專利名稱：齒輪齒面電化學(xué)機(jī)械光整加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬齒輪齒面的光整加工方法。
背景技術(shù)：
目前實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的齒輪齒面的終加工方法主要有剃齒、磨齒和珩齒。剃齒齒面的經(jīng)濟(jì)粗糙度Ra值約為1.6μm～0.8μm，磨齒齒面的經(jīng)濟(jì)粗糙度Ra值約為0.8μm～0.2μm，珩齒齒面的經(jīng)濟(jì)粗糙度Ra值約為0.4μm～0.2μm。其中，剃齒工藝加工效率較高，但其主要用于軟齒面加工，能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)粗糙度也相對(duì)較高，磨齒和珩齒工藝可以加工硬齒面齒輪，能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)粗糙度也相對(duì)較低，但是，磨齒設(shè)備和珩齒設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價(jià)格昂貴，在加工過(guò)程中磨削砂輪和珩磨輪存在損耗且容易堵塞，需經(jīng)常修整。
對(duì)于齒面粗糙度要求更低的齒輪通常要采用拋齒或研齒工藝，若要得到粗糙度極低的齒面，必須采用極細(xì)磨料，為提高效率，工藝過(guò)程中需要隨齒面粗糙度的降低更換磨料的粒度，這增加了生產(chǎn)成本。特別是對(duì)于大型、特大型齒輪，很難在保證生產(chǎn)效率的前提下，達(dá)到光整要求。因而，拋齒或研齒工藝，目前只在質(zhì)量要求很高的齒輪上使用。
電解珩齒加工技術(shù)是大連理工大學(xué)開發(fā)的一項(xiàng)齒輪精加工方法。該方法利用電化學(xué)作用和機(jī)械作用的交替進(jìn)行使齒面金屬去除從而實(shí)現(xiàn)加工。但由于該方法的電解液采用噴濺的注入方式，難以充滿整個(gè)加工區(qū)域，導(dǎo)致齒面的材料只有部分是靠電化學(xué)作用去除，大部分金屬還是通過(guò)珩磨輪的磨削作用去除的，另外，由于其工具陰極設(shè)計(jì)采用了小面積陰極展成式掃描工件齒輪齒面，使齒輪齒面的電化學(xué)作用分布不均勻也不夠充分，齒面質(zhì)量的提高效果不是很明顯，因此，與珩齒工藝相比，電解珩齒沒(méi)能顯示出其優(yōu)越性，限制了其在生產(chǎn)中的應(yīng)用及推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種齒輪齒面的光整加工方法，該方法可以在一道工序內(nèi)使齒面粗糙度Ra值穩(wěn)定的從3.2μm～0.2μm降低至0.05μm～0.02μm。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明結(jié)合齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將電化學(xué)機(jī)械光整加工技術(shù)應(yīng)用于齒輪齒面的光整加工，該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。本發(fā)明原理可用于漸開線及圓弧齒形的直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒圓柱齒輪軸、斜齒圓柱齒輪軸、直齒傘(錐)齒輪等、螺旋傘(錐)齒輪等。
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬齒輪齒面的電化學(xué)機(jī)械光整加工方法，其包括以下步驟
a、將齒輪(2′)的齒形進(jìn)行修正，使其作為電化學(xué)作用的工具齒輪(2)，所述齒輪(2′)的模數(shù)與工件齒輪模數(shù)相同；b、對(duì)工件齒輪與工具齒輪進(jìn)行定位，使得兩者在“嚙合”部位輪齒兩側(cè)間隙相等；c、將工件齒輪接電源正極，工具齒輪接電源負(fù)極，并通過(guò)一套間隙保證機(jī)構(gòu)，使工具齒輪與工件齒輪在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中齒面間始終保持一定間隙；工作過(guò)程中，工件齒輪與工具齒輪的間隙中充滿電解液，使工件齒輪表面產(chǎn)生電化學(xué)作用，形成一層鈍化膜；同時(shí)，一個(gè)與工件齒輪模數(shù)相同的珩磨輪與工件齒輪在另一部位嚙合，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)工件齒輪齒面形成機(jī)械刮削作用，將電化學(xué)作用形成的鈍化膜刮掉，工件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電化學(xué)作用與機(jī)械作用的匹配，使得工件齒輪齒面粗糙度得到降低。


圖1為齒輪齒面電化學(xué)機(jī)械光整加工方法原理圖；圖2為工具齒輪齒形修形前后的齒形圖；圖3和圖4為使工具齒輪和工件齒輪齒面間保持恒定間隙的兩種方法的結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
圖1為齒輪齒面電化學(xué)機(jī)械光整加工方法原理圖。用一個(gè)與被加工齒輪1模數(shù)相同的齒輪，通過(guò)對(duì)齒形進(jìn)行一定的修正，作為電化學(xué)作用的工具2，通過(guò)一套間隙保證機(jī)構(gòu)，使工具齒輪與工件齒輪在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，齒面間始終保持一定間隙，工作過(guò)程中，工件齒輪與工具齒輪間充滿電解液5，工件齒輪接電源3的正極，工具齒輪接電源負(fù)極，工件齒輪表面產(chǎn)生電化學(xué)作用，形成一層鈍化膜，同時(shí)，一個(gè)與工件齒輪模數(shù)相同的珩磨輪4，與工件齒輪在另一部位嚙合，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)工件齒輪齒面形成機(jī)械刮削作用，將電化學(xué)作用形成的氧化膜刮掉，工件齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電化學(xué)作用與機(jī)械作用的合理匹配，使工件齒輪齒面粗糙度得到降低。
為了使工件齒輪齒面產(chǎn)生充分的電化學(xué)作用，可以整個(gè)工具齒輪的齒面部分為導(dǎo)電部分或者整個(gè)工具齒輪的齒面部分和齒根圓弧部分均作為導(dǎo)電部分。
圖2為工具齒輪的齒形。為了使工件齒輪與工具齒輪齒面間產(chǎn)生工作間隙，將工具齒輪齒形做了一定的修正，采用一個(gè)與被加工齒輪模數(shù)相同的齒輪作為基本齒輪2′，在其基礎(chǔ)上，將齒側(cè)部分及齒根圓弧部分向內(nèi)縮進(jìn)加工間隙值，在安裝時(shí)，按照標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝齒輪即可形成齒側(cè)間隙。
圖3及圖4為使工具齒輪和工件齒輪齒面間保持恒定間隙的兩種方法。為了使工具齒輪和工件齒輪在加工過(guò)程中齒面間始終保持恒定間隙，本發(fā)明采用了兩種實(shí)現(xiàn)方法。第一種方法在工件齒輪安裝軸7上安裝與其模數(shù)、齒數(shù)和變位系數(shù)均相同的一個(gè)齒輪9，該齒輪可以采用被加工齒輪當(dāng)中的任意一件齒輪，在工具齒輪安裝軸8上也安裝一與其模數(shù)與齒數(shù)相同的齒輪10，該齒輪為非變位齒輪，這兩個(gè)齒輪稱為定位齒輪，加工前，對(duì)工件齒輪與工具齒輪進(jìn)行定位，使得兩者在“嚙合”部位輪齒兩側(cè)間隙相等，加工過(guò)程中，由兩個(gè)定位齒輪保證工件齒輪與工具齒輪之間間隙；另外一種方法為采用兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)11、12獨(dú)立安裝于工件齒輪安裝軸和工具齒輪安裝軸上，加工前進(jìn)行定位，使得工件齒輪齒面與工具齒輪輪齒兩側(cè)間隙相等，加工時(shí)，按照工件齒輪和工具齒輪的齒數(shù)比，由兩臺(tái)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)工件齒輪與工具齒輪，使其在工作過(guò)程中齒面間始終保持恒定間隙。
為了使齒面的電化學(xué)作用均勻，將工具齒輪與工件齒輪的“嚙合”部分全部置于電解液中，該電解液為循環(huán)流動(dòng)的電解液。
權(quán)利要求
1.一種金屬齒輪齒面的電化學(xué)機(jī)械光整加工方法，其包括以下步驟a、將齒輪(2′)的齒形進(jìn)行修正，使其作為電化學(xué)作用的陰極齒輪(2)，所述齒輪(2′)的模數(shù)與工件齒輪模數(shù)相同；b、對(duì)工件齒輪與陰極齒輪進(jìn)行定位，使得兩者在“嚙合”部位輪齒兩側(cè)間隙相等；c、將工件齒輪接電源正極，陰極齒輪接電源負(fù)極，并通過(guò)間隙保證機(jī)構(gòu)，使陰極齒輪與工件齒輪在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中齒面間始終保持一定間隙；工作過(guò)程中，工件齒輪與陰極齒輪的間隙中充滿電解液，使工件齒輪表面產(chǎn)生電化學(xué)作用，形成一層鈍化膜；同時(shí)，一個(gè)與工件齒輪模數(shù)相同的珩磨輪與工件齒輪在另一部位嚙合，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)工件齒輪齒面形成機(jī)械刮削作用，將電化學(xué)作用形成的鈍化膜刮掉，工件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電化學(xué)作用與機(jī)械作用的匹配，使得工件齒輪齒面粗糙度得到降低。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于整個(gè)陰極齒輪的齒面部分為導(dǎo)電部分或者整個(gè)陰極齒輪的齒面和齒根圓弧部分均作為導(dǎo)電部分，以使工件齒輪齒面產(chǎn)生充分的電化學(xué)作用。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的間隙保證機(jī)構(gòu)為一對(duì)定位齒輪(9、10)，第一定位齒輪(9)安裝在工件齒輪安裝軸(7)上，第二定位齒輪(10)安裝在陰極齒輪安裝軸(8)上。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于第一定位齒輪(9)與工件齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和變位系數(shù)均相同；第二定位齒輪(10)與陰極齒輪的齒數(shù)和模數(shù)相同，并且為非變位齒輪。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的間隙保證機(jī)構(gòu)為兩臺(tái)電機(jī)(11、12)，該兩臺(tái)電機(jī)分別安裝在工件齒輪安裝軸和陰極齒輪安裝軸上。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的修正是將齒輪(2′)的齒側(cè)部分及齒根圓弧部分向內(nèi)縮進(jìn)加工間隙值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于珩磨輪與工件齒輪為彈性接觸，通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)工件齒輪的壓力，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械作用與電化學(xué)作用的匹配。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于陰極齒輪與工件齒輪的嚙合部分全部置于電解液中，該電解液為循環(huán)流動(dòng)的電解液。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于加工后的工件齒輪齒面的粗糙度Ra值為0.05μm～0.02μm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用電化學(xué)機(jī)械光整加工齒輪齒面的方法。對(duì)一個(gè)與被加工齒輪1模數(shù)相同的齒輪2′的齒形進(jìn)行一定修正，作為電化學(xué)加工的陰極2，通過(guò)一套間隙保證機(jī)構(gòu)，使陰極齒輪與工件齒輪在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，齒面間始終保持一定間隙。加工過(guò)程中，工件齒輪與陰極齒輪間充滿電解液5，工件齒輪接直流電源3的正極，陰極齒輪接電源負(fù)極，工件齒輪齒面產(chǎn)生電化學(xué)作用，在工件齒輪的齒面形成一層鈍化膜，同時(shí)，一個(gè)與工件齒輪模數(shù)相同的珩磨輪4，與工件齒輪在另一部位嚙合，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)工件齒輪齒面形成機(jī)械刮削作用，將電化學(xué)作用形成的氧化膜刮掉，工件齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電化學(xué)作用與機(jī)械作用的合理匹配，使工件齒輪齒面粗糙度得到降低。
文檔編號(hào)C25F3/16GK1754642SQ200410083048
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者周錦進(jìn) 申請(qǐng)人:周錦進(jìn)