本发明属于电解加工，具体涉及一种渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置及方法。
背景技术：
1、渐开线内花键依靠齿相互啮合传递扭矩和载荷，由于循环接触应力和摩擦阻力，齿面容易发生轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损以及齿面胶合等失效形式，进而降低系统稳定性与可靠性等重要性能。近年来，有关摩擦接触方面研究由宏观转向微观，通过在相对运动机械组件表面进行加工特定形状微小结构(表面织构)，主要是以降低摩擦力、附着力以及磨损为目的来改善运动组件间的摩擦性能。表面织构的引入为改善机械组件间的摩擦性能提供给了新的途径。因此，为解决渐开线内花键在传动过程中由于摩擦阻力增大，进而影响其传动性能等问题，通过自润滑齿面可解决某些特定工况下的润滑问题。进行渐开线内花键自润滑齿面加工关键一步是完成渐开线内花键加工，其次在渐开线内花键齿面上加工出微沟槽。
2、现有技术中，对于渐开线内花键一般采用插齿加工，经热处理后花键易变形，棒间距存在锥度，孔口有喇叭口，现阶段无法对该锥度进行修复，经常有零件因锥度问题而超差报废；且在高强度钢上加工时，经常出现插刀插不动，而且加工后的槽宽是喇叭口、槽底有锥度等问题，只能用线切割加工，采用线切割加工会存在重熔层，对产品质量存在隐患。其次考虑到所要加工面为渐开线齿面，常规方法很难在该复杂型面加工出满足要求的微沟槽，电解加工技术具有独特优势，该工艺基于电化学阳极溶剂原理去除多余材料，加工过程中工件与工具阴极之间无接触，因此，电解加工技术是一种较为理想的自润滑齿面加工方法。基于以上内容，本发明提供一种渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置及方法，用以提高渐开线内花键的加工精度及改善渐开线内花键摩擦性能。
技术实现思路
1、本发明的目的是为解决渐开线内花键在传动过程中由于摩擦阻力增大，进而影响其传动系统性能等问题，提供一种组合式渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置及加工方法，解决了渐开线内花键热处理变形及齿面磨损问题，能够提高渐开线内花键的加工精度及改善渐开线内花键摩擦性能。
2、为了实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
3、(一)本发明提供一种渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，包括制齿加工阴极组件、齿面微沟槽加工阴极组件、阴极连接件和工件毛坯固定结构；所述制齿加工阴极组件/齿面微沟槽加工阴极组件与阴极连接件的一端可拆卸连接，阴极连接件的另一端与电源负极连接；所述工件毛坯固定结构内可拆卸安装有工件毛坯，所述工件毛坯与电源正极连接；所述工件毛坯与制齿加工阴极组件/齿面微沟槽加工阴极组件之间设置有加工间隙，加工间隙内流通有电解液，且所述制齿加工阴极组件/齿面微沟槽加工阴极组件可沿着工件毛坯轴线移动。
4、进一步的，所述工件毛坯为中空结构，所述制齿加工阴极组件/齿面微沟槽加工阴极组件分布在工件毛坯的空腔内，可沿着工件毛坯轴线移动。
5、进一步的，所述工件毛坯固定结构包括底座和轴套；所述底座中心设置有与工件毛坯适配的安装槽，所述工件毛坯设置在安装槽内，底座与电源正极连接；所述轴套下部设置有与工件毛坯适配的固定槽，所述轴套通过固定槽安装在工件毛坯上方；所述轴套下表面与底座上表面间留有空隙。
6、进一步的，本装置还设置有电解液导流腔；所述电解液导流腔为中空结构，固定安装在轴套上方；所述电解液导流腔内部设置有电解液整流区和电解液输出通道，所述电解液整流区与工件毛坯和制齿加工阴极组件/齿面微沟槽加工阴极组件的加工间隙连通，所述电解液输出通道与电解液整流区连通。
7、进一步的，所述阴极连接件包括阴极夹头和阴极连接杆；阴极夹头与电源负极连接；所述阴极连接杆的顶端与阴极夹头固定连接，底端与制齿加工阴极组件/齿面微沟槽加工阴极组件固定连接；所述阴极夹头内设置有电解液输入通道，所述阴极连接杆内设置有电解液传输通道；所述电解液输入通道与电解液传输通道连通，电解液传输通道与工件毛坯和制齿加工阴极组件/齿面微沟槽加工阴极组件的加工间隙连通。
8、进一步的，本装置还设置有绝缘连接杆，所述绝缘连接杆内部设置有与阴极连接杆适配的空腔，所述绝缘连接杆紧密贴合在阴极连接杆的外表面；所述阴极连接杆上表面设置有密封槽，所述密封槽内设置有第一密封圈。
9、进一步的，所述绝缘连接杆的外壁设置有密封槽，所述密封槽沿着绝缘连接杆外周向分布，密封槽内设置有第二密封圈。
10、进一步的，所述齿面微沟槽加工阴极组件包括中心件和若干个阴极齿，所述阴极齿可拆卸安装在中心件外表面，所述阴极齿的齿面上设置有若干个微结构凸台，阴极齿的非齿面部分设置有阴极齿绝缘套；阴极齿的数量与渐开线内花键齿数相同，阴极高度与渐开线内花键配合长度相等。
11、进一步的，所述阴极齿与中心件的上边缘之间设置有上导流件，所述阴极齿与中心件的下边缘之间设置有下导流件。
12、进一步的，所述上导流件和下导流件均为塑料材质，可防止在加工过程中因杂散腐蚀使工件加工精度及表面质量降低，其次上导流件和下导流件可提高加工过程中流场的稳定性。
13、进一步的，所述制齿加工阴极组件包括中心件和若干个加工齿，所述加工齿分布在中心件外表面；所述加工齿为变截面结构，即加工齿横截面形状不变，横截面积沿着朝向中心件边缘的方向逐渐变小，所述加工齿上设置有加工刃，加工刃的端部设置有抛光刃；所述中心件的边缘设置有绝缘盖。
14、进一步的，所述加工齿为渐开线齿形结构。
15、进一步的，本装置还设置导流段；所述导流段的数量与加工齿数量一致，导流段安装在中心件外表面；所述导流段的结构与加工齿结构相同，导流段与加工齿以抛光刃为轴镜像分布。
16、进一步的，渐开线内花键自润滑齿面的沟槽设计因素包括沟槽的深度h、沟槽面积a、沟槽的宽度l及沟槽的类型四个要素；所述渐开线内花键自润滑齿面的沟槽深度h由渐开线内花键齿的厚度所决定；所述渐开线内花键自润滑齿面的沟槽面积a由渐开线内花键齿面面积所决定；所述渐开线内花键沟槽的宽度l由沟槽的深度所决定；所述渐开线内花键自润滑齿面的沟槽类型由界面的摩擦因数f及温升△t所决定。
17、(二)本发明还提供一种渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置的加工方法，基于以上所述的装置实现，包括以下步骤：
18、将阴极连接件与机床主轴水平找正并固定连接，将工件毛坯固定结构与阴极连接件进行精确定位后，固定在机床水平操作台上；将制齿加工阴极组件与阴极连接件固定连接，将工件毛坯镶嵌于工件毛坯固定结构内设的槽内；启动机床，制齿加工阴极组件相对于工件毛坯进给运动，进行齿形加工；齿形加工结束后，将制齿加工阴极组件拆卸，将齿面微沟槽加工阴极组件与阴极连接件固定连接，通过电解作用，在工件毛坯的齿面上进行齿面微沟槽加工。
19、进一步的，所述将工件毛坯镶嵌于工件毛坯固定结构内设的槽内，具体包括：将工件毛坯镶嵌于底座内设的柱形槽内，随后将轴套放置在工件毛坯上方，将底座上表面与轴套下表面进行轴向定位，并采用内六角螺钉进行可拆式固定连接；其中，轴套下表面与底座上表面留有一定距离，防止工件过定位。
20、有益效果
21、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
22、1、本发明采用三维立体成形阴极进行制齿加工，其特征包括变截面加工刃及抛光刃；加工过程中通过变截面加工刃对工件快速去除余量，使齿形快速成形后，最后通过抛光刃对齿形进行抛光表面，提高齿面加工精度及表面质量；
23、2、本发明采用电解加工技术在渐开线内花键复杂曲面上加工齿面微沟槽，通过降低摩擦力、附着力以及磨损为目的来改善运动组件的摩擦性能，避免了渐开线内花键齿面折断、齿面点蚀及齿面磨损等失效形式；
24、3、本发明针对制齿加工及齿面微沟槽加工装置采用一组工装，当制齿加工完成后，只需更换齿面微沟槽阴极组件，提高渐开线内花键定位精度及换装效率。
25、4、本发明针对渐开线内花键自润滑齿面加工采用电解加工技术，该方法是以离子形式去材，不受工件材料性能限制，可加工各种难切削金属材料，并且工件表面无机械切削力，因此工件表面也不会产生由此而引起工件表面的残余应力及变形；
26、5、本发明针对制齿及齿面微沟槽加工采用全齿同步加工，阴极齿数与工件齿数相同，阴极齿与工件齿槽相对应，且在加工过程中工具阴极与工件阳极始终不接触，留有一定的加工间隙，工具阴极无任何损耗。
1.一种渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，还设置有电解液导流腔(4)；
4.根据权利要求1所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，还设置有绝缘连接杆(3)，所述绝缘连接杆(3)内部设置有与阴极连接杆(2)适配的空腔，所述绝缘连接杆(3)紧密贴合在阴极连接杆(2)的外表面；
6.根据权利要求5所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，所述绝缘连接杆(3)的外壁设置有密封槽，所述密封槽沿着绝缘连接杆(3)外周向分布，密封槽内设置有第二密封圈(13)。
7.根据权利要求1所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置，其特征在于，还设置导流段(11-1)；
10.基于权利要求1所述的渐开线内花键自润滑齿面电解加工装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
