一种提高RV减速器第二级传动单元耐磨强度的加工方法与流程

本发明属于工业机器人精密减速器加工的技术领域，具体是一种提高RV减速器第二级传动单元耐磨强度的加工方法。

背景技术：

RV传动是新兴起的一种传动，它是在传统针摆行星传动的基础上发展出来的，不仅克服了一般针摆传动的缺点，而且具有体积小、质量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点。国外在精密减速器的设计生产上已经十分成熟，日本、德国、丹麦等在技术上处于领先地位，对于高精度机器人RV减速器，日本纳博特斯克公司具备绝对领先优势，全球机器人行业75%的RV精密减速机被纳博特斯克公司垄断，包括ABB、FANUC、KUKA等国际主流机器人厂商的减速器均由它提供，为打破国外RV精密减速机的垄断，国产化生产迫在眉睫。近年来，国内部分厂商和院校开始致力高精度RV减速机的国产化和产业化研究，但由于减速器研发起步晚，产品技术相对落后，目前还没有完全成型的产品，RV减速器零件精密加工技术相对落后，使RV减速器国产化的道路上很难更近一步。

RV减速器由第一级行星传动和第二级摆线传动组成，摆线传动级在运转过程中要求载荷大、传动精度高、耐磨性强和抗疲劳强。第二级传动单元核心精密关键零件包括摆线轮和针齿壳，摆线轮的运行状况对整个机构的传动精度、效率、疲劳寿命、可靠性等性能具有至关重要的影响，其制造精度要求很高，要具备较好的强度、耐磨性和减振性，针齿壳两端的轴承支撑孔的尺寸、几何精度和粗糙度值有一定的规格要求，防止运转时产生振动和噪音。

目前RV减速器第二级传动单元很难满足机器人的使用工况，其加工依然采用传统的数控加工中心和磨床加工工序，工件表面的硬度和耐磨性及稳定性不能满足工业机器人平稳安全运行，整体的使用寿命较低。

技术实现要素：

为了弥补上述现有技术的不足，本发明的目的是提出一种提高RV减速器第二级传动单元耐磨强度的加工方法，提高工件表面的硬度和耐磨性，消除工件表面缺陷产生的应力集中，材料的稳定性提高，提高整体的使用寿命，以达到工业机器人平稳安全运行的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种提高RV减速器第二级传动单元耐磨强度的加工方法，主要步骤如下：

（1）粗加工：对摆线轮的外轮廓面和轴承内孔面、针齿壳两端的轴承支撑孔进行粗加工，同时保证针齿壳两端的轴承支撑孔的同轴度，留打磨量，均留一定精加工余量；针齿壳的内圆上的40个半圆孔先加工成整圆，然后再进行铣削加工，变成半圆形状，留打磨量；上述加工面粗糙度达到Ra≤3.2，加工余量0.02mm；

（2）超声波高频振动打磨加工：保证两片摆线轮齿廓完全一致，对摆线轮外齿廓实施精密振动打磨加工；对针齿壳40个半圆孔面和两端的轴承支撑孔面振动打磨加工，保证针齿壳40个半圆孔的位置精度和圆柱度；上述加工面粗糙度达到Ra≤0.4。

进一步的，所述的超声波高频振动打磨加工，以输出功率30KW，最大加工外圆Φ600mm的数控卧车为装夹载体，利用超声波高频振动刀具，电流表的电流值调整到1.0A，工作频率为27～33KHz，振动刀具功率480W。

进一步的，所述的两个摆线轮采用摆线齿廓加工工装，以保证两个摆线轮在振动打磨加工时齿廓一致和摆线轮齿廓与坐标孔相位之间的相互位置；摆线齿廓加工工装包括连接板、芯轴、两个定位销；连接板两端分别设有与摆线轮坐标孔同轴的连接板坐标孔，连接板中间设有与摆线轮中心孔孔径一致的连接板中心孔；定位销一端与摆线轮坐标孔相匹配，另一端与连接板坐标孔相匹配；芯轴为“T”形，小端与摆线轮中心孔和连接板中心孔相匹配；加工前将两片摆线轮调整至轮廓完全重合，将两个定位销一端分别插入两个摆线轮坐标孔将两个摆线轮连接在一起，另一端分别插入连接板坐标孔，芯轴插入摆线轮中心孔和连接板中心孔中，加工时保证两片摆线轮和连接板固定在一起。

本发明的有益效果：通过超声高频振动完成减速器第二传动的精密加工，可取代传统的数控加工中心和磨床加工工序；在保证加工尺寸的前提下，保证第二传动中摆线轮和针齿壳的尺寸精度、几何精度、表面质量、材料的均匀性和残余应力释放，同时表面不产生应力集中，提高材料的稳定性、表面的硬度和耐磨性，可使工件加工表面硬度提高20%，耐磨性提高50%。

附图说明

图1为本发明中RV减速器剖面图；

图2为本发明中RV减速器结构示意图；

图3为本发明中摆线轮结构示意图；

图4为本发明中摆线轮加工工装结构剖面图；

图5为本发明中针齿壳结构示意图；

图6为本发明中针齿壳剖面图。

图1-图6中的主要零部件名称：输入轴齿轮轴1，曲柄轴2，渐开线行星轮3，摆线轮4，外轮廓面4-1，轴承内孔面4-2，摆线轮坐标孔4-3，摆线轮中心孔4-4，针齿5，行星架6，针齿壳7，半圆孔7-1，轴承支撑孔7-2，定位销8，连接板9，连接板坐标孔9-1，连接板中心孔9-2，芯轴10。

具体实施方式

RV减速器由RV减速器由第一级行星传动和第二级摆线传动组成，主要零部件包括输入轴齿轮轴1、曲柄轴2、渐开线行星轮3、摆线轮4、针齿5、行星架6和针齿壳7等；其中第二级传动单元包括摆线轮4、针齿5、针齿壳7，摆线轮4和针齿壳7的精密加工方法步骤如下：

（1）粗加工：对摆线轮4的外轮廓面4-1和轴承内孔面4-2、针齿壳7两端的轴承支撑孔7-2进行粗加工，同时保证针齿壳7两端的轴承支撑孔7-2的同轴度，留打磨量，均留一定精加工余量；针齿壳7的内圆上的40个半圆孔7-1先加工成整圆，然后再进行铣削加工，变成半圆形状，留打磨量；上述加工面粗糙度达到Ra≤3.2，加工余量0.02mm；

（2）超声波高频振动打磨加工：两个摆线轮4采用摆线齿廓加工工装保证两个摆线轮4在振动打磨加工时齿廓一致和摆线轮齿廓与坐标孔相位之间的相互位置；摆线齿廓加工工装包括连接板9、芯轴10、两个定位销8；连接板9两端分别设有与摆线轮坐标孔4-3同轴的连接板坐标孔9-1，连接板中间设有与摆线轮中心孔4-4孔径一致的连接板中心孔9-2；定位销8一端与摆线轮坐标孔4-3相匹配，另一端与连接板坐标孔9-1相匹配；芯轴10为“T”形，小端与摆线轮中心孔4-4和连接板中心孔9-2相匹配；加工前将两片摆线轮4调整至轮廓完全重合，将定位销8一端插入两个摆线轮坐标孔4-3将两个摆线轮4连接在一起，另一端插入连接板坐标孔9-1，芯轴插入摆线轮中心孔4-4和连接板中心孔9-2中，加工时保证两片摆线轮4和连接板8固定在一起，两片摆线轮4齿廓完全一致，对摆线轮外齿廓实施精密振动打磨加工；对针齿壳40个半圆孔7-1面和两端的轴承支撑孔7-2面振动打磨加工，保证针齿壳半圆孔7-1的位置精度和圆柱度；超声波高频振动打磨加工，以输出功率30KW，最大加工外圆Φ600mm的数控卧车为装夹载体，利用超声波高频振动刀具，电流表的电流值调整到1.0A，工作频率为27～33KHz，振动刀具功率480W；摆线轮4的外轮廓面4-1和轴承内孔面4-2、针齿壳7两端的轴承支撑孔7-2面、针齿壳内圆上的40个半圆孔7-1面先加工成整圆，粗糙度达到Ra≤0.4。