BJ3減速機(jī) 浙江邦飛利傳動(dòng)設(shè)備有限公司

RV減速器的行星齒輪要求內(nèi)花鍵齒和外漸開線齒相位一致，采用精密定位的內(nèi)花鍵齒形定位錐度心軸，內(nèi)花鍵孔齒輪產(chǎn)生的幾何偏心，配合硬切削精拉內(nèi)花鍵齒，通過有效實(shí)用的檢驗(yàn)技術(shù)，可以確保行星齒輪的高精度及互換，通配使用，簡化加工工藝，不良率。

擺線針輪減速器早是德國人勞倫茲勃朗提出的一種少齒行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也被稱為擺線針輪行星齒輪傳動(dòng)。而RV傳動(dòng)是由的擺線行星傳動(dòng)發(fā)展而來，具有結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、重量輕、傳動(dòng)比大，角度傳遞誤差小、振動(dòng)小，體積小的優(yōu)點(diǎn)。工業(yè)機(jī)器人通常要執(zhí)行重復(fù)的，以完成相同的工序；為了保證工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行期間能夠可靠地完成工序任務(wù)以及工藝，這對工業(yè)機(jī)器人的定位精度和重復(fù)定位精度要求特別的高，RV減速器了機(jī)器人高運(yùn)作的要求，是工業(yè)機(jī)器人所有核心零部件中關(guān)鍵的部分。

一 、RV減速器行星齒輪技術(shù)要求（零件圖、曲軸組立圖片，齒輪傳動(dòng)圖片）

RV減速器應(yīng)用差動(dòng)式行星傳動(dòng)原理，級(jí)為漸開線圓柱齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，第二級(jí)為擺線針輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。行星齒輪和第二級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的曲柄軸通過花鍵齒連接。如圖1，三個(gè)行星齒輪為一組，聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，故行星齒輪內(nèi)花鍵齒和外齒需要比較準(zhǔn)確的相位位置要求，三個(gè)行星齒輪內(nèi)外齒相位位置要求一致。

圖1 行星齒輪機(jī)構(gòu)

例如擺線針輪精動(dòng)減速器傳動(dòng)損失要求小于1arc·min（角分），設(shè)計(jì)精度取1/2，即0.5arc·min（角分）,則級(jí)行星齒輪傳動(dòng)分配1/3.則傳動(dòng)損失應(yīng)小于10角秒，考慮到級(jí)行星齒輪傳動(dòng)損失對輸出端的影響，是第二級(jí)傳動(dòng) i₂分之一，即Δθ₁/ i₂。

故級(jí)行星齒輪傳動(dòng)角度損失大值Δθ₁

=10″x i₂（假設(shè)i₂=40）

=400″（角秒）

=0.111°（角度）

取行星齒輪分度圓直徑d₁=60mm

則齒厚側(cè)隙允許。

一般輸入軸安裝同心度，要求小于0.03mm，行星齒輪和輸入齒輪齒厚公差各取0.02mm。

圖2 齒輪側(cè)隙

圖2所示，ΔW_k=0.058≈0.06mm，取0.06±0.02.

1 9 0 B X - 1 2 1 為例：R ₂= 3 0 ， R ₁= 7 . 2 5 ， 則P₁=1/4*ΔW_k=0.015mm，行星齒輪內(nèi)花鍵齒和外齒相位偏角α：

α=0.015/R₂=0.0005（弧度）=0.028°=1.68′（角分）

則P₂=1/4*P₁=0.00375mm

所以內(nèi)花鍵的公法線尺寸公差需要控制在0.00375mm以內(nèi)，這幾乎是一個(gè)不可能達(dá)成的目標(biāo)。

二、行星齒輪的制造工藝

每組行星齒輪間內(nèi)花鍵齒和外齒相位偏角要求小于0.028°，漸開線外齒精度取7級(jí)（GB/T10095- 2008），內(nèi)花鍵齒公法線公差小于0.00375mm，這樣對行星齒輪加工提出了難題，常規(guī)加工工藝已無法要求，采用經(jīng)濟(jì)公差帶7級(jí)（IT7）利于批量生產(chǎn)，十分有必要，采用內(nèi)花鍵齒零間隙定位及成組加工是考慮的二個(gè)方向，所以減速器行星齒輪加工需解決行星齒輪內(nèi)花鍵齒定位問題及內(nèi)外齒相位一致的定位問題。

（A）加工探討

采用成組加工，即3個(gè)行星齒輪一組，同時(shí)拉內(nèi)花鍵，粗滾外齒，滲碳淬火，精滾外齒，組合一般采用整體一體式和單片成組式（圖3）。

圖3

采用整體一體式的，加工完成以后，再分割加工，后做標(biāo)記。采用單片成組式的，加工完成后，做標(biāo)記區(qū)分，二種可解決各組齒輪內(nèi)外齒相位一致的問題。

行星齒輪采用單片加工必須考慮內(nèi)外齒相位一致，內(nèi)花鍵齒零間隙定芯的工裝，要求工裝裝夾一致性好，定位、定芯可靠，工裝制作有難度，精度要求高。

各種加工優(yōu)缺點(diǎn)對比見表1。

表1 各種加式工對比

（B）內(nèi)花鍵加工工藝

行星齒輪一般采用漸開線花鍵形式，齒輪材料采用低碳合金鋼。如20CrMo，20CrMnTi等，內(nèi)花鍵采用拉刀拉削成形，對齒輪粗滾加工后，一般需要進(jìn)行滲碳淬火處理，熱處理后齒輪會(huì)有變形發(fā)生，以190BX- 121行星齒輪為例，滲碳淬火后，內(nèi)花鍵變形程度在0.02mm左右，內(nèi)孔、齒形、齒面均變形0.02mm左右，所以要保證內(nèi)花鍵齒公法線尺寸變化在0.00375mm以內(nèi)，幾乎沒有可能，熱處理變形，拉刀磨損，工裝誤差等累積誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.00375mm，也大于IT7級(jí)的公差。

追加熱處理后精拉內(nèi)花鍵工藝十分有必要，行星齒輪滲碳淬火后，磨削二平面，平面度在0.01mm以內(nèi)，采用熱后硬切削拉刀，拉刀材質(zhì)：粉未高速鋼+TiN涂層，拉床用Nachi，Sanyo等廠家的熱后精拉床，行星齒輪熱處理后硬度控制在HR5- 51，精拉后，內(nèi)花鍵齒公法線尺寸公差可控制在±0.01mm以內(nèi)，大大內(nèi)花鍵齒的精度，可達(dá)到IT7級(jí)以上，為后續(xù)精加工外齒打下基礎(chǔ)。

（C）精密定位內(nèi)花鍵齒形定位錐度芯軸加工工藝

前面提到的成組組合加工，和內(nèi)花鍵齒精拉工藝，其實(shí)并沒有解決行星齒輪內(nèi)花鍵齒精密定位加工外齒的問題。由于內(nèi)花鍵齒公法線公差無法保證在0.00375mm以內(nèi)，一般控制在IT7級(jí)，為了確保行星齒輪的精度，且內(nèi)外齒的相位一致，通過專門的工裝設(shè)計(jì)來保證，是一條行之有效的途徑，采用“精密定位內(nèi)花鍵齒定位錐度芯軸加工”是一條有效的，如圖4所示：

圖4

（1）錐度芯軸定心誤差；

（2）芯軸精密定位，對應(yīng)齒輪標(biāo)記，保證相位一致；

（3）結(jié)合自動(dòng)化生產(chǎn)，數(shù)控加工，導(dǎo)向，生產(chǎn)效率；

（4）行星齒輪可通配，減小損失，成本；

（5）行星輪內(nèi)花鍵，曲軸花鍵公差按經(jīng)濟(jì)公差I(lǐng)T7級(jí)制作，齒輪和曲軸花鍵采用過渡配合，曲軸前端花鍵磨出導(dǎo)向部，確保內(nèi)外花鍵精密配合（圖5）。

三、行星齒輪檢測技術(shù)

行星齒輪漸開線外齒輪精度；齒形Fa、齒向F_β、齒跳Fr、齒距累積誤差F_p，f_pt等，行星齒輪裝入錐度芯軸，使用齒輪測量中心可以測量，公法線長度Wk用公法線千分尺測量。內(nèi)花鍵采用拉刀拉削成形，需測量內(nèi)花鍵齒的公法線長度Wk或跨棒距M值，及內(nèi)花鍵齒和外漸開線齒的相位位置，因?yàn)閮?nèi)花鍵齒采用小模數(shù)模數(shù)m≤1.5，一般大徑小于φ30，使用常用測量難以測量。

漸開線內(nèi)花鍵通常使用花鍵通止規(guī)檢測，只做簡單的判定Go或No Go，但不能測定花鍵齒的實(shí)際尺寸。

基于RV減速器行星齒輪的特殊要求，哈爾濱智達(dá)測控了Z系列全數(shù)字3D測頭及測頭的齒輪測量中心，配備專門測量，可以測量RV減速器行星齒輪的各個(gè)要素，外部漸開線齒輪的精度：F_p，F(xiàn)_α，F(xiàn)_β，F(xiàn)_r等，內(nèi)花鍵齒的M值，齒距累積偏差F_p，內(nèi)外齒的相位位置等，RV減速器行星齒輪的測量要求。

結(jié)語

RV減速器行星齒輪加工制造采用精密定位內(nèi)花鍵齒形定位錐度芯軸，可以定心誤差，保證相位一致，生產(chǎn)效率，減小損失，成本。

單片加工可以產(chǎn)品互通互換性，并且可以達(dá)到較高的加工精度。