电极及制备方法、斜齿圆柱齿轮成型模具和斜齿圆柱齿轮

1.本发明涉及斜齿圆柱齿轮生产技术领域，尤其提供一种电极及制备方法、斜齿圆柱齿轮成型模具和斜齿圆柱齿轮。


背景技术：

2.在各种电器产品中，微小圆柱齿轮被大量使用。为实现低成本大批量的生产，通常使用注射成型方法生产金属和塑料微小圆柱齿轮；因此，齿轮模具的制备是技术关键。
3.微小直齿圆柱齿轮模具型腔可以通过微细线电极慢走丝电火花线切割工艺进行加工，但是，微小斜齿圆柱齿轮模具型腔加工却十分麻烦，通常需要使用精密滚齿机先加工出微小斜齿圆柱齿轮电极，然后使用微小斜齿圆柱齿轮电极在具有旋转电主轴的精密电火花加工机床上通过长时间放电加工来获得模具型腔；不但模具的加工周期长，高端设备需要从国外进口，生产成本大。更为严重的是，对于特别微小的斜齿圆柱齿轮，滚齿刀具的制备相当困难，甚至无法制备，只能使用对应规格的直齿圆柱齿轮。然而，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮连续啮合，传动平稳，噪音小，工件效率高，使用寿命大。因此，斜齿圆柱齿轮才是优选方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种电极及制备方法、斜齿圆柱齿轮成型模具和斜齿圆柱齿轮，旨在解决常规生产斜齿圆柱齿轮成本大、甚至无法制备的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.第一方面，本发明提供了一种电极的制备方法，包括：将多层第一组电极箔材叠层组合形成电极模具，各层第一组电极箔材均线切割形成有预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔，各直齿圆柱齿轮型腔的中轴线均重合，且各直齿圆柱齿轮型腔沿第一组电极箔材的叠层顺序绕于中轴线依次相差预设角度，各直齿圆柱齿轮型腔叠层组合形成三维斜齿圆柱齿轮型腔；将多层第二组电极箔材线切割形成多个预设尺寸的直齿圆柱齿轮电极；将各直齿圆柱齿轮电极嵌入三维斜齿圆柱齿轮型腔对应的各层直齿圆柱齿轮型腔内；将嵌装有多个直齿圆柱齿轮电极的电极模具进行烧结，并获得电极。
7.本发明的有益效果：本发明提供的电极的制备方法，通过对多层第一组电极箔材分别线切割形成预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔，将多层第一组电极箔材叠层组合形成电极模具，且各直齿圆柱齿轮型腔通过每层一侧旋转预设角度组合形成三维斜齿圆柱齿轮型腔，再在第二组电极箔材上线切割出多个直齿圆柱齿轮电极，通过将这些直齿圆柱齿轮电极分别嵌入三维斜齿圆柱齿轮型腔对应的各层直齿圆柱齿轮型腔内，通过烧结形成电极；通过上述方法来避免使用精密滚齿机及其细微滚齿刀具，有效地降低了加工难度和加工成本。
8.在一个实施例中，在将多层第一组电极箔材叠层组合形成电极模具的步骤中：将各层第一组电极箔材线切割形成直齿圆柱齿轮型腔；将线切割后的第一组电极箔材依次叠
层设置，且各层第一组电极箔材与上一层第一组电极箔材光宇直齿圆柱齿轮型腔的中轴线均相差预设角度；将叠层后形成的电极模具夹紧固定。
9.通过采用上述的技术方案，先分别对各层第一组电极箔材进行线切割形成直齿圆柱齿轮型腔，再将线切割后的多层第一组电极箔材叠层组合形成电极模具，并在依次叠层时，各层第一组电极箔材依次沿上一层第一组电极箔材的朝向并绕于直齿圆柱齿轮型腔的中轴线旋转预设角度，从而多个直齿圆柱齿轮型腔将组合形成三维斜齿圆柱齿轮型腔。
10.在一个实施例中，在将多层第一组电极箔材叠层组合形成电极模具的步骤中：将多层第一组电极箔材叠层组合，并夹紧多层第一组电极箔材的一端；依次对各层第一组电极箔材线切割形成直齿圆柱齿轮型腔，得到电极模具。
11.通过采用上述的技术方案，先将多层第一组电极箔材叠层组合并对其的一端夹紧，防止各层第一组电极箔材之间发生相互错位，然后再依次对每一层的第一组电极箔材线切割形成直齿圆柱齿轮型腔，以得到电极模具和三维斜齿圆柱齿轮型腔。
12.在一个实施例中，在依次对各层第一组电极箔材线切割形成直齿圆柱齿轮型腔的步骤中：将完成线切割的第一组电极箔材背离于线切割中的第一组电极箔材的一侧弯折；将待线切割的第一组电极箔材背离于线切割中的第一组电极箔材的另一侧弯折。
13.通过采用上述的技术方案，通过将完成线切割和待线切割的第一组电极箔材分别背离于线切割中的第一组电极箔材进弯折，避免线切割时第一组电极箔材之间发生相互干涉。
14.在一个实施例中，完成线切割的第一组电极箔材与线切割中的第一组电极箔材之间设置有挡块，待线切割的第一组电极箔材与线切割中的第一组电极箔材之间也设置有挡块。
15.通过采用上述的技术方案，在线切割中的第一组电极箔材分别与完成线切割和待线切割的第一组电极箔材之间设置有挡块，避免弯折的第一组电极箔材回弹而影响线切割。
16.在一个实施例中，预设角度其中，d为直齿圆柱齿轮型腔的齿轮分度圆直径，l为第一组电极箔材的厚度，β为电极的螺旋角。
17.通过采用上述的技术方案，通过上述预设角度的计算公式可以算出对应的角度，以便于获得对应尺寸的电极。
18.在一个实施例中，在将嵌装有多个直齿圆柱齿轮电极的电极模具进行烧结的步骤中：将嵌装有多个直齿圆柱齿轮电极的电极模具放入压力热扩散焊机中进行压力烧结；烧结完成后，去除电极模具。
19.通过采用上述的技术方案，利用压力热扩散焊机对嵌装有多个直齿圆柱齿轮电极的电极模具进行烧结，以获得电极。
20.第二方面，本发明还提供了一种电极，电极采用如上述的电极的制备方法烧结形成。
21.本发明的有益效果：本发明提供的电极是通过上述的电极的制备方法烧结形成，生产工艺简单、生产成本低，能够实现大批量的生产。
22.第三方面，本发明还提供了一种斜齿圆柱齿轮成型模具，斜齿圆柱齿轮成型模具
采用如上述的电极旋转放电加工形成。
23.本发明的有益效果：本发明提供的斜齿圆柱齿轮成型模具是利用上述的电极通过电火花加工机床旋转放电加工获得的，由于电极的生产成本低，因此通过该电极生产的斜齿圆柱齿轮成型模具的生产成本更低。
24.第四方面，本发明还提供了一种斜齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮采用如上述的斜齿圆柱齿轮成型模具制备成型。
25.本发明的有益效果：本发明提供的斜齿圆柱齿轮，在使用上述的斜齿圆柱齿轮成型模具制备成型的基础上，斜齿圆柱齿轮的生产成本更低。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例提供的电极的制备方法的示意图；
28.图2为本发明实施例提供的电极模具的示意图；
29.图3为本发明实施例提供的一层第一组电极箔材的结构示意图。
30.其中，图中各附图标记：
31.10、电极模具；101、三维斜齿圆柱齿轮型腔；11、第一组电极箔材；111、直齿圆柱齿轮型腔。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.微小圆柱齿轮被大量使用在各种电器产品中。斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮连续啮合，传动平稳，噪音小，工件效率高，使用寿命大。因此，斜齿圆柱齿轮才是优选方案。为实现低成本大批量的生产，通常使用注射成型方法生产金属和塑料微小圆柱齿轮；因此，齿轮模具的制备是技术关键。现有的制备方法通常需要使用精密滚齿机先加工出微小斜齿圆柱齿轮电极，然后使用微小斜齿圆柱齿轮电极在具有旋转电主轴的精密电火花加工机床上通过长时间放电加工来获得模具型腔；不但模具的加工周期长，高端设备需要从国外进口，生产成本大。更为严重的是，对于特别微小的斜齿圆柱齿轮，滚齿刀具的制备相当困难，甚至无法制备，只能使用对应规格的直齿圆柱齿轮。
37.由此，本发明提供了一种电极及制备方法、斜齿圆柱齿轮成型模具和斜齿圆柱齿轮，通过利用多层第一组电极箔材上开设的直齿圆柱齿轮型腔组合形成三维斜齿圆柱齿轮型腔，再将第二组电极箔材线切割形成多个直齿圆柱齿轮电极，将直齿圆柱齿轮电极嵌装入三维斜齿圆柱齿轮型腔的对应直齿圆柱齿轮型腔中，烧结形成电极，并利用电极即可加工获得斜齿圆柱齿轮成型模具，最后利用斜齿圆柱齿轮成型模具即可批量生产斜齿圆柱齿轮。通过上述方法来避免使用精密滚齿机及其细微滚齿刀具，有效地降低了加工难度和加工成本。
38.请参考图1至图3，第一方面，本发明提供了一种电极的制备方法，包括：将多层第一组电极箔材11叠层组合形成电极模具10，各层第一组电极箔材11均线切割形成有预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔111，各直齿圆柱齿轮型腔111的中轴线均重合，且各直齿圆柱齿轮型腔111沿第一组电极箔材11的叠层顺序绕于中轴线依次相差预设角度，各直齿圆柱齿轮型腔111叠层组合形成三维斜齿圆柱齿轮型腔101；将多层第二组电极箔材线切割形成多个预设尺寸的直齿圆柱齿轮电极；将各直齿圆柱齿轮电极嵌入三维斜齿圆柱齿轮型腔101对应的各层直齿圆柱齿轮型腔111内；将嵌装有多个直齿圆柱齿轮电极的电极模具10进行烧结，并获得电极。
39.其中，上述的预设角度指的是，在多层的第一组电极箔材11中，每一层的第一组电极箔材11的直齿圆柱齿轮型腔111，相对于上一层或下一层的第一组电极箔材11的直齿圆柱齿轮型腔111，均绕于中轴线相差一个相同的角度，这个相差的角度即为预设角度。预设尺寸指的是，为了获得特定尺寸的电极而预设的直齿圆柱齿轮型腔111的尺寸，其中，预设尺寸包括分度圆直径、齿数、模数、压力角、螺旋角等。可以理解地，为了获得对应形状的电极，对第一组电极箔材11线切割时，直齿圆柱齿轮型腔111的断面形状和尺寸与电极的断面一致。
40.本发明提供的电极的制备方法，通过对多层第一组电极箔材11分别线切割形成预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔111，将多层第一组电极箔材11叠层组合形成电极模具10，且各直齿圆柱齿轮型腔111通过每层一侧旋转预设角度组合形成三维斜齿圆柱齿轮型腔101，再在第二组电极箔材上线切割出多个直齿圆柱齿轮电极，通过将这些直齿圆柱齿轮电极分别嵌入三维斜齿圆柱齿轮型腔101对应的各层直齿圆柱齿轮型腔111内，通过烧结形成电极；通过上述方法来避免使用精密滚齿机及其细微滚齿刀具，有效地降低了加工难度和加工成本。
41.在一个实施例中，在将多层第一组电极箔材11叠层组合形成电极模具10的步骤中：将各层第一组电极箔材11线切割形成直齿圆柱齿轮型腔111；将线切割后的第一组电极
箔材11依次叠层设置，且各层第一组电极箔材11与上一层第一组电极箔材11关于直齿圆柱齿轮型腔111的中轴线均相差预设角度；对叠层后形成的电极模具10夹紧固定。即本实施例中，首先将各层第一组电极箔材11线切割，使得每层的第一组电极箔材11均形成有预设尺寸的直齿圆柱齿轮型腔111，然后再将各层第一组电极箔材11依次叠层组合形成电极模具10，且每一层的直齿圆柱齿轮型腔111分别与上一层的直齿圆柱齿轮型腔111关于中心轴相差预设角度，这样，多层的直齿圆柱齿轮型腔111组合形成三维斜齿圆柱齿轮型腔101；将叠层后形成的电极模具10夹紧固定，防止各层第一组电极箔材11之间发生错位，避免三维斜齿圆柱齿轮型腔101的结构被破坏。
42.在一个实施例中，在将多层第一组电极箔材11叠层组合形成电极模具10的步骤中：将多层第一组电极箔材11叠层组合，并夹紧多层第一组电极箔材11的一端；依次对各层第一组电极箔材11线切割形成直齿圆柱齿轮型腔111，得到电极模具10。即本实施例中，是先将多层的第一组电极箔材11叠层组合形成电极模具10并夹紧固定，然后再分别对每层的第一组电极箔材11进行线切割操作，以获得三维斜齿圆柱齿轮型腔101。可以理解地，为了实现各直齿圆柱齿轮型腔111沿第一组电极箔材11的叠层顺序绕于中轴线依次相差预设角度的目的，每线切割下层的第一组电极箔材11时，均绕于上一层的直齿圆柱齿轮型腔111的中轴线旋转预设角度再进行切割。相对于上一实施例中，先切割再叠层组合的方式，本实施例采用先叠层组合固定再分别切割，每层的直齿圆柱齿轮型腔111的对中性更好，获得的三维斜齿圆柱齿轮型腔101的尺寸更加精准。
43.在一个实施例中，在依次对各层第一组电极箔材11线切割形成直齿圆柱齿轮型腔111的步骤中：将完成线切割的第一组电极箔材11背离于线切割中的第一组电极箔材11的一侧弯折；将待线切割的第一组电极箔材11背离于线切割中的第一组电极箔材11的另一侧弯折。为了避免逐层线切割时第一组电极箔材11之间的相互干涉，将完成线切割的第一组电极箔材11和待线切割的第一组电极箔材11均背离于线切割中的第一组电极箔材11弯折，线切割中的第一组电极箔材11远离夹紧的一端平铺并固定，然后对其进行线切割。可以理解地，每层的第一组电极箔材11上线切割形成的直齿圆柱齿轮型腔111均为预设尺寸，且各直齿圆柱齿轮型腔111尺寸相同。
44.在一个实施例中，完成线切割的第一组电极箔材11与线切割中的第一组电极箔材11之间设置有挡块，待线切割的第一组电极箔材11与线切割中的第一组电极箔材11之间也设置有挡块。通过设置挡块来阻挡完成线切割和待线切割的第一组电极箔材11的回弹，避免对线切割中的第一组电极箔材11造成影响。
45.在一个实施例中，预设角度其中，d为直齿圆柱齿轮型腔111的齿轮分度圆直径，l为第一组电极箔材11的厚度，β为电极的螺旋角。通过上述预设角度的计算公式可以算出对应的角度，以便于获得对应尺寸的电极。
46.在一个实施例中，在将嵌装有多个直齿圆柱齿轮电极的电极模具10进行烧结的步骤中：将嵌装有多个直齿圆柱齿轮电极的电极模具10放入压力热扩散焊机中进行压力烧结；烧结完成后，去除电极模具10。利用压力热扩散焊机对嵌装有多个直齿圆柱齿轮电极的电极模具10进行烧结，以获得电极。
47.第二方面，本发明还提供了一种电极，电极采用如上述的电极的制备方法烧结形
成。本发明提供的电极是通过上述的电极的制备方法烧结形成，生产工艺简单、生产成本低，能够实现大批量的生产。
48.第三方面，本发明还提供了一种斜齿圆柱齿轮成型模具，斜齿圆柱齿轮成型模具采用如上述的电极旋转放电加工形成。本发明提供的斜齿圆柱齿轮成型模具是利用上述的电极通过电火花加工机床旋转放电加工获得的，由于电极的生产成本低，因此通过该电极生产的斜齿圆柱齿轮成型模具的生产成本更低。
49.第四方面，本发明还提供了一种斜齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮采用如上述的斜齿圆柱齿轮成型模具制备成型。本发明提供的斜齿圆柱齿轮，在使用上述的斜齿圆柱齿轮成型模具制备成型的基础上，斜齿圆柱齿轮的生产成本更低。
50.请参考图1至图3，以实际生产为例，待生产的斜齿圆柱齿轮的参数为：分度圆直径为5.9594mm，齿数为28，法向模数为0.2，压力角为20
°
，螺旋角为20
°
，齿轮厚度为3mm；采用厚度为0.1mm的纯铜箔材作为第一组电极箔材11和第二组电极箔材。将30层纯铜箔材叠层组合，并将叠层组合后的30层纯铜箔材的一端自始至终夹紧固定，使之不发生相互错位。然后，逐层线切割纯铜箔材以形成多层直齿圆柱齿轮型腔111。为避免线切割纯铜箔材之间的相互干涉，需要将待加工和已加工的纯铜箔材分别背离加工中的纯铜箔材弯曲，并用挡块挡住防止回弹；加工中的纯铜箔材进行平铺固定后线切割加工形成直齿圆柱齿轮型腔111；逐层通过上述加工方法来加工出直齿圆柱齿轮型腔111；可以理解地，各层直齿圆柱齿轮型腔111的尺寸均相同，且直齿圆柱齿轮型腔111的断面形状与尺寸设为要获得的斜齿圆柱齿轮型腔的断面形状。同时，每线切割下一层的纯铜箔材时，正在切割的圆柱齿轮型腔的中轴线与上一层切割完成的圆柱齿轮型腔的中轴线重合，且正正切割的圆柱齿轮型腔相对于上一层切割完成的圆柱齿轮型腔绕于中轴线旋转一层切割完成的圆柱齿轮型腔绕于中轴线旋转以上述的方法逐层加工纯铜箔材以获得电极模具10，且电极模具10内由30层尺寸相同且逐层绕于中轴线旋转0.7
°
的直齿圆柱齿轮型腔111组合形成的三维斜齿圆柱齿轮型腔101。然后再另准备30层纯铜箔材，将这30层纯铜箔材一次性线切割出30层的直齿圆柱齿轮电极；将这30个直齿圆柱齿轮电极逐个嵌装入三维斜齿圆柱齿轮型腔101的各层直齿圆柱齿轮型腔111中，然后将电极模具10以及嵌装入的直齿圆柱齿轮电极放入压力热扩散焊机中进行压力烧结，烧结完成后，去除电极模具10，获得烧结形成的电极，电极的总厚度为3mm。最后，以s136模具钢为加工对象，使用电极在具有旋转电主轴的精密电火花加工机床上通过旋转放电加工获得斜齿圆柱齿轮成型模具，且模具的型腔厚度为3mm。利用该斜齿圆柱齿轮成型模具即可批量生产斜齿圆柱齿轮。
51.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。