齿轮电化学去毛刺工艺介绍
作者：苏州中航长风 | 来源：www.szcfedm.com | 浏览次数：
齿轮电化学去毛刺机是一种先进的去毛刺技术，是电化学加工（电解加工）技术中发展较快、应用较广的一项新工艺。作为电化学加工一种特殊的应用形式，它对加工工件无机械作用力，容易实现自动化或半自动化，适合去除高硬度、高韧性金属零件的毛刺，可以在工件的特定部位进行限定加工。
齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动机构，它可用来传递空间任意两轴间的动力和运动，并且具有功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等优点。而其加工质量直接影响整机的运转质量。通过光整工艺去除齿面毛刺提高齿面质量来改善齿轮使用性能和延长使用寿命一直是齿轮制造领域的研究重点。毛刺是金属切削加工的必然产物，难以完全避免。毛刺的存在，不仅影响产品的外观，而且影响产品的装配、使用性能和寿命。随着高科技的发展、产品性能的提高，对产品质量的要求越来越严格，去除机械零件的毛刺就愈加重要。而随着金属材料向高强、高硬、高韧方向的发展，机械产品中复杂整体构件日益增多，去毛刺的难度也随之增大，传统的手工去毛刺作业很难满足上述发展对去毛刺的要求，各种机械化、自动化去毛刺新技术、新工艺应运而生。以往的去毛刺作业大都由手工完成,费工费时,效果差。国外一些先进的工业发达国家从战略高度及系统工程角度来对待去毛刺问题,提出了“毛刺工程” (Burr Engineering) ,即“毛刺技术”(BurrTechnology) 概念. 仅美国在其金属加工生产投资中,去毛刺的投资就占2 % ,每年花在清除零件上毛刺的费用都在20 亿美元以上,有的年份高达60 亿美元. 这说明为了保证产品的高质量,国外非常重视去毛刺加工,并大力发展去毛刺技术以及开发相应的高水平设备. 而目前国内仍采用刮刀、油石、砂布、锉刀或砂轮等机械方法去毛刺,费工费时,劳动强度大,又污染环境,并且只能靠目测和感觉操作,去毛刺质量难以保证. 国内对于去毛刺技术的研究及应用起步较晚,虽然也取得了一定成绩. 但是,对去毛刺技术的机理规律及工艺应用的系统化研究还不够全面和深入。一是毛刺去除费工费时,而且不彻底,二是去除质量难以保证. 因此去毛刺已成为零件光整加工过程中的关键工序.
电化学去毛刺是一种先进的去毛刺技术，是电化学加工（电解加工）技术中发展较快、应用较广的一项新工艺。作为电化学加工一种特殊的应用形式，它对加工工件无机械作用力，容易实现自动化或半自动化，适合去除高硬度、高韧性金属零件的毛刺，可以在工件的特定部位进行限定加工。对于手工难以处理、可达性差的复杂内腔部位，尤其是交叉孔相贯线的毛刺，利用电化学去毛刺有着明显的优势。电化学去毛刺对加工棱边可取得较高的边缘均一性和良好的表面质量，具有去除毛刺效果好、安全可靠、高效等优点，一般情况和传统工艺相比，效率可提高10倍以上。所以为了获得高质量的齿轮，应用电化学光整加工工艺对齿轮齿面进行光整加工去除毛刺的基础研究,对于提高我国机械制造业在国际上的竞争力,促进我国经济的发展,有着重要的意义。
电化学加工又称电解加工，包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀，涂覆加工两大类。电化学加工是利用电能、化学能进行阳极溶解的电化学作用原理,来达到去毛刺的目的. 零件与直流电源的正极相连,称为阳极,而由黄铜制作的管状工具与电源负极相连,称为阴极,其外表面涂绝缘层, 两极之间保持一定的间隙让循环的电解液从间隙中通过. 当阳极和阴极浸入溶液并通入直流电后,在直流电场作用下,随着阳极的溶解,在工件表面上形成一层电阻较大而电导率较小的粘性液膜,亦称钝化膜, 覆盖在工件表面的低凹处,使该处的工件表面不受或少受电化学溶解腐蚀,而锐边毛刺部位由于突出在工件表面,受电场、温度场及流场作用的影响,加速了离子的扩散与迁移过程,此处难以形成钝化膜,且突出的毛刺部位的电流密度很大,毛刺很快被溶解,迅速形成圆角, 调整加工时间可控制圆角 R < 0. 25。
电解加工时的电极反应：
阳极反应为阳极表面每个铁原子在外电源的作用下放出(被夺去) 两个电子,成为正的二价铁离子而溶解进入电解液中(Fe - 2e = Fe + 2) . 溶入电解液中的Fe + 2又与OH- 离子化合,生成Fe (OH) 2 ,由于它在水溶液中的溶解度很小,故生成沉淀而离开反应系统,Fe (OH) 2 沉淀为墨绿色的絮状物,随着电解液的流动而被带走. Fe (OH) 2 又逐渐为电解液中及空气中的氧氧化为Fe (OH) 3 ,Fe (OH) 3 为黄褐色沉淀(铁锈) .
阴极反应为正的氢离子被吸收到阴极表面从电源得到电子而析出氢气:2H+ + 2e = H2 ↑. 由此可见,电解加工过程中,在理想情况下,阳极铁不断以Fe + 2的形被溶解,水被分解消耗,因而电解液的浓度稍有变化. 但电解液本身并不消耗,只要过滤干净,适当添加水分,可长期使用.
电解液：对于齿轮去毛刺考虑到零件加工精度、表面质量和生产率的要求以及工件本身材料为45号调质钢,选择中性盐溶液,其价格低腐蚀性小、电流效率高、消耗小,浓度一般采用10 %～15 %.
电化学去毛刺设备己有系列化产品，在汽车发动机、通用工程机械、航空航天、气动液压等众多行业得到广泛应用，是电化学加工机床中生产批量较大，应用领域较广的重要装备。
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