RV減速器中擺線輪的數(shù)控銑削

■天津航海儀器研究所 （天津 300131） 常 樂 呂振玉 韓研研 劉 為

目前RV減速器廣泛應用于工業(yè)機器人、自動化轉(zhuǎn)臺、數(shù)控機床刀塔及AGV等工業(yè)領(lǐng)域，但其批量國產(chǎn)化生產(chǎn)一直是困擾行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。擺線輪作為RV減速器的核心零部件（見圖1），其擺線齒廓與曲柄軸孔的加工質(zhì)量，直接制約著整個減速器的傳動精度、扭轉(zhuǎn)剛性等性能指標。

圖1 RV減速器及擺線輪結(jié)構(gòu)

1. 擺線輪加工方案

擺線輪加工時，擺線齒廓與各處內(nèi)孔（曲柄軸孔、輸入軸過孔和行星架過孔）一般采用分序加工，首先加工出各處內(nèi)孔，再以曲柄軸孔定位，加工擺線齒廓。但該種方案存在兩方面問題：①需重新設(shè)計曲柄軸孔定位工裝，增加裝夾時間。②由于擺線輪齒廓自身曲率半徑的限制，為防止發(fā)生過切/根切現(xiàn)象，只能選用小直徑銑削刀具，造成單次切削量小，加工時間大幅增加。

為解決上述問題，針對擺線輪的數(shù)控銑削工序，通過重新設(shè)計工裝夾具、合理選擇銑削刀具及優(yōu)化銑削路徑等方法，實現(xiàn)擺線輪的高效數(shù)控加工。

擺線輪加工時，擺線輪齒廓與曲柄軸孔的形位精度最高，最好同工序加工完成，以保證兩者之間的形位精度。同時為了提升加工效率，應該降低更換工裝時間，提高有效的零件切削時間。基于此，對擺線輪擺線齒廓的銑削采用以下改進方法：①以輸入軸過孔為裝夾找正基準，通過一次裝夾，同時加工出擺線齒廓、曲柄軸孔和行星架過孔，消除二次裝夾時間。②根據(jù)擺線齒廓的幾何特性，進行分段加工，依次選用不同直徑的銑刀，提升銑削效率，縮短加工時間。

2. 裝夾方案設(shè)計

零件裝夾前，首先將工裝固定在機床臺面上，找正工裝與輸入軸過孔配合的外圓，并以此為加工零點，采用一次裝夾的方法，以輸入軸過孔為定位基準，壓緊擺線輪上、下端面。工裝的上端壓蓋設(shè)計時，要避開與各孔相干涉的部位（見圖2）。

圖2 擺線輪裝夾方式

具體實施過程中，擺線輪要緊固牢靠，防止加工過程中出現(xiàn)松動，造成擺線輪齒廓與曲柄軸孔之間的形位精度超差；擺線輪上、下端面平行度＜0.03m m，防止加工后擺線廓線/孔與端面垂直度超差；加工時先加工內(nèi)部各孔，再銑削外部擺線齒廓。

3. 刀具與切削路徑

數(shù)控銑削時，主要涉及擺線齒廓、各處內(nèi)孔（具體包括曲柄軸孔、輸入軸過孔和行星架過孔）的加工。各處內(nèi)孔加工相對簡單，采用分層銑削的方法，加工行星架過孔時，要注意該孔的過渡圓角，加工擺線齒廓時，根據(jù)擺線的方程推導，其齒廓方程為

銑削過程中，為防止刀具與擺線根/頂部發(fā)生過切，應保證所選用銑刀直徑D≤rrp，但這就造成刀具直徑變小，一般選為D≤6mm，造成單件加工周期變長，加工成本提高。所以本文根據(jù)擺線齒廓方程，采用擺線齒廓移距+等距的方法對擺線齒廓進行多次逼近加工，依次選用不同的擺線齒廓和刀具直徑，實現(xiàn)擺線齒廓的高效加工。

選用三種銑削刀具（1#、2#和3#）加工，刀具直徑依次減小，刀具材質(zhì)選擇帶有涂覆層的硬質(zhì)合金刀具。實際加工時，按圖3所示的各自路徑進行加工。由于擺線輪厚度＞10mm，一次銑削困難，故采用分層銑削，最后整體精銑的方法，保證了擺線輪擺線齒廓的形狀精度與表面粗糙度。

圖3 銑削路徑

4. 設(shè)備匹配與加工

在選取CNC加工設(shè)備時，擺線輪的擺線齒廓與曲柄軸孔的幾何公差＜0.02mm，而且精銑擺線齒廓表面時，由于刀具直徑小，為保證較高的銑削精度，刀具在高速旋轉(zhuǎn)條件下，機床主軸穩(wěn)定性、剛性、刀柄回轉(zhuǎn)精度跳動和切削液的降溫效果應滿足加工要求。根據(jù)上述分析，確定機床、剛性刀柄及切削液的具體規(guī)格見表1。

加工后擺線輪（見圖4）的單件加工時間縮短30%，利用三坐標進行擺線齒廓掃描后，對數(shù)據(jù)點進行擬合分析，結(jié)果顯示齒廓誤差控制在±0.01mm范圍內(nèi)，擺線齒廓與曲柄軸孔的位置度＜0.015mm，滿足加工要求。

圖4 加工后擺線輪

表1 CNC設(shè)備、剛性刀柄及切削液規(guī)格

5. 結(jié)語

通過對擺線輪裝夾方案、銑削路徑重新規(guī)劃，從刀具選型、設(shè)備選型、刀柄選擇及切削液等多方面進行調(diào)整優(yōu)化，按照優(yōu)化后的方案進行加工，加工出的零件精度滿足加工要求，且加工效率提升30%，達到預期效果。