機(jī)器人減速器的針齒殼內(nèi)針齒磨具設(shè)計(jì)

機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器（見圖1）屬于RV傳動(dòng)，它是在傳統(tǒng)針擺行星傳動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，具有體積小、質(zhì)量輕、傳動(dòng)比范圍大、壽命長(zhǎng)、精度保持穩(wěn)定、效率高及傳動(dòng)平穩(wěn)等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床和醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備。圖1機(jī)器人減速器我公司在機(jī)器人減速器研發(fā)方面取得突出成績(jī)，在國內(nèi)市場(chǎng)中占有一席之地。但針對(duì)機(jī)器人減速器關(guān)鍵性零件針齒殼（見圖2）的批量加工卻是一個(gè)難題。如果產(chǎn)品要批量加工，購買內(nèi)齒磨機(jī)床是解決問題的最直接方法，但這需要大量資金投入，經(jīng)過論證，決定在成形磨齒機(jī)YK7332A的基礎(chǔ)上加裝專門磨針齒的內(nèi)磨具，這樣既能最大限度的減少資金投入，又能充分發(fā)揮公司磨齒機(jī)產(chǎn)品的高質(zhì)量、高精度和高效率的優(yōu)勢(shì)。圖2針齒殼首先，對(duì)零件（見圖3）進(jìn)行分析，針齒殼的內(nèi)圓周上分布了40-φ8H7的針銷半圓孔，加工要求：各孔相鄰公差0.005mm、累積公差0.015mm，齒向公差0.005mm，徑向圓跳動(dòng)0.015mm，表面粗糙度值Ra＝0.4μm，位置度公差0.008mm，齒部與標(biāo)準(zhǔn)量棒復(fù)觸沿齒向及圓周方向大于85%。YK7332A是成形磨齒機(jī)，可以磨削齒輪、蝸桿和花鍵，加工精度最高可達(dá)3級(jí)。如何做到內(nèi)針齒磨具和機(jī)床的最佳配合，是達(dá)到設(shè)計(jì)要求的保證，如何做到磨具的精度、剛度和穩(wěn)定性滿足零件加工要求則是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。YK7332A成形磨齒機(jī)的分度精度0.002mm，完全能滿足針齒殼的相鄰公差、累積公差的加工要求，而針齒的齒形、徑向圓跳動(dòng)、表面粗糙度及復(fù)接觸要求取決于磨具的精度。磨具的剛性是影響磨削質(zhì)量的重要因素，第一次的設(shè)計(jì)中，磨具直接安裝在原機(jī)床磨具座的端面（見圖4、圖5），剛性較差，受力不均勻，重新設(shè)計(jì)后，將內(nèi)針齒磨具直接安裝在機(jī)床主軸模具座拖板上，并去掉安裝板，這樣就保證了磨具的剛性，直接通過機(jī)床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，減少了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，提高了傳動(dòng)效率和安裝的可操作性、可靠性。圖3零件圖4外形圖5結(jié)構(gòu)磨具的精度保持性和高互換性是提高磨削效率的關(guān)鍵，第一次的設(shè)計(jì)中，按照通常思路，軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)砂輪磨削工件，由于結(jié)構(gòu)限制，無法加密封，砂粒、切屑隨著切削液流入磨具內(nèi)部。軸承損壞較快，更換砂輪時(shí)，先要把主軸從軸承中取出，反復(fù)幾次，對(duì)軸的損傷很大，精度也嚴(yán)重走失。經(jīng)過分析論證，在磨具的設(shè)計(jì)中，將支架的一體設(shè)計(jì)改成分體設(shè)計(jì)，增加夾緊板，將旋轉(zhuǎn)部件的分散安裝改成一體安裝設(shè)計(jì)，將軸承裝配于軸承座內(nèi)，內(nèi)圈與軸固定，改變軸及軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的定勢(shì)思維，利用軸承外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承座外圓上安裝磨削砂輪，更換砂輪時(shí)，只需要松開螺釘，拆下夾緊板，即可快速更換砂輪，在這個(gè)更換過程中對(duì)旋轉(zhuǎn)精度、定位精度及軸承精度沒有任何影響。在殼體與軸之間，增加了德氏封密封，既不影響砂輪的高速旋轉(zhuǎn)，又能防止磨粒和切屑進(jìn)入到軸承內(nèi)部，達(dá)到良好的密封效果。旋轉(zhuǎn)部件的一體設(shè)計(jì)，既能保持磨具精度的穩(wěn)定，又能實(shí)現(xiàn)快速更換的要求。為針齒殼的大批量生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。針齒殼磨具結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖6針齒殼磨具結(jié)構(gòu)1、6、8、19－墊圈2－鎖緊螺母3－壓蓋4、12、20、22－螺釘5－調(diào)整墊圈7－砂輪9－軸承10－調(diào)整環(huán)11－夾緊板13－軸14－密封圈15－殼體16－支架17－楔形帶18－主帶輪21－脹套23－螺母24－外隔套25－內(nèi)隔套保證針齒殼加工精度的決定性因素就是磨具的總體綜合精度，這就要求磨具裝配前各個(gè)零件的加工精度都達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中，磨具回轉(zhuǎn)軸的跳動(dòng)及軸向竄動(dòng)又特別關(guān)鍵，結(jié)合國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軸承座、軸及各種回轉(zhuǎn)零件的精度都作了要求，各外圓對(duì)基準(zhǔn)同軸度要求是0.001mm，在裝配時(shí)，又精心調(diào)整了軸承的軸向間隙，最終保證了磨具的綜合精度。楔形帶的運(yùn)用，使砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，其和機(jī)床主軸的彈性聯(lián)接，便于轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)調(diào)節(jié)。磨具回轉(zhuǎn)中的動(dòng)態(tài)剛性，也是影響磨具精度的一個(gè)重要因素，設(shè)計(jì)中，增加了軸兩端的螺釘，作用就是給軸施加一個(gè)軸向預(yù)緊力，使磨具在運(yùn)轉(zhuǎn)中，能保持穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)剛度。在保證零件加工精度的前提下，與機(jī)床的良好配合是發(fā)揮磨具功能的保證，設(shè)計(jì)中，將磨具安裝于機(jī)床拖板之上，動(dòng)力來源是原機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)，磨具的轉(zhuǎn)速就可以通過機(jī)床的控制自動(dòng)調(diào)節(jié)。砂輪的修形也可以由機(jī)床的修形機(jī)構(gòu)來完成。磨具最大限度的和機(jī)床融為一體，成為機(jī)床的一個(gè)部件，而不僅僅只是做為一個(gè)功能部件存在。經(jīng)過車間實(shí)踐驗(yàn)證，這套內(nèi)針齒磨具在使用中，剛性可靠，加工的零件達(dá)到精度要求，而且精度持續(xù)穩(wěn)定。軸承的更換頻率由五、六天一次，降低到三個(gè)月甚至半年一次。班產(chǎn)也由原先每班一件提高到每班五