CN104816050A - 谐波减速器用柔轮的加工夹具及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了谐波减速器用柔轮的加工夹具，包括底座、定位轴、用于压紧柔轮的压板和用于套装柔轮的中心轴，压板以可拆卸的方式固定于中心轴顶部，且该压板与中心轴的顶部之间形成用于夹紧柔轮的夹紧间隙；底座开有限位孔，中心轴的底部和定位轴的顶部分别穿插于限位孔内并以可拆卸的方式固接，定位轴以可拆卸方式固定于底座，且定位轴的顶部设有止转凸台，中心轴的底部设有与止转凸台装插配合的止转凹槽，止转凸台与止转凹槽配合形成中心轴绕自身轴线每旋转180°后被定位轴定位的定位组件。本发明还公开了利用上述加工夹具的加工工艺。本发明能方便、准确地对柔轮进行装夹定位。

Description

谐波减速器用柔轮的加工夹具及加工工艺

技术领域

本发明涉及谐波减速器技术，尤其涉及谐波减速器用柔轮的加工夹具及加工工艺。

背景技术

谐波齿轮传动是一种依靠柔性齿轮的弹性变形来传递力和运动的传动方式。典型的谐波减速器由柔轮、刚轮和波发生器三个元件组成。通常情况下，刚轮固定，波发生器为椭圆构件，安装在柔轮内部，迫使柔轮按照一定规律在长轴端产生径向变形成为椭圆状。当波发生器被驱动旋转时，迫使柔轮不断产生变形，柔轮齿在变形过程中逐渐进入刚轮齿间，与刚轮齿发生啮合，然后逐渐退出，直至完全脱开。波发生器不断旋转，柔轮齿不断和刚轮齿重复进行啮入、啮合、啮出、脱开的循环相互错齿运动。这种错齿运动将波发生器的输入转化为柔轮的输出实现减速传动。

目前我国所用谐波齿轮仍是以渐开线齿廓为主，因为渐开线齿形在工艺上发展得最为完善。但是，采用渐开线齿形的刚轮和柔轮只是近似共轭，工作时同时进行啮合的轮齿对数比较少，输出转矩不高，刚性不足。所以，采用啮合性能更好的圆弧齿形是谐波齿轮的发展趋势。

由于谐波运动的特殊性，采用的圆弧齿形一般是自行设计的，并没有标准，更加没有加工这些齿形的现成标准刀具或磨具。在齿形研究阶段或小批量试制阶段，要加工这些圆弧齿形，若定制相应的加工刀具，例如：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀、砂轮等，则成本高，周期长，并不可取，所以更多时候会采用慢走丝线切割切齿的方法。但线切割在加工柔轮外齿时不能实现一次整周切割轮齿，即必须二次装夹才能实现柔轮的轮齿加工。如中国发明专利公开的申请号为201210176679.0的一种用于短筒柔轮谐波减速器的刚轮与柔轮及其加工工艺，其利用慢走丝线切割切齿的方法对柔轮外齿进行二次装夹加工，其对柔轮装夹定位方式是通过基准片定位，但其定位准确度偏低，且定位操作不便。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供谐波减速器用柔轮的加工夹具，其能方便、准确地对柔轮进行装夹定位。

本发明的目的之二在于提供利用上述加工夹具的加工工艺，通过对柔轮的准确、方便定位来提升加工效率和加工精度。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

谐波减速器用柔轮的加工夹具，包括底座、定位轴、用于压紧柔轮的压板和用于套装柔轮的中心轴，压板以可拆卸的方式固定于中心轴顶部，且该压板与中心轴的顶部之间形成用于夹紧柔轮的夹紧间隙；底座开有限位孔，中心轴的底部和定位轴的顶部分别穿插于限位孔内并以可拆卸的方式固接，定位轴以可拆卸方式固定于底座，且定位轴的顶部设有止转凸台，中心轴的底部设有与止转凸台装插配合的止转凹槽，止转凸台与止转凹槽配合形成中心轴绕自身轴线每旋转180°后被定位轴定位的定位组件。

优选地，止转凹槽的宽度由槽口向槽底收窄，对应地，止转凸台的宽度由该止转凸台的底部向该止转凸台的顶部收窄。

优选地，止转凹槽的两侧槽壁的壁面为斜面，止转凸台两侧侧壁的壁面为斜面。

优选地，止转凹槽为间隔设置的二个以上，且各止转凹槽的连线穿过中心轴的中心轴线；对应地，止转凸台的数量与止转凹槽相同，且各止转凸台的连续穿过定位轴的中心轴线。

优选地，定位轴的外周径向凸设有环形凸缘，该环形凸缘开有第一安装孔，第一安装孔配有第一螺钉，该环形凸缘通过第一螺钉锁紧于底座。

优选地，定位轴的中心贯穿有第二安装孔，中心轴的中心贯穿有第三安装孔，第二安装孔配有第二螺钉，第二螺钉穿过第二安装孔后锁紧于第三安装孔的底部；第三安装孔配有第三螺钉，压板上开有第四安装孔，第三螺钉穿过第四安装孔后锁紧于第三安装孔的顶部。

优选地，中心轴包括位于上端的上轴段和位于下端的下轴段，上轴段的外径大于下轴段的外径，上轴段用于套装柔轮，下轴段用于与限位孔插装配合。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

利用上述加工夹具的加工工艺，包括：

将柔轮套装于中心轴的顶部套装于中心轴的上端，并使柔轮位于夹紧间隙内；

将定位轴固定于底座并插装于限位孔内，通过止转凹槽与止转凸台的装插配合，使中心轴定位于定位轴，再将中心轴底部与定位轴固定；

将压板固定于中心轴上端，并夹紧柔轮；

通过慢走丝线切割加工柔轮轮齿，当加工完柔轮的一般轮齿后，拆开中心轴和定位轴，使中心轴旋转180°后再通过止转凹槽与止转凸台的装插配合定位于定位轴，继续通过慢走丝线切割加工柔轮的剩余部分轮齿。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的加工夹具通过压板、中心轴、定位轴的可拆卸固定安装，大大方便了夹具的装拆，同时，在压板提供的夹紧间隙作用下，柔轮可被可靠稳定地固定于中心轴上端，以防止中心轴的180°转动后发生位移偏差，更关键是，结合限位孔的限位作用下，中心轴的转动将更为准确地绕其自身轴线旋转，而在旋转180°后则被止转凸台和止转凹槽的配合而得到定位，定向精度高；此外，通过第二螺钉的旋转松紧调节，就可对中心轴进行180°准确换位，操作十分方便；

(2)本发明的加工工艺在加工夹具的辅助下，实现对柔轮的准确、方便定位，180°的转动操作也十分简便，不仅利于提升加工效率和加工精度，同时能很好地实现线切割法切齿，使得柔轮轮齿加工不需要定制特殊刀具，在齿形研究阶段和产品试制阶段可以极大地缩短加工周期和节约成本。

附图说明

图1为本发明谐波减速器用柔轮的加工夹具的结构示意图；

图2为本发明中心轴的结构示意图；

图3为本发明定位轴的结构示意图；

图4为本发明止转凸台与止转凹槽的配合示意图。

图中：1、底座；11、限位孔；2、定位轴；21、止转凸台；22、环形凸缘；23、第一安装孔；24、第二安装孔；3、压板；31、第四安装孔；4、中心轴；41、止转凹槽；42、第三安装孔；5、柔轮；6、夹紧间隙；7、第一螺钉；8、第二螺钉；9、第三螺钉。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1～3所示的谐波减速器用柔轮的加工夹具，包括底座1、定位轴2、用于压紧柔轮5的压板3和用于套装柔轮5的中心轴4，压板3以可拆卸的方式固定于中心轴4顶部，且该压板3与中心轴4的顶部之间形成用于夹紧柔轮5的夹紧间隙6；底座1开有限位孔11，中心轴4的底部和定位轴2的顶部分别穿插于限位孔11内并以可拆卸的方式固接，定位轴2以可拆卸方式固定于底座1，且定位轴2的顶部设有止转凸台21，中心轴4的底部设有与止转凸台21装插配合的止转凹槽41，止转凸台21与止转凹槽41配合形成中心轴4绕自身轴线每旋转180°后被定位轴2定位的定位组件。

使用时，底座1固定于慢走丝线切割装置，通过压板3、中心轴4、定位轴2的可拆卸固定安装，大大方便了夹具的装拆，同时，在压板3提供的夹紧间隙6作用下，柔轮5可被可靠稳定地固定于中心轴4上端，以防止中心轴4的180°转动后发生位移偏差，更关键是，结合限位孔11的限位作用下，中心轴4的转动将更为准确地绕其自身轴线旋转，而在旋转180°后则被止转凸台21和止转凹槽41的配合而得到定位，定向精度高。具体是，当止转凹槽41与止转凸台21插装配合后，中心轴4将被定位轴2定位而无法转动，只有卸下拆开中心轴4和定位轴2，使止转凹槽41和止转凸台21脱开，中心轴4才能在限位孔11内转动，通过止转凹槽41与止转凸起转动180°前和转动180°后的准确定位，使得柔轮5的整体加工精度得以提升。

当然，可以理解的是，也可将止转凸台21和止转凹槽41的位置对调，同样可组合形成中心轴4绕自身轴线每旋转180°后被定位轴2定位的定位组件。

如图2～3所示，为利于中心轴4的底部与定位轴2的顶部自动找准对中，止转凹槽41的宽度由槽口向槽底收窄，对应地，止转凸台21的宽度由该止转凸台21的底部向该止转凸台21的顶部收窄，止转凹槽41和止转凸台21将形成截面近似三角形形状，以利于自动定位。

为使止转凹槽41和止转凸台21更为顺畅地插装定位配合，止转凹槽41的两侧槽壁的壁面为斜面，止转凸台21两侧侧壁的壁面为斜面。止转凹槽41的两个斜面将与止转凸台21的两个斜面紧密贴合，以降低配合间隙而产生的定位误差。

为提升定位的强度，止转凹槽41为间隔设置的二个以上，且各止转凹槽41的连线穿过中心轴4的中心轴4线；对应地，止转凸台21的数量与止转凹槽41相同，且各止转凸台21的连续穿过定位轴2的中心轴4线。穿过中心轴4线的设置方式，利于中心轴4和定位轴2精确对中。

如图1所示，为方便定位轴2与底座1的安装固定，定位轴2的外周径向凸设有环形凸缘22，该环形凸缘22开有第一安装孔23，第一安装孔23配有第一螺钉7，该环形凸缘22通过第一螺钉7锁紧于底座1。

如图1所示，为方便定位轴2与中心轴4的可拆卸安装固定，定位轴2的中心贯穿有第二安装孔24，中心轴4的中心贯穿有第三安装孔42，第二安装孔24配有第二螺钉8，第二螺钉8穿过第二安装孔24后锁紧于第三安装孔42的底部；为方便压板3与中心轴4的可拆卸安装固定，第三安装孔42配有第三螺钉9，压板3上开有第四安装孔31，第三螺钉9穿过第四安装孔31后锁紧于第三安装孔42的顶部。

如图1、图2所示，为对中心轴4与限位孔11的装拆配合在轴向得到限位，中心轴4包括位于上端的上轴段和位于下端的下轴段，上轴段的外径大于下轴段的外径，以保留上轴段在限位孔11外，上轴段用于套装柔轮5，下轴段用于与限位孔11插装配合。

如图1～3所示，利用上述加工夹具的加工工艺，包括：

将柔轮5套装于中心轴4的顶部套装于中心轴4的上端，并使柔轮5位于夹紧间隙6内；

将定位轴2固定于底座1并插装于限位孔11内，通过止转凹槽41与止转凸台21的装插配合，使中心轴4定位于定位轴2，再将中心轴4底部与定位轴2固定；

将压板3固定于中心轴4上端，并夹紧柔轮5；

通过慢走丝线切割加工柔轮5轮齿，当加工完柔轮5的一般轮齿后，拆开中心轴4和定位轴2，使中心轴4旋转180°后再通过止转凹槽41与止转凸台21的装插配合定位于定位轴2，继续通过慢走丝线切割加工柔轮5的剩余部分轮齿。

在加工夹具的辅助下，实现对柔轮5的准确、方便定位，180°的转动操作也十分简便，不仅利于提升加工效率和加工精度，同时能很好地实现线切割法切齿，使得柔轮5轮齿加工不需要定制特殊刀具，在齿形研究阶段和产品试制阶段可以极大地缩短加工周期和节约成本。

对于通过第二螺钉8来将中心轴4与定位轴2固定的情形，可方便地先对该第二螺钉8旋转松紧调节后，使中心轴4与定位轴2脱离后再对中心轴4转动180°换位。

具体地，如图4所示，在第一阶段加工中，止转凹槽41的两个斜面a面、b面分别与止转凸台21两个斜面c面、d面贴紧；接着，为进行第二阶段加工，需松开第二螺钉8，并180°转动中心轴4，止转凹槽41的a面、b面则分别与止转凸台21的c面、d面脱开；最后，拧紧第二螺钉，使止转凹槽41的a面、b面分别与止转凸台21的d面、c面贴紧，实现180°换向。正是止转凹槽41的a面、b面与止转凸台21的d面、c面之间的紧密配合，使中心轴4的180°换向得以准确定位。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.谐波减速器用柔轮的加工夹具，其特征在于：包括底座、定位轴、用于压紧柔轮的压板和用于套装柔轮的中心轴，压板以可拆卸的方式固定于中心轴顶部，且该压板与中心轴的顶部之间形成用于夹紧柔轮的夹紧间隙；底座开有限位孔，中心轴的底部和定位轴的顶部分别穿插于限位孔内并以可拆卸的方式固接，定位轴以可拆卸方式固定于底座，且定位轴的顶部设有止转凸台，中心轴的底部设有与止转凸台装插配合的止转凹槽，止转凸台与止转凹槽配合形成中心轴绕自身轴线每旋转180°后被定位轴定位的定位组件。

2.根据权利要求1所述的谐波减速器用柔轮的加工夹具，其特征在于：止转凹槽的宽度由槽口向槽底收窄，对应地，止转凸台的宽度由该止转凸台的底部向该止转凸台的顶部收窄。

3.根据权利要求2所述的谐波减速器用柔轮的加工夹具，其特征在于：止转凹槽的两侧槽壁的壁面为斜面，止转凸台两侧侧壁的壁面为斜面。

4.根据权利要求2所述的谐波减速器用柔轮的加工夹具，其特征在于：止转凹槽为间隔设置的二个以上，且各止转凹槽的连线穿过中心轴的中心轴线；对应地，止转凸台的数量与止转凹槽相同，且各止转凸台的连续穿过定位轴的中心轴线。

5.根据权利要求1～4任一项所述的谐波减速器用柔轮的加工夹具，其特征在于：定位轴的外周径向凸设有环形凸缘，该环形凸缘开有第一安装孔，第一安装孔配有第一螺钉，该环形凸缘通过第一螺钉锁紧于底座。

6.根据权利要求1～4任一项所述的谐波减速器用柔轮的加工夹具，其特征在于：定位轴的中心贯穿有第二安装孔，中心轴的中心贯穿有第三安装孔，第二安装孔配有第二螺钉，第二螺钉穿过第二安装孔后锁紧于第三安装孔的底部；第三安装孔配有第三螺钉，压板上开有第四安装孔，第三螺钉穿过第四安装孔后锁紧于第三安装孔的顶部。

7.根据权利要求1～4任一项所述的谐波减速器用柔轮的加工夹具，其特征在于：中心轴包括位于上端的上轴段和位于下端的下轴段，上轴段的外径大于下轴段的外径，上轴段用于套装柔轮，下轴段用于与限位孔插装配合。

8.利用权利要求1～7任一项加工夹具的加工工艺，其特征在于包括：

将柔轮套装于中心轴的顶部套装于中心轴的上端，并使柔轮位于夹紧间隙内；

将定位轴固定于底座并插装于限位孔内，通过止转凹槽与止转凸台的装插配合，使中心轴定位于定位轴，再将中心轴底部与定位轴固定；

将压板固定于中心轴上端，并夹紧柔轮；

通过慢走丝线切割加工柔轮轮齿，当加工完柔轮的一般轮齿后，拆开中心轴和定位轴，使中心轴旋转180°后再通过止转凹槽与止转凸台的装插配合定位于定位轴，继续通过慢走丝线切割加工柔轮的剩余部分轮齿。