齿轮可以使用无数不同的制造方法制造。正如您所料，齿的轮廓需要遵循特定的尺寸和约束，以传递扭矩、防止滑动和过度的不希望的接触应力。因此，您选择的制造工艺应满足必要的公差和特性。本文将介绍齿轮制造中的电火花加工过程。
在开始之前，您需要了解以下一些术语：
齿轮毛坯：定义齿廓之前的齿轮材料/块。它可以是圆柱形块，也可以是其他几何形状，例如齿条、圆锥等。
工件：将被切割以产生特定几何形状的材料。齿轮毛坯可以是工件，但并非所有工件都是齿轮毛坯，因为所描述的制造过程可以用于其他类型的设计。
刀具：用来切割工件的工具。在EDM中，刀具有时称为电极。
什么是电火花加工？
电子放电加工(EDM)是一种制造工艺，通过在由电介质浴液隔开的两个电极之间施加一系列电流放电，从工件上去除材料。
电火花类型：
线切割电火花加工：在这种类型的电火花加工中，线材用作电极，在加工过程中，它从带有线轴的自动进给装置连续进给。通常，流体是离子水，而线材是黄铜或铜。我们强烈建议您检查工件材料和线电极材料以确定最佳工艺参数。因为连续的线电极切割工件，所以只能切割工件的整个厚度。
沉降放电加工：也称为模具、传统EDM或RamEDM。这种类型的EDM工艺可以生产线EDM无法实现的复杂几何形状。电极材料通常是石墨或铜。在开始EDM工艺之前，将电极加工成特定设计的几何形状。这种几何形状基本上是要在工件上产生的负形或镜面形状。电极形状准备好后，EDM工艺开始，工件会受到火花的损坏，从而形成正确的几何形状，这一过程称为“电极磨损”。与电火花线切割不同，SinkerEDM没有只能完全切割工件的限制（可以进行部分切割）。
钻孔电火花加工：电火花加工的第三种。该工艺用于钻孔，但与传统钻孔方法相比，钻孔EDM能够加工非常小的深孔。另一个优点是钻孔EDM不需要任何去毛刺。在这个过程中，电极是管状的，介电流体通过电极本身供给。EDM钻孔使用通过管形电极传送到工件的电流。与其他EDM类型类似，电极会切割/腐蚀工件。由于放电间隙，电极不与工件接触，因此与传统钻孔工艺中的钻头偏转相比，管电极的偏转最小。
EDM系统组件的细分：
图2显示了带有EDM系统典型组件的图表。
图2：EDM系统组件
EDM作为齿轮制造方法
与每个制造过程一样，EDM也存在局限性和优势。如果您没有控制良好的流程和程序，则可能会损坏零件的表面。这对于齿轮制造和齿廓尤其重要，其中包括可能对CNC程序构成挑战的曲率。好消息是，有几种高质量的3D建模和CAM软件使用直观，可以产生平滑的运动，允许EDM加工复杂的齿轮设计。
近年来，电火花加工机也取得了进步，改善了表面光洁度、精度和最终的材料性能。这些方面对于齿轮的疲劳都很重要。公差可以小到千分之一英寸，使EDM能够生成从小齿轮到大齿轮的复杂几何形状（齿轮直径从几分之一英寸到超过20英寸）。
如上所述，电火花线切割仅垂直于齿轮毛坯进行切割。这成为制造螺旋齿轮或更复杂复杂形状的限制，如图3所示。然而，与线切割EDM不同，SinkerEDM同步两个轴。这两个轴同时工作，产生径向或扭转运动，允许制造螺旋、径向齿轮，甚至内部全切和部分切割。换言之，电极或切割器可以旋转。需要注意的是，如果程序和运动模式设计不当，电极可能会切割成不需要的几何形状区域，从而消除螺旋形状。
图3：复杂形状齿轮的电火花线切割限制
如果您的齿轮几何形状是定制且复杂的设计，一个好的做法是使用不同的电极尺寸。这可能类似于雕刻或雕刻，最后您使用更小、更精确的工具微调细节。当然，这会增加工作时间，您现在可以有效地控制几何形状。
另一个考虑因素是计划：一旦您使用会产生高粗糙度值的电极在第一次通过时去除材料，则需要设置更详细的下一个电极以使其精确。即使在CNC程序上进行计时，同步多个电极也可能具有挑战性。出于这个原因，一些公司一直在尝试包含具有多种粗糙度的几何形状的单个电极，从粗糙到精细。如果您朝这个方向前进，由于您的机器功率设置和值，电极和不同粗糙区域之间必须有适当的间隙。这需要在设计阶段对EDM机器有一定的了解。碎片是另一个问题，特别是如果您的设计中存在内部形状。
无论您在制造过程中选择何种清洁碎屑的方法，请始终记住，在齿轮制造过程中，齿廓质量表面光洁度的一致性至关重要。这保证了对清洁方法的投资，以防止由于碎屑与零件接触而导致不希望的放电加工切割。
重要参数
其他重要参数是电极进给速率和任何与电压和电流有关的仪器。任何猛烈的火花或高放电都会产生不希望的切削力，从而产生齿轮节距偏差或不规则形状。已经开发了几项研究来提高EDM齿轮制造的速度。一个常见的发现是螺距偏差和材料去除率之间的相关性。您不想冒着降低齿形质量的风险匆忙进行切割过程。
让我们考虑材料。如果您的齿轮打算由低碳钢制成，您可能需要考虑使用介电流体的替代品。通常，去离子水用于电火花加工，但它会导致一些低等级钢生锈。一些公司开发了自己的内部抗电解工艺来防止腐蚀。
除了介电流体，您还应该考虑齿轮的几何形状和设计功能，以防止腐蚀。EDM的优点之一是能够切割具有严格公差的小零件。使用沉降片EDM，您还可以切割内部形状，让您有机会精确地处理紧凑的齿轮轮廓和新的复杂形状和特征。但是，如果这些形状包括诸如偏移边缘之类的复杂特征，则它们可能会无意中具有会促进腐蚀机制的裂缝。在设计齿轮的EDM工艺之前，请考虑几何形状、功能和可能的故障。
凭借EDM在齿轮制造方面的所有优势，还有一些很酷的应用。从用于钟表的微加工齿轮到用于赛车的更坚固的齿轮，电火花线切割和沉降片电火花加工与其他加工方法相比速度较慢，但仍然很有价值。
图4：怀表内的微小而精确的齿轮
希望本文能帮助您了解使用EDM制造齿轮。考虑将EDM添加到您现有的制造工艺选择中。
最后分享两篇介绍齿轮小工具，也许对您有所帮助：
①《分享几款齿轮相关的小工具，免费的！》
②《齿轮绘图工具，效率提升不是一点点！》
今天就分享到这，喜欢的小伙伴，别忘了点赞