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分體電極的制作方法

文檔序號:3024327閱讀:169來源:國知局
專利名稱:分體電極的制作方法
技術領域
本實用新型涉及特種加工領域,特別是涉及一種分體電極。
背景技術
葉輪作為高技術、高附加值部件,廣泛應用于水力機械、空氣費力設備中,其加工制造技術直接影響著機組工作性能和可靠性。為了能夠適應更為惡劣的工作環(huán)境,特殊材質的整體閉式葉輪的應用越來越廣泛。整體閉式結構和特殊材質(如高溫合金、鈦合金等),使得其加工制造成為難題。目前數(shù)控銑削、精密鑄造在葉輪的加工中得到廣泛應用。但是,在對難加工材料制成的小流道葉輪進行加工時,受刀具剛性和空間限制,數(shù)控銑削很難應用。精密鑄造技術的生產(chǎn)過程復雜,技術難度大,廢品率高,且只適用于可鑄造合金。

實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型的目的是提供一種分體電極,以實現(xiàn)對整體閉式葉輪內部型腔的高質量加工,尤其是實現(xiàn)對難加工材料制成的小流道整體閉式葉輪的高精度和高效率加工。(二)技術方案為了解決上述技術問題,本實用新型提供一種分體電極,其包括多個單電極,所述單電極的數(shù)量與整體閉式葉輪單個流道縮放后的三維模型劃分形成的模塊的數(shù)量相等,多個單電極組合后形成的外部輪廓面與整體閉式葉輪單流道內部形狀吻合,每個分體電極通過電火花加工與其對應的單個流道所劃分的模塊。其中,單電極具有四個,分別為第一電極、第二電極、第三電極和第四電極。其中,所述第一電極的厚度與所述第四電極的厚度相同,所述第二電極和第三電極的厚度相同,所述第一電極和第二電極的表面形狀相同,所述第三電極和第四電極的表面形狀相同。其中,所述第一電極的厚度與所述第二電極的厚度不相等。其中,所述第二電極的寬度和第三電極的寬度不相等,所述第一電極的寬度和第四電極的寬度不相等。其中,四個電極中,寬度較小的電極上設置有加強筋,所述加強筋沿該分體電極的長度方向布置。(三)有益效果上述技術方案所提供的分體電極,具有以下優(yōu)點:(I)采用電火花放電加工方式,能夠高效和高精度加工各種難加工材料,如高溫合金、鈦合金等;(2)分體電極加工方法中,通過模塊劃分,所采用的各個電極的體積較小,有充足的空間來實現(xiàn)電極的回退和讓位,因此能夠加工流道型腔小、空間結構復雜的整體閉式葉輪;(3)電極強度大,保證加工精度和質量。
圖1是本實用新型實施例待加工的整體閉式葉輪的結構示意圖;圖2是圖1中整體閉式葉輪單個流道的三維模型圖;圖3是對圖2中單個流道進行區(qū)域劃分的結構示意圖;圖4是本實用新型實施例分體電極的結構示意圖。其中,10:葉片;20:單流道;1:第一模塊;2:第二模塊;3:第三模塊;4:第四模塊;5:加強筋。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例,對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型,但不用來限制本實用新型的范圍。實施例1 電火花加工利用放電產(chǎn)生的瞬時高溫,將與電極相對的工件表面熔化,逐漸蝕除材料,達到加工的目的。因此,本實施例采用分體電極電火花加工方法來制備整體閉式葉輪,以圖1所示的整體閉式葉輪結構為例對分體電極電火花加工方法的具體實施方式
進行說明。首先,根據(jù)圖1所示的整體閉式葉輪的內部型腔結構形式,即形狀和尺寸,提取如圖2所示的整體閉式葉輪內部單個流道的三維模型,單個流道為圖1中所示的,相鄰兩個葉片10之間的單流道20 ;因整體閉式葉輪內部的多個流道的形狀和尺寸完全相同,所以提取單個流道的三維模型就能夠實現(xiàn)對所有流道的加工制作。然后,在保證結構強度、足夠讓位空間和加工軌跡合理的前提下,將圖2所示單個流道三維模型根據(jù)放電間隙要求進行縮放,并將縮放后的三維模型分割拆分成多個模塊,本實施例優(yōu)選拆分成如圖3所示的第一模塊1、第二模塊2,第三模塊3和第四模塊4。然后,在綜合考慮結構強度、放電加工精度、機床結構和工裝設計的基礎上,通過結構優(yōu)化和運動仿真根據(jù)第一模塊1、第二模塊2,第三模塊3和第四模塊4,依次設計完成與各模塊對應的分體電極,使用與每個模塊相對應的分體電極進行電火花加工,以形成與縮放前的三維模型相同的單個流道。最后重復進行電火花加工,實現(xiàn)整體閉式葉輪上其他單流道的加工制作。本實施例中,在進行單個流道三維模型的縮放時,優(yōu)選縮放后的三維模型比未縮放的三維模型的體積小,縮放后的三維模型各表面距離未縮放的三維模型的相應的表面之間的間隙寬度在0.lmm-0.2mm之間,即將縮放后的三維模型和未縮放的三維模型進行中心重合放置,并保證兩個模型的各個表面對應平行,此時兩個模型對應表面之間的間隙相同,且間隙寬度在0.lmm-0.2_之間。該間隙的設置,能夠與電火花加工的特點相適配,將縮放后的三維模型作為加工模型依據(jù),在電火花加工過程中,產(chǎn)生的富余量剛好彌補縮小的間隙,最終實現(xiàn)與預設尺寸的完全吻合,達到高精度高質量加工。在對單流道縮放后的三維模型進行拆分時,以拆分后的各模塊之間電火花加工互不干涉、每個模塊所覆蓋的范圍盡可能大、所使用的分體電極的數(shù)量盡可能少為準,優(yōu)選地,對所述縮放后的三維模型沿其厚度方向進行拆分,分為兩部分,然后沿其寬度方向再進行拆分,分為兩部分,最終形成所述四個模塊,分別為第一模塊1、第二模塊2、第三模塊3和第四模塊4,所述第一模塊I的厚度與所述第四模塊4同層,兩者的厚度相同,所述第二模塊2和第三模塊3同層,兩者的厚度相同,所述第一模塊I和第二模塊2上下層疊,所述第三模塊3和第四模塊4上下層疊,所述第一模塊I和第四模塊4的厚度比所述第二模塊2和第三模塊3的厚度大,所述第一模塊I和第二模塊2的寬度比所述第三模塊3和第四模塊4的寬度大,所述第一模塊I和第二模塊2的厚度之和比縮放前三維模型的厚度大0.;
所述第一模塊I和第四模塊4的寬度之和比縮放前三維模型的寬度大0.該結構
的拆分以及尺寸的限制,使得每個電極進行電火花加工時,電極的加工空間大,可避免與閉式葉輪最終型腔面的干涉,并可實現(xiàn)高精度仿形放電加工;各個電極按設定的軌道加工,最終能加出閉式葉輪型內部型腔;待加工的流道型腔面有重合區(qū)域,以避免有加工不到的區(qū)域和加工痕跡出現(xiàn)。本實施例根據(jù)運動軌跡仿真結果生成電火花放電加工程序,根據(jù)電極三維模型加工制造相應實體分體電極。按照最優(yōu)加工軌跡依次用四個分體電極加工流道整體閉式葉輪的內部型腔,在加工過程中通過多軸聯(lián)動電火花加工機床各軸的聯(lián)動配合,完成整體閉式葉輪內部型腔的精密加工。本實施例中多軸聯(lián)動的電火花數(shù)控加工能夠完成非常復雜的空間軌跡運動,在加工小流道整體閉式葉輪時,結合分體電極電火花加工方法,能夠靈活地解決復雜曲面加工中的刀具讓位和干涉問題。采用分體電極加工方法的電火花加工技術在加工整體閉式葉輪時,具有加工精度高、加工效率高和加工成本低等優(yōu)點。實施例2本實施例提供了一種實施例1所使用的分體電極,所述分體電極包括多個單電極,單電極的數(shù)量與單個流道縮放后的三維模型劃分形成的模塊的數(shù)量相等,每個單電極通過電火花加工與其對應的單個流道所劃分的模塊,在實施例1中具有四個流道模塊的前提下,本實施例將單電極設置為四個,四個單電極對應加工單流道三維模型所拆分的四個模塊。四個單電極根據(jù)流道型腔特點加工而成,所有單電極組合而成的實體的外部輪廓面與閉式葉輪流道型腔高度吻合。與實施例1中的四個模塊相對應,單電極具有四個,分別為第一電極、第二電極、第三電極和第四電極。所述第一電極的厚度與所述第四電極的厚度相同,所述第二電極和第三電極的厚度相同,所述第一電極和第二電極的表面形狀相同,所述第三電極和第四電極的表面形狀相同;所述第一電極的厚度大于所述第二電極的厚度;所述第二電極的寬度大于第三電極的寬度,所述第一電極的寬度大于第四電極的寬度。為了保證分體電極有足夠強度,以確保加工精度,單個流道的三維模型所劃分的模塊中,寬度較小的模塊所對應的分體電極上設置有加強筋,所述加強筋沿該分體電極的長度方向布置。具體地,第三電極和第四電極的寬度較小,該兩個單電極上需要設置加強筋5,如圖4所示,通過加強筋5的設置,能夠保證該單電極的強度,提高電火花加工效率和質量。由以上實施例可以看出,本實用新型由于采用電火花放電加工方式,能夠高效和高精度加工各種難加工材料,如高溫合金、鈦合金等;分體電極加工方法中,通過模塊劃分,所采用的各個電極的體積較小,有充足的空間來實現(xiàn)電極的回退和讓位,因此能夠加工流道型腔小、空間結構復雜的整體閉式葉輪;雖然有些閉式整體葉輪內部型腔結構復雜(例如三元整體閉式葉輪),但是每個分體電極的加工軌跡較為簡單,從而可降低編程難度和保證加工精度。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本實用新型技術原理的前提下,還可以做出若干改進和替換,這些改進和替換也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種分體電極,其特征在于,包括多個單電極,所述單電極的數(shù)量與整體閉式葉輪單個流道縮放后的三維模型劃分形成的模塊的數(shù)量相等,多個單電極組合后形成的外部輪廓面與整體閉式葉輪單流道內部形狀吻合,每個分體電極通過電火花加工與其對應的單個流道所劃分的模塊。
2.如權利要求1所述的分體電極,其特征在于,單電極具有四個,分別為第一電極、第二電極、第三電極和第四電極。
3.如權利要求2所述的分體電極,其特征在于,所述第一電極的厚度與所述第四電極的厚度相同,所述第二電極和第三電極的厚度相同,所述第一電極和第二電極的表面形狀相同,所述第三電極和第四電極的表面形狀相同。
4.如權利要求3所述的分體電極,其特征在于,所述第一電極的厚度與所述第二電極的厚度不相等。
5.如權利要求4所述的分體電極,其特征在于,所述第二電極的寬度和第三電極的寬度不相等,所述第一電極的寬度和第四電極的寬度不相等。
6.如權利要求5所述的分體電極,其特征在于,四個電極中,寬度較小的電極上設置有加強筋,所述加強筋沿該分體電極的長度方向布置。
專利摘要本實用新型屬于特種加工領域,公開了一種分體電極,包括多個單電極,所述單電極的數(shù)量與整體閉式葉輪單個流道縮放后的三維模型劃分形成的模塊的數(shù)量相等,多個單電極組合后形成的外部輪廓面與整體閉式葉輪單流道內部形狀吻合,每個分體電極通過電火花加工與其對應的單個流道所劃分的模塊。本實用新型采用電火花放電加工方式,能夠高效和高精度加工各種難加工材料,如高溫合金、鈦合金等;分體電極加工方法中,通過模塊劃分,所采用的各個電極的體積較小,有充足的空間來實現(xiàn)電極的回退和讓位,因此能夠加工流道型腔小、空間結構復雜的整體閉式葉輪;電極強度大,保證加工精度和質量。
文檔編號B23H1/04GK203031070SQ20132000134
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權日2013年1月4日
發(fā)明者劉建勇, 任連生, 楊立光, 李艷, 劉鵬鵬 申請人:北京迪蒙數(shù)控技術有限責任公司, 北京市電加工研究所
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