一种用于工业机器人的薄壁轴承的加工方法技术

本发明专利技术涉及一种用于工业机器人的薄壁轴承的加工方法。通过技术创新，薄壁轴承进行深入研究，包括薄壁轴承的动态质量高精度检测技术、套圈微变形热处理工艺、基于磨削变质层控制的轴承套圈精磨加工工艺、负游隙的精准控制技术、精准装配技术、套圈内外径非接触测量技术和轴承综合性能试验技术，使其满足薄壁轴承设计生产要求。本发明专利技术有益效果是采用装配工装拉外圈顶内圈方式装配钢球，对薄壁轴承及整个谐波减速机的品质和可靠性有很大改善，装配时的拉顶工艺使得外圈变形残余应力降到最低，因为这种拉外圈顶内圈的工艺使得装配放入钢球时形成了所必须的外圈最小变形量，故大大降低了因装配带来的残余应力，也有效保证了产品的寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于工业机器人的薄壁轴承的加工方法
本专利技术涉及轴承加工领域，具体涉及一种用于工业机器人的薄壁轴承的加工方法。
技术介绍
现代工业机器人的方向发展趋于轻型化，这就要求与其配套的轴承具有更加轻便的结构。由于轴承要在有限的安装空间里满足工业机器人主机对轴承承载能力、精度、刚度和摩擦力矩的性能要求，选用标准的通用轴承很难满足这种要求，而薄壁轴承追求外形极限尺寸，具有重量轻、体积小、精度高、寿命长等优良性能，能够很好地解决这一问题。工业机器人专用轴承主要有等截面薄壁轴承、薄壁交叉圆柱滚子轴承、RV减速器用轴承及谐波减速器用轴承等，它们大多采用非标准、多滚动体等设计原则。1.等截面薄壁轴承与普通轴承不同，该种轴承每个系列中横截面大多为正方形，且尺寸被设计为固定值。在同一个系列中横截面尺寸是不变的，它不随内径尺寸增大而增大，故称之为等截面薄壁轴承。等截面薄壁球轴承包括薄壁四点接触球轴承系列，薄壁角接触球轴承系列和薄壁深沟球轴承系列三种系列，多被应用于工业机器人的腰部、肘部、腕部。在内径尺寸相同的情况下，薄壁等截面球轴承比标准滚动轴承装的钢球数多，因此改善了轴承内部受力分布，减小了钢球与沟道接触处的弹性变形，提高轴承的承载能力。2.薄壁交叉圆柱滚子轴承内部结构采用滚子呈90°相互垂直交叉排列，单个轴承能同时承受径向力、双向轴向力与倾覆力矩的共同作用，滚子之间装有间隔保持器或者隔离块，可以防止滚子的倾斜或滚子间的相互磨察，有效防止了摩擦力矩的增加。另外，滚子垂直交叉排列的结构可以避免滚子的锁死现象；同时又因为轴承内外圈是分割的结构，间隙可调，即使被施加压力，也能获得较高的旋转精度。薄壁交叉滚子轴承以其轻型结构与良好的性能主要用于机械手臂、关键式机器人肩部、腰部、臀部等。RV减速器又称精密轴承减速器，它以其体积小，抗冲击力强，扭矩大，定位精度高等诸多优点被广泛应用于工业机器人。对于RV减速器，轴承的外形结构、精密定位是其结构紧凑、刚性优良、传动精密关键因素，RV减速器轴承包括多种薄壁轴承系列及圆柱滚子保持架组件系列。谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控弹性变形，利用薄壁轴承可控的弹性变形来传递运动和动力的，其特点是结构紧凑、运动精度高、传动比大，多用于中小转矩的机器人关节。薄壁轴承是谐波减速器的核心部件，通过轴承的弹性变形达到高减速比的要求，而且，谐波减速器寿命主要取决于薄壁轴承寿命。薄壁轴承工作中随柔轮的弹性变形不断的发生变化，不仅承受循环应力载荷，而且承受交变应力载荷，是上述轴承中最难设计制造的专用轴承。目前，洛阳轴研科技股份有限公司（轴研所）早在“七五”期间首次展开机器人技术攻关，承担了其中的子课题《机器人专用轴承的开发研究》，对焊接、喷涂、装配机器人用薄壁四点接触球轴承和薄壁交叉圆柱滚子轴承进行了设计、试制、性能检测及寿命试验，与德国YAO及日本THK同类轴承对比结果，达到了国际同类产品技术水平。近年来，轴研科技股份有限公司对薄壁轴承的结构特点、刚度、精度、摩擦力矩、预紧和应用等进行探讨，定性分析了薄壁轴承设计要考虑的问题和轴系支承刚度对轴承变形的影响，为国内工业机器人专用配套轴承的系列开发提供了有力的技术支撑和研究基础。洛阳LYC轴承公司针对谐波传动用薄壁轴承的类型、结构特点、轴承材料及热处理工艺、尺寸公差和旋转精度、滚动体精度、游隙、检验方法等进行了深入研究。河南科技大学提出了轻量化绿色化长寿命薄壁四点接触球轴承的结构设计方法，研究了轴承有效壁厚与承载能力、启动摩擦力矩等关键性能指标之间的关系，找到了保证寿命与可靠性条件下的最小壁厚，从而提高轴承材料利用率、降低轴承重量，节约能源，性能指标超过了国外同类产品。北京谐波技术研究所在考虑到薄壁轴承工作特点、滚动体离心力作用以及EHL油膜影响的前提下，提出了一种分析计算薄壁轴承载荷分布和接触应力的方法，对于按照动负荷能力来计算薄壁轴承的许用载荷具有一定意义。洛阳维斯格轴承、洛阳鸿元轴承、上海烈力轴承等单位也都凭借自己研发生产的工业机器人专用配套轴承或应用工程项目活跃在当今国内外工业机器人专用轴承市场上。此外，一些科研院所和大学也均在进行高端工业机器人轴承制造技术及应用项目方面的研发工作。现有洛阳轴研科技股份有限公司申请的专利《一种工业机器人专用薄壁主轴承》，浙江五洲新春集团股份有限公司申请的专利《一种机器人轴承及其生产工艺》，瓦房店轴承集团有限责任公司申请的专利《一种用于工业机器人的转盘轴承》等。工业机器人因其重复精度高、可靠性好、抗恶劣环境能力强等优点，已经在汽车制造等多个领域广泛应用。工业机器人的普及应用是汽车企业实现自动化生产，提高产品质量和生产效率，节约劳动力和制造成本、增强行业竞争力的有效手段。国内工业机器人配套轴承大部分依靠进口，少数厂家虽然生产制造工业机器人配套轴承，但批量小、品种规格少，零部件通用化程度低，供货周期长，成本高，而且质量不稳定，这些因素严重制约了国内工业机器人产业的正常发展。所以本项目正是针对这种亟待解决的问题进行深入研究，为提高我国工业机器人轴承的生产制造贡献力量。我公司现通过技术创新，对制约我国工业机器人发展的关键部件——专用配套薄壁轴承进行深入研究，包括薄壁轴承的动态质量高精度检测技术、套圈微变形热处理工艺、基于磨削变质层控制的轴承套圈精磨加工工艺、负游隙的精准控制技术、精准装配技术、套圈内外径非接触测量技术和轴承综合性能试验技术，使其满足薄壁轴承设计生产要求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种用于工业机器人的薄壁轴承的加工方法。本专利技术的技术方案：一种用于工业机器人的薄壁轴承的加工方法包括薄壁内圈加工流程、薄壁外圈加工流程、拉顶装配流程、检验流程；具体在于：1、薄壁内圈加工流程为：1.1内圈车加工，对内圈坯料依次进行外径车加工、内径车加工、两端面车加工、倒角车加工，经过对坯料的车加工得到内圈件，所述内圈件的外侧车加工有外圈倒角和内圈倒角。1.2热处理，将步骤1.1中的内圈件，按照工艺要求进行淬回火处理。1.3磨加工，对经过热处理后的内圈件，依次进行粗磨内径、粗磨外径、精磨内径、精磨外径、终磨滚道、终磨内径；经过磨削加工后得到薄壁内圈，所述薄壁内圈的外圆周面上磨加工有滚道。2、薄壁外圈加工流程为：2.1外圈车加工，对外圈坯料依次进行外径车加工、内径车加工、两端面车加工、倒角车加工，经过对坯料的车加工得到外圈件，所述外圈件的外侧车加工有外圈倒角和内圈倒角。2.2热处理，将步骤2.1中的外圈件，按照工艺要求进行淬回火处理。2.3磨加工，对经过热处理后的外圈件，依次进行粗磨内径、粗磨外径、精磨内径、精磨外径、终磨外径及外圈R角、终磨倒角、终磨滚道；经过磨削加工后得到薄壁外圈，所述薄壁外圈的内圆周面上磨加工有滚道，所述薄壁外圈的外圆周面上磨加工有外圈R角。3、拉顶装配流程为：将薄壁内圈套装入薄壁外圈内，所述拉顶装配是采用装配工装同时作用于薄壁外圈和薄壁内圈，沿径向产生外圈拉力和内圈顶力；所述薄壁外圈在装配工装的外圈拉力作用下，发生椭圆变形；所述薄壁内圈在装配工装的内圈顶力作用下，发生椭圆变形；所述薄壁外圈长轴方向与薄壁内圈短轴方向在装配工装的作用下，形成装配段；通过装配段将多个钢珠逐一装填到滚道内部。4、检验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工业机器人的薄壁轴承的加工方法，其特征在于，包括薄壁内圈加工流程、薄壁外圈加工流程、拉顶装配流程、检验流程；其特征在于：1.1、所述薄壁内圈加工流程为：a.内圈车加工，对内圈坯料依次进行外径车加工、内径车加工、两端面车加工、倒角车加工，经过对坯料的车加工得到内圈件，所述内圈件的外侧车加工有外圈倒角和内圈倒角；b.热处理，将步骤a中的内圈件，按照工艺要求进行淬回火处理；c.磨加工，对经过热处理后的内圈件，依次进行粗磨内径、粗磨外径、精磨内径、精磨外径、终磨滚道、终磨内径；经过磨削加工后得到薄壁内圈，所述薄壁内圈的外圆周面上磨加工有滚道；1.2、薄壁外圈加工流程为：d.外圈车加工，对外圈坯料依次进行外径车加工、内径车加工、两端面车加工、倒角车加工，经过对坯料的车加工得到外圈件，所述外圈件的外侧车加工有外圈倒角和内圈倒角；e.热处理，将步骤d中的外圈件，按照工艺要求进行淬回火处理；f.磨加工，对经过热处理后的外圈件，依次进行粗磨内径、粗磨外径、精磨内径、精磨外径、终磨外径及外圈R角、终磨倒角、终磨滚道；经过磨削加工后得到薄壁外圈，所述薄壁外圈的内圆周面上磨加工有滚道，所述薄壁外圈的外圆周面上磨加工有外圈R角；1.3、拉顶装配流程为：将薄壁内圈套装入薄壁外圈内，所述拉顶装配是采用装配工装同时作用于薄壁外圈和薄壁内圈，沿径向产生外圈拉力和内圈顶力；所述薄壁外圈在装配工装的外圈拉力作用下，发生椭圆变形；所述薄壁内圈在装配工装的内圈顶力作用下，发生椭圆变形；所述薄壁外圈长轴方向与薄壁内圈短轴方向在装配工装的作用下，形成装配段；通过装配段将多个钢珠逐一装填到滚道内部；1.4、检验流程为：用手感检测，薄壁轴承运转应轻快、自如、无杂音，其内外径尺寸精度及旋转精度用仪器检测符合P4级质量要求；其装配工装的外圈拉力椭圆长轴、内圈顶力椭圆短轴尺寸精度用仪器检测符合工艺标准要求；所述外圈倒角、内圈倒角采用在热处理之前进行车加工完成；所述薄壁外圈的外圆周面上的外圈R角通过磨削工艺加工成型；所述装配工装通过外圈拉力和内圈顶力，使得薄壁内圈、薄壁外圈的变形处于最小状态时，就能装入全部钢球；所述装配段在装填最后几颗钢球时，变形后薄壁外圈的椭圆形长轴和变形后薄壁内圈的椭圆形的短轴在同一方位，确保薄壁外圈和薄壁内圈的变形量最小。...

【技术特征摘要】
1.一种用于工业机器人的薄壁轴承的加工方法，其特征在于，包括薄壁内圈加工流程、薄壁外圈加工流程、拉顶装配流程、检验流程；其特征在于：1.1、所述薄壁内圈加工流程为：a.内圈车加工，对内圈坯料依次进行外径车加工、内径车加工、两端面车加工、倒角车加工，经过对坯料的车加工得到内圈件，所述内圈件的外侧车加工有外圈倒角和内圈倒角；b.热处理，将步骤a中的内圈件，按照工艺要求进行淬回火处理；c.磨加工，对经过热处理后的内圈件，依次进行粗磨内径、粗磨外径、精磨内径、精磨外径、终磨滚道、终磨内径；经过磨削加工后得到薄壁内圈，所述薄壁内圈的外圆周面上磨加工有滚道；1.2、薄壁外圈加工流程为：d.外圈车加工，对外圈坯料依次进行外径车加工、内径车加工、两端面车加工、倒角车加工，经过对坯料的车加工得到外圈件，所述外圈件的外侧车加工有外圈倒角和内圈倒角；e.热处理，将步骤d中的外圈件，按照工艺要求进行淬回火处理；f.磨加工，对经过热处理后的外圈件，依次进行粗磨内径、粗磨外径、精磨内径、精磨外径、终磨外径及外圈R角、终磨倒角、终磨滚道；经过磨削加工后得到薄壁外圈，所述薄壁外圈的内圆周面上磨加工有滚道，所述薄壁外圈的外圆周面上磨加工有外圈R角；1.3、拉顶装配流程为：将薄壁内圈套装入薄壁外圈内，所述拉顶装配是采用装配工装同时作用于薄壁外圈和薄壁内圈，沿径向产生外圈拉力和内圈顶力；所述薄壁外圈在装配工装的外圈拉力作用下，发生椭圆变形；所述薄壁内圈在装配工装的内圈顶力作用下，发生椭圆变形；所述薄壁外圈长轴方向与薄壁内圈短轴方向在装配工装的作用下，形成装配段；通过装配段将多个钢珠逐一装填到滚道内部；1.4、检验流程为：用手感检测，薄壁轴承运转应轻快、自如、无杂音，其内外径尺寸精度及旋转精度用仪器检测符合P4级质量要求；其装配工装的外圈拉力椭圆长...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝国，
申请(专利权)人：江苏万达特种轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32