CN102909443B - 涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及特种加工技术领域，公开了一种涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，该装置包括转接板、测量杆、工具电极轴和多个放电电极，所述工具电极轴的一端与所述转接板的中心连接，其另一端与机床主轴头连接，所述测量杆和多个放电电极分别设于所述转接板的外边缘。其中，多个所述放电电极到所述转接板的距离相等。本发明结构简单、加工效率和精度高、成本低，机床主轴头驱动工具电极轴带动转接板转动，大大减少了停机更换放电电极的次数，测量杆与放电电极设于同一转接板上，实现了测量杆的在线更换，不需要先拆下电极再安装测量杆进行误差测量。

Description

涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置
技术领域
本发明涉及特种加工技术领域，特别是涉及一种适用于涡轮盘等曲面体进行仿形加工的电火花加工及在线检测装置。
背景技术
目前，涡轮盘是航空、航天发动机的核心部件，结构形状复杂，流体通道狭小而弯曲，叶片型面多为自由曲面，加上多采用高温合金或超耐热合金等难加工材料，传统的切屑加工很难实现较高精度的加工。电火花加工利用工具和工件间脉冲性火花放电来蚀除多余的材料，具有精度高、材料适应性广等优点，是涡轮盘的主流加工手段。现有的涡轮盘电火花加工技术是由主轴头带动电极进行加工，且一次只能装夹一个电极进行加工。
由于涡轮盘电火花加工属于仿形加工，加工的过程中伴随着电极损耗，加工完成一个涡轮盘往往需要消耗十几个甚至上百个电极。显然这种方法需要多次装夹电极，这必然导致停机装夹电极的次数增加，不但降低生产效率，而且每次装夹电极时的定位误差将导致整个加工过程的误差增加而使被加工零件的精度降低。
涡轮盘加工完成后，为了防止涡轮盘重新装夹找正带来的定位误差，一般不采用将涡轮盘移到三坐标测量机上进行加工余量测量的方法，而是先将安装在主轴头上的放电电极拆下，然后，在主轴头上安装测量杆，利用在线测量的办法进行加工精度检测。如果满足加工精度要求，则停止加工；否则继续加工，直到加工误差在允许的范围之内。由此可见，涡轮盘电火花加工是一个加工与检测交替进行的过程，需要不停更换电极、测量杆。
因此，在现有的电火花成形加工条件下，如何减少停机安装电极、测量杆的次数，对提高被加工曲面的精度和效率具有现实意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何减少电火花成形加工中停机安装电极和测量杆的次数。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，包括转接板、测量杆、工具电极轴和多个放电电极，所述工具电极轴的一端与所述转接板的中心连接，其另一端与机床主轴头连接，所述测量杆和多个放电电极分别设于所述转接板的外边缘。
其中，多个所述放电电极到所述工具电极轴的距离相等。
其中，所述放电电极的放电端为曲面设计。
其中，每个所述放电电极分别通过螺栓螺母组件固定在所述转接板上。
其中，所述测量杆的一端以螺纹连接的方式连接到所述转接板上，其另一端设有标准球。
其中，所述转接板包括主板和分布于所述主板外边缘的多根支杆，所述工具电极轴设于所述主板的中心，每根所述支杆对应安装一根所述测量杆或一个放电电极。
其中，所述支杆设为4、5或6根。
其中，所述工具电极轴包括依次同轴连接的螺纹段、圆柱段和接柄段，所述螺纹段与转接板连接，所述接柄段与机床主轴连接。
其中，所述螺纹段通过螺母固定在所述转接板的中心。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的一种涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其结构简单、加工效率和精度高、成本低，机床主轴头驱动工具电极轴带动转接板转动，大大减少了停机更换放电电极的次数，测量杆与放电电极设于同一转接板，实现了测量杆的在线更换，不需要先拆下电极再安装测量杆进行误差测量。
附图说明
图1是本发明涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置的俯视图；
图2是图1的A-A向视图。
其中，1、转接板；11、主板；12、支杆；2、测量杆；3、工具电极轴；4、放电电极；41、放电端；5、螺栓螺母组件；6、螺母。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1和图2所示，本发明一种涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，包括转接板1、测量杆2、工具电极轴3和多个放电电极4，工具电极轴3的一端与转接板1的中心连接，其另一端与机床主轴头连接，测量杆2和多个放电电极4分别设于转接板1的外边缘。
机床主轴头驱动工具电极轴3带动转接板1转动，以实现电火花加工过程中放电电极4在线更换和测量杆2的在线测量。
多个放电电极4到转接板1的距离相等，以满足连续工作的需要，放电电极4在更换时不需要进行位置调整，在电火花成形加工中不需要停机安装放电电极。
放电电极4的放电端41为曲面设计，为了配合待加工的涡轮盘等曲面体，可设计为圆弧面。
每个放电电极4分别通过螺栓螺母组件5固定在转接板1上，测量杆2的一端以螺纹连接的方式连接到转接板1上，测量杆2的另一端设有标准球，用于测量工件的加工精度。
工具电极轴3包括依次同轴连接的螺纹段、圆柱段和接柄段，螺纹段通过螺母6固定在转接板1的中心，接柄段与机床主轴连接。
转接板1包括主板11和分布于主板11外边缘的多根支杆12，每根支杆12对应安装一根测量杆2或一个放电电极4，工具电极轴3设于主板11的中心。根据电火花工作的空间需求，支杆12可设为四、五或六根，优选为四根，此时转接板1呈十字形设计，如图1所示。
上述技术方案所提供的一种涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其具体工作过程为：加工时，机床带动转接板1转动使得放电电极4转到接近工件，本实施例中的工件采用涡轮盘为例，放电电极4和涡轮盘分别与脉冲电源的负、正极相连接，冲注工作液于放电电极4和涡轮盘间，在放电电极4的圆弧面放电端41与涡轮盘间产生火花放电，由放电时产生的瞬时高温、高压作用以完成涡轮盘叶片的仿形加工。当一个放电电极损耗至无法继续使用时，工具电极轴3带动转接板1在机床主轴头的带动下做旋转运动，由下一个放电电极4接着进行涡轮盘加工。需要检测时，工具电极轴3在机床主轴头的带动下完成移动和旋转，测量杆2转到与涡轮盘接近的位置，利用电火花加工机床的接触感知功能，由测量杆2一端的标准球与涡轮盘叶片相接触完成叶片的测量，通过比较实测值和理想值之间的差距，评定涡轮盘加工误差是否满足设计要求。如果加工误差满足设计要求，则停止加工；否则，工具电极轴3在机床主轴头的带动下做旋转运动，放电电极4转到靠近涡轮盘的一侧，继续放电加工，直到加工误差在允许的范围之内。
本发明具有结构简单、加工效率和精度高、成本低和工作可靠等优点，还具有以下优点：
1、采用可拆卸更换的方式来设计放电工具电极，可避免制造工具电极带来的加工困难、材料费用高等问题；
2.采用转接板一次装夹多个放电电极，大大减少了停机更换放电电极的次数，可以有效提高电极的安装效率和加工精度；
3.测量杆和放电电极分别安装在转接板的外边缘，可以方便地实现加工误差检测，而不需要先拆下放电电极，再安装测量杆进行检测，从而大大提高检测效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，包括转接板、测量杆、工具电极轴和多个放电电极，所述工具电极轴的一端与所述转接板的中心连接，其另一端与机床主轴头连接，所述测量杆和多个放电电极分别设于所述转接板的外边缘。
2.如权利要求1所述的涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，多个所述放电电极到所述工具电极轴的距离相等。
3.如权利要求1所述的涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，所述放电电极的放电端为曲面设计。
4.如权利要求1所述的涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，每个所述放电电极分别通过螺栓螺母组件固定在所述转接板上。
5.如权利要求1所述的涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，所述测量杆的一端以螺纹连接的方式连接到所述转接板上，其另一端设有标准球。
6.如权利要求1所述的涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，所述转接板包括主板和分布于所述主板外边缘的多根支杆，所述工具电极轴设于所述主板的中心，每根所述支杆对应安装一根所述测量杆或一个放电电极。
7.如权利要求6所述的涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，所述支杆设为4、5或6根。
8.如权利要求1所述的涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，所述工具电极轴包括依次同轴连接的螺纹段、圆柱段和接柄段，所述螺纹段与转接板连接，所述接柄段与机床主轴连接。
9.如权利要求8所述的涡轮盘电火花成形加工及在线检测装置，其特征在于，所述螺纹段通过螺母固定在所述转接板的中心。
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