航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，屬于電解加工【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明主要針對航空領(lǐng)域復(fù)雜薄壁回轉(zhuǎn)體零件表面凹凸結(jié)構(gòu)的加工，其特點在于：工具陰極選用薄壁帶狀結(jié)構(gòu)或剛性回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，陰極表面分布形狀各異的窗口或凸臺結(jié)構(gòu)。在加工過程中，工件陽極自轉(zhuǎn)，工具陰極在周向運動的同時向陽極進(jìn)給。整個加工過程中無需更換電極，薄壁回轉(zhuǎn)體零件表面的凹凸結(jié)構(gòu)通過陰極窗口的滾套電解作用一次性加工成型。
【專利說明】航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出一種航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，屬于電解加工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在電解加工中，所使用的工具陰極多為仿形的塊狀電極，利用塊狀電極的直線進(jìn)給實現(xiàn)工件材料的去處。然而單一塊狀電極在很多情況下不能滿足加工需求，在加工復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件過程中需要不斷更換電極以滿足加工需求。
[0003]機(jī)匣作為航空發(fā)動機(jī)中的重要零件，是一種具有復(fù)雜凹凸型面的大型薄壁零件。機(jī)匣外型面有凸臺、環(huán)帶、柵格等復(fù)雜凹凸形狀，其材料多數(shù)為高溫耐熱合金，在傳統(tǒng)的機(jī)械加工中對刀具損耗很大，加工周期長，加工費用高，在銑削加工后殘余應(yīng)力大，工件易變形，需經(jīng)過復(fù)雜的熱處理工藝來消除變形。隨著航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣推重比的提高，為降低結(jié)構(gòu)重量和提高強(qiáng)度，發(fā)動機(jī)機(jī)匣的壁厚將進(jìn)一步減薄，更多地采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，加工難度將進(jìn)一步加大。
[0004]電解加工是利用電化學(xué)反應(yīng)去除工件材料，為非接觸式加工。與傳統(tǒng)機(jī)械加工相t匕，其具有加工工件表面無殘余應(yīng)力、無冷作硬化、無塑性變形、表面粗糙度低、無工具損耗等優(yōu)點。因此電解加工適用于薄壁零件、空間曲面以及形狀復(fù)雜的難切削材料的加工。
[0005]對于薄壁回轉(zhuǎn)體機(jī)匣零件的電解加工技術(shù)目前主要通過多塊工具陰極沿機(jī)匣型面法向進(jìn)給的拷貝加工如專利“一種用于整體葉盤電解開槽加工的電極及加工方法”(申請?zhí)?00910248600.9 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限公司，發(fā)明人徐斌朱海南白英純劉松盛文娟金文媞王德新劉海波)，其采取分度、分塊、分工布加工方式，用不同規(guī)格形狀的陰極在不同工位上電解加工。在加工過程中需使用多個陰極進(jìn)行加工，力口工工序復(fù)雜，加工周期長。其次，在大面積電解加工過程中流場均勻性也很難得到保證。在專利“一種航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣型面電解加工方法”(申請?zhí)?01310585584.9 申請人:成都發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限公司，發(fā)明人李海寧劉建何恒趙曉勇張世貴)中，其通過專用夾具將待加工的機(jī)匣固定在機(jī)床工作臺上，在對一個部位的型面加工完成后通過旋轉(zhuǎn)工作臺來加工下一個待加工部位，在加工過程中需不斷調(diào)整工件位置直至所有型面加工完成。其在電解粗加工階段的電流為1600(Γ18000Α，在精加工階段的電流為1500(Γ16000Α，加工時電流很大，對電源設(shè)備要求較高。因此迫切需要尋求一種加工工序少、加工周期短、流場容易控制以及對加工設(shè)備要求較低的薄壁機(jī)匣電解加工方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服單一塊狀電極在電解加工過程中的不足以及目前航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣加工的多工序、多陰極、加工周期長、流場難控制以及電源設(shè)備要求高等技術(shù)難題，提出一種陰極組件以及航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，利用單一整體電極一次性實現(xiàn)機(jī)匣型面加工。由于工具陰極與工件陽極的加工面積小，在加工過程中流場均勻性很容易得到保證，加工電流較小，對電源設(shè)備要求不高。
[0007]—種航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，該航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，且表面具有凹凸結(jié)構(gòu)，其特征在于:工具陰極組件為柔性帶狀陰極組件；柔性帶狀陰極組件由第一軸、第二軸、安裝于第一軸的主動輪、安裝于第二軸的從動輪，安裝于主動輪和從動輪上的同步帶，固定于同步帶外側(cè)的柔性薄壁帶狀陰極組成；柔性薄壁帶狀陰極表面具有窗口結(jié)構(gòu)或/和凸臺結(jié)構(gòu)；在加工過程中，將航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣作為工件陽極固定在第三軸上，并隨第三軸做勻速自轉(zhuǎn)運動；對于柔性帶狀陰極組件，在加工過程中，第一軸帶動主動輪勻速轉(zhuǎn)動，通過同步帶帶動從動輪以及第二軸同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)柔性薄壁帶狀陰極的勻速周向運動；同時第一軸以及第二軸帶動與其連接的主動輪、從動輪做向工件陽極進(jìn)給或遠(yuǎn)離的直線運動。
[0008]根據(jù)所述的航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，其特征在于:在加工過程中，工件陽極與柔性薄壁帶狀陰極旋轉(zhuǎn)方向相反，工件陽極旋轉(zhuǎn)一周的時間與柔性薄壁帶狀陰極周向運動一圈的時間相同；所述柔性薄壁帶狀陰極表面的窗口結(jié)構(gòu)或/和凸臺結(jié)構(gòu)與工件陽極表面的凹凸結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
[0009]一種航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，該航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，且表面具有凹凸結(jié)構(gòu)，其特征在于:工具陰極組件為剛性回轉(zhuǎn)體陰極；剛性回轉(zhuǎn)體陰極組件由第四軸、安裝于第四軸的剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極組成；剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極表面具有凸臺結(jié)構(gòu)或/和窗口結(jié)構(gòu)；在加工過程中，將航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣作為工件陽極固定在第三軸上，并隨第三軸做勻速自轉(zhuǎn)運動；對于剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極組件，在加工過程中，第四軸帶動剛性回轉(zhuǎn)體陰極勻速轉(zhuǎn)動；同時第四軸帶動剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極向工件陽極進(jìn)給或遠(yuǎn)離的直線運動。
[0010]根據(jù)所述的航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，其特征在于:在加工過程中，工件陽極與剛性回轉(zhuǎn)體陰極的旋轉(zhuǎn)方向相反，工件陽極旋轉(zhuǎn)一周的時間與剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極周向運動一圈的時間相同；所述剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極表面的凸臺結(jié)構(gòu)或/和窗口結(jié)構(gòu)與工件陽極表面的凹凸結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)提出了一種航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，該方法中的陰極為柔性薄壁帶狀陰極以及剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極，與傳統(tǒng)單一仿形塊狀電極不同的是，柔性帶狀陰極或剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極表面具有窗口或/凸臺結(jié)構(gòu)。在加工過程中無需更換電極，實現(xiàn)薄壁機(jī)匣結(jié)構(gòu)一次性加工成型?？梢杂行У亟鉀Q傳統(tǒng)電解加工中存在的流場不穩(wěn)定、設(shè)備成本高、工序復(fù)雜以及加工周期長等問題。
[0012](2)巧妙地控制工件陽極與工具陰極的旋轉(zhuǎn)方向相反以及工件陽極旋轉(zhuǎn)一周的時間與工具陰極周向運動一圈的時間相同，使得在旋轉(zhuǎn)過程中工具陰極與工件陽極保持一一對應(yīng)。將工具陰極上的窗口或凸臺形狀復(fù)制到工件陽極表面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是利用柔性帶狀陰極組件進(jìn)行航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法示意圖；
圖2是利用剛性回轉(zhuǎn)體陰極組件進(jìn)行航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法示意圖； 圖中標(biāo)號名稱:1、工件陽極，2、柔性薄壁帶狀陰極，3、從動輪，4、主動輪，5、第一軸，6、
第二軸，7、同步帶，8、窗口結(jié)構(gòu)，9、凸臺結(jié)構(gòu)，10、第三軸，11、供液噴管，12、剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極，13、第四軸。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施過程做詳細(xì)介紹。
[0015]如圖1所示，利用柔性帶狀陰極組件進(jìn)行航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，主要包括工件陽極1，柔性薄壁帶狀陰極2，用于實現(xiàn)電極旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給的第一軸5、主動輪4、從動輪3、第二軸6、同步帶7、第三軸10，以及供液噴管11。所使用的工具陰極2為柔性環(huán)式帶狀結(jié)構(gòu)，在加工過程中，第一軸5帶動主動輪4勻速轉(zhuǎn)動，通過同步帶7帶動從動輪3以及第二軸6同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)柔性薄壁帶狀陰極2的勻速周向運動；同時第一軸5以及第二軸6帶動與其連接的主動輪4、從動輪3做向工件陽極1進(jìn)給或遠(yuǎn)離的直線運動。
[0016]在加工過程中，工件陽極1與柔性薄壁帶狀陰極2的旋轉(zhuǎn)方向相反，工件陽極1旋轉(zhuǎn)一周的時間與柔性薄壁帶狀陰極2周向運動一圈的時間相同；所述柔性薄壁帶狀陰極2表面的窗口結(jié)構(gòu)或/和凸臺結(jié)構(gòu)與工件陽極1表面的凹凸結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
[0017]柔性帶狀陰極組件中的主動輪4帶動從動輪3的設(shè)計結(jié)構(gòu)可用單一的轉(zhuǎn)軸代替，柔性帶狀陰極2可由剛性回轉(zhuǎn)體陰極代替。
[0018]在加工過程中，供液噴管11對工件陽極1與工件陰極2之間的加工間隙進(jìn)行供液，可根據(jù)實際加工狀況調(diào)節(jié)供液流量及壓力大小。
[0019]如圖2所示，利用剛性回轉(zhuǎn)體陰極組件進(jìn)行航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，在加工過程中第四軸13帶動剛性回轉(zhuǎn)工具陰極12勻速轉(zhuǎn)動，同時第四軸13帶動剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極12向工件陽極1進(jìn)給或遠(yuǎn)離的直線運動。
[0020]在加工過程中，工件陽極1與剛性回轉(zhuǎn)體陰極12的旋轉(zhuǎn)方向相反，工件陽極1旋轉(zhuǎn)一周的時間與剛性回轉(zhuǎn)體陰極12周向運動一圈的時間相同；所述剛性回轉(zhuǎn)體陰極12表面的窗口結(jié)構(gòu)或/和凸臺結(jié)構(gòu)與工件陽極1表面的凹凸結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，該航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，且表面具有凹凸結(jié)構(gòu)，其特征在于: 工具陰極組件為柔性帶狀陰極組件；柔性帶狀陰極組件由第一軸(5)、第二軸(6)、安裝于第一軸(5)的主動輪(4)、安裝于第二軸(6)的從動輪(3)，安裝于主動輪(4)和從動輪(3)上的同步帶(7)，固定于同步帶(7)外側(cè)的柔性薄壁帶狀陰極(2)組成；柔性薄壁帶狀陰極(2)表面具有凸臺結(jié)構(gòu)(9)或/和窗口結(jié)構(gòu)(8)； 在加工過程中，將航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣作為工件陽極(I)固定在第三軸(10)上，并隨第三軸(10)做勻速自轉(zhuǎn)運動； 對于柔性帶狀陰極組件，在加工過程中，第一軸(5)帶動主動輪(4)勻速轉(zhuǎn)動，通過同步帶(7)帶動從動輪(3)以及第二軸(6)同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)柔性薄壁帶狀陰極(2)的勻速周向運動；同時第一軸(5)以及第二軸(6)帶動與其連接的主動輪(4)、從動輪(3)做向工件陽極(I)進(jìn)給或遠(yuǎn)離的直線運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，其特征在于: 在加工過程中，工件陽極(I)與柔性薄壁帶狀陰極(2)旋轉(zhuǎn)方向相反，工件陽極(I)旋轉(zhuǎn)一周的時間與柔性薄壁帶狀陰極(2)周向運動一圈的時間相同；所述柔性薄壁帶狀陰極(2)表面的凸臺結(jié)構(gòu)(9)或/和窗口結(jié)構(gòu)(8)與工件陽極(I)表面的凹凸結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
3.一種航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，該航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，且表面具有凹凸結(jié)構(gòu)，其特征在于: 工具陰極組件為剛性回轉(zhuǎn)體陰極；剛性回轉(zhuǎn)體陰極組件由第四軸(13)、安裝于第四軸(13)的剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極(12)組成； 剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極(12)表面具有凸臺結(jié)構(gòu)(9)或/和窗口結(jié)構(gòu)(8)； 在加工過程中，將航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣作為工件陽極(I)固定在第三軸(10)上，并隨第三軸(10)做勻速自轉(zhuǎn)運動； 對于剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極組件，在加工過程中，第四軸(13)帶動剛性回轉(zhuǎn)體陰極(12)勻速轉(zhuǎn)動； 同時第四軸(13)帶動剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極(12)向工件陽極(I)進(jìn)給或遠(yuǎn)離的直線運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的航空發(fā)動機(jī)薄壁機(jī)匣電解加工方法，其特征在于: 在加工過程中，工件陽極(I)與剛性回轉(zhuǎn)體陰極(12)的旋轉(zhuǎn)方向相反，工件陽極(I)旋轉(zhuǎn)一周的時間與剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極(12)周向運動一圈的時間相同；所述剛性回轉(zhuǎn)體工具陰極(12)表面的凸臺結(jié)構(gòu)(9)或/和窗口結(jié)構(gòu)(8)與工件陽極(I)表面的凹凸結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
【文檔編號】B23H3/00GK104384643SQ201410547093
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】朱荻, 朱增偉, 王宏睿, 王登勇 申請人:南京航空航天大學(xué)