锥齿轮加工工艺课件

李益，杨坤，罗曦锥齿轮加工工艺李益，杨坤，罗曦锥齿轮加工工艺1目录引言直齿锥齿轮加工工艺螺旋锥齿轮加工工艺螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺目录引言2引言引言3

直齿锥齿轮加工工艺

直齿锥齿轮加工工艺4主要内容主要内容5锥齿轮加工方法介绍仿形铣削法展成铣齿法精密锻造法冷挤压法粉末冶金方法最常用

伞齿刨按照不同行业和现有设备锥齿轮加工方法锥齿轮加工方法介绍仿形铣削法展成铣齿法精密锻造法冷挤压法粉末6直齿锥齿轮数控加工条件

直齿锥齿轮数控加工必要条件选择合适的数控机床引入合适的专用夹具选择合适的加工刀具直齿锥齿轮数控加工条件直齿锥齿轮数控加工必要条件选择合适的7直齿锥齿轮数控加工条件数控机床选择选用普通数控铣床直齿锥齿轮数控加工条件数控机床选择选用普通数控铣床8直齿锥齿轮数控加工条件专用夹具设计直齿锥齿轮数控加工条件专用夹具设计9直齿锥齿轮数控加工条件加工刀具选择刀具的选择原则是强度和加工效率，由于盘铣刀的加工效率和强度能满足加工要求，因此选择用盘铣刀。不同规格不同形状的齿轮加工刀具也不同直齿锥齿轮数控加工条件加工刀具选择刀具的选择原则是强度和加工10数控铣削加工原理依然是利用范成法对齿形铣削成形数控铣削加工原理依然是利用范成法对齿形铣削成形11展成运动原理展成运动时，两台电机根据要求联动，实现待加工齿轮的复合运动。分齿时，摇台电机不动，仅由工件头电机转动实现分齿。以下以加工一对啮合的锥齿轮，齿数为Z1,Z2为例讲解展成运动关系。展成运动时，两电机的转角关系为：加工齿数为Z1的锥齿轮时：加工齿数为Z2的齿轮时

展成运动原理展成运动时，两台电机根据要求联动，实现待加工齿12展成加工过程展成加工过程13数控铣削加工步骤生成程序导入机床加工数控铣削加工步骤生成程序导入机床加工14数控铣削加工步骤刀轨参数确定数控铣削加工步骤刀轨参数确定15数控铣削加工步骤刀轨计算由于刀轨是直接决定加工质量的高低，因此刀轨的正确与否十分重要O齿轮节锥顶点X齿轮轴线方向Y机床平面X-YZ由于被加工齿轮与盘铣刀之间的相对展成运动，产形齿轮的节锥面与被加工齿轮节锥面啮合作纯滚动，盘铣刀到面与被加工齿面时刻相切刀轴方向矢量其中α为压力角，ν=δ-90°,δ为节锥角，φ1

φ2为每铣削一次被加工齿轮绕X和Y轴转动的角度，由齿轮啮合原理得出上式。ε为轴交角。确定铣刀,毛坯相对位置：在编写刀轨文件的过程中还需要控制刀具中心的位置该加工是从齿根处开始加工，之后铣削到齿顶。因此计算刀具中心轨迹坐标以节锥面为基准。现采用增大到半径的方式来实现使得刀具半径增大为R+1,2M，这样既没有改变刀具中心的轨迹又能够使得刀具与被加工齿轮完全啮合。每经转动一次后的刀具中心坐标刀具与节锥面相切时刀具中心坐标为：x=n1=X+R*sinα*cosβy=n2=Yz=n3=Z+R*cosα数控铣削加工步骤刀轨计算由于刀轨是直接决定加工质量的高低，因16数控铣削加工步骤

刀轨参数化获取刀位文件将文件分成相互独立的块为所有的块找出公共父类派生子类对象数控铣削加工步骤刀轨参数化获取刀位文件将文件分成相互独立的17CNC加工伞齿轮的优势1、相比于伞齿刨：能加工锥角大于90度的伞齿轮；2、相对于五轴机床加工：操作简单，成本低。3、利用UG等CAM软件可以进行数控编程仿真，程序经后置处理可直接用于机床。4、通过计算机仿真可以减少试切次数，降低生产成本；5、参数化建模使得程序具有通用性。CNC加工伞齿轮的优势1、相比于伞齿刨：能加工锥角大于90度18

螺旋锥齿轮加工工艺

螺旋锥齿轮加工工艺19螺旋锥齿轮加工在齿轮加工中弧齿锥齿轮的加工是比较复杂的，主要表现在切齿工序上。螺旋锥齿轮是成对设计、制造和使用的，所以大、小（主、从动）轮的加工工艺是同时考虑的。汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮大多采用格里森齿制。批量生产的切齿工序多采用“固定安装法”，并以大轮两齿面为基准，用调整小轮两齿面的加工参数去获得需要的接触区和啮合侧隙。2022/11/17螺旋锥齿轮加工在齿轮加工中弧齿锥齿轮的加工是比较复杂的，主要20螺旋锥齿轮直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮2022/11/17螺旋锥齿轮直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮2022/11/1221加工工艺路线制坯轮坯及安装连接部位的粗、精加工研齿安装连接部位的精加工热处理切齿磷化配对光整加工2022/11/17加工工艺路线制坯轮坯及安装连接部位的粗、精加工研齿安装连接部22制坯（1）汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮毛坯绝大多数经模锻制成，材料为低碳合金钢。盘形大轮毛坯采用碾扩孔工艺、轴类小轮毛坯采用立锻工艺可以降低材料消耗。2022/11/17制坯（1）汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮毛坯绝大多数经23制坯（2）锻坯需经正火处理，以消除锻造应力、改善组织和获得良好的加工切削性能。采用等温正火处理更有利于后续渗碳淬火处理时产品的金相组织和变形的改善。正火后的硬度值一般规定为156~207HBS，合适的硬度值为160~190HBS，这样有利于降低切齿的齿面粗糙度和提高刀具的耐用度。（3）锻坯正火处理后应进行清理，以除去锻坯表面的氧化皮。可采用抛丸或酸洗处理。酸洗处理可能污染环境，应尽量避免采用。2022/11/17制坯（2）锻坯需经正火处理，以消除锻造应力、改善组织和获24轮坯加工（1）轮坯加工可以采用多轴车床工序集中的方法，也可以采用普通车床和仿形车床用工序分散的方法。采用数控机床工序集中的方法更能保证轮坯精度。2022/11/17轮坯加工（1）轮坯加工可以采用多轴车床工序集中的方法，也可以25轮坯加工（2）轮坯加工主要控制面锥角、轮冠距和工艺定位面精度。面锥角和轮冠距决定了安装在切齿机床夹具上切齿后齿轮的齿深和齿顶高，它直接影响成对齿轮啮合时的底隙和接触区在齿面上的位置，所以面锥角和轮冠距尺寸的控制与圆柱齿轮齿顶圆尺寸控制要求是相似的。为防止轮齿小端可能产生的齿顶、齿根干涉，面锥角公差取+8′，轮冠距公差取-0.1~0.15mm。成批生产时，应用“标准齿坯”和齿坯检验仪对轮坯进行比较测量。为保证大轮的切齿安装定位要求，定位平面的平面度应≤0.03mm，粗糙度Ra≤1.6μm，并要求在一次装夹中同时加工定位圆孔和平面，保证圆孔尺寸精度、圆度及圆孔与平面的垂直度。需要注意的是，大平面上要加工齿轮安装螺钉孔。由于刀具等原因，在大平面螺钉孔口处可能留有飞边毛刺，所以在齿轮安装螺钉孔加工后再磨大平面是合理的。2022/11/17轮坯加工（2）轮坯加工主要控制面锥角、轮冠距和工艺定位面精度26轮坯加工（3）其余安装连接部位尺寸如螺孔、螺钉通孔、花键、开口销孔、槽及小轮螺纹等，与其他机械零件的加工方法和要求相同。对热处理后不再加工的部位，应充分考虑其变形的冷热数据配合。2022/11/17轮坯加工（3）其余安装连接部位尺寸如螺孔、螺钉通孔、花键27切齿

切齿工序是弧齿锥齿轮加工中最为重要的工序，尤其是作为轮齿部位最终加工工序时，因为后面没有磨齿工序修正。（1）弧齿切齿机床是一类专门的机床。按切削方式可分为“分齿切削法”（亦称面铣法）和“连续切削法”（亦称面滚法）。采用分齿切削法的机床有格里森No.116、No.26等，苏式525、528等及国产Y2250、Y2280、YH605等。采用连续切削法的机床有奥利康SM2等。采用六轴联动全数控的格里森凤凰系列切齿机和奥利康C系列切齿机均可以完成上述两种切削方式。2022/11/17切齿切齿工序是弧齿锥齿轮加工中最为重要的工序，尤28切齿（2）成批生产中通常采用固定安装法。大轮可以采用展成法（滚切法）加工，也可以采用格里森No.607、No.609和Y2950等进行成型法加工。采用成型法加工可以获得较高的生产率，但条件是被加工齿轮副的传动比≥2.5时才能采用。小轮都是采用展成法加工。大轮采用成型法加工、小轮采用展成法加工时也称为半展成法。采用固定安装法加工大、小轮是一种工序分散的方法。成对弧齿锥齿轮同时连续加工时，需要粗切大轮、精切大轮、粗切小轮、精切小轮凹面、精切小轮凸面共5台切齿机。前3台采用双面刀盘，后两台采用单面刀盘，分别精切小轮凹凸面，可以更方便地调整和控制凹凸两面的接触区质量。2022/11/17切齿（2）成批生产中通常采用固定安装法。大轮可以采用展成法（29切齿成对生产的弧齿锥齿轮应先加工大轮，再加工小轮。把在生产中调试完成并经热处理后验证，符合齿轮精度和接触区要求的产品留一对作为“样件大、小轮”。以它们来分别检验控制生产中的大、小轮是合理的做法。2022/11/17切齿成对生产的弧齿锥齿轮应先加工大轮，再加工小轮。把在生产中30热处理要求（1）汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮材料为低碳合金钢，采用渗碳淬火热处理工艺，以达到轮齿表面硬而心部韧的性能要求。表面硬度为58~64HRC。齿根心部硬度为30~45HRC。有效硬化层深视齿轮模数大小而定。小轮有效硬化层深比大轮有效硬化层深增加0.1mm。小轮表面硬度比大轮表面硬度高1~2HRC。（2）热处理后齿轮会产生一些变形。在不同材料、齿轮结构及热处理方法和条件下，变形是不同的。在齿轮批量生产中，希望在材料、齿轮结构及热处理方法和条件相同时，热处理后齿轮的变形稳定，以便机加工切齿等工序进行冷热配合修正。必要时可将少量齿轮送热处理后进行接触区、花键尺寸、孔径、孔中心直径等的检验验证，根据变形情况再行修正。2022/11/17热处理要求（1）汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮材料为31热处理要求（3）大轮的安装螺孔、小轮螺纹、卡簧槽等部位均应进行防渗处理。较大截面的采用渗碳淬火后磨成的螺纹部位可不防渗，但应进行退火处理，硬度应小于45HRC（或按图样要求），过渡区的硬度和尺寸应符合图样工艺要求。在螺孔内旋入防渗螺塞是个好办法，既能防止螺孔螺纹渗碳，又能减小变形。（4）大轮压淬时采用No.537、Y9050等淬火压床和专门的淬火压模，以达到齿轮允许的大平面的平面度和内孔的圆度及余量大小的要求。结构比较厚的齿轮可以考虑不压淬。小轮应进行校直，校直前应对两端中心孔进行研磨。较小齿轮要求中部轴承部位的跳动量≤0.03mm，较大齿轮要求中部轴承部位的跳动≤0.05mm。（5）齿面应力抛丸可以增加轮齿表面残留压应力，提高轮齿强度和使用寿命。应力抛丸机可以采用QZG-T200等，控制覆盖面≥98%，在控制区内，测阿尔门弧高值0.4~0.6mm。据资料介绍，齿面应力抛丸后可以提高疲劳强度20%~30%。2022/11/17热处理要求（3）大轮的安装螺孔、小轮螺纹、卡簧槽等部位均应进32安装连接部位的精加工（1）盘形大轮热处理后需要磨削定位内孔，达到图样尺寸精度和表面粗糙度要求。（2）小轮热处理后精磨前应对两端中心孔进行研磨，修整卡簧槽。轴颈、端面部位可采用斜置砂轮的端面外圆磨床MB1632、H234等加工。采用磷化后精磨轴颈、端面部位的应增加一道半精磨工序使之与研齿夹具定位研齿。奇数齿花键的外圆直径应测量换算后的弦长。磨螺纹工序后，为防止后续过程中磕碰，可以采用塑料保护套。2022/11/17安装连接部位的精加工（1）盘形大轮热处理后需要磨削定位内孔，33研齿和磷化（1）研齿工序是不采用磨齿作为齿形加工手段的弧齿锥齿轮加工工艺中的必备工序之一。研齿可以改善啮合质量、降低齿面粗糙度和啮合噪声。不能指望完全用研齿来达到产品所要求的接触区质量，也不要因为接触区质量较好而不研齿。（2）磷化层的组织疏松贮油，有利于齿轮副在跑合期防止早期剧烈磨损，磷化后的齿轮美观、防腐。2022/11/17研齿和磷化（1）研齿工序是不采用磨齿作为齿形加工手段的弧齿34安装连接部位的精加工磨齿：（3）磨齿工艺以往多用于航空齿轮等精密锥齿轮的加工，近年来在车辆锥齿轮特别是高档豪华客车的锥齿轮上应用越来越多。采用磨齿工艺的齿轮精度高，啮合噪声小。由热处理变形等造成侧隙变动量大的产品只能采用磨齿方法修正。修磨时不一定要把全部齿面都磨光，只要能使接触区和侧隙变动量符合规定要求就行，磨齿后可再进行研光齿面。2022/11/17安装连接部位的精加工磨齿：2022/11/1235光整加工光整加工是为了提高齿面的精度，表面粗糙度等，是传动更加平稳。2022/11/17光整加工光整加工是为了提高齿面的精度，表面粗糙度等，是传动更36配对配对工序是锥齿轮制造过程中啮合质量的最终检验。用检验机，在安装条件下进行接触区、侧隙及侧隙变动量和啮合噪声的常规检验，使之成对出厂。2022/11/17配对配对工序是锥齿轮制造过程中啮合质量的最终检验。用检验机，37螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺38目录背景螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺螺旋锥齿轮电化学光整加工的应用效果目录背景393.1背景3.1背景403.1.1制约传统加工方法的因素热处理的影响齿制的影响结构的影响为获得较好的耐磨性，延长使用寿命等，螺旋锥齿轮一般都要经过热处理使其获得高达HRC57~63的表面硬度，属于硬齿面范畴;同时，由于螺旋锥齿轮经过热处理后齿面变形较大，使螺旋锥齿轮所获得的原有机械加工精度普遍降低。因此，螺旋锥齿轮齿面的研齿工艺方法有其局限性，不仅表现为生产效率低，而且还难以弥补因热变形所丧失的机械加工精度。螺旋锥齿轮齿制上的差异，使螺旋锥齿轮齿面磨齿工艺的应用也受到一定的限制。例如，在上世纪九十年代之前的机械式铣齿时代，圆弧收缩齿制的螺旋锥齿轮可以用研齿和磨齿工艺方法进行热处理后的精加工，但摆线等高齿制的螺旋锥齿轮只能用研齿的工艺方法进行热处理后的精加工。螺旋锥齿轮几何结构上的特点也使传统的磨齿工艺方法难以发挥自身的优势。例如，对格里森圆弧收缩齿制的螺旋锥齿轮而言，当传动比比较大时，由于螺旋锥齿轮运动副大轮齿廓形状接近于直线，因而为提高生产效率而采用成型法加工。当用筒形砂轮直接磨削用成形法加工的螺旋锥齿轮齿面时，砂轮与齿面会产生全齿面接触，不仅因冷却液难以进入磨削接触区而易使齿面烧伤而且还使排屑十分困难。3.1.1制约传统加工方法的因素热处理的影响为获得较好的耐磨413.1.2隐性缺陷3.1.2隐性缺陷42

a.表面微观几何轮廓存在缺陷由于受磨齿和研齿加工机理的影响，所获得的表面微观几何轮廓呈尖峰状。这种表面微观几何轮廓存在的缺陷，不仅使齿轮摩擦系数、磨损量较大，而且也使精度保持性较差，因而并不利于提高齿轮的使用性能。

a.表面微观几何轮廓存在缺陷由于受磨齿和研齿加工机理的影响43

b.存在平整假象由于表面材质塑性与加工机理等因素的影响，其齿面微观几何轮廓并未实现真正意义上的整平。原因：前角基本上是负前角以及随着磨削时间的增加使切削微刃钝化、等高性改善，磨削区的瞬间高温使表面微观儿何轮廓的尖峰部位软化。结果：一部分尖峰填塞入表面微观几何轮廓之间的缝隙或由脱落的微小颗粒在齿面上挤辗出的沟槽之中。使之看起来平整。后果：随着齿轮齿面磨损量的增加，已镶嵌于表面微观几何轮廓缝隙或由脱落的微小颗粒在齿面上挤辗出的沟槽之中的尖峰变形部位或粘接着的散落微粒势必从基体表面脱落。这种脱落的微粒，无疑相当于磨粒，会使齿面严重划伤，从而影响齿轮的使用性能。

b.存在平整假象由于表面材质塑性与加工机理等因素的影响，其44

c.易在齿轮齿面的表层产生新的缺陷磨削区域内的瞬时温度一般可达800一1200℃，极易形成磨削烧伤并且使表面呈现多种颜色。颜色的变化仅仅反映了较为严重的烧伤现象，但当齿轮齿面的颜色不变时，其表层金相组织也可能已发生了烧伤而变化(即暗烧伤)。当在高速、重载的使用条件下，由暗烧伤所导致的齿轮齿面表层物理机械性能的丧失势必也会影响齿轮的使用性能。

c.易在齿轮齿面的表层产生新的缺陷磨削区域内的瞬时温度一般45由此可见，我国齿轮制造业在发展机遇来临之际，己面临着更为严峻的考验，特别是面临着“质”的飞跃的考验。需要研发先进的加工方法来打破技术垄断。锥齿轮加工工艺课件463.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点难点1：如何根据螺旋锥齿轮的几何结构特点选择便于实施的电化学光整加工工艺方法。(电化学机械复合光整加工和移动脉冲电化学光整加工的选择)3.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点47电化学机械复合光整加工移动脉冲电化学光整加工表面质量好差加工精度低高工艺过程复杂简单装备要求低高机械作用的介入使工件阳极表面高点的钝化性阳极膜的致密性、连续性受到破坏，更易于加工。脉冲电流以及移动式工具阴极的共同作用，可实现在更小极间间隙条件下稳定的电化学阳极溶解。不仅要求机械作用单元与工件阳极表面之间存在相对运动，而且还要求机械单元的作用具有浮动性以便控制机械作用的强弱，使之与电化学阳极的溶解作用相匹配。由于移动式脉冲电化学光整加工工艺方法的整平是小间隙条件下工具阴极表面高点扫描作用与极间流场、温度场以及电化学阳极溶解产物排出等条件改善共同作用的结果，这使得移动式脉冲电化学光整加工工艺方法的整平过程对极间间隙的变化相对比较敏感。所以，移动式脉冲电化学光整加工工艺方法对实现工具阴极运动的装置或工装的运动精度要求相对较高。结论：根据需要选择合适的加工方法分析：表面质量好差加工精度低高工艺过程复杂简单装备要求低高机械作用483.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点难点2：如何根据螺旋锥齿轮的几何结构特点确定移动式工具阴极的几何结构、移动方式、加工原理等以保证极间良好流场、温度场等条件。3.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点49分析：由于螺旋锥齿轮的齿面节线为曲线，因而工具阴极的简单直线往复式移动不仅不能满足电化学光整加工对极间间隙稳定与均匀性的要求，而且更不利于螺旋锥齿轮加工质量的提高。这不仅仅是因为工具阴极的运动方向对稳定、均匀极间流场等条件产生影响，而且在整平的过程中，工具阴极的运动方向必须与工具阴极的几何结构形状相匹配，否则不仅难以使极间流场稳定、均匀，而且也可能会发生工具阴极的几何结构形状与螺旋锥齿轮齿面相互干涉的现象。工具阴极的几何结构、移动方式以及移动方向是相互联系、相互制约的。分析：由于螺旋锥齿轮的齿面节线为曲线，因而工具阴极的简单直线50结论：几何结构：平面直边几何轮廓。移动方式：旋转扫描式平面直边几何轮廓阴极的运动轨迹。加工原理：小轮必须采用展成法加工。大轮可采用展成法也可采用成形法加工。传动比比较小(小于3)时，大轮必须采用展成法加工。传动比比较大(大于3)时，为提高生产效率，大轮一般采用成形法加工。结论：几何结构：平面直边几何轮廓。513.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点难点3：如何根据螺旋锥齿轮齿面的几何结构特点，在工具阴极移动的条件下，获得稳定、均匀的极间流场建立条件。3.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点52分析：螺旋锥齿轮电化学光整加工可能的工艺方法所需的极间流场的稳定与均匀，不仅涉及到工具阴极的几何结构及其移动方式，而且还涉及到获得极间流场稳定与均匀的建立条件。这是因为螺旋锥齿轮齿面沿齿向与齿形方向非封闭，当工具阴极移动时，使极间稳定、均匀流场的建立条件不稳定。分析：螺旋锥齿轮电化学光整加工可能的工艺方法所需的极间流场的53结论：极间流场的建立方式(a)难以获得稳定、均匀的极间流场，容易出现无液区以及电解液分流等现象，进而影响所获得的整平效果。(b)更易保障极间流场的稳定与均匀。结论：极间流场的建立方式(a)难以获得稳定、均匀的极间流场54结论：电解液引入段流道设计主要应考虑电解液边界层分离现象所产生的涡流区对极间流场等的影响。(a)电解液在阴极A点处附近产生边界层分离，其结果是在该处导致涡流。会使电化学阳极溶解产物不断聚集，容易造成短路、工作电流不稳定等，进而影响光整加工的整平质量。(b)光滑、过渡的电解液引入流道设计有助于减小涡流的产生。结论：电解液引入段流道设计主要应考虑电解液边界层分离现象所产55

结论：电解液流向与工具阴极运动方向的问题工具阴极的运动速度大小为vc，电解液流速的大小为ve(a)若vc>ve，则在单位时间内进入极间收缩型流道内的电解液不足以充满在单位时间工具阴极收缩型流道产生的空间，进而在极间收缩型流道内导致无液区，影响整平的效果。因此，为获得良好的流场条件应满足vc<ve，若电解液流速过高，易在工件阳极表面产生流痕等现象。(b)工具阴极运动方向与电解液流向的匹配更为合理。

结论：电解液流向与工具阴极运动方向的问题工具阴极的运动速度56

3.3螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺电化学加工基本原理电化学光整加工原理加工对象加工设备加工效果

3.3螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺电化学加工基本原理57电化学加工原理：利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将工件加工成需要的形状。加工时，工件接电源的正极;工具接电源的负极，两极之间保持一定的间隙(0.2一0.5mm)，其间充满电解液(通常是NaCl或者NaNO3的盐溶液)。电化学反应过程中，电流密度可以达到10-300A/cm2，工件阳极表面金属的溶解速度可以达到0.1一10mm/min。随着电化学反应的不断进行，工件阳极表面会有电解产物生成，工具阴极表面会有气泡产生。因此，要求有一定压力的电解液从两极之间快速流过，能够带走电解产物、气泡及反应产生的热量。3.3.1电化学加工基本原理电化学加工原理：利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将583.3.2电化学光整加工原理3.3.2电化学光整加工原理593.3.3加工对象3.3.3加工对象603.3.4加工设备—工具阴极设计阴极结构设计中首先主要考虑的问题是流场的设计，其次是工具阴极各部位尺寸的确定及阴极材料的选择。流场的设计是否合理对被加工零件的表面质量有重要的影响。流场的均匀和稳定是获得良好的表面质量的重要因素。在电化学机械加工中，根据螺旋锥齿轮的结构特点和阴极的形状，选择电解液的流动方式为径向流动中的正向方式。3.3.4加工设备—工具阴极设计阴极结构设计613.3.4加工设备—阴极盘的制作功能：机床主轴的连接电解液的引入工具阴极的定位机械作用部分的调整3.3.4加工设备—阴极盘的制作功能：623.3.4加工设备—齿轮夹具设计锥齿轮夹具一方面要实现工件绕自身轴线自转，另一方面还要实现齿根面的角度调节。螺旋锥齿轮安装在定位套上，齿轮上面通过紧固螺母将压盖压紧，这样齿轮就可以随着竖直轴绕自身轴线转动，进行分度调节，调节到合适位置后，将左夹具夹紧定位。左面的轴承套与右侧的水平轴固连，转动右侧水平轴的同时，螺旋锥齿轮会绕水平轴的轴线转动一个角度，用以调节螺旋锥齿轮齿根面的角度，使齿轮齿根面和阴极盘平行。3.3.4加工设备—齿轮夹具设计锥齿轮夹具一方面要实现工件绕633.3.4加工设备—加工机床3.3.4加工设备—加工机床643.3.4加工设备—加工电源采用的直流电源参数为电压U=0一50V，电流I=0一100A3.3.4加工设备—加工电源采用的直流电源参数为电压U=0一653.3.4加工设备—检验仪器电子分析天平FA2004N，精度可达0.1mg，用于测量加工前后工件重量变化。奥林巴斯OLYMPUSSTM6测量显微镜，用于测量工件阳极表面生成的钝化膜厚度。3.3.4加工设备—检验仪器电子分析天平FA2004N，精度663.3.4加工设备—检验仪器超景深三维显微镜VHX一60OE，用于测量经电化学加工后的工件表面微观形貌。安捷伦数字万用表34001A，用于测量电化学加工后阳极表面钝化膜的电阻。3.3.4加工设备—检验仪器超景深三维显微镜VHX一60OE673.3.5加工效果3.3.5加工效果68

3.4螺旋锥齿轮电化学光整加工的应用效果齿面粗糙度值由Ra2.9um降至Ra0.1um水平，加工精度由10级提高到7级。利用光整加工方法在稳定或提高零件加工精度的同时，通过大幅度改善零件的表面质量可提高零件的使用性能。因此，对螺旋锥齿轮的齿面实施光整加工无疑有助于提高螺旋锥齿轮的加工质量进而改善其使用性能。

3.4螺旋锥齿轮电化学光整加工的应用效果齿面粗糙度值由Ra69视频展示1、加工大型伞齿轮2、Hermle五轴加工螺旋伞齿轮3、直升机齿轮制造视频展示70参考文献[1]孙建,黄恺.基于数控机床直齿锥齿轮加工的CAM研究[J].辽宁工学院学报,2008,27(6):391-393.参考文献[1]孙建,黄恺.基于数控机床直齿锥齿轮加工的71谢谢！谢谢！721、先天下之忧而忧；后天下之乐而乐。——范仲淹

2、捐躯赴国难，视死忽如归。——曹植

3、近乡情更切，不敢问来人。——宋之问

4、气蒸云梦泽；波撼岳阳城。——孟浩然

5、中夜四五叹，常为大国忧。——李白

6、国耻未雪，何由成名？——李白

7、当须徇忠义，身死报国恩。——李希仲

8、科学虽没有国界，但是学者却有他自己的国家。——巴斯德

9、虚荣的人注视着自己的名字，光荣的人注视着祖国的事业。——马蒂

10、爱国主义就是千百年来固定下来的对自己的祖国的一种最深厚的感情。——列宁

11、利于国者爱之，害于国者恶之。——晏婴

12、常思奋不顾身，而殉国家之急。——司马迁

13、爱国如饥渴。——班固

14、一身报国有万死，双鬓向人无再青。——陆游

15、死去原知万事空，但悲不见九州同。王师北定中原日，家祭无忘告乃翁。——陆游

16、人生自古谁无死，留取丹心照汗青。——文天祥

17、天下兴亡，匹夫有责。——顾炎武

18、南北驱驰报主情，江花边草笑平生。一年三百六十日，都是横戈马上行。——戚继光

19、瞒人之事弗为，害人之心弗存，有益国家之事虽死弗避。——吕坤

20、各出所学，各尽所知，使国家富强不受外侮，足以自立于地球之上。——詹天佑

21、做人最大的事情是什么呢？就是要知道怎样爱国。——孙中山

22、我们爱我们的民族，这是我们自信心的泉源。——周恩来

23、为中华之崛起而读书。——周恩来

24、以身许国，何事不敢为？——岳飞

25、夜视太白收光芒，报国欲死无战场！——陆游

26、位卑不敢忘忧国。——陆游

27、寄意寒星荃不察，我以我血荐轩辕。——鲁迅

28、中国自古以来，就有埋头苦干的人，就有拼命硬干的人，就有为民请命的人，就有舍身求法的人。——他们是中国的脊梁。——鲁迅

29、惟有民魂是值得宝贵的，惟有它发扬起来，中国人才有真进步。——鲁迅

30、我们中华民族有同自己的敌人血战到底的气概，有在自力更生的基础上光复旧物的决心，有自立于世界民族之林的能力。——毛泽东

31、与其忍辱生，毋宁报国死。——何香凝

32、锦绣河山收拾好，万民尽作主人翁。——朱德33、人民不仅有权爱国，而且爱国是个义务，是一种光荣。——徐特立

34、爱国的主要方法，就是要爱自己所从事的事业。——谢觉哉

35、中国是古老的民族，也是勇敢的民族。中华民族有两大优点：勇敢，勤劳。这样的民族多么可爱，我们爱我们民族（当然其他民族也有他们可爱之处，我们决不忽视这一点），这是我们自信心的泉源。——周恩来

36、真正的爱国者是爱人类的，爱国决不是排外。——马铁丁

37、爱国主义就是千百年来巩固起来的对自己的祖国的一种最深厚的感情。——列宁

38、必须经过祖国这一层楼，然后更上一层楼，达到人类的高度。——罗曼·罗兰

39、黄金诚然是宝贵的，但是生气蓬勃的勇敢的爱国者却比黄金更为宝贵。——林肯1、先天下之忧而忧；后天下之乐而乐。——范仲淹73李益，杨坤，罗曦锥齿轮加工工艺李益，杨坤，罗曦锥齿轮加工工艺74目录引言直齿锥齿轮加工工艺螺旋锥齿轮加工工艺螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺目录引言75引言引言76

直齿锥齿轮加工工艺

直齿锥齿轮加工工艺77主要内容主要内容78锥齿轮加工方法介绍仿形铣削法展成铣齿法精密锻造法冷挤压法粉末冶金方法最常用

伞齿刨按照不同行业和现有设备锥齿轮加工方法锥齿轮加工方法介绍仿形铣削法展成铣齿法精密锻造法冷挤压法粉末79直齿锥齿轮数控加工条件

直齿锥齿轮数控加工必要条件选择合适的数控机床引入合适的专用夹具选择合适的加工刀具直齿锥齿轮数控加工条件直齿锥齿轮数控加工必要条件选择合适的80直齿锥齿轮数控加工条件数控机床选择选用普通数控铣床直齿锥齿轮数控加工条件数控机床选择选用普通数控铣床81直齿锥齿轮数控加工条件专用夹具设计直齿锥齿轮数控加工条件专用夹具设计82直齿锥齿轮数控加工条件加工刀具选择刀具的选择原则是强度和加工效率，由于盘铣刀的加工效率和强度能满足加工要求，因此选择用盘铣刀。不同规格不同形状的齿轮加工刀具也不同直齿锥齿轮数控加工条件加工刀具选择刀具的选择原则是强度和加工83数控铣削加工原理依然是利用范成法对齿形铣削成形数控铣削加工原理依然是利用范成法对齿形铣削成形84展成运动原理展成运动时，两台电机根据要求联动，实现待加工齿轮的复合运动。分齿时，摇台电机不动，仅由工件头电机转动实现分齿。以下以加工一对啮合的锥齿轮，齿数为Z1,Z2为例讲解展成运动关系。展成运动时，两电机的转角关系为：加工齿数为Z1的锥齿轮时：加工齿数为Z2的齿轮时

展成运动原理展成运动时，两台电机根据要求联动，实现待加工齿85展成加工过程展成加工过程86数控铣削加工步骤生成程序导入机床加工数控铣削加工步骤生成程序导入机床加工87数控铣削加工步骤刀轨参数确定数控铣削加工步骤刀轨参数确定88数控铣削加工步骤刀轨计算由于刀轨是直接决定加工质量的高低，因此刀轨的正确与否十分重要O齿轮节锥顶点X齿轮轴线方向Y机床平面X-YZ由于被加工齿轮与盘铣刀之间的相对展成运动，产形齿轮的节锥面与被加工齿轮节锥面啮合作纯滚动，盘铣刀到面与被加工齿面时刻相切刀轴方向矢量其中α为压力角，ν=δ-90°,δ为节锥角，φ1

φ2为每铣削一次被加工齿轮绕X和Y轴转动的角度，由齿轮啮合原理得出上式。ε为轴交角。确定铣刀,毛坯相对位置：在编写刀轨文件的过程中还需要控制刀具中心的位置该加工是从齿根处开始加工，之后铣削到齿顶。因此计算刀具中心轨迹坐标以节锥面为基准。现采用增大到半径的方式来实现使得刀具半径增大为R+1,2M，这样既没有改变刀具中心的轨迹又能够使得刀具与被加工齿轮完全啮合。每经转动一次后的刀具中心坐标刀具与节锥面相切时刀具中心坐标为：x=n1=X+R*sinα*cosβy=n2=Yz=n3=Z+R*cosα数控铣削加工步骤刀轨计算由于刀轨是直接决定加工质量的高低，因89数控铣削加工步骤

刀轨参数化获取刀位文件将文件分成相互独立的块为所有的块找出公共父类派生子类对象数控铣削加工步骤刀轨参数化获取刀位文件将文件分成相互独立的90CNC加工伞齿轮的优势1、相比于伞齿刨：能加工锥角大于90度的伞齿轮；2、相对于五轴机床加工：操作简单，成本低。3、利用UG等CAM软件可以进行数控编程仿真，程序经后置处理可直接用于机床。4、通过计算机仿真可以减少试切次数，降低生产成本；5、参数化建模使得程序具有通用性。CNC加工伞齿轮的优势1、相比于伞齿刨：能加工锥角大于90度91

螺旋锥齿轮加工工艺

螺旋锥齿轮加工工艺92螺旋锥齿轮加工在齿轮加工中弧齿锥齿轮的加工是比较复杂的，主要表现在切齿工序上。螺旋锥齿轮是成对设计、制造和使用的，所以大、小（主、从动）轮的加工工艺是同时考虑的。汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮大多采用格里森齿制。批量生产的切齿工序多采用“固定安装法”，并以大轮两齿面为基准，用调整小轮两齿面的加工参数去获得需要的接触区和啮合侧隙。2022/11/17螺旋锥齿轮加工在齿轮加工中弧齿锥齿轮的加工是比较复杂的，主要93螺旋锥齿轮直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮2022/11/17螺旋锥齿轮直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮2022/11/1294加工工艺路线制坯轮坯及安装连接部位的粗、精加工研齿安装连接部位的精加工热处理切齿磷化配对光整加工2022/11/17加工工艺路线制坯轮坯及安装连接部位的粗、精加工研齿安装连接部95制坯（1）汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮毛坯绝大多数经模锻制成，材料为低碳合金钢。盘形大轮毛坯采用碾扩孔工艺、轴类小轮毛坯采用立锻工艺可以降低材料消耗。2022/11/17制坯（1）汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮毛坯绝大多数经96制坯（2）锻坯需经正火处理，以消除锻造应力、改善组织和获得良好的加工切削性能。采用等温正火处理更有利于后续渗碳淬火处理时产品的金相组织和变形的改善。正火后的硬度值一般规定为156~207HBS，合适的硬度值为160~190HBS，这样有利于降低切齿的齿面粗糙度和提高刀具的耐用度。（3）锻坯正火处理后应进行清理，以除去锻坯表面的氧化皮。可采用抛丸或酸洗处理。酸洗处理可能污染环境，应尽量避免采用。2022/11/17制坯（2）锻坯需经正火处理，以消除锻造应力、改善组织和获97轮坯加工（1）轮坯加工可以采用多轴车床工序集中的方法，也可以采用普通车床和仿形车床用工序分散的方法。采用数控机床工序集中的方法更能保证轮坯精度。2022/11/17轮坯加工（1）轮坯加工可以采用多轴车床工序集中的方法，也可以98轮坯加工（2）轮坯加工主要控制面锥角、轮冠距和工艺定位面精度。面锥角和轮冠距决定了安装在切齿机床夹具上切齿后齿轮的齿深和齿顶高，它直接影响成对齿轮啮合时的底隙和接触区在齿面上的位置，所以面锥角和轮冠距尺寸的控制与圆柱齿轮齿顶圆尺寸控制要求是相似的。为防止轮齿小端可能产生的齿顶、齿根干涉，面锥角公差取+8′，轮冠距公差取-0.1~0.15mm。成批生产时，应用“标准齿坯”和齿坯检验仪对轮坯进行比较测量。为保证大轮的切齿安装定位要求，定位平面的平面度应≤0.03mm，粗糙度Ra≤1.6μm，并要求在一次装夹中同时加工定位圆孔和平面，保证圆孔尺寸精度、圆度及圆孔与平面的垂直度。需要注意的是，大平面上要加工齿轮安装螺钉孔。由于刀具等原因，在大平面螺钉孔口处可能留有飞边毛刺，所以在齿轮安装螺钉孔加工后再磨大平面是合理的。2022/11/17轮坯加工（2）轮坯加工主要控制面锥角、轮冠距和工艺定位面精度99轮坯加工（3）其余安装连接部位尺寸如螺孔、螺钉通孔、花键、开口销孔、槽及小轮螺纹等，与其他机械零件的加工方法和要求相同。对热处理后不再加工的部位，应充分考虑其变形的冷热数据配合。2022/11/17轮坯加工（3）其余安装连接部位尺寸如螺孔、螺钉通孔、花键100切齿

切齿工序是弧齿锥齿轮加工中最为重要的工序，尤其是作为轮齿部位最终加工工序时，因为后面没有磨齿工序修正。（1）弧齿切齿机床是一类专门的机床。按切削方式可分为“分齿切削法”（亦称面铣法）和“连续切削法”（亦称面滚法）。采用分齿切削法的机床有格里森No.116、No.26等，苏式525、528等及国产Y2250、Y2280、YH605等。采用连续切削法的机床有奥利康SM2等。采用六轴联动全数控的格里森凤凰系列切齿机和奥利康C系列切齿机均可以完成上述两种切削方式。2022/11/17切齿切齿工序是弧齿锥齿轮加工中最为重要的工序，尤101切齿（2）成批生产中通常采用固定安装法。大轮可以采用展成法（滚切法）加工，也可以采用格里森No.607、No.609和Y2950等进行成型法加工。采用成型法加工可以获得较高的生产率，但条件是被加工齿轮副的传动比≥2.5时才能采用。小轮都是采用展成法加工。大轮采用成型法加工、小轮采用展成法加工时也称为半展成法。采用固定安装法加工大、小轮是一种工序分散的方法。成对弧齿锥齿轮同时连续加工时，需要粗切大轮、精切大轮、粗切小轮、精切小轮凹面、精切小轮凸面共5台切齿机。前3台采用双面刀盘，后两台采用单面刀盘，分别精切小轮凹凸面，可以更方便地调整和控制凹凸两面的接触区质量。2022/11/17切齿（2）成批生产中通常采用固定安装法。大轮可以采用展成法（102切齿成对生产的弧齿锥齿轮应先加工大轮，再加工小轮。把在生产中调试完成并经热处理后验证，符合齿轮精度和接触区要求的产品留一对作为“样件大、小轮”。以它们来分别检验控制生产中的大、小轮是合理的做法。2022/11/17切齿成对生产的弧齿锥齿轮应先加工大轮，再加工小轮。把在生产中103热处理要求（1）汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮材料为低碳合金钢，采用渗碳淬火热处理工艺，以达到轮齿表面硬而心部韧的性能要求。表面硬度为58~64HRC。齿根心部硬度为30~45HRC。有效硬化层深视齿轮模数大小而定。小轮有效硬化层深比大轮有效硬化层深增加0.1mm。小轮表面硬度比大轮表面硬度高1~2HRC。（2）热处理后齿轮会产生一些变形。在不同材料、齿轮结构及热处理方法和条件下，变形是不同的。在齿轮批量生产中，希望在材料、齿轮结构及热处理方法和条件相同时，热处理后齿轮的变形稳定，以便机加工切齿等工序进行冷热配合修正。必要时可将少量齿轮送热处理后进行接触区、花键尺寸、孔径、孔中心直径等的检验验证，根据变形情况再行修正。2022/11/17热处理要求（1）汽车、拖拉机等车辆中使用的弧齿锥齿轮材料为104热处理要求（3）大轮的安装螺孔、小轮螺纹、卡簧槽等部位均应进行防渗处理。较大截面的采用渗碳淬火后磨成的螺纹部位可不防渗，但应进行退火处理，硬度应小于45HRC（或按图样要求），过渡区的硬度和尺寸应符合图样工艺要求。在螺孔内旋入防渗螺塞是个好办法，既能防止螺孔螺纹渗碳，又能减小变形。（4）大轮压淬时采用No.537、Y9050等淬火压床和专门的淬火压模，以达到齿轮允许的大平面的平面度和内孔的圆度及余量大小的要求。结构比较厚的齿轮可以考虑不压淬。小轮应进行校直，校直前应对两端中心孔进行研磨。较小齿轮要求中部轴承部位的跳动量≤0.03mm，较大齿轮要求中部轴承部位的跳动≤0.05mm。（5）齿面应力抛丸可以增加轮齿表面残留压应力，提高轮齿强度和使用寿命。应力抛丸机可以采用QZG-T200等，控制覆盖面≥98%，在控制区内，测阿尔门弧高值0.4~0.6mm。据资料介绍，齿面应力抛丸后可以提高疲劳强度20%~30%。2022/11/17热处理要求（3）大轮的安装螺孔、小轮螺纹、卡簧槽等部位均应进105安装连接部位的精加工（1）盘形大轮热处理后需要磨削定位内孔，达到图样尺寸精度和表面粗糙度要求。（2）小轮热处理后精磨前应对两端中心孔进行研磨，修整卡簧槽。轴颈、端面部位可采用斜置砂轮的端面外圆磨床MB1632、H234等加工。采用磷化后精磨轴颈、端面部位的应增加一道半精磨工序使之与研齿夹具定位研齿。奇数齿花键的外圆直径应测量换算后的弦长。磨螺纹工序后，为防止后续过程中磕碰，可以采用塑料保护套。2022/11/17安装连接部位的精加工（1）盘形大轮热处理后需要磨削定位内孔，106研齿和磷化（1）研齿工序是不采用磨齿作为齿形加工手段的弧齿锥齿轮加工工艺中的必备工序之一。研齿可以改善啮合质量、降低齿面粗糙度和啮合噪声。不能指望完全用研齿来达到产品所要求的接触区质量，也不要因为接触区质量较好而不研齿。（2）磷化层的组织疏松贮油，有利于齿轮副在跑合期防止早期剧烈磨损，磷化后的齿轮美观、防腐。2022/11/17研齿和磷化（1）研齿工序是不采用磨齿作为齿形加工手段的弧齿107安装连接部位的精加工磨齿：（3）磨齿工艺以往多用于航空齿轮等精密锥齿轮的加工，近年来在车辆锥齿轮特别是高档豪华客车的锥齿轮上应用越来越多。采用磨齿工艺的齿轮精度高，啮合噪声小。由热处理变形等造成侧隙变动量大的产品只能采用磨齿方法修正。修磨时不一定要把全部齿面都磨光，只要能使接触区和侧隙变动量符合规定要求就行，磨齿后可再进行研光齿面。2022/11/17安装连接部位的精加工磨齿：2022/11/12108光整加工光整加工是为了提高齿面的精度，表面粗糙度等，是传动更加平稳。2022/11/17光整加工光整加工是为了提高齿面的精度，表面粗糙度等，是传动更109配对配对工序是锥齿轮制造过程中啮合质量的最终检验。用检验机，在安装条件下进行接触区、侧隙及侧隙变动量和啮合噪声的常规检验，使之成对出厂。2022/11/17配对配对工序是锥齿轮制造过程中啮合质量的最终检验。用检验机，110螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺111目录背景螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺螺旋锥齿轮电化学光整加工的应用效果目录背景1123.1背景3.1背景1133.1.1制约传统加工方法的因素热处理的影响齿制的影响结构的影响为获得较好的耐磨性，延长使用寿命等，螺旋锥齿轮一般都要经过热处理使其获得高达HRC57~63的表面硬度，属于硬齿面范畴;同时，由于螺旋锥齿轮经过热处理后齿面变形较大，使螺旋锥齿轮所获得的原有机械加工精度普遍降低。因此，螺旋锥齿轮齿面的研齿工艺方法有其局限性，不仅表现为生产效率低，而且还难以弥补因热变形所丧失的机械加工精度。螺旋锥齿轮齿制上的差异，使螺旋锥齿轮齿面磨齿工艺的应用也受到一定的限制。例如，在上世纪九十年代之前的机械式铣齿时代，圆弧收缩齿制的螺旋锥齿轮可以用研齿和磨齿工艺方法进行热处理后的精加工，但摆线等高齿制的螺旋锥齿轮只能用研齿的工艺方法进行热处理后的精加工。螺旋锥齿轮几何结构上的特点也使传统的磨齿工艺方法难以发挥自身的优势。例如，对格里森圆弧收缩齿制的螺旋锥齿轮而言，当传动比比较大时，由于螺旋锥齿轮运动副大轮齿廓形状接近于直线，因而为提高生产效率而采用成型法加工。当用筒形砂轮直接磨削用成形法加工的螺旋锥齿轮齿面时，砂轮与齿面会产生全齿面接触，不仅因冷却液难以进入磨削接触区而易使齿面烧伤而且还使排屑十分困难。3.1.1制约传统加工方法的因素热处理的影响为获得较好的耐磨1143.1.2隐性缺陷3.1.2隐性缺陷115

a.表面微观几何轮廓存在缺陷由于受磨齿和研齿加工机理的影响，所获得的表面微观几何轮廓呈尖峰状。这种表面微观几何轮廓存在的缺陷，不仅使齿轮摩擦系数、磨损量较大，而且也使精度保持性较差，因而并不利于提高齿轮的使用性能。

a.表面微观几何轮廓存在缺陷由于受磨齿和研齿加工机理的影响116

b.存在平整假象由于表面材质塑性与加工机理等因素的影响，其齿面微观几何轮廓并未实现真正意义上的整平。原因：前角基本上是负前角以及随着磨削时间的增加使切削微刃钝化、等高性改善，磨削区的瞬间高温使表面微观儿何轮廓的尖峰部位软化。结果：一部分尖峰填塞入表面微观几何轮廓之间的缝隙或由脱落的微小颗粒在齿面上挤辗出的沟槽之中。使之看起来平整。后果：随着齿轮齿面磨损量的增加，已镶嵌于表面微观几何轮廓缝隙或由脱落的微小颗粒在齿面上挤辗出的沟槽之中的尖峰变形部位或粘接着的散落微粒势必从基体表面脱落。这种脱落的微粒，无疑相当于磨粒，会使齿面严重划伤，从而影响齿轮的使用性能。

b.存在平整假象由于表面材质塑性与加工机理等因素的影响，其117

c.易在齿轮齿面的表层产生新的缺陷磨削区域内的瞬时温度一般可达800一1200℃，极易形成磨削烧伤并且使表面呈现多种颜色。颜色的变化仅仅反映了较为严重的烧伤现象，但当齿轮齿面的颜色不变时，其表层金相组织也可能已发生了烧伤而变化(即暗烧伤)。当在高速、重载的使用条件下，由暗烧伤所导致的齿轮齿面表层物理机械性能的丧失势必也会影响齿轮的使用性能。

c.易在齿轮齿面的表层产生新的缺陷磨削区域内的瞬时温度一般118由此可见，我国齿轮制造业在发展机遇来临之际，己面临着更为严峻的考验，特别是面临着“质”的飞跃的考验。需要研发先进的加工方法来打破技术垄断。锥齿轮加工工艺课件1193.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点难点1：如何根据螺旋锥齿轮的几何结构特点选择便于实施的电化学光整加工工艺方法。(电化学机械复合光整加工和移动脉冲电化学光整加工的选择)3.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点120电化学机械复合光整加工移动脉冲电化学光整加工表面质量好差加工精度低高工艺过程复杂简单装备要求低高机械作用的介入使工件阳极表面高点的钝化性阳极膜的致密性、连续性受到破坏，更易于加工。脉冲电流以及移动式工具阴极的共同作用，可实现在更小极间间隙条件下稳定的电化学阳极溶解。不仅要求机械作用单元与工件阳极表面之间存在相对运动，而且还要求机械单元的作用具有浮动性以便控制机械作用的强弱，使之与电化学阳极的溶解作用相匹配。由于移动式脉冲电化学光整加工工艺方法的整平是小间隙条件下工具阴极表面高点扫描作用与极间流场、温度场以及电化学阳极溶解产物排出等条件改善共同作用的结果，这使得移动式脉冲电化学光整加工工艺方法的整平过程对极间间隙的变化相对比较敏感。所以，移动式脉冲电化学光整加工工艺方法对实现工具阴极运动的装置或工装的运动精度要求相对较高。结论：根据需要选择合适的加工方法分析：表面质量好差加工精度低高工艺过程复杂简单装备要求低高机械作用1213.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点难点2：如何根据螺旋锥齿轮的几何结构特点确定移动式工具阴极的几何结构、移动方式、加工原理等以保证极间良好流场、温度场等条件。3.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点122分析：由于螺旋锥齿轮的齿面节线为曲线，因而工具阴极的简单直线往复式移动不仅不能满足电化学光整加工对极间间隙稳定与均匀性的要求，而且更不利于螺旋锥齿轮加工质量的提高。这不仅仅是因为工具阴极的运动方向对稳定、均匀极间流场等条件产生影响，而且在整平的过程中，工具阴极的运动方向必须与工具阴极的几何结构形状相匹配，否则不仅难以使极间流场稳定、均匀，而且也可能会发生工具阴极的几何结构形状与螺旋锥齿轮齿面相互干涉的现象。工具阴极的几何结构、移动方式以及移动方向是相互联系、相互制约的。分析：由于螺旋锥齿轮的齿面节线为曲线，因而工具阴极的简单直线123结论：几何结构：平面直边几何轮廓。移动方式：旋转扫描式平面直边几何轮廓阴极的运动轨迹。加工原理：小轮必须采用展成法加工。大轮可采用展成法也可采用成形法加工。传动比比较小(小于3)时，大轮必须采用展成法加工。传动比比较大(大于3)时，为提高生产效率，大轮一般采用成形法加工。结论：几何结构：平面直边几何轮廓。1243.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点难点3：如何根据螺旋锥齿轮齿面的几何结构特点，在工具阴极移动的条件下，获得稳定、均匀的极间流场建立条件。3.2螺旋锥齿轮电化学光整加工的主要难点125分析：螺旋锥齿轮电化学光整加工可能的工艺方法所需的极间流场的稳定与均匀，不仅涉及到工具阴极的几何结构及其移动方式，而且还涉及到获得极间流场稳定与均匀的建立条件。这是因为螺旋锥齿轮齿面沿齿向与齿形方向非封闭，当工具阴极移动时，使极间稳定、均匀流场的建立条件不稳定。分析：螺旋锥齿轮电化学光整加工可能的工艺方法所需的极间流场的126结论：极间流场的建立方式(a)难以获得稳定、均匀的极间流场，容易出现无液区以及电解液分流等现象，进而影响所获得的整平效果。(b)更易保障极间流场的稳定与均匀。结论：极间流场的建立方式(a)难以获得稳定、均匀的极间流场127结论：电解液引入段流道设计主要应考虑电解液边界层分离现象所产生的涡流区对极间流场等的影响。(a)电解液在阴极A点处附近产生边界层分离，其结果是在该处导致涡流。会使电化学阳极溶解产物不断聚集，容易造成短路、工作电流不稳定等，进而影响光整加工的整平质量。(b)光滑、过渡的电解液引入流道设计有助于减小涡流的产生。结论：电解液引入段流道设计主要应考虑电解液边界层分离现象所产128

结论：电解液流向与工具阴极运动方向的问题工具阴极的运动速度大小为vc，电解液流速的大小为ve(a)若vc>ve，则在单位时间内进入极间收缩型流道内的电解液不足以充满在单位时间工具阴极收缩型流道产生的空间，进而在极间收缩型流道内导致无液区，影响整平的效果。因此，为获得良好的流场条件应满足vc<ve，若电解液流速过高，易在工件阳极表面产生流痕等现象。(b)工具阴极运动方向与电解液流向的匹配更为合理。

结论：电解液流向与工具阴极运动方向的问题工具阴极的运动速度129

3.3螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺电化学加工基本原理电化学光整加工原理加工对象加工设备加工效果

3.3螺旋锥齿轮电化学光整加工工艺电化学加工基本原理130电化学加工原理：利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将工件加工成需要的形状。加工时，工件接电源的正极;工具接电源的负极，两极之间保持一定的间隙(0.2一0.5mm)，其间充满电解液(通常是NaCl或者NaNO3的盐溶液)。电化学反应过程中，电流密度可以达到10-300A/cm2，工件阳极表面金属的溶解速度可以达到0.1一10mm/min。随着电化学反应的不断进行，工件阳极表面会有电解产物生成，工具阴极表面会有气泡产生。因此，要求有一定压力的电解液从两极之间快速流过，能够带走电解产物、气泡及反应产生的热量。3.3.1电化学加工基本原理电化学加工原理：利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将1313.3.2电化学光整加工原理3.3.2电化学光整加工原理1323.3.3加工对象3.3.3加工对象1333.3.4加工设备—工具阴极设计阴极结构设计中首先主要考虑的问题是流场的设计，其次是工具阴极各部位尺寸的确定及阴极材料的选择。流场的设计是否合理对被加工零件的表面质量有重要的影响。流场的均匀和稳定是获得良好的表面质量的重要因素。在电化学机械加工中，根据螺旋锥齿轮的结构特点和阴极的形状，选择电解液的流动方式为径向流动中的正向方式。3.3.4加工设备—工具阴极设计阴极结构设计1343.3.4加工设备—阴极盘的制作功能：机床主轴的连接电解液的引入