄壁区后续加工导致轴承孔精度劣化的问题。

21、该发明的环形应力隔离槽在步骤s3至步骤s5全过程中保持存在，作为临时结构发挥力学解耦作用，加工完成后可根据实际使用需求选择激光焊接填充后修平或保留作为应力释放结构，具有良好的工艺灵活性。

22、该发明的步骤s2与步骤s3之间设置应力释放工序，将后盖从夹具上卸下后在自由状态下静置10min～30min，使加工环形应力隔离槽过程中产生的局部残余应力充分释放，进一步降低了隔离槽本身引入的附加应力对后续精加工精度的影响。

23、该发明的步骤s5中对薄壁连接区采用微量多次切削方式，每次切削深度为0.02mm～0.05mm，相邻两次切削之间间隔停留10s～30s，配合隔离槽的应力阻断作用，实现了薄壁区的低应力精密加工。

24、该发明的整个加工过程在恒温环境下进行，环境温度控制在20℃±1℃，配合坯料去应力退火预处理，从材料层面进一步控制了热致变形和残余应力对加工精度的影响。