[发明专利]一种电解加工直齿面齿轮的阴极装置设计方法

说明书

本发明公开了一种电解加工直齿面齿轮的阴极装置设计方法，包括以下步骤：步骤一：确定直齿面齿轮的基本设计参数；步骤二：基于复杂齿面坐标点的网格规划原则对直齿面齿轮进行齿面网格划分，采用沿齿根/齿顶方向的截面放样法建立直齿面齿轮轮齿的三维模型；步骤三：根据直齿面齿轮所划分的齿面网格，对直齿面齿轮轮齿的建模坐标点进行采样分析，通过采样分析获取建模坐标点的坐标值；步骤四：根据采样分析结果计算阴极头型面结构参数；步骤五：在UG三维制图软件中确定阴极头型面的最终位置，本发明不仅使得各加工区域的电场保持均匀分布、保证了加工过程的稳定性，还充分提高了电解液的利用率，达到了提高电解加工直齿面齿轮效率的目的。

技术领域

本发明涉及齿轮加工技术领域，具体是一种电解加工直齿面齿轮的阴极装置设计方法。

背景技术

直齿面齿轮是一种与直齿圆柱齿轮相啮合的平面齿圈齿轮，凭借其重合度高、传动平稳、噪声低、扭矩分流效果好等传动优势，被广泛应用于低速和高速、轻载和重载的众多传动领域中。然而直齿面齿轮的齿面较为复杂，其几何形状已不是传统渐开线齿面或其他常见的齿面，而是一种复杂的空间曲面，加工时为了解决传统展成法切削加工存在的周期长、成本高的问题以及成型法铣削加工存在的批量化制造质量低的现象，常采用电解加工对这种具有复杂型面的传动零件进行批量化生产，而在进行电解加工前首先要根据待加工直齿面齿轮的形状结构设计相应的电解加工阴极装置，阴极装置在阴极头型面结构与电解液流道内部型腔结构方面的设计是决定后续电解加工质量与效率的关键，目前针对电解加工阴极头型面结构的设计方法主要有：等间隙法、cosθ法和侧面间隙法。其中等间隙法是对待加工件整体表面的加工间隙进行求解，认为其各部位的加工间隙是相等的，具有阴极头型面结构设计简单的特点；而cosθ法和侧面间隙法是对待加工件在各部位表面处的加工间隙进行求解，认为其各部位的加工间隙是不等的，具有阴极头型面结构设计精度高的特点；考虑到直齿面齿轮的齿面是一种复杂空间型面，如果采用等间隙法设计则无法精确的反映出阴极头型面结构，而cosθ法和侧面间隙法分别适用于θ_i≤45°(i＝1,2,3…n，即待加工件在各部位表面处的采样点所在曲面的法向量与阴极进给速度之间夹角)和θ_i＞45°的情况，因此有必要根据待加工件在各部位表面处的采样点所在曲面的法向量与阴极进给速度之间的不同夹角情况建立不同的阴极头型面结构设计方案，并在采样过程中建立相应的采样准则以防止采样点选取过少时引起的阴极头型面设计精度低以及采样点选取过多时降低建模效率的问题，形成一条高质、高效的直齿面齿轮阴极头型面结构设计体系。另外在对电解液流道设计时，合理的阴极电解液流道内部型腔结构设计不仅会使得各加工区域的电场保持均匀分布、保证加工过程的稳定性，同时还能提高电解液的利用率，从而为高质量、高效率的直齿面齿轮电解加工奠定基础。

发明内容

发明的目的在于提供一种电解加工直齿面齿轮的阴极装置设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：

一种电解加工直齿面齿轮的阴极装置设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：确定直齿面齿轮的基本设计参数；

步骤二：基于复杂齿面坐标点的网格规划原则对直齿面齿轮进行齿面网格划分，采用沿齿根/齿顶方向的截面放样法建立直齿面齿轮轮齿的三维模型；

步骤三：根据直齿面齿轮所划分的齿面网格，对直齿面齿轮轮齿的建模坐标点进行采样分析，通过采样分析获取建模坐标点的坐标值；

步骤四：根据采样分析结果计算阴极头型面结构参数；

步骤五：在UG三维制图软件中确定阴极头型面的最终位置。

作为发明进一步的方案：所述基本设计参数包括直齿面齿轮的模数、齿数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数。