一体化满装圆柱滚子曲柄轴单元的制造工艺的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种工业机器人关节用精密减速器花键曲柄轴单元的制造工艺。

背景技术：

目前工业机器人关节用精密减速器主要依赖进口，由日本Nabtesco公司垄断，该减速器具有体积小、重量轻、传动比大、定位精度高，扭转刚度大、振动噪音小、承载能力高等优点。其结构复杂，包括针齿壳、行星轮架、三个曲柄轴、摆线轮以及三对圆锥滚子轴承、三对圆柱滚子轴承和两对角接触轴承。曲柄轴是该减速器的核心部件，一个曲柄轴上要安装两个圆锥滚子轴承与输入输出端盘配合，其两个偏心轮上要安装两个圆柱滚子轴承与两片摆线轮配合，标准轴承存在较大径向游隙，这将使RV减速器运动精度降低并具有较大回差，同时为了减小使用过程中曲柄轴产生回转误差对减速器传动精度的影响，其制造精度和装配精度要求很高，工艺系统复杂，目前国内尚无法实现该曲柄轴批量化生产，主要依靠进口。本发明是针对采用满装圆柱滚子与曲柄轴集成一体化的创新型结构，所提出的一种成本低、加工精度高且生产效率高的制造工艺方法，使得其应用于减速器中，可使减速器结构紧凑，提高其承载能力、传动精度及使用寿命，同时降低高精度加工制造的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工业机器人关节用精密减速器一体化满装圆柱滚子曲柄轴单元的制造工艺，旨在提高经济加工精度和生产效率，满足大批量生产的需求；同时能减小加工误差和装配误差，保证制造精度。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种一体化满装圆柱滚子曲柄轴单元的制造工艺，具体包括：

A.锻造出曲柄轴坯，并进行热处理；

B.粗车外圆及两端面，并在两端面分别钻中心孔Ⅰ和中心孔Ⅱ；

C.粗滚外花键，形成花键轴；

D.先将花键轴安装在偏心工装总成上，在花键轴的一侧车加工出挡边Ⅰ、偏心内滚道Ⅰ、阶梯轴Ⅰ、轴承位Ⅰ，再将该花键轴拔出并旋转180°后安装到所述偏心工装总成上，在花键轴的另一侧车加工出挡边Ⅱ、偏心内滚道Ⅱ、阶梯轴Ⅱ、轴承位Ⅱ，形成具有偏心内滚道Ⅰ和偏心内滚道Ⅱ相位差为180°的曲柄轴；

E.热处理曲柄轴，并研磨中心孔Ⅰ和中心孔Ⅱ；

F.以中心孔Ⅰ和中心孔Ⅱ为定位基准，精磨偏心内滚道Ⅰ和偏心内滚道Ⅱ、及轴承位Ⅰ和轴承位Ⅱ，并精滚外花键；

G.在偏心内滚道Ⅰ和偏心内滚道Ⅱ上满排圆柱滚子，并在阶梯轴Ⅰ和阶梯轴Ⅱ处均热装挡圈。

进一步，所述花键轴在靠近所述中心孔I或中心孔Ⅱ的一端粗滚出所述的外花键，所述外花键具有偶数齿渐开线。

进一步，所述偏心工装总成包括偏心轴套和偏心齿套，所述偏心轴套内设有盲孔及中心孔，所述偏心齿套内设有内花键及通孔；所述偏心齿套上所设的内花键与所述花键轴上所设的外花键相啮合；所述偏心轴套上所设的盲孔与所述花键轴在与其上外花键相对的一端相配合；所述偏心齿套上所设的内花键与所述偏心轴套上所设的盲孔具有相同的偏心距。

进一步，所述外花键的侧端面的某齿处设置有定位标志Ⅰ；所述偏心齿套上设置有与所述定位标志Ⅰ相互定位配合且相差180°的定位标志Ⅱ、定位标志Ⅲ；所述偏心轴套上设置有与定位标志Ⅱ或定位标志Ⅲ相对应的定位标志Ⅳ。

进一步，所述定位标志Ⅰ、定位标志Ⅱ、定位标志Ⅲ、定位标志Ⅳ采用贴标、打标或钻孔进行标记。

进一步，采用高精度随动式偏心轴磨床实现精磨曲柄轴，并对曲柄轴上的偏心内滚道Ⅰ和偏心内滚道Ⅱ、及轴承位Ⅰ和轴承位Ⅱ的偏心距误差控制在±0.004毫米以内。

进一步，在对曲柄轴的外花键进行精滚中控制其精度为6级。

本发明具有以下有益效果：本发明的偏心工装总成具有装夹迅速、使用方便，只需一次装夹，就可同时完成对两偏心内滚道及挡边的粗加工，减少了装夹次数，提高了加工精度和生产效率，满足了大批量生产的需求；同时该偏心工装总成结构简单、制作成本低，安装、拆卸方便，可以长期重复使用，实现了经济性。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明一体化满装圆柱滚子曲柄轴单元的结构正面示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1的C向退刀槽视图；

图5为偏心工装总成与曲柄轴装配示意图；a为正面透视图，b为立体透视图；

图6为偏心轴套的结构示意图；a为左侧视图，b为正面透视图，c为立体透视图；

图7为偏心齿套的结构示意图；a为左视视图，b为正面透视图，c为立体透视图；

图8为本发明一体化满装圆柱滚子曲柄轴单元总成示意图；a为分解图，b为整合图；

附图标记：100-曲柄轴，200-圆柱滚子，300-挡圈；1-外花键，2-中心孔Ⅰ，3-中心孔Ⅱ，4-定位标志Ⅰ，5-挡边Ⅰ，6-偏心内滚道Ⅰ，7-阶梯轴Ⅰ，8-轴承位Ⅰ，9-挡边Ⅱ，10-偏心内滚道Ⅱ，11-阶梯轴Ⅱ，12-轴承位Ⅱ，13-退刀槽；30-偏心轴套，31-盲孔，32-中心孔，33-定位标志Ⅳ；40-偏心齿套，41-内花键，42-通孔，43-定位标志Ⅱ，44-定位标志Ⅲ。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

参照附图，本实施例一体化满装圆柱滚子曲柄轴单元的制造工艺，包括以下步骤：

1)、锻造出曲柄轴100所用的曲柄轴坯，并对该曲柄轴坯进行热处理以消除残余应力；

2)、粗车出该曲柄轴坯的外圆及两端面，并在两端面分别钻中心孔Ⅰ2和中心孔Ⅱ3；

3)、粗滚出偶数齿渐开线的外花键1，形成花键轴，并在该外花键1的侧端面的某齿处打定位标志Ⅰ4；

4)、将该花键轴上带有外花键1的一侧安装偏心齿套40上，即偏心齿套40上所设的内花键41与花键轴上所设的外花键1相啮合，其上所设的通孔42套装在花键轴上，并使偏心齿套40上的定位标志Ⅱ43与花键轴上的定位标记Ⅰ4对齐，且用卡盘(未画出)夹紧偏心齿套40的外圆；该花键轴另一侧安装有偏心轴套30，即偏心轴套30上所设的盲孔31与花键轴在与其上外花键1相对的一端相配合，顶尖(未画出)压紧在偏心轴套30的中心孔32，且偏心轴套30上设置有与定位标志Ⅱ43相对应的定位标志Ⅳ33；在该花键轴上通过退刀槽13车加工出挡边Ⅰ5、偏心内滚道Ⅰ6、阶梯轴Ⅰ7及轴承位Ⅰ8，然后松开顶尖，拔出该花键轴并旋转180°后再安装到偏心齿套40上，使花键轴上的定位标志Ⅰ4与偏心齿套40上的定位标记Ⅲ44对齐，顶尖再次压紧偏心轴套30的中心孔32，通过退刀槽13车加工出挡边Ⅱ9、偏心内滚道Ⅱ10、阶梯轴Ⅱ11及轴承位Ⅱ12，形成带有外花键1且具有两偏心内滚道Ⅰ6和Ⅱ10相位差为180°的曲柄轴100；本领域技术人员应当理解，花键轴两侧车加工工序是可以变换的，均可以形成曲柄轴；

5)、对该曲柄轴100进行热处理，以消除残余应力，并研磨两中心孔Ⅰ2和Ⅱ3；

6)、以两中心孔Ⅰ2和Ⅱ3为定位基准，采用高精度随动式偏心轴磨床精磨对精车出的曲柄轴100的外圆进行精磨；并对该曲柄轴100上的两偏心内滚道Ⅰ6和Ⅱ10及两轴承位Ⅰ8和Ⅱ12的偏心距误差控制在±0.004毫米以内；并精滚曲柄轴100的外花键1，控制精度为6级；

7)、在曲柄轴100上的两偏心内滚道Ⅰ6和Ⅱ10上满排圆柱滚子200，并配合曲柄轴100上的两挡边Ⅰ5和Ⅱ9，分别在两阶梯轴Ⅰ7和Ⅱ11处热装挡圈300，且过盈配合，实现本发明所述的一体化满装圆柱滚子曲柄轴单元的制造工艺。

上述方法中，所述偏心齿套40上设置有与所述定位标志Ⅰ4相互定位配合且相差180°的所述的定位标志Ⅱ43、定位标志Ⅲ44，且所述偏心齿套40上所设的内花键41与所述偏心轴套30上所设的盲孔31具有相同的偏心距，以保证曲柄轴100上的两偏心内滚道Ⅰ6和Ⅱ10相位差为180°；所述偏心轴套30上设置有与定位标志Ⅱ43或定位标志Ⅲ44相对应的定位标志Ⅳ33，以确保曲柄轴加工出具有相位差为180°的两偏心内滚道Ⅰ6和Ⅱ10。

上述方法中，所述定位标志Ⅰ4、定位标志Ⅱ43、定位标志Ⅲ44、定位标志Ⅳ33采用贴标、打标或钻孔进行标记。

本发明能够更好的提高生产效率，满足大批量生产的需求；同时能减小加工误差和装配误差，以保证制造精度；且所用的偏心工装总成具有安装、拆卸方便，可以长期重复使用，实现了经济性。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。