錐齒輪加工工藝課件

李益，楊坤，羅曦錐齒輪加工工藝李益，楊坤，羅曦錐齒輪加工工藝1目錄引言直齒錐齒輪加工工藝螺旋錐齒輪加工工藝螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝目錄引言2引言引言3

直齒錐齒輪加工工藝

直齒錐齒輪加工工藝4主要內容主要內容5錐齒輪加工方法介紹仿形銑削法展成銑齒法精密鍛造法冷擠壓法粉末冶金方法最常用

傘齒刨按照不同行業(yè)和現(xiàn)有設備錐齒輪加工方法錐齒輪加工方法介紹仿形銑削法展成銑齒法精密鍛造法冷擠壓法粉末6直齒錐齒輪數控加工條件

直齒錐齒輪數控加工必要條件選擇合適的數控機床引入合適的專用夾具選擇合適的加工刀具直齒錐齒輪數控加工條件直齒錐齒輪數控加工必要條件選擇合適的7直齒錐齒輪數控加工條件數控機床選擇選用普通數控銑床直齒錐齒輪數控加工條件數控機床選擇選用普通數控銑床8直齒錐齒輪數控加工條件專用夾具設計直齒錐齒輪數控加工條件專用夾具設計9直齒錐齒輪數控加工條件加工刀具選擇刀具的選擇原則是強度和加工效率，由于盤銑刀的加工效率和強度能滿足加工要求，因此選擇用盤銑刀。不同規(guī)格不同形狀的齒輪加工刀具也不同直齒錐齒輪數控加工條件加工刀具選擇刀具的選擇原則是強度和加工10數控銑削加工原理依然是利用范成法對齒形銑削成形數控銑削加工原理依然是利用范成法對齒形銑削成形11展成運動原理展成運動時，兩臺電機根據要求聯(lián)動，實現(xiàn)待加工齒輪的復合運動。分齒時，搖臺電機不動，僅由工件頭電機轉動實現(xiàn)分齒。以下以加工一對嚙合的錐齒輪，齒數為Z1,Z2為例講解展成運動關系。展成運動時，兩電機的轉角關系為：加工齒數為Z1的錐齒輪時：加工齒數為Z2的齒輪時

展成運動原理展成運動時，兩臺電機根據要求聯(lián)動，實現(xiàn)待加工齒12展成加工過程展成加工過程13數控銑削加工步驟生成程序導入機床加工數控銑削加工步驟生成程序導入機床加工14數控銑削加工步驟刀軌參數確定數控銑削加工步驟刀軌參數確定15數控銑削加工步驟刀軌計算由于刀軌是直接決定加工質量的高低，因此刀軌的正確與否十分重要O齒輪節(jié)錐頂點X齒輪軸線方向Y機床平面X-YZ由于被加工齒輪與盤銑刀之間的相對展成運動，產形齒輪的節(jié)錐面與被加工齒輪節(jié)錐面嚙合作純滾動，盤銑刀到面與被加工齒面時刻相切刀軸方向矢量其中α為壓力角，ν=δ-90°,δ為節(jié)錐角，φ1

φ2為每銑削一次被加工齒輪繞X和Y軸轉動的角度，由齒輪嚙合原理得出上式。ε為軸交角。確定銑刀,毛坯相對位置：在編寫刀軌文件的過程中還需要控制刀具中心的位置該加工是從齒根處開始加工，之后銑削到齒頂。因此計算刀具中心軌跡坐標以節(jié)錐面為基準。現(xiàn)采用增大到半徑的方式來實現(xiàn)使得刀具半徑增大為R+1,2M，這樣既沒有改變刀具中心的軌跡又能夠使得刀具與被加工齒輪完全嚙合。每經轉動一次后的刀具中心坐標刀具與節(jié)錐面相切時刀具中心坐標為：x=n1=X+R*sinα*cosβy=n2=Yz=n3=Z+R*cosα數控銑削加工步驟刀軌計算由于刀軌是直接決定加工質量的高低，因16數控銑削加工步驟

刀軌參數化獲取刀位文件將文件分成相互獨立的塊為所有的塊找出公共父類派生子類對象數控銑削加工步驟刀軌參數化獲取刀位文件將文件分成相互獨立的17CNC加工傘齒輪的優(yōu)勢1、相比于傘齒刨：能加工錐角大于90度的傘齒輪；2、相對于五軸機床加工：操作簡單，成本低。3、利用UG等CAM軟件可以進行數控編程仿真，程序經后置處理可直接用于機床。4、通過計算機仿真可以減少試切次數，降低生產成本；5、參數化建模使得程序具有通用性。CNC加工傘齒輪的優(yōu)勢1、相比于傘齒刨：能加工錐角大于90度18

螺旋錐齒輪加工工藝

螺旋錐齒輪加工工藝19螺旋錐齒輪加工在齒輪加工中弧齒錐齒輪的加工是比較復雜的，主要表現(xiàn)在切齒工序上。螺旋錐齒輪是成對設計、制造和使用的，所以大、?。ㄖ?、從動）輪的加工工藝是同時考慮的。汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪大多采用格里森齒制。批量生產的切齒工序多采用“固定安裝法”，并以大輪兩齒面為基準，用調整小輪兩齒面的加工參數去獲得需要的接觸區(qū)和嚙合側隙。2022/11/17螺旋錐齒輪加工在齒輪加工中弧齒錐齒輪的加工是比較復雜的，主要20螺旋錐齒輪直齒錐齒輪和螺旋錐齒輪2022/11/17螺旋錐齒輪直齒錐齒輪和螺旋錐齒輪2022/11/1221加工工藝路線制坯輪坯及安裝連接部位的粗、精加工研齒安裝連接部位的精加工熱處理切齒磷化配對光整加工2022/11/17加工工藝路線制坯輪坯及安裝連接部位的粗、精加工研齒安裝連接部22制坯（1）汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪毛坯絕大多數經模鍛制成，材料為低碳合金鋼。盤形大輪毛坯采用碾擴孔工藝、軸類小輪毛坯采用立鍛工藝可以降低材料消耗。2022/11/17制坯（1）汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪毛坯絕大多數經23制坯（2）鍛坯需經正火處理，以消除鍛造應力、改善組織和獲得良好的加工切削性能。采用等溫正火處理更有利于后續(xù)滲碳淬火處理時產品的金相組織和變形的改善。正火后的硬度值一般規(guī)定為156~207HBS，合適的硬度值為160~190HBS，這樣有利于降低切齒的齒面粗糙度和提高刀具的耐用度。（3）鍛坯正火處理后應進行清理，以除去鍛坯表面的氧化皮?？刹捎脪佂杌蛩嵯刺幚?。酸洗處理可能污染環(huán)境，應盡量避免采用。2022/11/17制坯（2）鍛坯需經正火處理，以消除鍛造應力、改善組織和獲24輪坯加工（1）輪坯加工可以采用多軸車床工序集中的方法，也可以采用普通車床和仿形車床用工序分散的方法。采用數控機床工序集中的方法更能保證輪坯精度。2022/11/17輪坯加工（1）輪坯加工可以采用多軸車床工序集中的方法，也可以25輪坯加工（2）輪坯加工主要控制面錐角、輪冠距和工藝定位面精度。面錐角和輪冠距決定了安裝在切齒機床夾具上切齒后齒輪的齒深和齒頂高，它直接影響成對齒輪嚙合時的底隙和接觸區(qū)在齒面上的位置，所以面錐角和輪冠距尺寸的控制與圓柱齒輪齒頂圓尺寸控制要求是相似的。為防止輪齒小端可能產生的齒頂、齒根干涉，面錐角公差取+8′，輪冠距公差取-0.1~0.15mm。成批生產時，應用“標準齒坯”和齒坯檢驗儀對輪坯進行比較測量。為保證大輪的切齒安裝定位要求，定位平面的平面度應≤0.03mm，粗糙度Ra≤1.6μm，并要求在一次裝夾中同時加工定位圓孔和平面，保證圓孔尺寸精度、圓度及圓孔與平面的垂直度。需要注意的是，大平面上要加工齒輪安裝螺釘孔。由于刀具等原因，在大平面螺釘孔口處可能留有飛邊毛刺，所以在齒輪安裝螺釘孔加工后再磨大平面是合理的。2022/11/17輪坯加工（2）輪坯加工主要控制面錐角、輪冠距和工藝定位面精度26輪坯加工（3）其余安裝連接部位尺寸如螺孔、螺釘通孔、花鍵、開口銷孔、槽及小輪螺紋等，與其他機械零件的加工方法和要求相同。對熱處理后不再加工的部位，應充分考慮其變形的冷熱數據配合。2022/11/17輪坯加工（3）其余安裝連接部位尺寸如螺孔、螺釘通孔、花鍵27切齒

切齒工序是弧齒錐齒輪加工中最為重要的工序，尤其是作為輪齒部位最終加工工序時，因為后面沒有磨齒工序修正。（1）弧齒切齒機床是一類專門的機床。按切削方式可分為“分齒切削法”（亦稱面銑法）和“連續(xù)切削法”（亦稱面滾法）。采用分齒切削法的機床有格里森No.116、No.26等，蘇式525、528等及國產Y2250、Y2280、YH605等。采用連續(xù)切削法的機床有奧利康SM2等。采用六軸聯(lián)動全數控的格里森鳳凰系列切齒機和奧利康C系列切齒機均可以完成上述兩種切削方式。2022/11/17切齒切齒工序是弧齒錐齒輪加工中最為重要的工序，尤28切齒（2）成批生產中通常采用固定安裝法。大輪可以采用展成法（滾切法）加工，也可以采用格里森No.607、No.609和Y2950等進行成型法加工。采用成型法加工可以獲得較高的生產率，但條件是被加工齒輪副的傳動比≥2.5時才能采用。小輪都是采用展成法加工。大輪采用成型法加工、小輪采用展成法加工時也稱為半展成法。采用固定安裝法加工大、小輪是一種工序分散的方法。成對弧齒錐齒輪同時連續(xù)加工時，需要粗切大輪、精切大輪、粗切小輪、精切小輪凹面、精切小輪凸面共5臺切齒機。前3臺采用雙面刀盤，后兩臺采用單面刀盤，分別精切小輪凹凸面，可以更方便地調整和控制凹凸兩面的接觸區(qū)質量。2022/11/17切齒（2）成批生產中通常采用固定安裝法。大輪可以采用展成法（29切齒成對生產的弧齒錐齒輪應先加工大輪，再加工小輪。把在生產中調試完成并經熱處理后驗證，符合齒輪精度和接觸區(qū)要求的產品留一對作為“樣件大、小輪”。以它們來分別檢驗控制生產中的大、小輪是合理的做法。2022/11/17切齒成對生產的弧齒錐齒輪應先加工大輪，再加工小輪。把在生產中30熱處理要求（1）汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪材料為低碳合金鋼，采用滲碳淬火熱處理工藝，以達到輪齒表面硬而心部韌的性能要求。表面硬度為58~64HRC。齒根心部硬度為30~45HRC。有效硬化層深視齒輪模數大小而定。小輪有效硬化層深比大輪有效硬化層深增加0.1mm。小輪表面硬度比大輪表面硬度高1~2HRC。（2）熱處理后齒輪會產生一些變形。在不同材料、齒輪結構及熱處理方法和條件下，變形是不同的。在齒輪批量生產中，希望在材料、齒輪結構及熱處理方法和條件相同時，熱處理后齒輪的變形穩(wěn)定，以便機加工切齒等工序進行冷熱配合修正。必要時可將少量齒輪送熱處理后進行接觸區(qū)、花鍵尺寸、孔徑、孔中心直徑等的檢驗驗證，根據變形情況再行修正。2022/11/17熱處理要求（1）汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪材料為31熱處理要求（3）大輪的安裝螺孔、小輪螺紋、卡簧槽等部位均應進行防滲處理。較大截面的采用滲碳淬火后磨成的螺紋部位可不防滲，但應進行退火處理，硬度應小于45HRC（或按圖樣要求），過渡區(qū)的硬度和尺寸應符合圖樣工藝要求。在螺孔內旋入防滲螺塞是個好辦法，既能防止螺孔螺紋滲碳，又能減小變形。（4）大輪壓淬時采用No.537、Y9050等淬火壓床和專門的淬火壓模，以達到齒輪允許的大平面的平面度和內孔的圓度及余量大小的要求。結構比較厚的齒輪可以考慮不壓淬。小輪應進行校直，校直前應對兩端中心孔進行研磨。較小齒輪要求中部軸承部位的跳動量≤0.03mm，較大齒輪要求中部軸承部位的跳動≤0.05mm。（5）齒面應力拋丸可以增加輪齒表面殘留壓應力，提高輪齒強度和使用壽命。應力拋丸機可以采用QZG-T200等，控制覆蓋面≥98%，在控制區(qū)內，測阿爾門弧高值0.4~0.6mm。據資料介紹，齒面應力拋丸后可以提高疲勞強度20%~30%。2022/11/17熱處理要求（3）大輪的安裝螺孔、小輪螺紋、卡簧槽等部位均應進32安裝連接部位的精加工（1）盤形大輪熱處理后需要磨削定位內孔，達到圖樣尺寸精度和表面粗糙度要求。（2）小輪熱處理后精磨前應對兩端中心孔進行研磨，修整卡簧槽。軸頸、端面部位可采用斜置砂輪的端面外圓磨床MB1632、H234等加工。采用磷化后精磨軸頸、端面部位的應增加一道半精磨工序使之與研齒夾具定位研齒。奇數齒花鍵的外圓直徑應測量換算后的弦長。磨螺紋工序后，為防止后續(xù)過程中磕碰，可以采用塑料保護套。2022/11/17安裝連接部位的精加工（1）盤形大輪熱處理后需要磨削定位內孔，33研齒和磷化（1）研齒工序是不采用磨齒作為齒形加工手段的弧齒錐齒輪加工工藝中的必備工序之一。研齒可以改善嚙合質量、降低齒面粗糙度和嚙合噪聲。不能指望完全用研齒來達到產品所要求的接觸區(qū)質量，也不要因為接觸區(qū)質量較好而不研齒。（2）磷化層的組織疏松貯油，有利于齒輪副在跑合期防止早期劇烈磨損，磷化后的齒輪美觀、防腐。2022/11/17研齒和磷化（1）研齒工序是不采用磨齒作為齒形加工手段的弧齒34安裝連接部位的精加工磨齒：（3）磨齒工藝以往多用于航空齒輪等精密錐齒輪的加工，近年來在車輛錐齒輪特別是高檔豪華客車的錐齒輪上應用越來越多。采用磨齒工藝的齒輪精度高，嚙合噪聲小。由熱處理變形等造成側隙變動量大的產品只能采用磨齒方法修正。修磨時不一定要把全部齒面都磨光，只要能使接觸區(qū)和側隙變動量符合規(guī)定要求就行，磨齒后可再進行研光齒面。2022/11/17安裝連接部位的精加工磨齒：2022/11/1235光整加工光整加工是為了提高齒面的精度，表面粗糙度等，是傳動更加平穩(wěn)。2022/11/17光整加工光整加工是為了提高齒面的精度，表面粗糙度等，是傳動更36配對配對工序是錐齒輪制造過程中嚙合質量的最終檢驗。用檢驗機，在安裝條件下進行接觸區(qū)、側隙及側隙變動量和嚙合噪聲的常規(guī)檢驗，使之成對出廠。2022/11/17配對配對工序是錐齒輪制造過程中嚙合質量的最終檢驗。用檢驗機，37螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝38目錄背景螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝螺旋錐齒輪電化學光整加工的應用效果目錄背景393.1背景3.1背景403.1.1制約傳統(tǒng)加工方法的因素熱處理的影響齒制的影響結構的影響為獲得較好的耐磨性，延長使用壽命等，螺旋錐齒輪一般都要經過熱處理使其獲得高達HRC57~63的表面硬度，屬于硬齒面范疇;同時，由于螺旋錐齒輪經過熱處理后齒面變形較大，使螺旋錐齒輪所獲得的原有機械加工精度普遍降低。因此，螺旋錐齒輪齒面的研齒工藝方法有其局限性，不僅表現(xiàn)為生產效率低，而且還難以彌補因熱變形所喪失的機械加工精度。螺旋錐齒輪齒制上的差異，使螺旋錐齒輪齒面磨齒工藝的應用也受到一定的限制。例如，在上世紀九十年代之前的機械式銑齒時代，圓弧收縮齒制的螺旋錐齒輪可以用研齒和磨齒工藝方法進行熱處理后的精加工，但擺線等高齒制的螺旋錐齒輪只能用研齒的工藝方法進行熱處理后的精加工。螺旋錐齒輪幾何結構上的特點也使傳統(tǒng)的磨齒工藝方法難以發(fā)揮自身的優(yōu)勢。例如，對格里森圓弧收縮齒制的螺旋錐齒輪而言，當傳動比比較大時，由于螺旋錐齒輪運動副大輪齒廓形狀接近于直線，因而為提高生產效率而采用成型法加工。當用筒形砂輪直接磨削用成形法加工的螺旋錐齒輪齒面時，砂輪與齒面會產生全齒面接觸，不僅因冷卻液難以進入磨削接觸區(qū)而易使齒面燒傷而且還使排屑十分困難。3.1.1制約傳統(tǒng)加工方法的因素熱處理的影響為獲得較好的耐磨413.1.2隱性缺陷3.1.2隱性缺陷42

a.表面微觀幾何輪廓存在缺陷由于受磨齒和研齒加工機理的影響，所獲得的表面微觀幾何輪廓呈尖峰狀。這種表面微觀幾何輪廓存在的缺陷，不僅使齒輪摩擦系數、磨損量較大，而且也使精度保持性較差，因而并不利于提高齒輪的使用性能。

a.表面微觀幾何輪廓存在缺陷由于受磨齒和研齒加工機理的影響43

b.存在平整假象由于表面材質塑性與加工機理等因素的影響，其齒面微觀幾何輪廓并未實現(xiàn)真正意義上的整平。原因：前角基本上是負前角以及隨著磨削時間的增加使切削微刃鈍化、等高性改善，磨削區(qū)的瞬間高溫使表面微觀兒何輪廓的尖峰部位軟化。結果：一部分尖峰填塞入表面微觀幾何輪廓之間的縫隙或由脫落的微小顆粒在齒面上擠輾出的溝槽之中。使之看起來平整。后果：隨著齒輪齒面磨損量的增加，已鑲嵌于表面微觀幾何輪廓縫隙或由脫落的微小顆粒在齒面上擠輾出的溝槽之中的尖峰變形部位或粘接著的散落微粒勢必從基體表面脫落。這種脫落的微粒，無疑相當于磨粒，會使齒面嚴重劃傷，從而影響齒輪的使用性能。

b.存在平整假象由于表面材質塑性與加工機理等因素的影響，其44

c.易在齒輪齒面的表層產生新的缺陷磨削區(qū)域內的瞬時溫度一般可達800一1200℃，極易形成磨削燒傷并且使表面呈現(xiàn)多種顏色。顏色的變化僅僅反映了較為嚴重的燒傷現(xiàn)象，但當齒輪齒面的顏色不變時，其表層金相組織也可能已發(fā)生了燒傷而變化(即暗燒傷)。當在高速、重載的使用條件下，由暗燒傷所導致的齒輪齒面表層物理機械性能的喪失勢必也會影響齒輪的使用性能。

c.易在齒輪齒面的表層產生新的缺陷磨削區(qū)域內的瞬時溫度一般45由此可見，我國齒輪制造業(yè)在發(fā)展機遇來臨之際，己面臨著更為嚴峻的考驗，特別是面臨著“質”的飛躍的考驗。需要研發(fā)先進的加工方法來打破技術壟斷。錐齒輪加工工藝課件463.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點難點1：如何根據螺旋錐齒輪的幾何結構特點選擇便于實施的電化學光整加工工藝方法。(電化學機械復合光整加工和移動脈沖電化學光整加工的選擇)3.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點47電化學機械復合光整加工移動脈沖電化學光整加工表面質量好差加工精度低高工藝過程復雜簡單裝備要求低高機械作用的介入使工件陽極表面高點的鈍化性陽極膜的致密性、連續(xù)性受到破壞，更易于加工。脈沖電流以及移動式工具陰極的共同作用，可實現(xiàn)在更小極間間隙條件下穩(wěn)定的電化學陽極溶解。不僅要求機械作用單元與工件陽極表面之間存在相對運動，而且還要求機械單元的作用具有浮動性以便控制機械作用的強弱，使之與電化學陽極的溶解作用相匹配。由于移動式脈沖電化學光整加工工藝方法的整平是小間隙條件下工具陰極表面高點掃描作用與極間流場、溫度場以及電化學陽極溶解產物排出等條件改善共同作用的結果，這使得移動式脈沖電化學光整加工工藝方法的整平過程對極間間隙的變化相對比較敏感。所以，移動式脈沖電化學光整加工工藝方法對實現(xiàn)工具陰極運動的裝置或工裝的運動精度要求相對較高。結論：根據需要選擇合適的加工方法分析：表面質量好差加工精度低高工藝過程復雜簡單裝備要求低高機械作用483.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點難點2：如何根據螺旋錐齒輪的幾何結構特點確定移動式工具陰極的幾何結構、移動方式、加工原理等以保證極間良好流場、溫度場等條件。3.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點49分析：由于螺旋錐齒輪的齒面節(jié)線為曲線，因而工具陰極的簡單直線往復式移動不僅不能滿足電化學光整加工對極間間隙穩(wěn)定與均勻性的要求，而且更不利于螺旋錐齒輪加工質量的提高。這不僅僅是因為工具陰極的運動方向對穩(wěn)定、均勻極間流場等條件產生影響，而且在整平的過程中，工具陰極的運動方向必須與工具陰極的幾何結構形狀相匹配，否則不僅難以使極間流場穩(wěn)定、均勻，而且也可能會發(fā)生工具陰極的幾何結構形狀與螺旋錐齒輪齒面相互干涉的現(xiàn)象。工具陰極的幾何結構、移動方式以及移動方向是相互聯(lián)系、相互制約的。分析：由于螺旋錐齒輪的齒面節(jié)線為曲線，因而工具陰極的簡單直線50結論：幾何結構：平面直邊幾何輪廓。移動方式：旋轉掃描式平面直邊幾何輪廓陰極的運動軌跡。加工原理：小輪必須采用展成法加工。大輪可采用展成法也可采用成形法加工。傳動比比較小(小于3)時，大輪必須采用展成法加工。傳動比比較大(大于3)時，為提高生產效率，大輪一般采用成形法加工。結論：幾何結構：平面直邊幾何輪廓。513.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點難點3：如何根據螺旋錐齒輪齒面的幾何結構特點，在工具陰極移動的條件下，獲得穩(wěn)定、均勻的極間流場建立條件。3.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點52分析：螺旋錐齒輪電化學光整加工可能的工藝方法所需的極間流場的穩(wěn)定與均勻，不僅涉及到工具陰極的幾何結構及其移動方式，而且還涉及到獲得極間流場穩(wěn)定與均勻的建立條件。這是因為螺旋錐齒輪齒面沿齒向與齒形方向非封閉，當工具陰極移動時，使極間穩(wěn)定、均勻流場的建立條件不穩(wěn)定。分析：螺旋錐齒輪電化學光整加工可能的工藝方法所需的極間流場的53結論：極間流場的建立方式(a)難以獲得穩(wěn)定、均勻的極間流場，容易出現(xiàn)無液區(qū)以及電解液分流等現(xiàn)象，進而影響所獲得的整平效果。(b)更易保障極間流場的穩(wěn)定與均勻。結論：極間流場的建立方式(a)難以獲得穩(wěn)定、均勻的極間流場54結論：電解液引入段流道設計主要應考慮電解液邊界層分離現(xiàn)象所產生的渦流區(qū)對極間流場等的影響。(a)電解液在陰極A點處附近產生邊界層分離，其結果是在該處導致渦流。會使電化學陽極溶解產物不斷聚集，容易造成短路、工作電流不穩(wěn)定等，進而影響光整加工的整平質量。(b)光滑、過渡的電解液引入流道設計有助于減小渦流的產生。結論：電解液引入段流道設計主要應考慮電解液邊界層分離現(xiàn)象所產55

結論：電解液流向與工具陰極運動方向的問題工具陰極的運動速度大小為vc，電解液流速的大小為ve(a)若vc>ve，則在單位時間內進入極間收縮型流道內的電解液不足以充滿在單位時間工具陰極收縮型流道產生的空間，進而在極間收縮型流道內導致無液區(qū)，影響整平的效果。因此，為獲得良好的流場條件應滿足vc<ve，若電解液流速過高，易在工件陽極表面產生流痕等現(xiàn)象。(b)工具陰極運動方向與電解液流向的匹配更為合理。

結論：電解液流向與工具陰極運動方向的問題工具陰極的運動速度56

3.3螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝電化學加工基本原理電化學光整加工原理加工對象加工設備加工效果

3.3螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝電化學加工基本原理57電化學加工原理：利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽極溶解的原理，將工件加工成需要的形狀。加工時，工件接電源的正極;工具接電源的負極，兩極之間保持一定的間隙(0.2一0.5mm)，其間充滿電解液(通常是NaCl或者NaNO3的鹽溶液)。電化學反應過程中，電流密度可以達到10-300A/cm2，工件陽極表面金屬的溶解速度可以達到0.1一10mm/min。隨著電化學反應的不斷進行，工件陽極表面會有電解產物生成，工具陰極表面會有氣泡產生。因此，要求有一定壓力的電解液從兩極之間快速流過，能夠帶走電解產物、氣泡及反應產生的熱量。3.3.1電化學加工基本原理電化學加工原理：利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽極溶解的原理，將583.3.2電化學光整加工原理3.3.2電化學光整加工原理593.3.3加工對象3.3.3加工對象603.3.4加工設備—工具陰極設計陰極結構設計中首先主要考慮的問題是流場的設計，其次是工具陰極各部位尺寸的確定及陰極材料的選擇。流場的設計是否合理對被加工零件的表面質量有重要的影響。流場的均勻和穩(wěn)定是獲得良好的表面質量的重要因素。在電化學機械加工中，根據螺旋錐齒輪的結構特點和陰極的形狀，選擇電解液的流動方式為徑向流動中的正向方式。3.3.4加工設備—工具陰極設計陰極結構設計613.3.4加工設備—陰極盤的制作功能：機床主軸的連接電解液的引入工具陰極的定位機械作用部分的調整3.3.4加工設備—陰極盤的制作功能：623.3.4加工設備—齒輪夾具設計錐齒輪夾具一方面要實現(xiàn)工件繞自身軸線自轉，另一方面還要實現(xiàn)齒根面的角度調節(jié)。螺旋錐齒輪安裝在定位套上，齒輪上面通過緊固螺母將壓蓋壓緊，這樣齒輪就可以隨著豎直軸繞自身軸線轉動，進行分度調節(jié)，調節(jié)到合適位置后，將左夾具夾緊定位。左面的軸承套與右側的水平軸固連，轉動右側水平軸的同時，螺旋錐齒輪會繞水平軸的軸線轉動一個角度，用以調節(jié)螺旋錐齒輪齒根面的角度，使齒輪齒根面和陰極盤平行。3.3.4加工設備—齒輪夾具設計錐齒輪夾具一方面要實現(xiàn)工件繞633.3.4加工設備—加工機床3.3.4加工設備—加工機床643.3.4加工設備—加工電源采用的直流電源參數為電壓U=0一50V，電流I=0一100A3.3.4加工設備—加工電源采用的直流電源參數為電壓U=0一653.3.4加工設備—檢驗儀器電子分析天平FA2004N，精度可達0.1mg，用于測量加工前后工件重量變化。奧林巴斯OLYMPUSSTM6測量顯微鏡，用于測量工件陽極表面生成的鈍化膜厚度。3.3.4加工設備—檢驗儀器電子分析天平FA2004N，精度663.3.4加工設備—檢驗儀器超景深三維顯微鏡VHX一60OE，用于測量經電化學加工后的工件表面微觀形貌。安捷倫數字萬用表34001A，用于測量電化學加工后陽極表面鈍化膜的電阻。3.3.4加工設備—檢驗儀器超景深三維顯微鏡VHX一60OE673.3.5加工效果3.3.5加工效果68

3.4螺旋錐齒輪電化學光整加工的應用效果齒面粗糙度值由Ra2.9um降至Ra0.1um水平，加工精度由10級提高到7級。利用光整加工方法在穩(wěn)定或提高零件加工精度的同時，通過大幅度改善零件的表面質量可提高零件的使用性能。因此，對螺旋錐齒輪的齒面實施光整加工無疑有助于提高螺旋錐齒輪的加工質量進而改善其使用性能。

3.4螺旋錐齒輪電化學光整加工的應用效果齒面粗糙度值由Ra69視頻展示1、加工大型傘齒輪2、Hermle五軸加工螺旋傘齒輪3、直升機齒輪制造視頻展示70參考文獻[1]孫建,黃愷.基于數控機床直齒錐齒輪加工的CAM研究[J].遼寧工學院學報,2008,27(6):391-393.參考文獻[1]孫建,黃愷.基于數控機床直齒錐齒輪加工的71謝謝！謝謝！721、先天下之憂而憂；后天下之樂而樂。——范仲淹

2、捐軀赴國難，視死忽如歸?！苤?/p>

3、近鄉(xiāng)情更切，不敢問來人。——宋之問

4、氣蒸云夢澤；波撼岳陽城?！虾迫?/p>

5、中夜四五嘆，常為大國憂?！畎?/p>

6、國恥未雪，何由成名？——李白

7、當須徇忠義，身死報國恩?！钕Ｖ?/p>

8、科學雖沒有國界，但是學者卻有他自己的國家?！退沟?/p>

9、虛榮的人注視著自己的名字，光榮的人注視著祖國的事業(yè)。——馬蒂

10、愛國主義就是千百年來固定下來的對自己的祖國的一種最深厚的感情?！袑?/p>

11、利于國者愛之，害于國者惡之。——晏嬰

12、常思奮不顧身，而殉國家之急。——司馬遷

13、愛國如饑渴?！喙?/p>

14、一身報國有萬死，雙鬢向人無再青?！懹?/p>

15、死去原知萬事空，但悲不見九州同。王師北定中原日，家祭無忘告乃翁?！懹?/p>

16、人生自古誰無死，留取丹心照汗青。——文天祥

17、天下興亡，匹夫有責?！櫻孜?/p>

18、南北驅馳報主情，江花邊草笑平生。一年三百六十日，都是橫戈馬上行。——戚繼光

19、瞞人之事弗為，害人之心弗存，有益國家之事雖死弗避?！獏卫?/p>

20、各出所學，各盡所知，使國家富強不受外侮，足以自立于地球之上?！蔡煊?/p>

21、做人最大的事情是什么呢？就是要知道怎樣愛國?！獙O中山

22、我們愛我們的民族，這是我們自信心的泉源?！芏鱽?/p>

23、為中華之崛起而讀書?！芏鱽?/p>

24、以身許國，何事不敢為？——岳飛

25、夜視太白收光芒，報國欲死無戰(zhàn)場！——陸游

26、位卑不敢忘憂國?！懹?/p>

27、寄意寒星荃不察，我以我血薦軒轅。——魯迅

28、中國自古以來，就有埋頭苦干的人，就有拼命硬干的人，就有為民請命的人，就有舍身求法的人?！麄兪侵袊募沽??！斞?/p>

29、惟有民魂是值得寶貴的，惟有它發(fā)揚起來，中國人才有真進步。——魯迅

30、我們中華民族有同自己的敵人血戰(zhàn)到底的氣概，有在自力更生的基礎上光復舊物的決心，有自立于世界民族之林的能力?！珴蓶|

31、與其忍辱生，毋寧報國死?！蜗隳?/p>

32、錦繡河山收拾好，萬民盡作主人翁?！斓?3、人民不僅有權愛國，而且愛國是個義務，是一種光榮。——徐特立

34、愛國的主要方法，就是要愛自己所從事的事業(yè)?！x覺哉

35、中國是古老的民族，也是勇敢的民族。中華民族有兩大優(yōu)點：勇敢，勤勞。這樣的民族多么可愛，我們愛我們民族（當然其他民族也有他們可愛之處，我們決不忽視這一點），這是我們自信心的泉源?！芏鱽?/p>

36、真正的愛國者是愛人類的，愛國決不是排外?！R鐵丁

37、愛國主義就是千百年來鞏固起來的對自己的祖國的一種最深厚的感情?！袑?/p>

38、必須經過祖國這一層樓，然后更上一層樓，達到人類的高度?！_曼·羅蘭

39、黃金誠然是寶貴的，但是生氣蓬勃的勇敢的愛國者卻比黃金更為寶貴。——林肯1、先天下之憂而憂；后天下之樂而樂?！吨傺?3李益，楊坤，羅曦錐齒輪加工工藝李益，楊坤，羅曦錐齒輪加工工藝74目錄引言直齒錐齒輪加工工藝螺旋錐齒輪加工工藝螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝目錄引言75引言引言76

直齒錐齒輪加工工藝

直齒錐齒輪加工工藝77主要內容主要內容78錐齒輪加工方法介紹仿形銑削法展成銑齒法精密鍛造法冷擠壓法粉末冶金方法最常用

傘齒刨按照不同行業(yè)和現(xiàn)有設備錐齒輪加工方法錐齒輪加工方法介紹仿形銑削法展成銑齒法精密鍛造法冷擠壓法粉末79直齒錐齒輪數控加工條件

直齒錐齒輪數控加工必要條件選擇合適的數控機床引入合適的專用夾具選擇合適的加工刀具直齒錐齒輪數控加工條件直齒錐齒輪數控加工必要條件選擇合適的80直齒錐齒輪數控加工條件數控機床選擇選用普通數控銑床直齒錐齒輪數控加工條件數控機床選擇選用普通數控銑床81直齒錐齒輪數控加工條件專用夾具設計直齒錐齒輪數控加工條件專用夾具設計82直齒錐齒輪數控加工條件加工刀具選擇刀具的選擇原則是強度和加工效率，由于盤銑刀的加工效率和強度能滿足加工要求，因此選擇用盤銑刀。不同規(guī)格不同形狀的齒輪加工刀具也不同直齒錐齒輪數控加工條件加工刀具選擇刀具的選擇原則是強度和加工83數控銑削加工原理依然是利用范成法對齒形銑削成形數控銑削加工原理依然是利用范成法對齒形銑削成形84展成運動原理展成運動時，兩臺電機根據要求聯(lián)動，實現(xiàn)待加工齒輪的復合運動。分齒時，搖臺電機不動，僅由工件頭電機轉動實現(xiàn)分齒。以下以加工一對嚙合的錐齒輪，齒數為Z1,Z2為例講解展成運動關系。展成運動時，兩電機的轉角關系為：加工齒數為Z1的錐齒輪時：加工齒數為Z2的齒輪時

展成運動原理展成運動時，兩臺電機根據要求聯(lián)動，實現(xiàn)待加工齒85展成加工過程展成加工過程86數控銑削加工步驟生成程序導入機床加工數控銑削加工步驟生成程序導入機床加工87數控銑削加工步驟刀軌參數確定數控銑削加工步驟刀軌參數確定88數控銑削加工步驟刀軌計算由于刀軌是直接決定加工質量的高低，因此刀軌的正確與否十分重要O齒輪節(jié)錐頂點X齒輪軸線方向Y機床平面X-YZ由于被加工齒輪與盤銑刀之間的相對展成運動，產形齒輪的節(jié)錐面與被加工齒輪節(jié)錐面嚙合作純滾動，盤銑刀到面與被加工齒面時刻相切刀軸方向矢量其中α為壓力角，ν=δ-90°,δ為節(jié)錐角，φ1

φ2為每銑削一次被加工齒輪繞X和Y軸轉動的角度，由齒輪嚙合原理得出上式。ε為軸交角。確定銑刀,毛坯相對位置：在編寫刀軌文件的過程中還需要控制刀具中心的位置該加工是從齒根處開始加工，之后銑削到齒頂。因此計算刀具中心軌跡坐標以節(jié)錐面為基準?，F(xiàn)采用增大到半徑的方式來實現(xiàn)使得刀具半徑增大為R+1,2M，這樣既沒有改變刀具中心的軌跡又能夠使得刀具與被加工齒輪完全嚙合。每經轉動一次后的刀具中心坐標刀具與節(jié)錐面相切時刀具中心坐標為：x=n1=X+R*sinα*cosβy=n2=Yz=n3=Z+R*cosα數控銑削加工步驟刀軌計算由于刀軌是直接決定加工質量的高低，因89數控銑削加工步驟

刀軌參數化獲取刀位文件將文件分成相互獨立的塊為所有的塊找出公共父類派生子類對象數控銑削加工步驟刀軌參數化獲取刀位文件將文件分成相互獨立的90CNC加工傘齒輪的優(yōu)勢1、相比于傘齒刨：能加工錐角大于90度的傘齒輪；2、相對于五軸機床加工：操作簡單，成本低。3、利用UG等CAM軟件可以進行數控編程仿真，程序經后置處理可直接用于機床。4、通過計算機仿真可以減少試切次數，降低生產成本；5、參數化建模使得程序具有通用性。CNC加工傘齒輪的優(yōu)勢1、相比于傘齒刨：能加工錐角大于90度91

螺旋錐齒輪加工工藝

螺旋錐齒輪加工工藝92螺旋錐齒輪加工在齒輪加工中弧齒錐齒輪的加工是比較復雜的，主要表現(xiàn)在切齒工序上。螺旋錐齒輪是成對設計、制造和使用的，所以大、?。ㄖ?、從動）輪的加工工藝是同時考慮的。汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪大多采用格里森齒制。批量生產的切齒工序多采用“固定安裝法”，并以大輪兩齒面為基準，用調整小輪兩齒面的加工參數去獲得需要的接觸區(qū)和嚙合側隙。2022/11/17螺旋錐齒輪加工在齒輪加工中弧齒錐齒輪的加工是比較復雜的，主要93螺旋錐齒輪直齒錐齒輪和螺旋錐齒輪2022/11/17螺旋錐齒輪直齒錐齒輪和螺旋錐齒輪2022/11/1294加工工藝路線制坯輪坯及安裝連接部位的粗、精加工研齒安裝連接部位的精加工熱處理切齒磷化配對光整加工2022/11/17加工工藝路線制坯輪坯及安裝連接部位的粗、精加工研齒安裝連接部95制坯（1）汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪毛坯絕大多數經模鍛制成，材料為低碳合金鋼。盤形大輪毛坯采用碾擴孔工藝、軸類小輪毛坯采用立鍛工藝可以降低材料消耗。2022/11/17制坯（1）汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪毛坯絕大多數經96制坯（2）鍛坯需經正火處理，以消除鍛造應力、改善組織和獲得良好的加工切削性能。采用等溫正火處理更有利于后續(xù)滲碳淬火處理時產品的金相組織和變形的改善。正火后的硬度值一般規(guī)定為156~207HBS，合適的硬度值為160~190HBS，這樣有利于降低切齒的齒面粗糙度和提高刀具的耐用度。（3）鍛坯正火處理后應進行清理，以除去鍛坯表面的氧化皮?？刹捎脪佂杌蛩嵯刺幚?。酸洗處理可能污染環(huán)境，應盡量避免采用。2022/11/17制坯（2）鍛坯需經正火處理，以消除鍛造應力、改善組織和獲97輪坯加工（1）輪坯加工可以采用多軸車床工序集中的方法，也可以采用普通車床和仿形車床用工序分散的方法。采用數控機床工序集中的方法更能保證輪坯精度。2022/11/17輪坯加工（1）輪坯加工可以采用多軸車床工序集中的方法，也可以98輪坯加工（2）輪坯加工主要控制面錐角、輪冠距和工藝定位面精度。面錐角和輪冠距決定了安裝在切齒機床夾具上切齒后齒輪的齒深和齒頂高，它直接影響成對齒輪嚙合時的底隙和接觸區(qū)在齒面上的位置，所以面錐角和輪冠距尺寸的控制與圓柱齒輪齒頂圓尺寸控制要求是相似的。為防止輪齒小端可能產生的齒頂、齒根干涉，面錐角公差取+8′，輪冠距公差取-0.1~0.15mm。成批生產時，應用“標準齒坯”和齒坯檢驗儀對輪坯進行比較測量。為保證大輪的切齒安裝定位要求，定位平面的平面度應≤0.03mm，粗糙度Ra≤1.6μm，并要求在一次裝夾中同時加工定位圓孔和平面，保證圓孔尺寸精度、圓度及圓孔與平面的垂直度。需要注意的是，大平面上要加工齒輪安裝螺釘孔。由于刀具等原因，在大平面螺釘孔口處可能留有飛邊毛刺，所以在齒輪安裝螺釘孔加工后再磨大平面是合理的。2022/11/17輪坯加工（2）輪坯加工主要控制面錐角、輪冠距和工藝定位面精度99輪坯加工（3）其余安裝連接部位尺寸如螺孔、螺釘通孔、花鍵、開口銷孔、槽及小輪螺紋等，與其他機械零件的加工方法和要求相同。對熱處理后不再加工的部位，應充分考慮其變形的冷熱數據配合。2022/11/17輪坯加工（3）其余安裝連接部位尺寸如螺孔、螺釘通孔、花鍵100切齒

切齒工序是弧齒錐齒輪加工中最為重要的工序，尤其是作為輪齒部位最終加工工序時，因為后面沒有磨齒工序修正。（1）弧齒切齒機床是一類專門的機床。按切削方式可分為“分齒切削法”（亦稱面銑法）和“連續(xù)切削法”（亦稱面滾法）。采用分齒切削法的機床有格里森No.116、No.26等，蘇式525、528等及國產Y2250、Y2280、YH605等。采用連續(xù)切削法的機床有奧利康SM2等。采用六軸聯(lián)動全數控的格里森鳳凰系列切齒機和奧利康C系列切齒機均可以完成上述兩種切削方式。2022/11/17切齒切齒工序是弧齒錐齒輪加工中最為重要的工序，尤101切齒（2）成批生產中通常采用固定安裝法。大輪可以采用展成法（滾切法）加工，也可以采用格里森No.607、No.609和Y2950等進行成型法加工。采用成型法加工可以獲得較高的生產率，但條件是被加工齒輪副的傳動比≥2.5時才能采用。小輪都是采用展成法加工。大輪采用成型法加工、小輪采用展成法加工時也稱為半展成法。采用固定安裝法加工大、小輪是一種工序分散的方法。成對弧齒錐齒輪同時連續(xù)加工時，需要粗切大輪、精切大輪、粗切小輪、精切小輪凹面、精切小輪凸面共5臺切齒機。前3臺采用雙面刀盤，后兩臺采用單面刀盤，分別精切小輪凹凸面，可以更方便地調整和控制凹凸兩面的接觸區(qū)質量。2022/11/17切齒（2）成批生產中通常采用固定安裝法。大輪可以采用展成法（102切齒成對生產的弧齒錐齒輪應先加工大輪，再加工小輪。把在生產中調試完成并經熱處理后驗證，符合齒輪精度和接觸區(qū)要求的產品留一對作為“樣件大、小輪”。以它們來分別檢驗控制生產中的大、小輪是合理的做法。2022/11/17切齒成對生產的弧齒錐齒輪應先加工大輪，再加工小輪。把在生產中103熱處理要求（1）汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪材料為低碳合金鋼，采用滲碳淬火熱處理工藝，以達到輪齒表面硬而心部韌的性能要求。表面硬度為58~64HRC。齒根心部硬度為30~45HRC。有效硬化層深視齒輪模數大小而定。小輪有效硬化層深比大輪有效硬化層深增加0.1mm。小輪表面硬度比大輪表面硬度高1~2HRC。（2）熱處理后齒輪會產生一些變形。在不同材料、齒輪結構及熱處理方法和條件下，變形是不同的。在齒輪批量生產中，希望在材料、齒輪結構及熱處理方法和條件相同時，熱處理后齒輪的變形穩(wěn)定，以便機加工切齒等工序進行冷熱配合修正。必要時可將少量齒輪送熱處理后進行接觸區(qū)、花鍵尺寸、孔徑、孔中心直徑等的檢驗驗證，根據變形情況再行修正。2022/11/17熱處理要求（1）汽車、拖拉機等車輛中使用的弧齒錐齒輪材料為104熱處理要求（3）大輪的安裝螺孔、小輪螺紋、卡簧槽等部位均應進行防滲處理。較大截面的采用滲碳淬火后磨成的螺紋部位可不防滲，但應進行退火處理，硬度應小于45HRC（或按圖樣要求），過渡區(qū)的硬度和尺寸應符合圖樣工藝要求。在螺孔內旋入防滲螺塞是個好辦法，既能防止螺孔螺紋滲碳，又能減小變形。（4）大輪壓淬時采用No.537、Y9050等淬火壓床和專門的淬火壓模，以達到齒輪允許的大平面的平面度和內孔的圓度及余量大小的要求。結構比較厚的齒輪可以考慮不壓淬。小輪應進行校直，校直前應對兩端中心孔進行研磨。較小齒輪要求中部軸承部位的跳動量≤0.03mm，較大齒輪要求中部軸承部位的跳動≤0.05mm。（5）齒面應力拋丸可以增加輪齒表面殘留壓應力，提高輪齒強度和使用壽命。應力拋丸機可以采用QZG-T200等，控制覆蓋面≥98%，在控制區(qū)內，測阿爾門弧高值0.4~0.6mm。據資料介紹，齒面應力拋丸后可以提高疲勞強度20%~30%。2022/11/17熱處理要求（3）大輪的安裝螺孔、小輪螺紋、卡簧槽等部位均應進105安裝連接部位的精加工（1）盤形大輪熱處理后需要磨削定位內孔，達到圖樣尺寸精度和表面粗糙度要求。（2）小輪熱處理后精磨前應對兩端中心孔進行研磨，修整卡簧槽。軸頸、端面部位可采用斜置砂輪的端面外圓磨床MB1632、H234等加工。采用磷化后精磨軸頸、端面部位的應增加一道半精磨工序使之與研齒夾具定位研齒。奇數齒花鍵的外圓直徑應測量換算后的弦長。磨螺紋工序后，為防止后續(xù)過程中磕碰，可以采用塑料保護套。2022/11/17安裝連接部位的精加工（1）盤形大輪熱處理后需要磨削定位內孔，106研齒和磷化（1）研齒工序是不采用磨齒作為齒形加工手段的弧齒錐齒輪加工工藝中的必備工序之一。研齒可以改善嚙合質量、降低齒面粗糙度和嚙合噪聲。不能指望完全用研齒來達到產品所要求的接觸區(qū)質量，也不要因為接觸區(qū)質量較好而不研齒。（2）磷化層的組織疏松貯油，有利于齒輪副在跑合期防止早期劇烈磨損，磷化后的齒輪美觀、防腐。2022/11/17研齒和磷化（1）研齒工序是不采用磨齒作為齒形加工手段的弧齒107安裝連接部位的精加工磨齒：（3）磨齒工藝以往多用于航空齒輪等精密錐齒輪的加工，近年來在車輛錐齒輪特別是高檔豪華客車的錐齒輪上應用越來越多。采用磨齒工藝的齒輪精度高，嚙合噪聲小。由熱處理變形等造成側隙變動量大的產品只能采用磨齒方法修正。修磨時不一定要把全部齒面都磨光，只要能使接觸區(qū)和側隙變動量符合規(guī)定要求就行，磨齒后可再進行研光齒面。2022/11/17安裝連接部位的精加工磨齒：2022/11/12108光整加工光整加工是為了提高齒面的精度，表面粗糙度等，是傳動更加平穩(wěn)。2022/11/17光整加工光整加工是為了提高齒面的精度，表面粗糙度等，是傳動更109配對配對工序是錐齒輪制造過程中嚙合質量的最終檢驗。用檢驗機，在安裝條件下進行接觸區(qū)、側隙及側隙變動量和嚙合噪聲的常規(guī)檢驗，使之成對出廠。2022/11/17配對配對工序是錐齒輪制造過程中嚙合質量的最終檢驗。用檢驗機，110螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝111目錄背景螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝螺旋錐齒輪電化學光整加工的應用效果目錄背景1123.1背景3.1背景1133.1.1制約傳統(tǒng)加工方法的因素熱處理的影響齒制的影響結構的影響為獲得較好的耐磨性，延長使用壽命等，螺旋錐齒輪一般都要經過熱處理使其獲得高達HRC57~63的表面硬度，屬于硬齒面范疇;同時，由于螺旋錐齒輪經過熱處理后齒面變形較大，使螺旋錐齒輪所獲得的原有機械加工精度普遍降低。因此，螺旋錐齒輪齒面的研齒工藝方法有其局限性，不僅表現(xiàn)為生產效率低，而且還難以彌補因熱變形所喪失的機械加工精度。螺旋錐齒輪齒制上的差異，使螺旋錐齒輪齒面磨齒工藝的應用也受到一定的限制。例如，在上世紀九十年代之前的機械式銑齒時代，圓弧收縮齒制的螺旋錐齒輪可以用研齒和磨齒工藝方法進行熱處理后的精加工，但擺線等高齒制的螺旋錐齒輪只能用研齒的工藝方法進行熱處理后的精加工。螺旋錐齒輪幾何結構上的特點也使傳統(tǒng)的磨齒工藝方法難以發(fā)揮自身的優(yōu)勢。例如，對格里森圓弧收縮齒制的螺旋錐齒輪而言，當傳動比比較大時，由于螺旋錐齒輪運動副大輪齒廓形狀接近于直線，因而為提高生產效率而采用成型法加工。當用筒形砂輪直接磨削用成形法加工的螺旋錐齒輪齒面時，砂輪與齒面會產生全齒面接觸，不僅因冷卻液難以進入磨削接觸區(qū)而易使齒面燒傷而且還使排屑十分困難。3.1.1制約傳統(tǒng)加工方法的因素熱處理的影響為獲得較好的耐磨1143.1.2隱性缺陷3.1.2隱性缺陷115

a.表面微觀幾何輪廓存在缺陷由于受磨齒和研齒加工機理的影響，所獲得的表面微觀幾何輪廓呈尖峰狀。這種表面微觀幾何輪廓存在的缺陷，不僅使齒輪摩擦系數、磨損量較大，而且也使精度保持性較差，因而并不利于提高齒輪的使用性能。

a.表面微觀幾何輪廓存在缺陷由于受磨齒和研齒加工機理的影響116

b.存在平整假象由于表面材質塑性與加工機理等因素的影響，其齒面微觀幾何輪廓并未實現(xiàn)真正意義上的整平。原因：前角基本上是負前角以及隨著磨削時間的增加使切削微刃鈍化、等高性改善，磨削區(qū)的瞬間高溫使表面微觀兒何輪廓的尖峰部位軟化。結果：一部分尖峰填塞入表面微觀幾何輪廓之間的縫隙或由脫落的微小顆粒在齒面上擠輾出的溝槽之中。使之看起來平整。后果：隨著齒輪齒面磨損量的增加，已鑲嵌于表面微觀幾何輪廓縫隙或由脫落的微小顆粒在齒面上擠輾出的溝槽之中的尖峰變形部位或粘接著的散落微粒勢必從基體表面脫落。這種脫落的微粒，無疑相當于磨粒，會使齒面嚴重劃傷，從而影響齒輪的使用性能。

b.存在平整假象由于表面材質塑性與加工機理等因素的影響，其117

c.易在齒輪齒面的表層產生新的缺陷磨削區(qū)域內的瞬時溫度一般可達800一1200℃，極易形成磨削燒傷并且使表面呈現(xiàn)多種顏色。顏色的變化僅僅反映了較為嚴重的燒傷現(xiàn)象，但當齒輪齒面的顏色不變時，其表層金相組織也可能已發(fā)生了燒傷而變化(即暗燒傷)。當在高速、重載的使用條件下，由暗燒傷所導致的齒輪齒面表層物理機械性能的喪失勢必也會影響齒輪的使用性能。

c.易在齒輪齒面的表層產生新的缺陷磨削區(qū)域內的瞬時溫度一般118由此可見，我國齒輪制造業(yè)在發(fā)展機遇來臨之際，己面臨著更為嚴峻的考驗，特別是面臨著“質”的飛躍的考驗。需要研發(fā)先進的加工方法來打破技術壟斷。錐齒輪加工工藝課件1193.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點難點1：如何根據螺旋錐齒輪的幾何結構特點選擇便于實施的電化學光整加工工藝方法。(電化學機械復合光整加工和移動脈沖電化學光整加工的選擇)3.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點120電化學機械復合光整加工移動脈沖電化學光整加工表面質量好差加工精度低高工藝過程復雜簡單裝備要求低高機械作用的介入使工件陽極表面高點的鈍化性陽極膜的致密性、連續(xù)性受到破壞，更易于加工。脈沖電流以及移動式工具陰極的共同作用，可實現(xiàn)在更小極間間隙條件下穩(wěn)定的電化學陽極溶解。不僅要求機械作用單元與工件陽極表面之間存在相對運動，而且還要求機械單元的作用具有浮動性以便控制機械作用的強弱，使之與電化學陽極的溶解作用相匹配。由于移動式脈沖電化學光整加工工藝方法的整平是小間隙條件下工具陰極表面高點掃描作用與極間流場、溫度場以及電化學陽極溶解產物排出等條件改善共同作用的結果，這使得移動式脈沖電化學光整加工工藝方法的整平過程對極間間隙的變化相對比較敏感。所以，移動式脈沖電化學光整加工工藝方法對實現(xiàn)工具陰極運動的裝置或工裝的運動精度要求相對較高。結論：根據需要選擇合適的加工方法分析：表面質量好差加工精度低高工藝過程復雜簡單裝備要求低高機械作用1213.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點難點2：如何根據螺旋錐齒輪的幾何結構特點確定移動式工具陰極的幾何結構、移動方式、加工原理等以保證極間良好流場、溫度場等條件。3.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點122分析：由于螺旋錐齒輪的齒面節(jié)線為曲線，因而工具陰極的簡單直線往復式移動不僅不能滿足電化學光整加工對極間間隙穩(wěn)定與均勻性的要求，而且更不利于螺旋錐齒輪加工質量的提高。這不僅僅是因為工具陰極的運動方向對穩(wěn)定、均勻極間流場等條件產生影響，而且在整平的過程中，工具陰極的運動方向必須與工具陰極的幾何結構形狀相匹配，否則不僅難以使極間流場穩(wěn)定、均勻，而且也可能會發(fā)生工具陰極的幾何結構形狀與螺旋錐齒輪齒面相互干涉的現(xiàn)象。工具陰極的幾何結構、移動方式以及移動方向是相互聯(lián)系、相互制約的。分析：由于螺旋錐齒輪的齒面節(jié)線為曲線，因而工具陰極的簡單直線123結論：幾何結構：平面直邊幾何輪廓。移動方式：旋轉掃描式平面直邊幾何輪廓陰極的運動軌跡。加工原理：小輪必須采用展成法加工。大輪可采用展成法也可采用成形法加工。傳動比比較小(小于3)時，大輪必須采用展成法加工。傳動比比較大(大于3)時，為提高生產效率，大輪一般采用成形法加工。結論：幾何結構：平面直邊幾何輪廓。1243.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點難點3：如何根據螺旋錐齒輪齒面的幾何結構特點，在工具陰極移動的條件下，獲得穩(wěn)定、均勻的極間流場建立條件。3.2螺旋錐齒輪電化學光整加工的主要難點125分析：螺旋錐齒輪電化學光整加工可能的工藝方法所需的極間流場的穩(wěn)定與均勻，不僅涉及到工具陰極的幾何結構及其移動方式，而且還涉及到獲得極間流場穩(wěn)定與均勻的建立條件。這是因為螺旋錐齒輪齒面沿齒向與齒形方向非封閉，當工具陰極移動時，使極間穩(wěn)定、均勻流場的建立條件不穩(wěn)定。分析：螺旋錐齒輪電化學光整加工可能的工藝方法所需的極間流場的126結論：極間流場的建立方式(a)難以獲得穩(wěn)定、均勻的極間流場，容易出現(xiàn)無液區(qū)以及電解液分流等現(xiàn)象，進而影響所獲得的整平效果。(b)更易保障極間流場的穩(wěn)定與均勻。結論：極間流場的建立方式(a)難以獲得穩(wěn)定、均勻的極間流場127結論：電解液引入段流道設計主要應考慮電解液邊界層分離現(xiàn)象所產生的渦流區(qū)對極間流場等的影響。(a)電解液在陰極A點處附近產生邊界層分離，其結果是在該處導致渦流。會使電化學陽極溶解產物不斷聚集，容易造成短路、工作電流不穩(wěn)定等，進而影響光整加工的整平質量。(b)光滑、過渡的電解液引入流道設計有助于減小渦流的產生。結論：電解液引入段流道設計主要應考慮電解液邊界層分離現(xiàn)象所產128

結論：電解液流向與工具陰極運動方向的問題工具陰極的運動速度大小為vc，電解液流速的大小為ve(a)若vc>ve，則在單位時間內進入極間收縮型流道內的電解液不足以充滿在單位時間工具陰極收縮型流道產生的空間，進而在極間收縮型流道內導致無液區(qū)，影響整平的效果。因此，為獲得良好的流場條件應滿足vc<ve，若電解液流速過高，易在工件陽極表面產生流痕等現(xiàn)象。(b)工具陰極運動方向與電解液流向的匹配更為合理。

結論：電解液流向與工具陰極運動方向的問題工具陰極的運動速度129

3.3螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝電化學加工基本原理電化學光整加工原理加工對象加工設備加工效果

3.3螺旋錐齒輪電化學光整加工工藝電化學加工基本原理130電化學加工原理：利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽極溶解的原理，將工件加工成需要的形狀。加工時，工件接電源的正極;工具接電源的負極，兩極之間保持一定的間隙(0.2一0.5mm)，其間充滿電解液(通常是NaCl或者NaNO3的鹽溶液)。電化學反應過程中，電流密度可以達到10-300A/cm2，工件陽極表面金屬的溶解速度可以達到0.1一10mm/min。隨著電化學反應的不斷進行，工件陽極表面會有電解產物生成，工具陰極表面會有氣泡產生。因此，要求有一定壓力的電解液從兩極之間快速流過，能夠帶走電解產物、氣泡及反應產生的熱量。3.3.1電化學加工基本原理電化學加工原理：利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽極溶解的原理，將1313.3.2電化學光整加工原理3.3.2電化學光整加工原理1323.3.3加工對象3.3.3加工對象1333.3.4加工設備—工具陰極設計陰極結構設計中首先主要考慮的問題是流場的設計，其次是工具陰極各部位尺寸的確定及陰極材料的選擇。流場的設計是否合理對被加工零件的表面質量有重要的影響。流場的均勻和穩(wěn)定是獲得良好的表面質量的重要因素。在電化學機械加工中，根據螺旋錐齒輪的結構特點和陰極的形狀，選擇電解液的流動方式為徑向流動中的正向方式。3.3.4加工設備—工具陰極設計陰極結構設計1343.3.4加工設備—陰極盤的制作功能：機床主軸的連接電解液的引入