CN1754644A

CN1754644A - 齿轮齿面脉冲电化学光整加工方法

Info

Publication number: CN1754644A
Application number: CN 200410083084
Authority: CN
Inventors: 周锦进
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-05

Abstract

本发明公开了一种采用脉冲电化学光整加工齿轮齿面的方法。阴极工具1形状与工件齿轮2齿形相似但周边缩小加工间隙值，阴极工具的宽度小于工件齿轮的宽度，加工时，脉冲电源4的正极接工件齿轮，负极接阴极工具，工件齿轮与阴极工具之间通以电解液3，齿面与阴极工具之间产生电化学作用而使齿面得到整平，阴极工具扫过齿轮齿面一次或数次使一齿齿面得到整平，加工完一齿后，分度装置6带动齿轮转动一定角度，加工下一齿，齿轮转过一周后，整个齿轮齿面实现光整。光整过程中，通过控制阴极移动的速度或者阴极移动过程中加工电流密度的变化，可以实现齿面上沿齿向方向不同部位的去除量不同，从而在齿面光整加工同时实现鼓形齿加工。

Description

齿轮齿面脉冲电化学光整加工方法

技术领域：

本发明涉及一种金属齿轮齿面的光整加工方法。

背景技术：

目前实际生产中广泛应用的齿轮齿面的终加工方法主要有剃齿、磨齿和珩齿。剃齿齿面的经济粗糙度Ra值约为1.6μm～0.8μm，磨齿齿面的经济粗糙度Ra值约为0.8μm～0.2μm，珩齿齿面的经济粗糙度Ra值约为0.4μm～0.2μm。其中，剃齿工艺的加工效率较高，但主要用于软齿面加工，能达到的经济粗糙度值相对较高，磨齿和珩齿方法可以加工硬齿面齿轮，能达到的经济粗糙度也相对较低，但磨齿设备和珩齿设备结构复杂且价格昂贵，在加工过程中磨削砂轮和珩磨轮存在损耗且容易堵塞，需经常修整。

对于齿面粗糙度要求更低的齿轮通常采用抛齿或研齿工艺，若要得到粗糙度极低的齿面，必须采用极细磨料，为提高效率，工艺过程中需要随齿面粗糙度的降低更换磨料的粒度，这增加了生产成本。特别是对于大型、特大型齿轮，很难在保证生产效率的前提下，达到光整要求。因而，抛齿或研齿工艺，目前只在质量要求很高的齿轮上使用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种齿轮齿面的光整加工方法，该方法可以在一道工序内使齿面粗糙度Ra值稳定的从3.2μm～0.2μm降低至0.1μm～0.04μm。

为实现上述目的，本发明结合齿轮的结构特点，将脉冲电化学光整加工技术应用于齿轮齿面的光整加工，其设备简单，造价低廉。该发明原理可用于渐开线及圆弧齿形的直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆柱齿轮轴、斜齿圆柱齿轮轴、直齿伞(锥)齿轮等、螺旋伞(锥)齿轮等。

本发明的目的在于提供一种齿轮齿面的脉冲电化学光整加工方法，该方法包括以下步骤：

a、将一个与被加工齿轮齿形相对应的阴极工具接脉冲电源的负极，被加工齿轮接电源正极；

b、所述阴极工具在直线运动机构的带动下扫过齿轮齿面，同时所述阴极工具与被加工齿轮之间通以电解液；被加工齿轮齿面上发生电化学作用使齿面得到整平；

c、加工完一个齿后，齿轮分度装置带动齿轮转过一定角度，加工下一齿，齿轮转过一周，实现整个被加工齿轮齿面的加工。

附图说明：

图1、图2和图3为齿轮齿面脉冲电化学光整加工方法的基本原理图。

图4～图6为几种典型的阴极工具形状图。

图7为提高齿形精度原理图。

图8为提高齿轮运动精度原理图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一个与被加工齿轮齿形相对应的阴极工具1接脉冲电源4的负极，齿轮工件2接电源正极，阴极工具沿齿向扫过齿轮齿面，同时阴极工具与齿轮之间通以电解液3，齿面上发生电化学作用使齿面得到整平，再如图2所示，当加工完一齿后，工件齿轮的分度机构6带动工件齿轮转过一定角度，加工下一齿，依次加工每一齿，当工件齿轮转过一周后，整个齿轮齿面实现加工。另外，阴极工具沿齿向的移动由一套可以在运动过程中变速的直线运动机构5来实现，脉冲电源所提供的输出电压可以控制，并可预先设定电压变化规律，通过控制阴极工具的扫描速度，或者控制扫描过程中的输出电压值，进而控制工作电流密度值，可以使齿轮齿面轴向不同部位的去除量不同，使光整加工过程中同时实现鼓形齿加工。

电解液通入齿轮与阴极工具极间间隙可以采用两种方式：喷入式和导入式。喷入式的原理如图2所示，电解液由泵7产生的压力通过喷嘴喷入极间间隙；导入式的原理如图3所示，电解液由导入装置9导入极间间隙，一个与被加工齿轮齿形相同的辅助工具8可以保证当阴极工具已进入齿轮而导入装置尚未进入齿轮时电解液能充满极间间隙。

本发明中采用的脉冲波形，可以是矩形波、三角形波、台阶形波等不同形式的脉冲波形。

本发明的阴极工具形状可以是多种，根据不同情况，采用不同阴极工具。图4所示的阴极工具，其形状以相邻的两轮齿侧边形状为基本形状，在其基础上缩小加工间隙值；图5所示的阴极工具，其形状以单个轮齿齿形为基本齿形，在其基础上扩大加工间隙值；图6所示的阴极工具，其形状为图4所示阴极工具形状的一半。

目前，大功率脉冲电源的制造仍然是一个难题，当加工大齿轮时，电源功率就成为制约脉冲电化学技术应用的一个关键因素，通过减小阴极工具面积则可以增加电流密度，因此，本发明采用的移动阴极工具宽度较齿轮宽度要窄，这样，整个阴极工具面积减小，在同样电流条件下，工作区电流密度提高，因而，本发明能使用小功率电源加工大面积零件。

本发明在降低齿面粗糙度的同时能提高齿轮的精度。首先是对于齿形精度的提高，图7为其原理，通过精密线切割等加工工艺，阴极工具形状可以接近理论上的准确形状，图中虚线部分为实际齿形，根据电化学加工基本原理，加工间隙小的地方(如a部位)的电流密度大，去除量也大，而加工间隙大的地方(如b部位)的电流密度小，去除量也小，这样，随着加工进行，能在一定程度上纠正齿形误差。其次，还可降低齿轮的运动误差，图8为降低周节积累误差的原理，假定齿轮两个轮齿之间具有周节积累误差，如图中所示，阴极工具在c位置找正两侧齿面并进行加工，采用一个精密的分度装置对工件齿轮进行分度，即分度装置的分度误差远小于齿轮的周节积累误差，这样，当齿轮转过一定角度使阴极工具在d位置进行加工时，阴极工具和轮齿两侧面的间隙呈现不均匀分布，根据电化学加工原理，间隙小的地方去除量大，而间隙大的地方去除量小，两侧齿面的去除量不一样，随着加工进行，能在一定程度上纠正周节积累误差。

本发明能使齿轮齿面的光整加工与轮齿的修形加工在一步工序内完成。其基本原理可以有两种：一种是让阴极工具在工件齿轮齿面运动时，在齿端位置的移动速度较慢使其去除量大，而在齿向的中间位置移动速度较快使其去除量小，从而实现鼓形齿加工，鼓形的大小依赖于速度差异的程度而鼓形的形状依赖于速度变化的规律；另一种是让阴极工具在工件齿轮齿面运动时，在齿端位置的工作电流密度大使其去除量大，而在齿轮齿厚中间位置时的工作电流密度小使其去除量小，从而实现鼓形齿加工，鼓形的大小依赖于电流密度的差异程度，而鼓形的形状的依赖于电流密度变化的规律。

Claims

1、一种金属齿轮齿面的脉冲电化学光整加工方法，该方法包括以下步骤：

b、所述阴极在直线运动机构的带动下扫过齿轮齿面，同时所述阴极工具与被加工齿轮之间通以电解液；被加工齿轮齿面上发生电化学作用使齿面得到整平；

c、加工完一个齿后，齿轮分度装置带动齿轮转过一定角度，加工下一齿，齿轮转过一周，整个被加工齿轮齿面实现加工。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在b步骤中通过控制所述阴极工具的扫描速度或者控制阴极工具扫描过程中的工作电流，使齿面上不同部位的去除量不同，在光整的过程中同时实现轮齿修形。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述阴极工具以被加工齿轮的相邻两轮齿之间的形状为其基本形状。

4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述阴极工具以被加工齿轮的单个齿形为其基本形状。

5、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述阴极工具以被加工齿轮的相邻两齿之间的一半的形状为其基本形状。

6、如权利要求1或2所述的方法；其特征在于：所述阴极工具的宽度较被加工齿轮的宽度窄。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于：加工后的齿轮齿面的粗糙度Ra值为0.1μm-0.04μm。

8、如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述阴极工具的扫描速度在齿端位置较慢使其去除量大，在轮齿齿向的中间位置所述阴极工具的扫描速度较快使其去除量小，从而实现鼓形齿加工。

9、如权利要求2所述的方法，其特征在于：阴极工具的工作电流密度在齿端位置时大，使其去除量大，在齿轮齿向中间位置的工作电流密度小使其去除量小，从而实现鼓形齿加工。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在b步骤中电解液由导入装置和辅助工具导入齿面与阴极工具之间间隙。

11、如权利要求1或10所述的方法，其特征在于：辅助工具形状与齿形形状相同。

12、如权利要求1或10所述的方法，其特征在于：电解液导入装置形状与齿形形状相同。

13、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在b步骤中电解液由喷嘴喷入极间间隙。