摘要：气瓶水压试验
摆线齿轮是工业机器人RV减速器上的重要零件，本研究项目就是针对该零件的加工制作的具体需求，通过对摆线轮精密复合加工机床的技术创新，达到样机产品化的标准，具备了规模化生产整机的能力，也形成了相应的产品销售能力。该技术在工业机器人RV减速器生产中合理应用，增强了RV减速器关键零部件的质量以及产品加工的自动化水平，明显提升了企业的核心竞争力。 关键词：工业机器人；RV减速器；摆线齿轮；精密复合加工；技术创新
引言
在我国的十二五规划中的战略新兴产业中，就包括高端智能制造，工业机器人则是高端智能制造的核心项目。而一直以来工业机器人的核心部件RV减速器都被日本等西方企业垄断。因此，我国在这个领域中的技术创新势在必行。本项目探索突破该减速器的关键部件摆线齿轮的成形磨削复合加工、磨削内孔以及精密偏心镗孔等技术，研发出摆线齿轮精密复合加工装备，而且具有独立自主的知识产权，对我国的机器人产业独立自主地发展具有重要意义。
一、技术现状和创新意义
（一）研究现状
减速机作为机械传动装置，因为传动平稳、传动比范围大、重量轻、体积小、寿命长、效率高、精度稳定等诸多优点，在国民经济各个领域内应用。而在机器人的整体成本中，RV减速器和谐波减速器就占据三分之一的比例，而且减速器的关键技术几乎被国外的公司垄断。这对我国工业机器人产业的发展形成很大的阻碍。而要想实现RV减速器自主研发生产，最大的难点就是最为该减速器关键部件的摆线齿轮加工难以满足效率和精度的要求。我国的机器人市场虽然蓬勃发展，但缺乏与国外市场的竞争力的根本原因是国外禁止将磨削装备向我国输入，造成我国的工业机器人RV减速市场一直被西方垄断的局面[1]。
（二）创新意义
第一，可以突破核心制造技术受制于人的困境；第二，该领域的技术创新可以推动我国工业经济的纵深发展，尤其是工业机器人的在特殊领域的应用，带动了相关产业的转型升级；第三，有助于机器人产业链的构建，包括本体、零部件、集成与应用等。
二、项目的关键部分技术方案及技术难点
双面针织机
（一）机构布局及设计分析
本项目利用工件主轴移动式立式结构作为机床整体结构，如图1所示。该结构具备精度高、安装工件装夹方便、结构紧凑、立式排刀形式、刚性好的一系列特点。通过机床复合外齿磨削砂轮主轴和镗刀主轴，对工件实施一次性装夹，完成的工序包括两项，即加工摆线轮外轮廓，通过摆线轮内孔精密镗削加工，以确保摆线齿轮位置精度和偏心孔真圆度，设计的导轨为左右向（Y向），厚实的横梁刚性良好，将十字滑板设在Y向导轨上，也就是在该十字滑板上安置导轨的上下向（Y向）。以X向导轨作为机床水平横向并安装X向滑板，同时在该滑板上安装精密静压力矩电机工件主轴，可以开出来进行更换。同时为了方便修整砂轮，将砂轮修整器安置在滑板上。
图1机床整体结构
asmk（二）磨床磨削子系统的方案和技术难点分析
本项目的宗旨就是研发工业机器人RV减速器摆线齿轮精密复合加工装备，为了确保研发工作按照预定指标进行，根据下面技术方案进行，同时分析和解决了相关的技术难点。
1.对精密磨床的有限元模态分析
该机床的有限元分析简化模型的建立要在AnsysWorkbench中实现。通过约束的建立进行有限元模态的分析，获取的不同阶段模态频率分别为85.145Hz、122.18Hz、184.01Hz、202.17Hz、308.20Hz和338.15Hz。数据和趋势显示，明显影响磨削精度因素，是1阶振型对应立柱前后俯仰振动。
2.利用振动测试进行分析结果验证
本次测试采用的仪器包括：测试仪器包括：356A16型PCB三轴向加速度传感器、14206型速度传感器以及 618动态信号分析仪（IOtechZonicbook）。本测试设定的两种测试条件为：
空转不磨削和1微米深度的磨削。利用转速为1200RPM的成形砂轮。通过对现场振动测试的各个工况的振动数据进行功率谱的分析，结果显示，基于1200RPM的砂轮转速，从通道图谱的数据可得出其转频为20Hz。同时借助测试相关通道的振动图谱，可判断出800Hz、1400-200Hz等区域内存在电磁激励。以此为基础对削磨时摆线齿轮振动情况进行分析。测试显示，每个削磨循环的具体的时间跨度大约为0.5S左右。经过各个通道振动图谱的对比，可以显示，转频振动成分均显现为22.5Hz(1350RPM)；电磁激励附带转频调制明确显现为700-2000Hz；0-600Hz的主要振动峰反映的受迫振动与结构固有频率有关，且转频调制也同时存在。按照测试分析显示，通过对0-500Hz 1、2、3通道振动情况进行分析，显示结构的固有频率存在于50-100Hz（67.5Hz、90Hz）中，不显现很大的相对振幅，表现为较大的动刚度；转频对应的22.5Hz、电源电磁频谱对应的是50Hz；而动刚度在320Hz、450Hz两个方面反映较小[2]。
（三）摆线齿轮加工的误差补偿
摆线齿轮加工精度的提升是本项目的宗旨，因此，按照相关计算获得的误差情况，有必要补偿摆线齿轮轮廓误差。补偿方式选择上，遵循的基础是辨识加工误差获取的齿轮平均误
差，以此修正砂轮摆线的理论轮廓。利用修正后的砂轮摆线轮廓进行摆线齿轮的加工。可以利用轮廓误差补偿加工获取的摆线齿轮，根据本研究的计算程序实施误差分离，获得单个齿轮的误差曲线，如图2所示。不难看出，利用本研究提出的以加工测试的摆线齿轮误差补偿为基础，进行摆线齿轮误差得到补偿后，成倍提升了齿轮精度，同时误差却在显著减小，幅度可达一半左右。
图2采用轮廓补偿修正加工后的齿廓误差曲线
服装人台三、工业机器人RV减速器摆线齿轮精密复合加工装备技术创新路径
（一）工件主轴移动式立式结构机床创新布局
针对该机床的创新，可以考虑把精密镗削加工与精密磨削加工两者复合为一台机床，无论是镗削还是磨削，都必须保证可靠的、刚性十足的工件装夹，设计为立式结构的机床，为了确保工件的直立，要立式安装工件的主轴，不存在相关下弯的问题，因为原本就是刚性的机床结构。只需要竖直夹紧的工件具备充足的夹紧力消除切削力。重力不会阻碍加工，相反会更有助于加工，以保证零件更高的加工精度。在其上有效架空立式机床结构镗削主轴和磨削主轴，在切削作用点上布置这些轴的导轨，更方便设计直线轴的密封，更容易进行工件轴立装防护的设计，如此设计就会减少运动表面被加工粉尘污染的概率。
如此的创新设计，因为磨损减少大大延长了机床的使用寿命，基于达到机床的精度，相应提升了工件加工的精度。立式复合机床比起类似的卧式机床高度方向拓展更加小巧。立式机床高度和空间占用大，却占地面积非常少。该设置留出了机床侧边的机械手或者自动装载机的有效空间，本研究的机器人RV减速器零部件只是一部分加工生产线，因此生产线实现产业化注定要依托自动化，而机床立式结构布局加快了自动化的步伐。
（二）摆线齿轮的摆线齿廓的成型磨削技术
摆线齿轮是RV减速器中极其关键的部件，该零件的齿形、齿向、相邻和积累等误差，都会
双面钟对RV减速器的性能造成严重影响，因此，只有提升摆线齿轮的精度，方可确保产品质量，针对摆线齿轮齿形的加工，为了确保其精度，通常会利用展成法和成型法两种。国内相关的学者一直在深入研究摆线轮的加工方式和加工装置。当前全球应用的摆线轮成型法，其过程和砂轮修整具有复杂性，一度被西方的某些企业垄断，我国目前主要应用的是展成法磨削。本项目需要攻克的技术难点是摆线齿廓的成型磨削，通过技术创新大幅度提升摆线轮的工作效率和加工精度，完全突破国外对我们的封锁，工件的靠磨利用盘型砂轮，通过分度对工件全部齿形进行打磨，一次只能磨削工件的一个齿形，即对中的齿形，必须进行精磨，而其他齿形则可以粗磨，要确保工件主轴线和砂轮主轴线的垂直度，针对砂轮修型，摆线齿形只有一段是标准的曲线，其他部分必须进行反复的实验和计算，以完成砂轮修型的确定，让磨出的摆线齿轮更精准。
（三）精密磨削与精密镗削复合加工技术
要想确保摆线轮的精度和特型的要求，偏心圆和外摆线的精度也必须高，对彼此间形位误差有极高的要求，偏心圆的精密加工和摆线轮廓加工必须要求一次装夹完成，可以避开再次装夹形成的误差，磨削和镗孔两道工序可以通过摆线轮复合加工机巧妙地复合于一台机床，不但可以提升了部件的加工精度，更大幅度提高了零件加工的效率。
隧道定位（四）带抱闸的高精度高扭矩的数控转台的应用技术
该工序的创新在于，主轴旋转的摆动直接受电机的驱动，分度可确保可靠稳定的工件运动，将机床传动链缩短到零距离，有效省略了中间的不必要环节，让传动没有了接触性，因而反向间隙不存在，避免了不必要的磨损，同时与高精度编码器配合，消除了传动链中所有误差，让机床的精密度更高，且节省了很大的空间，让机床结构相对紧凑[3]。
四、结束语
本项目研究重点就是RV减速器核心部件的摆线齿轮精密复合加工机床，实现该重要部件的规模化生产。一直以来，国外的与该产业相关的磨削装备严禁输入我国，导致我国的工业机器人的RV减速器技术和市场被西方所垄断。而本项目的研究目的就是彻底突破国外的技术封锁，让该装备技术达到世界同类装备的技术水平。本项目研制的高端磨削装备就是针对RV减速器生产，为工业机器人RV减速器产业带来突破性的发展，进而推动了整个工业机器人产业链的蓬勃发展以及相关的应用产业链的发展。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议