CN111158316A - 摆线盘的加工方法、设备及存储介质 - Google Patents

摆线盘的加工方法、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种摆线盘的加工方法、设备和存储介质，所述方法包括：根据摆线盘的结构和材料，确定加工摆线盘所用数控机床的基本参数；根据所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式以及工艺参数，在选好的数控机床上编制宏程序；通过所述宏程序，利用所述数控机床对摆线盘材料进行加工。与现有技术相比，本次发明摆线盘的加工方法，解决了普通数控机床不能满足摆线盘精度要求的问题，有效节省了加工成本。

Description

摆线盘的加工方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及工业制造领域，尤其涉及一种摆线盘的加工方法、设备及存储介质。
背景技术
摆线针轮行星减速器广泛用于工业机器人、智能AGV、物流分拣小车上等，在市场上有很大的发展空间，需求量也在不断的提升，发展前景可观，由于其结构的紧凑性，传递精度的精密性导致其对内部零件有很高的精度要求，其中摆线盘(也叫摆线轮)就是摆线针轮行星减速器四大件中较重要一个零件。
摆线盘的好坏一直是摆线针轮行星减速器传递精度的一个重要影响因素，由于摆线盘独特的齿形轮廓和高精度要求，导致其加工难度相对其他零件都要大很多，尤其是齿形的加工，更是难点中的难点。
目前市面上，对于摆线盘零件的齿型加工，通常使用数控机床通用国际标准“G”代码来实现加工，但持续基本上是已走点位G01形式来加工，但是这种加工方式加工出来的摆线盘的精度无法满足需求；或者使用更高端的精密数控磨床进行加工，但是这种方式大大增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摆线盘的加工方法、设备和存储介质。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种摆线盘的加工方法，所述方法包括：
根据摆线盘的结构和材料，确定加工摆线盘所用数控机床的基本参数；
根据所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式以及工艺参数，在选好的数控机床上编制宏程序；
通过所述宏程序，利用所述数控机床对摆线盘材料进行加工。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“根据所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式以及工艺参数，在选好的数控机床上编制宏程序”具体包括：
确定所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式、以及摆线盘的工艺参数；
根据所述方程式及工艺参数，编制宏程序。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“根据所述方程式及工艺参数，编制宏程序”具体包括：
编写加工单个齿形的子程序；
通过调用所述子程序，对所有齿形进行加工；
通过计算刀具的运行角度检查所述齿形的加工精度。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“通过调用所述子程序，对所有齿形进行加工”具体包括：
按照加工单个齿形的方式，每加工完成一个齿形，旋转刀具的角度，加工下一个齿形，直至所有齿形加工完成。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“通过计算刀具的运行角度检查所述齿形的加工精度”具体包括：
将单个齿形分成多段，在加工每一段之前，先检查刀具所处位置的角度是否正确，若正确，则继续加工。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述摆线盘的工艺参数包括所述摆线盘的齿顶圆半径或直径、齿根圆半径或者直径、齿数N、齿距和偏心距。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“确定加工摆线盘所用数控机床的基本参数”具体包括：
确定加工摆线盘所用数控机床的规格；
确定加工摆线盘的刀具的类型、直径、转速和进给。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述刀具的类型为65度高硬度钨钢立铣刀，直径为5mm，转速为3000r/min～15000r/min，进给70mm/min～100mm/min。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项所述摆线盘的加工方法中的步骤。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述摆线盘的加工方法中的步骤。
与现有技术相比，本次发明摆线盘的加工方法，解决了普通数控机床不能满足摆线盘精度要求的问题，有效节省了加工成本。
附图说明
图1是摆线盘的摆线形成原理示意图；
图2是本发明摆线盘的加工方法的流程示意图；
图3是摆线盘的摆线(整体齿形曲线)的标准方程式。
其中，1、摆线盘；L1、摆线；C1、基圆；C2、发生圆。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
摆线盘如图1所示，摆线盘的摆线(整体齿形曲线)形成原理如下：其在以O1为圆心的基圆C1上，采用一发生圆C2在该基圆C1的内部或者外部上滚动，该取发生圆C2上、圆内或者圆外的任意一点所形成的轨迹，即为摆线L1。从图1可以看出，摆线L1是由多个相同形状的齿形构成的一个封闭的整体齿形曲线。
如图2所示，本发明提供一种摆线盘的加工方法，所述方法包括：
步骤S100：根据摆线盘的结构和材料，确定加工摆线盘所用数控机床的基本参数。
本发明优选使用的数控机床为北一大畏的MRX-560。刀具优选使用Φ5mm的65度高硬度钨钢立铣刀，刀具转速为3000r/min～15000r/min，进给70mm/min～100mm/min侧刃切削，深度一刀到底12mm。
步骤S200：根据所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式以及工艺参数，在选好的数控机床上编制宏程序。
所述步骤S200具体包括：
步骤S210：确定所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式、以及摆线盘的工艺参数。
选择摆线盘的几何中心作为原点，通过原点并与摆线盘齿槽的对称轴重合的轴线作为xc轴，与xc轴垂直且经过原点的轴线作为yc轴，摆线盘的整体齿形曲线方程式如图3所示。
然后确定摆线盘的工艺参数，包括齿顶圆半径或直径、齿根圆半径或者直径、齿数N、齿距和偏心距等，同时确定与所述摆线盘配对针轮的参数，包括针齿数、针齿半径和针齿分布圆半径等。
所述齿顶圆是指以摆线盘的几何中心作为圆心、与摆线盘的齿形的顶部(或称为波峰)相切的圆，所述齿根圆是指以摆线盘的几何中心作为圆心、与摆线盘的齿形的根部(或称为底部、波谷)相切的圆。齿数N是指摆线盘的摆线中包含单个齿形的个数。齿距是指相邻两个齿形之间的夹角度数，齿距＝360°/N。偏心距＝(齿顶圆半径-齿根圆半径)/2。上述参数确定后，与所述摆线盘配对针轮的参数为：针齿数＝N+1；针齿半径＝齿顶圆半径-齿根圆半径；针齿分布圆半径＝齿顶圆半径+偏心距。
步骤S220：根据所述方程式及工艺参数，编制宏程序。
所述步骤具体包括：
步骤S221：编写加工单个齿形的子程序。
摆线盘的整体齿形可以分成N个形状相同的齿形(或者叫齿槽、齿形轮廓等)。比如齿数为39的摆线盘的摆线，就包括39个形状相同的齿形，只要知道如何加工一个齿形，就可以以相同的方式加工其它的齿形。
步骤S222：通过调用所述子程序，对所有齿形进行加工。
按照加工单个齿形的方式，每加工完成一个齿形，旋转刀具的角度，加工下一个齿形，直至所有齿形加工完成。
假定齿数N＝8，则齿距为45°，当加工完成一个齿形后，顺着刀具加工的方向，旋转一个齿距，即旋转45°，就可以按照上一个齿形加工的轨迹继续加工下一个齿形，直至8个齿形全部加工完成。
步骤S223：通过计算刀具的运行角度检查所述齿形的加工精度。
将单个齿形分成多段，在加工每一段之前，先检查刀具所处位置的角度是否正确，若正确，则继续加工。这样能够确保加工的摆线盘的精度。继续以上面的例子对本步骤进行详细说明，齿距为45°，如果将一个齿形均分成10段，则每段4.5度，每次加工前，先检查刀具所在位置的角度。比如刀具最开始所处的位置与Y轴的夹角为0度，在加工前，先检查是否处于0度，若是，继续加工。当加工完成第一个齿形的第一段，要在家第二段时，检查刀具所处位置与y轴的夹角是否为4.5°，若是，继续加工，否则报警。依次类推。
需要说明的是，刀具所在位置的实际角度和理想角度之间可能存在偏差，只要所述偏差在可接受的范围内，即认为刀具所在位置的实际角度是正确的，继续对所述摆线盘进行加工。
具体宏程序如下；
T6 M6刀具号定义(φ5高硬度钨钢立铣刀)
VC101＝0(变量可0-360)
VC102＝1.5(偏心距a)
VC103＝0.5(刀具偏置量)
VC104＝76.5(针齿分布圆半径rp)
VC105＝39(摆线盘齿数zc)
VC100＝360/VC105(齿距p)
VC106＝VC105+1(针轮齿数)
VC107＝VC106/[VC105](两节圆半径比)
VC108＝[VC102*VC106]/[VC104](短副系数K1)
VC138＝VC104-VC102-VC103(单个摆线齿的轮廓固定计算语句)
VC145＝1/5*VC100/2
VC146＝3/5*VC100/2
VC147＝VC100/2+2/5*VC100
VC148＝VC100-VC145
G15H1(加工这边选择H1)
G56 H6 Z200.(刀具移动的安全高度)
M12(动力刀具头停止)
G0X0Y0(快速移动到xy各轴0位)
S3000M3(主轴转速3000r/min)
Z100.(快速移动到工件上方100处)
G0X70.Z20.(快速移动到工件x70z20处)
VC162＝80.(x轴坐标偏置变量)
G0 X[VC162]Y0.A[VC100*VC101](x轴y轴A轴运动到工件加工起始位置)
Z3.(z轴快速移动到工件表面上方3mm)
G01 Z-12F500.(z轴移动到-11移动速度F500，为变量，可为1～2000mm/min)
VC125＝0(变量0°-360°)
VC161＝0(变量0°-360°)
NA9(子程序号)
VC116＝0(变量0°-360°)
VC117＝360(变量0°-360°)
NA10(子程序号)
VC110＝1+VC108*VC108-2*VC108*COS[VC116](计算Xc Yc的固定计算语句)
VC111＝VC103/SQRT[VC110]
VC112＝[1-VC107]*[VC116]
VC113＝VC107*VC116
VC118＝[VC104-VC111]*COS[VC112]-[VC102-VC108*VC111]*COS[VC113]
VC119＝[VC104-VC111]*SIN[VC112]+[VC102-VC108*VC111]*SIN[VC113]
VC139＝SQRT[VC118*VC118+VC119*VC119]
VC140＝SQRT[[VC138-VC118]*[VC138-VC118]+VC119*VC119]
VC141＝[VC139*VC139+VC138*VC138-VC140*VC140]/[2*VC138*VC139]
VC136＝ACOS[VC141]
IF[VC136 GE VC145]GOTO NA0014(判断语句)
GOTO NA0016
NA0014
IF[VC136 LE VC146]GOTO NA0015
IF[VC136 GE VC147]GOTO NA4141(判断语句)
GOTO NA0016
NA4141(子程序号)
IF[VC136 LE VC148]GOTO NA0015(判断语句)
GOTO NA0016
NA0015(子程序号)
VC139＝VC139-0.02(刀径补偿变量0.01mm-10mm)
GOTO NA0017
NA0016(子程序号)
VC139＝VC139固定计算语句
NA0017(子程序号)
VC136＝VC136+VC101*VC100(固定计算语句)
VC164＝VC136(固定计算语句)
VC136＝-[VC136-VC161](固定计算语句)
VC161＝VC164(固定计算语句)
VC139＝VC139-0.03(刀径补偿变量0.01mm-10mm)
VC165＝VC139(固定计算语句)
VC139＝VC139-VC162(固定计算语句)
VC162＝VC165(固定计算语句)
G94 G91 G01 X[VC139]A[VC136]F80.(机床移动各轴X Y A位置，移动速度F80，为变量，可为1～2000mm/min)
VC116＝VC116+0.5(A轴角度设定变量0°-360°)
IF[VC116 LE VC117]GOTO NA10(判断语句)
VC125＝VC125+1(固定计算语句)
VC101＝VC101+1(固定计算语句)
IF[VC125 LT VC105]GOTO NA9(判断语句)
G0 G90 X80.(x轴坐标快速移动)
G0 Z20.(Z轴坐标快速移动)
Z100.(Z轴坐标快速移动)
G0X200.(X轴坐标快速移动)
G53 Z450.(Z轴坐标快速移动)
M5(主轴停止ISO代码)
M30(程序加工结束ISO代码)
％
步骤S300：通过所述宏程序，利用所述数控机床对摆线盘材料进行加工。
摆线盘的材料为Gcr15，优选前期对摆线盘的齿形进行粗加工，并留余量。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述摆线盘的加工方法中的任意一个步骤，也就是说，实现上述所述摆线盘的加工方法中任意一个技术方案中的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述摆线盘的加工方法中的任意一个步骤，也就是说，实现上述所述摆线盘的加工方法中的任意一个技术方案中的步骤。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摆线盘的加工方法，其特征在于，所述方法包括：
根据摆线盘的结构和材料，确定加工摆线盘所用数控机床的基本参数；
根据所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式以及工艺参数，在选好的数控机床上编制宏程序；
通过所述宏程序，利用所述数控机床对摆线盘材料进行加工。
2.根据权利要求1所述摆线盘的加工方法，其特征在于，所述“根据所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式以及工艺参数，在选好的数控机床上编制宏程序”具体包括：
确定所述摆线盘整体齿形的轮廓曲线的方程式、以及摆线盘的工艺参数；
根据所述方程式及工艺参数，编制宏程序。
3.根据权利要求2所述摆线盘的加工方法，其特征在于，所述“根据所述方程式及工艺参数，编制宏程序”具体包括：
编写加工单个齿形的子程序；
通过调用所述子程序，对所有齿形进行加工；
通过计算刀具的运行角度检查所述齿形的加工精度。
4.根据权利要求3所述摆线盘的加工方法，其特征在于，所述“通过调用所述子程序，对所有齿形进行加工”具体包括：
按照加工单个齿形的方式，每加工完成一个齿形，旋转刀具的角度，加工下一个齿形，直至所有齿形加工完成。
5.根据权利要求3所述摆线盘的加工方法，其特征在于，所述“通过计算刀具的运行角度检查所述齿形的加工精度”具体包括：
将单个齿形分成多段，在加工每一段之前，先检查刀具所处位置的角度是否正确，若正确，则继续加工。
6.根据权利要求2所述摆线盘的加工方法，其特征在于：
所述摆线盘的工艺参数包括所述摆线盘的齿顶圆半径或直径、齿根圆半径或者直径、齿数N、齿距和偏心距。
7.根据权利要求1所述摆线盘的加工方法，其特征在于，所述“确定加工摆线盘所用数控机床的基本参数”具体包括：
确定加工摆线盘所用数控机床的规格；
确定加工摆线盘的刀具的类型、直径、转速和进给。
8.根据权利要求7所述摆线盘的加工方法，其特征在于：
所述刀具的类型为65度高硬度钨钢立铣刀，直径为5mm，转速为3000r/min～15000r/min，进给70mm/min～100mm/min。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-8任意一项所述摆线盘的加工方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任意一项所述摆线盘的加工方法中的步骤。
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