CN108213623B - 多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工装置与方法，属于电解加工领域。其特征在于：内喷液管电极群可在弹簧和导向装置的作用下按照指定加工轨迹在曲面零件表面上下浮动，可用于电解加工外表面复杂的工件。另外，由于是多管喷液加工，所以加工区域流场相比于单管喷液更加稳定。所述的加工装置包括以下组件：群管电极、弹簧、弹性软输液管、夹具体、导向管等。本发明对提高电解加工效率和稳定性，降低数控加工曲面零件编程及操作的难度有重要意义。
Description
技术领域
本发明的一种多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工装置与方法，属于电解加工领域。
背景技术
在航空航天等领域，一些关键零件为了满足特殊的功能要求，其外部型面多为曲面，比如航空发动机叶片等，且这些零件多使用钛合金等难加工材料，对这些材料的加工要求加工后表面无重铸层和微裂纹。为了达到以上要求，目前多采用高性能数控机床进行曲面高速铣削加工，但是高速铣削加工需要编写复杂的数控程序、消耗（磨损）很多金刚石刀具且需要长时间占用高性能数控机床，加工效率也比较低。因此，如何实现曲面钛合金航空零件的高效、低成本、简易加工已经成为航空航天领域的难题。
另外，当加工零件的曲面形貌复杂多变时，往往需要先测绘该零件表面曲面形貌，或者获得零件曲面的详细图纸，根据曲面的形貌拟合出加工路径，然后在数控程序的控制下通过逐点扫描的方式加工出曲面轮廓，这种方式虽然加工精度能够保证，但对于特别复杂的三维曲面轮廓，只能逐点加工，所以加工效率很低。因此，提高具有复杂曲面轮廓的钛合金航空零部件曲面加工效率，降低加工成本，简化加工工艺是需要解决的重要问题。
发明内容
本发明旨在提高电解加工效率和稳定性，降低数控加工曲面零件编程及操作的难度，提出一种多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工装置与方法。
一种多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工装置，包括夹具体、多孔分液体槽、电极定位板；其中夹具体固定于机床主轴；多孔分液体槽和电极定位板固定于夹具体上；上述多孔分液体槽为中空结构，其中一个面上有一个进液大孔，与输液管道相连接，与之对应的另一面有若干出液小孔；其特征在于:上述电极定位板具有若干电极定位孔；每个电极定位孔中安装一个管电极组件；所述管电极组件包括安装于电极定位孔中的管电极导向套、后部安装于管电极导向套中的管电极本体，还包括安装于管电极本体上且位于管电极导向套端面与管电极本体的前部台阶面之间的弹簧，还包括镶嵌在管电极本体头部的尼龙多孔球；尼龙多孔球不导电，球体为蜂窝多孔结构，球体可任意方向转动；管电极本体尾部为进液口；上述多孔分液体槽的若干出液小孔与若干管电极本体一一对应，一个出液小孔通过一个弹性软输液管与一个管电极本体尾部进液口相连。
所述多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工装置的加工方法，其特征在于：电解加工时，当管电极本体在工件表面滑动时，在管电极导向套的作用下，各个管电极本体可独自沿竖直方向上下浮动，在弹簧压缩弹力作用下，管电极本体头部尼龙多孔球始终与工件曲面表面接触，从而加工出工件的曲面形貌；同时弹性软输液管随着管电极本体的上下浮动而伸缩。
夹具体整体固定于机床的主轴上，在机床控制***的控制下可移动到工件表面任意位置。
群管电极在加工曲面时各个管电极之间互不干涉，各自浮动，且弹性软输液管与群管电极中的每一根管电极都一一对应。管电极尖端有尼龙多孔球，不导电，球体可任意方向转动，球体为蜂窝多孔结构；加工时该尼龙球体在工件外表面的曲面上滚动，电解液可从球体内蜂窝多孔中流出。
本发明具有以下优点：
1、多管浮动喷射加工装置的多孔分液体槽可将进液口处杂散的电解液均匀细分到多个小直径的出液孔中，保证从出液孔流出的电解液是均匀的，进而保证经过管电极后到达加工区域的电解液均匀稳定流动。
2、多管浮动喷射加工方法，采用群管电极紧贴曲面外表面铣削喷液加工方式，可以避免复杂的数控编程操作，相比于单管电极数控加工，控制程序更加简单，不需要专业数控技术培训，容易操作，对设备操作工人的技术水平要求较低。
3、多管浮动喷射加工方法，加工区域流场相比于单管喷液更加稳定均匀，有利于提高加工稳定性，另外加工效率也高于单管喷液加工。
4、多管浮动喷射加工装置和方法可直接进行曲面加工，不需要事先测绘被加工零件表面曲面形貌或者得到被加工零件表面曲面的详细图纸，缩短了加工前准备时间。
5、多管浮动喷射加工方法，采用多组管状电极作为加工工具，其工具结构比较简单，可以避免常规电解加工中复杂的阴极工具设计，缩短了阴极工具设计制造的时间和成本。
附图说明
图1是多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工示意图；
图2是浮动管电极详细结构图；
图3是夹具体详细结构图；
其中标号名称：1．工件，2.群管电极，3.弹簧，4.导向套，5.弹性输液软管，6.夹具体，7.管电极本体，8.管电极导向套，9.尼龙多孔球，10.均匀多孔分液体槽，11.夹具体固定板，12.电极定位板。
具体实施方式
图1所示的多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工示意图中，首先通过数控***控制装置移动到工件表面的指定位置，保证群管电极2底部尼龙多孔球9接触被加工工件1表面，并给予一定的压力。然后，打开压力泵，调整供液压力参数；最后，在控制***中设定加工工艺曲线与加工参数，打开电源开始加工。加工过程中各管电极2会随着工件1表面曲面轮廓的高低起伏而上下移动，最终加工出与毛坯工件型面相一致的曲面轮廓。
图2所示的浮动管电极详细结构图中，群管电极2底部有尼龙多孔球9，电解液经过中空管电极2后由该尼龙多孔球9的小孔中喷射出，到达工件表面；管电极外壁套有弹簧3，该弹簧3可以保证加工过程中管电极随工件表面曲面轮廓的高低起伏而上下移动时仍旧能压紧工件1表面。
图3所示的夹具体详细结构图中，导向套4可以保证各管电极在曲面加工过程中可以稳定的上下浮动而不发生偏摆；均匀多孔分液体槽10可以将入口处紊乱的电解液分成稳定的若干条电解液流，流入各管电极2中，从而保证加工区域电解液流体的稳定性；夹具体固定板11用于将整个群管电极2曲面加工装置固定在电解加工机床的主轴上；
结合图1、图2、图3说明本发明的实施过程：
参考图1、图2，将夹具体固定板11安装在机床的主轴上，装夹工件1，并将该装置移动至于指定位置，竖直方向进给，直至群管电极2底部尼龙多孔球9紧贴工件1表面，并具有一定压力。
开始群管电极喷液电解加工时，启动恒压力泵，电解液通过输送管道喷射到工件1表面；在电脑上设定电解加工工艺路线及进给速度等其他参数，设定大功率直流电源加工电压，开始加工；由电脑监控群管电极2喷液电解加工中的加工电流，待电流稳定后，不断提高的群管电极2进给速度，直至电流波动较大时，则停止提高群管电极2进给速度，按照略小于该进给速度的最大速度进行电解加工，经过一次或者多次走刀完成复杂曲面表面轮廓的加工工作。
Claims (2)
1.一种多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工装置，
包括夹具体（6）、多孔分液体槽（10）、电极定位板（12）；其中夹具体（6）固定于机床主轴；多孔分液体槽（10）和电极定位板（12）固定于夹具体（6）上；
上述多孔分液体槽（10）为中空结构，其中一个面上有一个进液大孔，与输液管道相连接，与之对应的另一面有若干出液小孔；
其特征在于:
上述电极定位板（12）具有若干电极定位孔；每个电极定位孔中安装一个管电极组件（2）；所述管电极组件（2）包括安装于电极定位孔中的管电极导向套（8）、后部安装于管电极导向套（8）中的管电极本体（7），还包括安装于管电极本体（7）上且位于管电极导向套（8）端面与管电极本体（7）的前部台阶面之间的弹簧（3），还包括镶嵌在管电极本体（7）头部的尼龙多孔球（9）；尼龙多孔球（9）不导电，球体为蜂窝多孔结构，球体可任意方向转动；管电极本体（7）尾部为进液口；
上述多孔分液体槽（10）的若干出液小孔与若干管电极本体（7）一一对应，一个出液小孔通过一个弹性软输液管（5）与一个管电极本体（7）尾部进液口相连。
2.权利要求1所述多管浮动复杂曲面自寻轨迹电解加工装置的加工方法，其特征在于：
电解加工时，当管电极本体（7）在工件表面滑动时，在管电极导向套（8）的作用下，各个管电极本体（7）可独自沿竖直方向上下浮动，在弹簧（3）压缩弹力作用下，管电极本体（7）头部尼龙多孔球（9）始终与工件曲面表面接触，从而加工出工件的曲面形貌；同时弹性软输液管（5）随着管电极本体（7）的上下浮动而伸缩。
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