CN108890237A - 中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，包括以下步骤：锻造出输入轴毛坯、加工输入轴毛坯的内孔、加工输入轴毛坯的第一定位平面和第二定位平面、加工输入轴毛坯上的定位销孔、将输入轴毛坯进行一次性装夹，并精磨第一输入轴外滚道和第二输入轴外滚道、精磨第三输入轴外滚道。本发明为了提高和使用寿命，在不降低减速器的各项功能的情况下，减少零部件的数量以减小装配时的误差积累，将原输入轴的三处轴承位取消，将轴承的内道沟直接做到输入轴上以消除轴承与轴承位的装配误差，提高精度。

Description

中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法

技术领域

本发明涉及高精密减速器加工技术领域，尤其是涉及一种新型中空一体化高精密减速器中输入轴（偏心轴）的加工方法。

背景技术

中空一体化高精密减速器具有体积小、重量轻、传动平稳、噪音低、运动精度高、传动比大、承载能力高等优点，广泛应用于电子、机器人、航天航空等行业。

现有的中空一体化高精密减速器的结构复杂，包括输入轴、摆线轮、刚性盘、滚针、销轴、销套、齿圈、输出轴、轴承，要实现减速器的高精度、高寿命，各部件的加工精度要求及安装精度要求非常高。

现有技术中在制造减速器时，先将输入轴加工好，然后在偏心处套装上轴承，输入轴上偏心处安装轴承的位置称为轴承位，然后在输入轴上套入输入轴定位轴承，输入轴上安装定位轴承的位置也称为轴承位，轴承位的加工精度有相应要求，轴承位的同心度要求要高，否则使用中输入轴要产生回位误差，影响减速器的使用精度，轴承位加工产生的形状误差和位置误差及安装轴承时带来的装配中的误差，这些积累误差都是影响减速器传动精度和使用寿命的重要因素，同样的道理，轴承也存在这些积累误差，因此输入轴的加工精度要求和装配精度要求的重要性可想而知，但是目前尚无法制造出达到此要求的输入轴。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足，提供一种中空一体化高精密减速器的输入轴的加工方法，以减小输入轴的加工误差和装配误差，保证制造精度，满足新型中空一体化高精密减速器的高精度要求。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，包括以下步骤：

1）、锻造出输入轴毛坯；

2）、加工输入轴毛坯的内孔；

3）、加工输入轴毛坯的第一定位平面和第二定位平面；

4）、加工输入轴毛坯上的定位销孔；

5）、将输入轴毛坯进行一次性装夹，并精磨第一输入轴外滚道和第二输入轴外滚道；

6）、精磨第三输入轴外滚道。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：在上述步骤3）中，装夹输入轴毛坯的一端，加工输入轴毛坯的第一定位平面，然后以输入轴毛坯的内孔与第一定位平面为基准加工第二定位平面。

进一步优化：在上述步骤4）中，以第一定位平面、第二定位平面和输入轴毛坯的内孔作为基准加工定位销孔。

进一步优化：在上述步骤5）中，先将输入轴工装固定在磨床上，然后将输入轴毛坯安装在输入轴工装上并进行校正，完成一次性装夹。

进一步优化：在上述步骤5）中，对输入轴毛坯的校正是以第一定位平面、第三定位平面和定位销孔做加工基准，以输入轴工装上的工装定位基准作为相位基准完成一次性装夹。

进一步优化：在上述步骤5）中，对第一输入轴外滚道和第二输入轴外滚道进行精磨时，控制第一输入轴外滚道和第二输入轴外滚道的轮廓度为0.004±0.0005mm，使第一输入轴外滚道和第二输入轴外滚道偏心的相位角为180º，且相对于定位基准的偏心距离误差均在0.005mm之内。

进一步优化：所述输入轴工装为磁力吸盘。

进一步优化：在上述步骤6）中，使用磨床精磨第三输入轴外滚道，控制第三输入轴外滚道的轮廓度在0.004±0.0005mm，制得输入轴。

进一步优化：所述第一输入轴外滚道、第二输入轴外滚道和第三输入轴外滚道分别与输入轴毛坯一体设置。

进一步优化：所述第二输入轴外滚道位于第一输入轴外滚道和第三输入轴外滚道之间。

本发明为了提高和使用寿命，在不降低减速器的各项功能的情况下，减少零部件的数量以减小装配时的误差积累，将原输入轴的三处轴承位取消，将轴承的内道沟直接做到输入轴上以消除轴承与轴承位的装配误差，提高精度，且本发明中三处轴承道沟的精磨工艺为一次定位装夹加工，减小了零件加工过程中的重复定位误差，轴向误差极小，大大降低了尺寸误差和形位误差，提高了零件的精度，同时将整体轴承的轴承内道沟直接做在输入轴上，减小了整体轴承的误差，在传递同样扭矩的情况下可以减轻减速器的体积和质量。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

附图1为本发明在实施例中减速器的结构示意图；

附图2为本发明在实施例中输入轴的结构示意图；

附图3为图2的侧视图；

附图4为本发明在实施例中输入轴工装的结构示意图；

附图5为本发明在实施例中输入轴工装与输入轴的安装示意图。

图中：1-齿圈；2-输出轴；3-刚性盘；4-输入轴；5-第一摆线轮；6-第二摆线轮；7-销套；8-销轴；9-滚针；10-盖板；11-螺栓；20-钢球；21-输出轴外滚道；22-输出轴内滚道；23-第一摆线轮内滚道；24-第一输入轴外滚道；25-第二摆线轮内滚道；26-第二输入轴外滚道；27-第三输入轴外滚道；28-输出轴内滚道；111-输入轴毛坯；112-定位销孔；113-第一定位平面；114-第二定位平面；118-工装定位基准；119-输入轴工装；1110-定位销；1111-第三定位平面。

具体实施方式

实施例，如图1-5所示，中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，包括以下步骤：

1.锻造出输入轴毛坯111；

2.加工输入轴毛坯111的内孔，并控制尺寸D4，所述D4为输入轴毛坯111的内孔直径；

3.加工输入轴毛坯111的第一定位平面113和第二定位平面114；

装夹输入轴毛坯111的右端，加工输入轴毛坯111的第一定位平面113，然后以输入轴毛坯111的内孔与定位平面113为基准加工第二定位平面114；

所述第一定位平面113为输入轴毛坯111的左端面，第二定位平面114为输入轴毛坯111的右端面。

4.以第一定位平面113、第二定位平面114和输入轴毛坯111的内孔作为基准加工定位销孔112；

所述定位销孔112设置在输入轴毛坯111的一端面靠近边缘的位置，且定位销孔112的轴线与输入轴毛坯111的轴线在同一条直线上。

5.将输入轴毛坯111进行一次性装夹，并精磨第一输入轴外滚道24和第二输入轴外滚道26；

先将磁力吸盘固定在高精度的克林伯格VERA-400磨床（精度0.002MM）上，然后磁力吸盘用小磁力吸住输入轴毛坯111， 以第一定位平面113、第三定位平面1111和定位销孔112做加工基准，以磁力吸盘上的工装定位基准118作为相位基准，对工件进行一次性装夹，然后精磨第一输入轴外滚道24和第二输入轴外滚道26；

并控制尺寸L1和D1，控制尺寸D2和L2，控制第一输入轴外滚道24和第二输入轴外滚道26的轮廓度0.004±0.0005mm，使第一输入轴外滚道24和第二输入轴外滚道26偏心的相位角为180º，且相对于定位基准的偏心距离误差均在0.005之内。

所述第三定位平面1111为磁力吸盘上与输入轴毛坯111相接触的一端面。

所述磁力吸盘为输入轴工装119，该磁力吸盘的纵截面为凸字型，且磁力吸盘的一端插入输入轴毛坯111的内孔中一定距离。

所述磁力吸盘与输入轴毛坯111之间连接有定位销1110，该定位销1110的一端插入至定位销孔112内一定距离，另一端延伸至磁力吸盘内一定距离。

所述L1为第一输入轴外滚道24上环形阵列的钢球20中，其中一钢球20的球心与第一定位平面113之间的最短距离。

所述L2为第二输入轴外滚道26上环形阵列的钢球20中，其中一钢球20的球心与第一定位平面113之间的最短距离。

所述D1为第一输入轴外滚道24上环形阵列的钢球20中，其中两相对的钢球20球心之间的距离。

所述D2为第二输入轴外滚道26上环形阵列的钢球20中，其中两相对的钢球20球心之间的距离。

6.精磨第三输入轴外滚道27；

在步骤5完成后，使用克林伯格VERA-400磨床（精度0.002MM）精磨第三输入轴外滚道27，控制第三输入轴外滚道27的轮廓度在0.004±0.0005mm之内，控制L3和D3的尺寸，制得输入轴4。

所述L3为第三输入轴外滚道27上环形阵列的钢球20中，其中一钢球20的球心与第一定位平面113之间的最短距离。

所述D3为第三输入轴外滚道27上环形阵列的钢球20中，其中两相对的钢球20球心之间的距离。

本发明所用的办法是先加工定位平面和定位销孔，然后以定位平面和销孔及工装定位基准为基准，加工三处轴承滚道（输入轴外滚道），工艺为一次定位装夹加工，减小了零件加工过程中的重复定位，轴向尺寸误差极小，大大降低了尺寸误差和形位误差，提高了零件的精度，可以满足对提高了输入轴的加工精度和装配精度，可以满足新型减速器对输入轴的各项要求，达到了新型中空一体化高精密减速器的高精度和长寿命的要求。

本发明还公开了一种中空一体化高精密减速器装置，包括环形结构的齿圈1，齿圈1内同轴装配有环形结构且纵截面为L形的输出轴2，输出轴2内同轴装配有圆筒形结构的输入轴4，输入轴4上同轴装配有环形结构的第一摆线轮5和第二摆线轮6，齿圈1与输出轴2之间和第一摆线轮5、第二摆线轮6、输出轴2与输入轴4之间分别通过与相应部件一体设计的支撑部支撑连接。

所述输出轴2的右端延伸至齿圈1一端外一定距离，第二摆线轮6位于第一摆线轮5与输出轴2左端面之间。

所述齿圈1的左端通过环形结构的刚性盘3和盖板10进行封装，且盖板10位于刚性盘3与齿圈1的左端面之间。

所述输入轴4的左端延伸至刚性盘3的一端外一定距离，第一摆线轮5、第二摆线轮6之间穿设有销轴8。

所述销轴8的外圆周上套装有销套7，且销套7位于销轴8与第一摆线轮5和第二摆线轮6之间。

所述第一摆线轮5和第二摆线轮6上与销套7相对应的位置开设有能容纳销套7的通孔。

所述刚性盘3与销轴8之间通过螺栓11进行连接，螺栓11的一端延伸至输出轴2内一定距离。

所述刚性盘3上与螺栓11相对应的位置分别开设有能容纳螺栓11的孔，且输出轴2上与螺栓11相接触的位置设置有与螺栓11配合使用的内螺纹。

所述螺栓11与销轴8之间采用特殊材料，即使用一种流动的胶状物填充在销轴与螺栓之间，这种胶状物随时间缓慢凝固，使销轴与螺栓在耦合的情况下旋转自定位固定。

所述特殊材料为AB胶或AB胶的类似物或一种流动的可随时间缓慢凝固的胶状物。

所述第一摆线轮5、第二摆线轮6与齿圈1之间分别设置有滚针9，齿圈1上加工有多处滚针槽，滚针9安装在齿圈1上的滚针槽内，这样设计实现了40%以上齿的啮合，提高了减速器的承载能力10%以上。

所述第一摆线轮5、第二摆线轮6上分别设置有齿，摆线轮的齿形为摆线。

所述支撑部包括在输出轴2大径端的外圆周上开设有环形结构的输出轴外滚道21。

所述齿圈1的内壁上与该输出轴外滚道21相对应的位置开设有环形结构的输出轴内滚道22。

所述输出轴2的内壁上与输入轴4外圆周的右端相对应的位置开设有环形结构的输出轴内滚道28。

所述输入轴4上与输出轴内滚道28相对应的位置开设有环形结构的第三输入轴外滚道27。

所述输入轴4上与第二摆线轮6相对应的位置开设有环形结构的第二输入轴外滚道26。

所述第二摆线轮6的内壁上与第二输入轴外滚道26相对应的位置开设有环形结构的第二摆线轮内滚道25。

所述输入轴4上与第一摆线轮5相对应的位置开设有环形结构的第一输入轴外滚道24。

所述第一摆线轮5的内壁上与第一输入轴外滚道24相对应的位置开设有与第一输入轴外滚道24配合使用的环形结构的第一摆线轮内滚道23。

所述输出轴外滚道21与输出轴内滚道22之间、输出轴内滚道28与第三输入轴外滚道27之间、第一摆线轮内滚道23与第一输入轴外滚道24之间、第二输入轴外滚道26与第二摆线轮内滚道25之间分别环形阵列有多个钢球（滚动体）20。

所述位于同一环形阵列的多个钢球20之间通过保持架进行连接。

所述输出轴外滚道21和输出轴内滚道22及两者之间钢球20和保持架构成承轴。

所述输出轴内滚道28和第三输入轴外滚道27及两者之间钢球20和保持架构成承轴。

所述第一摆线轮内滚道23和第一输入轴外滚道24及两者之间钢球20和保持架构成承轴。

所述第二输入轴外滚道26和第二摆线轮内滚道25及两者之间钢球20和保持架构成承轴。

所述输入轴4上的第一输入轴外滚道24和第二输入轴外滚道26为偏心轴承道沟，第三输入轴外滚道27为轴承道沟。

使用时，输入轴4旋转输入，通过第一输入轴外滚道24、第二输入轴外滚道26带动多个钢球20运动，将能量传递至第一摆线轮内滚道23、第二摆线轮内滚道25，驱动第一摆线轮5、第二摆线轮6偏心旋转，第一摆线轮5、第二摆线轮6的外齿与齿圈1上安装的滚针啮合，第一摆线轮5、第二摆线轮6偏心运动，通过销套7、销轴8、螺栓11将能量传递到输出轴2，输出轴2通过输出轴外滚道21、输出轴内滚道22、第三输入轴外滚道27、输出轴内滚道28、多个钢球支撑和定位输出。

本发明将深沟球轴承的内外圈分别设置在齿圈1、输出轴2、输入轴4、第一摆线轮5、第二摆线轮6上，省去了内外圈，节省了原材料，避免了以前深沟球（圆锥滚子轴承）内外圈分别加工，然后组装，减少了齿圈1、输出轴2、输入轴4、第一摆线轮5、第二摆线轮6之间产生的多重装配误差，使整体的装配误差降低到4微米以下。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、锻造出输入轴毛坯（111）；

2）、加工输入轴毛坯（111）的内孔；

3）、加工输入轴毛坯（111）的第一定位平面（113）和第二定位平面（114）；

4）、加工输入轴毛坯（111）上的定位销孔（112）；

5）、将输入轴毛坯（111）进行一次性装夹，并精磨输入轴毛坯（111）上的第一输入轴外滚道（24）和第二输入轴外滚道（26）；

6）、精磨输入轴毛坯（111）上的第三输入轴外滚道（27）。

2.根据权利要求1所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：在上述步骤3）中，装夹输入轴毛坯（111）的一端，加工输入轴毛坯（111）的第一定位平面（113），然后以输入轴毛坯（111）的内孔与第一定位平面（113）为基准加工第二定位平面（114）。

3.根据权利要求1所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：在上述步骤4）中，以第一定位平面（113）、第二定位平面（114）和输入轴毛坯（111）的内孔作为基准加工定位销孔（112）。

4.根据权利要求1所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：在上述步骤5）中，先将输入轴工装（119）固定在磨床上，然后将输入轴毛坯（111）安装在输入轴工装（119）上并进行校正，完成一次性装夹。

5.根据权利要求4所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：在上述步骤5）中，对输入轴毛坯（111）的校正是以第一定位平面（113）和定位销孔（112）做加工基准，以输入轴工装（119）上的工装定位基准（118）作为相位基准完成一次性装夹。

6.根据权利要求5所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：在上述步骤5）中，所述控制第一输入轴外滚道（24）和第二输入轴外滚道（26）的轮廓度为0.004±0.0005mm，第一输入轴外滚道（24）和第二输入轴外滚道（26）偏心的相位角为180º，且相对于定位基准的偏心距离误差均在0.005mm之内。

7.根据权利要求6所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：所述输入轴工装（119）为磁力吸盘。

8.根据权利要求1所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：在上述步骤6）中，所述第三输入轴外滚道（27）的轮廓度在0.004±0.0005mm。

9.根据权利要求7或8所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：所述第一输入轴外滚道（24）、第二输入轴外滚道（26）和第三输入轴外滚道（27）分别与输入轴毛坯（111）一体设置。

10.根据权利要求9所述的中空一体化高精密减速器输入轴的加工方法，其特征在于：所述第二输入轴外滚道（26）位于第一输入轴外滚道（24）和第三输入轴外滚道（27）之间。