摆线轮加工方案

摆线轮加工时，摆线齿廓与各处内孔（曲柄轴孔、输入轴过孔和行星架过孔）一般采用分序加工，首先加工出各处内孔，再以曲柄轴孔定位，加工摆线齿廓。但该种方案存在两方面问题：①需重新设计曲柄轴孔定位工装，增加装夹时间。②由于摆线轮齿廓自身曲率半径的限制，为防止发生过切/根切现象，只能选用小直径铣削刀具，造成单次切削量小，加工时间大幅增加。

为解决上述问题，针对摆线轮的数控铣削工序，通过重新设计工装夹具、合理选择铣削刀具及优化铣削路径等方法，实现摆线轮的高效数控加工。

摆线轮加工时，摆线轮齿廓与曲柄轴孔的形位精度最高，最好同工序加工完成，以保证两者之间的形位精度。同时为了提升加工效率，应该降低更换工装时间，提高有效的零件切削时间。基于此，对摆线轮摆线齿廓的铣削采用以下改进方法：①以输入轴过孔为装夹找正基准，通过一次装夹，同时加工出摆线齿廓、曲柄轴孔和行星架过孔，消除二次装夹时间。②根据摆线齿廓的几何特性，进行分段加工，依次选用不同直径的铣刀，提升铣削效率，缩短加工时间。

装夹方案设计

零件装夹前，首先将工装固定在机床台面上，找正工装与输入轴过孔配合的外圆，并以此为加工零点，采用一次装夹的方法，以输入轴过孔为定位基准，压紧摆线轮上、下端面。工装的上端压盖设计时，要避开与各孔相干涉的部位（见图2）。

图2 摆线轮装夹方式

具体实施过程中，摆线轮要紧固牢靠，防止加工过程中出现松动，造成摆线轮齿廓与曲柄轴孔之间的形位精度超差；摆线轮上、下端面平行度＜0.03mm，防止加工后摆线廓线/孔与端面垂直度超差；加工时先加工内部各孔，再铣削外部摆线齿廓。

刀具与切削路径

数控铣削时，主要涉及摆线齿廓、各处内孔（具体包括曲柄轴孔、输入轴过孔和行星架过孔）的加工。各处内孔加工相对简单，采用分层铣削的方法，加工行星架过孔时，要注意该孔的过渡圆角，加工摆线齿廓时，根据摆线的方程推导，其齿廓方程为

式中，；；；e为偏心距（mm）；r_{rp为针齿分度圆半径（mm）；}Z₁为针齿数（个）；Z_c为摆线齿数（个）。

铣削过程中，为防止刀具与摆线根/顶部发生过切，应保证所选用铣刀直径D≤r_rp，但这就造成刀具直径变小，一般选为D≤6mm，造成单件加工周期变长，加工成本提高。所以本文根据摆线齿廓方程，采用摆线齿廓移距+等距的方法对摆线齿廓进行多次逼近加工，依次选用不同的摆线齿廓和刀具直径，实现摆线齿廓的高效加工。

选用三种铣削刀具（1^#、2^#和3^#）加工，刀具直径依次减小，刀具材质选择带有涂覆层的硬质合金刀具。实际加工时，按图3所示的各自路径进行加工。由于摆线轮厚度＞10mm，一次铣削困难，故采用分层铣削，最后整体精铣的方法，保证了摆线轮摆线齿廓的形状精度与表面粗糙度。

图3 铣削路径

设备匹配与加工

在选取CNC加工设备时，摆线轮的摆线齿廓与曲柄轴孔的几何公差＜0.02mm，而且精铣摆线齿廓表面时，由于刀具直径小，为保证较高的铣削精度，刀具在高速旋转条件下，机床主轴稳定性、刚性、刀柄回转精度跳动和切削液的降温效果应满足加工要求。根据上述分析，确定机床、刚性刀柄及切削液的具体规格见表1。

表1 CNC设备、刚性刀柄及切削液规格

加工后摆线轮（见图4）的单件加工时间缩短30%，利用三坐标进行摆线齿廓扫描后，对数据点进行拟合分析，结果显示齿廓误差控制在±0.01mm范围内，摆线齿廓与曲柄轴孔的位置度＜0.015mm，满足加工要求。

图4 加工后摆线轮

结语

通过对摆线轮装夹方案、铣削路径重新规划，从刀具选型、设备选型、刀柄选择及切削液等多方面进行调整优化，按照优化后的方案进行加工，加工出的零件精度满足加工要求，且加工效率提升30%，达到预期效果。

本文发表于《金属加工（冷加工）》2020年第9期 62-63页，作者：天津航海仪器研究所 常乐、吕振玉、韩研研、刘为，原标题：《RV减速器中摆线轮的数控铣削》。

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☞来源：金属加工