湘潭大学科研团队在人形机器人“关节”精密加工领域取得新进展

中国教育报-中国教育新闻网讯（通讯员 陈睿 李峰 记者 阳锡叶）近日，湘潭大学华锐先进制造研究院彭锐涛教授团队在人形机器人关节执行机构核心传动部件——大导程哥特式圆弧滚珠丝杠的高效精密加工方面取得重要突破。研究揭示了大导程滚珠丝杠干式硬车削过程中，由几何约束诱发的材料去除、表层损伤与刀具磨损耦合机制，为破解该类高端精密传动部件“以车代磨”绿色高效制造的关键技术难题提供了系统的理论依据与工艺参考。

相关研究成果以《大导程哥特式拱形滚珠丝杠干硬车削过程中几何诱导的耦合效应对材料去除及损伤机理的影响》（Geometrically Induced Coupling Effects on Material Removal and Damage Mechanisms during Dry Hard Turning of Large-Pitch Gothic-Arch Ball Screws）为题，发表于制造工程领域国际权威期刊《制造工艺期刊》（Journal of Manufacturing Processes）（中科院一区TOP期刊，影响因子6.8）。彭锐涛为论文第一作者兼通讯作者，湘潭大学为第一完成单位，株洲华锐精密工具股份有限公司为合作单位。

滚珠丝杠作为人形机器人关节执行机构及工业机器人等高端装备的关键精密传动部件，其性能直接影响整机的动态响应与服役寿命。大导程哥特式圆弧滚珠丝杠虽兼具高传动效率与高承载能力的优势，但其复杂的螺旋曲面结构在加工中极易引发刀具干涉、摩擦挤压、热积累及表层损伤等一系列科学难题。传统磨削工艺长期受困于效率低下、成本高昂、切削液消耗大等行业瓶颈，严重制约了高端精密传动部件的绿色化与高效化制造。

针对上述关键科学问题与行业技术难题，团队以淬硬大导程哥特式圆弧滚珠丝杠滚道的干式硬态车削为研究对象，系统揭示了大导程几何约束对滚道表面完整性、亚表层损伤及刀具磨损行为的内在影响机制。研究发现，大导程滚道加工质量受“几何约束—材料响应—刀具磨损”三元耦合作用的控制。与P10（较大导程）滚道相比，P6（较小导程）滚道因几何干涉较弱、有效切削状态更为稳定，可获得更优的表面质量。在优选工艺条件下，P6滚道表面粗糙度Sa较P10降低约13%，且在300 r/min附近存在最优加工转速区间；而P10滚道白层厚度较P6增加约91%，表明强几何约束将显著加剧热力耦合损伤。