技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及電解加工工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種整體葉盤(pán)電解加工方法。
背景技術(shù)
[0002] 電解加工是利用電化學(xué)
陽(yáng)極溶解原理，對(duì)金屬實(shí)現(xiàn)去除加工的一種特種工藝方法。具有加工效率高、
工具電極不消耗、加工無(wú)應(yīng)
力、表面完整性好等特點(diǎn)，適用于各種難切削金屬材料(
鈦合金、高溫
耐熱合金等)的加工，特別適合高效去除大量材料的零部件批量生產(chǎn)加工及各種三維復(fù)雜形狀的加工。
[0003] 電解加工時(shí)工具電極為
陰極，
工件為陽(yáng)極。一般采用金屬材料作為工具電極(陰極)，工具電極加工面形狀與工件(陽(yáng)極)要求形狀凹凸相反，如加工凹槽、孔時(shí)工具陰極端部是凸筋、柱狀結(jié)構(gòu)，加工凸臺(tái)時(shí)工具陰極端部形狀是凹腔結(jié)構(gòu)。電解加工時(shí)工件陽(yáng)極和工具陰極間保持一定的間隙，極間施加直流或脈沖
電壓，電解液一般采用中性的鹽溶液，在極間形成電化學(xué)反應(yīng)池，同時(shí)高速?zèng)_刷，不斷帶走電解加工產(chǎn)物及熱量，并去極化。工件陽(yáng)極按工具陰極的形狀不斷溶解，直到工件的形狀和尺寸達(dá)到要求為止。
[0004] 電解加工可以對(duì)整體葉盤(pán)葉型進(jìn)行高效率、高
精度加工。目前采用雙面(葉盆、葉背)加工陰極相向同步運(yùn)動(dòng)的方式，可以同時(shí)加工一個(gè)葉型的葉盆、葉背型面，有效解決了傳統(tǒng)
機(jī)械加工的
缺陷。為了保證葉型加工精度，要求兩個(gè)陰極的相對(duì)
位置準(zhǔn)確，但是裝配過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，需要結(jié)合多輪工藝試驗(yàn)
迭代甚至重新制造陰極才能消除其影響，加大了工藝的難度，增加工藝定型的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本。
[0005] 因此，
發(fā)明人提供了一種整體葉盤(pán)電解加工方法。
發(fā)明內(nèi)容
[0006] 本發(fā)明
實(shí)施例提供了一種整體葉盤(pán)電解加工方法，能夠解決整體葉盤(pán)電解加工中存在的難以確保加工工具上葉盆型面和葉背型面的相對(duì)位置的問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種整體葉盤(pán)電解加工方法，該加工方法包括：
[0008] 步驟S1：驅(qū)動(dòng)所述加工工具沿所述整體葉盤(pán)毛坯的徑向進(jìn)給，在所述整體葉盤(pán)毛坯上電解預(yù)加工出
葉片之間的葉柵間隙；
[0009] 步驟S2：驅(qū)動(dòng)所述整體葉盤(pán)毛坯繞其
中軸順
時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使所述加工頭的葉盆型面/葉背型面與所述葉柵間隙的相應(yīng)一側(cè)靠近，對(duì)所述整體葉盤(pán)毛坯進(jìn)行電解精加工，獲得第一葉片的葉盆/葉背；
[0010] 步驟S3：驅(qū)動(dòng)所述整體葉盤(pán)毛坯繞其中軸線(xiàn)與步驟S2中相反方向旋轉(zhuǎn)，使與步驟S2中所述加工頭的另一型面與所述葉柵間隙的相應(yīng)另一側(cè)靠近，對(duì)所述整體葉盤(pán)毛坯進(jìn)行電解精加工，獲得第二葉片的葉背/葉盆；
[0011] 步驟S4：重復(fù)步驟S1～S3，將所述整體葉盤(pán)毛坯加工出多個(gè)滿(mǎn)足葉盆型面和葉背型面要求的葉片。
[0012] 進(jìn)一步地，所述加工頭的葉盆型面和葉背型面分別供電，在采用所述加工頭的其中一側(cè)葉盆型面或葉背型面進(jìn)行加工時(shí)，該側(cè)的葉盆型面或葉背型面與電解加工電壓的陰極電連接，另一側(cè)非工作狀態(tài)的葉背型面或葉盆型面與所述電解加工電壓的陰極不連通。
[0013] 進(jìn)一步地，所述加工頭的葉盆型面和葉背型面分別供電，在采用所述加工頭的其中一側(cè)葉盆型面或葉背型面進(jìn)行加工時(shí)，該側(cè)的葉盆型面或葉背型面與電解加工電壓的陰極電連接，另一側(cè)非工作狀態(tài)的葉背型面或葉盆型面與所述電解加工電壓的陰極不連通。
[0014] 進(jìn)一步地，所述整體葉盤(pán)毛坯安裝在電解加工機(jī)床的第一
轉(zhuǎn)軸上隨其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0015] 進(jìn)一步地，所述加工工具安裝在電解加工機(jī)床的第二運(yùn)動(dòng)軸上隨其線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，所述第一轉(zhuǎn)軸與所述第二運(yùn)動(dòng)軸垂直且不相交。
[0016] 進(jìn)一步地，在步驟S3后步驟S4之前，需驅(qū)動(dòng)所述第二運(yùn)動(dòng)軸，將所述加工工具從相應(yīng)的所述葉柵間隙中退出。
[0017] 進(jìn)一步地，在步驟S1后步驟S2之前，以及在步驟S2后步驟S3之前，均需保持所述加工工具不動(dòng)，只驅(qū)動(dòng)所述第一轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)所述整體葉盤(pán)毛坯旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0018] 進(jìn)一步地，所述整體葉盤(pán)毛坯按照葉柵間隙進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)。
[0019] 進(jìn)一步地，所述加工方法還包括設(shè)置多個(gè)所述加工工具，每個(gè)所述加工工具均包括葉盆型面和葉背型面，將每個(gè)所述加工工具均作為電解加工陰極，驅(qū)動(dòng)每個(gè)所述加工工具對(duì)所述整體葉盤(pán)毛坯進(jìn)行同步加工出多個(gè)滿(mǎn)足葉盆型面和葉背型面要求的葉片；或者依次驅(qū)動(dòng)多個(gè)所述加工工具對(duì)所述整體葉盤(pán)毛坯依次加工出多個(gè)滿(mǎn)足葉盆型面和葉背型面要求的葉片。
[0020] 進(jìn)一步地，所述電解加工的電解液包含濃度為16％的NaNO3。
[0021] 進(jìn)一步地，在步驟S1～S3中，所述電解預(yù)加工和所述電解精加工中的電解加工電壓、陰極進(jìn)給速度以及加工間隙均不同，且電解精加工完成后，整體葉盤(pán)上的葉片型面輪廓精度Rf≤0.08mm，表面粗糙度Ra≤0.6μm。
[0022] 綜上，用于本發(fā)明電解加工方法的加工工具的加工頭包括兩側(cè)的葉盆型面和葉背型面，采用一個(gè)加工工具即可先后對(duì)相鄰兩葉片的葉背和葉盆進(jìn)行電解加工，采用
單體雙面的陰極代替了傳統(tǒng)的雙面分體式陰極組，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化。由于一個(gè)加工頭上同時(shí)具有葉盆型面和葉背型面，兩者的相對(duì)位置確定不變，只需將加工工具運(yùn)行至設(shè)定的位置，就能保證葉片的葉盆和葉背的電解加工成型面的相對(duì)位置穩(wěn)定不變，進(jìn)一步為實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)電解加工的位置精度與葉型輪廓尺寸精度提供了工藝保證。為整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)加工提供了一種低制造成本、高效率、高精度的加工方法，滿(mǎn)足了軍民領(lǐng)域航空
發(fā)動(dòng)機(jī)加工要求。
附圖說(shuō)明
[0023] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024] 圖1是整體葉盤(pán)毛坯電解加工前的狀態(tài)示意圖。
[0025] 圖2是整體葉盤(pán)電解加工后的狀態(tài)示意圖。
[0026] 圖3是整體葉盤(pán)葉型電解加工后的局部放大示意圖。
[0027] 圖中：
[0028] 1-整體葉盤(pán)毛坯；2-加工工具；3-加工頭；4-第一轉(zhuǎn)軸；5-第二運(yùn)動(dòng)軸。
具體實(shí)施方式
[0029] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖用于示例性地說(shuō)明本發(fā)明的原理，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍，即本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神的前提下
覆蓋了零部件、連接方式和操作方式的任何
修改、替換和改進(jìn)。
[0030] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本
申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參照附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)。
[0031] 隨著新材料新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，在一些軍民用零件設(shè)計(jì)上，出現(xiàn)了大量整體復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)件材料切削性能很差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、葉片薄且型面輪廓精度和位置精度要求高，這些特點(diǎn)使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工變得非常困難，加工
變形嚴(yán)重且變形量不易控制，刀具磨損嚴(yán)重，加工效率極低，成本高，表面
質(zhì)量差。例如針對(duì)航空領(lǐng)域的整體葉盤(pán)葉型的加工，顯然傳統(tǒng)機(jī)械加工已無(wú)法滿(mǎn)足加工要求，電解加工技術(shù)可以對(duì)整體葉盤(pán)葉型進(jìn)行高效率、高精度加工。目前，在葉片的雙面(葉盆和葉背)采用不同的加工陰極相向同步運(yùn)動(dòng)方式，可以同時(shí)加工一個(gè)葉型的葉盆、葉背型面，有效解決了機(jī)械加工的上述難題。但是由于整體葉盤(pán)葉型及加工電極表面形狀復(fù)雜，對(duì)
定位誤差敏感，導(dǎo)致加工電極與整體葉盤(pán)的加工、裝配、調(diào)整均會(huì)帶來(lái)較大的誤差，導(dǎo)致工藝參數(shù)定型難度大。
[0032] 本發(fā)明提供了在一個(gè)加工頭上同時(shí)包括葉盆型面和葉背型面的一種加工工具的電解加工方法。
[0033] 圖1是整體葉盤(pán)毛坯電解加工前的狀態(tài)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的一種整體葉盤(pán)電解加工方法中，首先需在整體葉盤(pán)毛坯1和加工工具2上連接電解加工電壓，具體是將整體葉盤(pán)毛坯1作為電解加工的陽(yáng)極，將加工工具2作為電解加工的陰極，該加工工具2的加工頭3包括兩側(cè)的葉盆型面和葉背型面。結(jié)合圖1和圖2所示，采用該加工工具2對(duì)整體葉盤(pán)毛坯1進(jìn)行電解加工的方法包括以下步驟S1～S4：
[0034] 步驟S1：驅(qū)動(dòng)加工工具2沿整體葉盤(pán)毛坯1的徑向進(jìn)給，在所述整體葉盤(pán)毛坯1上電解預(yù)加工出葉片之間的葉柵間隙；
[0035] 步驟S2：驅(qū)動(dòng)整體葉盤(pán)毛坯1繞其中軸順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使加工頭3的葉盆型面/葉背型面與葉柵間隙的相應(yīng)一側(cè)靠近，對(duì)整體葉盤(pán)毛坯1進(jìn)行電解精加工，獲得第一葉片的葉盆/葉背；
[0036] 步驟S3：驅(qū)動(dòng)整體葉盤(pán)毛坯1繞其中軸線(xiàn)與步驟S2中相反方向旋轉(zhuǎn)，使與步驟S2中加工頭3的另一型面與葉柵間隙的相應(yīng)另一側(cè)靠近，對(duì)所述整體葉盤(pán)毛坯1進(jìn)行電解精加工，獲得第二葉片的葉背/葉盆；
[0037] 步驟S4：重復(fù)步驟S1～S3，將整體葉盤(pán)毛坯1加工出多個(gè)滿(mǎn)足葉盆型面和葉背型面要求的葉片。
[0038] 具體地，參照?qǐng)D1、圖2和圖3所示，將加工工具2作為電解加工的陰極時(shí)，加工頭3的葉盆型面和葉背型面分別供電，在采用加工頭3的其中一側(cè)葉盆型面或葉背型面進(jìn)行電解加工時(shí)，該側(cè)的葉盆型面或葉背型面與電解加工電壓的陰極電連接，另一側(cè)非工作狀態(tài)的葉背型面或葉盆型面與電解加工電壓的陰極不連通。比如，在采用加工頭3的葉盆型面電解加工一個(gè)葉片的葉盆時(shí)，只將加工頭3的葉盆型面?zhèn)冗B通陰極，而該加工頭3的葉背型面與陰極不連通，能夠保證在加工葉盆型面時(shí)，加工頭3的葉背型面不會(huì)對(duì)非加工的相鄰葉片的葉背面產(chǎn)生
腐蝕。同理，在采用加工頭3的葉背型面電解加工葉片的葉背時(shí)，只將加工頭3的葉背型面?zhèn)冗B通陰極，而該加工頭3的葉盆型面與陰極不連通，保證了在加工葉片的葉背型面時(shí)，加工頭3的葉盆型面不會(huì)對(duì)非加工的相鄰葉片的葉盆面產(chǎn)生腐蝕。
[0039] 在進(jìn)行電加工前需安裝整體葉盤(pán)毛坯1和加工工具2，具體地，將整體葉盤(pán)毛坯1安裝在電解加工機(jī)床的第一轉(zhuǎn)軸4上，使整體葉盤(pán)毛坯1能隨第一轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。將加工工具2安裝在電解加工機(jī)床的第二運(yùn)動(dòng)軸5上，使加工工具2能隨第二運(yùn)動(dòng)軸5線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)軸4與第二運(yùn)動(dòng)軸5垂直且不相交。
[0040] 在步驟S3后步驟S4之前，即在完成一個(gè)葉柵間隙兩側(cè)的葉盆和葉背的電解精加工后，需驅(qū)動(dòng)第二運(yùn)動(dòng)軸5，將加工工具2從相應(yīng)的葉柵間隙中退出。
[0041] 此外，在步驟S1后步驟S2之前，以及在步驟S2后步驟S3之前，均需保持加工工具2不動(dòng)，只需驅(qū)動(dòng)第一轉(zhuǎn)軸4帶動(dòng)整體葉盤(pán)毛坯1旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能夠使加工工具2的加工頭3與整體葉盤(pán)毛坯1上的相應(yīng)電解精加工面靠近，從而對(duì)相應(yīng)側(cè)葉片電解加工出相應(yīng)的葉背或葉盆。
[0042] 具體地，整體葉盤(pán)毛坯1按照葉柵間隙進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)，也就是整體葉盤(pán)旋轉(zhuǎn)的
角度需根據(jù)葉片數(shù)量和葉型進(jìn)行確定。
[0043] 需要說(shuō)明的是，步驟S1的電解加工方法還可以包括設(shè)置多個(gè)上述的加工工具2，每個(gè)加工工具2均包括葉盆型面和葉背型面，將每個(gè)所述加工工具2均作為電解加工陰極，然后驅(qū)動(dòng)每個(gè)加工工具2對(duì)整體葉盤(pán)毛坯1進(jìn)行同步加工出多個(gè)滿(mǎn)足葉盆型面和葉背型面要求的葉片；作為另一種可選方式，也可以依次驅(qū)動(dòng)多個(gè)所述加工工具2對(duì)整體葉盤(pán)毛坯依次加工出多個(gè)滿(mǎn)足葉盆型面和葉背型面要求的葉片。
[0044] 進(jìn)一步地，本發(fā)明的電解加工的電解液包含濃度為16％的NaNO3。
[0045] 在步驟S1～S3中，電解預(yù)加工和電解精加工中的電解加工電壓、陰極進(jìn)給速度以及加工間隙均不同，且電解精加工完成后，整體葉盤(pán)上的葉片型面輪廓精度≤0.08mm，表面粗糙度Ra≤0.6μm。
[0046] 結(jié)合圖1、圖2所示，下面以
高溫合金材料的整體葉盤(pán)的電解加工方法為例具體說(shuō)明。由于葉片輪廓度、位置度和表面粗糙度要求高。根據(jù)整體葉盤(pán)加工要求，設(shè)計(jì)了帶有加工頭3的加工工具2作為電解加工的陰極，加工頭3包括兩側(cè)的葉盆型面和葉背型面，整體葉盤(pán)毛坯1安裝在電解加工機(jī)床的第一轉(zhuǎn)軸4上，加工工具2安裝在X向線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)的第二運(yùn)動(dòng)軸5上。加工過(guò)程中，整體葉盤(pán)毛坯1固定，X向線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)的第二運(yùn)動(dòng)軸5帶動(dòng)加工工具2沿徑向?qū)φw葉盤(pán)毛坯1進(jìn)行電解加工。當(dāng)完成葉柵間隙預(yù)加工后，保持加工工具2不動(dòng)，第一轉(zhuǎn)軸
4帶動(dòng)整體葉盤(pán)毛坯1沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，向加工工具2的加工頭3逐漸靠近，完成此葉柵間隙中葉盆型面的成形電解加工，見(jiàn)圖3；然后第一轉(zhuǎn)軸4帶動(dòng)整體葉盤(pán)毛坯1沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，向加工工具2的加工頭3逐漸靠近，完成此葉柵間隙中葉背型面的成形電解加工。完成上述加工后，加工工具2在第二運(yùn)動(dòng)軸5的帶動(dòng)下退出加工區(qū)域，整體葉盤(pán)毛坯1在第一轉(zhuǎn)軸4的帶動(dòng)下分度轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行下一個(gè)葉柵間隙的加工。重復(fù)上述工作，直至完成整個(gè)整體葉盤(pán)毛坯1的葉片葉型電解加工。
[0047] 具體的加工條件為：電解液包括濃度為16％的NaNO3，電解液壓力為1MPa，
溫度為35℃。葉柵預(yù)加工時(shí)：電解加工電壓為22V，陰極進(jìn)給速度為0.5mm/min，初始加工間隙為
0.2mm；葉型電解精加工時(shí)：電解加工電壓為18V，陰極進(jìn)給速度為0.16mm/min，初始加工間隙為0.15mm。
[0048] 由于一個(gè)加工工具的加工頭同時(shí)包括了兩側(cè)的葉盆型面和葉背型面，這種采用單體雙面陰極的方式替代了傳統(tǒng)的雙面分體式陰極組，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化，解決了傳統(tǒng)方法中兩個(gè)陰極相對(duì)位置精度難以保證的問(wèn)題。此外，加工頭上作為雙面陰極的葉背型面和葉盆型面分別供電，一側(cè)的陰極在加工葉片型面時(shí)，另一側(cè)的陰極型面不會(huì)對(duì)非加工型面產(chǎn)生腐蝕。最后，本發(fā)明的加工陰極既可實(shí)現(xiàn)沿葉片側(cè)向直線(xiàn)進(jìn)給加工，也可實(shí)現(xiàn)陰極位置的相對(duì)固定，使整體葉盤(pán)毛坯旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)預(yù)定角度進(jìn)給加工，也可以同時(shí)布置多個(gè)陰極實(shí)現(xiàn)多工位的葉型電解加工以提高加工效率。
[0049] 采用本發(fā)明電解精加工方法完成后，加工的整體葉盤(pán)上的葉片葉型型面輪廓精度Rf≤0.08mm，表面粗糙度Ra≤0.6μm，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
[0050] 需要明確的是，本
說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似的部分互相參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。對(duì)于方法的實(shí)施例而言，相關(guān)之處可參見(jiàn)設(shè)備實(shí)施例的部分說(shuō)明。本發(fā)明并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定步驟和結(jié)構(gòu)。并且，為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，這里省略對(duì)已知方法技術(shù)的詳細(xì)描述。
[0051] 以上所述僅為本申請(qǐng)的實(shí)施例而已，并不限制于本申請(qǐng)。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的
權(quán)利要求范圍內(nèi)。
