展成式电化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性

展成式电化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性

在机械制造业中，其核心传动的元件之一便是齿轮，如果处于齿轮材料力学性能类似的条件下，那么优良齿面的质量与精度特性能够得到明显的提升，同时其应用性能与使用寿命也能够在一定程度上得以提升。而要有效的提升齿轮精度与齿轮质量，便需要对齿轮展开相应的精加工与光整加工，这同时也是提升齿轮精度与齿轮质量的重要方式之一。实践表明，电化学机械光整加工拥有较高的整平效率与整平能力，在圆柱齿轮加工中应用电化学机械光整进行加工，能够有效的解决齿轮精度与齿面质量等方面的问题。文章主要针对展成式电化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性展开深入的分析，其目的在于能够有效提升圆柱齿轮的齿面质量与精度特性。

标签：圆柱齿轮；电化学机械；齿面质量；展成式；精度特性

如今伴随制造业的不断发展，机械设备应用数量的增加，齿轮的地位逐渐提升。其原因在于，在机械设备中，齿轮是其传动的核心元件所在。曾有研究表明，在齿轮材料力学性能类型的条件之下，齿轮使用性能与寿命决定性的关键因素在于齿面质量特性与精度特性。一些高质量齿轮通常需要精加工与光整加工，来提升齿轮使用性能，并延长齿轮的应用寿命。例如直升机、高速重载齿轮等。电化学机械光整加工技术拥有整平效率与整平能力，这也是其优点所在。

1 展成式齿轮ECMF的原理探究

如图1所示，该图为ECMF基本原理图，从图1中可见展成式齿轮ECMF 的原理复杂性所在。

图1 展成式齿轮ECMF的原理图

试验中，通常需要连接阴阳两极电源的负极和正极连接，使得阴阳两极之间有足够的电解液存在。一般在加工过程中，电化学作用会在阴阳两极之间出现[1]，可以通过适当的对齿间厚度进行调整，并且严格的按照中心距离要求进行安装，从而确保安装的质量。

2 展成式齿轮ECMF试验研究

2.1 实验条件

文章所研究的试验设备主要为自制圆柱齿轮试验装置，所应用的电源属于直流电源，电表为数字式的万用表。所应用的检测设备主要为Taylor Hobson粗糙度检测仪。试验的几何参数为：模数为3mm、齿数为46、螺旋角为0°。

2.2 实验结果

首先在齿面粗糙度方面，如图2所示，该图的加工时间大约为2分钟，珩磨轮的转速约为80r·min-1，珩磨轮的压力为60N时，其加工时间长短会给齿面粗糙程度带来一定的影响[2]。这与庞桂兵在《脉冲电化学及电化学机械齿轮光整与修形加工技术研究》一文章的观点有着相似之处。齿面的粗糙度会伴随加工的时间增加而逐渐下降；当加工开始时，其降低速度回最快，伴随加工时间的增加，降低速度会越发缓慢，如果加工时间超出了3min，那么此时粗糙度值的降低速度会逐渐缓慢。

而图3是加工电流120A的状态，该状态下，珩磨轮转速约为80r·min-1，此时珩磨轮的压力约为60N，该压力段的加工时间会给齿面的粗糙度带来一定的影响规律[3]。

通过这两方面的证明可知，齿轮的表明粗糙度与加工效率会受到工艺参数的影响。

其次，在齿轮精度方面，需要重视齿形精度与齿间精度情况。在检测齿形精度的过程中，需要严格的按照DIN的标准进行检测，再此之后还需要测量加工前后的齿形精度，避免出现精度偏差问题。经过测量后，实施ECMF操作以后，齿形轮廓处于光滑状态，同时齿轮总误差和齿轮形状误差的存在，能够将齿轮精度情况充分的反应出来。通过试验证明，加工前的剔齿通常存在着凹现象[4]，只有通过加工操作，才能够使得该种现象得到相应的改善与调整。但是该现象依旧存在。本次试验中对齿形精度的各项因素展开了充分的研究，在分析中证明，一旦电流较大，便会导致出现机械刮膜作用力下降的问题，此时将会引发齿形精度偏差问题的出现。而磨轮压力增加时，齿形精度同样会受到影响，甚至会引发磨轮转速增加情况的出现，但是当转速增加的时候，凹现象便会得到相应的改善。

在测量齿间精度的过程中，需要将DIN测量标准作为基础，只有这样才能够确保测量结果的正确性与可靠性。本次试验中测量了8件齿轮加工前后左右齿面的齿距误差、齿距累积误差等方面进行了测量。测量结果为：经过加工以后的齿距误差有明显的降低情况，左、右齿面的误差等级会平均下降2-3级左右，加工以后的齿距累积误差变化较小[5]。按照珩齿原理，受到机械作用的影响，齿距误差会有所变化，但是齿距累积误差并不会受到影响；但是如果依据电化学加工极间间隙影响去除机理，那么此时齿距误差和齿距累积误差受到电化学作用影响比较大。同时，在齿间精度影响中，机械作用的影响地位不可忽视，但是齿间精度并不会受到电化学作用的影响。

3 结束语

文章主要从两点着手，第一点分析了展成式齿轮ECMF的原理，第二点分析了展成式齿轮ECMF试验。通过上述试验，展成式ECMF会给齿面粗糙度带来一定的影响，如受到极间电流、珩磨轮转速的影响，阳极的整平速度会有所提升；同时要确保齿面拥有一定的平整度，确保加工时间的充足性极为重要。

参考文献

[1]庞桂兵，阿达依·谢尔亚孜旦，徐文骥，等.展成式电化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性[J].机械工程学报，2011，47（19）：163-167.

[2]庞桂兵.脉冲电化学及电化学机械齿轮光整与修形加工技术研究[D].大连理工大学，2005（45）：56-78.

[3]唐勇.螺旋錐齿轮脉冲电化学光整加工关键技术研究[D].大连理工大学，2005（10）：45-76.

[4]李洪友.齿轮的脉冲电化学光整加工技术基础研究[D].大连理工大学，2003（12）：23-45.

[5]朱平，阿达依·谢尔亚孜旦，张宏新，等.基于展成式电化学光整加工平面形状精度的研究[J].机械科学与技术，2013，32（11）：1624-1627.