CN106002497A - 一种柔轮变形协调成型磨削方法 - Google Patents

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Abstract

一种柔轮变形协调成型磨削方法，步骤如下：(1)采用机械加工方法加工柔轮齿坯，使得柔轮轮齿未加工截面齿顶向内成锥度，其锥角a＝arctan(w/L)，其中w为波发生器长轴处径向变形量，L为柔轮筒长；(2)将波发生器装入柔轮内腔预定的位置并固定，柔轮输出法兰一侧连接分度装置；(3)将步骤(2)安装好的装置一体安装在磨床的平台上，并使波发生器的长轴垂直于上述平台；(4)将磨床上的成型砂轮的轮廓中心与波发生器的长轴对齐后开始径向磨削，磨削完成一个轮齿后通过分度装置将柔轮齿坯转动一个齿距，重新开始磨削，直至磨削完成。

Description

一种柔轮变形协调成型磨削方法
技术领域
本发明涉及一种柔轮热旋压装置，主要用于强化谐波齿轮传动中关键零件-柔轮薄壁的金属组织，提高柔轮的疲劳极限与表面强度。
背景技术
谐波齿轮传动主要由柔轮、刚轮、波发生器(柔性轴承与椭圆形凸轮)组成，依靠柔轮的弹性变形实现高精度的运动传递与动力传输。
柔轮作为谐波齿轮传动中最易发生疲劳破坏、最难加工、工艺最为复杂的薄壁零件，其齿形精度(齿廓精度、齿距精度)对整机的性能起着决定性的影响。目前柔轮齿形加工大部分采用小模数齿轮的加工方法，即在未变形柔轮内腔装有高精度圆柱形心轴，其后采用成熟的滚齿/插齿/磨齿等工艺来进行柔轮轮齿加工，但上述方法均是基于柔轮未变形状态进行轮齿加工，一旦将椭圆形波发生器装入柔轮内腔，齿圈区域不可避免的会产生弹性变形，该变形属于三维薄壁板壳变形，变形机理十分复杂，难以用理论/仿真分析的手段，来描述其真实变形状态，从而导致谐波传动柔轮与刚轮轮齿间难以实现精确啮合。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种柔轮变形协调成型磨削方法。
本发明的技术解决方案是：一种柔轮变形协调成型磨削方法，步骤如下：
(1)采用机械加工方法加工柔轮齿坯，使得柔轮轮齿未加工截面齿顶向内成锥度，其锥角a＝arctan(w/L)，其中w为波发生器长轴处径向变形量，L为柔轮筒长；
(2)将波发生器装入柔轮内腔预定的位置并固定，柔轮输出法兰一侧连接分度装置；
(3)将步骤(2)安装好的装置一体安装在磨床的平台上，并使波发生器的长轴垂直于上述平台；
(4)将磨床上的成型砂轮的轮廓中心与波发生器的长轴对齐后开始径向磨削，磨削完成一个轮齿后通过分度装置将柔轮齿坯转动一个齿距，重新开始磨削，直至磨削完成。
成型砂轮线速度范围28-42m/s之间，砂轮进给速度范围15-45um/s。
所述成型砂轮采用四段相切圆弧加一直线作为砂轮的对称轮廓，即齿顶过渡直线、齿顶过渡圆弧、齿顶圆弧、齿根圆弧、齿根过渡圆弧；齿根圆弧曲率半径比齿顶圆弧曲率半径大0.003-0.01mm,齿根过渡圆弧曲率半径大于0.20mm。
分度装置的重复精度不低于30角秒。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明提出柔轮变形协调成型磨削的方法，可以直接借用分度装置实现柔轮轮齿高精度分度精度，同时采用成型磨削不仅可以提高柔轮齿阔精度与光洁度，同时在一定程度上强化柔轮轮齿表面，提高柔轮的疲劳寿命与耐磨性。
(2)砂轮采用CBN高强度砂轮，针对柔轮中碳合金耐磨钢材料薄壳零件，砂轮其线速度与进给速度要求，皆在保证柔轮轮齿的加工质量与加工效率。
(3)成型砂轮轮廓采用四段相切圆弧加一直线的方式，不仅满足柔轮精密啮合的需要，同时齿顶圆弧与齿根圆弧曲率半径略微相差，可以提高砂轮的使用的寿命与廓形的保持性。
附图说明
图1为谐波齿轮传动组成示意图；
图2为砂轮磨削示意图；
图3为砂轮齿阔示意图。
具体实施方式
图1为谐波齿轮传动组成示意图，谐波传动的基本构件包括钢轮1、柔轮3和波发生器2(凸轮2-1、柔性滚动轴承2-2)。本发明方法是将椭圆形波发生器2同轴装入柔轮3内腔，柔轮齿圈呈椭圆状，CBN成型砂轮4轴线与柔轮轴线成直角布置。砂轮高速旋转(可由高速电主轴驱动)，同时沿柔轮3轴向与径向进给磨削，凸轮固定，柔轮3每加工完一个轮齿变转过360°/zr角度(zr为柔轮齿数)，为保证柔轮3轮齿具有很高的分度精度，采用高精度光学/数控分度头作为分度装置(其重复精度不低于30角秒)。柔轮3磨削完后轮齿具有等齿厚、等齿高特性，避免常用加工方法因柔轮锥进现象带来的筒口处齿顶干涉问题。柔轮轮齿未加工截面齿顶成锥度，其锥角a＝arctan(w/L)，其中w为波发生器长轴处径向变形量，L为柔轮筒长。
概括来讲，本发明可以通过下列方式实现：
(1)采用机械加工方法加工柔轮齿坯，使得柔轮轮齿未加工截面齿顶向内成锥度，其锥角a＝arctan(w/L)，其中w为波发生器长轴处径向变形量，L为柔轮筒长；(a，w，L见图2)
(2)将波发生器装入柔轮内腔预定的位置并固定，柔轮输出法兰一侧连接分度装置；
(3)将步骤(2)安装好的装置一体安装在磨床的平台上，并使波发生器的长轴垂直于上述平台；
(4)将磨床上的成型砂轮的轮廓中心与波发生器的长轴对齐后开始径向磨削，磨削完成一个轮齿后通过分度装置将柔轮齿坯转动一个齿距，重新开始磨削，直至磨削完成。
如图3所示，成型砂轮采用四段相切圆弧加一直线作为砂轮的对称轮廓，即齿顶过渡直线4-5、齿顶过渡圆弧4-4、齿顶圆弧4-3、齿根圆弧4-2、齿根过渡圆弧4-1；齿根圆弧4-2曲率半径比齿顶圆弧4-3曲率半径大0.003-0.01mm,齿根过渡圆弧4-1曲率半径大于0.20mm。成型砂轮线速度范围28-42m/s之间，砂轮进给速度范围15-45um/s。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (4)

1.一种柔轮变形协调成型磨削方法，其特征在于步骤如下：
(1)采用机械加工方法加工柔轮齿坯，使得柔轮轮齿未加工截面齿顶向内成锥度，其锥角a＝arctan(w/L)，其中w为波发生器长轴处径向变形量，L为柔轮筒长；
(2)将波发生器装入柔轮内腔预定的位置并固定，柔轮输出法兰一侧连接分度装置；
(3)将步骤(2)安装好的装置一体安装在磨床的平台上，并使波发生器的长轴垂直于上述平台；
(4)将磨床上的成型砂轮的轮廓中心与波发生器的长轴对齐后开始径向磨削，磨削完成一个轮齿后通过分度装置将柔轮齿坯转动一个齿距，重新开始磨削，直至磨削完成。
2.根据权利要求1所述的一种柔轮变形协调成型磨削方法，其特征在于：成型砂轮线速度范围28-42m/s之间，砂轮进给速度范围15-45um/s。
3.根据权利要求1所述的一种柔轮变形协调成型磨削方法，其特征在于：所述成型砂轮采用四段相切圆弧加一直线作为砂轮的对称轮廓，即齿顶过渡直线(4-5)、齿顶过渡圆弧(4-4)、齿顶圆弧(4-3)、齿根圆弧(4-2)、齿根过渡圆弧(4-1)；齿根圆弧曲率半径比齿顶圆弧曲率半径大0.003-0.01mm,齿根过渡圆弧曲率半径大于0.20mm。
4.根据权利要求1所述的一种柔轮变形协调成型磨削方法，其特征在于：分度装置的重复精度不低于30角秒。
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