一种非匀速双旋转变加工刃阴极整体叶盘电解加工方法技术

本发明专利技术公开了一种非匀速双旋转变加工刃阴极整体叶盘电解加工方法，包括：仿真求解确定工具阴极的旋转进给轴；仿真求解确定工具阴极在不同位置的旋转角度和旋转速度，得到工具阴极仿真模拟的运动轨迹；仿真求解整盘毛坯的旋转方向、旋转角度和旋转速度；设计工具阴极的加工刃为变宽度加工刃；驱动工具阴极从对刀位置沿着旋转进给轴按仿真模拟的运动轨迹，以整体叶盘设计模型叶型的扭曲方向为旋转方向，单向变速旋转径向进给；驱动整盘毛坯绕中心轴线按仿真优化的旋转方向、旋转速度和旋转角度协同工具阴极变向变速旋转，在整盘毛坯上形成叶栅通道。本发明专利技术电解成形叶栅通道余量分布均匀且表面加工质量高，可实现整体叶盘叶栅通道的精密电解加工。

A method of electrochemical machining for the whole blade disk with cathode in non-uniform double rotation machining

【技术实现步骤摘要】
一种非匀速双旋转变加工刃阴极整体叶盘电解加工方法
本专利技术属于电解加工
，尤其涉及一种非匀速双旋转变加工刃阴极整体叶盘电解加工方法。
技术介绍
整体叶盘作为航天发动机里的核心部件，大幅度地提高了航天发动机的推重比与工作效率，但整体叶盘广泛采用镍基高温合金、钛合金等一些难加工材料；型面扭曲明显、加工精度、表面质量等技术方面要求严格，使得整体叶盘的加工非常困难。电解加工在加工过程中，工具电极与工件不受切削力的作用，因此电解加工不受被加工材料的强度、硬度影响，可加工的材料范围广；而且由于无切削力作用，在被加工工件表面也不会产生残余应力和热影响区。除此之外，电解加工还具有加工效率高，加工质量好，加工工具无损耗等优点。由于电解加工具有各种突出的优势，已经成为整体叶盘加工的主要方法之一。整体叶盘电解加工包括叶栅通道预加工和型面精加工，整盘毛坯的绝大部分材料是通过叶栅通道预加工去除的，其加工精度会影响后续的型面精加工的成形精度，因此在整体叶盘电解加工中起十分关键的作用。目前关于整体叶盘叶栅通道电解加工的研究重点在于使叶栅通道的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非匀速双旋转变加工刃阴极整体叶盘电解加工方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1、选用等宽度加工刃的工具阴极，模拟仿真求解确定工具阴极的旋转进给轴；/n步骤S2、仿真求解确定工具阴极在不同位置的旋转角度和旋转速度，得到工具阴极仿真模拟的运动轨迹；/n步骤S3、仿真求解整盘毛坯与工具阴极的旋转方向、旋转角度和旋转速度相适配的旋转方向、旋转角度和旋转速度；/n步骤S4、重新设计工具阴极的加工刃，设计后工具阴极包括非均匀对称的叶盆加工刃和叶背加工刃，且叶盆加工刃和叶背加工刃均为变宽度加工刃；/n步骤S5、驱动工具阴极从对刀位置沿着旋转进给轴按仿真模拟的运动轨迹，以整体叶盘设计模型叶型的扭...

【技术特征摘要】
1.一种非匀速双旋转变加工刃阴极整体叶盘电解加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、选用等宽度加工刃的工具阴极，模拟仿真求解确定工具阴极的旋转进给轴；
步骤S2、仿真求解确定工具阴极在不同位置的旋转角度和旋转速度，得到工具阴极仿真模拟的运动轨迹；
步骤S3、仿真求解整盘毛坯与工具阴极的旋转方向、旋转角度和旋转速度相适配的旋转方向、旋转角度和旋转速度；
步骤S4、重新设计工具阴极的加工刃，设计后工具阴极包括非均匀对称的叶盆加工刃和叶背加工刃，且叶盆加工刃和叶背加工刃均为变宽度加工刃；
步骤S5、驱动工具阴极从对刀位置沿着旋转进给轴按仿真模拟的运动轨迹，以整体叶盘设计模型叶型的扭曲方向为旋转方向，单向变速旋转径向进给；
步骤S6、同时驱动整盘毛坯绕中心轴线按仿真优化的旋转方向、旋转速度和旋转角度协同工具阴极变向变速旋转，在整盘毛坯上形成叶栅通道。


2.根据权利要求1所述的一种非匀速双旋转变加工刃阴极整体叶盘电解加工方法，其特征在于，所述步骤S1中旋转进给轴的求解方法，包括如下步骤：
步骤S1.1、设定起点坐标为叶栅通道包围区域的任一位置的x值，y值和仿真模拟时工具阴极初始位置的z值，进给方向为空间任一角度，将起点坐标和进给方向组合成多组旋转进给轴，当叶栅通道叶尖处曲线沿某一旋转进给轴旋转进给后得到的曲线与叶栅通道叶根处曲线余量差最小时，这一旋转进给轴就是叶栅通道叶尖处曲线到叶栅通道叶根处曲线的最优旋转进给轴；
步骤S1.2、从叶尖处开始，等间距获得一系列叶栅通道曲线，分别重复步骤S1.1，得到了在不同位置的叶栅通道曲线到叶栅通道叶根处曲线的最优旋转进给轴，将所有位置的最优旋转进给轴约束在一个圆柱体内，圆柱体的中心轴线为工具阴极的最优旋转进给轴。


3.根据权利要求1所述的一种非匀速双旋转变加工刃阴极整体叶盘电解加工方法，其特征在于，所述步骤S2中工具阴极仿真模拟的运动轨迹的具体求解方法，包括如下步骤：
步骤S2.1、从整体叶盘设计模型的叶栅通道叶尖处曲线开始，该叶栅通道叶尖处曲线包括叶盆曲线和叶背曲线，等距离获得一系列叶栅通道曲线，曲线个数为：



其中:n为叶栅通道曲线个数；L为总进给深度，与整体叶盘设计模型叶栅通道的尺寸有关，单位mm；d为间距，取值范围为1～3mm；
步骤S2.2、当n为偶数时选取第个叶栅通道曲线作为工具阴极的加工刃曲线，当n为奇数时选取第个叶栅通道曲线作为工具阴极的加工刃曲线，工具阴极沿旋转进给轴进给0d后，即叶栅通道叶尖处位置，以+0.1°为旋转幅度绕着旋转进给轴不断旋转工具阴极，其中顺时针为正，为整体叶盘设计模型叶型扭曲方向，当工具阴极加工刃曲线与叶栅通道叶尖处曲线余量差最小时，对应的工具阴极旋转角度为工具阴极在0d的旋转角度；
步骤S2.3、重复步骤S2.2分别求出工具阴极在1d、2d、……、nd的旋转角度；
步骤S2.4、得到工具阴极旋转角度、旋转速度随进给深度的变化函数，其中工具阴极在在不同位置的旋转速度Ri满足：



其中:Ri和θi分别为工具阴极在id位置的旋转速度和旋转角度，i＝0,1,……，n，其取值范围与整体叶盘设计模型叶栅通道的形貌有关；v为工具阴极进给速度，取值范围为0.8～1.4mm/...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐正扬，王璟，朱荻，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32