中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 陳睿 李峰 記者 陽錫葉）近日，湘潭大學(xué)華銳先進制造研究院彭銳濤教授團隊在人形機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)核心傳動部件——大導(dǎo)程哥特式圓弧滾珠絲杠的高效精密加工方面取得重要突破。研究揭示了大導(dǎo)程滾珠絲杠干式硬車削過程中，由幾何約束誘發(fā)的材料去除、表層損傷與刀具磨損耦合機制，為破解該類高端精密傳動部件“以車代磨”綠色高效制造的關(guān)鍵技術(shù)難題提供了系統(tǒng)的理論依據(jù)與工藝參考。

相關(guān)研究成果以《大導(dǎo)程哥特式拱形滾珠絲杠干硬車削過程中幾何誘導(dǎo)的耦合效應(yīng)對材料去除及損傷機理的影響》（Geometrically Induced Coupling Effects on Material Removal and Damage Mechanisms during Dry Hard Turning of Large-Pitch Gothic-Arch Ball Screws）為題，發(fā)表于制造工程領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《制造工藝期刊》（Journal of Manufacturing Processes）（中科院一區(qū)TOP期刊，影響因子6.8）。彭銳濤為論文第一作者兼通訊作者，湘潭大學(xué)為第一完成單位，株洲華銳精密工具股份有限公司為合作單位。

滾珠絲杠作為人形機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)及工業(yè)機器人等高端裝備的關(guān)鍵精密傳動部件，其性能直接影響整機的動態(tài)響應(yīng)與服役壽命。大導(dǎo)程哥特式圓弧滾珠絲杠雖兼具高傳動效率與高承載能力的優(yōu)勢，但其復(fù)雜的螺旋曲面結(jié)構(gòu)在加工中極易引發(fā)刀具干涉、摩擦擠壓、熱積累及表層損傷等一系列科學(xué)難題。傳統(tǒng)磨削工藝長期受困于效率低下、成本高昂、切削液消耗大等行業(yè)瓶頸，嚴(yán)重制約了高端精密傳動部件的綠色化與高效化制造。

針對上述關(guān)鍵科學(xué)問題與行業(yè)技術(shù)難題，團隊以淬硬大導(dǎo)程哥特式圓弧滾珠絲杠滾道的干式硬態(tài)車削為研究對象，系統(tǒng)揭示了大導(dǎo)程幾何約束對滾道表面完整性、亞表層損傷及刀具磨損行為的內(nèi)在影響機制。研究發(fā)現(xiàn)，大導(dǎo)程滾道加工質(zhì)量受“幾何約束—材料響應(yīng)—刀具磨損”三元耦合作用的控制。與P10（較大導(dǎo)程）滾道相比，P6（較小導(dǎo)程）滾道因幾何干涉較弱、有效切削狀態(tài)更為穩(wěn)定，可獲得更優(yōu)的表面質(zhì)量。在優(yōu)選工藝條件下，P6滾道表面粗糙度Sa較P10降低約13%，且在300 r/min附近存在最優(yōu)加工轉(zhuǎn)速區(qū)間；而P10滾道白層厚度較P6增加約91%，表明強幾何約束將顯著加劇熱力耦合損傷。