機器人用軸承關鍵技術

　　(1)薄壁軸承負游隙的精准控制技術。工業機培林器人軸承要求運轉平穩，要有合適的啟動摩擦力矩，因此軸承生產、裝配時要有合適量的負游隙。軸承的負游隙過大或過小會直接影響軸承的噪聲、振動與壽命，由干機器人用薄壁軸承內外套圈的壁厚較薄，采用加載方式測量游隙時，易導致套圈變形，負游隙的量很難控制，需要采用特殊的加工裝配方法和工藝，並使用特殊的裝配工具。

　　(2)薄壁角接觸球軸承裝配高度的精確控制。機器人結構緊湊，安裝空間精確，要求軸承的裝配髙的偏範嚴格，而且國外同類軸承的裝配高也控制極為嚴格。由於薄壁角接觸球軸承壁厚很小，極易產生變形，各尺寸精度難以精確控制，內外圈及滾動體選配尺寸難以嚴格控制，造成軸承裝配後裝配高偏差過大。因此，耍想實現薄壁角接觸球軸承裝酏高的精確控制，基至達到萬能配對的目的，必須對軸承進行特殊的溝位置設計、磨加工工藝制訂、精確的選配等，同時增加軸承凸出量的修磨工藝。

　　(3)薄壁軸承的精准裝配技術。由於機器人專用系列精密軸承壁厚超薄，剛度差，采用普通的裝配方法及模具，在加熱裝配合套時極易變形。因此，要實現薄壁軸承的精密裝配，達到成品各項指標，必須采用針對薄壁軸承的裝配尺寸選配、裝配工藝制制訂和特殊的裝配模具及附件，對選配好的軸承套圈進行嚴格的修磨，制定詳細、嚴格的裝配工藝，並研制專用的裝配合套工具及附件，以保證軸承裝配後的精度。

　　(4)薄壁軸承套圈內外徑非接觸測量技術。薄壁軸承套圈壁厚非常薄。需要精密車和磨來達到所要求的公差，同時薄壁軸承套圈輪廓參數的測量精度要求也極高，采用傳統的檢測手段，如標准軸承外徑測量使用的D913儀器，用0。00軸承1的扭簧表測量，要求有一定的測力，但是表的測力人為很難精確控制，直接影響薄壁套圈的外徑測量精度，無法滿足檢測的需求。因此，需要對薄壁軸承套圈內外徑測量方法進行研究，以非接觸光陶瓷軸承學精密測鼉技術為基礎，綜合運動計算機主動視覺、圖像處理、精密運動控制及計算機控制等相關技術，研制開發一套薄壁軸承套圈外輪廓專用測量儀器。

　　(5)基干機器人工況條件的軸承綜合性能試驗技術。為了考核和評價機器人軸承的性能，壽命及可靠性，裝機前必須進行模擬試驗或批量生產時抽樣試驗，以確保裝機的軸承性能穩定可靠。由於機器人軸承結構的特殊性，需要研制專用的軸承的試驗裝置，並進行模擬工況試驗，檢測軸承的振動、溫度。載荷、轉速、摩擦力矩及旋轉精度等性能，根椐所配套的機器人的用途及使用要求，制定相應的試驗規範，完成規定數量和時限的壽命試驗，並對試塑膠軸承驗後各項檢測與實驗前數據進行對比分析，從而評估軸承的使用性能、壽命及可靠性是否滿足要求。

工業機器人專用配套軸承現有技術

　　工業機器人專用配套軸承軸承不僅是工業機器人關塑膠軸承節系統轉動與運動的核心部件軸承，作為承載元件，其整體性能優劣對系統的安全、高效的運行有著至關重要的作用。薄壁軸承柔性特征對機器人動態性能、載荷能力及運動精度的影響已不容忽視。

　陶瓷軸承　工業機器人配套軸承設計原則

　　通常，通用軸承結構形式及主參數的確定是以額定動載荷為目標函數，在-定的約束條件下，通過優化得到。薄壁軸承在使用過程中，不僅要有較大的額定動載荷以保證軸承有足夠的承載能力，還要有較強的剛度和較小的摩擦力矩以保證機器人主機的定位精度、靈活運轉。

培林 因此，在軸承設計分析過程中。應將額定動載荷、剛度和摩擦力矩3個指標作為目標函數進行多目標優化設計，同時著重考慮這些參數的變化對軸承性能方面所產生的不同影響。

　　柔性軸承屬於特殊的薄壁球軸承，部分設計可參照薄壁球軸承的設計方法，如主參數鋼球直徑、溝曲率系數、溝徑的選擇和計算、材料的選擇、熱處理及車、磨加工工藝等。但由干它的特殊使用要求，其主參數如鋼球數量、球組節圓直徑、檔邊直徑、填球角。保持架球兜直徑和形狀、游隙的選取和計算公式需要作相應改變。

工業機器人專用軸承

　　工業機器人專用軸承主要有等截面薄壁軸承、薄陶瓷軸承壁交叉圓柱滾子軸承、RV減速機軸承及諧波減速器用柔性軸承等，它們大多采用非標准、多滾動體等設計原軸承則。

　　1。等截面薄壁軸承

　　與普通軸承不同，該種軸承毎個系列中橫截面大多為正方形，且尺寸被設計為固定值（見圖1)：在同一個系列中橫截面尺寸是不變的，它不隨內徑尺寸增大而增大，故稱之為等截面薄壁軸承。等截面薄壁球軸承包括薄壁四點接觸球軸承系列，薄壁角接觸球軸承系列和薄壁深溝球軸承系列三種系列，多被應用於工業機器人的腰部、肘部、腕部。在內徑尺寸相同的情況下，薄壁等截面球軸承比標准滾動軸承裝的鋼球數多，因此改善了軸承內部受力分布，減小了鋼球與溝道接觸處的彈性變形，提高軸承的承載能力。

　　2。薄壁交叉圓柱滾子軸承

　　薄壁交叉圓柱滾子軸承內部結構采用滾子呈90°相互垂直交叉排列，單個軸承能同時承受徑向力、雙向軸向力與傾覆力矩的共同作用，滾子之間裝有間隔保持器或者隔離塊，可以防止滾子的傾斜或滾子間的相互磨察，有效防止了摩擦力矩的增加（見圖2>。另外，滾子垂直交叉排列的結構可以避免滾子的鎖死現像；同時又因為軸承內外圈是分割的結構，間隙可調，即使被施加壓力，也能獲得較高的旋轉精度。薄壁交叉滾子軸承以其輕型結構與良好的性能主要用於機械手臂、關鍵式機器人肩部、腰部、臀部等。

　　3。RV減速器軸承

　　RV減速器又稱精密軸承減速器，它以其體積小，抗衝擊力強，扭矩大，定位精度髙等諸多優點被廣泛應用於工業機器人。對干RV減速器，軸承的外形結構、精密定位是其結構緊湊、剛性優良、傳動精密關鍵因素，RV減速器軸承包括多種薄壁軸承系列及圓柱滾子保持架組件系列。

　　4塑膠軸承。諧波減速器

　　諧波減速器是一種靠波發生器培林使柔輪產生可控彈性變形，利用柔性軸承可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，其特點是結構緊湊、運動精度高、傳動比大，多用於中小轉矩的機器人關節。柔性軸承是諧波減速器的核心部件，通過軸承的彈性變形達到高減速比的要求，而且，諧波減速器壽命主要取決於柔性軸承壽命(見圖4)。柔性軸承工作中隨柔輪的彈性變形不斷的發生變化，不僅承受循環應力載荷，而且承受交變應力載荷。

工業機器人專用軸承的研究現狀

經過半個世紀的發展，工業機器軸承人因其重復精度高、可靠性好、抗惡劣環境能力強等優點，已經在汽車制陶瓷軸承造等多個領域廣泛應用。工業機器人的普及應用是汽車企業實現自動化生產，提高產品質量和生產效率，節約勞動力和制造成本、增強行業競爭力的有效手段。

　　國內工業機器人制造產業從20世紀80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家科技攻關項目“863”計劃的支持下，經過十幾年的研制、塑膠軸承生產和應用，使中國的機器人產業從無到有，跨出了培林一大步。目前，從中國工業機器人市場來看，國外進口的工業機器人所占重比較大，與外資品牌相比，造成國產機器人在無故障運行時間、定位精度、定位速度以及精度保持度方面的差距主要體現在核心零部件技術不達標。工業機器人軸承作為工業機器人的關鍵配套元件，對機器人的運轉平穩性、重復定位精度、回轉精確度以及工作的可靠性等關鍵性能指標具有重要影響。

　　工業機器人專用配套軸承的特點與分類

　　現代工業機器人的方向發展趨於輕型化，這就要求與其配套的軸承具有更加輕便的結構。由於軸承要在有限的安裝空間內滿足工業機器人主機對軸承承載能力、精度、剛度和摩擦力矩的怍能要求，選用標准的通用軸承很難滿足這種要求，而薄壁軸承追求外形極限尺寸，具有重量輕、體枳小、精度高、壽命長等優良性能，能夠很好地解決這一問題。

鉛錫合金電解陽極泥處理

從鉛錫合金電解陽極泥中回收有價金屬的過程，發色處理為錫冶金副產物處理的內容之一。鉛錫合金又名粗焊錫。 粗焊錫電解精煉是生產優質焊料的主要方法，電解的陽極泥產出率約為2。5%，其中含有貴金屬和鉛、錫、 秘、銅等。中國煉錫廠從20世紀70年代中期開始對這種陽極泥的處理方法進行研究，到80年代末形成了以濕法冶金為主的處理工藝流程。

該流程綜合回收水平高，對產量不大的陽極泥是一種有效的處理提取秘、提取錫和銅等過程。

方法：用含鹽酸180~2009/L溶液，在液固比6：1高於363K溫度，以及加少量硝酸和海綿鉛作氧化劑和 置換劑的條件下浸出2h，錫、釵和銅的浸出率大於 95%，金和銀進渣率達到97%。 提取銀鹽酸分解渣經水煮結晶分離氯化鉛後， 加濃硫酸在873K溫度下焙燒3h，使銀生成易溶於水 的硫酸銀與金分離。硫酸銀在液固比15：l和溫度 353K條件下用稀硫酸(0 。smol/L)進行二次浸出，銀 浸出率95%。然後向硫酸銀溶液加入鹽酸沉澱氯化 銀。

將得到的氯化銀加入含氨20%的氨液，在溫度323 一333K、pHS~12和攪拌下用水合麟將其還原成銀： 4AgCI+NZH‘+4NH；OH一 4Ag+NZ+4NH；CI+4HZO 還原所得銀粉經精煉得到含銀高於99。9%的產品。

提取金將提銀後的浸出渣(含金2509/t)放在 反應釜中加入混酸(HCI十HZSO4)氯化，在液固比6： l、溫度333~363K以及加入20%~50%的氯酸鈉溶 液作氧化劑的條件下攪拌浸出6h，金的浸出率大於 99%。含金的溶液用鋅置換得金粉，將金粉精煉成為含 金大於99。9%的產品。提取秘將鹽酸分解溶液加水稀釋至含鹽酸 0。smol/L水解沉澱砷、銻後，加石灰乳中和至pHI。5 ~2。5即沉澱出氯氧化秘(Bi0CI)。氯氧化秘用鹽酸溶解，鐵粉置換可得到海綿秘。海綿秘經精煉產出含秘 99•99%的金屬秘。

提取錫和銅將沉澱氯氧化秘後的溶液加入鹽酸 調整至pHI~2，然後用鐵粉置換得到含銅大於85% 的銅粉產品。提銅後的溶液加石灰乳中和至pH4一 4。5，沉澱出氫氧化錫(含錫>40%)。氫氧化錫送熔煉生產金屬錫。

鋁陽極氧化處理基礎

　　在酸性電解液中，以鋁為陽極，經過電解使鋁表面產生氧硬陽處理化膜的材料保護技術。鋁的陽極氧化有多種電解液，但基本上是以硫酸、鉻酸、乙二酸或硼酸為主要組分配制的。其中最常用的是硫酸基的。電源可采用直流、交流或交變直陽極處理流的。電壓在5～25伏間，溫度低於25℃。

　　電解過程中，氧的陰離子與鋁作用產生氧化膜。這種膜初形成時還不夠細密，有一定的電阻，使電解液中的負氧離子仍能到達鋁表面繼續形成氧化膜。隨著膜厚度的增長，電阻變大，電解電流變小，而與電解液接觸的外層氧化膜同時發生化學溶解，在鋁表面形成氧化物的速度漸與化電鍍學溶解的速度平衡時，這一氧化膜便可達到這一電解鋁表面處理參數下的最大厚度。

鋁的陽極氧化膜的結構與其他轉化膜有所不同，靠近基體金屬部分的是0。01～0。1微米的致密層，其上是許多空心六角柱體所構成的蜂房狀層，總厚度為2～100微米不等。由各種電解液產生的陽極氧化膜色調不一，有的是整體著色的，多用於建築工業，有的可以染料著色或利用水解和復分解的方法，使形成的顏料沉積在六角柱的空心部分，增加美感。

　　最後還需要進行封閉和烘干。有陽極氧化鋁膜的鋁材，抗蝕性有時優於經過鉻酸鹽處理的鋁材。這種鋁材除在建築工業和日用五金產品方面廣泛使用外，也用於飛機、汽車、民用船舶。利用低溫、溶解力微弱的電解液和較高的電壓(100～150伏)，可形成工程用的硬質陽極氧化膜，用於與纖維、紙張和橡膠接觸的機械零件和液壓元件。在普通陽極氧化鋁層的六角柱體空洞中填充聚四氟乙烯，可以獲得摩擦系數極低的零件。

陽極和電鍍有什麼區別

所謂陽極處理，相對於電鍍的原理，是將要處裡之物件置鋁表面處理於陽極，使其氧化，形成氧化膜，這就是陽極氧化，由於鋁之氧化膜結構細致，吸附性佳，不易脫落，故以人工方式通過陽極氧化設備披覆一層細致之氧化膜以保護其不會持續氧化，這是陽極處裡的用處。
　　
　陽極處理　鋁的陽極氧化處理是鋁金屬表面藉由電流的作用形成一層氧化物膜，堅硬耐磨，抗蝕性電鍍極高，色澤優美。鋁合金本身易於加工，強度高，用途很廣，磥硬陽處理瑣T陽處理產品為鋁門窗，家俱，照相機及儀表外殼另件。鋁材制造及其加工業也日益擴展，鋁陽極氧化設備處理有相當市場潛力。
　　
　　陽極處理之發展例如硬質陽極處理(hardanodizing)，在低溫電流亦有用交直流並用之陽極處理。這種硬化之陽極處理的鋁材可用於活塞，汽缸，汽缸內襯，油壓機及渦輪之另件，汽閥，齒輪，'槍械另件，離合器，煞車圓片，(brakedisk)，機器另見及工具等。浴溫，電流密度。
　　
　　溶液成份需自動控制才能嚴格管制成品之品質以達客戶要求。自動化需引進國外技術及大量之資金，所以同時要深入了解國外市場之潛力循序達成自動化。
　　
　　電鍍原理
　　
　　電鍍為一種電解過程，提供鍍層金屬的金屬片作用有如陽極，電解液通常為鍍著金屬的離子溶液，被鍍物作用則有如陰極。陽極與陰極間輸入電壓發色處理後，吸引電解液中的金屬離子游至陰極，還原後即鍍著其上。
　　
　　同時陽極的金屬再溶解，提供電解液更多的金屬離子。某些情況下使用不溶性陽極，電鍍時需添加新群電解液補充鍍著金屬離子。

陽極氧化廢水處理方法

　　陽極氧化技術作為電鍍行業表面處理中常電鍍見且主要的技術，在電鍍行業中應用廣泛。通常，金屬構件如鋁件等，為了具有更好的表面特性及光澤度，大部分都需經過陽極氧化處理工序，在其表面覆蓋一層致密且具有一定光澤度的金屬氧化物薄膜，如鎳膜等。在陽極氧化過程中，通常將待鍍的金屬如鎳等作為陽極，而將被鍍的金屬構件如鋁件等作為陰極，利用電化學法使處於陽極的待鍍金屬失去電子成為鎳離子後，在電場作用下覆蓋到被鍍的金屬構件上，從而完成對被鍍金屬構件的電鍍過程。

　　通常情況下，在陽極氧化工序之前需要對金屬構件利用酸堿進行除油，在陽極氧化之後，則需要對鍍件金屬構件進行表面封孔處理。目前，大多數的電鍍企業多采用醋酸鎳作為封孔劑。在此過程中，企業會產生大量的除油廢水、酸堿廢水及含鎳廢水等。這些廢水中含有國家嚴格控制的一類污染物鎳，因此必須要經過妥善處理後才能排放。

　　南通某科技有限在生產過程會產生一定量的陽極廢水，廢水中主要含酸堿、磷酸鹽、油脂及封孔工段微量鎳金屬離子等污染成分。受企業委托，對該企業的廢水處理進行了設計及調試工作。

　　該廢水可以分為含鎳廢水與酸堿含油廢水兩種。其中含鎳廢水主要來自封孔鎳廢水，排放量為30 m3/d，主要污染物為Ni2+，其質量濃度為3~25 mg/L，pH為6~8；酸堿含油廢水主要來自前處理陽極廢水，排放量為390 m3/d，主要污染物陽極處理為酸堿、COD、TP、SS、表面活性劑及油脂等，該廢水的COD為200~400 mg/L，pH為2~5，SS為150~220 mg/L，TP為50~350 mg/L，石油類質量濃度在80~150 mg/L。含油廢水中的油脂主要為使用的機械油、切削油等。

　　該廢水經過處理後，要求廢水排放指標穩定達到國家《污水綜合排放標准》(GB 8978—1996)二級排放標准，即pH為6~9，COD≦100 mg/L，SS≦70 mg/L，石油類≦5 mg/L，色度≦50 mg/L，總鎳達到《電鍍污染物排放標准》(GB 21900—2008)表2標准，即總鎳≦0。5 mg/L，實現約70%的出水回用，余下30%的出水接入市政污水管網到集中污水處理廠進行深度處理。

　　根據實際廢水特征和處理要求，工程設計工藝分兩步走，第一步，首先對封孔含鎳廢水及酸堿含油廢水進行預處理。

　　對封孔含鎳廢水的處理主要是利用混凝化學法去除廢水鋁表面處理中大部分的二價鎳離子，出水進入後續綜合廢水調節池。對酸堿含油廢水，由於該廢水中的油脂多與表面活性劑等混雜在一起，其相對密度小於1，在靜態下可浮於水面上，因此，首先通過隔油池將廢水中大部分的油脂類物質除去後，再進行後續的深度處理。
　　兩種廢水經預處理後，均進入後續的綜硬陽處理合廢水調節池進行發色處理深度處理。

　　預處理後的廢水在調節池經水質水量調節後，通過混凝及絮凝去除其中的大部分有機物，再經過過濾器和UF過濾系統後，出水分為兩部分，其中約70%的廢水經精密過濾器、兩級反滲透系統處理後可實現中水回用。其余約30%的廢水經過混凝、絮凝、氣浮和砂濾後，達標排放。

　　(1)陽極氧化廢水含有一類污染物重金屬鎳及油脂，其廢水成分較為復雜，治理方法難以統一。本工程先采用對含鎳廢水預處理，再與預處理後的酸堿含油廢水混合後進行深度處理，使得含鎳廢水達到很好的處理效果，工藝具有較高的可行性。
　　(2)在去除陽極氧化廢水中重金屬鎳的過程中，要加強對廢水預處理時pH的准確控制，使鎳在進入後續的RO等系統之前能實現較高的去除率，如此才能穩定確保回用水及排放出水中鎳的質量濃度在0。5 mg/L以下。

擠壓材陽極氧化著色工藝—陽極氧化處理

　　（1）基本過程。表面預處理後難免陽極處理出現型材松動，在進入氧化槽前一般要再緊料一次，以確保導電良好。導電不良會引起電解著色的許多問題，如色淺、色差等。鋁合金擠壓材陽極氧化一般用直流硫酸陽極氧化，陽極是特加工的鋁型材，陰極用擠壓的鋁板或6063板。為了增加剛性，可將陰極斷面電鍍制成齒狀或波紋狀，小廠也可用鉛板。小零件的陽極氧化可以用交流電，陰陽兩極都用面積相同的待處理鋁零件，處理時間應比直流氧化延長1倍以上。
　　（2）工藝條件與膜厚。硫酸陽極氧化得到的是多孔膜，氧化開始瞬間生成類似阻擋層的薄膜，膜在硫酸中溶解出現孔洞，孔洞延長使膜生長。膜的厚度與通過電量成正比，也就是與電流密度和氧化時間成正比。氧化膜厚度按公式δ=kIt計算，其中δ為氧化膜厚度(μm)，I為電流密度（A/dm2），t為電解時間（min），k為系數，一般取0。3，實際上k值是由試驗確定的，它與工藝參數密切相關，在同樣工藝下，厚膜與薄膜也不同。此外，氧化膜厚度也不可能隨陽極氧化時間無限增加，而是有一個與工藝條件有關的極限氧化膜厚度。在生產厚膜時，一般適當降鋁表面處理低硫酸濃度和溫度，提高電流密度，並采取空氣攪拌。
　　（3）陽極氧化處理的工藝操作要點：
　　1）硬陽處理硫酸陽極氧化一般選恆流，根據陽極氧化總面積和電流密度計算出總電流，對有型腔的鋁材，氧化面積應計算大約100~300mm一段的內表面面積。
　　2）需要電解著色處理的發色處理，每一掛料應是一種規格，以避免色差。
　　3）導電梁與導電座之間接觸良好，接觸溫升小於30℃。
　　4）單根導電梁，如載流大於8000A時，建議考慮兩端導電。
　　5）陰極使用極板套氣袋可減少酸氣析出，但應加大槽液循環量，最好每小時循環3次以上。槽液循環在槽底使冷酸液均勻輸入槽內。空氣攪拌可適當降低循環量，但攪拌一定要均勻平穩，以免綁料松動。
　　6）氧化結束應及時水洗，停電後留在氧化槽時間過長（長於2min），將影響著色與封孔質量。
　　7）陰極板使用壽命與氧化狀態有關，氧化槽開開停停，陰極板最容易損壞。應及時更換損壞的陰極板，以免陰陽極面積比例失調。
　　8）陽極氧化電壓上升應取軟啟動，電壓上升時間一般為10~15s。