專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于航空領(lǐng)域的整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極及加工方法。
背景技術(shù)：
電解加工的原理是利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽(yáng)極溶解的原理而去除材料，將工件加工成型的一種非傳統(tǒng)切削加工方法。電解加工時(shí)，工具(刀具)作為陰極、工件作為陽(yáng)極連接到直流電源。在電解液中，工具陰極以一定的速度移向工件陽(yáng)極，工具和工件之間發(fā)生電荷交換，陽(yáng)極工件被溶解，并被高速流動(dòng)的電解液帶走，從而達(dá)到非常精確的加工要求。采用電解方法加工整體葉盤(pán)在國(guó)外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用。國(guó)外如美國(guó) Ex-CelIo-O公司研制了六軸數(shù)控電解加工機(jī)床加工整體葉盤(pán)，其采用整體塊狀電極、進(jìn)給角度傾斜30°，電解液流動(dòng)方式采用側(cè)流式，即電解液從葉片進(jìn)氣邊流入、從排氣邊流出，因其采用整體塊狀電極，因此無(wú)法加工葉形通道狹窄的整體葉盤(pán)。國(guó)內(nèi)南京航空航天大學(xué)采用一種薄片成型電極加工整體葉盤(pán)葉形，薄片電極為與葉片型面相似的扭曲型面，電解液采用葉根向葉尖流動(dòng)的方式，這種方法適合于葉形通道狹窄的整體葉盤(pán)加工。但該技術(shù)尚不能做到無(wú)余量加工，還需要進(jìn)行精銑葉型和流道。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明實(shí)施例提出一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極及加工方法，以實(shí)現(xiàn)加工效率高、成本低、加工質(zhì)量好的目的。一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極，包括工作陰極裝置、電解液槽、HSK液壓夾頭、轉(zhuǎn)接底座、電解液排放閥和電解液溢出口，其中，電解液槽底部設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座、電解液排放閥、電解液溢出口和工作陰極裝置；HSK液壓夾頭通過(guò)轉(zhuǎn)接底座與電解液槽連接；所述的工作陰極裝置包括底板、導(dǎo)流密封套、工作陰極、第一絕緣擋板和第二絕緣擋板，其中，底板上設(shè)置有導(dǎo)流密封套，導(dǎo)流密封套的頂面兩端設(shè)置有第一絕緣擋板和第二絕緣擋板，在第一絕緣擋板和第二絕緣擋板之間設(shè)置有工作陰極，所述的工作陰極具有與所加工葉盤(pán)流道型面相適應(yīng)的表面曲度，并且工作陰極上具有開(kāi)槽，該開(kāi)槽向下延伸與導(dǎo)流密封套內(nèi)腔連通，且所述開(kāi)槽的上端口作為電解液的出液口，導(dǎo)流密封套內(nèi)腔的下端開(kāi)口為電解液供液口 ；所述的開(kāi)槽具有與所加工葉盤(pán)流道型面相適應(yīng)的邊緣弧度。所述的第一絕緣擋板和第二絕緣擋板用于保護(hù)非加工部分的金屬表面。所述的電解液槽的第一側(cè)面為斜面，第二側(cè)面上設(shè)置有一個(gè)電解液槽前擋板。采用用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極進(jìn)行加工的方法，包括以下步驟步驟I、將整體葉盤(pán)工件定位裝夾在機(jī)床Z軸上，并將整體葉盤(pán)工件連接電源正極；步驟2、電解液槽通過(guò)HSK夾頭裝夾在機(jī)床X軸上，并將工作電極連接電源負(fù)極；通過(guò)電解液供液口注入電解液直至電解液槽充滿電解液；步驟3、將葉盤(pán)工件與工作電極進(jìn)行自動(dòng)對(duì)刀，確定未開(kāi)槽葉盤(pán)工件與工作電極初始相對(duì)位置和加工間隙；步驟4、將整體葉盤(pán)工件和工作電極通電，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制工作電極與整體葉盤(pán)工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，并通過(guò)調(diào)整電解加工參數(shù)，包括加工間隙、速度、電流、電壓和脈沖頻率，完成整體葉盤(pán)開(kāi)槽加工。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極及加工方法，保證了開(kāi)槽加工后形成的葉型余量盡可能均勻，為下一步葉片型面的精加工打好基礎(chǔ)，本發(fā)明加工效率高，可達(dá)到lmm/min，相對(duì)于現(xiàn)有加工方法加工效率可提高50%，成本可降低50%。


圖I為本發(fā)明一種實(shí)施例整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工電極的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，(a)為主視圖；(b)為俯視圖；1-電解液槽；2_HSK液壓夾頭；3_轉(zhuǎn)接底座；4-電解液排放閥；5-電解液溢出口 ；1-1-電解液槽前擋板；圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例工作陰極裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中，6-1-底板；6-2_導(dǎo)流密封套；6-3_工作陰極；6_4第一絕緣擋板；6_5_第二絕緣擋板；圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例位于工作陰極上的開(kāi)槽結(jié)構(gòu)示意圖；其中，6-3-1出液口 ；6-3-2_ 供液口 ；圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例整體葉盤(pán)工件及開(kāi)槽電極示意圖；其中，7-葉片；8-整體葉盤(pán)工件；圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的加工流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極及加工方法，可為采用電解或其他方法進(jìn)行整體葉盤(pán)葉型精加工的粗加工工序，葉片型面余量基本控制在f I. 5mm。本發(fā)明主要針對(duì)整體葉盤(pán)的葉型流道進(jìn)行開(kāi)槽初成型加工。本發(fā)明的實(shí)施基于具備多軸的電解機(jī)床。如圖I中的(a)和(b)圖所示，一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極，所述的電極包括工作陰極裝置6、電解液槽1、HSK液壓夾頭2、轉(zhuǎn)接底座3、電解液排放閥4和電解液溢出口 5，本發(fā)明實(shí)施例中電解液排放閥采用塑料球閥Q11F-10V，DN25型，其中，電解液槽I底部設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座3、電解液排放閥4、電解液溢出口 5和工作陰極裝置6，HSK液壓夾頭2通過(guò)轉(zhuǎn)接底座3與電解液槽I連接，所述的HSK液壓夾頭2連接機(jī)床；所述的電解液槽的第一側(cè)面為斜面，第二側(cè)面上設(shè)置有一個(gè)電解液槽前擋板1-1。如圖2所示，所述的工作陰極裝置6包括底板6-1、導(dǎo)流密封套6-2、工作陰極6-3、第一絕緣擋板6-4和第二絕緣擋板6-5，其中，底板6-1上設(shè)置有導(dǎo)流密封套6-2，導(dǎo)流密封套6-2的頂面兩端設(shè)置有第一絕緣擋板6-4和第二絕緣擋板6-5，在第一絕緣擋板6-4和第二絕緣擋板6-5之間設(shè)置有工作陰極6-3，所述的工作陰極6-3具有與所加工葉盤(pán)流道型面相適應(yīng)的表面曲度，并且工作陰極6-3上具有開(kāi)槽，且該開(kāi)槽向下延伸貫穿導(dǎo)流密封套6-2，開(kāi)槽的上端口作為電解液的出液口 6-3-1，開(kāi)槽的下端開(kāi)口為電解液供液口 6-3-2 ;所述的開(kāi)槽具有與所加工葉盤(pán)流道型面相適應(yīng)的邊緣弧度。即電極型面部分可以根據(jù)葉盤(pán)零件的不同結(jié)構(gòu)、通過(guò)間隙而設(shè)計(jì)成不同的形狀，滿足其開(kāi)槽加工的要求；工作陰極6-3根據(jù)整體葉盤(pán)工件8的葉片各個(gè)截面數(shù)據(jù)計(jì)算確定出液口的形狀，同時(shí)根據(jù)側(cè)縫和端縫的成型規(guī)律，計(jì)算加工間隙。導(dǎo)流密封套6-2的外形依據(jù)葉盤(pán)上兩葉片葉型間的空間來(lái)確定，其內(nèi)腔尺寸則依據(jù)葉片的葉型確定，從而包容葉型。如圖3所示，所述的工作陰極6-3上具有開(kāi)槽，且該開(kāi)槽向下延伸與導(dǎo)流密封套6-2內(nèi)腔連通，所述開(kāi)槽作為電解液的出液口 6-3-1，導(dǎo)流密封套6-2內(nèi)腔的下端開(kāi)口為電解液供液口 6-3-2 ;該種設(shè)計(jì)方法使電解液形成壓力封閉，電解液通過(guò)電極底部供液口6-3-2進(jìn)入導(dǎo)流密封套6-2，通過(guò)導(dǎo)流密封套6-2從工作陰極6_3的出液口 6_3_1流出，流出的電解液將電解液槽I充滿后，從電解液溢出口 5流出。電解液槽I充滿電解液，可以保證工作陰極6-3與加工的葉片7的加工區(qū)充滿電解液、流場(chǎng)分布均勻，避免短路，保證加工的持續(xù)進(jìn)行。所述的第一絕緣擋板6-4和第二絕緣擋板6-5用于保護(hù)非加工部分的金屬表面。 如圖4所示，所述的電極通過(guò)HSK高精度液壓夾頭固定在電解機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸上，同時(shí)與工件配合實(shí)現(xiàn)電解開(kāi)槽加工的多軸聯(lián)動(dòng)。將整體葉盤(pán)工件8安裝在機(jī)床的縱向軸轉(zhuǎn)盤(pán)上，并將整體葉盤(pán)工件8送進(jìn)到工作陰極6-3位置，沿B向旋轉(zhuǎn)整體葉盤(pán)工件8到任一個(gè)葉片7位置作為初始加工位置，進(jìn)行第一個(gè)葉型開(kāi)槽加工。采用所述的用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極進(jìn)行加工的方法，其流程圖如圖5所示，包括以下步驟步驟I、將整體葉盤(pán)工件定位裝夾在機(jī)床Z軸上，并將整體葉盤(pán)工件連接電源正極；步驟2、電解液槽通過(guò)HSK夾頭裝夾在機(jī)床X軸上，并將工作電極連接電源負(fù)極；通過(guò)電解液供液口注入電解液直至電解液槽充滿電解液；步驟3、將葉盤(pán)工件與工作電極進(jìn)行自動(dòng)對(duì)刀，確定未開(kāi)槽葉盤(pán)工件與工作電極初始相對(duì)位置和加工間隙；步驟4、將整體葉盤(pán)工件和工作電極通電，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制工作電極與整體葉盤(pán)工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，并通過(guò)調(diào)整電解加工參數(shù)，包括加工間隙、速度、電流、電壓和脈沖頻率，完成整體葉盤(pán)開(kāi)槽加工。在開(kāi)槽加工時(shí)，將整體葉盤(pán)工件8與工作陰極6-3進(jìn)行對(duì)刀，即葉盤(pán)與電極的定位銷(xiāo)觸碰得到初始加工位置，所述的初始加工位置可通過(guò)所需加工位置計(jì)算得出。沿B向旋轉(zhuǎn)整體葉盤(pán)工件8到任一個(gè)葉片7位置作為初始加 工位置，確定加工初始間隙，通電解液并使電解液槽I充滿，將整體葉盤(pán)工件8連接直流電源的正極，將工作陰極6-3連接直流電源的負(fù)極，啟動(dòng)機(jī)床，工件沿Z向(縱向)進(jìn)給，同時(shí)做Y向、B向(葉盤(pán)旋轉(zhuǎn)軸)和C向(C為擺動(dòng)軸)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始進(jìn)行葉型開(kāi)槽加工。當(dāng)電極達(dá)到葉型根部流道位置，完成開(kāi)槽加工。將整體葉盤(pán)工件8沿Z向從電極中退出后，沿B向旋轉(zhuǎn)分度，運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)葉型位置，重復(fù)上述步驟，直至完成整個(gè)葉盤(pán)葉型開(kāi)槽加工。
權(quán)利要求
1.一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極，其特征在于包括工作陰極裝置(6)、電解液槽(I)、HSK液壓夾頭(2 )、轉(zhuǎn)接底座(3 )、電解液排放閥(4 )和電解液溢出口( 5 )，其中，電解液槽(I)底部設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座(3 )、電解液排放閥(4 )、電解液溢出口( 5 )和工作陰極裝置(6 ) ；HSK液壓夾頭(2 )通過(guò)轉(zhuǎn)接底座(3 )與電解液槽(I)連接； 所述的工作陰極裝置(6)包括底板(6-1)、導(dǎo)流密封套(6-2)、工作陰極(6-3)、第一絕緣擋板(6-4)和第二絕緣擋板(6-5)，其中，底板(6-1)上設(shè)置有導(dǎo)流密封套(6-2)，導(dǎo)流密封套(6-2)的頂面兩端設(shè)置有第一絕緣擋板(6-4)和第二絕緣擋板(6-5)，在第一絕緣擋板(6-4)與第二絕緣擋板(6-5)之間設(shè)置有工作陰極(6-3)，所述的工作陰極(6-3)具有與所加工葉盤(pán)流道型面相適應(yīng)的表面曲度，并且工作陰極(6-3)上具有開(kāi)槽，該開(kāi)槽向下延伸與導(dǎo)流密封套(6-2)內(nèi)腔連通，且所述開(kāi)槽的上端ロ作為電解液的出液ロ(6-3-1)，導(dǎo)流密封套(6-2)內(nèi)腔的下端開(kāi)ロ為電解液供液ロ(6-3-2);所述的開(kāi)槽具有與所加工葉盤(pán)流道型面相適應(yīng)的邊緣弧度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極，其特征在于所述的第一絕緣擋板(6-4)和第二絕緣擋板(6-5)用于保護(hù)非加工部分的金屬表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極，其特征在于所述的電解液槽(I)的第一側(cè)面為斜面，第二側(cè)面上設(shè)置有ー個(gè)電解液槽前擋板(1-1)。
4.采用權(quán)利要求I所述的用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極進(jìn)行加工的方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I、將整體葉盤(pán)エ件定位裝夾在機(jī)床Z軸上，并將整體葉盤(pán)エ件連接電源正極； 步驟2、電解液槽通過(guò)HSK夾頭裝夾在機(jī)床X軸上，并將工作電極連接電源負(fù)極；通過(guò)電解液供液ロ注入電解液直至電解液槽充滿電解液； 步驟3、將葉盤(pán)エ件與工作電極進(jìn)行自動(dòng)對(duì)刀，確定未開(kāi)槽葉盤(pán)エ件與工作電極初始相對(duì)位置和加工間隙； 步驟4、將整體葉盤(pán)エ件和工作電極通電，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制工作電極與整體葉盤(pán)エ件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，并通過(guò)調(diào)整電解加工參數(shù)，包括加工間隙、速度、電流、電壓和脈沖頻率，完成整體葉盤(pán)開(kāi)槽加工。
全文摘要
本發(fā)明一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極及方法，該電極包括工作陰極裝置、電解液槽、HSK液壓夾頭、轉(zhuǎn)接盤(pán)、電解液排放閥和電解液溢出口，其中，電解液槽底部設(shè)置有轉(zhuǎn)接盤(pán)、電解液排放閥、電解液溢出口和工作陰極裝置；HSK液壓夾頭通過(guò)轉(zhuǎn)接盤(pán)與電解液槽連接；所述的工作陰極裝置包括底板、導(dǎo)流密封套、工作陰極和絕緣擋板；本發(fā)明保證了開(kāi)槽加工后形成的葉型余量盡可能均勻，為下一步葉片型面的精加工打好基礎(chǔ)，本發(fā)明加工效率高，可達(dá)到1mm/min，相對(duì)于現(xiàn)有加工方法加工效率可提高50%，成本可降低50%。
文檔編號(hào)B23H3/04GK102794517SQ201210272009
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者朱海南, 于冰, 石豎鯤, 牛昌安, 楊澗石 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司