賈秋生，王朝光，吳紅慶

（1.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 質(zhì)量管理部，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

RV減速機(jī)——精密軸承減速機(jī)、精密擺線減速機(jī)，是機(jī)器人用的減速機(jī)。該系列減速機(jī)在結(jié)構(gòu)緊湊和高剛性方面具有卓越的性能，其減速機(jī)的關(guān)鍵所在為軸承的精密定位。要求軸承具有輸出力矩大，精度高，負(fù)載大、體積小、重量輕、剛性高、低噪聲、長(zhǎng)壽命，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安全可靠性大，能適應(yīng)在惡劣的環(huán)境中承載高沖擊下長(zhǎng)期連續(xù)工作等優(yōu)良性能。

為實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，結(jié)束長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上使用的進(jìn)口RV減速機(jī)，某公司生產(chǎn)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的RV減速器, 填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該檔次產(chǎn)品的空白。但是由于機(jī)器人的空間受限而且精度高，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)軸承無(wú)法滿足要求，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)任何廠家生產(chǎn)機(jī)器人用的RV減速機(jī)軸承，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的RV減速機(jī)所配套的軸承全部靠進(jìn)口。我公司為解決用戶所急，開發(fā)了RV減速機(jī)用的BT軸承。其研制關(guān)鍵點(diǎn)之一是將進(jìn)口RV減速機(jī)上內(nèi)圈與行星座一體的軸承拆分為非標(biāo)準(zhǔn)超輕系列精密角接觸球軸承；關(guān)鍵點(diǎn)之二是優(yōu)化設(shè)計(jì)了該系列軸承，并采用尼龍PA66注塑成型保持架替代了鋼板沖壓架保持架。

2 功能拆分

當(dāng)時(shí)用戶求助開發(fā)的BT軸承是兩種結(jié)構(gòu)型式：一種是內(nèi)圈在帶有多孔的行星座上(如圖1a所示)，另一種是內(nèi)圈在帶有六個(gè)小軸的行星座上(如圖1b所示)。作為軸承廠，生產(chǎn)帶有多孔的行星座不是很專業(yè)的，而且在行星座上加工內(nèi)圈滾道(如圖1c所示)也很難使該軸承達(dá)到RV減速機(jī)高性能的要求。因此，將該結(jié)構(gòu)拆分為非標(biāo)準(zhǔn)超輕系列精密角接觸球軸承（如圖2a所示）和行星座兩部分，分別由專業(yè)的廠家生產(chǎn)，然后采用過(guò)盈配合將兩者組裝一體實(shí)現(xiàn)其功能。經(jīng)拆分，簡(jiǎn)化了RV減速機(jī)上的軸承結(jié)構(gòu)，并將圖1a、1b所示兩種結(jié)構(gòu)型式統(tǒng)一為一種BT結(jié)構(gòu)軸承。

圖1 RV減速機(jī)用的BT軸承拆分前結(jié)構(gòu)圖

圖2 拆分后結(jié)構(gòu)圖

圖3 原鋼板沖壓保持架

圖4 保持架采用尼龍PA66的BT軸承結(jié)構(gòu)圖

3 軸承設(shè)計(jì)

圖4為RV減速機(jī)用軸承結(jié)構(gòu)圖：外圈1、內(nèi)圈2、滾動(dòng)體3、保持架4，滾動(dòng)體3設(shè)置在保持架4上形成一組合體。

（1）采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，合理調(diào)整主參數(shù)，在最大限度提高軸承額定載荷的同時(shí)，還要保證軸承高鋼性的要求。我們針對(duì)超輕系列軸承的截面積小的特點(diǎn)，確定滾動(dòng)體直徑比同尺寸滾動(dòng)體直徑增大，滾動(dòng)體的數(shù)量增加了多個(gè)，確定合理的接觸角并采用特殊結(jié)構(gòu)的保持架。

（2）為使軸承能承載很高的軸向和徑向載荷以及軸向和徑向聯(lián)合載荷，根據(jù)軸承受力分析確定，軸承的接觸角為50°。

（3）外圈斜擋邊、內(nèi)圈不等高度擋邊設(shè)計(jì)，有利于軸承潤(rùn)滑和散熱，并保證軸向承載的要求。

（4）保持架選取了新型工程材料尼龍PA66（如圖4所示），可注塑成型，因此，能加工出有利于軸承工作的復(fù)雜形狀，在空間一定的情況下能容納下數(shù)量更多、直徑更大的滾動(dòng)體，并可將保持架和滾動(dòng)體組裝為一體，提高裝配效率。替代了工藝復(fù)雜需要多套沖壓模具的鋼板沖壓保持架（如圖3所示），降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，保持架的形狀設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)的環(huán)型設(shè)計(jì)。在正常環(huán)形上切去一小塊，即在圓環(huán)上形成一個(gè)小缺口，有利于軸承裝配和熱脹冷縮的要求。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及材料的改變，使軸承具有低噪聲、溫升低，彈性、韌性高，在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不利的條件下，可承受較大的撓度，減少軸承內(nèi)部應(yīng)力，抗沖擊能力強(qiáng)等原結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，最大限度地滿足RV減速機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、高剛性等高性能的要求。

（5）采用模壓淬火工藝。由于超輕系列產(chǎn)品熱處理過(guò)程中極易變形，為控制變形，采用模壓淬火，降低了廢品率，從而降低了軸承的成本。

4 結(jié)論

此項(xiàng)研制方案簡(jiǎn)化了RV減速機(jī)上的軸承結(jié)構(gòu)，并采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足了RV減速機(jī)輸出力矩大，體積小、重量輕、高載荷、高剛性、高精度、安全可靠性能的要求。經(jīng)用戶裝機(jī)使用，其抗沖擊能力顯著提高（即使承受5倍額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，產(chǎn)品也不會(huì)損壞），運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低、自潤(rùn)滑性能好、軸承壽命得到提高；由于確定了軸承合理的接觸角，使軸承能夠承受軸向和徑向聯(lián)合載荷。因此，能夠保證RV減速機(jī)在承受高沖擊承載的惡劣環(huán)境中長(zhǎng)期連續(xù)工作。

隨著工業(yè)的發(fā)展,機(jī)器人用量的逐年增加,近十年來(lái)RV減速機(jī)的產(chǎn)量呈直線上升的趨勢(shì)。年約生產(chǎn)6 000臺(tái)機(jī)器人,需18000臺(tái)RV減速機(jī)。國(guó)外各先進(jìn)工業(yè)國(guó)都在進(jìn)行開發(fā)機(jī)器人的研究,尤其以日本為最。對(duì)RV減速機(jī)的需求量非常大，國(guó)際先進(jìn)水平的RV減速機(jī)國(guó)內(nèi)外均有廣闊市場(chǎng),前景相當(dāng)樂(lè)觀。因此預(yù)計(jì)該系列產(chǎn)品的開發(fā)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率可達(dá)到90%以上，國(guó)際市場(chǎng)的占有率可達(dá)到30%左右。本產(chǎn)品技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益顯著、具有廣闊的市場(chǎng)前景。