CN108890238A - 机器人减速器刚性柔轮的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，包括以下步骤：精铸或锻造出刚性柔轮的毛坯、将刚性柔轮的毛坯进行粗加工、将粗加工后的刚性柔轮进行热处理、对刚性柔轮上的刚性柔轮外齿和刚性柔轮内滚道进行精加工、将精加工后的刚性柔轮进行热处理、对刚性柔轮采用一次性装夹，对刚性柔轮外齿和刚性柔轮内滚道进行超精加工、对超精加工后的刚性柔轮各项指标进行检测至符合成品要求即可。

Description

机器人减速器刚性柔轮的加工工艺

技术领域

本发明属于机器人减速器加工技术领域，尤其涉及一种机器人新型减速器刚性柔轮的加工工艺。

背景技术

目前市面上与机器人减速器所有类似产品均无法实现高精度的外齿和内滚道一体化加工，通常都是安装成品轴承。

但是安装成品轴承有很大弊端：一是安装时无法精确控制配合尺寸，二是成本较高，三是成品轴承在高速旋转的时候容易出现损坏，后期保养维护周期短；

如图1和2所示，现有技术中的刚性柔轮5上设置有刚性柔轮外齿i和通孔3，而且目前所有的类似谐波减速器的柔轮都是薄壁齿轮，受其工作原理限制，通常柔轮长时间旋转容易出现磨损甚至是齿轮的破裂，这也往往是整个减速器失效的关键；从润滑条件来看，传统的润滑采用的是润滑脂润滑，无法实现润滑油润滑，从而使减速器的润滑效果和降温效果不是很理想。

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，提供一种机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，以减小加工误差和装配误差，保证制造精度，满足机器人减速器高精度的要求。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，包括以下步骤：

1）、精铸或锻造出刚性柔轮的毛坯；

2）、将刚性柔轮的毛坯进行粗加工；

3）、将粗加工后的刚性柔轮进行热处理；

4）、对刚性柔轮上的刚性柔轮外齿和刚性柔轮内滚道进行精加工；

5）、将精加工后的刚性柔轮进行热处理；

6）、对刚性柔轮采用一次性装夹，对刚性柔轮外齿和刚性柔轮内滚道进行超精加工；

7）、对超精加工后的刚性柔轮各项指标进行检测至符合成品要求即可。

以下是本发明对上述工艺的进一步说明：将步骤1）中刚性柔轮的毛坯先进行热挤压，然后再进行步骤2）。

进一步说明：在上述步骤2）中，粗车刚性柔轮的外圆与内孔。

进一步说明：在上述步骤4）中，以刚性柔轮的外圆为基准，精加工刚性柔轮外齿和与刚性柔轮一体设置的刚性柔轮内滚道，且为后续超精加工留余量。

进一步说明：在上述步骤6）中，以刚性柔轮的一端面为基准，对刚性柔轮内滚道与刚性柔轮外齿进行精加工。

进一步说明：在上述步骤7）中，所述刚性柔轮外齿的精度为四级、刚性柔轮内滚道的轮廓度为2±0.01微米、刚性柔轮内滚道和刚性柔轮外齿的同轴度为0.15±0.01微米。

进一步说明：在上述步骤6）中，以刚性柔轮的一端面为基准，先高精度磨削刚性柔轮内滚道，然后再对刚性柔轮外齿进行高精度磨削。

进一步说明：所述工装为导磁盘。

进一步说明：所述砂轮修整器为精钢石滚轮修型器。

进一步说明：所述精钢石滚轮修型器外圆处的横截面所在圆的半径R为0.1±0.05mm。

本发明通过将内滚道和外齿一体化设计，使得整个零部件精度更高，组装整机后结构更加紧凑，打破了传统安装轴承的设计理念，安装完成后整机精度更高，且一体化设计使整个产品的承载能力更强，创新性的刚性柔轮独特设计，消除了因长期运转而磨损、破裂的弊端，且刚性柔轮的承载能力是普通柔轮的十几倍，通过采用刚性柔轮可以使整机形成一个密闭的空腔，空腔可加注润滑油，从而起到良好的润滑降温作用，延长使用寿命，保养方便；

以及传统的加工方法虽然也可以加工轴承内滚道和外齿，但是无法保证滚道和外齿的同轴度，无法实现高精度加工，从而采取安装整体轴承的方式，而本发明通过一次装夹可以完全磨削加工内滚道和外齿，能够保证两者同轴度小于2微米，且保证齿轮精度达到四级，滚道粗糙度达到0.2。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是现有技术中刚性柔轮的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本发明实施例中砂轮修形器的结构示意图；

图4是本发明实施例中砂轮修形器的结构示意图；

图5是本发明在实施例中刚性柔轮的结构示意图；

图6是图5的剖视图；

图7是本发明实施例在减速器中的装配图；

图8为本发明实施例中刚性柔轮的一次性装夹示意图。

图中：1-第一钢轮；2-精钢石滚轮修型器；3-通孔（光孔）；5-刚性柔轮； 8-第二钢轮；9-偏心驱动轴；a-第一钢轮轴承滚道；b-第二钢轮外滚道；c-第二钢轮内滚道；d-第一偏心驱动轴外滚道；e-刚性柔轮内滚道；f-第二偏心驱动轴外滚道；g-第一钢轮内齿；h-第二钢轮内齿；i-刚性柔轮外齿；w-端盖；x-第一密封圈；y-第二密封圈；z-第三密封圈。

具体实施方式

实施例，如图3-8所示，机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，包括以下步骤：

1、精铸或锻造出刚性柔轮5毛坯；

2、将刚性柔轮5的毛坯进行热挤压；

3、将所述刚性柔轮5的毛坯进行粗加工，粗车刚性柔轮5的外圆与内孔；

4、将粗加工后的刚性柔轮5进行热处理，为后续精加工做准备；

5、以刚性柔轮5的外圆为基准，精加工刚性柔轮外齿i和刚性柔轮内滚道e，且为后续超精加工留余量；

6、将精加工后的刚性柔轮5进行热处理；

7、对刚性柔轮5采用一次性装夹进行超精加工；

以刚性柔轮5的一端面为基准，放置于工装上，然后将该工装安装在数控磨床上，数控磨床自动寻找本刚性柔轮5的圆心，之后固定本零件，依靠砂轮修整器修整砂轮，修整砂轮至刚性柔轮内滚道e要求尺寸；

然后进行高精度磨削刚性柔轮内滚道e，刚性柔轮内滚道e磨削加工结束之后重新修整砂轮至刚性柔轮外齿i要求尺寸，然后对刚性柔轮外齿i进行高精度磨削，在磨削刚性柔轮内滚道e和磨削刚性柔轮外齿i过程中，零件没有二次装夹，保证了整个零件的精度。

所述工装为纵截面为凹字型结构的一次装夹精密工装，该一次装夹精密工装为导磁盘，每个导磁盘根据相应零部件的尺寸进行调整，使其对相应零部件加工时没有干涉部分即可，如图8所示。

所述导磁盘工作原理：工装没有励磁之前放置零部件，当数控磨床自动寻找零件中心结束之后开始励磁，使零件固定在工装之上，然后进行下一步的磨削。

所述砂轮修形器为精钢石滚轮修型器2，所述精钢石滚轮修型器2外圆处的横截面所在圆的半径R为0.1±0.05mm。

使用精钢石滚轮修型器2将砂轮外圆周上的凸起（砂轮上对刚性柔轮内滚道e进行磨削的位置）的纵截面修整为与刚性柔轮内滚道e内壁的纵截面形状相适配，这样设计便于对刚性柔轮内滚道e的内壁进行磨削。

所述刚性柔轮内滚道e主要承载径向载荷，也能承受一部分单方向的轴向负荷，且摩擦损失小，极限转速较高，允许的转速每分钟可高达几万转，安装、维修比较容易，可以方便后期保养维护。

8、对超精加工后的刚性柔轮5各项指标进行检测至符合成品要求即可；

经检测结果显示刚性柔轮外齿i的精度达四级、刚性柔轮内滚道e的轮廓度为2±0.01微米、刚性柔轮内滚道e和刚性柔轮外齿i的同轴度为0.15±0.01微米即可。

本发明还公开了一种机器人少齿差超越谐波减速器装置，包括组装在一起的第一钢轮1、第二钢轮8、刚性柔轮5和偏心驱动轴9，第一钢轮1和第二钢轮8之间、第二钢轮8和偏心驱动轴9之间以及刚性柔轮5和偏心驱动轴9之间分别通过与相应部件一体设计的支撑部进行支撑连接。

所述第一钢轮1、刚性柔轮5和第二钢轮8均为环形结构，偏心驱动轴9的纵截面为凸字型结构，且偏心驱动轴9的大径段与其上的小径段的圆心不在同一条轴线上。

所述第二钢轮8同轴装配在第一钢轮1内，偏心驱动轴9同轴装配在第二钢轮8内，刚性柔轮5同轴装配在偏心驱动轴9的小径段上，并位于第二钢轮8与偏心驱动轴9和第一钢轮1之间。

所述刚性柔轮5的外圆周上环形阵列有刚性柔轮外齿i，第一钢轮1上与刚性柔轮外齿i相对应的位置开设有与刚性柔轮外齿i啮合的第一钢轮内齿g。

所述第二钢轮8上与刚性柔轮外齿i相对应的位置开设有与刚性柔轮外齿i啮合的第二钢轮内齿h。

所述支撑部包括刚性柔轮5内壁上开设的环形结构的刚性柔轮内滚道e，偏心驱动轴9上与刚性柔轮内滚道e相对应的位置开设有环形结构的第二偏心驱动轴外滚道f。

所述刚性柔轮内滚道e与第二偏心驱动轴外滚道f之间环形阵列有多个滚动体，该多个滚动体为滚珠，多个滚动体通过保持架进行连接。

所述刚性柔轮内滚道e与第二偏心驱动轴外滚道f以及滚动体组成一体设计的向心球轴承。

所述该向心球轴承采用一体化设计，在组装本装置时使得偏心驱动轴9与刚性柔轮5之间的装配精度降到2微米以下，其径向跳动误差降到5微米以下。

所述偏心驱动轴9大径端的外圆周上开设有环形结构的第一偏心驱动轴外滚道d，第二钢轮8的内壁上与第一偏心驱动轴外滚道d相对应的位置开设有环形结构的第二钢轮内滚道c。

所述第一偏心驱动轴外滚道d与第二钢轮内滚道c之间环形阵列有多个滚动体，该多个滚动体为滚珠，多个滚动体通过保持架进行连接。

所述第一偏心驱动轴外滚道d与第二钢轮内滚道c以及滚动体组成一体设计的向心球轴承。

所述该向心球轴承采用一体化设计，在组装本装置时使得偏心驱动轴9与第二钢轮8之间的装配精度降到2微米以下，其径向跳动误差降到5微米以下。

所述第一偏心驱动轴外滚道d与第二偏心驱动轴外滚道f的圆心不在同一条直线上，即第一偏心驱动轴外滚道d与第二偏心驱动轴外滚道f之间存在一定的偏心距。

所述第二钢轮8的外圆周上靠近一端的位置开设有环形结构的第二钢轮外滚道b，第一钢轮1的内壁上与第二钢轮外滚道b相对应的位置开设有环形结构的第一钢轮轴承滚道a。

所述第二钢轮外滚道b与第一钢轮轴承滚道a之间环形阵列有多个滚动体，该多个滚动体为滚珠，多个滚动体通过保持架进行连接。

所述第二钢轮外滚道b与第一钢轮轴承滚道a以及滚动体组成一体设计的向心球轴承。

所述该向心球轴承采用一体化设计，在组装本装置时使得第一钢轮1与第二钢轮8之间的装配精度降到2微米以下，其径向跳动误差降到5微米以下。

所述偏心驱动轴9与刚性柔轮5之间远离偏心驱动轴9大径端的一端通过环形结构的第一密封圈x进行密封。

所述第一钢轮1的右端由端盖w进行封堵，第一钢轮1与第二钢轮8的外圆面之间通过环形结构的第二密封圈y密封。

所述端盖w与第二钢轮8的内壁之间通过环形结构的第三密封圈z进行密封，且端盖w与第三密封圈z相对应的位置开设有能容纳第三密封圈z的环形凹槽。

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.机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1）、精铸或锻造出刚性柔轮（5）的毛坯；

2）、将刚性柔轮（5）的毛坯进行粗加工；

3）、将粗加工后的刚性柔轮（5）进行热处理；

4）、对刚性柔轮（5）上的刚性柔轮外齿（i）和刚性柔轮内滚道（e）进行精加工；

5）、将精加工后的刚性柔轮（5）进行热处理；

6）、对刚性柔轮（5）采用一次性装夹，对刚性柔轮外齿（i）和刚性柔轮内滚道（e）进行超精加工；

7）、对超精加工后的刚性柔轮（5）各项指标进行检测。

2.根据权利要求1所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：将步骤1）中刚性柔轮（5）的毛坯先进行热挤压，然后再进行步骤2）。

3.根据权利要求1所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：在上述步骤2）中，粗车刚性柔轮（5）的外圆与内孔。

4.根据权利要求1所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：在上述步骤4）中，以刚性柔轮（5）的外圆为基准，精加工刚性柔轮外齿（i）和与刚性柔轮（5）一体设置的刚性柔轮内滚道（e）。

5.根据权利要求1所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：在上述步骤6）中，以刚性柔轮（5）的一端面为基准，对刚性柔轮内滚道（e）与刚性柔轮外齿（i）进行超精加工。

6.根据权利要求1所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：在上述步骤7）中，所述刚性柔轮外齿（i）的精度为四级、刚性柔轮内滚道（e）的轮廓度为2±0.01微米、刚性柔轮内滚道（e）和刚性柔轮外齿（i）的同轴度为0.15±0.01微米。

7.根据权利要求1所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：在上述步骤6）中，以刚性柔轮（5）的一端面为基准，先高精度磨削刚性柔轮内滚道（e），然后再对刚性柔轮外齿（i）进行高精度磨削。

8.根据权利要求6或7所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：所述工装为导磁盘。

9.根据权利要求6或7所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：所述砂轮修整器为精钢石滚轮修型器（2）。

10.根据权利要求9所述的机器人减速器刚性柔轮的加工工艺，其特征在于：所述精钢石滚轮修型器（2）外圆处的横截面所在圆的半径R为0.1±0.05mm。