本发明专利技术公开了一种难切削材料、小模数内齿轮的电解加工方法及装置，其中方法是：采用一种上下异形结构的工具阴极，其中工具阴极的小端端面为圆形，与工件预孔之间的间隙即为初始加工间隙，可保证流场稳定；工具阴极的大端为阴极齿；工具阴极的小端到大端之间的部分由圆形平稳过渡至阴极齿形；采用正向流动加背压的电解液流动方式，电解液自阴极系统的中空通道流入，进而充满装有工件的有机玻璃腔体，再从工具阴极和工件之间的间隙流出。本发明专利技术所设计工具阴极为上下异形结构,可实现三维进给,且工件毛坯设有预孔,可以使电解加工中工具阴极的进给速度相对于端面进给速度提高5～10倍，且加工过程稳定,有利于提高加工效率和成形精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种难切削材料、小模数内齿轮的电解加工方法及装置，属于电解加工
技术介绍
内齿轮是现代机械设备中重要的联接构件，广泛应用于机械加工、运输、航空航天、化工、冶金等工程领域，例如汽车变速箱、行星齿轮系、机床传动装置、机械增压器等。内齿轮的加工精度、质量、效率也直接影响到机器的工作性能、使用寿命和制造成本。传统工艺中，内齿轮的加工通常安排在热处理之后，作为最终加工，而热处理后的工件硬度较高，强度较大。若采用拉削工艺加工，刀具磨损很快，通常一把价值数万元的拉刀的使用寿命仅有几十次；若采用数控铣削工艺加工，不仅加工成本较高，而且加工得到的·工件表面会有难以去除的飞边、毛刺。本专利技术针对的加工对象是难切削材料、小模数内齿轮，其毛坯材料多为高温合金、不锈钢、钛合金、硬质合金等，若采用传统的切削加工工艺，加工过程中切削力大、切削温度高、加工硬化严重，进而刀具磨损严重；产生的切屑不易控制，容易出现“粘刀”现象或形成积屑瘤，使工件表面光洁度下降；材料线膨胀系数较大，工件易变形，尺寸精度也难以保证。并且，小模数的内齿轮结构属于内型面难加工结构，传统加工工艺也难以胜任其加工。电解加工是基于电化学阳极溶解原理，借助于工具阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成形的一种工艺方法，适用于难切削金属材料、复杂形状零件的加工。相对于其他方法，电解加工工艺在加工内齿轮方面有以下优点1.工具阴极无损耗；2.生产效率高，劳动强度小；3.加工表面质量高、无应力、无热影响区；4.不受材料力学、机械性能限制；5.工具阴极的制造工艺简单，寿命长、费用低，数百元的工具阴极代替一组数万元的拉刀，经济效果十分显著。但电解加工本身也存在着一些缺点，如稳定流场的设计较为复杂；成形过程中工具阴极和工件之间电场的变化规律较为复杂；阴极设计虽然较为困难，设计周期偏长，但一旦试制成功，在正常条件下，阴极可永久使用。因此，将电解加工技术应用于难切削材料、小模数内齿轮的加工，具有重要的工程意义。
技术实现思路
I、专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种难切削材料、小模数内齿轮的电解加工方法及装置，实现难切削材料、小模数内齿轮的精密、高效、低成本电解加工。2、技术方案 一种难切削材料、小模数内齿轮的电解加工方法，其特征在于 (a)采用一种上下异形结构的工具阴极，对已有预孔的工件进行轴向快速送进加工，工件齿形依靠工具阴极侧面基于电化学阳极溶解原理加工成形；其中工具阴极的小端端面为圆形，与工件预孔之间的间隙即为初始加工间隙，可保证流场稳定；工具阴极的大端为阴极齿，用以保证工件内齿轮的最终齿形；工具阴极的小端到大端之间的部分由圆形平稳过渡至阴极齿形； (b)采用正向流动加背压的电解液流动方式，电解液自阴极系统的中空通道流入，进而充满装有工件的有机玻璃腔体，再从工具阴极和工件之间的间隙流出。所述工具阴极大端阴极齿齿高h与工具阴极的整体厚度H的尺寸关系为H=5 8h ； 所述的工具阴极小端和大端阴极齿齿顶连线与其轴线的夹角α为5° 30° ; 所述的工具阴极大端阴极齿齿形与工件内齿轮齿形的间隙δ=μ △，初始间隙Δ =0. I O. 3mm ; 其中μ为间隙修正正系数， 当计算阴极大端的齿顶间隙时，间隙修正系数μ =0.9 I. O ; 当计算阴极大端的齿根间隙时，间隙修正系数μ =1. I I. 2 ;当计算阴极大端的侧面间隙时，阴极齿形自上而下的间隙修正系数μ从O. 8到I. 5之间连续递增。工件预孔到工件内齿轮齿顶圆的单边余量为ζ (2ha*+c*)m，其中，ζ为修正系数，取值O. 15 O. 22 ;ha*为工件内齿轮的齿顶高系数，c*为其顶隙系数,m为其模数。所述的背压有两种调节方式 Ca)调节有机玻璃腔体上所接节流阀的阀口开度，属于精调； (b )通过调节密封装置的密封程度以调节背压，属于粗调。本专利技术的电解加工装置，包括脉冲电源、电解液循环过滤系统、加工机床控制系统、阴极系统、工件、工件夹具、密封部分、工作箱、工作台，其特征在于 所述阴极系统包括工具阴极、阴极连杆、阴极接头，工具阴极安装在阴极接头的一端，阴极接头的另一端与阴极连杆以螺纹相连，三者具有相连通的电解液通道；电解液循环过滤系统的进液管与阴极连杆相连； 所述工件夹具包括端盖、有机玻璃腔体、导电压块，其中，工件置于有机玻璃腔体内，由有机玻璃腔体内壁对工件进行径向定位，有机玻璃腔体安装在基座上，基座固定于机床工作台；端盖和导电压块从轴向两侧压紧工件，实现工件的轴向定位与夹紧； 所述密封部分包括锁紧块、橡胶密封圈、内六角螺钉、端盖，锁紧块和含橡胶密封圈由内六角螺钉连接到端盖外端面上，通过调节螺钉旋合的松紧程度调节加工背压； 脉冲电源正极与导电压块相连，使与其接触的工件带正电，负极与阴极连杆相连，使安装在其上的工具阴极带负电，在电流回路中连接有测量电解加工电压及电流的电压表和电 流表。在工具阴极底面、阴极连杆前部及其连接部分涂上绝缘层。上述加工装置，采用一种上下异形结构的工具阴极，对已有预孔的工件进行轴向快速送进加工，送进速度一般为端面进给速度的5 10倍；工件齿形依靠工具阴极侧面基于电化学阳极溶解原理加工成形。加工过程中采用正向流动加背压的电解液流动方式，电解液自阴极系统的中空通道流入，进而充满装有工件的有机玻璃腔体，再从工具阴极和工件之间的间隙以高速(6 30m/s)流出以保证带走工件阳极的溶解产物和电解电流通过电解液时所产生的热量，并去极化。加工装置中，上下异形结构的工具阴极，其设计满足以下要求①其小端端面为圆形，与工件预孔之间的间隙即为初始加工间隙，可保证流场稳定；其大端为阴极齿，用以保证工件内齿轮的最终齿形；其小端到大端之间的部分平稳过渡；②工具阴极大端阴极齿齿高h与工具阴极的整体厚度H的尺寸关系满足设计要求H=5 8h ;③工具阴极小端和大端阴极齿齿顶连线与其轴线的夹角α为5。 30° 初次设计的工具阴极大端阴极齿齿形是依据等间隙原则近似得到，即由目标工件内齿轮齿形(即加工想要获得的理想齿形)等间隙缩放得到，该缩放间隙Λ=0. I O. 3mm。由初次设计的工具阴极对工件进行试加工，将加工得到的工件内齿轮的齿形与目标内齿轮齿形进行比较，检测得到它们在齿顶、齿侧、齿根处的差值，将该差值代入修正模型计算间隙补偿值，根据间隙补偿值对原工具阴极大端齿形进行修正，重新生成工具阴极大端齿形。用修正后得到工具阴极再进行试加工，检测差值，进一步修正，也就是通过多次迭代的方法获得最佳的工具阴极大端阴极齿形。检测该阴极齿形与目标工件内齿轮齿形在每点法线处的间隙值I并与初始缩放间隙Λ进行比较，可以得到间隙修正系数μ，δ=μ Λ。具体修正结果如下(如图4)计算阴极齿形齿顶的间隙 Δ, μ,取值O. 9 I. O; 计算阴极齿形齿根的间隙4 = ^ Δ,巧取值I. I I. 2; 计算阴极齿形齿侧的间隙4 = Δ,托自上而下取值从O. 8到I. 5之间连续递增变化。在实际设计阴极时，依据修正间隙值由目标内齿轮齿形映射到相应阴极齿形的过程中，会遇到映射的交叉区域，如由齿顶到齿侧的过渡部分和齿侧到齿根的过渡部分。对于该区域，其间隙值平滑过渡。所加工的工件设有预孔，预孔的设置使工具本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种难切削材料、小模数内齿轮的电解加工方法，其特征在于：（a）采用一种上下异形结构的工具阴极（4），对已有预孔的工件（5）进行轴向快速送进加工，工件齿形依靠工具阴极侧面基于电化学阳极溶解原理加工成形；其中工具阴极的小端端面为圆形，与工件预孔之间的间隙即为初始加工间隙，可保证流场稳定；工具阴极的大端为阴极齿，用以保证工件内齿轮的最终齿形；工具阴极的小端到大端之间的部分由圆形平稳过渡至阴极齿形；（b）采用正向流动加背压的电解液流动方式，电解液自阴极系统的中空通道流入，进而充满装有工件（5）的有机玻璃腔体（1），再从工具阴极（4）和工件（5）之间的间隙流出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余旭东，赵建社，刘青海，王超恒，丰莉，王峰，肖雄，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。