■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(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化轉(zhuǎn)臺(tái)、數(shù)控機(jī)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(gè)減速器的傳動(dòng)精度、扭轉(zhuǎn)剛性等性能指標(biāo)。

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(shí)，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(jì)曲柄軸孔定位工裝，增加裝夾時(shí)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(shí)間大幅增加。

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

擺線輪加工時(shí)，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(shí)為了提升加工效率，應(yīng)該降低更換工裝時(shí)間，提高有效的零件切削時(shí)間。基于此，對(duì)擺線輪擺線齒廓的銑削采用以下改進(jìn)方法：①以輸入軸過孔為裝夾找正基準(zhǔn)，通過一次裝夾，同時(shí)加工出擺線齒廓、曲柄軸孔和行星架過孔，消除二次裝夾時(shí)間。②根據(jù)擺線齒廓的幾何特性，進(jìn)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(shí)間。

2. 裝夾方案設(shè)計(jì)

零件裝夾前，首先將工裝固定在機(jī)床臺(tái)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(diǎn)，采用一次裝夾的方法，以輸入軸過孔為定位基準(zhǔn)，壓緊擺線輪上、下端面。工裝的上端壓蓋設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)施過程中，擺線輪要緊固牢靠，防止加工過程中出現(xiàn)松動(dòng)，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(shí)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(shí)，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(duì)簡單，采用分層銑削的方法，加工行星架過孔時(shí)，要注意該孔的過渡圓角，加工擺線齒廓時(shí)，根據(jù)擺線的方程推導(dǎo)，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(yīng)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(duì)擺線齒廓進(jìn)行多次逼近加工，依次選用不同的擺線齒廓和刀具直徑，實(shí)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(shí)際加工時(shí)，按圖3所示的各自路徑進(jìn)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(shí)，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(shí)，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(jī)床主軸穩(wěn)定性、剛性、刀柄回轉(zhuǎn)精度跳動(dòng)和切削液的降溫效果應(yīng)滿足加工要求。根據(jù)上述分析，確定機(jī)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(shí)間縮短30%，利用三坐標(biāo)進(jìn)行擺線齒廓掃描后，對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)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(duì)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(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，按照優(yōu)化后的方案進(jìn)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(dá)到預(yù)期效果。