双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置及方法，装置包括镶嵌式阴极装置、工件定位夹紧装置以及快速变心底座；所述镶嵌式阴极装置通过快换夹头固定于机床水平主轴上，加工过程中可沿X轴平动，镶嵌式阴极装置与机床负极相连，机床正极与双级扭曲叶片整体叶盘相连；所述工件定位夹紧装置固定于快速变心底座上；所述快速变心底座固定于机床竖直主轴上，加工过程中可沿Z轴进给的同时绕C轴转动并且沿Y轴平动，实现双级扭曲叶片整体叶盘X、Y、Z、C多轴协同套料电解加工。本发明专利技术可提高双级扭曲叶片套料电解加工后余量分布均匀性、提高加工效率及加工稳定性，使其满足后续加工需求。后续加工需求。后续加工需求。

【技术实现步骤摘要】
双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置及方法


[0001]本专利技术属于数控电解加工
，具体涉及双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置及方法。

技术介绍

[0002]双级扭曲叶片整体叶盘是由双排叶片以及轮盘组成的整体构件，与传统叶片和轮盘装配结构相比，减少结构间的连接，避免榫头气流损失、减少结构重量和零件的数量，同时使发动机结构大为简化，提高功重比，延长使用寿命，提高可靠性，广泛应用于涡轴、涡桨、涡扇等先进发动机中。
[0003]电解加工基于金属材料阳极电化学溶解的原理实现材料去除，具有工具阴极理论上不损耗、加工效率高、加工不受材料硬度限制、加工无残余应力、加工表面质量好等优点，在加工整体叶盘领域具有显著优势。
[0004]双级扭曲叶片整体叶盘叶间通道相对深而窄，其叶片扭曲度及截面变化程度大，且多采用钛合金、高温合金等难加工材料，其主要采用叶间通道电解加工和叶身型面精密电解加工结合方法制造，叶间通道加工后余量分布均匀性将对后续精加工产生至关重要的影响。
[0005]传统的整体叶盘套料电解加工中，主要通过片状阴极搭配绝缘套组成整体式阴极进行加工。片状阴极的加工表面为与整体叶盘流道表面相仿的三维曲面，为保证阴极加工刃厚度一致，其非加工表面也需为整体叶盘流道表面相仿的三维曲面，这会导致阴极与套贴合部分可能发生漏液现象，不利于加工过程稳定；片状阴极过薄时刚性不足，易发生短路烧伤以及阴极断裂等现象，会导致加工中断，严重时可能直接导致零件报废；片状阴极过厚时会对于叶片已加工部分进行二次腐蚀，这种腐蚀不利于控制加工余量分布。
[0006]对于单级扭曲叶片整体叶盘的电解加工国内外学者已进行了大量研究，但是针对双级扭曲叶片整体叶盘电解加工研究还较少。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置及方法，提高双级扭曲叶片整体叶盘的加工稳定性、加工效率、加工后余量分布均匀性。
[0008]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0009]双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置，包括镶嵌式阴极装置、工件定位夹紧装置以及快速变心底座；
[0010]所述镶嵌式阴极装置通过快换夹头固定于机床水平主轴上，加工过程中可沿X轴平动，镶嵌式阴极装置与机床负极相连，机床正极与双级扭曲叶片整体叶盘相连；
[0011]所述工件定位夹紧装置固定于快速变心底座上；
[0012]所述快速变心底座固定于机床竖直主轴上，加工过程中可沿Z轴进给的同时绕C轴
转动并且沿Y轴平动，实现双级扭曲叶片整体叶盘X、Y、Z、C多轴协同套料电解加工。
[0013]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0014]上述的镶嵌式阴极装置包括三角固定座、阴极固定柱、一级叶片拱桥镶嵌式阴极、一级叶片阴极前端面绝缘、一级叶片阴极后端面绝缘、一级叶片扭转式绝缘套、通液柱、通液接口、电解液槽、放液接口和阴极固定柱绝缘端盖、二级叶片拱桥镶嵌式阴极及二级叶片扭转式绝缘套、二级叶片阴极后端面绝缘、二级叶片阴极前端面绝缘；
[0015]其中，一级叶片拱桥镶嵌式阴极、一级叶片阴极后端面绝缘、一级叶片扭转式绝缘套、一级叶片阴极前端面绝缘用于进行一级叶片加工；
[0016]二级叶片拱桥镶嵌式阴极、二级叶片阴极后端面绝缘、二级叶片扭转式绝缘套、二级叶片阴极前端面绝缘用于进行二级叶片加工。
[0017]上述的三角固定座通过快换夹头固定于机床水平主轴，所述阴极固定柱固定于三角固定座上；
[0018]所述通液柱置于阴极固定柱体内，所述通液接口接在通液柱上；
[0019]所述一级叶片扭转式绝缘套与一级叶片拱桥镶嵌式阴极镶嵌连接，安装在阴极固定柱上；
[0020]所述一级叶片阴极前端面绝缘以及一级叶片阴极后端面绝缘固定在阴极固定柱上；
[0021]所述电解液槽和阴极固定柱绝缘端盖固定在阴极固定柱上，所述放液接口接在电解液槽上。
[0022]上述的通液接口、通液柱、一级叶片扭转式绝缘套、一级叶片拱桥镶嵌式阴极以及O型圈共同组成密封镶嵌式电解液流道。
[0023]上述的一级叶片拱桥镶嵌式阴极表面为与双级扭曲叶片整体叶盘流道端面相仿的三维曲面，阴极外廓做倒圆处理。
[0024]上述的一级叶片加工后，所述工件定位夹紧装置和快速变心底座之间通过轴孔配合变换工件的旋转中心，变换工件的旋转中心后将一级叶片拱桥镶嵌式阴极、一级叶片阴极后端面绝缘、一级叶片扭转式绝缘套、一级叶片阴极前端面绝缘对应更换为二级叶片拱桥镶嵌式阴极、二级叶片阴极后端面绝缘、二级叶片扭转式绝缘套、二级叶片阴极前端面绝缘进行二级叶片加工。
[0025]上述的工件定位夹紧装置包括工件夹紧块、叶盘前端面绝缘盖、叶盘后端面绝缘盖和扇形定位柱；
[0026]所述工件夹紧块与扇形定位柱相连，所述叶盘前端绝缘盖固定于工件夹紧块上；
[0027]所述叶盘后端绝缘盖固定于扇形定位柱上，扇形定位柱固定于快速变心底座上，用于对工件前后端面进行绝缘保护。
[0028]双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工方法，包括：
[0029]步骤一：启动电解加工机床，启动加热系统，待电解液温度加热到30℃，启动恒温系统；
[0030]步骤二：将快换夹头固定于机床水平主轴，三角固定座固定于快换夹头上，阴极固定柱固定于三角固定座上，将通液柱置于阴极固定柱体内，将通液接口接在通液柱上，阴极固定柱绝缘端盖固定在阴极固定柱上，将一级叶片扭转式绝缘套与一级叶片拱桥镶嵌式阴
极镶嵌连接，安装在阴极固定柱上，将一级叶片阴极前端面绝缘以及一级叶片阴极后端面绝缘固定在阴极固定柱上，将电解液槽固定在阴极固定柱上，将放液接口接在电解液槽上；
[0031]步骤三：将快速变心底座固定于机床竖直主轴，扇形定位柱固定于快速变心底座上，将叶盘后端绝缘盖固定于扇形定位柱上，双级扭曲叶片整体叶盘定位于扇形定位柱上，将工件夹紧块与扇形定位柱连接，将叶盘前端绝缘盖固定于工件夹紧块上；
[0032]步骤四：双级扭曲叶片整体叶盘与机床正极相连，一级叶片拱桥镶嵌式阴极与机床负极相连；
[0033]步骤五：启动机床，让机床竖直主轴带动工件到一级叶片拱桥镶嵌式阴极的上方，进行预通液，检查装置密封性，随后停止通液，进行对刀，确定一级叶片旋转中心的位置，随后将加工轨迹优化后得到的位置参数输入到机床中；
[0034]步骤六：设置电解液参数、通入电解液，按照加工轨迹优化后得到的位置参数进行加工，双级扭曲叶片整体叶盘在电化学腐蚀作用下逐渐溶解，最终套出所需的叶片形状，加工完一级叶片的一个叶片以后，停止通入电解液，机床竖直主轴按照反向轨迹参数抬起，随后通过机床的自动分度加工后一个叶片，再重复步骤五，直至加工完一级叶片的所有叶片；
[0035]步骤七：加工完一级叶片后停止通液，通过快速变心底座快速将双级扭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置，其特征在于，包括镶嵌式阴极装置、工件定位夹紧装置以及快速变心底座；所述镶嵌式阴极装置通过快换夹头固定于机床水平主轴上，加工过程中可沿X轴平动，镶嵌式阴极装置与机床负极相连，机床正极与双级扭曲叶片整体叶盘相连；所述工件定位夹紧装置固定于快速变心底座上；所述快速变心底座固定于机床竖直主轴上，加工过程中可沿Z轴进给的同时绕C轴转动并且沿Y轴平动，实现双级扭曲叶片整体叶盘X、Y、Z、C多轴协同套料电解加工。2.根据权利要求1所述的双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置，其特征在于，所述镶嵌式阴极装置包括三角固定座、阴极固定柱、一级叶片拱桥镶嵌式阴极、一级叶片阴极前端面绝缘、一级叶片阴极后端面绝缘、一级叶片扭转式绝缘套、通液柱、通液接口、电解液槽、放液接口和阴极固定柱绝缘端盖、二级叶片拱桥镶嵌式阴极及二级叶片扭转式绝缘套、二级叶片阴极后端面绝缘、二级叶片阴极前端面绝缘；其中，一级叶片拱桥镶嵌式阴极、一级叶片阴极后端面绝缘、一级叶片扭转式绝缘套、一级叶片阴极前端面绝缘用于进行一级叶片加工；二级叶片拱桥镶嵌式阴极、二级叶片阴极后端面绝缘、二级叶片扭转式绝缘套、二级叶片阴极前端面绝缘用于进行二级叶片加工。3.根据权利要求2所述的双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置，其特征在于，所述三角固定座通过快换夹头固定于机床水平主轴，所述阴极固定柱固定于三角固定座上；所述通液柱置于阴极固定柱体内，所述通液接口接在通液柱上；所述一级叶片扭转式绝缘套与一级叶片拱桥镶嵌式阴极镶嵌连接，安装在阴极固定柱上；所述一级叶片阴极前端面绝缘以及一级叶片阴极后端面绝缘固定在阴极固定柱上；所述电解液槽和阴极固定柱绝缘端盖固定在阴极固定柱上，所述放液接口接在电解液槽上。4.根据权利要求2所述的双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置，其特征在于，所述通液接口、通液柱、一级叶片扭转式绝缘套、一级叶片拱桥镶嵌式阴极以及O型圈共同组成密封镶嵌式电解液流道。5.根据权利要求2所述的双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置，其特征在于，所述一级叶片拱桥镶嵌式阴极表面为与双级扭曲叶片整体叶盘流道端面相仿的三维曲面，阴极外廓做倒圆处理。6.根据权利要求2所述的双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置，其特征在于，一级叶片加工后，所述工件定位夹紧装置和快速变心底座之间通过轴孔配合变换工件的旋转中心，变换工件的旋转中心后将一级叶片拱桥镶嵌式阴极、一级叶片阴极后端面绝缘、一级叶片扭转式绝缘套、一级叶片阴极前端面绝缘对应更换为二级叶片拱桥镶嵌式阴极、二级叶片阴极后端面绝缘、二级叶片扭转式绝缘套、二级叶片阴极前端面绝缘进行二级叶片加工。7.根据权利要求1所述的双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工装置，其特征在于，所述工件定位夹紧装置包括工件夹紧块、叶盘前端面绝缘盖、叶盘后端面绝缘盖和扇
形定位柱；所述工件夹紧块与扇形定位柱相连，所述叶盘前端绝缘盖固定于工件夹紧块上；所述叶盘后端绝缘盖固定于扇形定位柱上，扇形定位柱固定于快速变心底座上，用于对工件前后端面进行绝缘保护。8.双级扭曲叶片整体叶盘多轴协同套料电解加工方法，其特征在于，包括：步骤一：启动电解加工机床，启动加热系统，待电解液温度加热到30℃，启动恒温系统；步骤二：将快换夹头固定于机床水平主轴，三角固定座固定于快换夹头上，阴极固定柱固定于三角固定座上，将通液柱置于阴极固定柱体内，将通液接口接在通液柱上，阴极固定柱绝缘端盖固定在阴极固定柱上，将一级叶片扭转式绝缘套与一级叶片拱桥镶嵌式阴极镶嵌连接，安装在阴极固定柱上，将一级叶片阴极前端面绝缘以及一级叶片阴极后端面绝缘固定在阴极固定柱上，将电解液槽固定在阴极固定柱上，将放液接口接在电解液槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建社，岳磊，高伟正，强智明，项得义，张昌昊，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：