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一种高硬度弧齿锥齿轮电解加工阴极装置设计研究

内容来源:《机械设计与制造工程》      浏览次数:297      更新时间:2021-07-29

一种高硬度弧齿锥齿轮电解加工阴极装置设计研究

高妮萍

(陕西国防工业职业技术学院智能制造学院,陕西 西安 710300)

基金项目:陕西国防工业职业技术学院自然科学重点课题(Gfy21-09)

作者简介:高妮萍(1989—),女,讲师,硕士,主要研究方向为机械制造与自动化,894254553@qq.com.

 

摘要:针对高硬度材料的弧齿锥齿轮加工,提出适用于电解加工阴极刀具结构的设计方法,以改善高硬度弧齿锥齿轮传统双面铣削加工存在的齿形面精度低、啮合质量差、刀具磨损严重、加工效率低等问题。利用采样点偏置法对弧齿齿面进行建模并描述其特征,根据平衡间隙理论,设计弧齿锥齿轮阴极刀具形状,合理布局型腔主流道及分流道结构。对加工淬火后的20CrMnTi齿轮制件进行实验验证,由测量结果可知零件精度及表面质量较高,实现了高硬度弧齿锥齿轮的加工要求。

 

关键词:弧齿锥齿轮;高硬度;电解加工;阴极装置

中图分类号:TQ151       文献标识码:A       文章编号:2095-509X(2021)06-0035-03

近年来,机械零件加工向智能化、高效化方向发展,随着加工材料的多样化,对加工零件的技术要求也越来越高。高硬度弧齿锥齿轮因具有传动平稳、表面硬度高、耐磨性好、传动噪声低等优点,在飞机、汽车、冶金、钻井等工程机械传动中应用广泛。随着材料的不断升级,许多精密设备对齿轮的要求越来越高。高硬度齿轮因其具有良好的耐磨性和抗氧化性、使用寿命长等优势得到了众多企业的青睐。目前弧齿锥齿轮加工主要是依靠传统的展成法进行,加工精度较低,周期较长,成本高,并且弧齿锥齿轮齿面为复杂曲面,加工精度很难保证1。现有的齿轮加工刀具结构复杂,易磨损,严重影响齿轮加工精度,对于高硬度齿轮就更难保证加工精度。电解加工适用于高硬度材料复杂曲面的零件加工,其通过合理设计弧齿锥齿轮阴极结构,平衡阳极和阴极间隙,在加工中利用工具阴极凸起型面不断向工件阳极靠近,将工件上多余材料溶解并通过电解液带走,从而形成与阴极结构相同的形状2。目前,大多数电解加工阴极结构主要针对简单的光滑平面,对于空间复杂型面的研究较少。也有很多学者通过电解加工方法对难加工材料进行实验,虽实现了正常的零件加工,但其在尺寸精度及零件表面质量的控制方面还存在问题。通过对刀具阴极结构的合理设计,使齿轮零件在电解加工中获得更高的精度和质量,是有待进一步研究的难题。

 

1 弧齿锥齿轮模型建立

由于弧齿锥齿轮齿形面是一种复杂空间曲面,因此采用空间点齿面设计方法建立弧齿锥齿轮模型3。绘制齿型面曲线,以弧齿锥齿轮端面与基准轴线的交点为中心,建立坐标系OgXgYgZg。本文选用格里森(Gleason)制弧齿锥齿轮,为防止两齿轮啮合传动配合间隙不足,发生热膨胀顶死现象,进而导致齿轮传动失效,引入了合理的齿顶高系数和顶隙系数,见表1

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