展成式電化學(xué)機(jī)械光整加工圓柱齒輪的齒面質(zhì)量與精度特性

摘 要：在機(jī)械制造業(yè)中，其核心傳動的元件之一便是齒輪，如果處于齒輪材料力學(xué)性能類似的條件下，那么優(yōu)良齒面的質(zhì)量與精度特性能夠得到明顯的提升，同時其應(yīng)用性能與使用壽命也能夠在一定程度上得以提升。而要有效的提升齒輪精度與齒輪質(zhì)量，便需要對齒輪展開相應(yīng)的精加工與光整加工，這同時也是提升齒輪精度與齒輪質(zhì)量的重要方式之一。實(shí)踐表明，電化學(xué)機(jī)械光整加工擁有較高的整平效率與整平能力，在圓柱齒輪加工中應(yīng)用電化學(xué)機(jī)械光整進(jìn)行加工，能夠有效的解決齒輪精度與齒面質(zhì)量等方面的問題。文章主要針對展成式電化學(xué)機(jī)械光整加工圓柱齒輪的齒面質(zhì)量與精度特性展開深入的分析，其目的在于能夠有效提升圓柱齒輪的齒面質(zhì)量與精度特性。

關(guān)鍵詞：圓柱齒輪；電化學(xué)機(jī)械；齒面質(zhì)量；展成式；精度特性

如今伴隨制造業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)備應(yīng)用數(shù)量的增加，齒輪的地位逐漸提升。其原因在于，在機(jī)械設(shè)備中，齒輪是其傳動的核心元件所在。曾有研究表明，在齒輪材料力學(xué)性能類型的條件之下，齒輪使用性能與壽命決定性的關(guān)鍵因素在于齒面質(zhì)量特性與精度特性。一些高質(zhì)量齒輪通常需要精加工與光整加工，來提升齒輪使用性能，并延長齒輪的應(yīng)用壽命。例如直升機(jī)、高速重載齒輪等。電化學(xué)機(jī)械光整加工技術(shù)擁有整平效率與整平能力，這也是其優(yōu)點(diǎn)所在。

1 展成式齒輪ECMF的原理探究

如圖1所示，該圖為ECMF基本原理圖，從圖1中可見展成式齒輪ECMF的原理復(fù)雜性所在。

圖1 展成式齒輪ECMF的原理圖

試驗(yàn)中，通常需要連接陰陽兩極電源的負(fù)極和正極連接，使得陰陽兩極之間有足夠的電解液存在。一般在加工過程中，電化學(xué)作用會在陰陽兩極之間出現(xiàn)[1]，可以通過適當(dāng)?shù)膶X間厚度進(jìn)行調(diào)整，并且嚴(yán)格的按照中心距離要求進(jìn)行安裝，從而確保安裝的質(zhì)量。

2 展成式齒輪ECMF試驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

文章所研究的試驗(yàn)設(shè)備主要為自制圓柱齒輪試驗(yàn)裝置，所應(yīng)用的電源屬于直流電源，電表為數(shù)字式的萬用表。所應(yīng)用的檢測設(shè)備主要為Taylor Hobson粗糙度檢測儀。試驗(yàn)的幾何參數(shù)為：模數(shù)為3mm、齒數(shù)為46、螺旋角為0°。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

首先在齒面粗糙度方面，如圖2所示，該圖的加工時間大約為2分鐘，珩磨輪的轉(zhuǎn)速約為80r·min-1，珩磨輪的壓力為60N時，其加工時間長短會給齒面粗糙程度帶來一定的影響[2]。這與龐桂兵在《脈沖電化學(xué)及電化學(xué)機(jī)械齒輪光整與修形加工技術(shù)研究》一文章的觀點(diǎn)有著相似之處。齒面的粗糙度會伴隨加工的時間增加而逐漸下降；當(dāng)加工開始時，其降低速度回最快，伴隨加工時間的增加，降低速度會越發(fā)緩慢，如果加工時間超出了3min，那么此時粗糙度值的降低速度會逐漸緩慢。

而圖3是加工電流120A的狀態(tài)，該狀態(tài)下，珩磨輪轉(zhuǎn)速約為80r·min-1，此時珩磨輪的壓力約為60N，該壓力段的加工時間會給齒面的粗糙度帶來一定的影響規(guī)律[3]。

通過這兩方面的證明可知，齒輪的表明粗糙度與加工效率會受到工藝參數(shù)的影響。

其次，在齒輪精度方面，需要重視齒形精度與齒間精度情況。在檢測齒形精度的過程中，需要嚴(yán)格的按照DIN的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，再此之后還需要測量加工前后的齒形精度，避免出現(xiàn)精度偏差問題。經(jīng)過測量后，實(shí)施ECMF操作以后，齒形輪廓處于光滑狀態(tài)，同時齒輪總誤差和齒輪形狀誤差的存在，能夠?qū)X輪精度情況充分的反應(yīng)出來。通過試驗(yàn)證明，加工前的剔齒通常存在著凹現(xiàn)象[4]，只有通過加工操作，才能夠使得該種現(xiàn)象得到相應(yīng)的改善與調(diào)整。但是該現(xiàn)象依舊存在。本次試驗(yàn)中對齒形精度的各項(xiàng)因素展開了充分的研究，在分析中證明，一旦電流較大，便會導(dǎo)致出現(xiàn)機(jī)械刮膜作用力下降的問題，此時將會引發(fā)齒形精度偏差問題的出現(xiàn)。而磨輪壓力增加時，齒形精度同樣會受到影響，甚至?xí)l(fā)磨輪轉(zhuǎn)速增加情況的出現(xiàn)，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速增加的時候，凹現(xiàn)象便會得到相應(yīng)的改善。

在測量齒間精度的過程中，需要將DIN測量標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)，只有這樣才能夠確保測量結(jié)果的正確性與可靠性。本次試驗(yàn)中測量了8件齒輪加工前后左右齒面的齒距誤差、齒距累積誤差等方面進(jìn)行了測量。測量結(jié)果為：經(jīng)過加工以后的齒距誤差有明顯的降低情況，左、右齒面的誤差等級會平均下降2-3級左右，加工以后的齒距累積誤差變化較小[5]。按照珩齒原理，受到機(jī)械作用的影響，齒距誤差會有所變化，但是齒距累積誤差并不會受到影響；但是如果依據(jù)電化學(xué)加工極間間隙影響去除機(jī)理，那么此時齒距誤差和齒距累積誤差受到電化學(xué)作用影響比較大。同時，在齒間精度影響中，機(jī)械作用的影響地位不可忽視，但是齒間精度并不會受到電化學(xué)作用的影響。

3 結(jié)束語

文章主要從兩點(diǎn)著手，第一點(diǎn)分析了展成式齒輪ECMF的原理，第二點(diǎn)分析了展成式齒輪ECMF試驗(yàn)。通過上述試驗(yàn)，展成式ECMF會給齒面粗糙度帶來一定的影響，如受到極間電流、珩磨輪轉(zhuǎn)速的影響，陽極的整平速度會有所提升；同時要確保齒面擁有一定的平整度，確保加工時間的充足性極為重要。

參考文獻(xiàn)

[1]龐桂兵，阿達(dá)依·謝爾亞孜旦，徐文驥，等.展成式電化學(xué)機(jī)械光整加工圓柱齒輪的齒面質(zhì)量與精度特性[J].機(jī)械工程學(xué)報，2011，47（19）：163-167.

[2]龐桂兵.脈沖電化學(xué)及電化學(xué)機(jī)械齒輪光整與修形加工技術(shù)研究[D].大連理工大學(xué)，2005（45）：56-78.

[3]唐勇.螺旋錐齒輪脈沖電化學(xué)光整加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].大連理工大學(xué)，2005（10）：45-76.

[4]李洪友.齒輪的脈沖電化學(xué)光整加工技術(shù)基礎(chǔ)研究[D].大連理工大學(xué)，2003（12）：23-45.

[5]朱平，阿達(dá)依·謝爾亞孜旦，張宏新，等.基于展成式電化學(xué)光整加工平面形狀精度的研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2013，32（11）：1624-1627.