一种基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台。该精加工平台包括大理石基座、X

【技术实现步骤摘要】
一种基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台


[0001]本专利技术涉及一种基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台，属于电化学加工领域。

技术介绍

[0002]电解加工是基于电解池阳极溶解的原理来对阳极工件进行加工。由于加工过程是以离子形式去除，加工后能够得到较好的表面性能和形状特征，常用于电化学抛光和各种精加工再处理。
[0003]线齿轮是根据空间共轭曲线啮合原理进行设计的一类齿轮。其传动本质是一对空间共轭曲线一直保持点接触状态进行连续啮合过程，由于线齿的理论齿形是“线”，所以线齿轮的尺度可以做到非常小，易于微小化。
[0004]采用激光烧蚀加工的平行轴微线齿轮，存在热变形、表面重铸层及飞溅颗粒等缺陷，因此，需要设计一种能够精加工微线齿轮的电解加工平台。

技术实现思路

[0005]针对目前微线齿轮的高精度制造难点，本专利技术提供一种基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台，能够通过控制高精度齿条和微线齿轮的相对运动，对微线齿轮进行电解精加工，以改善表面性能。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台，包括大理石基座、X
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Y轴位移台、Z轴升降台、旋转主轴、齿轮导电装置、电解加工槽、齿条、微线齿轮、电解液系统、CCD模块、位移台控制系统和脉冲电源；所述大理石基座上设置有X
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Y轴位移台、Z轴升降台、电解加工槽与CCD模块，所述X
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Y轴位移台上设置有电解加工槽，齿条固定安装在电解加工槽内，Z轴升降台上固定连接旋转主轴，旋转主轴末端连接微线齿轮；通过位移台控制系统控制三维位移平台，所用电源为脉冲电源；所述电解液系统中的电解液池和水泵固定在大理石基座上，两条输送管道的两端分别置于电解加工槽和电解液池内；所述齿轮导电装置固定在Z轴升降台上；所述X
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Y轴位移台包括X轴位移台和Y轴位移台。
[0008]该平台中高精度齿条和脉冲电源负极相连接，微线齿轮和脉冲电源正极相连接，精加工前，先将齿轮和齿条相对位置对准，精加工过程中，电解液系统提供具有一定压力的电解液，旋转主轴带动微线齿轮转动，X轴位移台带动齿条的移动，用CCD模块观察齿轮齿条的相对位置和加工状态，用示波器查看电解精加工通路的电压和电流信号，通过齿轮齿条的相对运动使得微线齿轮发生电化学溶解从而将齿条的形状复制到齿轮上来实现齿轮的精加工。
[0009]进一步地，所述X
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Y轴位移台通过螺钉固定连接在大理石基座上；所述Z轴升降台通过螺钉固定连接在大理石基座上；所述旋转主轴通过主轴连接板和Z轴升降台相连；所述齿轮导电装置固定在Z轴升降台上。
[0010]进一步地，加工时，脉冲电源的阴极连接齿条，阳极连接微线齿轮，通过电解液系统将电解液以0.2～1.5m/s的速度输送在齿条和齿轮的加工间隙中，齿条、齿轮与电解液形成通路。
[0011]进一步地，所述电解液系统由电解液池、水泵和输送管道组成；加工过程中，配置的电解液置于电解液池中，通过输水管道以0.2～1.5m/s的速度输送在齿条齿轮加工间隙中，通过排水管道将电解加工槽内的电解液排回电解液池，形成电解液的循环使用。
[0012]进一步地，所述电解液为硫酸
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乙醇复合溶液或者添加有微细磁性磨料的硫酸
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乙醇复合溶液。
[0013]进一步地，所述控制系统包括工控机、控制器和电机驱动器，工控机编写位移台控制程序和旋转主轴旋转程序下载至控制器；控制器下达位置指令传达到电机驱动器，从而驱动步进电机实现对应的运转，进而带动滚珠丝杆运动来实现运动平台的位移和旋转主轴的旋转。
[0014]进一步地，X
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Y轴位移台的分辨率为0.25μm，重复定位精度为0.25μm；Z轴升降台的分辨率为0.091μm，重复定位精度为1μm，能够实现三个方向的高精度位移。
[0015]进一步地，所述CCD模块能够实时观察齿条与齿轮的相对位置，用来对准初始位置和观察加工情况；所述示波器实时监测电解加工过程中的电压、电流变化。
[0016]进一步地，所述齿轮导电装置由导电棒、金属管套、弹簧、螺钉和连接板组成，是将导电棒安装在金属管套内，后端设有弹簧和螺钉，通过连接板和Z轴升降台连接，装配时，需要设置一定的弹簧预压缩量，保证导电棒和主轴刀杆时刻接触，将电源阳极连接齿轮导电装置，从而保证微线齿轮和脉冲电源阳极的连通。
[0017]进一步地，所述旋转主轴由步进电机结合高精密旋转刀杆构成，刀杆头部可装夹微线齿轮。
[0018]进一步地，所述脉冲电源为高频纳秒脉冲电源，所述齿条为高精度钨钢齿条，所述微线齿轮为平行轴线齿轮，直径为1mm。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0020]1.本微线齿轮电解精加工平台能够实现平行轴线齿轮的电解精加工，能够显著改善齿轮的表面粗糙度和齿廓形状精度。
[0021]2.采用高精密三维位移台、CCD模块、示波器、高精度钨钢齿条，保证了微线齿轮电解精加工的精度。
[0022]3.采用电解液系统冲液提供电解液，微线齿轮安装在主轴上旋转加工，能够有效改善电解加工流场，促进电解产物的排出，保证加工稳定性。
附图说明
[0023]图1为基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台的示意图。
[0024]图2为基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台的模型装配图。
[0025]图3为齿轮导电装置结构示意图。
[0026]图4为齿轮齿条示意图。
[0027]图5为加工间隙对准示意图。
[0028]图中各个部件如下：
[0029]大理石基座1，Z轴升降台2，Y轴位移台3，X轴位移台4，旋转主轴5，齿条6，微线齿轮7，电解加工槽8，水泵9，脉冲电源10，CCD模块11，示波器12，电解液池13，控制器14，工控机15、齿轮导电装置16、连接板17、金属管套18、螺钉19，弹簧20，导电棒21。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步地具体详细描述，但本专利技术的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0031]实施例1
[0032]平行轴微线齿轮的电解精加工。
[0033]为了更加清楚的说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的范围。
[0034]随着微纳技术的发展，微型机械结构的应用越来越广泛。在微小机械结构中，微齿轮的设计与制造是一个难以突破的点。由于线齿轮易于微小化，齿轮副的传动比能够设计的很大，在微机电系统中有很大的优势。平行轴微线齿轮副中主动轮和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台，其特征在于：包括大理石基座(1)、X
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Y轴位移台、Z轴升降台(2)、旋转主轴(5)、齿轮导电装置(16)、电解加工槽(8)、齿条(6)、微线齿轮(7)、电解液系统、CCD模块(11)、位移台控制系统和脉冲电源(10)；所述大理石基座(1)上设置有X
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Y轴位移台、Z轴升降台(2)、电解加工槽(8)与CCD模块(11)，所述X
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Y轴位移台上设置有电解加工槽(8)，齿条(6)固定安装在电解加工槽内，Z轴升降台上固定连接旋转主轴(5)，旋转主轴(5)末端连接微线齿轮(7)；通过位移台控制系统控制三维位移平台，所用电源为脉冲电源(10)；所述电解液系统中的电解液池(13)和水泵(9)固定在大理石基座(1)上，两条输送管道的两端分别置于电解加工槽(8)和电解液池(13)内；所述齿轮导电装置(16)固定在Z轴升降台(2)上；所述X
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Y轴位移台包括X轴位移台(4)和Y轴位移台(3)。2.根据权利要求1所述基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台，其特征在于：所述X
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Y轴位移台通过螺钉固定连接在大理石基座(1)上；所述Z轴升降台(2)通过螺钉固定连接在大理石基座(1)上；所述旋转主轴(5)通过主轴连接板和Z轴升降台相连；所述齿轮导电装置(16)固定在Z轴升降台上。3.根据权利要求1所述基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台，其特征在于：加工时，脉冲电源(10)的阴极连接齿条(6)，阳极连接微线齿轮(7)，通过电解液系统将电解液以0.2～1.5m/s的速度输送在齿条和齿轮的加工间隙中，齿条、齿轮与电解液形成通路。4.根据权利要求1所述基于齿轮齿条形式的微线齿轮电解精加工平台，其特征在于：所述电解液系统由电解液池(13)、水泵(9)和输送管道组成；加工过程中，配置的电解液置于电解液池中，通过输水管道以0.2～1.5m/s的速度输送在齿条齿轮加工间隙中，通过排水管道将电解加工槽内的电解液排回...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈扬枝，曾昭呼，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：