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　　(19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号4.4(22)申请日2022.02.25(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号CN114800084A(43)申请公布日2022.07.29(73)专利权人上海机床厂有限公司地址200093上海市杨浦区军工路1146号(72)发明人陈禹杜雄顾凯端黄嵩原房小艳(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001专利代理师翁若莹王晶(51)Int.Cl.B24B5/36(2006.01)B24B49/00(2012.01)审查员朱松松(54)发明名称偏心轴的精密加工方法(57)摘要本发明涉及一种偏心轴的精密加工方法，1)顶持偏心轴；2)移动测量块使之与轴颈段的后侧接触，记录X轴位置并测量该轴段轴径；3)移动测量块使之与偏心轴段后侧接触，记录X轴位置X2和头架C轴转角，获得齿轮轴段基准齿廓面；测量该轴段轴径并计算该轴段中心与偏心轴回转中心的偏心距；4)移动测量棒到齿轮轴段齿槽中，记录基准齿廓面与测量棒球头接触时头架C轴两个转角，计算基准齿廓面齿槽的角平分面；5)计算偏心轴段位置X2相对角平分面的角度和偏心距误差；6)角度和偏心距误差及其他参数输入磨削程序随动磨削。优点是自动化测量获得偏心轴段误差，提高了生产效率，有利于保证加工精度；同时使用测量数据可避免砂轮与工件的碰撞。权利要求书2页说明书5页附图4页CN114800084B2023.06.09CN114800084B1.一种偏心轴的精密加工方法，采用偏心轴磨削机床、外径测量仪、测量块(5)、测量棒(6)，该偏心轴磨削机床包括砂轮架及砂轮、砂轮架下的进给系统、头架、尾架、头尾架顶尖，偏心轴包括齿轮轴段、轴颈段、多个偏心轴段，其特征在于，该方法的步骤如下：步骤1：将偏心轴按顶持磨削要求由头尾架顶尖顶持固定；步骤2：左右移动砂轮架，使安装在砂轮架上的测量块(5)移动到偏心轴轴颈段(2)后侧；驱动砂轮架下的进给系统，向前移动使砂轮架上的测量块(5)的前垂直面与偏心轴轴颈段(2)后侧相接触，记录砂轮架进给系统的位置X1；同时利用外径测量仪测量偏心轴轴颈段(2)的直径，记为D3；步骤3：左右移动砂轮架，将安装在砂轮架上的测量块(5)移动到偏心轴第一偏心轴段(3)的后侧；驱动砂轮架下的进给系统，向前移动使砂轮架上的测量块(5)的前垂直面与偏心轴第一偏心轴段(3)后侧相接触，利用头架C轴驱动偏心轴转动，记录测量块(5)的前垂直面与偏心轴第一偏心轴段(3)相接触往后移动的极限位置X2和头架C轴的转角C2，获得偏心轴齿轮轴段(1)作为基准齿槽的齿廓面B和齿廓面C；之后利用外径测量仪测量偏心轴第一偏心轴段(3)的直径，记为D1；计算出偏心轴第一偏心轴段(3)回转体中心O1相对于偏心轴回转中心O的偏心距e1，公式为步骤4：左右移动砂轮架，将安装在砂轮架上的测量棒(6)移动到偏心轴齿轮轴段(1)的后侧，并与偏心轴回转中心O等高；之后驱动砂轮架下的进给系统，向前移动使安装在砂轮架上的测量棒(6)运动到X3位置进入偏心轴齿轮轴段(1)的基准齿槽，利用头架C轴的回转驱动偏心轴顺时针转动一定角度，使安装在砂轮架上测量棒(6)的球头和偏心轴齿轮轴段(1)的齿廓面B发生接触，记录此时头架C轴的转角C3；之后驱动头架C轴逆时针转动一定角度，使安装在砂轮架上测量棒(6)的球头和偏心轴齿轮轴段(1)的齿廓面C发生接触，记录头架C轴的转角C4；通过计算获得基准齿槽廓面B和齿廓面C之间角平分线的位置，此时头架C轴回转的转角位置记为C34，得到由头架C轴转角记录的偏心轴第一偏心轴段(3)偏心位置方向；步骤5：计算偏心轴第一偏心轴段(3)相对于偏心轴回转中心O的偏心误差Δe1和角度误差θ1，Δe1＝e1‑e1，θ1＝C2‑C34，式中e1为设计要求的偏心轴第一偏心轴段(3)的回转中心O1相对于偏心轴回转中心O的偏心距；步骤6：将上述获得的X2、Δe1和θ1数值输入磨削程序，按切点跟踪磨削方法磨削偏心轴第一偏心轴段(3)至设计要求的轴径和偏心距e1；步骤7：在头架C轴转角位置C34基础上回转角度θ，将固定在砂轮架上的测量块(5)移动到偏心轴第二偏心轴段(4)的后侧，驱动砂轮架下的进给系统，使测量块(5)的前垂直面与偏心轴第二偏心轴段(4)相接触，利用头架C轴驱动偏心轴转动，记录测量块(5)与偏心轴第二偏心轴段(4)相接触往后移动的极限位置X5以及对应极限位置X5的头架C轴转角C5；之后利用外径测量仪测量偏心轴第二偏心轴段(4)的直径，记为D2；计算出偏心轴第二偏心轴段(4)回转体中心O2相对于偏心轴回转中心O的偏心距e2，并计算偏心轴第二偏心轴段(4)相对于偏心轴回转中心O的偏心误差Δe2和角度误差θ2，其计算公式如下：Δe2＝e2‑e2，θ2＝C5‑C34‑θ，式中e2为设计要求的偏心轴第二偏心轴段(4)的回转中心权利要求书1/2页2CN114800084B2O2相对于偏心轴回转中心O的偏心距；将上述获得的X5、Δe2和θ2输入磨削程序，按切点跟踪磨削方法磨削偏心轴第二偏心轴段(4)至设计要求的轴径和偏心距e2。2.根据权利要求1所述偏心轴的精密加工方法，其特征在于：偏心轴除了偏心轴第一偏心轴段(3)、偏心轴第二偏心轴段(4)外的其它偏心轴段按步骤7的过程进行处理。3.根据权利要求1所述偏心轴的精密加工方法，其特征在于：在步骤1和步骤2之间增加步骤2’，该步骤为：将砂轮架上的砂轮移动到偏心轴轴颈段(2)的后侧并对其进行精密磨削加工。4.根据权利要求1所述偏心轴的精密加工方法，其特征在于：当偏心轴第一偏心轴段(3)相对于设计要求的偏心距e1和偏心方向O1存在偏心误差Δe1和角度误差θ1时，以设计要求的基准齿槽齿廓面B和齿廓面C之间齿槽平分线)的前垂直面与偏心轴第一偏心轴段(3)发生接触，此时测量块(5)需向前到达位置X2 ，运行的距离Δ由公式Δ＝X 2 ‑X 2 计算得到，或由作图法得出。 5.根据权利要求4所述偏心轴的精密加工方法，其特征在于：作图法的过程如下： 1)先将O和O 1 连线并将其延长交于偏心轴第一偏心轴段(3)的轮廓表面，记交点为E点； 2)由偏心轴第一偏心轴段(3)的中心O 1 向后水平方向作射线交于偏心轴第一偏心轴段 (3)的轮廓表面的F点，F点也是偏心轴第一偏心轴段(3)轮廓表面后侧的四分位点； 3)将偏心轴第一偏心轴段(3)的轮廓表面上的E以偏心轴回转中心O为中心转动，当测 量块(5)的前垂直面与偏心轴第一偏心轴段(3)相接触往后移动的极限位置X 2 ，此时偏心轴 第一偏心轴段(3)与测量块(5)的前垂直面产生接触的点，记为G点； 4)记H点是F点向通过O点砂轮架前后水平运动方向的垂足点，则G点和H之间的距离就 是Δ，其大小为Δ＝GH。 权利要求书 2/2 页 3 CN 114800084 B 3 偏心轴的精密加工方法 技术领域 [0001] 本发明涉及一种偏心轴机械加工方法，尤其涉及一种偏心轴的精密磨削加工方 法。 背景技术 [0002] 偏心轴类零件是常用的典型零件，主要分为光轴偏心、阶梯轴偏心和异形偏心等 形式，大量应用于各种机械传动装置中，尤其是在少齿差行星减速器应用中。偏心轴有单向 偏心的，有双向偏心的，也有多向偏心的，其精密加工方法依据的原理是传统曲轴磨床的磨 削加工原理，就是说通过工装调整偏心轴颈的中心与头尾架顶尖回转中心重合，如 CN100493786C专利公布的一种小偏心距多偏心及双向偏心轴的加工方法，通过在偏心轴的 两端增设工艺搭子而在偏心调整套中调整其径向位置，当加工的偏心轴段与工件驱动的回 转轴线重合后进行加工，需要人工调整，不仅生产效率低，而且增设的工艺搭子引起材料的 浪费；如CN110900450A公开的一种精确快速柔性多偏心轴磨削夹具，在磨头卡箍和尾架卡 箍中设置不同高度的定位块来调整偏心轴使得偏心轴段轴线和头尾架支撑的驱动回转中 线重合，亦属于人工调整方法，生产效率低，也不适用于自动化生产。 [0003] 近年来，随着工业机器人技术的快速发展，RV减速器相对于谐波减速器具有更高 的疲劳强度、刚度和使用寿命，应用越来越普遍。RV减速器结构中双偏心轴是其最为核心的 零部件之一，是一级行星减速与二级摆线减速之间的桥梁，典型结构如图1所示，一端为啮 合传动的齿轮或花键，中间为圆柱体形的两个偏心轴段，其它结构主要有支承轴承的轴颈 段。RV减速器双偏心轴结构一般有其特殊设计要求，如图2所示，图1所示的两个偏心轴段等 径(D 1 ＝D 2 )且两偏心圆柱体中心O 1 和O 2 相对于偏心轴的回转中心O完全对称(两个偏心轴段 的偏心距OO 1 和OO 2 相等，都等于e，e 1 ＝e 2 ＝e)、与回转中心O连线 偏心方向上的某个齿 轮齿槽或花键齿槽两齿廓侧面B和C相对于O 1 O 2 连线对称。上述两个偏心轴段的偏心方向完 全对称的设计确保双摆线齿轮在受力时产生的啮合力是双侧180°分布的，有利于提高负载 的均匀性和转动的稳定性。CN204221417U专利公布了一种适用于磨削RV减速器偏心轴用的 专用工装，通过液压锁紧头内设的与偏心轴偏心距相等的偏心内花键孔，同设置相同偏心 距的偏心套进行配套后形成的工装来加工小偏心带花键的曲轴，此时的偏心距是不能调整 的，大大限制了该工装的使用范围。 [0004] 随动磨削技术摈弃了传统曲轴磨床依靠工装平移回转中心线的磨削模式，采用头 架C轴回转运动与砂轮架X轴直线运动联动的两轴控制技术，辅以跟随曲轴颈的随动测量量 仪，以切点跟踪磨削的方式加工曲轴，大大提高了曲轴的生产效率。 [0005] 为解决RV减速器结构中这类偏心轴高效精密加工技术问题，有必要针对其特殊设 计要求提供一种适用于自动化生产的偏心轴精密加工方法。 发明内容 [0006] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适用于包括齿轮轴 说明书 1/5 页 4 CN 114800084 B 4 段、轴颈段、多个偏心轴段等特征的偏心轴的精密加工方法，使用该方法确保偏心轴工件经 精密加工后满足设计所需要的尺寸精度和形位精度等技术要求，提高其加工效率，同时扩 大该方法的适用范围。 [0007] 为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种偏心轴的精密加工方法，采 用偏心轴磨削机床、外径测量仪、测量块(5)、测量棒(6)，该偏心轴磨削机床包括砂轮架及 砂轮、砂轮架下的进给系统、头架、尾架、头尾架顶尖，偏心轴包括齿轮轴段、轴颈段、多个偏 心轴段，该方法的步骤如下： [0008] 步骤1：将偏心轴按顶持磨削要求由头尾架顶尖顶持固定； [0009] 步骤2：将固定在砂轮架上的测量块移动到偏心轴轴颈段的后侧，驱动砂轮架下的 进给系统，使测量块的前垂直面与偏心轴轴颈段相接触，记录进给系统的位置X 1 ；之后利用 外径测量仪测量偏心轴轴颈段的直径，记为D 3 ； [0010] 步骤3：将固定在砂轮架上的测量块移动到偏心轴第一偏心轴段的后侧，驱动砂轮 架下的进给系统，使测量块的前垂直面与偏心轴第一偏心轴段相接触，利用头架C轴驱动偏 心轴转动，记录测量块与偏心轴第一偏心轴段相接触往后移动的极限位置X 2 以及对应极限 位置X 2 的头架C轴转角C 2 ，获得偏心轴上齿轮轴段作为基准齿槽的齿廓面B和齿廓面C；之后 利用外径测量仪测量偏心轴第一偏心轴段的直径，记为D 1 ；计算出第一偏心轴段回转体中 心O 1 相对于偏心轴回转中心O的偏心距e 1 ， [0011] 步骤4：将固定在砂轮架上的测量棒移动到偏心轴齿轮轴段的后侧，并与偏心轴回 转中心O等高，驱动砂轮架下的进给系统，使测量棒运动向前运动到X 3 位置进入偏心轴齿轮 轴段的基准齿槽，利用头架C轴驱动偏心轴顺时针转动一定角度，使测量棒的球头和偏心轴 齿轮轴段的齿廓面B发生接触，记录头架C轴的转角C 3 ；之后驱动头架C轴顺时针转动一定角 度，使测量棒的球头和偏心轴齿轮轴段的齿廓面C发生接触，记录头架C轴的转角C 4 ；通过计 算获得基准齿槽齿廓面B和齿廓面C之间角平分线 的位置，此时头架C轴转角位置记为