CN102794517A - 一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极及方法，该电极包括工作阴极装置、电解液槽、HSK液压夹头、转接盘、电解液排放阀和电解液溢出口，其中，电解液槽底部设置有转接盘、电解液排放阀、电解液溢出口和工作阴极装置；HSK液压夹头通过转接盘与电解液槽连接；所述的工作阴极装置包括底板、导流密封套、工作阴极和绝缘挡板；本发明保证了开槽加工后形成的叶型余量尽可能均匀，为下一步叶片型面的精加工打好基础，本发明加工效率高，可达到1mm/min，相对于现有加工方法加工效率可提高50%，成本可降低50%。
Description
技术领域
本发明属于电解加工技术领域，具体涉及一种用于航空领域的整体叶盘电解开槽加工的电极及加工方法。
背景技术
电解加工的原理是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理而去除材料，将工件加工成型的一种非传统切削加工方法。电解加工时，工具（刀具）作为阴极、工件作为阳极连接到直流电源。在电解液中，工具阴极以一定的速度移向工件阳极，工具和工件之间发生电荷交换，阳极工件被溶解，并被高速流动的电解液带走，从而达到非常精确的加工要求。
采用电解方法加工整体叶盘在国外先进航空发动机上广泛应用。国外如美国Ex-Cello-O公司研制了六轴数控电解加工机床加工整体叶盘，其采用整体块状电极、进给角度倾斜30°，电解液流动方式采用侧流式，即电解液从叶片进气边流入、从排气边流出，因其采用整体块状电极，因此无法加工叶形通道狭窄的整体叶盘。国内南京航空航天大学采用一种薄片成型电极加工整体叶盘叶形，薄片电极为与叶片型面相似的扭曲型面，电解液采用叶根向叶尖流动的方式，这种方法适合于叶形通道狭窄的整体叶盘加工。但该技术尚不能做到无余量加工，还需要进行精铣叶型和流道。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明实施例提出一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极及加工方法，以实现加工效率高、成本低、加工质量好的目的。
一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极，包括工作阴极装置、电解液槽、HSK液压夹头、转接底座、电解液排放阀和电解液溢出口，其中，电解液槽底部设置有转接底座、电解液排放阀、电解液溢出口和工作阴极装置；HSK液压夹头通过转接底座与电解液槽连接；
所述的工作阴极装置包括底板、导流密封套、工作阴极、第一绝缘挡板和第二绝缘挡板，其中，底板上设置有导流密封套，导流密封套的顶面两端设置有第一绝缘挡板和第二绝缘挡板，在第一绝缘挡板和第二绝缘挡板之间设置有工作阴极，所述的工作阴极具有与所加工叶盘流道型面相适应的表面曲度，并且工作阴极上具有开槽，该开槽向下延伸与导流密封套内腔连通，且所述开槽的上端口作为电解液的出液口，导流密封套内腔的下端开口为电解液供液口；所述的开槽具有与所加工叶盘流道型面相适应的边缘弧度。
所述的第一绝缘挡板和第二绝缘挡板用于保护非加工部分的金属表面。
所述的电解液槽的第一侧面为斜面，第二侧面上设置有一个电解液槽前挡板。
采用用于整体叶盘电解开槽加工的电极进行加工的方法，包括以下步骤：
步骤1、将整体叶盘工件定位装夹在机床Z轴上，并将整体叶盘工件连接电源正极；
步骤2、电解液槽通过HSK夹头装夹在机床X轴上，并将工作电极连接电源负极；通过电解液供液口注入电解液直至电解液槽充满电解液；
步骤3、将叶盘工件与工作电极进行自动对刀，确定未开槽叶盘工件与工作电极初始相对位置和加工间隙；
步骤4、将整体叶盘工件和工作电极通电，通过数控***控制工作电极与整体叶盘工件之间的相对运动轨迹，并通过调整电解加工参数，包括加工间隙、速度、电流、电压和脉冲频率，完成整体叶盘开槽加工。
本发明优点：
本发明一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极及加工方法，保证了开槽加工后形成的叶型余量尽可能均匀，为下一步叶片型面的精加工打好基础，本发明加工效率高，可达到1mm/min，相对于现有加工方法加工效率可提高50%，成本可降低50%。
附图说明
图1为本发明一种实施例整体叶盘电解开槽加工电极的结构示意图；
其中，（a）为主视图；（b）为俯视图；1-电解液槽；2-HSK液压夹头；3-转接底座；4-电解液排放阀；5-电解液溢出口；1-1-电解液槽前挡板；
图2为本发明一种实施例工作阴极装置结构示意图；
其中，6-1-底板；6-2-导流密封套；6-3-工作阴极；6-4第一绝缘挡板；6-5-第二绝缘挡板；
图3为本发明一种实施例位于工作阴极上的开槽结构示意图；
其中，6-3-1出液口；6-3-2-供液口；
图4为本发明一种实施例整体叶盘工件及开槽电极示意图；
其中，7-叶片；8-整体叶盘工件；
图5为本发明一种实施例的加工流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步说明。
本发明一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极及加工方法，可为采用电解或其他方法进行整体叶盘叶型精加工的粗加工工序，叶片型面余量基本控制在1~1.5mm。本发明主要针对整体叶盘的叶型流道进行开槽初成型加工。本发明的实施基于具备多轴的电解机床。
如图1中的（a）和（b）图所示，一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极，所述的电极包括工作阴极装置6、电解液槽1、HSK液压夹头2、转接底座3、电解液排放阀4和电解液溢出口5，本发明实施例中电解液排放阀采用塑料球阀Q11F-10V，DN25型，其中，电解液槽1底部设置有转接底座3、电解液排放阀4、电解液溢出口5和工作阴极装置6，HSK液压夹头2通过转接底座3与电解液槽1连接，所述的HSK液压夹头2连接机床；所述的电解液槽的第一侧面为斜面，第二侧面上设置有一个电解液槽前挡板1-1。
如图2所示，所述的工作阴极装置6包括底板6-1、导流密封套6-2、工作阴极6-3、第一绝缘挡板6-4和第二绝缘挡板6-5，其中，底板6-1上设置有导流密封套6-2，导流密封套6-2的顶面两端设置有第一绝缘挡板6-4和第二绝缘挡板6-5，在第一绝缘挡板6-4和第二绝缘挡板6-5之间设置有工作阴极6-3，所述的工作阴极6-3具有与所加工叶盘流道型面相适应的表面曲度，并且工作阴极6-3上具有开槽，且该开槽向下延伸贯穿导流密封套6-2，开槽的上端口作为电解液的出液口6-3-1，开槽的下端开口为电解液供液口6-3-2；所述的开槽具有与所加工叶盘流道型面相适应的边缘弧度。
即电极型面部分可以根据叶盘零件的不同结构、通过间隙而设计成不同的形状，满足其开槽加工的要求；工作阴极6-3根据整体叶盘工件8的叶片各个截面数据计算确定出液口的形状，同时根据侧缝和端缝的成型规律，计算加工间隙。导流密封套6-2的外形依据叶盘上两叶片叶型间的空间来确定，其内腔尺寸则依据叶片的叶型确定，从而包容叶型。
如图3所示，所述的工作阴极6-3上具有开槽，且该开槽向下延伸与导流密封套6-2内腔连通，所述开槽作为电解液的出液口6-3-1，导流密封套6-2内腔的下端开口为电解液供液口6-3-2；该种设计方法使电解液形成压力封闭，电解液通过电极底部供液口6-3-2进入导流密封套6-2，通过导流密封套6-2从工作阴极6-3的出液口6-3-1流出，流出的电解液将电解液槽1充满后，从电解液溢出口5流出。电解液槽1充满电解液，可以保证工作阴极6-3与加工的叶片7的加工区充满电解液、流场分布均匀，避免短路，保证加工的持续进行。所述的第一绝缘挡板6-4和第二绝缘挡板6-5用于保护非加工部分的金属表面。
如图4所示，所述的电极通过HSK高精度液压夹头固定在电解机床运动轴上，同时与工件配合实现电解开槽加工的多轴联动。将整体叶盘工件8安装在机床的纵向轴转盘上，并将整体叶盘工件8送进到工作阴极6-3位置，沿B向旋转整体叶盘工件8到任一个叶片7位置作为初始加工位置，进行第一个叶型开槽加工。
采用所述的用于整体叶盘电解开槽加工的电极进行加工的方法，其流程图如图5所示，包括以下步骤：
步骤1、将整体叶盘工件定位装夹在机床Z轴上，并将整体叶盘工件连接电源正极；
步骤2、电解液槽通过HSK夹头装夹在机床X轴上，并将工作电极连接电源负极；通过电解液供液口注入电解液直至电解液槽充满电解液；
步骤3、将叶盘工件与工作电极进行自动对刀，确定未开槽叶盘工件与工作电极初始相对位置和加工间隙；
步骤4、将整体叶盘工件和工作电极通电，通过数控***控制工作电极与整体叶盘工件之间的相对运动轨迹，并通过调整电解加工参数，包括加工间隙、速度、电流、电压和脉冲频率，完成整体叶盘开槽加工。
在开槽加工时，将整体叶盘工件8与工作阴极6-3进行对刀，即叶盘与电极的定位销触碰得到初始加工位置，所述的初始加工位置可通过所需加工位置计算得出。沿B向旋转整体叶盘工件8到任一个叶片7位置作为初始加工位置，确定加工初始间隙，通电解液并使电解液槽1充满，将整体叶盘工件8连接直流电源的正极，将工作阴极6-3连接直流电源的负极，启动机床，工件沿Z向（纵向）进给，同时做Y向、B向（叶盘旋转轴）和C向（C为摆动轴）旋转运动，开始进行叶型开槽加工。当电极达到叶型根部流道位置，完成开槽加工。将整体叶盘工件8沿Z向从电极中退出后，沿B向旋转分度，运动到下一个叶型位置，重复上述步骤，直至完成整个叶盘叶型开槽加工。
Claims (4)
1.一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极，其特征在于：包括工作阴极装置（6）、电解液槽（1）、HSK液压夹头（2）、转接底座（3）、电解液排放阀（4）和电解液溢出口（5），其中，电解液槽（1）底部设置有转接底座（3）、电解液排放阀（4）、电解液溢出口（5）和工作阴极装置（6）；HSK液压夹头（2）通过转接底座（3）与电解液槽（1）连接；
所述的工作阴极装置（6）包括底板（6-1）、导流密封套（6-2）、工作阴极（6-3）、第一绝缘挡板（6-4）和第二绝缘挡板（6-5），其中，底板（6-1）上设置有导流密封套（6-2），导流密封套（6-2）的顶面两端设置有第一绝缘挡板（6-4）和第二绝缘挡板（6-5），在第一绝缘挡板（6-4）与第二绝缘挡板（6-5）之间设置有工作阴极（6-3），所述的工作阴极（6-3）具有与所加工叶盘流道型面相适应的表面曲度，并且工作阴极（6-3）上具有开槽，该开槽向下延伸与导流密封套（6-2）内腔连通，且所述开槽的上端口作为电解液的出液口（6-3-1），导流密封套（6-2）内腔的下端开口为电解液供液口（6-3-2）；所述的开槽具有与所加工叶盘流道型面相适应的边缘弧度。
2.根据权利要求1所述的用于整体叶盘电解开槽加工的电极，其特征在于：所述的第一绝缘挡板（6-4）和第二绝缘挡板（6-5）用于保护非加工部分的金属表面。
3.根据权利要求1所述的用于整体叶盘电解开槽加工的电极，其特征在于：所述的电解液槽（1）的第一侧面为斜面，第二侧面上设置有一个电解液槽前挡板（1-1）。
4.采用权利要求1所述的用于整体叶盘电解开槽加工的电极进行加工的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、将整体叶盘工件定位装夹在机床Z轴上，并将整体叶盘工件连接电源正极；
步骤2、电解液槽通过HSK夹头装夹在机床X轴上，并将工作电极连接电源负极；通过电解液供液口注入电解液直至电解液槽充满电解液；
步骤3、将叶盘工件与工作电极进行自动对刀，确定未开槽叶盘工件与工作电极初始相对位置和加工间隙；
步骤4、将整体叶盘工件和工作电极通电，通过数控***控制工作电极与整体叶盘工件之间的相对运动轨迹，并通过调整电解加工参数，包括加工间隙、速度、电流、电压和脉冲频率，完成整体叶盘开槽加工。
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