一种端齿副电解加工方法及工装夹具与流程

本发明属于零件制造，涉及一种端齿副的加工方法，尤其涉及一种端齿副电解加工方法及工装夹具。

背景技术：

1、端齿副是一种用两个相互啮合的端齿来连接轴或回转件并传递扭矩的装置，能够精确保证两个相互连接零件的同轴度，具有承载能力强、自动定心精度高、结构紧凑、重量轻等特点，应用场景十分广阔，尤其是在航空航天、具身智能机器人等领域。

2、为保证传动系统的可靠性和稳定性，端齿需具有较高的几何精度和表面质量要求，以保证在相互啮合时具备足够大的接触面积和支撑。此外，端齿在工作时需保持良好的力学性能，因此常采用不锈钢、高温合金、钛合金等难加工材料制造，并进行热处理以提高材料的硬度、耐磨性和疲劳强度。机械磨削是端齿副目前的主流制造工艺，主要制造过程是利用凸齿成形砂轮和凹齿成形砂轮分别对凸齿和凹齿进行磨削，其加工精度和表面质量能够满足要求，但由于砂轮磨损严重，更换频繁，且磨削材料去除率低，导致生产周期长、制造成本居高不下，难以满足低空经济、具身智能等产业快速发展对端齿副低成本、高效率、大批量生产制造工艺的迫切需求。

3、电解加工是一种非接触式的特种加工方法，其具有工具阴极无损耗、加工效率高、表面质量好、无机械切削力和通用性广等特点，特别适合批量化生产，有望替代端齿副精密磨削，实现其高效、精密、低成本制造。端齿副现有电解加工工艺需分别设计并采用凸齿阴极和凹齿阴极对凸齿和凹齿进行加工，从而获得一对符合使用要求的端齿副。由于电解加工阴极设计工作自身难度大、周期长，加之现有工艺需要对凸齿阴极和凹齿阴极分别设计，因而研发周期长，成本高，是目前亟需解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明提供一种端齿副电解加工方法及工装夹具，以克服现有技术中研发周期长、成本高等缺陷。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种端齿副电解加工方法，包括以下步骤：s1：利用初始工作阴极分别电解加工出端齿a和端齿b；所述初始工作阴极的工作表面与端齿副目标产品中的凸齿齿面或凹齿齿面的几何形状及尺寸一致；s2：将所述端齿b作为工具阴极，电解加工出端齿c；所述端齿a和所述端齿c组成一对端齿副。

4、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

5、进一步地，步骤s1和s2中，电解加工的过程依次包括直流耦合振动进给电解加工阶段和脉冲耦合振动进给电解加工阶段；所述直流耦合振动进给电解加工阶段中，采用直流电源进行电解加工，所述阴极采用振动进给模式；所述脉冲耦合振动进给电解加工阶段中，采用脉冲电源进行电解加工，所述阴极采用振动进给模式。

6、进一步地，所述直流耦合振动进给电解加工阶段中，所述直流电源的电压为14~20v；所述阴极的振动频率为20~50 hz，进给速度为0.25~0.65mm/min；所述脉冲耦合振动进给电解加工阶段中，所述脉冲电源的电压为10~14v，频率为1~3 khz，占空比为30~60 %，导通角为90~180 °；所述阴极的振动频率为20~50 hz，进给速度为0.1~0.25 mm/min。

7、进一步地，所述初始工作阴极的工作表面与端齿副目标产品中的凸齿齿面的几何形状及尺寸一致时，所述端齿a和所述端齿b为凹齿，所述端齿c为凸齿；所述初始工作阴极的工作表面与端齿副目标产品中的凹齿齿面的几何形状及尺寸一致时，所述端齿a和所述端齿b为凸齿，所述端齿c为凹齿。

8、进一步地，所述初始工作阴极的工作表面通过数控铣削或磨削加工。

9、进一步地，步骤s1中，电解加工所述端齿a和所述端齿b时，所述端齿a和所述端齿b的齿面压力角的误差不超过0.2°。

10、进一步地，步骤s1和s2中，电解加工工艺参数的确定方法为：首先通过电解加工成形仿真对电解加工工艺参数进行初步设计，然后通过电解加工工艺试验对初步设计的工艺参数进行优选，直至所述端齿a和所述端齿c符合端齿副目标产品的要求。

11、第二方面，本发明还提供一种端齿副电解加工用工装夹具，设置在电解加工机床中，用于实施上述的端齿副电解加工方法，夹持阴极和端齿工件，所述阴极为所述初始工作阴极和所述工作阴极，所述端齿工件为所述端齿a、所述端齿b和所述端齿c；所述初始工作阴极、所述端齿a、所述端齿b和所述端齿c的远离齿面的端部均具有向内凸起的夹持边；所述工装夹具包括阴极杆、支撑底座、基准座、上压盖、下压盖和封水箱；所述支撑底座与所述电解加工机床的平台连接；所述基准座固定在所述支撑底座上；所述端齿工件位于所述基准座上方，所述下压盖位于所述端齿工件内，外边缘位于所述端齿工件的夹持边上方，所述下压盖与所述基准座可拆卸固定，固定后，所述下压盖与所述基准座将所述端齿工件夹持固定；所述阴极杆位于所述支撑底座的上方，与所述电解加工机床的主轴连接；所述阴极位于所述阴极杆下方，所述上压盖位于所述阴极内，外边缘位于所述阴极的夹持边下方，所述上压盖与所述阴极杆可拆卸固定，固定后，所述上压盖与所述阴极杆将所述阴极夹持固定；被夹持固定的所述阴极位于被夹持固定的所述端齿工件的上方，且所述阴极与所述端齿工件之间具有间隙；所述封水箱成环形，密封在被夹持固定的所述阴极和所述端齿工件外；所述封水箱开设有进液通道，所述进液通道的外端开设在所述封水箱的外侧壁，为进液口，内端与所述阴极与所述端齿工件之间的间隙连通；所述上压盖和所述阴极杆具有连通的出液通道，所述出液通道的外端开设在所述阴极杆上，为出液口，内端与所述阴极内连通。

12、进一步地，还包括上绝缘片和下绝缘片；所述下绝缘片位于所述端齿工件内，覆盖在所述下压盖的上方；所述上绝缘片位于所述阴极内，覆盖在所述下压盖的上方；所述上绝缘片具有与所述上压盖和所述阴极杆连通的出液通道。

13、进一步地，所述封水箱包括上封水箱和下封水箱；所述下封水箱固定在所述支撑底座上，位于所述基准座和所述端齿工件外；所述上封水箱固定在所述下封水箱上，位于所述阴极杆的下端和所述阴极外；所述上封水箱的下端面内侧凹陷、外侧凸起；所述下封水箱的上端面内侧凸起、外侧凹陷；所述上封水箱的下端面外侧与所述下封水箱的上端面外侧相抵；所述上封水箱的下端面内侧与所述下封水箱的上端面内侧之间具有空间，所述下封水箱的上端面内侧设有一圈环形挡板，使所述空间内形成弯折状的内侧环形进液通道；所述上封水箱外侧的凸起部分开设有至少一个与所述内侧环形进液通道连通的外侧进液通道，与所述内侧环形进液通道组成所述进液通道。

14、本发明的有益效果在于：本发明提供了一种端齿副电解加工方法及工装夹具，利用初始工作阴极和不同的工艺参数即可加工出一对符合使用要求的端齿副，初始工作阴极的工作表面与端齿副目标产品的齿面形状和尺寸一致，无需复杂设计过程，也无需设计凸齿阴极和凹齿阴极，工艺研发过程和端齿副加工过程大幅简化。初始工作阴极通过数控铣削或精密磨削完成加工，工艺研发周期短，成熟度高，且可以长期重复使用，极大地降低了阴极制造成本。此外，本发明针对端齿零件在两个加工阶段均采用阴极振动进给模式进行加工，使得加工间隙在加工过程中始终处于周期性波动状态：在小加工间隙时，有利于增强电解加工集中蚀除能力，提高端齿的成形精度；在大加工间隙时，有利于电解产物和热量排出，提高电解加工稳定性。同时，在脉冲耦合振动进给电解加工阶段，脉冲电源可实现周期性供电，即在单个脉冲周期内，脉宽阶段进行电解加工，脉间阶段加工暂止并集中冲液排屑，进一步提高了电解液更新效率和加工稳定性。