组合式装夹闭式构件通道电解加工装置及方法 |
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| 申请号 | CN202311588918.8 | 申请日 | 2023-11-24 | 公开(公告)号 | CN117697051A | 公开(公告)日 | 2024-03-15 |
| 申请人 | 南京航空航天大学; 中国航发动力股份有限公司; | 发明人 | 陈文亮; 李素乐; 王福平; 杨宗翰; 朱栋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种组合式装夹闭式构件通道 电解 加工装置及方法，属于特种加工技术领域。该装置主要包括夹具体、圆环、 工件 、 阴极 杆、阴极头等部分。 电极 沿空间轨迹进给，实现闭式构件通道的加工。传统的毛坯进排气边设计与盘体等高，为了提高整体的余量均匀性，将工件沿进排气边方向设计出余量均匀槽，减小余量。当阴极从通道中出来时，其出口是开放性的，这就会导致加工区缺液，引起 短路 。故设计导电金属圆环与工件构成组合式构件，解决了阴极从通道中出来时流场剧烈变化的问题。阴极杆由导电金属制成，为了消除杂散 腐蚀 对加工过程的影响，提出一种持久的阴极杆绝缘方式。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种组合式装夹闭式构件通道电解加工装置，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 组合式装夹闭式构件通道电解加工装置及方法技术领域[0001] 本发明提出了组合式装夹闭式构件通道电解加工装置及方法，属于特种加工技术领域。 背景技术[0002] 应用于航空航天领域的闭式构件通常由难以切削的材料制成，如镍基高温合金和钛合金。目前，国内外闭式构件的加工方法主要是数控铣削，其存在刀具成本高、加工时间长等问题。此外，闭式构件空间狭小，其轮廓是一个极度扭曲的三维表面，铣刀进入闭式构件腔体是很困难的，且随着进给深度的增加，铣刀刀头震动幅度也在增大，严重影响加工质量。电解加工是一种典型的非接触式加工，与传统的机械切削方法相比，电解加工具有刀具无磨损、成本低、加工效率和表面质量高等固有优点。 [0004] 中国专利CN115781193A提出使用一种线切割技术开出叶环通道，先是找到特殊的A、C角，之后在待切除的型腔基体上加工出线切割穿丝引导孔，通过线切割技术获得半成品，之后对半成品进行精加工。 [0007] 综上所述，虽然有很多闭式构件的加工方式，但是每种都有其局限性。目前，在电解加工闭式构件通道中，阴极从通道中出来时流场稳定性问题还没有得到很好的解决，因此亟需针对此问题展开研究。 发明内容[0008] 本发明目的在于提供一种组合式装夹闭式构件通道电解加工装置及方法，以有效解决闭式构件电解加工余量不均匀和流场稳定性的问题。 [0009] 一种组合式装夹闭式构件通道电解加工装置，其特征在于：包括垫板、夹具体、圆环、连轴导流杆、转接板、阴极杆、阴极头、工件、压紧件；其中夹具体上部设有挡块；工件前面和背面均设置余量均匀槽；工件位于挡块结构前侧，且工件底面与夹具体连接，圆环设置于工件背面与挡块结构之间，并通过夹紧件夹紧；工件前面为初始加工面；其中连轴导流杆上设置电解液流入口，端部设置出液孔；阴极杆、阴极头设置电解液通道，电解液从阴极头中间的缝喷出；机床轴依次连接连轴导流杆、转接板、阴极杆、阴极头；阴极杆表面套上有绝缘套。 [0010] 利用所述的组合式装夹闭式构件通道电解加工装置的加工方法，其特征在于包括以下过程： 导电金属圆环与工件紧密贴合构成组合式构件，避免当阴极头从通道中出来时流场发生剧烈改变而影响加工过程的稳定性；压紧件将工件与夹具体压紧，使圆环与工件压紧，防止液体从间隙泄露；工件前面和背面设置余量均匀槽，确保加工面宽度低于轮毂宽度，减小进排气边的余量差；在加工过程中，绝缘套使阴极杆进入已加工通道时避免对已加工的通道造成杂散腐蚀，提高加工的精度。 [0012] 本发明的优点在于：本发明在工件表面设计余量均匀槽。实际进排气边位置略低于盘体上下表面，传 统的毛坯进排气设计与盘体等高，导致进排气边余量过大，进而成型精度低。进排气边过大的余量不利于后续精加工，为了改善进排气边余量均匀性，根据进排气边形状，在毛坯上设计凹槽结构，提高进排气边余量均匀性。余量均匀槽凹下去的量由叶片加工后的余量决定，要保证叶片进排气边余量与叶盆叶背余量相同。 [0013] 本发明设计金属圆环，圆环一个端面紧贴工件，另一个端面嵌入夹具体，其厚度主要由加工行程决定，要保证其不被加工穿，这样就可以保证加工过程中流场的稳定性。该方法实现工件加工穿时的稳定加工，提高稳定性，且实现装置简单，一致性高，有效防止了加工过程中流场突变，提高加工过程的稳定性。为了保证液体不会从圆环与工件接触面泄露，将圆环与工件紧密连接，保证圆环与工件之间没有缝隙。 [0014] 在加工过程中，阴极杆需要进入已加工的通道中，由于通道狭小的特点，阴极头不能直接连接导线，需要借助阴极杆导电，故阴极杆由导电金属制成。阴极杆的导电特性会对已加工通道侧壁造成了杂散腐蚀，严重影响加工的精度，因此对阴极杆表面做绝缘处理。传统的涂胶绝缘方式稳定性极差，加工一个通道绝缘层就已经破损了，这就导致实验的可重复性比较差，由此提出给阴极杆加一层绝缘的套子。绝缘套有柔性的和刚性的，由于电解液压力比较大，柔性绝缘套很容易被冲破，因此采用刚性绝缘套。由于阴极杆是弯曲的，且不同位置曲率不同，因此直接一个整体绝缘套是装不上去的。故提出把绝缘套分段，并且在套子和阴极杆之间留有小间隙，以便其能装到阴极上，装上之后通过使用胶水将阴极杆与绝缘套之间的间隙填充。最初的绝缘方式是半绝缘阴极杆，仅仅把进入通道里面的阴极杆绝缘。这种方式对绝缘套的刚度要求比较高，否则，随着使用时间的增长，绝缘套会被电解液冲变形，从而向未绝缘的地方移动，这就导致通道中的阴极杆有未绝缘部分，影响加工精度。后面针对此问题对绝缘套进行了改进，使用全绝缘套，即将阴极杆整个都包裹起来。绝缘套的长度要大于阴极杆的长度，这样可以在装好绝缘套之后把多余的部分去除，保证各段套之间没有间隙，如以达到减小杂散腐蚀的目的。 [0015] 本专利中阴极杆的形状对流场也有影响，理想的阴极杆是在加工的任意时刻阴极杆都在已加工通道的中间，这样可以保证各部位流阻是一样大的，从而保证流场的均匀性。然而，实际上加工轨迹的曲率是不规则的，因此，很难保证阴极杆时刻处于加工通道的中心。故在以加工轨迹形状为阴极杆的初始形状的基础上，通过分析不同时刻阴极杆侧壁到已加工通道的距离来保证阴极杆尽可能在通道中心，以此来修正阴极杆的形状，最终得到优化后的阴极杆，提高了流场稳定性。 附图说明 [0016] 图1为组合式装夹闭式构件通道电解加工装置及方法结构示意图；图2为连轴和导流杆结构示意图； 图3为阴极杆及绝缘层示意图； 图4工件余量均匀槽局部示意图； 图5闭式构件与圆环位置示意图； 图中标号名称：1‑垫板，2‑夹具体，3‑圆环，4‑连轴和导流杆，5‑转接板，6‑阴极杆， 6‑1‑半绝缘套，6‑2‑全绝缘套，7‑阴极头，8‑工件，9‑压紧件，10‑闭式构件，4‑1‑连接机床孔，4‑2‑进液孔，4‑3‑出液孔，8‑1‑余量均匀槽。 实施方式 [0017] 下面结合附图进一步阐明本发明的工作方法：采用本发明的具体实验步骤： （1）将垫盘、夹具体、连轴和导流杆、转接板、阴极杆、阴极头先装夹到机床上； （2）将圆环、工件装到夹具体上，使用压紧件将工件压紧，最后，将圆环压在工件表面上； （3）接通电解液管路，并且将加工电源正极接工件，负极接阴极； （4）启动数控机床，对刀，找到初始的加工位置； （5）确认进给程序和初始位置无误后启动电解液循环系统、加工电源； （6）启动进给程序，开始加工； （7）通道加工完毕，停止电源和循环系统，通过回退程序回到初始加工位置，调整工件位置进入下一个工位，重复步骤（5），直至所有通道加工完成； （8）加工完成后，关闭电源和循环系统，将电极移动到安全位置。 |
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