[发明专利]电解剃齿方法

说明书

本发明涉及一种热处理后硬齿面齿轮精加工的工艺方法。

齿轮在热处理后，由于变形使误差变大，特别是齿形误差和齿向向误差。通常是用磨齿等工艺方法来修正这些误差，磨齿加工精度高，但其设备昂贵，加工成本高（例如：秦川机床厂生产的蜗杆砂轮磨齿机每台53万元，瑞士顿斯豪尔公司RZ3105磨齿机每台约人民币300万元）。目前可用于硬齿面齿轮（我们将经过热处理后变硬的齿轮称为硬齿面齿轮）的加工方法还有：齿轮电解加工、电解衍齿和衍齿。

齿轮电解加工的加工精度很低，一般只用在其它加工无法实现的场合。

电解衍齿一般采用中极法（参见：①陈企平“电解衍齿及其原理探讨”大连工学院学报，1980.3.及②卫国强、王德伦“大模数齿轮电解衍磨的研究”第五届全国电加工学术年会论文集、1986.）。它的原理是：被加工齿轮与电源阳极相连并与阴极齿轮（即中极）相啮合，阴极齿轮与电源阴极相连。阴极齿轮与被加工齿轮的齿面既啮合又有一定的齿侧间隙。电解液喷入阴极齿轮与被加工齿轮之间，在电流作用下，被加工齿轮面上便形成一层钝化膜。为了使齿面上的钝化膜均匀形成，阴极齿轮与被加工齿轮需做相对轴向移动。当带有钝化膜的齿轮与衍磨轮啮合时，衍磨轮就可以很容易的把钝化膜去除。这样周而复始，便可实现对齿轮的加工，衍磨轮需相对齿轮做轴向移动。

电解衍齿的刀具齿面与齿轮均为单面啮合（即刀具齿的一侧面与工件齿相啮合），它可以修正齿形误差和改善齿面的表面粗糙度，但因为是点接触啮合，故对齿向误差的修正能力较差。

本发明的目的在于针对上述的不足，设计一种高效、低成本、高精度的硬齿面齿轮精加工工艺方法。

本发明的技术解决方案是：

1.采用中极法进行电解剃齿加工。加工时，刀具齿面与工件齿面为双向啮合，并在齿宽方向一直保持线接触。此法不但可以修正齿形误差和改善齿面的表面粗糙度，而且还可以修正齿向误差。

中极法剃齿时的阴极齿轮采用多片式铆合结构，每个齿上都镶嵌有绝缘齿片，（且绝缘齿片的齿厚要大于金属齿的齿厚），其齿轮齿数Z，片数n，以及一个金属齿片上绝缘齿个数P，阴极齿轮的一个齿上相邻二个绝缘齿间的齿片数目△n之间的关系为：

P＝ (Z)/(n-（△n+1）)

△n+1≥ (n)/2 .

2.采用经专门设计、制造的剃齿刀进行电解剃齿。该剃齿法不采用中极法，而在剃齿刀的齿面上涂敷一层高强度绝缘环氧类材料。当剃齿刀容屑槽底与工件齿面的间隙构成电解间隙，并在工件齿面形成钝化膜时，利用剃齿刀刀刃将钝化膜去除，从而实现硬齿面齿形的精加工。

本发明的效果是：

由于本发明“电解剃齿方法”的剃齿刀齿面与工件齿面是线接触，因此既可以修正齿形误差，又可修正齿向误差，并且能达到较高的精度。同时，由于剃齿刀主要是刮除阳极钝化膜，因此刀具的寿命也比较长。该方法普遍适用于齿轮加工行业，具有精度高，成本低、耗能少的特点。

附图说明：

图1为中极法电解剃齿原理图

图2是径向进给原理图

图3是切向进给原理图

图4是阴极进给原理图

图5是阴极刀具法电解剃齿原理图

图6是迭片式阴极齿轮结构图

图7是阴极齿轮沿A-A线的剖观图

图8是绝缘齿的分布图

图1是中极法电解剃齿的原理图。剃齿刀〔1〕与被加工齿轮〔2〕（与电源相连）啮合。阴极齿轮〔3〕（与电源阴极相连）与被加工齿轮〔2〕啮合。电解液喷入阴极齿轮与被加工齿轮之间。在电流作用下，被加工齿轮面上形成一层钝化膜。当带有钝化膜的齿轮与剃齿刀啮合时，剃齿刀就很容易的把造成加工误差的各高点钝化膜去除。这样周而复始，便可实现对齿轮的精加工。

阴极齿轮结构如图7所示。它是由夹板〔10〕、〔11〕把图8中所示的铜齿片〔9〕夹在一起，由铆钉〔12〕铆接在一起制成。每片铜齿片上都均布嵌有一个或几个绝缘齿〔8〕，绝缘齿的齿厚较之其它金属齿稍大，这样可使阴极齿轮与工件齿轮啮合时能保证一定的导电间隙。

导电铜齿片上嵌有绝缘齿的个数P与阴极齿轮总齿数Z及铜齿片的片数n有如下关系：

P＝ (Z)/(n-1（△n+1）)

△n表示阴极齿轮的一个齿上两片绝缘齿之间的齿片数目。一般情况下取△n+1≥ (n)/2 。

按上述关系式计算的绝缘个数，能保证绝缘齿按图8所示的规律分布。

图5是阴极刀具法电解剃齿的原理图。

所谓阴极刀具，系指将阴极与刀具合二为一，使剃齿刀同时具备刀具和电极两种功能。该剃齿刀是在金属径向剃齿刀的齿面上涂镀一层高强度的绝缘环氧类制成的材料。当剃齿刀〔5〕（与电源阴极相连）与被加工齿轮〔6〕（与电源阳极相连）啮合时，剃齿刀的齿面与被加工齿轮的齿面是绝缘的，而剃齿刀的容屑槽底没有涂镀绝缘层，便可起阴极作用，导电间隙由容屑槽的深度来保证。当电解液经喷头〔7〕喷入剃齿刀〔5〕与被加工齿轮〔6〕之间时，在电流的作用下可在齿轮齿面上形成一层钝化膜，剃齿刀的刀刃可以把造成轮齿加工误差的各高点钝化膜去除，实现硬齿面齿轮的精加工。阴极剃齿刀或工件也可以有前述的径向、切向和对角三种进给方式。