CN118143592A - 一种谐波减速器柔轮的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种谐波减速器柔轮的制造方法，包括：S1，切割棒料进行下料；S2，通过锻模对棒料进行锻造整形；S3，对毛坯件进行正火热处理；S4，将正火后的柔轮毛坯车削加工；S5，进行调质处理；S6，对柔轮进行半精车加工；S7，去应力处理；S8，磨削处理；S9，探伤和烧伤检测；S10，去应力处理；S11，进行钻攻处理工序；S12，通过车床对柔轮进行精加工外圆及端面；S13，进行去应力处理工序；S14，采用滚齿机加工柔轮齿到位；S15，进行喷丸处理。与现有技术相比，本发明具有通过磨削工序来保证柔轮的高精度要求，通过多道热处理和喷丸工序保证柔轮的抗疲劳和耐磨性能等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种谐波减速器，尤其是涉及一种谐波减速器柔轮的制造方法。
背景技术
谐波减速器具有结构简单、尺寸小、噪音低、传动比大、传动精度高等优点，而被作为机器人关节的重要组成部件。谐波减速器是利用柔性组件产生可控弹性变形来传递动力的齿轮机构。谐波减速器主要有三大部件：刚轮、柔轮、波发生器。其中波发生器是主动件，刚轮和柔轮之一为从动件。柔轮是易变性的薄壁件，且外壁有一圈齿。故柔轮的加工难度是最大的。同时柔轮也是谐波减速器中最容易损坏的零件，故对柔轮的加工制造提出了更高的要求。
因柔轮在谐波减速器传动过程中需要承受交变载荷，故柔轮工作过程中很容易损坏，因此需要对柔轮材料的抗疲劳强度、柔轮的耐磨损能力、柔轮的制造工艺技术都有较高的要求。
经过检索中国专利公开号CN116538268A，具体公开了一种新型的谐波减速器柔轮结构及其加工工艺，具体公开了包括以下步骤：S1：原料预处理选取柔轮制备所需的塑料粒子原料，送入除湿干燥机内烘干，烘干温度设置在80-100℃，烘干时间2-2.5h，加热完成后转入至注塑机内；S2：嵌件预处理检查准备环状金属嵌件，检查外观是否破损、出现裂痕以及清理毛刺凸起，利用机械手将环状金属嵌件夹持套在模具模腔内的芯轴上，以待注塑嵌入；S3：注塑成型S3.1：注塑温度调整模具预热至60-80℃，调整注塑机的炮筒到喷嘴的此段距离的筒内温度呈阶梯式递增，炮筒起点温度为190-193℃，喷嘴终点温度为207-210℃；S3.2：注塑模具合模，注塑机射出压力设置为88-92par，流体塑料经喷嘴进入模具模腔内，保压2-3秒，保压压力设置为48-52par，降温冷却14-17秒，模具开模，得到含环状金属嵌件的柔轮。
但是现有柔轮工艺中，加工精度、成品柔轮耐疲劳、耐磨性远还达到最优。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种谐波减速器柔轮的制造方法，用于解决柔轮加工过程中的精度不稳定，柔轮的耐疲劳和耐磨性不足的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种谐波减速器柔轮的制造方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1，切割棒料进行下料；
步骤S2，对棒料进行加热，并通过锻模对棒料进行锻造整形，使其成为毛坯件；
步骤S3，对毛坯件进行正火热处理；
步骤S4，将正火后的柔轮毛坯通过车床进行车削加工；
步骤S5，对车削加工后的柔轮进行调质处理；
步骤S6，通过车床对柔轮进行半精车加工；
步骤S7，进行去应力处理工序；
步骤S8，进行磨削处理工序；
步骤S9，进行探伤和烧伤检测；
步骤S10，再次进行去应力处理工序；
步骤S11，进行钻攻处理工序；
步骤S12，通过车床对柔轮进行精加工外圆及端面，将柔轮所有尺寸车削到位；
步骤S13，再次进行去应力处理工序；
步骤S14，采用滚齿机加工柔轮齿到位；
步骤S15，对步骤S14加工后的柔轮进行喷丸处理。
作为优选的技术方案，所述步骤S1中的棒料为中碳合金钢基材。
作为优选的技术方案，所述步骤S3中的正火热处理具体为：将正火温度设为900℃-920℃并保温2-3小时，并保温后柔轮毛坯随炉进行空冷至室温。
作为优选的技术方案，所述步骤S3的正火热处理工序进行2-3次，经过处理后的柔轮毛坯的金相组织晶粒度到达9级以上，且不允许有带状铁素体。
作为优选的技术方案，所述步骤S5中的调质处理的参数具体包括：淬火温度860℃±20℃，回火温度530℃-550℃；
经过调质处理后的柔轮的金相组织应为屈氏体，且晶粒度到达11级以上，柔轮硬度达到35-38HRC。
作为优选的技术方案，所述去应力处理工序包括退火处理，采用退火温度Ac1以下温度，并保温2-4小时。
作为优选的技术方案，所述步骤S8中的磨削处理工序先采用平面磨床，对柔轮凸台端面进行磨削，然后再采用复合磨床，对柔轮内孔和外圆完成磨削，磨削后内孔与外圆同心度达到0.003mm以内。
作为优选的技术方案，所述步骤S15处理后的柔轮表面残余应力大于600MPa，表面覆盖率达到200％。
作为优选的技术方案，所述机床采用CNC车床。
根据本发明的另一个方面，提供了一种谐波减速器柔轮，该柔轮为采用所述的制造方法制造而成的柔轮。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明模锻加工节省材料提高材料利用率，且材料的力学性能和金相组织更优；
2)本发明磨削工序采用了复合磨床，提高了柔轮的加工精度；
3)本发明多道热处理工序相结合，提高了柔轮的晶粒度，细化了晶粒，使其耐疲劳性能提升；
4)本发明喷丸处理使柔轮获得了良好的表面应力状态。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明属于谐波减速器用柔轮制造技术领域，且公开了谐波减速器柔轮的制造方法。其包括依次进行的下料工序、锻造工序、正火工序、CNC车床车削工序、调质工序、半精车工序、去应力工序、磨削工序、探伤工序、钻攻工序、精车工序、去应力工序、滚齿工序以及喷丸工序。本发明通过磨削工序来保证柔轮的高精度要求，通过多道热处理和喷丸工序保证柔轮的抗疲劳和耐磨性能。最终保证谐波减速器具备优异传动精度和精度保持寿命的能力。
如图1所示，一种谐波减速器用柔轮的制造方法，包括有以下工艺步骤，具体为：
步骤S1、下料准备，切割棒料进行下料；
步骤S2、将棒料加热，通过锻模对棒料进行锻造整形为毛坯件，该毛坯件预留加工余量；
步骤S3、对该毛坯件进行正火热处理，正火温度为900℃-920℃并保温2-3小时，保温后柔轮毛坯随炉进行空冷至室温；
步骤S4、将正火后的柔轮毛坯通过CNC车床进行车削加工；
步骤S5、对柔轮进行调质处理；淬火温度860℃±20℃，回火温度530℃-550℃；
步骤S6、通过CNC车床对柔轮进行半精车加工，二次去除柔轮的加工余量；
步骤S7、去应力工序；
步骤S8、磨削工序；
步骤S9、探伤、烧伤检测；
步骤S10、去应力工序；
步骤S11、钻攻；
步骤S12、通过CNC车床对柔轮进行精加工外圆及端面，将柔轮所有尺寸车削到位；
步骤S13、去应力工序；
步骤S14、采用滚齿机加工柔轮齿到位；
步骤S15、喷丸处理，将高速弹丸喷射到柔轮表面，使柔轮表面发生塑性变形，而形成具有较高残余应力的强化层。
具体地，步骤S1中所述棒料为中碳合金钢基材。如SNCM439、40CrNiMoA。
具体地，所述步骤S3得到的热处理后毛坯件，其金相组织晶粒度应到达9级以上，且不允许有带状铁素体。
具体地，所述步骤S3的正火工序可以进行2-3次。
具体地，所述步骤S5得到的柔轮其金相组织应为屈氏体，且晶粒度到达11级以上，柔轮硬度达到35-38HRC。
具体地，每次所述车削完成后均需进行所述去应力处理。
具体地，所述去应力处理包括进行的退火处理，退火温度Ac1以下适当温度，保温2-4小时。
具体地，步骤S8中所述柔轮先采用平面磨床，对柔轮凸台端面进行磨削，然后再采用复合磨床，对柔轮内孔和外圆完成磨削，磨削后内孔与外圆同心度达到0.003mm以内。
具体地，步骤S15中所述柔轮表面残余应力应大于600MPa，表面覆盖率达到200％。
实施例2
如图1所示，一种谐波减速器用柔轮的制造方法，包括有以下工艺步骤，具体为：
步骤S1、下料准备，切割棒料进行下料；
步骤S2、将棒料加热，通过锻模对棒料进行锻造整形为毛坯件，该毛坯件预留加工余量，单边3mm；
步骤S3、对该毛坯件进行正火热处理，正火温度为920℃并保温3小时，保温后柔轮毛坯随炉进行空冷至室温；
步骤S4、将正火后的柔轮毛坯通过CNC车床进行车削加工，留加工余量，单边1.5mm；
步骤S5、对柔轮进行调质处理；淬火温度860℃，回火温度540℃；
步骤S6、通过CNC车床对柔轮进行半精车加工，二次去除柔轮的加工余量，单边留0.1mm；
步骤S7、去应力工序，温度220℃，保温12小时；
步骤S8、磨削工序，对柔轮凸台磨削到图纸最终尺寸，再对柔轮内孔和齿部外径磨削其尺寸到图纸最终要求；
步骤S9、探伤、烧伤检测；
步骤S10、去应力工序，温度220℃，保温12小时；
步骤S11、钻攻到图纸要求；
步骤S12、通过CNC车床对柔轮进行精加工外圆及端面，将柔轮所有尺寸车削到位；
步骤S13、去应力工序，温度220℃，保温12小时；
步骤S14、采用滚齿机加工柔轮齿到位；
步骤S15、喷丸处理，将高速弹丸喷射到柔轮表面，使柔轮表面发生塑性变形，而形成具有较高残余应力的强化层。
具体地，步骤S1中所述棒料为中碳合金钢基材。如SNCM439、40CrNiMoA。
具体地，所述步骤S3得到的热处理后毛坯件，其金相组织晶粒度应到达9级以上，且不允许有带状铁素体。
具体地，所述步骤S3的正火工序可以进行2-3次。
具体地，所述步骤S5得到的柔轮其金相组织应为屈氏体，且晶粒度到达11级以上，柔轮硬度达到35-38HRC。
具体地，每次所述车削完成后均需进行所述去应力处理。
具体地，所述去应力处理包括进行的退火处理，退火温度Ac1以下适当温度，保温2-4小时。
具体地，步骤S8中所述柔轮先采用平面磨床，对柔轮凸台端面进行磨削，然后再采用复合磨床，对柔轮内孔和外圆完成磨削，磨削后内孔与外圆同心度达到0.003mm以内。
具体地，步骤S15中所述柔轮表面残余应力应大于600MPa，表面覆盖率达到200％。
通过本实施例得到的柔轮，经过测试其耐疲劳和耐磨性明显提高，对谐波减速机的寿命和精度保持能力有了很大改善，具体在某机型谐波减速机上，其寿命和耐磨性较其他柔轮制造方案平均提升30％左右。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1，切割棒料进行下料；
步骤S2，对棒料进行加热，并通过锻模对棒料进行锻造整形，使其成为毛坯件；
步骤S3，对毛坯件进行正火热处理；
步骤S4，将正火后的柔轮毛坯通过车床进行车削加工；
步骤S5，对车削加工后的柔轮进行调质处理；
步骤S6，通过车床对柔轮进行半精车加工；
步骤S7，进行去应力处理工序；
步骤S8，进行磨削处理工序；
步骤S9，进行探伤和烧伤检测；
步骤S10，再次进行去应力处理工序；
步骤S11，进行钻攻处理工序；
步骤S12，通过车床对柔轮进行精加工外圆及端面，将柔轮所有尺寸车削到位；
步骤S13，再次进行去应力处理工序；
步骤S14，采用滚齿机加工柔轮齿到位；
步骤S15，对步骤S14加工后的柔轮进行喷丸处理。
2.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中的棒料为中碳合金钢基材。
3.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中的正火热处理具体为：将正火温度设为900℃-920℃并保温2-3小时，并保温后柔轮毛坯随炉进行空冷至室温。
4.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，所述步骤S3的正火热处理工序进行2-3次，经过处理后的柔轮毛坯的金相组织晶粒度到达9级以上，且不允许有带状铁素体。
5.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，所述步骤S5中的调质处理的参数具体包括：淬火温度860℃±20℃，回火温度530℃-550℃；
经过调质处理后的柔轮的金相组织应为屈氏体，且晶粒度到达11级以上，柔轮硬度达到35-38HRC。
6.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，所述去应力处理工序包括退火处理，采用退火温度Ac1以下温度，并保温2-4小时。
7.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，所述步骤S8中的磨削处理工序先采用平面磨床，对柔轮凸台端面进行磨削，然后再采用复合磨床，对柔轮内孔和外圆完成磨削，磨削后内孔与外圆同心度达到0.003mm以内。
8.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，所述步骤S15处理后的柔轮表面残余应力大于600MPa，表面覆盖率达到200％。
9.根据权利要求1所述的一种谐波减速器柔轮的制造方法，其特征在于，所述机床采用CNC车床。
10.一种谐波减速器柔轮，其特征在于，该柔轮为采用权利要求1-9中任一所述的制造方法制造而成的柔轮。
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