齒輪電化學(xué)去毛刺機(jī)工藝簡介
齒輪電化學(xué)去毛刺機(jī)是一種先進(jìn)的去毛刺技術(shù)，是電化學(xué)加工（電解加工）技術(shù)中發(fā)展較快、應(yīng)用較廣的一項(xiàng)新工藝。作為電化學(xué)加工一種特殊的應(yīng)用形式，它對(duì)加工工件無機(jī)械作用力，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化，適合去除高硬度、高韌性金屬零件的毛刺，可以在工件的特定部位進(jìn)行限定加工。
齒輪機(jī)構(gòu)是在各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用*為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它可用來傳遞空間任意兩軸間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，并且具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長、工作**可靠等優(yōu)點(diǎn)。而其加工質(zhì)量直接影響整機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量。通過光整工藝去除齒面毛刺提高齒面質(zhì)量來改善齒輪使用性能和延長使用壽命一直是齒輪制造領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。毛刺是金屬切削加工的必然產(chǎn)物，難以完全避免。毛刺的存在，不僅影響產(chǎn)品的外觀，而且影響產(chǎn)品的裝配、使用性能和壽命。隨著高科技的發(fā)展、產(chǎn)品性能的提高，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格，去除機(jī)械零件的毛刺就愈加重要。而隨著金屬材料向高強(qiáng)、高硬、高韌方向的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品中復(fù)雜整體構(gòu)件日益增多，去毛刺的難度也隨之增大，傳統(tǒng)的手工去毛刺作業(yè)很難滿足上述發(fā)展對(duì)去毛刺的要求，各種機(jī)械化、自動(dòng)化去毛刺新技術(shù)、新工藝應(yīng)運(yùn)而生。以往的去毛刺作業(yè)大都由手工完成,費(fèi)工費(fèi)時(shí),效果差。國外一些先進(jìn)的工業(yè)發(fā)達(dá)國家從戰(zhàn)略高度及系統(tǒng)工程角度來對(duì)待去毛刺問題,提出了“毛刺工程”(BurrEngineering) ,即“毛刺技術(shù)”(BurrTechnology) 概念.僅美國在其金屬加工生產(chǎn)投資中,去毛刺的投資就占2 %,每年花在**零件上毛刺的費(fèi)用都在20 億美元以上,有的年份高達(dá)60億美元.這說明為了保證產(chǎn)品的高質(zhì)量,國外非常重視去毛刺加工,并大力發(fā)展去毛刺技術(shù)以及開發(fā)相應(yīng)的高水平設(shè)備.而目前國內(nèi)仍采用刮刀、油石、砂布、銼刀或砂輪等機(jī)械方法去毛刺,費(fèi)工費(fèi)時(shí),勞動(dòng)強(qiáng)度大,又污染環(huán)境,并且只能靠目測(cè)和感覺操作,去毛刺質(zhì)量難以保證.國內(nèi)對(duì)于去毛刺技術(shù)的研究及應(yīng)用起步較晚,雖然也取得了一定成績.但是,對(duì)去毛刺技術(shù)的機(jī)理規(guī)律及工藝應(yīng)用的系統(tǒng)化研究還不夠**和深入。一是毛刺去除費(fèi)工費(fèi)時(shí),而且不徹底,二是去除質(zhì)量難以保證.因此去毛刺已成為零件光整加工過程中的關(guān)鍵工序.電化學(xué)去毛刺是一種先進(jìn)的去毛刺技術(shù)，是電化學(xué)加工（電解加工）技術(shù)中發(fā)展較快、應(yīng)用較廣的一項(xiàng)新工藝。作為電化學(xué)加工一種特殊的應(yīng)用形式，它對(duì)加工工件無機(jī)械作用力，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化，適合去除高硬度、高韌性金屬零件的毛刺，可以在工件的特定部位進(jìn)行限定加工。對(duì)于手工難以處理、可達(dá)性差的復(fù)雜內(nèi)腔部位，尤其是交叉孔相貫線的毛刺，利用電化學(xué)去毛刺有著明顯的優(yōu)勢(shì)。電化學(xué)去毛刺對(duì)加工棱邊可取得較高的邊緣均一性和良好的表面質(zhì)量，具有去除毛刺效果好、**可靠、高效等優(yōu)點(diǎn)，一般情況和傳統(tǒng)工藝相比，效率可提高10倍以上。所以為了獲得高質(zhì)量的齒輪，應(yīng)用電化學(xué)光整加工工藝對(duì)齒輪齒面進(jìn)行光整加工去除毛刺的基礎(chǔ)研究,對(duì)于提高我國機(jī)械制造業(yè)在國際上的競(jìng)爭力,促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,有著重要的意義。
電化學(xué)加工又稱電解加工，包括從工件上去除金屬的電解加工和向工件上沉積金屬的電鍍，涂覆加工兩大類。電化學(xué)加工是利用電能、化學(xué)能進(jìn)行陽極溶解的電化學(xué)作用原理,來達(dá)到去毛刺的目的.零件與直流電源的正極相連,稱為陽極,而由黃銅制作的管狀工具與電源負(fù)極相連,稱為陰極,其外表面涂絕緣層,兩極之間保持一定的間隙讓循環(huán)的電解液從間隙中通過.當(dāng)陽極和陰極浸入溶液并通入直流電后,在直流電場(chǎng)作用下,隨著陽極的溶解,在工件表面上形成一層電阻較大而電導(dǎo)率較小的粘性液膜,亦稱鈍化膜,覆蓋在工件表面的低凹處,使該處的工件表面不受或少受電化學(xué)溶解腐蝕,而銳邊毛刺部位由于突出在工件表面,受電場(chǎng)、溫度場(chǎng)及流場(chǎng)作用的影響,加速了離子的擴(kuò)散與遷移過程,此處難以形成鈍化膜,且突出的毛刺部位的電流密度很大,毛刺很快被溶解,迅速形成圓角,調(diào)整加工時(shí)間可控制圓角R < 0. 25。
電解加工時(shí)的電極反應(yīng)：
陽極反應(yīng)為陽極表面每個(gè)鐵原子在外電源的作用下放出(被奪去)兩個(gè)電子,成為正的二價(jià)鐵離子而溶解進(jìn)入電解液中(Fe- 2e = Fe + 2) . 溶入電解液中的Fe + 2又與OH-離子化合,生成Fe (OH) 2,由于它在水溶液中的溶解度很小,故生成沉淀而離開反應(yīng)系統(tǒng),Fe (OH) 2沉淀為墨綠色的絮狀物,隨著電解液的流動(dòng)而被帶走. Fe(OH) 2 又逐漸為電解液中及空氣中的氧氧化為Fe (OH) 3 ,Fe(OH) 3 為黃褐色沉淀(鐵銹).
陰極反應(yīng)為正的氫離子被吸收到陰極表面從電源得到電子而析出氫氣:2H+ + 2e=H2 ↑. 由此可見,電解加工過程中,在理想情況下,陽極鐵不斷以Fe +2的形被溶解,水被分解消耗,因而電解液的濃度稍有變化.但電解液本身并不消耗,只要過濾干凈,適當(dāng)添加水分,可長期使用.
電解液：對(duì)于齒輪去毛刺考慮到零件加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求以及工件本身材料為45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼,選擇中性鹽溶液,其價(jià)格低腐蝕性小、電流效率高、消耗小,濃度一般采用10%～15%.
電化學(xué)去毛刺設(shè)備己有系列化產(chǎn)品，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、通用工程機(jī)械、航空航天、氣動(dòng)液壓等眾多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，是電化學(xué)加工機(jī)床中生產(chǎn)批量較大，應(yīng)用領(lǐng)域較廣的重要裝備。