一種內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置及方法,其裝置包括有電源系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、陰極系統(tǒng)、工件夾具，其方法是采用一個(gè)由高精度線切割機(jī)床加工出來的1mm厚度的片狀陰極，工具陰極上的齒廓形狀是由要加工成形的工件內(nèi)齒形狀沿徑向向內(nèi)側(cè)等距偏移一個(gè)加工間隙δ得到；在加工過程中工具陰極沿軸向向下進(jìn)給的同時(shí)繞軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電化學(xué)陽極溶解原理對工件進(jìn)行加工；內(nèi)齒輪的螺旋角由軸向進(jìn)給和繞軸旋進(jìn)給的速度比保證，當(dāng)齒輪的螺旋角改變時(shí)可以通過改變軸向進(jìn)給和繞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度比實(shí)現(xiàn)相應(yīng)角度的加工。本發(fā)明有利于提高加工效率和齒輪成形精度。
【專利說明】—種內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特種加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微線段齒輪是近年來發(fā)明的一種新型齒輪，其齒廓曲線是由微線段組成的，類似于分階式圓弧齒廓的一種曲線，與漸開線齒輪相比具有強(qiáng)度高、傳動(dòng)效率高、溫升小等特點(diǎn)。研究表明，微線段齒輪具有較高的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度，且最少齒數(shù)較少(3?4齒)，能很好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對齒輪傳動(dòng)性能全方位的要求，尤其是高速、重載和小型化方面的要求。微線段齒輪的高精度、高效率的穩(wěn)定制造成為制造加工領(lǐng)域要解決的關(guān)鍵問題。內(nèi)斜微線段齒輪主要應(yīng)用于行星齒輪傳動(dòng)中，基于結(jié)構(gòu)尺寸等考慮，外齒圈厚度較薄，且為硬齒面。常規(guī)加工方法在熱處理后工件硬度較高，強(qiáng)度較大，極易變形，無法保證加工質(zhì)量；由于所加工材料的高硬度、高強(qiáng)度和高韌性，在加工過程中所用的刀具磨損嚴(yán)重，制造專門的加工機(jī)床制造成本較高，且內(nèi)斜齒輪加工成型效率低，加工精度也無法保證。
[0003]齒輪電解加工具有不受工件材料硬度和強(qiáng)度的限制，工具陰極無損耗、加工工件表面無殘余應(yīng)力和再鑄層、加工質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。電解加工方法特別適合難切削材料(高硬度、高強(qiáng)度和高韌性材料)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的加工；這為解決內(nèi)斜齒輪的成型問題提供了一種新的思路。利用電解加工不受材料機(jī)械、物理性能限制的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)內(nèi)斜微線段齒輪的高效高精穩(wěn)定加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的不足，提供了一種能聞效聞精穩(wěn)定加工內(nèi)斜微線段齒輪(對其它內(nèi)斜齒輪加工同樣適用)的電解加工裝置及方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置，包括有電源系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、陰極系統(tǒng)、工件夾具，其特征在于:所述陰極系統(tǒng)包括有陰極桿、六角薄螺母、陰極擋塊、陰極片、直角三通管、堵頭、平法蘭盤、液壓軟管接頭，所述陰極桿下端部的軸肩上安裝有陰極片，所述陰極片的兩端面設(shè)有陰極擋塊，且下端面的陰極擋塊通過六角薄螺母固定在陰極桿上，所述陰極桿的內(nèi)部設(shè)有通道，側(cè)面開有與內(nèi)部通道連通的開孔，所述陰極桿的上端部通過螺紋連接于其上方的直角三通管的一頭，所述直角三通管的另外兩頭分別螺紋連接有堵頭和液壓軟管接頭，所述直角三通管的上端面焊接有平法蘭盤，所述平法蘭盤用T形螺栓固定在其上方的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上；所述工件夾具包括有相互關(guān)聯(lián)的上蓋和底座，所述上蓋的中部設(shè)有通孔，且與陰極桿密封配合，所述底座上設(shè)有放置工件的定位環(huán)槽和內(nèi)腔，所述底座的側(cè)面開有與內(nèi)腔連通的通道，且通道的端口安裝有液壓軟管結(jié)構(gòu)；所述電源系統(tǒng)包括脈沖電源、陽極電纜、導(dǎo)電平臺(tái)、陰極電纜、導(dǎo)電銅板，脈沖電源的正極通過陽極電纜接導(dǎo)電平臺(tái)，工件夾具通過壓板和螺栓連接固定在導(dǎo)電平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)陽極工件導(dǎo)電；脈沖電源的負(fù)極通過陰極電纜連接導(dǎo)電銅板固定在陰極系統(tǒng)平法蘭盤的焊接直角三通管的一側(cè)上，實(shí)現(xiàn)工具陰極片導(dǎo)電的連接；所述電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)包括電解液池、過濾器、輸液泵、三通閥、輸液管、壓力表，通過輸液泵經(jīng)過濾器將電解液輸送到工件夾具的進(jìn)液口，經(jīng)底座緩沖腔進(jìn)入工件和陰極片之間的間隙，通過陰極桿上的回液孔流出，經(jīng)出水口回液到電解液池；通過調(diào)節(jié)三通閥的開度可以調(diào)節(jié)輸入口的壓力和流量。
[0006]所述的上蓋和底座之間通過O型密封圈實(shí)現(xiàn)端面密封，所述陰極桿與上蓋內(nèi)腔之間通過Y型密封圈實(shí)現(xiàn)軸向密封，所述密封蓋和密封圈擋蓋通過六角頭螺釘固定在上蓋上。
[0007]所述的連接底座和上蓋的六角頭螺釘放置在O形密封圈的內(nèi)側(cè)，螺釘與上蓋之間加密封墊保證端面密封。
[0008]所述的電解液池中的電解液由與底座水平面成20度角的進(jìn)液口進(jìn)入底座緩沖腔，電解液流動(dòng)均勻穩(wěn)定能在整個(gè)腔室內(nèi)循環(huán)且有一定的速度，充滿腔室后流經(jīng)工件和陰極片之間的加工間隙，由陰極桿上周向分布均勻的四個(gè)直徑為5_的小孔進(jìn)入中空的陰極桿，經(jīng)陰極桿上的回液管嘴回液。
[0009]所述的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的軸心與陰極桿軸心的對心是通過平面法蘭與數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)之間的定位棒實(shí)現(xiàn)，所述底座內(nèi)工件與陰極桿的對心通過工件中卡裝的對刀塊實(shí)現(xiàn)。
[0010]所述的內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置的加工方法，其特征在于:具體步驟如下:在加工前要先保證數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)軸心、陰極桿軸心和工件軸心重合；首先通過定位棒定心將陰極系統(tǒng)平法 蘭盤用螺栓連接固定到數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的端面上，保證數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的軸心與陰極桿的軸心對心，然后將對刀塊安裝在陰極桿上，將陰極桿向下進(jìn)給，使對刀塊側(cè)面與陰極夾具底座內(nèi)工件的內(nèi)環(huán)面配合；此時(shí)固定陰極夾具底座的位置即可保證工件、陰極片和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)對心;
取下對刀塊換上陰極片后通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)Z軸的直線進(jìn)給和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)的繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合；所述的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)提供陰極片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證加工齒輪的螺旋角，過程中采用Irnm厚陰極片作為工具陰極，運(yùn)用電化學(xué)陽極溶解的原理，工具陰極在沿軸向直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和繞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合作用下形成要加工內(nèi)斜齒輪的齒形，要加工的內(nèi)斜微線段齒輪的螺旋角由陰極桿軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和繞軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)復(fù)合形成，當(dāng)要加工的齒輪螺旋角改變時(shí)可以通過改變軸向進(jìn)給和繞軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的速度比得到需要的螺旋角；采用PLC控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)發(fā)送給陰極軸向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)和繞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)之比，可以實(shí)現(xiàn)不同的進(jìn)給速度比以加工出不同螺旋角的內(nèi)斜齒輪；采用反流加背壓的方式輸送電解液，電解液分兩路進(jìn)入底座，進(jìn)液管口與底座之間呈一定斜度，保證底座型腔內(nèi)流場循環(huán)均勻充分；電解液流經(jīng)加工間隙，由陰極桿周向分布均勻的四個(gè)小孔流入中空的陰極桿，經(jīng)直角三通管上的出液口管接頭回液；
已加工成形的陰極片的形狀為要加工齒輪的形狀沿齒輪徑向等間距向內(nèi)側(cè)偏移一個(gè)加工間隙S得到，最后對陰極片的側(cè)面進(jìn)行修形，在靠近陰極片上端面的側(cè)面上進(jìn)行鉗工修形，修出60°的倒角，保證陰極片側(cè)面上修出一切削刃b，切削刃b的厚度需由加工實(shí)驗(yàn)的實(shí)際加工效果確定，對一定厚度h的陰極片按上述方法進(jìn)行修形，分別修出切削刃b的厚度為:0.1b1^0.2 bp0.3 b^0.4 bp0.Sb1 ;根據(jù)切削刃厚度b以及加工間隙Ab，確定對應(yīng)切削刃b的最佳匹配加工參數(shù)，進(jìn)行電解加工實(shí)驗(yàn)；對加工工件的尺寸和綜合偏差進(jìn)行檢測，選擇綜合檢測指標(biāo)最好的一組作為最終加工參數(shù)。由于切削刃b厚度太大會(huì)在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中影響工件螺旋線的線型，而切削刃b的厚度太小則剛度不足，綜上取陰極片bi厚度為(0.5~1.5_)，切削刃b厚度為(0.1~0.Sb1)O
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(I)、本發(fā)明所設(shè)計(jì)的陰極片可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)斜齒輪的高效高精穩(wěn)定加工，而且當(dāng)齒輪螺旋角改變時(shí)，陰極無需重新設(shè)計(jì)；通過調(diào)整軸向進(jìn)給和繞軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的速度比，可以用同一陰極片加工出不同螺旋角的內(nèi)斜齒輪，且片狀陰極的側(cè)面修出一切削刃b能有效保證齒輪的成形精度。
[0012](2)、本發(fā)明的加工裝置采用反流式流場設(shè)計(jì)；采用兩個(gè)進(jìn)液口保證進(jìn)液充分，出液口比進(jìn)液口小保證加工中可產(chǎn)生一定的背壓。
[0013](3)、本發(fā)明的加工裝置在如何保證工件與進(jìn)給工作臺(tái)軸心對心問題上，采用定位棒、對刀塊和在夾具底座上加工出定位環(huán)槽保證進(jìn)給工作臺(tái)軸心、陰極桿軸心和工件軸心的對心。
[0014](4)、與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比，本發(fā)明使用電解加工加工內(nèi)斜齒輪，工具陰極無損耗，可以永久使用；且在任一加工時(shí)刻同時(shí)加工出齒輪某一截面上的齒形，使加工齒形的誤差減小，加工效率和加工精度提高。
[0015](5)、傳統(tǒng)加工內(nèi)斜齒輪需要制造專門的加工機(jī)床成本高，且齒輪的表面質(zhì)量和成形精度由于刀具的磨損而不能保證；本發(fā)明是針對內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工，材料以離子狀態(tài)去除，且為冷態(tài)加工，沒有表面變質(zhì)層，無殘余應(yīng)力和微裂紋，因而加工得到的內(nèi)齒輪表面質(zhì)量好，使用壽命長，這是傳統(tǒng)的加工工藝很難、甚至無法實(shí)現(xiàn)的。
[0016](6)、本加工方法與傳統(tǒng)電解加工系統(tǒng)相比增加了一個(gè)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，增加了系統(tǒng)的一個(gè)自由度來實(shí)現(xiàn)內(nèi)斜齒輪加工；與采用圓柱狀陰極加工內(nèi)齒輪相比，本裝置片狀陰極設(shè)計(jì)更適合加工內(nèi)斜齒輪，并且齒輪螺旋角改變時(shí)，陰極無需重新設(shè)計(jì)，同一陰極片可加工不同螺旋角的內(nèi)斜齒輪。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是針對內(nèi)斜微線段齒輪電解加工裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是電解加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為圖2中的局部結(jié)構(gòu)放大圖。
[0020]圖4是工具陰極片形狀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5為圖4中沿B-B的剖視圖。
[0022]圖6為圖4中沿C-C的剖視圖。
[0023]圖7是加工間隙示意圖。
[0024]其中標(biāo)號(hào)名稱:1、電解液池，2、輸液管,3、過濾器,4、輸液泵,5、機(jī)床工作臺(tái),6、三通閥，7、壓力表，8、導(dǎo)電平臺(tái)，9、壓板，10、液壓軟管接頭，11、底座，12、工件，13、上蓋，14、六角頭螺釘，15、陰極片，16、陰極擋塊，17、陰極桿，18、密封蓋，19、Y型密封圈，20、密封圈擋蓋，21、0型密封圈，22、陰極電纜，23、堵頭，24、導(dǎo)電銅板，25、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，26、定位棒，27、平法蘭盤，28、直角三通管，29、六角薄螺母，30、工件壓板，31、對刀塊32、陽極電纜33、密封墊?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]參見附圖，一種內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置，包括電源系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、加工機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、陰極系統(tǒng)、工件12、工件夾具、密封部分、工件對心部分、機(jī)床工作臺(tái)5。其中陰極系統(tǒng)包括平法蘭盤27、直角三通管28、堵頭23、液壓軟管接頭10、陰極桿17、陰極片15、陰極擋塊16、六角薄螺母29，工具陰極片15安裝在陰極桿17 —端的軸肩上，并且在兩側(cè)分別加一個(gè)陰極擋塊16以提高陰極片15的剛度，通過六角薄螺母29 —起固定在陰極桿17的一端；陰極桿17的另一端通過螺紋連接到直角三通管28的一頭，直角三通管28的另兩頭分別螺紋連接堵頭23和液壓軟管接頭10，平法蘭盤27焊接在直角三通管28的一側(cè)；陰極桿17的側(cè)面及內(nèi)部開孔，電解液通過陰極桿17側(cè)面及內(nèi)孔到達(dá)直角三通管28經(jīng)過液壓軟管接頭10形成電解液通道。工件夾具包括上蓋
13、底座11、工件壓板30、液壓軟管接頭10、螺釘，在底座11上加工出放置工件12的定位環(huán)槽和內(nèi)腔，液壓軟管接頭10通過螺紋連接到底座11上并與底座11內(nèi)腔相連通，將工件12放在底座定位環(huán)槽上定位，用工件壓板30和螺釘實(shí)現(xiàn)工件的夾緊。密封部分包括O型密封圈21、Y型密封圈19、密封蓋18、密封圈擋蓋20、六角頭螺釘14，O型密封圈21與上蓋13通過六角頭螺釘14連接到底座11上，實(shí)現(xiàn)上蓋13和底座11端面之間的密封'Y型密封圈19通過密封蓋18和密封圈擋蓋20固定實(shí)現(xiàn)陰極桿17與上蓋13內(nèi)腔之間的軸向密封，并且密封蓋18和密封圈擋蓋20均采用玻璃鋼材料制造保證陰極桿17與陽極工件夾具的絕緣。
[0026]電源系統(tǒng)包括脈沖電源、陽極電纜32、導(dǎo)電平臺(tái)8、陰極電纜22、導(dǎo)電銅板24，脈沖電源的正極通過陽極電纜32接導(dǎo)電平臺(tái)8，工件夾具通過壓板9用螺栓連接固定在導(dǎo)電平臺(tái)8上實(shí)現(xiàn)陽極工件12導(dǎo)電；脈沖電源的負(fù)極經(jīng)過陰極電纜22連接導(dǎo)電銅板24固定在陰極系統(tǒng)平法蘭盤27焊接直角三通管28的一側(cè)上，實(shí)現(xiàn)工具陰極片15導(dǎo)電。工件對心部分包括對刀塊31、定位棒26,通過定位棒26實(shí)現(xiàn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)25軸心與陰極桿17軸心的對心；通過對刀塊實(shí)現(xiàn)底座工件12軸心與陰極桿軸心17的對心，兩者共同保證數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)25軸心與工件12軸心之間的對心。
[0027]上述加工裝置，采用陰極片15的端面進(jìn)給和繞軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的復(fù)合加工出一定螺旋角的內(nèi)斜微線段齒輪，通過調(diào)整端面進(jìn)給和繞軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的速度比可以改變加工內(nèi)斜齒輪的螺旋角；根據(jù)電化學(xué)陽極溶解原理這種加工方式為端面進(jìn)給加工，已加工成形的陰極片的形狀為要加工齒輪的形狀沿齒輪徑向等間距向內(nèi)側(cè)偏移一個(gè)加工間隙S得到，為保證最終加工齒輪的成形精度對陰極片15的側(cè)面進(jìn)行修形，修出一工作刃帶b，工作刃帶b的厚度影響工件12的最后成形尺寸，須由加工試驗(yàn)來確定，本裝置b取0.1 mm ;陰極片的厚度為h取Imm,陰極片的側(cè)面加工間隙δ取0.17mm。
本裝置采用兩個(gè)進(jìn)液口進(jìn)液充分，而且沿電解液流動(dòng)方向流道的橫截面積呈收斂狀，能提高電解加工的精度和穩(wěn)定性。
[0028]在加工前要先保證數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)25軸心、陰極桿17軸心和工件12軸心重合；首先通過定位棒26定心將陰極系統(tǒng)平法蘭盤27用螺栓連接固定到到數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)25的端面上，保證數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)25的軸心與陰極桿17的軸心對心，然后將對刀塊31安裝在陰極桿上，將陰極桿向下進(jìn)給，使對刀塊31側(cè)面與陰極夾具底座11內(nèi)工件12的內(nèi)環(huán)面配合；此時(shí)固定陰極夾具底座11的位置即可保證工件12、陰極片15和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)25對心；取下對刀塊31換上陰極片15即可進(jìn)行加工。電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)包括電解液池1、過濾器3、輸液泵4、三通閥6、輸液管2、壓力表7，通過輸液泵4經(jīng)輸液管2、過濾器3、三通閥6、將電解液輸送到工件夾具底座11上的液壓軟管接頭10，經(jīng)底座緩沖腔進(jìn)入工件12和陰極片15之間的間隙，通過陰極桿17回液孔流出，經(jīng)陰極桿17內(nèi)孔及直角三通管28流出，通過液壓軟管接頭10經(jīng)輸液管回流到電解液池I ;通過調(diào)節(jié)三通閥6的開度可以調(diào)節(jié)電解液輸入口的壓力和流量。
[0029]電解加工過程中，影響電解加工的因素眾多，其中，起主要作用的加工參數(shù)有加工電壓、陰極進(jìn)給速度、脈沖電源加工頻率、占空比、電解液壓力、溫度參數(shù)等，為得到最優(yōu)的加工質(zhì)量需要對以上的主要影響參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，本次加工的加工參數(shù)選取如下:
加工電壓:7V，加工頻率:40kHz,占空比:0.5，
陰極進(jìn)給速度:0.5mm/min,電解液進(jìn)口壓力:0.8 MPa,
電解液成分及濃度:10%NaN03 ，溫度:20°。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置，包括有電源系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、陰極系統(tǒng)、工件夾具，其特征在于:所述陰極系統(tǒng)包括有陰極桿、六角薄螺母、陰極擋塊、陰極片、直角三通管、堵頭、平法蘭盤、液壓軟管接頭，所述陰極桿下端部的軸肩上安裝有陰極片，所述陰極片的兩端面設(shè)有陰極擋塊，且下端面的陰極擋塊通過六角薄螺母固定在陰極桿上，所述陰極桿的內(nèi)部設(shè)有通道，側(cè)面與內(nèi)部通道開孔連通，所述陰極桿的上端部通過螺紋連接于其上方的直角三通管的一頭，所述直角三通管的另外兩頭分別螺紋連接有堵頭和液壓軟管接頭，所述直角三通管的上端面焊接有平法蘭盤，所述平法蘭盤用T形螺栓固定在其上方的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上；所述工件夾具包括有相互關(guān)聯(lián)的上蓋和底座，所述上蓋的中部設(shè)有通孔，且與陰極桿密封配合，所述底座上設(shè)有放置工件的定位環(huán)槽和內(nèi)腔，所述底座的側(cè)面開有與內(nèi)腔連通的通道，且通道的端口安裝有液壓軟管結(jié)構(gòu)； 所述電源系統(tǒng)包括脈沖電源、陽極電纜、導(dǎo)電平臺(tái)、導(dǎo)電銅板、陰極電纜，脈沖電源的正極通過陽極電纜接導(dǎo)電平臺(tái)，工件夾具通過壓板和螺栓連接固定在導(dǎo)電平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)陽極工件導(dǎo)電；脈沖電源的負(fù)極通過陰極電纜連接導(dǎo)電銅板固定在陰極系統(tǒng)平法蘭盤的焊接直角三通管的一側(cè)上，實(shí)現(xiàn)工具陰極片的導(dǎo)電連接；所述電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)包括電解液池、過濾器、輸液泵、三通閥、輸液管、壓力表，通過輸液泵經(jīng)過濾器將電解液輸送到工件夾具的進(jìn)液口，經(jīng)底座緩沖腔進(jìn)入工件和陰極片之間的間隙，通過陰極桿上的回液孔流出，經(jīng)出水口回液到電解液池；通過調(diào)節(jié)三通閥的開度可以調(diào)節(jié)輸入口的壓力和流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置，其特征在于:所述的上蓋和底座之間通過O型密封圈實(shí)現(xiàn)端面密封，所述陰極桿與上蓋內(nèi)腔之間通過Y型密封圈實(shí)現(xiàn)軸向密封，所述密封蓋和密封圈擋蓋通過六角頭螺釘固定在上蓋上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置，其特征在于:所述的連接底座和上蓋的六角頭螺釘放置在O形密封圈的內(nèi)側(cè)，螺釘與上蓋之間加密封墊保證端面密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置，其特征在于:所述的電解液池中的電解液由與底座水平面·成20度角的進(jìn)液口進(jìn)入底座緩沖腔，電解液流動(dòng)均勻穩(wěn)定能在整個(gè)腔室內(nèi)循環(huán)且有一定的速度，充滿腔室后流經(jīng)工件和陰極片之間的加工間隙，由陰極桿上周向分布均勻的四個(gè)直徑為5mm的小孔進(jìn)入中空的陰極桿，經(jīng)陰極桿上的回液管嘴回液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置，其特征在于:所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的軸心與陰極桿軸心的對心是通過平面法蘭與數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)之間的定位棒實(shí)現(xiàn)，所述底座內(nèi)工件與陰極桿的對心通過工件中卡裝的對刀塊實(shí)現(xiàn)。
6.基于上述權(quán)利要求1所述的內(nèi)斜微線段齒輪的電解加工裝置的加工方法，其特征在于:具體步驟如下:在加工前要先保證數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)軸心、陰極桿軸心和工件軸心重合；首先通過定位棒定心將陰極系統(tǒng)平法蘭盤用螺栓連接固定到數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的端面上，保證數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的軸心與陰極桿的軸心對心，然后將對刀塊安裝在陰極桿上，將陰極桿向下進(jìn)給，使對刀塊側(cè)面與陰極夾具底座內(nèi)工件的內(nèi)環(huán)面配合；此時(shí)固定陰極夾具底座的位置即可保證工件、陰極片和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)對心； 取下對刀塊換上陰極片后通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)Z軸的直線進(jìn)給和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)的繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合；所述的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)提供陰極片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證加工齒輪的螺旋角；所述的工件上設(shè)有預(yù)孔，過程中采用Imm厚陰極片作為工具陰極，運(yùn)用電化學(xué)陽極溶解的原理，工具陰極在沿軸向直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和繞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合作用下形成要加工內(nèi)斜齒輪的齒形，要加工的內(nèi)斜微線段齒輪的螺旋角由陰極片軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和繞軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)復(fù)合形成，當(dāng)要加工的齒輪螺旋角改變時(shí)可以通過改變軸向進(jìn)給和繞軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的速度比得到需要的螺旋角；采用PLC控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)發(fā)送給陰極軸向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)和繞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)之比，可以實(shí)現(xiàn)不同的進(jìn)給速度比以加工出不同螺旋角的內(nèi)斜齒輪；采用反流加背壓的方式輸送電解液，電解液分兩路進(jìn)入底座，進(jìn)液管口與底座呈一定斜度，保證底座緩沖腔內(nèi)流場循環(huán)均勻充分；電解液流經(jīng)加工間隙，由陰極桿周向分布均勻的四個(gè)小孔流入中空的陰極桿，經(jīng)陰極桿上的出液口管接頭回液； 已加工成形的陰極片的形狀為要加工齒輪的形狀沿齒輪徑向等間距向內(nèi)側(cè)偏移一個(gè)加工間隙S得到，最后對陰極片的側(cè)面進(jìn)行修形；在靠近陰極片上端面的側(cè)面上進(jìn)行鉗工修形，修出60°的倒角，保證陰極片側(cè)面上修出一切削刃b，切削刃b的厚度需由加工實(shí)驗(yàn)的實(shí)際加工效果確定，對一定厚度h的陰極片按上述方法進(jìn)行修形，分別修出切削刃b的厚度為:0.lbp0.2 b^0.3 b^0.4 b^0.5 Id1 ;根據(jù)切削刃厚度b以及加工間隙Λ b，確定對應(yīng)切削刃b的最佳匹配加工參數(shù)，進(jìn)行電解加工實(shí)驗(yàn)；對加工工件的尺寸和綜合偏差進(jìn)行檢測，選擇綜合檢測指標(biāo)最好的一組作為最終加工參數(shù)；由于切削刃b厚度太大會(huì)在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中影響工件螺旋線的線型，而切削刃b的厚度太小則剛度不足，綜上取陰極片h厚度為0.5-1.5mm ，切削刃b厚度為0.1-0.Sb1。
【文檔編號(hào)】B23F17/00GK103706898SQ201310738940
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】陳遠(yuǎn)龍, 荊光濤, 陳政文, 曹煜明, 張全喜 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)