CN105665838B - 一种摆线齿轮的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摆线齿轮的加工方法，包括以下步骤：将待加工的摆线齿轮固定在五轴联动数控机床的工作台上，通过五轴联动数控机床控制平底刀绕五轴联动数控机床的B轴旋转，使得平底刀的刀轴仰角固定为θ，平底刀正对摆线齿轮的轮廓；平底刀绕自身轴线高速旋转，开始加工摆线齿轮，摆线齿轮随着工作台沿五轴联动数控机床的Z轴做上下铣削运动，每走完一条轨迹后，随工作台绕五轴联动数控机床的C轴旋转一角度，如此循环加工直至端铣加工完整个齿轮。本发明可有效提高摆线齿轮的齿形精度和表面质量，避免传统磨削中产生的烧伤现象，解决高品质摆线齿轮的加工难题。

Description

一种摆线齿轮的加工方法
技术领域
本发明涉及机械精密加工领域，具体涉及一种摆线齿轮的五轴端铣精加工方法。
背景技术
摆线针轮减速机具有传动效率高、速比高、承载能力高、结构紧凑等诸多优点，被广泛应用于矿山、冶金、船舶、化工等行业。目前国内大量使用的高档摆线针轮减速机全部依赖进口，不但给相关行业增加了巨大的成本费用，也严重制约着许多重要行业的发展。同时，我国机器人制造业的落后局面，很大程度上源于相关基础部件，尤其是微型RV摆线针轮减速机的落后质量。
国产摆线针轮减速机的品质缺陷主要表现为传动精度差、运动不平稳、承载能力和寿命低。造成这些问题的根本原因是摆线齿轮齿面的精加工问题。摆线齿轮齿面硬度高、形状复杂，精密加工目前只能靠磨削工艺，由专门的摆线磨床进行加工。由于摆线齿轮的齿形特殊，展成关系具有行星传动特征，而且摆线齿轮的齿廓往往很小(尤其是工业机器人用微型RV减速机)，因此摆线磨床的工作条件恶劣、加工困难，加工后摆线齿轮的齿形精度和表面质量都较差，致使摆线针轮减速机的传动精度、传动平稳性以及减速机的寿命大为降低。
因此，针对目前采用专用磨床加工的摆线齿轮存在齿形精度低和表面质量差的缺陷，本发明人对此做进一步研究，研发出一种摆线齿轮的加工方法，本案由此产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种摆线齿轮的加工方法，以提高摆线针轮减速机的传动精度、运动平稳性、承载能力和寿命。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种摆线齿轮的加工方法，包括以下步骤：
步骤一：将待加工的摆线齿轮固定在五轴联动数控机床的工作台上，通过五轴联动数控机床控制平底刀绕五轴联动数控机床的B轴旋转，使得平底刀的刀轴仰角固定为θ，平底刀正对摆线齿轮的轮廓；
步骤二：平底刀绕自身轴线高速旋转，开始加工摆线齿轮，摆线齿轮随着工作台沿五轴联动数控机床的Z轴做上下铣削运动，即完成一个齿廓面加工；
步骤三：摆线齿轮随工作台绕五轴联动数控机床的C轴旋转一角度，重复步骤二，对另一齿廓面加工；
步骤四：重复步骤三，直至端铣加工完整个摆线齿轮的轮廓。
进一步，平底刀端铣加工是以刀具端面外圆弧切削刃为主切削刃。
进一步，仰角θ的计算公式为：
式中：r为平底刀半径，rp为针齿中心圆半径，rrp为针齿套外圆半径；K1为短幅系数，K1＝azp/rp；a为偏心距，zp为针轮齿数。
进一步，在步骤一中，先精铣摆线齿轮精加工定位基准孔，摆线齿轮通过定位基准孔与工作台固定。
进一步，在步骤一中，工作台上设有圆柱凸台，圆柱凸台通过压板夹具固定在工作台上，通过双头螺栓、螺母和垫片将摆线齿轮装夹定位于圆柱凸台。
进一步，在步骤二中，平底刀铣削加工摆线齿轮纵向同曲率处轮廓。
由于本发明在五轴联动数控机床上，利用平底刀对摆线齿轮进行端铣精加工，延长平底刀的使用寿命，减小摆线齿轮加工时受力变形，从而节约了摆线齿轮的加工成本，可有效提高摆线齿轮的齿形精度和表面质量，避免传统磨削中产生的烧伤现象，解决高品质摆线齿轮的加工难题。
附图说明
图1是本发明的摆线齿轮齿形曲线图；
图2是本发明的摆线齿轮毛坯辅助视图；
图3是本发明的加工示意图。
标号说明
工作台 1 压板夹具 2 圆柱凸台 3 摆线齿轮 4
平底刀 5 双头螺栓 6 螺母 7 垫片 8
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
本发明所揭示的是一种摆线齿轮的加工方法，如图3所示，为本发明的较佳实施例，首先，如图2所示，精铣摆线齿轮精加工定位基准孔a、b、c，以提高精基准的定位精度。
如图3所示，在五轴联动数控机床的工作台1上设有圆柱凸台3，圆柱凸台3通过压板夹具2固定在工作台1上，通过双头螺栓6、螺母7和垫片8将摆线齿轮4装夹定位于圆柱凸台3。
用五轴数控机床的探头确定摆线齿轮4工件加工原点，五轴联动数控机床自动换上平底刀5。在本发明中，为避免加工时刀具振动和刀具线速度不均，并减少加工后工件表面残料，采用了平底刀端铣精加工的方式。
通过五轴联动数控机床控制平底刀5，使其绕五轴联动数控机床的B轴旋转，将平底刀5的刀轴仰角固定为θ，平底刀5正对摆线齿轮4的轮廓，仰角θ的计算公式为：
式中：如图1所示，r为平底刀半径，rp为针齿中心圆半径，rrp为针齿套外圆半径；K1为短幅系数，K1＝azp/rp；a为偏心距，zp为针轮齿数。加工时使平底刀5的刀轴仰角固定为θ，避免干涉，减小平底刀5和摆线齿轮4的相互作用力，延长平底刀5的使用寿命，减小摆线齿轮4加工时受力变形，从而节约了摆线齿轮4的加工成本，提高了其加工质量。
如图3所示，平底刀5同时绕自身轴线高速旋转，开始加工摆线齿轮4。为减少刀轴摆动，提高摆线齿轮4齿廓面表面质量的目的，工作台1控制摆线齿轮沿五轴联动数控机床的Z轴做上下运动，使平底刀5将其纵向轮廓面同曲率处的残料铣削掉，即完成一个齿廓面加工。
工作台1每沿五轴联动数控机床的Z轴运动完一次，便带摆线齿轮4绕五轴联动数控机床的C轴旋转一角度，再做上下运动，加工摆线齿轮另一齿廓面，如此循环加工至加工完整个轮廓。
通过上述的加工方法可以很好的提高摆线齿轮的加工质量，加工效率，降低加工成本，从而提高摆线针轮减速器的传动精度，推广其使用等。本发明利用普通平底刀在五轴联动数控机床上高速铣削加工摆线齿轮，加工精度可接近磨削标准，可解决国内高品质摆线齿轮的加工难题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (6)

1.一种摆线齿轮的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将待加工的摆线齿轮固定在五轴联动数控机床的工作台上，通过五轴联动数控机床控制平底刀绕五轴联动数控机床的B轴旋转，使得平底刀的刀轴仰角固定为θ，平底刀正对摆线齿轮的轮廓；
步骤二：平底刀绕自身轴线高速旋转，开始加工摆线齿轮，摆线齿轮随着工作台沿五轴联动数控机床的Z轴做上下铣削运动，即完成一个齿廓面加工；
步骤三：摆线齿轮随工作台绕五轴联动数控机床的C轴旋转一角度，重复步骤二，对另一齿廓面加工；
步骤四：重复步骤三，直至端铣加工完整个摆线齿轮的轮廓。
2.根据权利要求1所述的一种摆线齿轮的加工方法，其特征在于：平底刀端铣加工是以刀具端面外圆弧切削刃为主切削刃。
3.根据权利要求1所述的一种摆线齿轮的加工方法，其特征在于：仰角θ的计算公式为：
式中：r为平底刀半径，rp为针齿中心圆半径，rrp为针齿套外圆半径；K1为短幅系数，K1＝azp/rp；a为偏心距，zp为针轮齿数。
4.根据权利要求1所述的一种摆线齿轮的加工方法，其特征在于：在步骤一中，先精铣摆线齿轮精加工定位基准孔，摆线齿轮通过定位基准孔与工作台固定。
5.根据权利要求1所述的一种摆线齿轮的加工方法，其特征在于：在步骤一中，工作台上设有圆柱凸台，圆柱凸台通过压板夹具固定在工作台上，通过双头螺栓、螺母和垫片将摆线齿轮装夹定位于圆柱凸台。
6.根据权利要求1所述的一种摆线齿轮的加工方法，其特征在于：在步骤二中，平底刀铣削加工摆线齿轮纵向同曲率处轮廓。
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