整体叶环电解开槽加工装置及方法

本发明涉及一种整体叶环电解快开槽加工装置及方法，属于电解加工领域。

背景技术：

1、电解加工是一种特种加工工艺方法，它是基于电化学阳极溶解（电解）的原理去除毛坯材料，使得零件根据预先成型工具阴极的形状和尺寸实现达到一定型面和尺寸精度的加工方法，电解加工具有加工范围广，不受加工材料本身硬度、强度和韧性的限制，加工效率高，工具阴极无损耗，加工无切削应力等技术优势，因此广泛地应用于航空发动机具有特殊型面要求复杂结构零件的生产制造中。

2、闭式整体叶环是先进飞机发动机常用的新型结构形式，属于航空发动机的复杂整体结构，同时也是航空发动机中的重要关键部件，整体叶环由于其叶片为闭式结构，叶型复杂、流道空间狭窄，致使其加工可达性差，机械加工效率低。

3、本专利描述的方法主要是一种整体叶环电解开槽的加工方法及装置，可实现整体叶环叶型通道的电解加工。目前常用的整体叶环的加工方法为数控铣削工艺，但由于整体叶环叶片为闭式结构，叶片与叶片的叶型通道较窄，刀具的可达性较差，且一般整体叶环多为高温合金等难加工材料，刀具磨损严重，切削困难，加工颤振比较严重，导致叶片表面质量难以保证。本专利采用电解的加工工艺方法，加工过程中工具阴极本体与工件始终不接触，且加工不受材料硬度等性能的影响，特别适合于空间结构复杂、难加工材料的空间型面高效制造加工。

4、目前，电解加工整体叶环还存在一些问题，通道加工通时流场不稳定，亟需对此展开进一步的研究。

技术实现思路

1、本专利发明的目的是针对航空发动机新型结构形式的整体叶环采用传统数控铣削加工难的问题，提出了一种整体叶环电解开槽的加工方法及装置。

2、一种整体叶环电解开槽加工装置，其特征在于：包含工具阴极本体，工具阴极本体的型面与叶型通道相匹配；工具阴极本体通过转接装置安装于角向拉平机构上，角向拉平机构通过hsk快换接头实现与电解设备的快速定位装夹，并接入设备电源的负极；工具阴极本体设置中空内腔导流通道，该中空内腔导流通道通过转接装置与电解液进液头联通；该中空内腔导流通道的出口为一条位于阴极加工面的出液缝，该缝的周围开有若干导流槽；上述工具阴极本体、转接机构、电解液进液头、角向拉平机构、hsk快换接头以及整体叶环待加工区域处于充满电解液的加工槽中，加工槽的液面上方设置封液板，封液板上设置有压力调节装置和压力反馈装置以实时调节压力，通过给封液板施加力使电解液具有压力。

3、所述的整体叶环电解开槽加工装置的方法，其特征在于包含以下过程：步骤1，整体叶环装夹在具备多轴联动的数控电解加工机床上，整体叶环能够绕机床作x轴旋转和平移以及z轴旋转和平移；工具阴极装夹于能够沿y轴平移的进给机构上；步骤2，将工具阴极对刀销安装于转接装置上，设备数控程序驱动整体叶环进行对刀；整体叶环工装对刀定位机构与工具阴极的对刀销分别实现x轴、y轴和z轴的空间位置对刀操作，确保整体叶环设计加工位置与电解设备上实际设备坐标相吻合；对刀完成后拆卸工具阴极对刀销，安装工具阴极本体；步骤3，根据工具阴极对刀销与电解设备在对刀时的x轴、y轴、z轴相对空间坐标信息，在ug上模拟计算工具阴极在整体叶环电解开槽加工时的起始加工位置；步骤4，根据工具阴极本体型面的ug加工轨迹设计情况，在ug中模拟计算出整体叶环开槽加工时的步骤运动轨迹信息；加工轨迹的设计是基于整体叶环开槽理论余量的均匀性来控制的，因此，加工轨迹的设计合理性通过加工后叶型通道叶盆叶背余量的相对一致性来评估；步骤5，电解加工机床数控系统根据预设加工叶片信息，实现整体叶环开槽叶片信息进行叶片号的角向分度和固定；机床数控系统带动整体叶环作旋转、平移运动，机床进给机构带动工具阴极加工装置实现平移运动，整体叶环和工具阴极加工装置形成多轴联动；通道加工结束后，设备数控系统带动整体叶环和工具阴极加工装置按照加工轨迹的逆方向退回整体叶环起始加工位置；步骤6，按照步骤5的操作，依次进行第二个叶环开槽通道的电解加工，直至所有叶环开槽通道加工完成；整体叶环所有开槽通道加工结束后，设备数控系统带动整体叶环和工具阴极加工装置多轴联动同步退回至加工叶环结束后等待位置，整体叶环电解开槽加工结束。步骤7，电解液进液口在电解加工过程中持续供给新鲜干净的电解液，能够使加工区域处于溶液环境中，通过给加工槽上方的封液板施加力使溶液具有一定的压力；封液板上设置有压力调节装置，能够实时调节压力，改善流场均匀性，避免整体叶环电解加工过程中由于局部缺液而产生工件阳极与工具阴极的短路打火现象，并且在整体叶环通道开通瞬间能够及时给未开通区域补充电解液；压力调节装置能够同时控制封液板上压力的大小和加工槽中溢流阀的开度，保证加工槽中电解液压力的稳定。步骤8,电解液从导流槽流出能够保证电解液均匀分布于加工区域；电解液出口的导流槽能够避免加工过程缺液情况的发生，避免因缺液现象而导致工件与工具阴极本体的接触短路。

4、本发明的有益技术效果体现在以下方面：

5、加工区处于溶液环境中，加工过程稳定。通过在液面上方设计封液板，对封液板施加压力，使溶液具有一定的压力，叶环通道开通的瞬间能及时给加工区供液。这样有效地避免电解加工过程中出现缺液现象，提高了整体叶环电解开槽加工的稳定性。

6、封液板上设计压力反馈装置，可以实时显示当前的压力数值，防止因压力过高而导致电解液流速过低，以至于加工区的产物不能及时排出而出现短路现象。此装置还可以实现压力控制，即通过反馈系统实时调节压力到设定值，提高流场的均匀性和稳定性。

7、（3）工艺方法适用于空间结构复杂，通道狭窄工件的加工。本专利采用与叶型通道相匹配的工具阴极型面，并且匹配同步设计的轨迹加工参数能够按照预设的加工轨迹实现不同尺寸闭式叶环的加工。

技术特征：

1.一种整体叶环电解开槽加工装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的整体叶环电解开槽加工装置的方法，其特征在于包含以下过程：

技术总结本发明公布了一种整体叶环电解开槽加工装置及方法，属于电解加工技术领域。具体涉及工装盘、电解加工机床、阴极本体、转接机构等。加工过程中，电解液通过进液口进入工具阴极本体，通过工具阴极本体的中空内腔导流孔分流至导流槽进入电解加工区域，加工区处于具有一定压力的溶液中，保证通道加工穿时流场稳定。设计压力调节装置，实现溶液压力的实时反馈与调节。整体叶环与工具阴极在电解设备数控控制系统的带动下实现多轴联动运动，按照预设的加工轨迹参数实现了整体叶环的电解开槽加工。通过本发明，可以实现整体叶环的稳定开槽加工。技术研发人员：朱栋,陈文亮,李素乐,王福平,杨宗翰受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17