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機器人關(guān)節(jié)減速器(見圖1)屬于RV傳動,它是在傳統(tǒng)針擺行星傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的,具有體積小、質(zhì)量輕、傳動比范圍大、壽命長、精度保持穩(wěn)定、效率高及傳動平穩(wěn)等一系列優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、機床和醫(yī)療檢測設(shè)備。圖1機器人減速器我公司在機器人減速器研發(fā)方面取得突出成績,在國內(nèi)市場中占有一席之地。但針對機器人減速器關(guān)鍵性零件針齒殼(見圖2)的批量加工卻是一個難題。如果產(chǎn)品要批量加工,購買內(nèi)齒磨機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)揮公司磨齒機產(chǎn)品的高質(zhì)量、高精度和高效率的優(yōu)勢。圖2針齒殼首先,對零件(見圖3)進行分析,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,可以磨削齒輪、蝸桿和花鍵,加工精度最高可達3級。如何做到內(nèi)針齒磨具和機床的最佳配合,是達到設(shè)計要求的保證,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)計的關(guān)鍵。YK7332A成形磨齒機的分度精度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、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)計中,磨具直接安裝在原機床磨具座的端面(見圖4、圖5),剛性較差,受力不均勻,重新設(shè)計后,將內(nèi)針齒磨具直接安裝在機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,直接通過機床主軸帶動旋轉(zhuǎn),減少了中間傳動環(huán)節(jié),提高了傳動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)計中,按照通常思路,軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動,帶動砂輪磨削工件,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,先要把主軸從軸承中取出,反復(fù)幾次,對軸的損傷很大,精度也嚴(yán)重走失。經(jīng)過分析論證,在磨具的設(shè)計中,將支架的一體設(shè)計改成分體設(shè)計,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,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)動的定勢思維,利用軸承外圈轉(zhuǎn)動,軸承座外圓上安裝磨削砂輪,更換砂輪時,只需要松開螺釘,拆下夾緊板,即可快速更換砂輪,在這個更換過程中對旋轉(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入到軸承內(nèi)部,達到良好的密封效果。旋轉(zhuǎn)部件的一體設(shè)計,既能保持磨具精度的穩(wěn)定,又能實現(xiàn)快速更換的要求。為針齒殼的大批量生產(chǎn)打下堅實的基礎(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零件的加工精度都達到設(shè)計要求。其中,磨具回轉(zhuǎn)軸的跳動及軸向竄動又特別關(guān)鍵,結(jié)合國外的先進經(jīng)驗,對軸承座、軸及各種回轉(zhuǎn)零件的精度都作了要求,各外圓對基準(zhǔn)同軸度要求是0.001mm,在裝配時,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。楔形帶的運用,使砂輪運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn),其和機床主軸的彈性聯(lián)接,便于轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)調(diào)節(jié)。磨具回轉(zhuǎn)中的動態(tài)剛性,也是影響磨具精度的一個重要因素,設(shè)計中,增加了軸兩端的螺釘,作用就是給軸施加一個軸向預(yù)緊力,使磨具在運轉(zhuǎn)中,能保持穩(wěn)定的動態(tài)剛度。在保證零件加工精度的前提下,與機床的良好配合是發(fā)揮磨具功能的保證,設(shè)計中,將磨具安裝于機床拖板之上,動力來源是原機床的主軸電動機,磨具的轉(zhuǎn)速就可以通過機床的控制自動調(diào)節(jié)。砂輪的修形也可以由機床的修形機構(gòu)來完成。磨具最大限度的和機床融為一體,成為機床的一個部件,而不僅僅只是做為一個功能部件存在。經(jīng)過車間實踐驗證,這套內(nèi)針齒磨具在使用中,剛性可靠,加工的零件達到精度要求,而且精度持續(xù)穩(wěn)定。軸承的更換頻率由五、六天一次,降低到三個月甚至半年一次。班產(chǎn)也由原先每班一件提高到每班五
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