移动式成形阴极脉冲电化学齿轮修形工艺研究

摘要

齿轮是机械产品中广泛应用的基础零部件，齿轮的质量直接影响到整机的质量。有大量研究表明，齿轮修形能有效改善齿轮使用性能，提高齿轮使用寿命。目前，国内大多数厂家都是采用的机械修形，成本和效率都有一定的局限，所获得的齿轮质量跟工业发达国家相比也有一定的差距因而急需开发先进的齿轮修形技术。本文在分析传统修形方法的基础上，研究了采用移动式阴极的脉冲电化学方法在齿轮修形上的应用。 脉冲电化学加工是近年来非传统加工领域发展较快一种加工工艺，与传统机械加工相比，脉冲电化学加工突出优点是可加工任意硬度的金属零件，脉冲电化学加工在齿轮上的应用模式也先后出现了展成法、分片阴极法、固定式成对阴极法以及移动式成形阴极法等。 移动式阴极的采用改善了流场和间隙条件，进而提高了加工质量，移动阴极法脉冲电化学加工正越来越多的应用于多种零部件的加工。由于数控技术的迅速发展，目前已可以实现对阴极复杂运动的控制，这使得了脉冲电化学加工的发展趋势是由原来的复杂阴极结构加简单阴极运动变成了复杂的阴极运动加简单阴极结构的新的发展方向，也使得采用移动阴极脉冲电化学加工实现齿轮精确修形具有了能应用于实际生产中的可行性。 采用移动式阴极对齿轮进行修形加工主要是两个方面，即齿廓修形和齿向修形，两个方面的修形所控制的工艺参数各不相同，对齿轮齿廓修形主要是根据加工间隙的不均匀分布完成，对齿轮的齿向修形主要是根据移动阴极在各加工点出扫描速度不一致完成的，本文重点对这两方面进行了讨论。除修形及其影响因素外，本文还研究了移动式成形阴极齿轮齿面的光整加工特点及其工艺参数。利用移动式阴极进行脉冲电化学齿轮的修形与光整的复合加工亦是本文的一个出发点。 本文还开发了加工控制系统，为了提高开发效率、缩短开发周期，实验中建立了以工业PC机加运动控制卡为核心的硬件系统，软件系统是在VisualC++环境下开发的，具有界面友好方便，人机交互性强的特点。 实验及测量结果表明，利用移动式阴极脉冲电化学加工对齿轮修形可以达到预定的要求，不仅能满足修形量的要求，还提高了齿轮的表面质量及精度，易于实现加工自动化，具有良好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1前言

1.2齿轮修形及其对齿轮性能的影响

1.2.1齿向修形

1.2.2齿廓修形

1.3齿轮修形理论的发展及现状

1.3.1齿轮齿廓修形理论

1.3.2齿轮齿向修形理论

1.4齿轮修形工艺现状

1.4.1齿轮传统修形工艺

1.4.2齿轮非传统修形工艺介绍

1.5本文研究的主要内容及思路

2移动式成形阴极脉冲电化学齿轮修形的理论基础

2.1脉冲电化学加工与法拉第定律

2.2移动式阴极电化学去除的数学模型

2.3移动式阴极脉冲电化学加工工艺分析

2.3.1速度对加工的影响及齿向修形

2.3.2间隙对加工的影响及齿廓修形

2.3.3工具阴极厚度对加工的影响

2.3.4移动式阴极对工件表面质量的影响

2.3.5其它影响因素

2.4非理想加工情况下考虑的因素

2.5本章小结

3移动式阴极脉冲电化学加工基础实验研究

3.1实验原理及总体结构设计

3.2移动式阴极的设计

3.2.1阴极设计概述

3.2.2阴极材料的选择

3.2.3阴极结构的设计

3.3实验条件

3.4实验结果及测量

3.5本章小结

4移动式阴极脉冲电化学齿轮修形实验研究

4.1移动式阴极脉冲电化学齿轮修形技术方案的设计与选择

4.1.1齿轮类零件脉冲电化学修形的特点及要求

4.1.2修形方案的设计与选择

4.2齿轮脉冲电化学齿轮修形实验

4.2.1齿廓成形阴极结构设计

4.2.2阴极形状曲线及齿廓修形

4.2.3阴极速度分布及齿向修形

4.2.4工装的研制

4.2.5实验总体结构及工艺参数设定

4.3实验结果

5移动式阴极脉冲电化学修形控制系统设计

5.1总体方案设计

5.2步进电机的选型

5.2.1结构类型的选择

5.2.2步进电机参数选择

5.3进电机驱动器及运动控制卡

5.4软件设计部分

5.4.1软件部分设计概要

5.4.2调试模块程序设计

5.4.3加工模块程序设计

5.4.4分度误差分析及补偿

5.5本章小结

6结论与展望

参考文献

附录A调试模块部分程序

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢