王軼禹 趙建社 谷民凱 紀(jì) 濤

南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京，210016

0 引言

漸開(kāi)線內(nèi)花鍵是一種等截面異形孔零件，在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用[1]。在漸開(kāi)線內(nèi)花鍵傳統(tǒng)機(jī)械加工中，受特殊結(jié)構(gòu)(如薄壁、盲孔)以及難切削材料的影響，刀具損耗嚴(yán)重，工件易發(fā)生變形，易產(chǎn)生表面劃痕等缺陷。近年來(lái)，隨著航空工業(yè)對(duì)關(guān)鍵零部件的硬度、韌性和耐磨性要求不斷提高，上述問(wèn)題進(jìn)一步凸顯，漸開(kāi)線內(nèi)花鍵加工成為了亟待解決的技術(shù)難題。相較于切削加工，電解加工具有工具陰極無(wú)損耗、不受工件材料硬度限制、工件表面無(wú)殘余應(yīng)力和熱影響區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于難切削材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)孔類零件的大批量加工[2]。

流場(chǎng)對(duì)電解加工過(guò)程的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。由于流場(chǎng)難以控制，故孔類零件電解加工的工藝穩(wěn)定性較差，國(guó)內(nèi)外針對(duì)優(yōu)化流場(chǎng)均勻性問(wèn)題開(kāi)展了大量的研究。朱荻等[3]提出利用工具陰極平動(dòng)方法改善孔電解加工過(guò)程中的電解液流動(dòng)；房曉龍等[4]研究了陰極內(nèi)孔形狀及尺寸對(duì)方孔電解加工中流場(chǎng)均勻性的影響規(guī)律，結(jié)果表明，面積較大的圓形內(nèi)孔使流場(chǎng)分布較為均勻；ZHAO等[5]分析了菱形孔電解加工中各種陰極通液槽的底面電解液流場(chǎng)分布規(guī)律，并通過(guò)研究陰極進(jìn)給模式發(fā)現(xiàn)，陰極振動(dòng)進(jìn)給能夠降低電解液流速及壓力波動(dòng)，從而避免流場(chǎng)發(fā)生突變；針對(duì)螺旋孔電解加工存在易短路的問(wèn)題，TANG等[6]設(shè)計(jì)了拉式順流的陰極結(jié)構(gòu)，通過(guò)優(yōu)化陰極結(jié)構(gòu)改善了流場(chǎng)發(fā)散問(wèn)題，YANG等[7]在陰極上設(shè)計(jì)了漸變通液槽，解決了加工區(qū)域內(nèi)局部缺液?jiǎn)栴}。

目前，孔類零件電解加工的主要研究對(duì)象集中于徑向截面輪廓線較為簡(jiǎn)單的微孔[8]、型孔[9]、斜孔[10]、曲線孔[11]、錐孔[12]等，有關(guān)具有精密復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)孔[13](如內(nèi)花鍵[14]、內(nèi)齒輪[15])方面的研究報(bào)道相對(duì)較少。

在復(fù)雜等截面異形孔電解加工過(guò)程中，由于不同位置去除量差異較大，電解液在流道內(nèi)流動(dòng)路徑長(zhǎng)度不同，因此易出現(xiàn)泄流、缺液、空穴等問(wèn)題，從而導(dǎo)致短路，使加工過(guò)程難以穩(wěn)定進(jìn)行。本文以漸開(kāi)線內(nèi)花鍵為研究對(duì)象，該工件是在圓孔基礎(chǔ)上沿一定方向及尺寸進(jìn)行電解擴(kuò)孔加工得到的。工件齒頂處電解液流動(dòng)距離短，電解液流速較高，而需要去除的余量較小，易發(fā)生過(guò)切；工件齒根處電解液流動(dòng)距離長(zhǎng)，電解液流速較低，不能及時(shí)排出電解產(chǎn)物，且需要去除的余量較大，易發(fā)生短路。

為研究和提高漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工過(guò)程穩(wěn)定性，本文采用數(shù)值分析方法研究了不同電解液流動(dòng)方式、陰極結(jié)構(gòu)和電解液參數(shù)對(duì)流場(chǎng)分布的影響，并開(kāi)展了漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工試驗(yàn)研究。

1 流場(chǎng)設(shè)計(jì)

1.1 電解液流動(dòng)形式設(shè)計(jì)

電解液流動(dòng)形式需要根據(jù)毛坯形狀和零件最終要求形狀綜合分析后確定，針對(duì)圖1所示的漸開(kāi)線內(nèi)花鍵，本文采用兩種電解液流動(dòng)方式及流道模型進(jìn)行研究，如圖2和圖3所示。為了便于對(duì)比，設(shè)定底面及側(cè)面加工間隙均為0.2 mm。

圖1 漸開(kāi)線內(nèi)花鍵示意圖Fig.1 Diagram of involute internal spline

(a) 加工示意圖

(a) 加工示意圖

圖2a為電解液正向流動(dòng)示意圖，正向流動(dòng)方式適用于盲孔上的漸開(kāi)線內(nèi)花鍵，在加工過(guò)程中，電解液以一定的壓力從陰極通液槽流入工件毛坯，在工件下端受到密封板阻擋，反向流入工具陰極與工件之間的加工間隙，最終從已加工區(qū)域流出。圖3a為電解液側(cè)向流動(dòng)示意圖，側(cè)向流動(dòng)方式適用于通孔上的漸開(kāi)線內(nèi)花鍵，電解液由工件毛坯下端進(jìn)入待加工區(qū)，沿著工件表面流入加工區(qū)，從已加工區(qū)帶走電解產(chǎn)物。圖2b與圖3b所示分別為兩種電解液流動(dòng)方式的流道模型，由電解液入口、電解液出口、陰極表面、工件表面組成，其中工件表面包括已加工區(qū)、加工區(qū)及待加工區(qū)。

為了保證輸送到加工區(qū)的電解液流量充足，待加工區(qū)流道截面積A應(yīng)大于加工區(qū)入口流道截面積S，即

A>S

(1)

其中，本文取A=510 mm2、S=95 mm2時(shí)，可保證輸送到加工間隙內(nèi)的電解液流量充足。

1.2 加工區(qū)入口處電解液流速選取

為了保證電解加工的正常進(jìn)行，使電解液流動(dòng)狀態(tài)達(dá)到紊流，加工電流保持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)，則電解液紊流狀態(tài)流速應(yīng)滿足

(2)

控制溫升所需電解液流速應(yīng)滿足

(3)

式中，υ為電解液的運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)；J為電流密度；ρ為電解液密度；Dh為水力直徑；κ為電解液電導(dǎo)率；c為電解液的質(zhì)量熱容；ΔTe為允許溫升；L為流程長(zhǎng)度。

綜上，電解液流速u應(yīng)滿足

u>max(ua，ub)

(4)

為了滿足電解液流速達(dá)到紊流并且控制溫升在10 ℃的要求，加工區(qū)入口處電解液流速應(yīng)滿足u>1.274 m/s。

2 流場(chǎng)模型數(shù)值分析

為保證漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工過(guò)程的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)缺液、負(fù)壓等問(wèn)題，本文采用流場(chǎng)數(shù)值分析方法研究電解液流動(dòng)方式、工具陰極結(jié)構(gòu)、電解液參數(shù)對(duì)電解液流速和壓力分布的影響規(guī)律。

2.1 流動(dòng)方式對(duì)流場(chǎng)影響

加工區(qū)入口截面的電解液流速分布對(duì)加工過(guò)程的穩(wěn)定性有顯著影響。圖4所示為入口壓力0.6 MPa時(shí)加工區(qū)入口截面電解液流速分布情況。在圖4a所示的電解液正向流動(dòng)方案中，電解液流入工件后會(huì)碰撞工件及密封板而分散，加工區(qū)入口截面最高流速可達(dá)10.4 m/s，最低流速為0.1 m/s，不能夠滿足電解液流速u>1.274 m/s的要求，且出現(xiàn)了流線交叉。在圖4b所示的電解液側(cè)向流動(dòng)方案中，加工區(qū)入口截面電解液最高流速可達(dá)16.3 m/s，最低流速為10.8 m/s，流速波動(dòng)較小，流線較為密集且不存在交叉。

(a) 正向流動(dòng)

由上述分析結(jié)果可知：電解液側(cè)向流動(dòng)方式對(duì)應(yīng)的加工區(qū)入口截面電解液流速分布較為均勻，避免了缺液及流線交叉的問(wèn)題。

2.2 陰極結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)影響

為了研究陰極結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)分布的影響，采用數(shù)值分析方法研究陰極形式、加工刃寬度、導(dǎo)流段對(duì)電解液流速分布的影響規(guī)律。

2.2.1陰極形式對(duì)流場(chǎng)影響

傳統(tǒng)孔類零件電解加工的陰極通常為等截面陰極，較小的加工間隙易導(dǎo)致短路。為了提高加工效率，本文采用三維漸進(jìn)去除余量與拷貝成形相結(jié)合的加工手段設(shè)計(jì)了變截面陰極，首先對(duì)不均勻加工余量進(jìn)行均勻化，隨后以較小的側(cè)面加工間隙精確成形齒形輪廓。

圖5所示為電解液入口壓力0.6 MPa時(shí)等截面陰極對(duì)應(yīng)的電解液流速分布情況。由圖5a可以看出，加工區(qū)入口處電解液最低流速為2.96 m/s，最高流速可達(dá)26.5 m/s，滿足了理論計(jì)算的流速要求，但波動(dòng)較為嚴(yán)重；由圖5b可以看出，電解液流速沿工件表面由加工區(qū)向已加工區(qū)的下降趨勢(shì)劇烈，特別是在工件齒根附近出現(xiàn)了轉(zhuǎn)角低流速區(qū)，而該區(qū)域需要去除的余量較大，極易出現(xiàn)分離現(xiàn)象，工件齒頂附近流速極高，易發(fā)生泄流導(dǎo)致過(guò)切。圖6所示為電解液入口壓力0.6 MPa時(shí)變截面陰極對(duì)應(yīng)的電解液流速分布情況。由圖6a可以看出，加工區(qū)入口電解液流速由10.8 m/s增大至16.3 m/s，由圖6b可以看出，電解液流速沿工件表面由加工區(qū)向已加工區(qū)的下降趨勢(shì)較為平緩。

(a) 加工區(qū)入口截面

(a) 加工區(qū)入口截面

由上述分析可知：帶有一定錐度的變截面陰極對(duì)應(yīng)的電解液流動(dòng)狀態(tài)較為均勻，電解液流速沿成形截面及工件表面變化的劇烈程度明顯減弱。

2.2.2加工刃寬度對(duì)流場(chǎng)影響

當(dāng)陰極的初始及成形截面確定后，加工刃寬度會(huì)影響陰極的進(jìn)給速度。針對(duì)具有相同初始及成形截面的變截面陰極，本文對(duì)不同加工刃寬度進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)值分析，工件表面的流速沿陰極加工刃寬度分布如圖7所示。當(dāng)加工刃寬度為4～5 mm時(shí)，電解液流速由18～18.5 m/s快速增大至22～23 m/s；當(dāng)加工刃寬度為6 mm時(shí)，電解液流速由19 m/s平緩增大至25 m/s；當(dāng)加工刃寬度為7 mm時(shí)，電解液流速由17 m/s先增大至19.5 m/s后減小至18.5 m/s，最終增大至22.5 m/s。

圖7 不同加工刃寬度對(duì)應(yīng)的工件表面電解液流速分布Fig.7 Electrolyte velocity distribution of workpiece surface according to different machining edge widths

由上述分析可知：與其他加工刃寬度相比，加工刃寬度為 6 mm時(shí)陰極對(duì)應(yīng)的電解液流速在加工區(qū)內(nèi)平緩增大，達(dá)到最高的流速，便于電解產(chǎn)物及氣泡的排出。

2.2.3導(dǎo)流段對(duì)流場(chǎng)影響

圖8中，無(wú)導(dǎo)流段時(shí)陰極成形截面附近出現(xiàn)低流速區(qū)，電解液流速在陰極成形截面最高可達(dá)34.2 m/s，最低為4.47 m/s，局部區(qū)域內(nèi)電解液流場(chǎng)的可達(dá)性較差，流速波動(dòng)較為劇烈。

(a) 陰極表面流速

在陰極頂端增加一定高度的絕緣導(dǎo)流段后，導(dǎo)流段高度對(duì)工件表面電解液流速的影響如圖9所示?？梢钥闯?，無(wú)導(dǎo)流段時(shí)，電解液流速較低且波動(dòng)劇烈，流速介于6～14 m/s；當(dāng)導(dǎo)流段高度為0.5 mm時(shí)，電解液流速增大至23～27 m/s，波動(dòng)顯著減弱；當(dāng)導(dǎo)流段高度為1.0 mm時(shí)，電解液流速增大至28～32 m/s，波動(dòng)進(jìn)一步減弱；當(dāng)導(dǎo)流段高度由1.0 mm繼續(xù)增加至2.0 mm時(shí)，電解液流速的大小和分布均勻性基本沒(méi)有改變。

圖9 導(dǎo)流段對(duì)工件表面電解液流速分布影響Fig.9 Influence of guide on electrolyte velocity distribution of workpiece surface

圖10為增加高度為1.0 mm絕緣導(dǎo)流段后的電解液流速分布云圖。由圖10a可以看出，陰極表面的電解液流速沿電解液流動(dòng)方向增大，在成形截面附近的最大流速可達(dá)31.9 m/s，隨后沿導(dǎo)流段減小至5.77 m/s，增加導(dǎo)流段后，已加工區(qū)域出現(xiàn)的低流速區(qū)對(duì)加工過(guò)程沒(méi)有影響；由圖10b可以看出，陰極成形截面最高流速可達(dá)33.8 m/s，最低流速為26 m/s，電解液流速較高且分布均勻。

(a) 陰極表面

由上述分析可知：絕緣導(dǎo)流段的高度為1 mm時(shí)，電解液流動(dòng)的發(fā)散程度顯著減弱，改善了成形截面的小間隙內(nèi)電解液流速分布不均的問(wèn)題。

2.3 電解液參數(shù)對(duì)流場(chǎng)影響

由于加工區(qū)的截面突然縮小，導(dǎo)致電解液流速突增而壓力突降。圖11a所示為電解液出口背壓為0、入口壓力為0.6 MPa時(shí)的電解液壓力分布，可以看出，壓力由加工區(qū)入口至出口呈下降趨勢(shì)，在加工區(qū)與已加工區(qū)轉(zhuǎn)折處急劇下降并出現(xiàn)負(fù)壓，此時(shí)電解液發(fā)生氣化，氣泡聚集出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，工件表面易產(chǎn)生放射性條紋。相關(guān)研究結(jié)果表明，防止產(chǎn)生空穴的主要辦法是施加適當(dāng)背壓。圖11b所示為電解液出口施加0.2 MPa背壓的電解液壓力分布，可以看出，壓力由電解液入口處的0.6 MPa沿電解液流程L降低至0.18 MPa，壓力分布的均勻性得到了明顯改善。但是，施加出口背壓降低了電解液平均流速，使得電解液的擾動(dòng)和更新能力減弱，電解產(chǎn)物蓄積嚴(yán)重會(huì)阻礙加工過(guò)程的穩(wěn)定進(jìn)行。

(a) 出口背壓為0 MPa

電解液流速與壓力存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，在保證電解液流速均勻的情況下，可適當(dāng)提高入口壓力使電解液流速增大。當(dāng)出口背壓po為0.2 MPa且入口壓力pi分別為0.6 MPa、0.8 MPa、1.0 MPa時(shí)，工件齒槽截面線的電解液流速分布如圖12所示。隨著入口壓力由0.6 MPa增大至1.0 MPa，最低流速由15 m/s增大至23 m/s，最高流速由19 m/s增大至29 m/s，流速變化標(biāo)準(zhǔn)差由1.26增大至1.72，電解液平均流速顯著提高且波動(dòng)較小。

圖12 工件表面電解液流速分布Fig.12 Electrolyte velocity distribution on the workpiece surface

3 試驗(yàn)及討論

3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)條件及工藝參數(shù)如表1所示，試驗(yàn)裝置如圖13所示，包括電解加工機(jī)床以及自行研制的工裝夾具和工具陰極。工裝夾具固定在工作臺(tái)上，由定位裝置及壓緊裝置組成，在加工過(guò)程中對(duì)工件進(jìn)行定位夾緊、密封絕緣；工具陰極通過(guò)快換夾頭安裝在機(jī)床主軸上，對(duì)非工作區(qū)進(jìn)行絕緣；電解液通過(guò)工裝夾具的通液孔流入、流出加工區(qū)域。

圖13 漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工裝置實(shí)物圖Fig.13 Fixture photo of electrochemical machining of involute internal spline

表1 試驗(yàn)條件及工藝參數(shù)

3.2 電解液流動(dòng)方式對(duì)工藝穩(wěn)定性影響

加工過(guò)程穩(wěn)定性會(huì)受到電解液不同流動(dòng)方式的影響。采用無(wú)導(dǎo)流段的工具陰極分別進(jìn)行電解

液正向流動(dòng)及側(cè)向流動(dòng)單因素試驗(yàn)，進(jìn)給速度為1.5 mm/min時(shí)加工的樣件形貌如圖14所示。

(a) 電解液正向流動(dòng)

采用電解液正向流動(dòng)時(shí)，由于電解液流速分布不均，導(dǎo)致加工區(qū)內(nèi)各處電導(dǎo)率差異明顯，部分區(qū)域蝕除速率較低，加工過(guò)程中發(fā)生了多次短路，樣件如圖14a所示。由于電解液流速波動(dòng)，故齒槽表面產(chǎn)生了明顯的接痕，工件齒頂處電解液流速高，且發(fā)生了嚴(yán)重過(guò)切現(xiàn)象，使得齒頂被加工成為圓角。采用電解液側(cè)向流動(dòng)時(shí)，加工過(guò)程中電流變化較為平穩(wěn)，未發(fā)生短路。實(shí)際加工樣件如圖14b所示，可以看出，試件齒形清晰，加工區(qū)表面光潔度較好。

試驗(yàn)結(jié)果表明：電解液側(cè)向流動(dòng)改善了流場(chǎng)的均勻性，有利于提高通孔類漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工的進(jìn)給速度及加工質(zhì)量；盲孔類漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工雖然可行，但受限于流場(chǎng)均勻性較差，從而導(dǎo)致加工效率和質(zhì)量會(huì)受到影響。

3.3 陰極結(jié)構(gòu)對(duì)工藝穩(wěn)定性影響

加工過(guò)程穩(wěn)定性會(huì)受到陰極結(jié)構(gòu)的影響，特別是導(dǎo)流段對(duì)進(jìn)給速度的影響。本文采用電解液側(cè)向流動(dòng)方案，使用無(wú)導(dǎo)流段及導(dǎo)流段高度分別為0.5 mm、1 mm 的工具陰極，分別以1.5 mm/min、1.8 mm/min、2.1 mm/min、2.4 mm/min、2.7 mm/min的進(jìn)給速度v進(jìn)行單因素對(duì)比試驗(yàn)。不同進(jìn)給速度條件下重復(fù)試驗(yàn)5次，統(tǒng)計(jì)不同導(dǎo)流段高度下陰極達(dá)到的最大進(jìn)給速度vmax，如圖15所示。

隨著進(jìn)給速度的增大，不同高度的導(dǎo)流段對(duì)應(yīng)的陰極在加工過(guò)程中發(fā)生了短路，在重復(fù)試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)流段高度為1.0 mm時(shí)能夠達(dá)到的最大陰極進(jìn)給速度明顯較高。由圖15可以看出，無(wú)導(dǎo)流段時(shí)，陰極最大進(jìn)給速度能夠達(dá)到1.5 mm/min以上；當(dāng)導(dǎo)流段高度為0.5 mm時(shí)，陰極最大進(jìn)給速度能夠達(dá)到1.8 mm/min以上；當(dāng)導(dǎo)流段高度為1 mm及以上時(shí)，陰極能夠以至少2.1 mm/min的進(jìn)給速度穩(wěn)定加工。

試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著導(dǎo)流段高度的增大，電解液平均流速增大，陰極進(jìn)給速度得到了提高；當(dāng)導(dǎo)流段高度超過(guò)1 mm后，電解液流動(dòng)狀態(tài)已趨于穩(wěn)定，陰極進(jìn)給速度的提高效果不明顯。

3.4 陰極進(jìn)給速度對(duì)工藝穩(wěn)定性影響

加工電流信號(hào)穩(wěn)定是漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工過(guò)程穩(wěn)定的關(guān)鍵體現(xiàn)。通過(guò)上述試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然導(dǎo)流段能夠使陰極達(dá)到較高的進(jìn)給速度，但在加工過(guò)程中也會(huì)偶爾出現(xiàn)加工電流突變而導(dǎo)致短路的情況。較高的陰極進(jìn)給速度能夠抑制雜散腐蝕現(xiàn)象，從而提高加工精度及效率，但電流突變導(dǎo)致的短路會(huì)對(duì)工件表面產(chǎn)生輕微損傷，進(jìn)而影響試件表面質(zhì)量。

在電解液側(cè)向流動(dòng)的加工條件下，采用導(dǎo)流段高度為1.0 mm的工具陰極分別以1.5 mm/min、1.8 mm/min、2.1 mm/min、2.4 mm/min、2.7 mm/min的進(jìn)給速度v進(jìn)行單因素對(duì)比試驗(yàn)，以研究陰極進(jìn)給速度對(duì)加工電流穩(wěn)定性的影響，電流信號(hào)的變化如圖16所示。

圖16 不同陰極進(jìn)給速度的加工電流變化規(guī)律Fig.16 Law of current at different cathode feed rates

當(dāng)陰極以2.7 mm/min的速度進(jìn)給且進(jìn)給深度為6 mm時(shí)，由于陰極的進(jìn)給速度過(guò)高且與工件發(fā)生了干涉，導(dǎo)致出現(xiàn)了短路；當(dāng)陰極以2.4 mm/min的速度進(jìn)給且進(jìn)給深度為6.6 mm/min時(shí)，陰極在切入試件過(guò)程中流場(chǎng)發(fā)生了突變，隨著進(jìn)給深度的增大，電解產(chǎn)物未能及時(shí)排出，電解液更新緩慢，造成加工電流突變，加工暫停后流動(dòng)的電解液及時(shí)帶走了電解產(chǎn)物，隨后以較為均勻的電流進(jìn)行加工；當(dāng)陰極以2.1 mm/min、1.8 mm/min、1.5 mm/min的速度進(jìn)給時(shí)，整個(gè)加工過(guò)程的電流信號(hào)變化平緩。

試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著陰極進(jìn)給速度的增大，實(shí)際加工間隙減小，加工精度提高，且加工電流易發(fā)生突變而誘發(fā)短路。

3.5 漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工定域性情況

采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)，在試件表面隨機(jī)提取6條采樣線，每條采樣線由28個(gè)等間距采樣點(diǎn)擬合構(gòu)成，采樣線位置如圖17所示，采樣線與理論輪廓誤差分布如圖18所示。

圖17 采樣線位置示意圖Fig.17 Schematic diagram of sampling line position

圖18 采樣線實(shí)測(cè)與理論輪廓誤差分布Fig.18 Measurement and theoretical profile error distribution of sampling line

圖18中，在陰極切入工件階段對(duì)應(yīng)區(qū)域，受流場(chǎng)分布均勻性較差的影響，初始齒廓的誤差分布均勻性較差，最大誤差接近0.045 mm；陰極完全切入工件后，流場(chǎng)逐漸變得穩(wěn)定，誤差集中于0.01～0.03 mm，加工誤差減小且分布一致性得到了提高。

對(duì)工藝參數(shù)優(yōu)化后，某試件的齒形及齒向誤差測(cè)量結(jié)果如表2所示。由表2可知，最大齒形誤差為0.0127 mm，最大齒向誤差為0.0171 mm。通過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證得到該規(guī)格試件的齒形誤差在0.015 mm內(nèi)，當(dāng)加工深度為30 mm時(shí)，齒向誤差在0.02 mm內(nèi)。

表2 齒形及齒向誤差

4 結(jié)論

(1)與電解液正向流動(dòng)相比，采用電解液側(cè)向流動(dòng)方案的流場(chǎng)均勻性較好，有利于通孔類漸開(kāi)線內(nèi)花鍵的電解加工效率及表面質(zhì)量的提高。

(2)加工刃寬度為6 mm且?guī)в旋X形絕緣導(dǎo)流段的變截面陰極結(jié)構(gòu)能夠有效提高加工穩(wěn)定性，當(dāng)導(dǎo)流段高度為1.0 mm時(shí)，陰極進(jìn)給速度能夠達(dá)到2.1 mm/min以上。

(3)采用漸開(kāi)線內(nèi)花鍵電解加工方法穩(wěn)定高效地得到了加工質(zhì)量較好的漸開(kāi)線內(nèi)花鍵樣件，齒形誤差能夠控制在0.015 mm以內(nèi)，當(dāng)加工深度為30 mm時(shí)，齒向誤差能夠控制在0.02 mm以內(nèi)。該加工方法能夠滿足多數(shù)情況下漸開(kāi)線內(nèi)花鍵對(duì)工藝穩(wěn)定性和尺寸精度需求，可以進(jìn)一步推廣到其他異形孔類零件(如槍管膛線、內(nèi)齒輪等)電解加工。