專利名稱：機(jī)器人諧波減速器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諧波減速器加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人諧波減速器的制造方法。
背景技術(shù)：
諧波減速器具有體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、無沖擊、無噪音、運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)比大、承載能力高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子、航天航空、機(jī)器人等行業(yè)。諧波減速器包括帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(剛輪)、帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪)和波發(fā)生器。由于柔輪壁厚非常薄，且在傳動(dòng)過程中承受較大的交變載荷，因而對(duì)柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理要求較高，工藝復(fù)雜，目前大都依靠進(jìn)口。在柔輪的加工過程中，目前國外采用的工藝是車加工出薄壁柔輪本體，再滾制外齒圈，然后表面氮化處理，硬度達(dá)到HRC38-40。表面氮化處理需要在500° C高溫下進(jìn)行，對(duì)于薄壁柔輪來說，仍然會(huì)產(chǎn)生變形，并且滾齒得到的外齒圈表面粗糙度僅能夠達(dá)到 Ra6. 3-3. 2，這些都會(huì)導(dǎo)致諧波減速器嚙合傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生噪音或者影響嚙合精度。國內(nèi)采用的柔輪加工工藝一般是先車加工出薄壁柔輪本體，然后滾制外齒圈。一般滾制外齒圈之前柔輪本體的硬度為HRC22-25，如果硬度達(dá)到HRC38-40，滾齒刀具便無法加工，如果加工好外齒圈再進(jìn)行熱處理，使其硬度達(dá)標(biāo)的話，則無法控制其變形量，因此國內(nèi)加工柔輪不進(jìn)行熱處理，這就必然導(dǎo)致柔輪的使用壽命低。由于柔輪本身壁薄，加工外齒圈的過程中易變形，熱處理過程中也極容易發(fā)生變形，同樣，滾齒得到的外齒圈表面粗糙度僅能夠達(dá)到Ra6. 3-3. 2，所以國內(nèi)很少有加工出合格的柔輪產(chǎn)品，導(dǎo)致諧波減速器的傳動(dòng)精度低，噪音大，使用壽命低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種機(jī)器人諧波減速器的制造方法，提高了柔輪的加工效率和加工精度，也增加了柔輪的硬度，延長了諧波減速器的使用壽命。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是機(jī)器人諧波減速器的制造方法，包括柔輪的制造步驟，所述柔輪的制造步驟包括(1)鍛制成柔輪實(shí)心坯的鍛坯步驟；(2)將所述柔輪實(shí)心坯進(jìn)行熱處理，硬度達(dá)到HRC38-40 ； (3)將熱處理后的柔輪實(shí)心坯車制成薄壁柔輪半成品；(4)用柔輪張緊夾具支撐所述柔輪半成品的內(nèi)腔；(5)將支撐后的柔輪半成品在磨床上磨制出柔輪外齒圈。作為一種改進(jìn)，所述柔輪張緊夾具包括用于支撐柔輪內(nèi)腔的支撐部件，所述支撐部件設(shè)有與柔輪內(nèi)腔的內(nèi)表面相抵的支撐部，所述支撐部件一端設(shè)有夾持部，另一端設(shè)有預(yù)緊部，所述夾持部和預(yù)緊部設(shè)置于所述支撐部的兩側(cè)；還包括用于將柔輪固定于所述支撐部件上的壓緊部件，所述預(yù)緊部穿過所述壓緊部件并與螺母相匹配。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述支撐部、夾持部和預(yù)緊部同軸設(shè)置為一體。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述支撐部的外周套設(shè)有張緊套，所述支撐部與張緊套之間設(shè)有配合斜面，所述張緊套上開設(shè)有沿所述張緊套周向分布的敞口槽，所述敞口槽的敞口位于所述張緊套的大徑一端。作為另一種改進(jìn)，所述機(jī)器人諧波減速器的制造方法還包括剛輪的制造步驟，所述剛輪的制造步驟包括(1)粗制剛輪半成品，將剛輪坯制成具有便于形成內(nèi)齒圈輪齒的通孔；(2)內(nèi)齒圈預(yù)成型，在所述剛輪半成品上粗制出剛輪內(nèi)齒圈；(3)磨床磨制冷擠修正器，所述冷擠修正器上設(shè)有用于在剛輪上形成內(nèi)齒圈標(biāo)準(zhǔn)齒形的刃部；(4)采用所述冷擠修正器對(duì)預(yù)成型的內(nèi)齒圈進(jìn)行冷擠壓，至剛輪內(nèi)齒圈成型。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述冷擠修正器對(duì)預(yù)成型的內(nèi)齒圈進(jìn)行冷擠壓步驟包括將剛輪固定安裝于下模上，將冷擠修正器固定安裝于與所述下模相對(duì)設(shè)置的上模上。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述刃部的端部具有導(dǎo)向部。采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是由于柔輪的加工采用了鍛坯、熱處理、車、磨一系列工藝步驟，在車加工之前毛坯硬度已經(jīng)達(dá)到HRC38-40，車床和磨床完全可以加工該硬度下的工件，并且磨床磨制外齒圈的工時(shí)較滾齒機(jī)滾制外齒圈所用的工時(shí)要少，其表面粗糙度可以達(dá)到RaO. 8，甚至能夠達(dá)到RaO. 4，不僅提高了柔輪的硬度，還提高了外齒圈的表面質(zhì)量，減小了傳動(dòng)噪音，提高了傳動(dòng)精度；在該工藝中，車、磨都屬于精加工， 不會(huì)導(dǎo)致薄壁柔輪的變形，完全滿足了柔輪的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理要求，延長了諧波減速器的使用壽命。由于設(shè)計(jì)了用于支撐柔輪內(nèi)腔的支撐部件，加工外齒圈時(shí)，將柔輪通過壓緊部件和螺母固定于支撐部件上，然后機(jī)床夾緊夾持部，開始加工外齒圈，磨床刀具和柔輪外圈接觸時(shí)便不會(huì)使柔輪壁產(chǎn)生變形，柔輪的成品合格率高，提高了加工效率，從而降低了柔輪的生產(chǎn)成本。由于支撐部與張緊套之間設(shè)有配合斜面，張緊套上開設(shè)有敞口槽，張緊套可以通過在支撐部的移動(dòng)而外徑變大，使得柔輪內(nèi)腔的內(nèi)表面與張緊套結(jié)合的更加緊密，進(jìn)一步減小了磨床刀具加工外齒圈時(shí)薄壁柔輪產(chǎn)生的變形量，從而進(jìn)一步提高了柔輪成品的合格率。由于設(shè)計(jì)了帶有用于在剛輪上形成內(nèi)齒圈的刃部的冷擠修正器，且冷擠修正器固定于上模上，剛輪固定于下模上，當(dāng)上模相對(duì)下模相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，刃部變可以在剛輪的預(yù)成型內(nèi)齒圈上形成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)齒圈，一次成型，較傳統(tǒng)的插齒大大提高了加工效率；并且一次成型所成型的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)齒圈的各齒的齒形一致，提高了剛輪的加工精度，保證了剛輪與柔輪之間的傳動(dòng)精度，從而延長了諧波減速器的使用壽命；由于冷擠壓成型使得內(nèi)齒圈的光潔度得到提高，降低了傳動(dòng)噪音，改變了內(nèi)齒圈表面的金相組織，提高了密實(shí)性，提高了剛輪內(nèi)齒圈的表面硬度，從而進(jìn)一步延長了剛輪的使用壽命。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例柔輪張緊夾具的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是張緊套的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例剛輪工裝的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是冷擠修正器的結(jié)構(gòu)示意圖中1、支撐部件，11、支撐部，12、夾持部，13、預(yù)緊部，2、壓緊部件，3、螺母，4、柔輪，41、外齒圈，42、端面凸臺(tái)，5、張緊套，51、敞口槽，6、上模，61、導(dǎo)向套，7、下模，71、導(dǎo)向桿，8、 剛輪，9、冷擠修正器，91、刃部，92、導(dǎo)向部。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1和圖2共同所示，一種機(jī)器人諧波減速器的制造方法，包括柔輪的制造步驟，所述柔輪的制造步驟包括(1)鍛制成柔輪實(shí)心坯的鍛坯步驟；(2)將所述柔輪實(shí)心坯進(jìn)行熱處理，硬度達(dá)到HRC38-40; (3)將熱處理后的柔輪實(shí)心坯車制成薄壁柔輪半成品； (4)用柔輪張緊夾具支撐所述柔輪半成品的內(nèi)腔；(5)將支撐后的柔輪半成品在磨床上磨制出柔輪外齒圈41，通過實(shí)踐得出，磨床磨制外齒圈41的工時(shí)較滾齒機(jī)滾制外齒圈41所用的工時(shí)要少，其表面粗糙度可以達(dá)到RaO. 8，甚至能夠達(dá)到RaO. 4，不僅提高了柔輪4的硬度，還提高了外齒圈41的表面質(zhì)量，傳動(dòng)過程中，提高了傳動(dòng)精度，降低了傳動(dòng)噪音；在該工藝中，車、磨都屬于精加工，不會(huì)導(dǎo)致薄壁柔輪4的變形，完全滿足了柔輪4的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理要求。所述柔輪張緊夾具包括用于支撐柔輪4內(nèi)腔的支撐部件1，所述支撐部件1設(shè)有與柔輪4內(nèi)腔的內(nèi)表面相抵的支撐部11，所述支撐部件1 一端設(shè)有夾持部12，夾持部12可以是圓柱狀，也可以根據(jù)所用機(jī)床的卡盤而設(shè)計(jì)成與之相匹配的其他形狀，另一端設(shè)有預(yù)緊部13，預(yù)緊部13設(shè)計(jì)為一螺桿狀，所述夾持部12和預(yù)緊部13設(shè)置于所述支撐部11的兩側(cè)；機(jī)器人諧波減速器柔輪張緊夾具還包括用于將柔輪4固定于所述支撐部件1上的壓緊部件2，所述壓緊部件2具有一個(gè)與柔輪4的端面凸臺(tái)42相對(duì)應(yīng)的凹槽，凹槽的深度與端面凸臺(tái)42的高度相等，凹槽的內(nèi)徑與端面凸臺(tái)42的外徑相同，所述預(yù)緊部13穿過所述壓緊部件2并與螺母3相匹配。作為一種較佳方案，所述支撐部11、夾持部12和預(yù)緊部13 同軸設(shè)置為一體。所述支撐部11的外周套設(shè)有張緊套5，所述支撐部11與張緊套5之間設(shè)有配合斜面，預(yù)緊部13位于支撐部11的小徑一端，所述張緊套5上開設(shè)有沿所述張緊套5周向分布的敞口槽51，所述敞口槽51的敞口位于所述張緊套5的大徑一端。操作時(shí)，首先將張緊套5安裝于支撐部件1上，然后將加工成半成品的柔輪4套裝于張緊套5上，張緊套5的外表面與柔輪4內(nèi)腔的內(nèi)表面相抵靠，預(yù)緊部13穿過柔輪4的中心孔，然后穿過壓緊部件2，預(yù)緊部13與螺母3配合，旋緊螺母3，半成品柔輪4便固定于張緊套5上，繼續(xù)旋緊螺母3，給壓緊部件2施加預(yù)緊力，支撐部件1與張緊套5便發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，支撐部11的大徑一端向張緊套5小徑一端移動(dòng)，由于張緊套5上設(shè)有敞口槽51， 在預(yù)緊力的作用下迫使張緊套5張緊柔輪4內(nèi)腔，使得柔輪4內(nèi)腔的內(nèi)表面與張緊套5結(jié)合密實(shí)，將夾持部12安裝于機(jī)床的卡盤上，刀具便可以加工柔輪4的外齒圈41，由于柔輪4 內(nèi)腔的內(nèi)表面與張緊套5結(jié)合密實(shí)，薄壁柔輪4產(chǎn)生的變形量小，加工出的柔輪4合格率大大提高。作為諧波減速器的一部分，帶有內(nèi)齒圈的剛輪8在加工過程中相對(duì)比較簡單，因?yàn)閯傒?本身厚度較大，熱處理過程中變形量容易控制，機(jī)械加工也相對(duì)容易，剛輪8內(nèi)齒圈的加工通常采用插齒完成，目前普遍存在效率低，加工精度不高，傳動(dòng)精度低的缺陷，從而導(dǎo)致諧波減速器的使用壽命降低，針對(duì)上述缺陷，申請(qǐng)人也做了相應(yīng)的改進(jìn)。
如圖3和圖4共同所示，所述機(jī)器人諧波減速器的制造方法還包括剛輪的制造步驟，所述剛輪的制造步驟包括(1)粗制剛輪半成品，將剛輪坯制成具有便于形成內(nèi)齒圈輪齒的通孔；(2)內(nèi)齒圈預(yù)成型，在所述剛輪半成品上粗制出剛輪內(nèi)齒圈，通常，采用插床插出剛輪8的內(nèi)齒圈，留有加工余量，使得內(nèi)齒圈預(yù)成型；(3)磨床磨制冷擠修正器9，所述冷擠修正器9上設(shè)有用于在剛輪上形成內(nèi)齒圈標(biāo)準(zhǔn)齒形的刃部91，刃部91是在磨床上磨制得到的，表面粗糙度可以達(dá)到RaO. 8，甚至能夠達(dá)到RaO. 4，刃部91的齒形按照事先實(shí)驗(yàn)好的齒形精加工而成，以確保剛輪8的內(nèi)齒圈與柔輪4的外齒圈41在傳動(dòng)時(shí)相匹配；(4)采用所述冷擠修正器對(duì)預(yù)成型的內(nèi)齒圈進(jìn)行冷擠壓，至剛輪內(nèi)齒圈成型，所述刃部91的端部具有導(dǎo)向部92，采用所述冷擠修正器9對(duì)預(yù)成型的內(nèi)齒圈進(jìn)行冷擠壓，至剛輪8內(nèi)齒圈成型， 這個(gè)過程通常采用剛輪工裝來實(shí)現(xiàn)，所述冷擠修正器9對(duì)預(yù)成型的內(nèi)齒圈進(jìn)行冷擠壓步驟包括將剛輪8固定安裝于下模上，將冷擠修正器9固定安裝于與所述下模相對(duì)設(shè)置的上模上，所述上模6與下模7之間設(shè)有導(dǎo)向桿71，通常導(dǎo)向桿71固定安裝于下模7上，所述上模 6上固定安裝有導(dǎo)向套61，所述導(dǎo)向桿71滑動(dòng)安裝于所述導(dǎo)向套61內(nèi)，當(dāng)然，導(dǎo)向桿71也可以固定安裝于上模6上。操作時(shí)，將剛輪8固定安裝于下模7上，將冷擠修正器9通過螺母或者夾緊裝置固定安裝于上模6上，上模6固定于壓力機(jī)的活動(dòng)模上，下模7固定于壓力機(jī)的固定模上，冷擠修正器9的中心與剛輪8預(yù)成型的內(nèi)齒圈中心同軸，啟動(dòng)壓力機(jī)，上模6便沿導(dǎo)向桿71 向下模7移動(dòng)，在導(dǎo)向部92的導(dǎo)向作用下，刃部91在剛輪8預(yù)成型的內(nèi)齒圈上通過冷擠壓便成型為剛輪成品，所形成的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)齒圈齒形一致，變形量小，提高了內(nèi)齒圈的表面質(zhì)量， 光潔度得到提高，降低了傳動(dòng)噪音，改變了內(nèi)齒圈表面的金相組織，提高了密實(shí)性，提高了剛輪內(nèi)齒圈的表面硬度，從而進(jìn)一步延長了剛輪的使用壽命。本發(fā)明不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)， 不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.機(jī)器人諧波減速器的制造方法，包括柔輪的制造步驟，其特征在于，所述柔輪的制造步驟包括(1)鍛制成柔輪實(shí)心坯的鍛坯步驟；(2)將所述柔輪實(shí)心坯進(jìn)行熱處理，硬度達(dá)到HRC38-40；(3)將熱處理后的柔輪實(shí)心坯車制成薄壁柔輪半成品；(4)用柔輪張緊夾具支撐所述柔輪半成品的內(nèi)腔；(5)將支撐后的柔輪半成品在磨床上磨制出柔輪外齒圈。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人諧波減速器的制造方法，其特征在于，所述柔輪張緊夾具包括用于支撐柔輪內(nèi)腔的支撐部件，所述支撐部件設(shè)有與柔輪內(nèi)腔的內(nèi)表面相抵的支撐部，所述支撐部件一端設(shè)有夾持部，另一端設(shè)有預(yù)緊部，所述夾持部和預(yù)緊部設(shè)置于所述支撐部的兩側(cè)；還包括用于將柔輪固定于所述支撐部件上的壓緊部件，所述預(yù)緊部穿過所述壓緊部件并與螺母相匹配。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)器人諧波減速器的制造方法，其特征在于，所述支撐部、夾持部和預(yù)緊部同軸設(shè)置為一體。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)器人諧波減速器的制造方法，其特征在于，所述支撐部的外周套設(shè)有張緊套，所述支撐部與張緊套之間設(shè)有配合斜面，所述張緊套上開設(shè)有沿所述張緊套周向分布的敞口槽，所述敞口槽的敞口位于所述張緊套的大徑一端。
5.如權(quán)利要求1至4所述的任一權(quán)利要求所述的機(jī)器人諧波減速器的制造方法，其特征在于，所述機(jī)器人諧波減速器的制造方法還包括剛輪的制造步驟，所述剛輪的制造步驟包括(1)粗制剛輪半成品，將剛輪坯制成具有便于形成內(nèi)齒圈輪齒的通孔；(2)內(nèi)齒圈預(yù)成型，在所述剛輪半成品上粗制出剛輪內(nèi)齒圈；(3)磨床磨制冷擠修正器，所述冷擠修正器上設(shè)有用于在剛輪上形成內(nèi)齒圈標(biāo)準(zhǔn)齒形的刃部；(4)采用所述冷擠修正器對(duì)預(yù)成型的內(nèi)齒圈進(jìn)行冷擠壓，至剛輪內(nèi)齒圈成型。
6.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器人諧波減速器的制造方法，其特征在于，所述冷擠修正器對(duì)預(yù)成型的內(nèi)齒圈進(jìn)行冷擠壓步驟包括將剛輪固定安裝于下模上，將冷擠修正器固定安裝于與所述下模相對(duì)設(shè)置的上模上。
7.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器人諧波減速器的制造方法，其特征在于，所述刃部的端部具有導(dǎo)向部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)器人諧波減速器的制造方法，屬于諧波減速器加工技術(shù)領(lǐng)域，包括柔輪的制造步驟和剛輪的制造步驟，所述柔輪的制造步驟包括鍛制成柔輪實(shí)心坯的鍛坯步驟；將所述柔輪實(shí)心坯進(jìn)行熱處理，硬度達(dá)到HRC38-40；將熱處理后的柔輪實(shí)心坯車制成薄壁柔輪半成品；用柔輪張緊夾具支撐所述柔輪半成品的內(nèi)腔；將支撐后的柔輪半成品在磨床上磨制出柔輪外齒圈。本發(fā)明提高了柔輪以及剛輪的加工效率和加工精度，也增加了柔輪的硬度，延長了諧波減速器的使用壽命，廣泛應(yīng)用于諧波減速器的生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102489960SQ201110414910
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者湯承龍 申請(qǐng)人:濰坊帥克機(jī)械有限責(zé)任公司