CN110449674A - 一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置 - Google Patents
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Abstract
一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，属于机器人精密减速器制备技术领域，结构上由直线运动机构和旋转运动机构构成，其中旋转运动机构为两级行星减速运动机构，通过伺服电机驱动完成，直线运动机构为液压运动机构，通过进出液压油实现，装置结构新颖，通过给定直线进给速度和旋转的角速度来实现加工，其中直线进给速度在0.5mm/min～5mm/min范围内可调，周向旋转角度：0°～45°可调，旋转角速度则可在0弧度/秒～0.0011弧度/秒～0.00022弧度/秒范围内可调，加工精度高，产生振动小、减少了附加动载荷、承载能力高、增加了可靠性及寿命，能满足精确传动要求需求，特别是能解决小分度圆直径内斜齿圆柱齿轮的精密切削加工。
Description
技术领域
本发明属于机器人精密减速器制备技术领域，涉及一种精密齿轮加工的装置，具体的说是涉及一种用于结构小型化或机器人关节减速器的小分度圆直径斜齿内齿轮电解加工运动的装置。
背景技术
智能制造是我国装备制造业发展的重要方向，在这一发展过程中需要大量的以工业机器人为代表的高端智能制造装备。构成工业机器人的零部件众多，其中精密减速器是工业机器人中的核心零部件同时也是成本占比较高的零部件。
精密减速器是工业机器人的关键零部件，占成本比重30%以上，工业机器人用精密减速器主要分为谐波齿轮减速、RV减速器、摆线针轮行星减速器和精密行星减速器等。其中精密行星减速器主要是由行星轮、太阳轮和外齿圈所组成，它具有较高的刚性和精度以及高传动效率和扭矩。其中谐波减速器和RV减速器是主流产品。根据测算2020年国内机器人减速器需求量约115万台，市场规模约42亿元。从竞争格局来看，全球精密减速器长期被日系企业垄断，国产品牌目前开始量产并小范围销售。由于材料、技术、精密加工能力等因素的限制，我国的精密减速器多数依靠进口，致使我国工业机器人的发展受到了极大的限制。
当前，我国的工业机器人三大核心零部件控制器、伺服电机、减速器是制约中国机器人产业的主要瓶颈，占到机器人成本的70%。而这三者中，减速器被国外厂商高度垄断，现阶段尚处于普及期的国产减速器无法实现全面进口替代。国产机器人精密减速器领域目前亟需解决的瓶颈问题主要有：一是批量化制造、检测技术需提升，包括高效、高精度制造工艺与装备，零件与整机的批量化高精度快检等；二是精度寿命待验证，包括失效机理及规律、高性能材料优选等；三是系列化优化设计体系待完善，包括系列化设计体系与摆线轮修形优化等；四是工程应用数据反馈与优化缺失，包括工程应用数据库建设与性能跟踪反馈优化等。
中国专利申请号CN2017114827687发明专利公开了一种内齿轮轮齿的加工方法，该加工方法使用加工精度较高的范成法磨齿加工工艺制造内轮齿，但一直未能在内齿轮轮齿加工中成功实施，而现有技术中，内齿轮加工通常采用插齿、拉齿、成型铣削等成型法加工方法，但使用以上方法加工的内齿圈轮齿制造精度较低，一般不超过7级，导致齿轮在内啮合传动中产生振动、噪声、附加动载荷等，降低了齿轮的承载能力、寿命和可靠性，不能满足中高端设备对精确传动的要求。
中国专利申请号CN2012103815240发明专利公开了一种难切削材料、小模数内齿轮的电解加工方法及装置，该专利的最主要优点是采用电解加工手段解决了淬硬内表面无法采用常规手段通过拉削、铣削等手段加工的直齿圆柱齿轮进行了改进，但对于斜齿圆柱齿轮的加工问题并未得到解决。
随着技术的发展，工业机器人整体趋于小型化已经是必然，高效、高精度制造工艺与装备制造迫在眉睫，小分度圆直径的内斜齿圆柱齿轮的加工是精密行星齿轮减速器的关键问题。目前，针对斜齿内圆柱齿轮的制造手段常采用传统的滚、插、磨、剃、刨等方法，但对于小分度圆直径的内斜齿圆柱齿轮的加工，目前还缺少高精度的切削方法，制造是困难的。而利用传统的加工方法精度较低、传动中产生振动、附加动载荷增加、承载能力低、寿命低、可靠性差，不能满足精确传动要求，因此有必要设计出一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置。
发明内容
本发明的目的是针对目前小分度圆直径的内斜齿圆柱齿轮的加工方法精度较低、传动中产生振动、附加动载荷增加、承载能力低、寿命低、可靠性差，不能满足精确传动要求等不足，提出一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，通过该装置可实现对小分度圆直径内斜齿圆柱齿轮进行精密切削加工。
本发明的技术方案是：一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，包括伺服电机，其特征在于：所述加工运动装置由旋转运动装置和直线运动装置组成；
所述旋转运动装置由一级行星齿轮减速器和二级行星齿轮减速器构成；
所述一级行星齿轮减速器由上壳体、桥架、第二级行星齿轮、滚针轴承、齿轮架、空心齿轮轴、少齿数轴、上端盖、第一级行星齿轮、第一级双联齿轮和中间连接壳体连接构成；所述上端盖设置在所述上壳体的顶部，少齿数轴的顶端通过平键与伺服电机的转轴相连接，所述少齿数轴设置在所述上壳体的内部，所述上壳体内壁的上端和下端均设有内齿，多个所述第一级行星齿轮分别与所述少齿数轴的外齿及上壳体内壁上端的内齿啮合相连接，所述齿轮架设置在所述第一级行星齿轮的端面外部，每个所述第一级行星齿轮均通过空心齿轮轴与齿轮架形成轴向固定连接，所述第一级双联齿轮的上联齿轮与所述齿轮架的下方啮合连接，多个所述第二级行星齿轮分别与所述第一级双联齿轮的下联齿轮、上壳体内壁下方的内齿啮合相连接，所述第二级行星齿轮的端面外部设有桥架，每个所述第二级行星齿轮中心均设有轴套，所述桥架通过轴套与每个第二级行星齿轮形成轴向固定连接，所述桥架的底部旋转连接在所述中间连接壳体的中心，所述少齿数轴的上端连接设置在端盖的中心孔中，所述少齿数轴的下端连接设置在桥架上方的中心孔中；
所述二级行星齿轮减速器由中间壳体、行星架输出轴、行星架、第三级齿轮轴、齿轮轴、圆柱定位销、第二级双联齿轮、中间连接壳体连接构成；所述中间壳体连接设置在中间连接壳体的下方，所述中间连接壳体的内壁上设有内齿轮，所述内齿轮通过圆柱定位销与中间连接壳体连接固定，所述行星架输出轴设置在所述中间壳体的中心，所述第三级齿轮轴旋转设置在行星架输出轴上端中心与中间连接壳体下端中心之间，所述第三级齿轮轴的上端与所述桥架的下端卡合连接，所述第二级双联齿轮的上联齿轮分别与所述第三级齿轮轴和内齿轮啮合连接，所述第二级双联齿轮的端面外侧设有行星架，所述第二级双联齿轮的中心设有齿轮轴，所述齿轮轴通过圆柱定位销与第二级双联齿轮连接固定，所述行星架输出轴的顶部内侧设有内齿，所述第二级双联齿轮的下联齿轮与行星架顶部的内齿啮合连接，在所述第二级双联齿轮的带动下使行星架输出轴完成高减速比的旋转运动；
所述直线运动装置由电解运动驱动轴、导向盖、下端盖、推力球轴承、定位圆柱销、密封环、密封圈、导向套、导向锁紧螺母、导向复位弹簧、中间壳体、行星架输出轴连接构成；
所述行星架输出轴旋转设置在所述中间壳体的内部，所述行星架输出轴外壁与中间壳体内壁之间设有导向套，所述导向套底部设有导向盖，所述导向盖通过螺栓与导向套连接固定，所述导向套通过导向锁紧螺母与行星架输出轴连接固定，所述下端盖设置在导向盖的外围，所述下端盖通过螺栓与中间壳体的底面紧固连接，所述行星架输出轴内部设有空腔，所述空腔壁上设有进出压力油口，所述电解运动驱动轴滑动设置在所述行星架输出轴内的空腔中，所述电解运动驱动轴与行星架输出轴之间设有密封环、密封圈和导向复位弹簧，进油时油压克服导向复位弹簧压力并在导向盖的导向下使电解运动驱动轴向下移动，排油时在导向复位弹簧的作用下使电解运动驱动轴向上移动，所述电解运动驱动轴的底部轴头上连接安装电解刀具，通过直线运动与旋转运动的共同作用完成小分度圆直径斜齿内齿轮的电解加工。
所述行星架输出轴下端的内孔与电解运动驱动轴的内孔构成液压缸，行星架输出轴内孔壁上设有密封圈定位环，密封圈定位环中设置O型密封圈，电解运动驱动轴的移出断面形状呈腰鼓形，导向盖上的导向孔亦为与电解运动驱动轴相匹配的腰鼓形孔，电解运动驱动轴与导向孔形成滑动间隙配合。
所述上端盖的中心孔与桥架的中心孔同轴设置，上端盖中心孔与桥架中心孔内均设有角接触球轴承，少齿数轴通过角接触球轴承形成支承定位并旋转于上端盖与桥架之间。
所述第一级行星齿轮和第二级行星齿轮的数量均为3～4个 。
所述空心齿轮轴穿设在第一级行星齿轮和齿轮架的孔中，空心齿轮轴与第一级行星齿轮间设置滚针轴承，空心齿轮轴的上端通过轴位垫圈和轴卡圈进行轴向定位。
所述桥架与第三级齿轮轴的结合处为凸块与凹槽的卡接配合。
所述第二级行星齿轮空套在轴套上，轴套通过螺栓安装在桥架后用平垫圈、轻型弹簧垫圈及螺母锁紧。
所述第二级双联齿轮安装在齿轮轴上，通过圆柱定位销使齿轮轴和第二级双联齿轮具有共同的角速度；齿轮轴通过2个角接触球轴承支撑在行星架上，并通过其两端的轴用卡圈限制轴向位置。
所述上壳体的内孔有2个内齿轮圆柱齿轮副，内齿轮的齿顶圆直径呈上小下大设置，中间连接壳体与上壳体通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销限制角向转动，上壳体与上端盖通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销限制角向转动，通过螺钉、平垫圈、轻型弹簧垫圈将上壳体与上端盖紧固。
所述中间连接壳体一方面和中间壳体通过止口连接，通过定位销使中间连接壳体和中间壳体之间不能产生转动；中间连接壳体与内齿轮间通过轴孔配合保证中间连接壳体、内齿轮同心，通过圆柱定位销限制角向转动；中间连接壳体也是一对背对背安装的推力球轴承的安装定位件；中间连接壳体与上壳体通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销限制角向转动。
本发明的有益效果为：本发明提出的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，结构上由直线运动机构和旋转运动机构构成，其中旋转运动机构为两级行星减速运动机构，通过伺服电机驱动完成，直线运动机构为液压运动机构，通过进出液压油实现，装置结构新颖，通过给定直线进给速度和旋转的角速度来实现加工，其中直线进给速度在0.5mm/min～5mm/min范围内可调，周向旋转角度：0°～45°可调，旋转角速度则可在0弧度/秒～0.0011弧度/秒～0.00022弧度/秒范围内可调，加工精度高，产生振动小、减少了附加动载荷、承载能力高、增加了可靠性及寿命，能满足精确传动要求需求，特别是能解决小分度圆直径内斜齿圆柱齿轮的精密切削加工。
附图说明
图1 为本发明的整体装配结构示意图。
图2 为图1中P出放大结构示意图。
图3 为图2中A-A方向剖面结构示意图。
图4 为图1中B-B方向剖面结构示意图。
图中：电解运动驱动轴1、导向盖2、螺栓3、轻型弹簧垫圈4、平垫圈5、下端盖6、推力球轴承7、定位圆柱销8、密封环9、密封圈10、密封圈定位环11、O型密封圈12、导向套13、导向锁紧螺母14、导向复位弹簧15、密封圈16、中间壳体17、行星架输出轴18、推力球轴承19、行星架20、定位销21、圆柱定位销22、内齿轮23、轴承24、圆柱定位销25、上壳体26、桥架27、第二级行星齿轮28、垫片29、轴套30、螺栓31、平垫片32、轻型弹簧垫圈33、第一级行星齿轮34、滚针轴承35、齿轮架36、空心齿轮轴37、轴位垫圈38、轴卡圈39、角接触球轴承40、少齿数轴41、平键42、O型密封圈43、周围垫片44、上端盖45、螺钉46、平垫圈47、轻质弹簧垫圈48、螺钉49、平垫圈50、轻质弹簧垫圈51、第三级齿轮轴52、齿轮轴53、圆柱定位销54、轴用卡圈55、螺钉56、平垫圈57、轻质弹簧垫圈58、第二级双联齿轮59、角接触球轴承60、角接触球轴承61、隔圈62、轴围圈63、进出压力油口64、进出压力油口密封垫片65、径向定位销66、螺钉67、平垫圈68、轻质弹簧垫圈69、电解加工绝缘夹持头70、垫片71、第一级中心双联齿轮72、螺母73、中间连接壳体74、圆柱定位销75。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，由旋转运动装置和直线运动装置组成；旋转运动装置由一级行星齿轮减速器和二级行星齿轮减速器构成；一级行星齿轮减速器由上壳体26、桥架27、第二级行星齿轮28、滚针轴承35、齿轮架36、空心齿轮轴37、少齿数轴41、上端盖45、第一级行星齿轮34、第一级双联齿轮72和中间连接壳体74连接构成；上端盖45设置在上壳体26的顶部，少齿数轴41的顶端通过平键42与伺服电机的转轴相连接，少齿数轴41设置在上壳体26的内部，上壳体26内壁的上端和下端均设有内齿，多个第一级行星齿轮34分别与少齿数轴41的外齿及上壳体26内壁上端的内齿啮合相连接，齿轮架36设置在第一级行星齿轮34的端面外部，每个第一级行星齿轮34均通过空心齿轮轴37与齿轮架36形成轴向固定连接，第一级双联齿轮72的上联齿轮与齿轮架36的下方啮合连接，多个第二级行星齿轮28分别与第一级双联齿轮72的下联齿轮、上壳体26内壁下方的内齿啮合相连接，第二级行星齿轮28的端面外部设有桥架27，每个第二级行星齿轮28中心均设有轴套30，桥架27通过轴套30与每个第二级行星齿轮28形成轴向固定连接，桥架27的底部旋转连接在中间连接壳体24的中心，少齿数轴41的上端连接设置在端盖45的中心孔中，少齿数轴41的下端连接设置在桥架27上方的中心孔中；二级行星齿轮减速器由中间壳体17、行星架输出轴18、行星架20、第三级齿轮轴52、齿轮轴53、圆柱定位销54、第二级双联齿轮59、中间连接壳体74连接构成；中间壳体17连接设置在中间连接壳体74的下方，中间连接壳体74的内壁上设有内齿轮23，内齿轮23通过圆柱定位销22与中间连接壳体74连接固定，行星架输出轴18设置在中间壳体17的中心，第三级齿轮轴52旋转设置在行星架输出轴18上端中心与中间连接壳体74下端中心之间，第三级齿轮轴52的上端与桥架27的下端卡合连接，第二级双联齿轮59的上联齿轮分别与第三级齿轮轴52和内齿轮23啮合连接，第二级双联齿轮59的端面外侧设有行星架20，第二级双联齿轮59的中心设有齿轮轴53，齿轮轴53通过圆柱定位销与第二级双联齿轮59连接固定，行星架输出轴18的顶部内侧设有内齿，第二级双联齿轮59的下联齿轮与行星架输出轴18顶部的内齿啮合连接，在第二级双联齿轮59的带动下使行星架输出轴18完成高减速比的旋转运动；直线运动装置由电解运动驱动轴1、导向盖2、下端盖6、推力球轴承7、定位圆柱销8、密封环9、密封圈10、导向套13、导向锁紧螺母14、导向复位弹簧15、中间壳体17、行星架输出轴18连接构成；行星架输出轴18旋转设置在中间壳体17的内部，行星架输出轴18外壁与中间壳体17内壁之间设有导向套13，导向套13底部设有导向盖2，导向盖2通过螺栓与导向套13连接固定，导向套13通过导向锁紧螺母14与行星架输出轴18连接固定，下端盖6设置在导向盖2的外围，下端盖6通过螺栓与中间壳体17的底面紧固连接，行星架输出轴18内部设有空腔，空腔壁上设有进出压力油口64，电解运动驱动轴1滑动设置在行星架输出轴18内的空腔中，电解运动驱动轴1与行星架输出轴18之间设有密封环9、密封圈10和导向复位弹簧15，进油时油压克服导向复位弹簧15压力并在导向盖2的导向下使电解运动驱动轴1向下移动，排油时在导向复位弹簧15的作用下使电解运动驱动轴1向上移动，电解运动驱动轴1的底部轴头上连接安装电解刀具，通过直线运动与旋转运动的共同作用完成小分度圆直径斜齿内齿轮的电解加工。
如图1-3所示，一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置的实施方式中，行星架输出轴18下端的内孔与电解运动驱动轴1的内孔构成液压缸，行星架输出轴18内孔壁上设有密封圈定位环11，密封圈定位环11中设置O型密封圈12，电解运动驱动轴1的移出断面形状呈腰鼓形，导向盖2上的导向孔亦为与电解运动驱动轴1相匹配的腰鼓形孔，电解运动驱动轴1与导向孔形成滑动间隙配合；上端盖45的中心孔与桥架27的中心孔同轴设置，上端盖中心孔与桥架中心孔内均设有角接触球轴承40，少齿数轴41通过角接触球轴承40形成支承定位并旋转于上端盖45与桥架27之间；第一级行星齿轮34和第二级行星齿轮28的数量均为4个；空心齿轮轴37穿设在第一级行星齿轮34和齿轮架36的孔中，空心齿轮轴37与第一级行星齿轮34间设置滚针轴承35，空心齿轮轴37的上端通过轴位垫圈38和轴卡圈39进行轴向定位；桥架27与第三级齿轮轴52的结合处为凸块与凹槽的卡接配合；第二级行星齿轮28空套在轴套30上，轴套30通过螺栓31安装在桥架27后用平垫圈32、轻型弹簧垫圈33及螺母73锁紧；第二级双联齿轮59安装在齿轮轴53上，通过圆柱定位销54使齿轮轴53和第二级双联齿轮59具有共同的角速度；齿轮轴53通过2个角接触球轴承60支撑在行星架20上，并通过其两端的轴用卡圈55限制轴向位置；上壳体26的内孔有2个内齿轮圆柱齿轮副，内齿轮的齿顶圆直径呈上小下大设置，中间连接壳体74与上壳体26通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销25限制角向转动，上壳体26与上端盖45通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销75限制角向转动，通过螺钉46、平垫圈47、轻型弹簧垫圈48将上壳体26与上端盖45紧固；中间连接壳体74一方面和中间壳体17通过止口连接，通过定位销21使中间连接壳体74和中间壳体17之间不能产生转动；中间连接壳体74与内齿轮23间通过轴孔配合保证中间连接壳体74、内齿轮23同心，通过圆柱定位销22限制角向转动；中间连接壳体74也是一对背对背安装的推力球轴承19的安装定位件；中间连接壳体74与上壳体26通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销25限制角向转动。
如图1-3所示，一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置的工作原理如下：
(1)直线运动的工作过程：行星架输出轴18下端的内孔与电解运动驱动轴1上部端面及内孔中形成一个密闭的空间即液压腔，当进出压力油口端64进油，使得电解运动驱动轴1上部端面及内孔的部分产生向下的推力，克服导向复位弹簧15的向上弹力，在密封圈定位环11、密封圈10、密封环9导向、密封下，电解运动驱动轴1带动电解加工绝缘夹持头70向下缓慢直线进给运动，当进出压力油口端64接入大气(即排油过程)时，在导向复位弹簧15的向上弹力作用下，电解运动驱动轴1在密封圈定位环11、密封圈10、密封环9导向、密封下向上运动，电解运动驱动轴1带动电解加工绝缘夹持头70向上缓慢直线退刀运动，电解运动驱动轴1只能做直线运动，而不能绕自身的轴线旋转(因为B-B图中H与φd的关系：电解运动驱动轴1与导向盖2、导向套13的配合是依靠两个平面限制旋转自由度，依靠圆柱配合实现上下直线运动)。
(2)旋转运动的工作过程：伺服电机通过平键42带动少齿数轴41且在2个角接触球轴承40支承定位下以某一转速绕其轴心线旋转，行星齿轮34又通过空心齿轮轴37、轴位垫片38、轴卡圈39安装在36齿轮架上，上壳体26固定不动，通过其内部的内齿轮，随着少齿数轴41齿轮的旋转带动行星齿轮34做相关转动，进而带动36齿轮架绕41少齿数轴轴心线旋转；齿轮架36空套在少齿数轴41上，齿轮架36绕少齿数轴41轴心线旋转的同时，将其旋转运动通过齿轮架36内齿轮带动中心双联齿轮72绕少齿数轴41轴心线旋转；与中心双联齿轮72相啮合的4对行星齿轮28以及与行星齿轮28相啮合的上壳体26内齿轮(下部)共同构成了齿轮运动副。其中行星齿轮28空套在轴套30上，轴套30通过螺栓31安装在桥架27后用平垫圈32、轻型弹簧垫圈33及螺母73锁紧；由中心双联齿轮72相啮合的行星齿轮28以及与行星齿轮28相啮合的上壳体26内齿轮(下部)共同构成了齿轮运动副使得桥架27绕少齿数轴41轴线旋转，形成该级齿轮副的输出运动和力矩增加机构，并由桥架27的削边处将旋转运动与力矩传递给第三级齿轮轴52。第三级齿轮轴52的输出端(轴颈部分)通过一对背对背安装的轴承24以及角接触球轴承40支撑于上壳体26、行星架20的公共回转中心。第三级齿轮轴52通过轴承24、推力球轴承19支撑于中间连接壳体74、行星架20的公共回转中心，实现与双联齿轮59的上部轮齿以及双联齿轮59的上部轮齿与通过圆柱定位销22安装在中间连接壳体74上的内齿轮23的啮合副。双联齿轮59安装在齿轮轴53上，通过圆柱定位销54使齿轮轴53和双联齿轮59具有共同的角速度；齿轮轴53通过2个角接触球轴承60支撑在行星架20上，并通过其两端的轴用卡圈55限制轴向位置。双联齿轮59下部的齿轮和其上部的齿轮具有等角速度，双联齿轮59的下部齿轮和行星架输出轴18的内齿轮相啮合，带动行星架输出轴18绕与第三级齿轮轴52及行星架输出轴18组成的公共回转中心回转。实现了伺服电机的运动通过少齿数轴41到行星架输出轴18输出旋转运动。少齿数轴41为旋转运动输入的首端件零件，行星架输出轴18为旋转运动输出的末端件零件。通过该减速器，实现6000～12000减速比地减速运动，满足加工斜齿圆柱齿轮圆螺旋角0°～45°加工的需要。
如图1所示，本发明以加工模数mn=2mm、齿数28、分度圆螺旋角β n=20.3°、变位系数Xn=0.315、齿轮厚度30mm的内齿斜齿圆柱齿轮为例，说明相关参数的实现过程：
(1)一级行星齿轮减速器的相关参数
(1-1)第一级行星齿轮减速器由41少齿数轴6齿齿轮、34行星齿轮36齿齿轮、26上壳体上部的15齿齿轮构成。
(1-2)第二级行星齿轮减速器由72第一级中心双联齿轮7齿齿轮、26上壳体下部的37齿齿轮、行星齿轮15齿齿轮构成。
一级行星齿轮减速器的传动比为81.51。
(2)二级行星齿轮传动减速器的相关参数
(2-1)第一级行星齿轮减速器由52第三级齿轮轴19齿齿轮、59双联齿轮上联38齿齿轮与23内齿轮92齿齿轮通过变位构成行星机构。
(2-2)第二级行星齿轮减速器由59双联齿轮下联33齿齿轮与18行星架输出轴92齿齿轮通过变位构成行星机构。
二级行星齿轮传动减速器的传动比为122.667。
一级行星齿轮减速器与二级行星齿轮传动减速器的总的传动比为9999，从而实现0.028055556度/每秒的旋转运动。
(3)直线运动速度的液压实现直线运动速度：通过液压元件控制1电解运动驱动轴的直线运动速度为2.5mm/min。
在电解运动驱动轴的直线运动速度为2.5mm/min、且以0.028055556度/每秒的旋转运动中，就能在12分钟内完成一个模数mn=2mm、齿数28、分度圆螺旋角β n=20.3°、变位系数Xn=0.315、齿轮厚度30mm的内齿斜齿圆柱齿轮的加工任务。
Claims (10)
1.一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，包括伺服电机，其特征在于：所述加工运动装置由旋转运动装置和直线运动装置组成；
所述旋转运动装置由一级行星齿轮减速器和二级行星齿轮减速器构成；
所述一级行星齿轮减速器由上壳体(26)、桥架(27)、第二级行星齿轮(28)、滚针轴承(35)、齿轮架(36)、空心齿轮轴(37)、少齿数轴(41)、上端盖(45)、第一级行星齿轮(34)、第一级双联齿轮(72)和中间连接壳体(74)连接构成；所述上端盖(45)设置在所述上壳体(26)的顶部，少齿数轴(41)的顶端通过平键(42)与伺服电机的转轴相连接，所述少齿数轴(41)设置在所述上壳体(26)的内部，所述上壳体(26)内壁的上端和下端均设有内齿，多个所述第一级行星齿轮(34)分别与所述少齿数轴(41)的外齿及上壳体(26)内壁上端的内齿啮合相连接，所述齿轮架(36)设置在所述第一级行星齿轮(34)的端面外部，每个所述第一级行星齿轮(34)均通过空心齿轮轴(37)与齿轮架(36)形成轴向固定连接，所述第一级双联齿轮(72)的上联齿轮与所述齿轮架(36)的下方啮合连接，多个所述第二级行星齿轮(28)分别与所述第一级双联齿轮(72)的下联齿轮、上壳体(26)内壁下方的内齿啮合相连接，所述第二级行星齿轮(28)的端面外部设有桥架(27)，每个所述第二级行星齿轮(28)中心均设有轴套(30)，所述桥架(27)通过轴套(30)与每个第二级行星齿轮(28)形成轴向固定连接，所述桥架(27)的底部旋转连接在所述中间连接壳体(24)的中心，所述少齿数轴(41)的上端连接设置在端盖(45)的中心孔中，所述少齿数轴(41)的下端连接设置在桥架(27)上方的中心孔中；
所述二级行星齿轮减速器由中间壳体(17)、行星架输出轴(18)、行星架(20)、第三级齿轮轴(52)、齿轮轴(53)、圆柱定位销(54)、第二级双联齿轮(59)、中间连接壳体(74)连接构成；所述中间壳体(17)连接设置在中间连接壳体(74)的下方，所述中间连接壳体(74)的内壁上设有内齿轮(23)，所述内齿轮(23)通过圆柱定位销(22)与中间连接壳体(74)连接固定，所述行星架输出轴(18)设置在所述中间壳体(17)的中心，所述第三级齿轮轴(52)旋转设置在行星架输出轴(18)上端中心与中间连接壳体(74)下端中心之间，所述第三级齿轮轴(52)的上端与所述桥架(27)的下端卡合连接，所述第二级双联齿轮(59)的上联齿轮分别与所述第三级齿轮轴(52)和内齿轮(23)啮合连接，所述第二级双联齿轮(59)的端面外侧设有行星架(20)，所述第二级双联齿轮(59)的中心设有齿轮轴(53)，所述齿轮轴(53)通过圆柱定位销与第二级双联齿轮(59)连接固定，所述行星架输出轴(18)的顶部内侧设有内齿，所述第二级双联齿轮(59)的下联齿轮与行星架输出轴(18)顶部的内齿啮合连接，在所述第二级双联齿轮(59)的带动下使行星架输出轴(18)完成高减速比的旋转运动；
所述直线运动装置由电解运动驱动轴(1)、导向盖(2)、下端盖(6)、推力球轴承(7)、定位圆柱销(8)、密封环(9)、密封圈(10)、导向套(13)、导向锁紧螺母(14)、导向复位弹簧(15)、中间壳体(17)、行星架输出轴(18)连接构成；
所述行星架输出轴(18)旋转设置在所述中间壳体(17)的内部，所述行星架输出轴(18)外壁与中间壳体(17)内壁之间设有导向套(13)，所述导向套(13)底部设有导向盖(2)，所述导向盖(2)通过螺栓与导向套(13)连接固定，所述导向套(13)通过导向锁紧螺母(14)与行星架输出轴(18)连接固定，所述下端盖(6)设置在导向盖(2)的外围，所述下端盖(6)通过螺栓与中间壳体(17)的底面紧固连接，所述行星架输出轴(18)内部设有空腔，所述空腔壁上设有进出压力油口(64)，所述电解运动驱动轴(1)滑动设置在所述行星架输出轴(18)内的空腔中，所述电解运动驱动轴(1)与行星架输出轴(18)之间设有密封环(9)、密封圈(10)和导向复位弹簧(15)，进油时油压克服导向复位弹簧(15)压力并在导向盖(2)的导向下使电解运动驱动轴(1)向下移动，排油时在导向复位弹簧(15)的作用下使电解运动驱动轴(1)向上移动，所述电解运动驱动轴(1)的底部轴头上连接安装电解刀具，通过直线运动与旋转运动的共同作用完成小分度圆直径斜齿内齿轮的电解加工。
2.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述行星架输出轴(18)下端的内孔与电解运动驱动轴(1)的内孔构成液压缸，行星架输出轴(18)内孔壁上设有密封圈定位环(11)，密封圈定位环(11)中设置O型密封圈(12)，电解运动驱动轴(1)的移出断面形状呈腰鼓形，导向盖(2)上的导向孔亦为与电解运动驱动轴(1)相匹配的腰鼓形孔，电解运动驱动轴(1)与导向孔形成滑动间隙配合。
3.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述上端盖(45)的中心孔与桥架(27)的中心孔同轴设置，上端盖中心孔与桥架中心孔内均设有角接触球轴承(40)，少齿数轴(41)通过角接触球轴承(40)形成支承定位并旋转于上端盖(45)与桥架(27)之间。
4.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述第一级行星齿轮(34)和第二级行星齿轮(28)的数量均为3～4个。
5.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述空心齿轮轴(37)穿设在第一级行星齿轮(34)和齿轮架(36)的孔中，空心齿轮轴(37)与第一级行星齿轮(34)间设置滚针轴承(35)，空心齿轮轴(37)的上端通过轴位垫圈(38)和轴卡圈(39)进行轴向定位。
6.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述桥架(27)与第三级齿轮轴(52)的结合处为凸块与凹槽的卡接配合。
7.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述第二级行星齿轮(28)空套在轴套(30)上，轴套(30)通过螺栓(31)安装在桥架(27)后用平垫圈(32)、轻型弹簧垫圈(33)及螺母(73)锁紧。
8.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述第二级双联齿轮(59)安装在齿轮轴(53)上，通过圆柱定位销(54)使齿轮轴(53)和第二级双联齿轮(59)具有共同的角速度；齿轮轴(53)通过2个角接触球轴承(60)支撑在行星架(20)上，并通过其两端的轴用卡圈(55)限制轴向位置。
9.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述上壳体(26)的内孔有2个内齿轮圆柱齿轮副，内齿轮的齿顶圆直径呈上小下大设置，中间连接壳体(74)与上壳体(26)通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销(25)限制角向转动，上壳体(26)与上端盖(45)通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销(75)限制角向转动，通过螺钉(46)、平垫圈(47)、轻型弹簧垫圈(48)将上壳体(26)与上端盖(45)紧固。
10.根据权利要求1所述的一种小分度圆直径的斜齿内齿轮电解加工运动装置，其特征在于：所述中间连接壳体(74)一方面和中间壳体(17)通过止口连接，通过定位销(21)使中间连接壳体(74)和中间壳体(17)之间不能产生转动；中间连接壳体(74)与内齿轮(23)间通过轴孔配合保证中间连接壳体(74)、内齿轮(23)同心，通过圆柱定位销(22)限制角向转动；中间连接壳体(74)也是一对背对背安装的推力球轴承(19)的安装定位件；中间连接壳体(74)与上壳体(26)通过止口定位，保证同心，通过圆柱定位销(25)限制角向转动。
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