CN101502901A - 整体叶轮电解加工薄片电极 - Google Patents
整体叶轮电解加工薄片电极 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101502901A CN101502901A CNA2009100258084A CN200910025808A CN101502901A CN 101502901 A CN101502901 A CN 101502901A CN A2009100258084 A CNA2009100258084 A CN A2009100258084A CN 200910025808 A CN200910025808 A CN 200910025808A CN 101502901 A CN101502901 A CN 101502901A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- processing
- cathode
- electrode
- slice
- impeller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 title claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 54
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 20
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 abstract 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 208000023514 Barrett esophagus Diseases 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
本发明涉及一种整体叶轮电解加工薄片电极，属于电解加工领域。其特征在于：薄片电极为扭曲型面，其扭曲程度与叶片型面相似；薄片电极一面为加工面，另一面为非加工面，非加工面涂覆有绝缘层，其中绝缘层厚度沿阴极薄片轴向变化，靠近阴极片安装端的绝缘层较厚，靠近加工端的绝缘层较薄；薄片电极采用垂直方式安装与电极夹具上。其型面扭曲复杂，具有加工异型且狭窄的叶轮槽的优点；阴极非加工表面涂覆厚度优化的绝缘层，防止对非加工面的二次腐蚀，同时增强阴极片强度，实现阴极片在加工中稳定进给，保证加工区流场的均匀稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解加工整体叶轮的薄片阴极，属于电解加工领域。
背景技术
电解加工基于阳极溶解原理加工工件，在加工过程中，工件阳极接电源正极，工具阴极接电源负极，极间通以低电压、高电流密度的直流或脉冲电流，同时高速流动的电解液从两极间通过，阳极工件逐渐溶解，从而将工件加工成型。电解加工具有工具无损耗，加工表面质量好，能加工复杂的型腔、型面、型孔，不受材料的强度、硬度限制等优点，在航空航天、兵器、汽车、医疗器械等行业得到了广泛应用。特别在航空发动机整体叶轮、叶片的制造过程中，随着叶轮和叶片的材料向高强、高硬、高韧性方向发展以及钛合金、高温耐热合金的采用，电解加工更是优选的加工方法之一。然而，电解加工在很多方面还需要进一步发展和提高，如过程的监控、阴极设计、加工精度的提高和电解液处理等。
整体叶轮是航空发动机的关键零部件之一，叶轮上的叶片叶身超薄，型面扭曲复杂，且加工精度和表面质量要求高，对电解加工设备提出了很高的要求，国内外一直致力于提高叶轮加工精度和表面质量的研究。
在目前的叶轮加工方法中，国内一般采用五坐标数控铣床加工整体叶轮，数控铣削具有加工柔性好，可以加工各种复杂形状叶轮叶片，生产准备周期短等优点。但该加工方式刀具损耗严重，生产成本高，对难切削材料、小通道叶轮很难加工，对薄壁叶片加工容易产生变形。在叶轮电解加工方面，国内常采用电解套料方式加工等截面叶片整体叶轮，该加工方式夹具简单，加工效率高，但该方法采用环形电极，无法加工叶身扭曲复杂的叶轮叶片，适用范围小。变截面扭曲叶片整体叶轮一般采用数控展成电解加工，它是以电解“切削”方式加工型腔、型面，利用简单的阴极数控展成运动加工复杂的零件，该方法采用双直线刃阴极，靠侧向间隙加工型面，加工精度和叶片表面质量不高，对于型面特别扭曲复杂的叶片也无法加工。国外如美国Ex-Cello-O公司采用六轴电解加工机床加工整体叶轮，其工具阴极采用块状电极，进给角度为斜向30°，进给方向固定，电解液流动方式采用侧流式，即从叶身进气边(或排气边)流入，从排气边(或进气边)流出。该机床能够加工型面扭曲复杂的叶轮叶片，但由于其采用块状电极，无法加工叶间通道狭窄的叶轮，适用范围不广泛(ECM MACHINE WITH SKEWEDWORKPART AND POCKETED CATHODES，United States Patent，PatentNumber：4657649)。美国GE公司加工叶轮叶片时，先将成型的叶盆和叶背阴极固定在夹具上，两套阴极相对放置，形成叶片形状的电解加工区域，叶轮叶片按照一定的空间轨迹进给至空腔中，加工时电解液采用侧流式。该加工方法适合加工型面扭曲程度小和叶身长度较短的叶轮叶片，而且夹具制造精度高，对封水结构要求严格，否则电解液容易泄漏，造成电解加工区缺水而引起短路。现有的叶轮电解加工阴极和加工技术无法充分发挥电解加工的潜力，因此有必要研制新的叶轮电解加工阴极以适应新的需要。
发明内容
本发明针对叶轮电解加工中阴极适用范围窄，通用性不强，及由于电极无法伸入空间扭曲狭窄的叶轮通道中，故无法进行叶片型面加工等问题，提出了一种新的薄片阴极，其型面扭曲复杂，能进入异型且狭窄的叶轮槽中进行叶片精密电解加工的优点；阴极非加工表面涂覆厚度优化的绝缘层，防止对非加工面的二次腐蚀，同时增强阴极片强度，实现阴极片在加工中稳定进给，保证加工区流场的均匀稳定。
一种整体叶轮电解加工薄片电极，其特征在于：薄片电极为扭曲型面，其扭曲程度与叶片型面相似；薄片电极一面为加工面，另一面为非加工面，非加工面涂覆有绝缘层，其中绝缘层厚度沿阴极薄片轴向变化，靠近阴极片安装端的绝缘层较厚，靠近加工端的绝缘层较薄；薄片电极采用垂直方式安装与电极夹具上。
薄片成型电极，其型面扭曲程度与叶片型面相似，根据叶型的复杂程度而定；电极壁厚很薄，有利于进入通道狭窄且异型的叶轮槽中，能加工大中小各个直径系列的整体叶轮，适用范围广泛。涂覆绝缘层，为了防止对工件非加工区域的二次加工。绝缘层厚度沿阴极薄片轴向不均匀，进行优化涂覆。靠近阴极片安装端的绝缘层比较厚，提高阴极片在加工过程中的抗震性能，防止电解液冲击引起短路现象；加工端背侧涂覆的绝缘层比较薄，没有明显增加阴极的厚度，保证阴极顺利进给至狭窄的叶轮槽中。薄片阴极与阴极夹具采用垂直安装方式，减小阴极的悬臂长度，在加工过程中，减弱阴极由于受到电解液压力而发生变形，保证加工顺利进行，提高叶轮电解加工精度。
附图说明
图1是叶轮电解加工系统示意图。
图2是阴极进给方向示意图。
图3是叶背阴极结构图。
图中标号名称：1—机床平台；2—叶盆阴极夹具；3—整体叶轮；4—分度转台；5—直流电源；6—控制主机；7—叶轮电解加工夹具；8—叶背阴极夹具；9—三维综合电动平移台；10—压力表；11—流量计；12—调节阀；13—温控仪；14—冷却塔；15—热电偶；16—电解液槽及电解液；17—加热器；18—过滤器；19—截止阀；20—多级离心水泵；21—球阀；22—叶盆阴极片；23—叶轮叶片；24—叶背阴极片；25—阴极绝缘层。
具体实施方式
如图1所示，叶轮电解加工电解液循环系统由压力表10、流量计11、调节阀12、电解液槽及电解液16、过滤器18、截止阀19、多级离心水泵20、球阀21等部分组成，供给加工用的电解液及排出电解产物。机床主要包括机床平台1、叶背阴极夹具2、整体叶轮3、分度转台4、直流电源5、叶轮电解加工夹具7、三维综合电动平移台7、叶盆阴极夹具8等部分，它们是整个机床的核心部件。温控仪13、冷却塔14、热电偶15、加热器17组成了电解液恒温控制系统，对电解槽中的电解液进行加热和冷却。控制主机6构成了机床的控制部分，监控电解加工过程，保证加工过程稳定进行。
如图2、3所示，叶盆阴极片22和叶背阴极片24分别安装在叶盆阴极夹具2和叶背阴极夹具8上，两阴极能实现相向空间进给，实现对整体叶轮3上叶片23的加工。阴极片非加工表面涂覆绝缘层25，防止对叶轮非加工面的二次腐蚀，增强阴极片强度。
本发明的具体实施步骤如下：
1、参考图1，整体叶轮3通过阳极夹具固定在分度转台4的输出轴上，其上具有许多独立且分布均匀的叶轮槽，将其沿圆周方向分隔成多个加工叶轮叶片23，每个叶片毛坯具有叶盆型面和叶背型面，未加工到位，留有一定的加工余量。
2、参考图1、2，在控制主机6发出指令后，两个三维综合电动平移台9带动叶背阴极夹具8和叶盆阴极夹具2移动，进而使叶背阴极片24和叶盆阴极片22沿空间轨迹进给至叶轮槽中。
3、参考图1、2，电解加工中，控制主机6根据温控仪13的反馈信号，控制加热器17和冷却塔14的工作状态，使电解液保持在最佳的电解加工温度下，保证整体叶轮3上各个叶片加工的重复精度和成型精度。
4、参考图1、2、3，多级离心泵20将过滤后的电解液输送至叶轮电解加工夹具7，电解液流入进水管，沿着叶盆阴极片22和叶背阴极片24的非加工表面，绕过叶轮槽的叶根部位流向加工区，经过出液口流回电解槽。
5、参考图1，在整体叶轮3上施加正电，在叶盆和叶背阴极上提供负电，叶轮叶片23发生阳极溶解，高速流动的电解液携带加工产物流出加工区。
6、在加工过程中，叶盆阴极片22和叶背阴极片24能实现相互独立的运动，分别沿x、y、z三个方向的空间进给，按各自的最佳空间路径或最优进给角度独立运动，对叶轮叶片23进行加工。
7、第一个叶轮叶片加工完毕，分度转台4旋转至下一个毛坯件，依次加工下一个叶片，最终将整个叶轮加工成型。
Claims (1)
1、一种整体叶轮电解加工薄片电极，其特征在于：
薄片电极为扭曲型面，其扭曲程度与叶片型面相似；
薄片电极一面为加工面，另一面为非加工面，非加工面涂覆有绝缘层，其中绝缘层厚度沿阴极薄片轴向变化，靠近阴极片安装端的绝缘层较厚，靠近加工端的绝缘层较薄；
薄片电极采用垂直方式安装与电极夹具上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2009100258084A CN101502901A (zh) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | 整体叶轮电解加工薄片电极 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2009100258084A CN101502901A (zh) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | 整体叶轮电解加工薄片电极 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101502901A true CN101502901A (zh) | 2009-08-12 |
Family
ID=40975344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2009100258084A Pending CN101502901A (zh) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | 整体叶轮电解加工薄片电极 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101502901A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102069247A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-05-25 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种叶片电解加工中的榫头防腐蚀方法 |
| CN103028794A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-04-10 | 南京航空航天大学 | 阴极变幅多向往复进给的整体叶盘电解加工方法及装置 |
| CN106513883A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-03-22 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种叶片型面精密电解成型电极及加工方法 |
| CN106944686A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-07-14 | 南京航空航天大学 | 叶片分区独立供液且有气闭层的电解加工夹具及方法 |
| CN107570818A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-01-12 | 南京航空航天大学 | 叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置及其加工方法 |
| CN108031934A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-15 | 佛山租我科技有限公司 | 一种tc4钛合金涡轮叶片修复层的电解修形方法 |
| CN109158721A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-08 | 中国航空制造技术研究院 | 一种整体叶盘电解加工方法 |
| CN112496478A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-16 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种双轴颈类静子叶片型面精密电解方法 |
| CN112518058A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-03-19 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | 一种整体电极及加工整体电极的方法 |
| CN114247943A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-29 | 江苏集萃精密制造研究院有限公司 | 一种气体辅助保护整体叶轮套料电解加工工艺及装置 |
| CN114682863A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-01 | 南京航空航天大学 | 双面组合双阴极及分段控电整体叶盘电解加工方法 |
-
2009
- 2009-03-10 CN CNA2009100258084A patent/CN101502901A/zh active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102069247A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-05-25 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种叶片电解加工中的榫头防腐蚀方法 |
| CN103028794A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-04-10 | 南京航空航天大学 | 阴极变幅多向往复进给的整体叶盘电解加工方法及装置 |
| CN106513883A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-03-22 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种叶片型面精密电解成型电极及加工方法 |
| CN106944686A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-07-14 | 南京航空航天大学 | 叶片分区独立供液且有气闭层的电解加工夹具及方法 |
| CN106944686B (zh) * | 2017-03-30 | 2019-01-15 | 南京航空航天大学 | 叶片分区独立供液且有气闭层的电解加工夹具及方法 |
| CN107570818B (zh) * | 2017-09-26 | 2019-03-01 | 南京航空航天大学 | 叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置及其加工方法 |
| CN107570818A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-01-12 | 南京航空航天大学 | 叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置及其加工方法 |
| CN108031934A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-15 | 佛山租我科技有限公司 | 一种tc4钛合金涡轮叶片修复层的电解修形方法 |
| CN109158721A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-08 | 中国航空制造技术研究院 | 一种整体叶盘电解加工方法 |
| CN112496478A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-16 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种双轴颈类静子叶片型面精密电解方法 |
| CN112518058A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-03-19 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | 一种整体电极及加工整体电极的方法 |
| CN114247943A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-29 | 江苏集萃精密制造研究院有限公司 | 一种气体辅助保护整体叶轮套料电解加工工艺及装置 |
| CN114247943B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-06-02 | 江苏集萃精密制造研究院有限公司 | 一种气体辅助保护整体叶轮套料电解加工工艺及装置 |
| CN114682863A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-01 | 南京航空航天大学 | 双面组合双阴极及分段控电整体叶盘电解加工方法 |
| CN114682863B (zh) * | 2022-03-25 | 2023-09-29 | 南京航空航天大学 | 双面组合双阴极及分段控电整体叶盘电解加工方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101502901A (zh) | 整体叶轮电解加工薄片电极 | |
| CN101704142B (zh) | 一种钛合金大尺寸叶片电解加工方法 | |
| CN104014880B (zh) | 一种无重铸层微小孔的激光‑电解复合加工装置及方法 | |
| CN109909570B (zh) | 叶片尾缘不溶解扩压器的套料电解加工夹具及其方法 | |
| CN103521861B (zh) | 基于三维复合流场的整体叶盘型面电解加工装置及方法 | |
| CN102794516B (zh) | 一种整体叶盘叶型精微电解加工电极及加工方法 | |
| CN107824918B (zh) | 辅助冲液电解铣磨加工整体叶盘系统及方法 | |
| CN110935968B (zh) | 一种整体叶盘一体化电解加工的方法及电解工具 | |
| CN200995309Y (zh) | 卧式数控电解车床 | |
| CN103480926A (zh) | 微小孔电火花-电解异区同步复合加工方法及其专用工具 | |
| CN103386521A (zh) | 微小孔电火花-电解组合加工多通道对称冲液装置及方法 | |
| CN112059333B (zh) | 叶片全轮廓供液的整体叶盘电解加工装置及方法 | |
| CN102873417B (zh) | 涡轮盘榫槽电化学去毛刺加工的方法及其专用装置 | |
| CN103706898A (zh) | 一种内斜微线段齿轮的电解加工装置及方法 | |
| CN103990875B (zh) | 提高带叶冠涡轮盘电火花加工效率的组合电极加工方法 | |
| CN109277654B (zh) | 旋印电解加工封液装置与方法 | |
| CN110340469B (zh) | 气液组合电极及电解加工方法 | |
| CN109570666A (zh) | 电解线切割加工用双极性工具电极及制作与加工方法 | |
| CN104400163B (zh) | 一种整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法 | |
| CN104001999A (zh) | 一种射流引导激光-电火花-电解组合加工装置 | |
| CN111687504B (zh) | 异形群缝式阴极弧面外槽电解加工装置及其方法 | |
| CN100377820C (zh) | 三轴柔性进给叶片电解加工方法 | |
| Xu et al. | The tool design and experiments on electrochemical machining of a blisk using multiple tube electrodes | |
| Tang et al. | High aspect ratio deep spiral tube electrochemical machining technology | |
| CN101579763A (zh) | 金属的电化学线性切割装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090812 |