磨粒往复抛磨的超声辅助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一种磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置及方法，属于电解加工领域

【技术实现步骤摘要】
磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置及方法，属于电化学加工领域
。

技术介绍

[0002]电解加工技术是一种基于电化学原理实现金属材料溶解的加工技术，可加工出特定形状零件
。
与普通机械加工相比，电解加工后工件表面质量好
、
批产生产效率高以及加工成本低等优点，可应用于航空发动机整体叶盘等整体构件加工
。
[0003]在叶盘类整体构件传统电解加工过程中，电解液由缘板两侧进液，该方法对于叶盆流道与叶背流道分别供液，流场的可控性较好；但是，由于单向流动下气泡
、
温度及电解产物沿流程的积聚会造成加工间隙内物理场的不均匀分布，间隙内电解液电导率均匀性变差，影响成型精度
。
电解加工过程中工件表面会产生钝化层及强吸附性絮状电解产物，造成材料的不均匀溶解
。
同时，由于材料中存在碳化物等难溶相，严重影响表面质量
。
[0004]在此基础上，有研究人员提出了变流向流动电解加工方法（叶片加工中主动控制式电解液流动方法及电解液循环系统，申请号
CN200810020457.3
，公开号
CN101249577B
），通过电解液换向阀换向，实现叶盆加工电解液进入通道与叶盆加工电解液流出通道，叶背加工电解液进入通道与叶背加工电解液流出通道的转换，有助于提高电解加工的成型精度
。
同时，有研究人员提出了磨粒流辅助电解光整加工方法（振动辅助磨粒流动电解微磨复合光整加工方法，申请号
CN201710733206.9
，公开号
CN107442874A
），通过将混入不同粒径和形状磨粒的电解液以一定的速度和压力通入流道，通过电解液带动磨粒流动，对工件表面钝化膜及凸起部分产生微磨作用，使凸起部分发生电解溶解作用，从而使工件表面达到宏观平整的效果
。
[0005]综上所述，采用目前的精密电解加工方法，加工精度及表面质量难以进一步提高
。
面对航空发动机叶盘类整体构件精密电解加工的迫切需求，需要一种新的精密电解加工装置及方法，实现航空发动机叶盘类整体构件高精度
、
高表面质量制造
。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对叶盘类整体构件精密电解加工，提出一种磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置及方法，实现叶盘类整体构件的高精度
、
高表面质量制造
。
[0007]一种磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置，包括超声辅助电解加工装置
、
电解液密封夹具
、
电解液往复控制系统；其特征在于：上述超声辅助电解加工装置包括依次与叶盆阴极相连的第一变幅杆和第一超声换能器，依次与叶背阴极相连的第二变幅杆和第二超声换能器，还包括超声波发生器
、
阳极工件；其中第一超声换能器和第二超声换能器分别连接到机床的第一进给轴和第二进给轴，并由超声波发生器控制；上述电解液密封夹具包括夹具体，夹具体在当前加工叶片端部对应位置设置第一磨粒腔，在叶背阴极外侧设置第二磨粒腔在叶盆阴极外侧设置第三磨粒腔；第一磨粒腔
、
第二磨粒腔
、
第三磨粒腔与电解液系
统的接头之间设置微细滤网；电解液往复控制系统主要包括为若干电磁阀及控制器；使得电解液进口
、
电解液出口在以下两种模式之间切换：模式一：电解液进口与第二磨粒腔和第三磨粒腔相连，电解液出口与第一磨粒腔相连；模式二：电解液进口与第一磨粒腔相连，第二磨粒腔和第三磨粒腔与电解液出口相连
。
[0008]所述磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置及方法，其特征在于：电解加工过程中，在超声波发生器的控制下，叶盆阴极和叶背阴极发生超声振动；机床两侧第一进给轴和第二进给轴控制叶盆阴极和叶背阴极相向进给的同时沿进给方向做周期往复运动；当叶盆阴极和叶背阴极沿进给正方向振动靠近工件时，通电电解加工，往复抛磨系统关闭，磨粒被收集于第一磨粒腔内；工具阴极超声发生空化，产生冲击波及微射流作用，去除加工表面的产物层，促进材料的均匀溶解；同时，超声对间隙内流场产生扰动作用，使得加工间隙内气泡
、
温度物理场均匀分布，改善加工精度；当阴极沿进给负方向振动远离工件时，电解电源断开，往复抛磨系统启动，微细磨粒在超声作用下贴合工件表面产生磨削作用，实现对加工表面难溶相的抛磨去除，提高表面质量；其中，控制器周期性启闭，电解液在第一种流向和第二种流向之间周期切换，微细磨粒在加工区域内往复流动；第一种流向即电解液从第二磨粒腔和第三磨粒腔向第一磨粒腔流动，第二种流向即电解液从第一磨粒腔向第二磨粒腔和第三磨粒腔流动
。
[0009]所述的磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置，其特征在于：所述电解液往复控制系统包括第一常闭电磁阀
、
第一常开电磁阀
、
第二常开电磁阀，第二常闭电磁阀，安全阀及控制器；其中电解液进口通过第一常开电磁阀与第二磨粒腔和第三磨粒腔相连，第一磨粒腔通过第二常开电磁阀与电解液出液口相连；其中电解液进口通过第二常闭电磁阀与第一磨粒腔相连，第二磨粒腔和第三磨粒腔通过第一常闭电磁阀与电解液出液口相连；电解液进口设置安全阀（
20
）用于电解液往复控制系统的安全保护
。
[0010]所述磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工方法，其特征在于：所述阴极超声产生的空化强度通过调整超声波发生器的输出功率进行控制，进而控制加工过程中间隙内气泡
、
温度在内的物理场分布，提高加工精度
。
采用本专利技术的有益之处在于：本专利技术可控制加工间隙内物理场分布的均匀性，改善加工精度
。
通电加工时，间隙内持续产生氢气及焦耳热沿电解液流动方向积聚，造成间隙内气泡及温度场的不均匀分布，降低加工精度
。
工具阴极超声产生空化作用，会对间隙内流场产生扰动作用，促进气泡
、
温度场的均匀分布
。
通过调整超声发生功率可控制空化强度，控制物理场分布的均匀性，改善加工精度
。
[0011]本专利技术可去除加工表面的产物层，促进材料的均匀溶解
。
电解加工过程中，材料溶解会产生大量不溶性絮状产物，吸附于加工表面形成产物层，抑制材料的均匀溶解
。
工具阴极超声空化会产生冲击波
、
微射流作用，去除加工表面产物层，促进材料的均匀溶解
。
[0012]本专利技术有助于工件表面难溶相的去除，提高表面质量
。
由于工件材料中存在碳化物
、
氧化物等难以溶解的物相，影响加工质量的提高
。
断电区间内，工具阴极做超声振动，磨粒在加工区域内往复流动，磨粒在超声作用下贴合工件表面产生磨削作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置，包括超声辅助电解加工装置
、
电解液密封夹具
、
电解液往复控制系统；其特征在于：上述超声辅助电解加工装置包括依次与叶盆阴极（4）相连的第一变幅杆（3）和第一超声换能器（2），依次与叶背阴极（8）相连的第二变幅杆（9）和第二超声换能器（
10
），还包括超声波发生器（7）
、
阳极工件（
13
）；其中第一超声换能器（2）和第二超声换能器（
10
）分别连接到机床的第一进给轴（1）和第二进给轴（
11
），并由超声波发生器（7）控制；上述电解液密封夹具（5）包括夹具体，夹具体在当前加工叶片端部对应位置设置第一磨粒腔（6），在叶背阴极（8）外侧设置第二磨粒腔（
12
），在叶盆阴极（4）外侧设置第三磨粒腔（
15
）；第一磨粒腔（6）
、
第二磨粒腔（
12
）
、
第三磨粒腔（
15
）与电解液系统的接头之间设置微细滤网；电解液往复控制系统主要包括为若干电磁阀及控制器；使得电解液进口
、
电解液出口在以下两种模式之间切换：模式一：电解液进口与第二磨粒腔和第三磨粒腔相连，电解液出口与第一磨粒腔相连；模式二：电解液进口与第一磨粒腔相连，第二磨粒腔和第三磨粒腔与电解液出口相连
。2.
根据权利要求1所述的磨粒往复抛磨的超声辅助电解加工装置，其特征在于：所述电解液往复控制系统包括第一常闭电磁阀（
16
）
、
第一常开电磁阀（
17
）
、
第二常开电磁阀（
18
），第二常闭电磁阀（
19
），安全阀（
20
）及控制器（
23
）；其中电解液进口通过第一常开电磁阀（
17
）与第二磨粒腔和第三...

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