齿轮端面电化学精整及电场与流场分布的研究

• 作 者: 王建明
• 出 处: 青岛科技大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 电解加工 精整 ANSYS 电场分析

电化学加工起始于上世纪50年代中期，由于其加工范围广、生产效率高、表面质量好等优点，逐渐成为特种加工技术中应用最广泛的技术之一。电化学精整加工是电化学加工的应用之一。精整加工是指既要降低表面粗糙度和提高表面层力学机械性质，又要提高加工精度(包括尺寸、形状位置精度)的加工方法。其加工内容一般包括清除工件表面毛刺，倒圆，细化表面粗糙度，改善表面物理性能等。电化学精整加工与其他精整方法在某些方面相比具有明显优势，在某些领域有望得到广泛的应用。 本文针对齿轮端面精整，研究开发出了自动化程度较高的齿轮端面电化学精整机床。并对机床各部分作了详述，包括机床主体、电解液循环过滤系统、控制系统、工具阴极。所设计的机床刚性好，稳定性强，利于保证加工的精度。设计的电解液循环过滤系统避免了泵的频繁开启，不必增加辅助设备实现了清、浊电解液的量平衡，经实际证明为简单、可靠的系统。所用的PLC控制系统稳定、可靠、便于修改程序，所设计的三种加工模式满足了实际加工的要求。工具阴极作为机床的关键部分，详述了其结构。所设计的工具阴极包括上、下两个部分，能够对齿轮的上、下两个端面同时加工，所产生的流场保证了电解液的均匀性、一致性，并使上、下端面的电解液能够同时更新。 电化学加工中，电场的变化是造成加工间隙分布变化的原动力，直接关系到加工的效率与质量，因此从电场出发求解加工间隙的分布规律是基本的研究方法。利用ANSYS软件强大的有限元计算能力，对电场进行了三维和二维的分析。分析中得出，齿轮周边拐角处是电流密度较大的地方，因此在设计电极时可进行倒角或增大间隙的处理。通过对不同工具阴极的尺寸与位置关系的计算分析，可以合理修正所设计的阴极，得到合理的阴极尺寸。