[發明專利]一種內斜微線段齒輪的電解加工裝置及方法

有效

• 申請號: 201310738940.6
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103706898A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 陳遠龍;荊光濤;陳政文;曹煜明;張全喜
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B23H3/02
• 分類號: B23H3/02;B23F17/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種內斜微線段齒輪的電解加工裝置，包括有電源系統、PLC控制系統、電解液循環過濾系統、數控轉臺、陰極系統、工件夾具，其特征在于：所述陰極系統包括有陰極桿、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，所述陰極桿的內部設有通道，側面與內部通道開孔連通，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控轉臺上；所述工件夾具包括有相互關聯的上蓋和底座，所述上蓋的中部設有通孔，且與陰極桿密封配合，所述底座上設有放置工件的定位環槽和內腔，所述底座的側面開有與內腔連通的通道，且通道的端口安裝有液壓軟管結構；

所述電源系統包括脈沖電源、陽極電纜、導電平臺、導電銅板、陰極電纜，脈沖電源的正極通過陽極電纜接導電平臺，工件夾具通過壓板和螺栓連接固定在導電平臺上實現陽極工件導電；脈沖電源的負極通過陰極電纜連接導電銅板固定在陰極系統平法蘭盤的焊接直角三通管的一側上，實現工具陰極片的導電連接；所述電解液循環過濾系統包括電解液池、過濾器、輸液泵、三通閥、輸液管、壓力表，通過輸液泵經過濾器將電解液輸送到工件夾具的進液口，經底座緩沖腔進入工件和陰極片之間的間隙，通過陰極桿上的回液孔流出，經出水口回液到電解液池；通過調節三通閥的開度可以調節輸入口的壓力和流量。

2.根據權利要求1所述的內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型密封圈實現端面密封，所述陰極桿與上蓋內腔之間通過Y型密封圈實現軸向密封，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.根據權利要求2所述的內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形密封圈的內側，螺釘與上蓋之間加密封墊保證端面密封。

4.根據權利要求1所述的內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度角的進液口進入底座緩沖腔，電解液流動均勻穩定能在整個腔室內循環且有一定的速度，充滿腔室后流經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直徑為5mm的小孔進入中空的陰極桿，經陰極桿上的回液管嘴回液。

5.根據權利要求1所述的內斜微線段齒輪的電解加工裝置，其特征在于：所述數控轉臺的軸心與陰極桿軸心的對心是通過平面法蘭與數控轉臺之間的定位棒實現，所述底座內工件與陰極桿的對心通過工件中卡裝的對刀塊實現。

6.基于上述權利要求1所述的內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控轉臺軸心、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平法蘭盤用螺栓連接固定到數控轉臺的端面上，保證數控轉臺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，將陰極桿向下進給，使對刀塊側面與陰極夾具底座內工件的內環面配合；此時固定陰極夾具底座的位置即可保證工件、陰極片和數控轉臺對心；

取下對刀塊換上陰極片后通過控制系統實現Z軸的直線進給和數控轉臺帶動的繞Z軸的旋轉運動的復合；所述的數控轉臺提供陰極片的旋轉運動，保證加工齒輪的螺旋角；所述的工件上設有預孔，過程中采用1mm厚陰極片作為工具陰極，運用電化學陽極溶解的原理，工具陰極在沿軸向直線進給運動和繞軸旋轉運動的復合作用下形成要加工內斜齒輪的齒形，要加工的內斜微線段齒輪的螺旋角由陰極片軸向進給運動和繞軸的旋轉運動復合形成，當要加工的齒輪螺旋角改變時可以通過改變軸向進給和繞軸旋轉進給的速度比得到需要的螺旋角；采用PLC控制系統，通過調節發送給陰極軸向進給步進電機和繞軸旋轉運動步進電機的脈沖個數之比，可以實現不同的進給速度比以加工出不同螺旋角的內斜齒輪；采用反流加背壓的方式輸送電解液，電解液分兩路進入底座，進液管口與底座呈一定斜度，保證底座緩沖腔內流場循環均勻充分；電解液流經加工間隙，由陰極桿周向分布均勻的四個小孔流入中空的陰極桿，經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側偏移一個加工間隙δ得到,最后對陰極片的側面進行修形；在靠近陰極片上端面的側面上進行鉗工修形，修出60°的倒角，保證陰極片側面上修出一切削刃b，切削刃b的厚度需由加工實驗的實際加工效果確定，對一定厚度b₁的陰極片按上述方法進行修形，分別修出切削刃b的厚度為：0.1b₁、0.2?b₁、0.3?b₁、0.4?b₁、0.5?b₁?；根據切削刃厚度b以及加工間隙Δb，確定對應切削刃b的最佳匹配加工參數，進行電解加工實驗；對加工工件的尺寸和綜合偏差進行檢測，選擇綜合檢測指標最好的一組作為最終加工參數；由于切削刃b厚度太大會在旋轉運動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b₁厚度為0.5_~1.5mm，切削刃b厚度為0.1_~0.5b₁。