【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抛光加工，具体涉及一种气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置及方法。
技术介绍
1、整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置等，减少结构重量及零件数量，避免榫头气流损失，提高气动效率，使发动机结构大为简化，现已在各国军用和民用航空发动机上得到广泛应用。
2、整体叶盘长期服役于高温、高压、高速的复杂工况下，其表面质量对航空发动机的服役性能和寿命影响巨大。因此在加工过程中，需要利用抛光技术去改进整体叶盘的表面质量，控制表面缺陷以及划痕，降低表面粗糙度，从而保证整体叶盘更稳定地工作。
3、目前整体叶盘表面光整技术包括手工抛磨、数控抛磨(数控抛光轮抛磨、数控砂带抛磨、机器人辅助抛磨)、磨粒流抛磨、磁力研磨、滚磨光整加工、电解加工等。对于钛合金整体叶盘，目前多采用手工抛磨的方式，最终的表面质量主要取决于工人的经验和技能，且抛磨率低、劳动强度大、加工质量不稳定。同时普遍存在叶片根部与叶片边缘这些特殊位置的均匀度难以保证的问题。
4、剪切流变抛光技术的原理是当抛光液与工件之间存在相对运动时，抛光液与工件表面区域因剪切应力的作用产生剪切增稠现象，形成贴合表面的“柔性固着模具”，从而实现复杂表面的材料高效去除。
5、电化学复合剪切增稠抛光具有很好贴合复杂结构的能力，可以实现复杂结构的抛光，且抛光效率相对单一剪切增稠抛光较高。如中国专利cn201410436510.3公开了一种基于非牛顿流体剪切增
6、上述现有技术中，单纯依靠机械作用去除材料的剪切流变很难实现对钛合金整体叶盘的高效抛光；而剪切增稠与电解复合抛光虽然可以在工件表面生成硬度较低的氧化层，提高抛光效率，但是对于形状复杂的钛合金整体叶盘来说，当抛光液流入两叶片之间的狭窄区域时，由于叶片的阻挡，特别是叶根位置的狭窄区域，抛光液的流动会受到抑制，造成剪切增稠效应的强度降低，同时在叶根位置容易堵塞产生一些增稠结块，这些会导致叶根区域无法有效抛光，进而使得叶盘无法得到高效均匀性地抛光。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本申请提供了气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置。本申请的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置具有特定的结构，对钛合金整体叶盘进行抛光时，能够有效防止叶根处堵塞的问题，使得钛合金整体叶盘能够得到高效、均匀地抛光。对应的，本申请还提供了气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光方法。
2、对于抛光装置，本申请的技术方案为：
3、气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，包括工作台、龙门架和抛光组件；所述工作台和龙门架组成机架；所述抛光组件设于机架上，其包括工件夹持驱动组件和抛光槽；所述抛光槽用于放置抛光液；所述工件夹持驱动组件用于夹持并驱动工件转动，使工件对抛光槽中的抛光液施加剪切力；所述龙门架的两个侧臂上各设有一条滑轨，两条滑轨分别与滑台的两端滑动配合；所述工件夹持驱动组件设于所述滑台的下侧；所述工作台上设有振动装置，用于驱动滑台沿着滑轨做往复直线运动；所述抛光槽的底部设有一组喷头，所述喷头能够与外部出气设备相连喷出气流；所述工件夹持驱动组件上设有阳极线，所述抛光槽上设有阴极线，在抛光时形成回路，使得工件的表面在电化学作用下生成比基体材料更易被去除的氧化层。
4、与现有技术相比，本申请的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置设有工件夹持驱动组件，用于驱动工件转动，与抛光槽中的抛光液接触，引发抛光液的剪切流变效应，形成剪切增稠作用，形成贴合工件叶片形面的柔性“固着磨具”，对工件进行抛光；在工件夹持驱动组件上设有阳极线，在抛光槽上设有阴极线，抛光时形成回路，使得工件的表面在电化学作用下生成比基体材料更易被去除的氧化层，提高抛光效率；且抛光槽底部设有能够喷出气流的喷头，喷出的气泡可以搅动抛光槽内的抛光液，防止抛光液中的磨粒沉降，使抛光液更加均匀，同时喷出的气泡在与工件表面接触时破裂，破裂释放的能量会冲击工件叶片根部狭窄空间内的抛光液，防止其堵塞形成增稠结块，从而提升工件叶片根部的抛光效果；此外，机架上设有振动装置，能够使工件在抛光液中做往复直线运动，进一步防止工件叶片根部区域抛光液堵塞的发生，同时增强抛光液的剪切流变效应，提高抛光液的材料去除能力和去除均匀性，从而进一步提升抛光效果。
5、作为优化，前述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置中，所述抛光组件还包括抛光槽驱动装置，所述抛光槽驱动装置能够驱动抛光槽转动。采用此结构，设置抛光槽驱动装置来驱动抛光槽转动，并且控制抛光槽和工件相向转动，进而增加抛光液的剪切流变效应，提高抛光效果。
6、作为优化，前述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置中，所述抛光槽驱动装置包括主轴、大带轮、同步带、小带轮和抛光槽驱动电机；所述主轴与抛光槽相连接，所述大带轮设于主轴上，所述小带轮设于抛光槽驱动电机的传动轴上，所述大带轮与小带轮通过同步带传动连接，所述抛光槽驱动电机设于所述工作台的内部。采用这种具体的结构，带传动能够有效地缓和冲击和振动，降低设备在运行过程中的噪音和振动，提高设备的稳定性和使用寿命；且结构简单，安装、维护相对容易，且成本低廉，易于推广。
7、作为优化，前述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置中，所述工件夹持驱动组件包括连接支架，以及设于连接支架上的减速电机、导电滑环和工件固定轴；所述连接支架与滑台相连接；所述减速电机与工件固定轴传动连接，所述工件固定轴用于固定工件；所述导电滑环套设于工件固定轴上，所述阳极线通过导电滑环与工件固定轴电性连接。采用这种结构，既确保工件能够转动的同时，又提供了稳定的支撑作用，且导电滑环的设置能保证电路能够稳定可靠地工作。
8、作为优化，前述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置中，所述抛光槽的底部设有用于布置电线和气管的a通道，所述主轴呈中空状，其内部设有气电旋转滑环，阴极线以及与喷头相连接的气管通过气电旋转滑环引出；所述连接支架的内部设有用于布置电线的b通道，所述阳极线从b通道引出。采用此结构，阳极线、阴极线和气管在设备内部走线，既起到保护电线和气管的作用，又具有美观性，有利于推广。
9、作为优化，前述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置中，所述工件夹持驱动组件有多套，沿周向均匀的分布在抛光槽的上方。采用此结构，设置多套工件夹持驱动组件，能够一次性抛光多个工件，有效提高批量加工的效率。
10、作为优化，前述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置中，所述滑台上设有吊环；所述龙门架的横梁上设有气压杆，所述气压杆的伸缩端铰接有能够钩住吊环的吊钩。采用此结构，所述气压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：包括工作台(1)、龙门架(2)和抛光组件(3)；所述工作台(1)和龙门架(2)组成机架；所述抛光组件(3)设于机架上，其包括工件夹持驱动组件(301)和抛光槽(302)；所述抛光槽(302)用于放置抛光液(4)；所述工件夹持驱动组件(301)用于夹持并驱动工件(5)转动，使工件(5)对抛光槽(302)中的抛光液(4)施加剪切力；所述龙门架(2)的两个侧臂上各设有一条滑轨(6)，两条滑轨(6)分别与滑台(7)的两端滑动配合；所述工件夹持驱动组件(301)设于所述滑台(7)的下侧；所述工作台(1)上设有振动装置(8)，用于驱动滑台(7)沿着滑轨(6)做往复直线运动；所述抛光槽(302)的底部设有一组喷头(3021)，所述喷头(3021)能够与外部出气设备相连喷出气流；所述工件夹持驱动组件(301)上设有阳极线(9)，所述抛光槽(302)上设有阴极线(10)，在抛光时形成回路，使得工件(5)的表面在电化学作用下生成比基体材料(501)更易被去除的氧化层(502)。
2.根据权利要求1所述的气流与振动辅助的电化学-
3.根据权利要求2所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述抛光槽驱动装置(303)包括主轴(3031)、大带轮(3032)、同步带(3033)、小带轮(3034)和抛光槽驱动电机(3035)；所述主轴(3031)与抛光槽(302)相连接，所述大带轮(3032)设于主轴(3031)上，所述小带轮(3034)设于抛光槽驱动电机(3035)的传动轴上，所述大带轮(3032)与小带轮(3034)通过同步带(3033)传动连接，所述抛光槽驱动电机(3035)设于所述工作台(1)的内部。
4.根据权利要求1、2或3所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述工件夹持驱动组件(301)包括连接支架(3011)，以及设于连接支架(3011)上的减速电机(3012)、导电滑环(3013)和工件固定轴(3014)；所述连接支架(3011)与滑台(7)相连接；所述减速电机(3012)与工件固定轴(3014)传动连接，所述工件固定轴(3014)用于固定工件(5)；所述导电滑环(3013)套设于工件固定轴(3014)上，所述阳极线(9)通过导电滑环(3013)与工件固定轴(3014)电性连接。
5.根据权利要求4所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述抛光槽(302)的底部设有用于布置电线和气管的A通道(3022)，所述主轴(3031)呈中空状，其内部设有气电旋转滑环(3036)，阴极线(10)以及与喷头(3021)相连接的气管通过气电旋转滑环(3036)引出；所述连接支架(3011)的内部设有用于布置电线的B通道，所述阳极线(9)从B通道引出。
6.根据权利要求5所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述工件夹持驱动组件(301)有多套，沿周向均匀的分布在抛光槽(302)的上方。
7.根据权利要求6所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述滑台(7)上设有吊环(701)；所述龙门架(2)的横梁上设有气压杆(11)，所述气压杆(11)的伸缩端铰接有能够钩住吊环(701)的吊钩(12)；所述气压杆(11)能够在吊钩(12)与吊环(701)的配合下抬升滑台(7)。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述振动装置(8)为气缸。
9.气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光方法，其特征在于：该方法使用权利要求1的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置对整体叶盘进行抛光加工，具体包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光方法，其特征在于：所述抛光液(4)为非牛顿流体，其中去离子水的占比为40wt.％～50wt.％，磨粒占比1wt.％～10wt.％，剪切流变分散相占比45wt.％～55wt.％，电解质占比1wt.％～5wt.％；所述磨粒为金刚石、氧化铝、硅溶胶的一种或多种混合物，所述电解质为硝酸钠、硫酸钠、氯化钠、乙二醇钠盐的一种或多种混合物。
...【技术特征摘要】
1.气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：包括工作台(1)、龙门架(2)和抛光组件(3)；所述工作台(1)和龙门架(2)组成机架；所述抛光组件(3)设于机架上，其包括工件夹持驱动组件(301)和抛光槽(302)；所述抛光槽(302)用于放置抛光液(4)；所述工件夹持驱动组件(301)用于夹持并驱动工件(5)转动，使工件(5)对抛光槽(302)中的抛光液(4)施加剪切力；所述龙门架(2)的两个侧臂上各设有一条滑轨(6)，两条滑轨(6)分别与滑台(7)的两端滑动配合；所述工件夹持驱动组件(301)设于所述滑台(7)的下侧；所述工作台(1)上设有振动装置(8)，用于驱动滑台(7)沿着滑轨(6)做往复直线运动；所述抛光槽(302)的底部设有一组喷头(3021)，所述喷头(3021)能够与外部出气设备相连喷出气流；所述工件夹持驱动组件(301)上设有阳极线(9)，所述抛光槽(302)上设有阴极线(10)，在抛光时形成回路，使得工件(5)的表面在电化学作用下生成比基体材料(501)更易被去除的氧化层(502)。
2.根据权利要求1所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述抛光组件(3)还包括抛光槽驱动装置(303)，所述抛光槽驱动装置(303)能够驱动抛光槽(302)转动。
3.根据权利要求2所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述抛光槽驱动装置(303)包括主轴(3031)、大带轮(3032)、同步带(3033)、小带轮(3034)和抛光槽驱动电机(3035)；所述主轴(3031)与抛光槽(302)相连接，所述大带轮(3032)设于主轴(3031)上，所述小带轮(3034)设于抛光槽驱动电机(3035)的传动轴上，所述大带轮(3032)与小带轮(3034)通过同步带(3033)传动连接，所述抛光槽驱动电机(3035)设于所述工作台(1)的内部。
4.根据权利要求1、2或3所述的气流与振动辅助的电化学-剪切流变复合抛光装置，其特征在于：所述工件夹持驱动组件(301)包括连接支架(3011)，以及设于连接支架(3011)上的减速电机(3012)、导电滑环(3013)和工件固定轴(301...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕冰海，汤泽威，邵蓝樱，王佳焕，柯明峰，苑哲，邵逸晨，邓乾发，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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