双圆弧谐波传动刚轮插齿刀设计与齿形误差分析

景 艳 ，杜雪松 ，宋朝省 ，朱才朝 ，廖德林

(1.重庆大学 机械传动国家重点实验室，重庆 400044；2.深圳市大族精密传动科技有限公司，广东 深圳 518057)

与传统渐开线谐波减速器相比，双圆弧齿形谐波减速器具有承载力大、啮合齿数多、啮合间隙小、啮合精度高等优点，被广泛应用于机器人、航天航空、医疗器械、仪表设备等各个领域[1-2]。由于双圆弧刚轮采用非渐开线齿形，双圆弧齿形插齿刀几何参数的计算方法及变化规律较复杂，其刀具设计及齿廓加工工艺是谐波传动制造环节的重难点之一。同时由于插齿刀本身结构的特点，其切削刃投影与刀具理论齿形之间存在一定误差，使加工出来的刚轮齿形与理论设计齿形不一致[3-4]。因此开展双圆弧谐波传动刚轮插齿刀设计与齿形误差分析具有重要意义。

近年来，国内外学者对刚柔轮加工问题进行了研究。Lai等[5]提出了一种基于CAD/CAM的系统化几何造型技术，在刃形设计上采用分段逼近的方法可缩短设计周期，提高普通直齿插齿刀的加工精度； Kawalec等[6]对螺旋齿插齿加工过程建立数学模型进行有限元分析，提出增强齿根强度的顶圆角的设计方法；Lin等[7]讨论了渐开线插齿刀的设计原理和模型，提出反包络法等刀具设计方法，可提高插削刀具的精度和寿命；日本Youshino等[8]分析了插齿加工工艺，采用单元切除法设计了可加工任意齿廓形状的插齿刀，但刀具制造成本高，难以实现；Tsay等[9]提出了一种插齿刀参数优化方法，对渐开线齿形直齿插齿刀的切削过程进行分析，建立齿形优化数学模型，提高了插齿刀设计的理论齿形精度；……