專利名稱：陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法及裝置，屬于電化學加工技術領域。
背景技術：
隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展，對航空發(fā)動機的性能要求越來越高，許多新技術與新結構應運而生，其中之一就是整體葉盤。整體葉盤將葉片與輪轂制成一個整體，替代了傳統(tǒng)葉盤通過葉片榫頭與輪轂榫槽再加鎖片的聯(lián)接結構，使零件數(shù)量大幅降低，重量減輕，同時避免了榫頭榫槽中的氣流損失，提高了推力。但是整體葉盤結構復雜，葉間通道狹窄、葉片型面加工精度高，其材料通常采用高溫合金、鈦合金等難加工材料，所以其制造技術一直以來都是制造領域的重大難題之一。電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加工方法。具有工具無損耗、成本低、生產(chǎn)效率高、加工表面質量好、與材料硬度無關等優(yōu)點在加工高溫合金、鈦合金等難加工復雜形狀零件方面具有顯著優(yōu)勢，已逐步成為整體葉盤批量生產(chǎn)的重要方法之一?，F(xiàn)有的整體葉盤電解精密電解加工方法中，主要是采用成對工具陰極分別對應單個葉片的葉盆與葉背型面，進給方式通常采用雙陰極相向進給或沿一定角度相向進給，一次完成單個葉片的葉盆與葉背型面加工，加工完一片葉片后經(jīng)葉盤分度再加工下一片葉片(如美國專利US-4657649與日本專利JP1-222820A公開的整體葉盤電解加工方法)。上述成對工具陰極相向進給加工單個葉片的加工方法可以獲得葉片型面較好的成型精度，但是加工完一片葉片后，在加工相鄰的另一片葉片時，已加工完的葉片將暴露在加工區(qū)中造成二次蝕除，降低了已加工葉片的成型精度。同時，該類加工方法僅加工葉片型面，葉根及輪轂型面并無進給量，始終處于雜散蝕除狀態(tài)，其精度與表面質量難以控制，雖然美國專利US-4657649中采用陰極成一定角度的斜向進給使陰極向葉根及輪轂處進給，但是加工下一片葉片時，在葉根及輪轂處仍然不可避免的會出現(xiàn)“接刀”，仍然存在一定局限性。因此，有必要設計一種既能保證葉片成型精度，又能兼顧葉根以及輪轂型面加工的整體葉盤精密電解加工方法，并設計實現(xiàn)該加工方法的裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于克服整體葉盤電解加工中難以同時兼顧葉間通道中葉盆葉背型面與葉根輪轂型面的難題，避免已加工型面在后續(xù)加工中遭到二次蝕除，提出了一種工具陰極變振幅多向往復進給的整體葉盤精密電解加工方法，可同時對整體葉盤葉間通道中葉盆、葉背、葉根以及輪轂型面進行全型面精加工，并提供了一種用于實現(xiàn)該加工方法的裝置。一種陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法，其特征在于(I)、工具陰極按照葉間通道中葉盆、葉背、葉根及輪轂型面設計并制造，即工具陰極左右兩側型面分別按照整體葉盤相鄰兩片葉片的葉盆和葉背設計并制造，工具陰極前端型面按照整體葉盤葉根及輪轂形狀設計并制造；(2)、電解液流動方式采用側流式，即電解液由葉背或葉盆流經(jīng)葉根輪轂再從葉盆或葉背側流出；(3)、工具陰極與加工電源負極相連，葉盤毛坯與加工電源正極相連，加工電源采用直流電源或脈沖電源；(4)、加工時，工具陰極一邊沿葉盤徑向進給，一邊在葉盆和葉背之間擺動，以此實現(xiàn)葉盆、葉背、葉根和輪轂型面同時加工；并且工具陰極在葉盆和葉背之間擺動幅度隨著工具陰極與葉根越接近其擺動幅度越大。實現(xiàn)所述陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法的陰極往復進給裝置，其特征在于包括安裝于基座上的搖桿支座、回轉盤支座和擺動軌跡導軌進給機構；還包括作為搖桿的直線導軌，直線導軌一端安裝于于搖桿支座上，另一端通過曲柄滑塊與回轉盤連接，回轉盤安裝在回轉盤支座上；擺動軌跡導軌進給機構還連接著擺動軌跡導軌；擺動軌跡導軌上安裝有導軌滑塊，直線導軌上安裝有搖桿滑塊，搖桿滑塊和導軌滑塊通過旋轉連接機構連接；陰極工具安裝在導軌滑塊上。本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明提供了一種可同時兼顧整體葉盤葉間通道中葉盆、葉背、葉根及輪轂型面的電解加工方法，通過變振幅多向往復進給裝置使陰極工具交替加工葉間通道內葉盆型面、葉背型面、葉根與輪轂型面，僅一次加工即可將葉間通道內的全部型面精加工。2、使用該方法加工完一個葉間通道內全部型面后，通過分度裝置加工下一個通道時，已加工型面未暴露于下一次加工的加工區(qū)中，從而可以有效避免后續(xù)加工對已加工型面的二次蝕除，保護已成型型面。3、采用變振幅多向往復進給方法，控制工具陰極快速往復地在加工區(qū)中運動，力口工間隙周期性擴大縮小使加工間隙中的電解液產(chǎn)生頻繁的擠壓與抽吸現(xiàn)象，該現(xiàn)象可顯著提高加工間隙中電解液的更新速度，使電解加工中產(chǎn)生的電解產(chǎn)物與氣泡迅速拋離加工間隙，有利于提聞加工穩(wěn)定性。4、本發(fā)明通過控制側向往復運動的振幅將傳統(tǒng)陰極徑向進給難以避免的側面腐蝕轉化為端面進給，為多向進給同時加工多個型面題提供了一種新思路。該方法可以應用于復雜型腔類零件的電解精密電解加工。5、本發(fā)明提供了一種變振幅多向往復進給裝置，通過進給裝置控制擺動軌跡導軌與搖桿擺轉中心(即搖桿支座)之間的距離，即可實現(xiàn)往復運動振幅的控制，可實現(xiàn)電極往復運動振幅從零逐漸擴大至數(shù)毫米；通過調整搖桿搖動頻率，即可實現(xiàn)陰極往復運動頻率調節(jié)。該裝置突破了傳統(tǒng)陰極輔助振動電解加工中陰極僅沿進給方向振動且振幅量不可調的限制，除了可用于電解加工領域外，該裝置還可應用于電火花加工等其他領域。


圖1為陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工系統(tǒng)；
圖2為陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工過程示意 圖3為陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工裝置原理示意 圖4為陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工裝置示意 圖中標號名稱1、整體葉盤毛坯，2、葉背加工區(qū)，3、葉根及輪轂加工區(qū)，4、陰極工具，5、葉盆加工區(qū)，6、水管，7、流量計，8、泵，9、電解加工電源，10、過濾器，11、電解液槽，12、整體葉盤毛坯，13、工具陰極，14、陰極大幅度往復運動，15、加工出的葉片，16、圓弧形導軌，17、兩滑塊通過鉸鏈連接，18、曲柄，19、搖桿，20、整體葉盤毛坯，21、分度轉臺，22、搖桿支座，23、陰極工具，24、搖桿滑塊，25、旋轉連接機構，26、擺動軌跡導軌，27、導軌滑塊，28、擺動軌跡導軌進給機構，29、直線導軌，30、回轉盤，31、回轉盤支座，32、曲柄滑塊。具體實施方法
實施本發(fā)明——“陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法及裝置”如圖1所示，其包括將整體葉盤毛坯I與電解加工電源9正極連接，陰極工具4與電解加工電源9負極連接；電解液循環(huán)系統(tǒng)是由水管將泵8、流量計7、過濾器10及電解液槽11連接成環(huán)路，通過泵8將電解液從電解液槽11抽出，使電解液從葉背加工區(qū)2)或葉盆加工區(qū)5)流入，流經(jīng)葉根及輪轂加工區(qū)3，由葉盆加工區(qū)5 (或葉背加工區(qū)2)流出；加工時打開電解加工電源9，運動系統(tǒng)控制陰極工具4由靜止開始繞整體葉盤毛坯I軸線作往復運動，振幅量逐步增加，同時沿整體葉盤毛坯I徑向進給，直至加工完成。圖2所示為陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工過程示意圖，其包括陰極工具13位于加工初始位置對整體葉盤毛坯12進行加工，由靜止開始微幅側向往復運動，同時沿整體葉盤毛坯12徑向進給，如圖2 (a)所示。陰極運動幅度由微幅逐漸增至大幅度往復運動14，直至葉盆、葉背、葉根及輪轂型面加工到位，如圖2 (b)所示。加工結束后陰極工具13退出加工區(qū)，如圖2 (c)所示。整體葉盤毛坯12經(jīng)分度后陰極工具13進入相鄰的下一個加工區(qū)，重復上述加工直至加工完成，如圖2 (d)、(e)所示。加工完兩相鄰葉間通道后，兩葉間通道中間即為加工出的葉片15，如圖2 (f)所示。圖3所示為陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工裝置原理示意圖，其包括將搖桿19 (O1A)與曲柄18 (O2B)通過滑塊連接，當曲柄18繞O2點作旋轉運動時，滑塊帶動搖桿19繞O1點作往復運動，圖中O1A與O1A,為往復運動極限位置。圓弧形導軌16其弧度中心投影位于O1 O2延長線上，與搖桿分層放置，其上安裝的滑塊與搖桿上安裝的滑塊通過鉸鏈17連接，當圓弧形導軌16位于⑶位置時，曲柄18旋轉帶動搖桿19從O1A位置運動至O1A,位置，相互連接的兩滑塊17將從位置E沿圓弧形導軌移動至位置F，運動幅度為圓弧EF。若有進給裝置使圓弧形導軌16由⑶位置平動至C’ D’，相互連接的兩滑塊17將從位置E’沿圓弧形導軌移動至位置F’，運動幅度為圓弧E’ F’，其往復運動幅度顯著增加。當圓弧形導軌CD經(jīng)過搖桿19搖動中心點O1時，運動幅度顯然為零。調節(jié)曲柄(18)轉速可控制往復運動頻率，調節(jié)圓弧形導軌16與搖桿回轉中心O1距離可實時控制往復運動幅度，通過該原理可設計變振幅多向往復進給裝置。圖4所示為陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工裝置示意圖，其包括將整體葉盤毛坯20安裝在分度轉臺21上，用直線導軌29擔任搖桿，一端固定在搖桿支座22上，另一端與回轉盤30通過曲柄滑塊32連接。回轉盤30安裝在回轉盤支座31上。直線導軌29上裝有搖桿滑塊24，該滑塊通過旋轉連接機構25與導軌滑塊27連接，導軌滑塊27同時安裝在擺動軌跡導軌26上，陰極工具23即安裝在導軌滑塊27上。裝置工作時回轉盤30轉動帶動直線導軌29以一定角度搖動。當搖桿滑塊24正好位于直線導軌29回轉中心上時陰極工具為靜止。通過進給裝置使擺動軌跡導軌26向遠離直線導軌29回轉中心方向運動，陰極往復運動幅度逐漸增大；同時分度轉臺21以較低速度與擺動軌跡導軌26通向運動，其速度差即為陰極工具23沿徑向進給速度。通過該裝置可實現(xiàn)上述工具陰極變振幅多向往復進給的整體葉盤精密電解加工。
權利要求
1.一種陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法，其特征在于 (1)、工具陰極按照葉間通道中葉盆、葉背、葉根及輪轂型面設計并制造，即工具陰極左右兩側型面分別按照整體葉盤相鄰兩片葉片的葉盆和葉背設計并制造，工具陰極前端型面按照整體葉盤葉根及輪轂形狀設計并制造； (2)、電解液流動方式采用側流式，即電解液由葉背或葉盆流經(jīng)葉根輪轂再從葉盆或葉背側流出； (3)、工具陰極與加工電源負極相連，葉盤毛坯與加工電源正極相連，加工電源采用直流電源或脈沖電源； (4)、加工時，工具陰極一邊沿葉盤徑向進給，一邊在葉盆和葉背之間擺動，以此實現(xiàn)葉盆、葉背、葉根和輪轂型面同時加工；并且工具陰極在葉盆和葉背之間擺動幅度隨著工具陰極與葉根越接近其擺動幅度越大。
2.根據(jù)權利要求1所述的陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法，其特征在于上述工具陰極在葉盆和葉背之間擺動，其擺動軌跡為弧線。
3.根據(jù)權利要求1所述的陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法，其特征在于整體葉盤直徑大，葉片數(shù)量多，其輪轂型面接近平面時，上述工具陰極在葉盆和葉背之間擺動,其擺動軌跡直線。
4.實現(xiàn)權利要求1所述陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法的陰極往復進給裝置，其特征在于 包括安裝于基座上的搖桿支座(22)、回轉盤支座(31)和擺動軌跡導軌進給機構(28)；還包括作為搖桿的直線導軌(29)，直線導軌(29) —端安裝于于搖桿支座(22)上，另一端通過曲柄滑塊(32)與回轉盤(30)連接，回轉盤(30)安裝在回轉盤支座(31)上；擺動軌跡導軌進給機構(28)還連接著擺動軌跡導軌(26);擺動軌跡導軌(26)上安裝有導軌滑塊(27)，直線導軌(29)上安裝有搖桿滑塊(24)，搖桿滑塊(24)和導軌滑塊(27)通過旋轉連接機構(25)連接；陰極工具(23)安裝在導軌滑塊(27)上。
5.根據(jù)權利要求4所述的陰極往復進給裝置，其特征在于上述擺動軌跡導軌(26)為弧線導軌。
6.根據(jù)權利要求4所述的陰極往復進給裝置，其特征在于整體葉盤直徑大，葉片數(shù)量多，其輪轂型面接近平面，上述擺動軌跡導軌(26)為直線導軌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陰極變幅多向往復進給的整體葉盤電解加工方法及裝置，屬于電解加工領域。該方法特點在于工具陰極一邊沿葉盤徑向進給，一邊在葉盆和葉背之間擺動，以此實現(xiàn)葉盆、葉背、葉根和輪轂型面同時加工；并且工具陰極在葉盆和葉背之間擺動幅度隨著工具陰極與葉根越接近其擺動幅度越大。本發(fā)明克服整體葉盤電解加工中難以同時兼顧葉間通道中葉盆葉背型面與葉根輪轂型面的難題，避免已加工型面在后續(xù)加工中遭到二次蝕除，提高了加工精度。
文檔編號B23H7/30GK103028794SQ20121051717
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權日2012年12月6日
發(fā)明者朱荻, 劉嘉, 徐正揚, 朱棟 申請人:南京航空航天大學