CN110425266A - 凸轮结构、波发生器、谐波减速器及凸轮加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉齿轮传动技术领域,具体而言,涉及一种凸轮结构、波发生器、谐波减速器及凸轮加工工艺,所述凸轮中心部位轴向开设有用于与电机转轴配合的轴孔;所述凸轮轴向的两端分别为上端面和下端面,所述轴孔从上端面至下端面包括锥孔段及圆孔段;所述凸轮从上端面至下端面设置有直轴轮廓段和余弦轮廓段,所述凸轮在所述直轴轮廓段以所述轴孔的轴线对称设置有切面结构,通过锥孔段和圆孔段,可将圆孔段与电机转轴的间隙变小,提高轴孔与转轴的同轴度,锥孔段方便转轴的安装,凸轮外侧的切面结构方便凸轮的安装定位,降低传动误差,提高机器人定位精度。
Description
技术领域
本发明涉齿轮传动技术领域,具体而言,涉及一种凸轮结构、波发生器、谐波减速器及凸轮加工工艺。
背景技术
谐波减速器具有体积小、减速比大、同时啮合齿数多、传动平稳、承载力高、传动精度高等特点,被广泛应用于航天、军事、工业机器人等方面。
目前的谐波减速器的凸轮与电机采用常规的轴孔配合方式,存在转轴与轴孔间隙大,输入轴被压向一侧的问题,导致精密级减速机的输入工况变差,减速机传动误差变大,且凸轮的余弦轮廓结构无法进行快捷准确的角向定位,对于其加工、装配、测试和计量均造成不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种凸轮结构、波发生器、射波减速器及凸轮加工工艺,其能够解决上述问题。
本发明的实施例是这样实现的:
一种凸轮结构,所述凸轮中心部位轴向开设有用于与电机转轴配合的轴孔;
所述凸轮轴向的两端面分别为上端面和下端面,所述轴孔从上端面至下端面包括锥孔段及圆孔段;
所述凸轮的轮廓从所述上端面至下端面包括直轴轮廓段和余弦轮廓段,所述凸轮在所述直轴轮廓段以所述轴孔的轴线对称设置有切面结构。
进一步的,在本发明的一种实施例中,上述切面结构延伸至所述凸轮的台阶面,且所述凸轮的台阶面设置有用于所述切面结构加工走刀的退刀槽。
进一步的,在本发明的一种实施例中,上述锥孔段的锥端朝向所述凸轮的下端面。
进一步的,在本发明的一种实施例中,上述述锥孔段的锥端直径等于所述圆孔段直径。
进一步的,在本发明的一种实施例中,上述切面结构沿所述轴孔的轴向方向延伸,所述余弦轮廓段的长轴线垂直所述切面结构的切面。
进一步的,在本发明的一种实施例中,上述轴孔的直轴段在所述上端面的一端设置有倒角结构。
一种波发生器,包括上述凸轮结构。
进一步的,在本发明的一种实施例中,上述波发生器还包括柔性轴承,所述柔性轴承套设在所述凸轮的外侧。
一种谐波减速器,包括上述凸轮结构。
一种凸轮加工工艺,包括:
粗加工,在所述凸轮的中心部位轴向铣削轴孔,并在所述凸轮的周侧铣削直轴轮廓和余弦轮廓;
半精加工,一次夹装所述凸轮,在所述直轴轮廓以所述轴孔的轴线对称铣削切面结构,对所述余弦轮廓进行半精加工铣削,并在所述凸轮的台阶面围绕所述直轴轮廓铣削用于所述切面结构走刀的退刀槽;
精加工,以切面结构的切面作为基准进行余弦轮廓角向定位,磨削切面结构及余弦轮廓。
进一步的,在本发明的一种实施例中,上述所述在所述凸轮的中心部位轴向铣削轴孔,包括:
从所述凸轮的顶部先轴向铣削锥形孔,然后再轴向铣削圆孔,所述锥形孔的锥端朝向所述圆孔。
本发明实施例的有益效果是:
轴孔包括锥孔段和圆孔段,通过锥孔段方便电机转轴的定位及安装,减小圆孔段与电机转轴的间隙,提高轴孔与转轴的同轴度,凸轮的切面结构方便凸轮的安装定位,提高凸轮的安装精度,降低传动误差,提高谐波减速器稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例谐波减速器结构示意图;
图2为本发明实施例凸轮立体结构示意图;
图3为本发明实施例凸轮俯视结构示意图;
图4为本发明实施例凸轮剖面结构示意图。
图标:1-凸轮;2-柔性轴承;3-柔性齿轮;4-刚性齿轮;5-刚性轴承;
10-轴孔;20-退刀槽;30-倒角结构;40-切面结构;50-直轴轮廓段;60-余弦轮廓段;70-键槽;80-长轴线;
11-上端面;12-下端面;13-台阶面;21-锥孔段;22-圆孔段。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1:
请参照图2和图3,本实施例提供一种凸轮结构,可应用于谐波减速器,对应电机转轴的规格,凸轮1的中心部位轴向开设轴孔10,轴孔10轴向对应的两端分别为凸轮1的上端面11及下端面12。轴孔10从上端面11至下端面12分为锥孔段21及圆孔段22,圆孔段22的锥端朝向下端面12,凸轮1的轮廓从上端面11至下端面12依次包括直轴轮廓段50及余弦轮廓段60,余弦轮廓段60为椭圆柱结构,余弦轮廓段60的直径可以与直轴轮廓段50的直径重合,凸轮1在直轴轮廓段50以轴孔10的轴线对称设置有切面结构40。
参考图4所示,结合图2-3,直轴轮廓段50轴向的一端轮廓延伸至上端面11,直轴轮廓轴向的另一端轮廓延伸至凸轮1的台阶面13,切面结构40沿轴孔10的轴线延伸,切面结构40的一端可延伸至上端面11,切面结构40的另一端延伸至台阶面13,台阶面13围绕直轴轮廓开设有退刀槽20,退刀槽20用于直轴轮廓及切面结构40的铣削走刀。
本实施例中,结合图4所示,锥孔段21的大端直径定义为d2,圆孔段22直径定义为d1,d2>d1,锥孔段21的锥端直径可等于圆孔段22直径,锥孔段21方便电机转轴的安装。轴孔10的轴向长度为h,锥孔段21的长度可设定为0.75h,圆孔段22的长度为0.25h,锥孔段21的轮廓倾斜设置,锥孔段21轮廓倾斜角度为α,0°<α<5°。上述结构参数的设定可保证电机转轴与轴孔10的装配间隙,同时方便电机转轴的安装,提高电机转轴与轴孔10的同轴度,降低传动误差。
在加工过程中,可使圆孔段22直径尽可能接近转轴直径,保证轴孔10与转轴的同轴度,轴孔10内设置有轴向贯穿轴孔10的键槽70,电机转轴设置有与键槽70配合的平键,还可以在键槽70内开设沿轴孔10径向延伸的通孔,在电机转轴对应开设定位孔,可通过销钉或螺钉螺纹紧固的方式将电机转轴与轴孔10固定。轴孔10在上端面11的一端还可以设置倒角结构30,方便电机转轴的安装。
为了方便凸轮1的安装,保证凸轮1的安装精度,余弦轮廓段60为椭圆柱结构,余弦轮廓段60端面的长轴线80垂直切面结构40的切面,在加工或装配过程中,以切面结构40的切面作为基准定位面,方便对余弦轮廓进行准确角向定位。
本方案中,为了解决电机转轴与轴孔10间隙大的问题,在轴孔10内设置锥孔段21及圆孔段22,锥孔段21的锥端直径等于圆孔段22直径,锥孔段21方便电机转轴的安装,圆孔段22的直径可等于电机转轴直径,保证电机转轴安装的精度,降低电机传动误差。在凸轮1的直轴轮廓段50铣削切面结构40,作为扁位,同时在台阶面13铣削退刀槽20,方便切面结构40的加工,将切面结构40的切面作为基准面进行夹装定位,可快速对余弦轮廓进行角向定位,提高凸轮1的加工及安装精度。切面结构40的切面也可以与余弦轮廓的长轴线80成一定角度,该角度为预先设定的角度。
本实施例还提供一种波发生器,波发生器包括柔性轴承2,柔性轴承2套设在凸轮1的外侧。
参考图1所示,结合图2-4,本实施例还提供一种谐波减速器,包括上述凸轮结构、柔性轴承2、柔性齿轮3、刚性齿轮4及刚性轴承5。凸轮1和柔性轴承2组装形成波发生器,凸轮1的余弦轮廓使柔性齿轮3产生可控的弹性变形,并与刚性齿轮4相对啮合来传递运动和动力。工作时,电机转轴作为动力输入端,带动凸轮1转动,柔性齿轮3作为从动轮输出转动,带动负载运动。
本实施例还提供一种凸轮加工工艺,包括:
粗加工工艺部分,在凸轮1的中心部位轴向先铣削锥形孔,然后在轴向铣削圆孔,锥形孔的锥端朝向圆孔,在锥形孔的上端铣削倒角结构30;在凸轮1的周侧铣削直轴轮廓和余弦轮廓;
半精加工工艺部分对凸轮1进行一次性夹装,凸轮1在直轴轮廓以轴孔10的轴线对称铣削切面结构40,作为凸轮1的扁位;以切面结构40的切面作为基准面,对余弦轮廓进行角向定位,然后对余弦轮廓进行半精加工铣削,并在凸轮1的台阶面13围绕直轴轮廓铣削用于切面结构40走刀的退刀槽20;
精加工工艺部分,以切面结构40的切面作为基准进行余弦轮廓角向定位,磨削切面结构40及余弦轮廓。
本方案提高了凸轮1与电机转轴的同轴度,从而减小谐波减速机的传动误差,可进一步提高应用减速机的机器人的定位精度。而且通过切面结构40可以准确地进行角向定位。在不增加加工装夹次数的情况下,为后续的装配、测试和计量等提供的便捷精准的角向定位。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种凸轮结构,其特征在于,所述凸轮(1)中心部位轴向开设有用于与电机转轴配合的轴孔(10);
所述凸轮(1)轴向的两端面分别为上端面(11)和下端面(12),所述轴孔(10)从上端面(11)至下端面(12)包括锥孔段(21)及圆孔段(22);
所述凸轮(1)的轮廓从所述上端面(11)至下端面(12)包括直轴轮廓段(50)和余弦轮廓段(60),所述凸轮(1)在所述直轴轮廓段(50)以所述轴孔(10)的轴线对称设置有切面结构(40)。
2.根据权利要求1所述的凸轮结构,其特征在于,所述切面结构(40)延伸至所述凸轮(1)的台阶面(13),且所述凸轮(1)的台阶面(13)设置有用于所述切面结构(40)加工走刀的退刀槽(20)。
3.根据权利要求1所述的凸轮结构,其特征在于,所述锥孔段(21)的锥端朝向所述凸轮(1)的下端面(12)。
4.根据权利要求1所述的凸轮结构,其特征在于,所述锥孔段(21)的锥端直径等于所述圆孔段(22)直径。
5.根据权利要求1所述的凸轮结构,其特征在于,所述切面结构(40)沿所述轴孔(10)的轴向方向延伸,所述余弦轮廓段(60)的长轴线(80)垂直所述切面结构(40)的切面。
6.根据权利要求1所述的凸轮结构,其特征在于,所述轴孔(10)的直轴段在所述上端面(11)的一端设置有倒角结构(30)。
7.一种波发生器,其特征在于,包括权利要求1-6任一所述的凸轮结构。
8.根据权利要求7所述的波发生器,其特征在于,还包括柔性轴承(2),所述柔性轴承(2)套设在所述凸轮(1)的外侧。
9.一种谐波减速器,其特征在于,包括权利要求1-6任一所述的凸轮结构。
10.一种凸轮(1)加工工艺,其特征在于,包括:
粗加工,在所述凸轮(1)的中心部位轴向铣削轴孔(10),并在所述凸轮(1)的周侧铣削直轴轮廓和余弦轮廓;
半精加工,一次夹装所述凸轮(1),在所述直轴轮廓以所述轴孔(10)的轴线对称铣削切面结构(40),对所述余弦轮廓进行半精加工铣削,并在所述凸轮(1)的台阶面(13)围绕所述直轴轮廓(50)铣削用于所述切面结构(40)走刀的退刀槽(20);
精加工,以切面结构(40)的切面作为基准进行余弦轮廓角向定位,磨削切面结构(40)及余弦轮廓。
11.根据权利要求10所述的加工工艺,其特征在于,所述在所述凸轮(1)的中心部位轴向铣削轴孔(10),包括:
从所述凸轮(1)的顶部先轴向铣削锥形孔,然后再轴向铣削圆孔,所述锥形孔的锥端朝向所述圆孔。
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