專利名稱：一種整體葉盤葉片型面拋光的加工裝置及方法
一種整體葉盤葉片型面拋光的加工裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電加工領(lǐng)域，涉及航空發(fā)動機整體葉盤葉片型面的光整加工，尤其涉及一種整體葉盤葉片型面拋光的電解質(zhì)-等離子加工裝置及方法。
背景技術(shù)：
電解加工的原理是利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽極溶解而去除材料，將零件加工成型的工藝過程，國外稱之為“電化學加工”(ECM)。電解質(zhì)-等離子加工是一種國際領(lǐng)先的電化學加工方法，該加工方法可用于金屬表面光整加工、去除毛刺、尖邊倒圓等，可提高表面粗糙度2 3個等級，有效提高零件表面完整性，提高抗疲勞性能；電解質(zhì)-等離子加工是在電解液里，由兩個平行的階段加工組成的過程1、利用工件和防護層的相互作用， 用羥基OH氧化零件陽極表面材料；2、在陽極面上，對微形突出部分，進行離子聚束的霧化。 電解質(zhì)-等離子的加工在250 400伏電壓時才會出現(xiàn)，對零件表面材料產(chǎn)生有效的影響， 并拋光工件表面。
整體葉盤是新型先進航簾發(fā)動機的重要零件，其應(yīng)用越來越廣泛。整體葉盤主要由盤體和分布在盤輪緣一周的數(shù)十個葉片緞成，結(jié)構(gòu)復雜，加工難度大，其葉片型面的加工尤為關(guān)鍵，直接影響整體葉盤的制造質(zhì)量，目前普遍采用手工拋光、振動光飾等方式，需要對整體葉盤的每個葉片逐一進行打磨、拋光，加工效率低，成本高，質(zhì)量不穩(wěn)定，不利于批量生產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決航空發(fā)動機整體葉盤葉片型面光整加工效率低、成本高、 質(zhì)量不穩(wěn)定的難題，提供一種應(yīng)用電解質(zhì)-等離子加工技術(shù)進行整體葉盤葉片型面光整加工的裝置及方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種整體葉盤葉片型面拋光的加工裝置，采用電解質(zhì)-等離子加工，包括機床和電解液循環(huán)系統(tǒng)。
所述機床主體部分包括電源1、控制器2、床身3、工作池14、主軸20 ；所述床身3與主軸20連接位于工作池14上方，工作池14內(nèi)裝有電解液17，電源1的正極與主軸20連接，負極與工作池連接，所述機床保證工件裝夾定位、提供電源及控制進給動作。
所述電解液循環(huán)系統(tǒng)包括球閥5、7，微過濾器6，泵11，截止閥9、10，止回閥12，加熱器13、18，溫控儀15，熱電偶16 ；所述加熱器13、18，溫控儀15和熱電偶16連接位于工作池的電解液中組成溫度控制系統(tǒng)，控制電解液溫度；微過濾器6、熱交換器8、泵11通過閥連接于工作池，控制電解液循環(huán)并排出電解產(chǎn)物。
一種整體葉盤葉片型面拋光的加工方法，包括以下步驟步驟一，將整體葉盤工件 4定位裝夾在機床主軸20上，整體葉盤工件4連接電源正極；步驟二，將整體葉盤的葉片部分浸入機床工作池14的電解液17中，電解液連接電源負極；步驟三，將整體葉盤工件陽極、 電解液陰極之間接通電，主軸20開始以轉(zhuǎn)速N轉(zhuǎn)動，帶動葉盤旋轉(zhuǎn)；步驟四，按一定工藝參數(shù)進行葉片型面的拋光加工；其中，主軸轉(zhuǎn)速決定每個葉片的加工時間，可按如下公式確定相互關(guān)系N=60*L / 2 π R*T t= (1氺R / L*r)氺TN—主軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/秒)L一浸入液面下的整體葉盤葉片根部外圓弦長(毫米) R 一整體葉盤葉片根部外圓半徑(毫米) T 一每個葉片根部的加工時間(秒) t 一每個葉片尖部的加工時間(秒) 1一浸入液面下的整體葉盤葉片尖部外圓弦長(毫米) r 一整體葉盤葉片尖部外圓半徑(毫米) 所述一定工藝參數(shù)的范圍是， 電壓250 400伏特； 電流密度0. 15 0. 4安培/平方厘米； 可以接近的粗糙度Ra 0. 008 0. 04毫米； 電能溶液的比率0. 05 0. 5千瓦小時/平方分米； 電解液2 8%無機鹽溶液； 電解液溫度80 90攝氏度。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的整體葉盤葉片型面拋光的加工裝置及方法，采用機電控制主軸，帶動整體葉盤工件以一定轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)，將葉片全部浸入電解液中進行加工，可實現(xiàn)連續(xù)加工、提高效率、加工表面均勻，實現(xiàn)整體葉盤葉片型面的拋光加工自動化，高效低成本批量生產(chǎn)，相對于手工拋光、振動光飾等方法可提高效率5 10倍，提高葉片表面粗糙度2 3級，能夠顯著提高零件表面質(zhì)量和抗疲勞性能，并極大的減輕工人勞動強度。


圖1是本發(fā)明實施例中葉片型面拋光的加工裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例中葉片型面拋光的加工原理圖。
圖3是本發(fā)明實施例中整體葉盤工件定位及運動示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例中整體葉盤工件及尺寸標注示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例具體說明本發(fā)明的內(nèi)容。
圖1是本發(fā)明實施例中葉片型面拋光的加工裝置示意圖，圖1中標號名稱1電源、2控制器、3床身、4整體葉盤工件、5球閥、6微過濾器、7球閥、8熱交換器、9截止閥、10 截止閥、11泵、12止回閥、13加熱器、14工作池、15溫控儀、16熱電偶、17電解液、18加熱器、 20主軸。
電源1的正極與床身3上的主軸20連接，整體葉盤工件4定位裝夾在主軸20上， 主軸20帶動整體葉盤工件4以轉(zhuǎn)速N旋轉(zhuǎn)，將整體葉盤工件4全部浸入電解液17中，電源負極與工作池14連接；加熱器13、18，溫控儀15和熱電偶16連接，設(shè)于工作池的電解液17中組成溫度控制系統(tǒng)；微過濾器6、熱交換器8、泵11通過閥(5、7、9、10、12)連接于工作池， 控制電解液液位、循環(huán)并排出電解產(chǎn)物，控制器2用于設(shè)定主軸旋轉(zhuǎn)速度，調(diào)整加工時間。
圖2是本發(fā)明實施例中葉片型面拋光的加工原理圖，電解質(zhì)-等離子加工的工作原理對浸入電解液17中的被加工工件4施加高壓電流時，在其表面與電解液17之間形成氣體層19，此時即刻降低電壓，電源1的功率強度作用在形成的氣體層19上，由于局部電壓較高，局部突起產(chǎn)生氣體電離化，電極以脈沖和滲透方式將電流導入氣體層19，由此，電極產(chǎn)生的作用可以溶解工件表面的材料達到拋光的效果。
下面結(jié)合圖1、圖2、圖3，說明本發(fā)明的實施過程如圖3將整體葉盤工件4裝夾在主軸20上，壓緊，連接導線；配置好電解液17，啟動由加熱器13、18，溫控儀15和熱電偶16 組成溫度控制系統(tǒng)，保證電解液17溫度恒定；計算確定加工時間，在控制器2上設(shè)定加工參數(shù)；將整體葉盤工件4下降，使葉片型面部分全部浸入工作池14的電解液中；接通電源1， 啟動主軸20，帶動整體葉盤工件4以一定轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)，進行對葉片型面的拋光加工；整體葉盤工件4旋轉(zhuǎn)一周后，停止加工，斷開電源1 ；可通過控制器2，設(shè)定主軸旋轉(zhuǎn)速度N調(diào)整加工時間；將整體葉盤工件4提升，將零件移出工作池14，拆卸下零件，進行外觀檢查，在安裝另一件零件，重復上述步驟，實現(xiàn)高效、低成本拋光加工整體葉盤。
參考圖1電解液循環(huán)系統(tǒng)提供溫度恒定、清潔的電解液，電解加工過程中，溫度升高超出規(guī)定值時，溫控儀15起動泵11和熱交換器8，對電解液降溫，保持溫度恒定。當電解液中電解產(chǎn)物較多，定期啟動泵11、微過濾器6，排出電解產(chǎn)物，保持工作池14中電解液清潔。
圖4是本發(fā)明實施例中整體葉盤工件及尺寸標注示意圖，其中L是浸入液面下的整體葉盤葉片根部外圓弦長，R是整體葉盤葉片根部外圓半徑，L是浸入液面下的整體葉盤葉片尖部外圓弦長，r是整體葉盤葉片尖部外圓半徑。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的申請范圍；凡其他未脫離本發(fā)明所揭示的實質(zhì)下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種整體葉盤葉片型面拋光的加工裝置，結(jié)構(gòu)包括機床和電解液循環(huán)系統(tǒng)，所述機床主體部分包括電源(1)、控制器(2)、床身(3)、工作池(14)、主軸(20);加熱器(13、18)、溫控儀(15)和熱電偶(16)連接位于工作池的電解液中組成溫度控制系統(tǒng)，控制電解液溫度； 微過濾器(6)、熱交換器(8)、泵(11)通過控制閥(5、7、9、10)連接于工作池(14)構(gòu)成電解液循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述床身(3)與主軸(20)連接位于工作池(14)上方，電源(1)的正極與主軸(20)連接，負極與工作池(14)連接。
2.一種整體葉盤葉片型面拋光的加工方法，其特征在于包括以下步驟步驟一，將整體葉盤工件(4)定位裝夾在機床主軸(20)上，整體葉盤工件(4)連接電源正極；步驟二，將整體葉盤的葉片部分浸入機床工作池(14)的電解液(17)中，電解液連接電源負極；步驟三，將整體葉盤工件陽極、電解液陰極之間接通電，主軸(20)開始以轉(zhuǎn)速N轉(zhuǎn)動，帶動葉盤旋轉(zhuǎn)；步驟四，按一定工藝參數(shù)進行葉片型面的拋光加工。
3.如權(quán)利要求2所述的整體葉盤葉片型面拋光的加工方法，其特征在于所述主軸 (20)以轉(zhuǎn)速N轉(zhuǎn)動，N可按如下公式確定相互關(guān)系N=60*L / 2jiR*T t= (1氺R / L*r)氺TN—主軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/秒)L一浸入液面下的整體葉盤葉片根部外圓弦長(毫米) R 一整體葉盤葉片根部外圓半徑(毫米) T 一每個葉片根部的加工時間(秒) t 一每個葉片尖部的加工時間(秒) 1一浸入液面下的整體葉盤葉片尖部外圓弦長(毫米) r 一整體葉盤葉片尖部外圓半徑(毫米)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的整體葉盤葉片型面拋光的加工方法，其特征在于所述步驟四中一定工藝參數(shù)的范圍是，電壓250 400伏特； 電流密度0. 15 0. 4安培/平方厘米； 可以接近的粗糙度Ra 0. 008 0. 04毫米； 電能溶液的比率0. 05 0. 5千瓦小時/平方分米； 電解液2 8%無機鹽溶液；電解液溫度80 90攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用電解質(zhì)-等離子加工技術(shù)進行整體葉盤葉片型面拋光的加工裝置及方法，其特征在于將整體葉盤工件4定位裝夾在機床主軸20上，整體葉盤工件4連接電源正極；將葉片部分浸入機床工作池14的電解液17中，電解液連接電源負極；主軸20開始以轉(zhuǎn)速N轉(zhuǎn)動，帶動葉盤旋轉(zhuǎn)；設(shè)定工藝參數(shù)進行葉片型面的拋光加工；其有益效果是可實現(xiàn)連續(xù)加工、提高效率、加工表面均勻，實現(xiàn)整體葉盤葉片型面的拋光加工自動化，高效低成本批量生產(chǎn)。
文檔編號B23H9/00GK102489797SQ201110356510
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者于冰, 朱海南, 楊澗石, 王德新, 齊歆霞 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司