电解去毛刺工艺在齿轮加工中的应用

 自动变速器中齿轮加工精度高，在滚齿加工后，由于传统的倒棱、去毛刺工艺是使用砂轮在齿轮端面上进行去毛刺、倒棱，容易将其加工定位基准面破坏，特别是较小的行星齿轮，传统的倒棱、去毛工艺显然已不能满足其在滚齿后对加工基准面的要求，而电解去毛刺工艺则利用金属在电解工作液中产生阳极溶解的电化学反应现象以工件为阳极，工具电极为阴极，当强迫使电解液通过工件上的毛刺和特殊设计的工具电极之间十分狭小的间隙同时，短时间加以电解电压，这时在工件的毛刺或棱边部分电流最集中，电流密度也最大，因而使毛刺很快被溶除，棱角也被倒圆。

    在电解去毛刺的过程中，工件和工具电极二者是相对固定不动的，即属于固定式工具阴极的电化学加工方法。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。适用于热处理后和精加工的零件，不损坏精加工表面。电解去毛刺加工的基本原理。工件接脉冲电源的正极，工具电极接脉冲电源的负极，工具阴极与工件毛刺部位对应放置。加工时，首先在加工间隙内加入电解液，然后接通脉冲电源，此时工件阳极表面将发生氧化反应，工具阴极则将发生还原反应。

工件阳极的基本电化学反应式为

M-ne→Mn+

Mn++n(OH)→Fe(OH)n↓

工具(阴极)的基本电化学反应式为

2H++2e→H2↓

加工时，在工件阳极附近形成一层很薄的氧化膜，可在工件阳极与电解液之间起到隔离作用。该氧化膜具有较高的电阻和较小的电导率，可阻止工件阳极表面进一步溶解，对工件阳极具有一定保护作用。在电解液的快速冲刷作用下，工件阳极表面凹陷处的氧化膜因不易扩散而较厚；工件阳极表面凸出处(如毛刺、微观凸出部位等)的氧化膜因容易扩散而较薄。由于氧化膜的分布不均匀，使毛刺等凸出部位始终与新鲜的电解液接触，因此毛刺部位的金属溶解速度远大于阳极表面的其它部位，从而使毛刺被迅速溶解、去除。
 

   在阳极溶解过程中，根据电化学加工基本规律(法拉第电解定律)可推导出金属阳极(工件)沿进给方向的深度蚀除速度va(mm/min)为

va=hwi

式中：h——电流效率  w——被电解物质的体积电化学当量(mm3/A·h)  i——电流密度(A/cm2)

当电解液的成分、浓度、加工温度等参数确定后，阳极某点的蚀除速度主要取决于通过该点的电流密度i。根据电场理论可知，在零件表面毛刺等凸出部位电荷较集中，在表面凹陷处电荷则较少。由于电力线分布不均匀，凸出部位的电力线分布密集，电流密度高，金属去除较多；凹陷部位的电力线分布相对稀疏，电流密度较低，金属去除较少。由于毛刺处通过的电流密度远大于工件阳极表面的其它部位，因此毛刺被迅速溶解。

     综上所述，由于氧化膜分布不均匀，工件阳极表面毛刺等凸出部位氧化膜较薄，可始终与新鲜电解液保持接触，因此电化学反应速度快；由于电力线分布不均匀，工件阳极表面毛刺等凸出部位电力线分布密集，电流密度大，蚀除速度较快。因此，电化学去毛刺加工可达到迅速去除、溶解毛刺并形成光滑圆角的目的。通过合理采用工具阴极遮蔽技术，可有选择地去除毛刺，不会影响工件阳极表面原有的尺寸精度和表面质量。

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