CN103624347A - 一种航空发动机机匣型面电解加工方法 - Google Patents

一种航空发动机机匣型面电解加工方法 Download PDF

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李海宁
刘建
何恒
赵晓勇
张世贵
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Abstract

本发明提供了一种航空发动机机匣型面电解加工方法，步骤为：将待加工的机匣通过专用夹具固定在机床工作台上，将与机匣待加工部位型面相同的型面电极固定在机床进给动力头上，调整电极与机匣加工面之间的间隙宽度使之保持在电解放电距离范围，将电解电压控制在10～15V，电流控制在15000～18000A，使质量浓度为7～15%的NaNO3电解液充满电极与机匣加工面之间的间隙，启动电解加工系统，使电极相对机匣以0.3～1.0mm/min的进给速度对机匣待加工部位进行电解加工，该部位型面加工完成后，旋转工作台使机匣下一个待加工部位对准电极，按照上述工艺条件继续进行加工，直至所有同类型的型面全部加工完成。

Description

一种航空发动机机匣型面电解加工方法
技术领域
本发明属于航空发动机机匣型面加工技术领域，具体涉及一种航空发动机机匣型面加工方法。
背景技术
随现代发动机技术的快速发展，对发动机上的零件的性能相应有了更高的要求，零件的结构也变得更加复杂，这就导致了其加工制造的难度也大大增加。航空发动机机匣型面是非连续的回转面，目前主要是采用传统的机械数控铣削加工工艺来实现机匣零件型面的加工。采用机械数控铣削加工工艺进行机匣型面加工，刀具成本占据了加工附加值的70%以上，因此如何降低加工成本，扭亏为盈，是提升国内企业国际竞争力的关键之一。虽然电火花铣削加工工艺可节约刀具成本，但该工艺的加工效率低，加工后型面上有硬质重熔层存在，表面质量差，尺寸精度也较低，必须为精加工留出较多的余量，通常余量为单边5mm，这会导致后续工序的加工时间增长。而电解加工技术的加工效率高，加工后零件表面质量高，表面粗超度可达到Ra=1.6μm，但目前并没有关于将电解加工技术应用于航空发动机机匣型面加工的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有航空发动机机匣型面加工方法的不足，提供一种航空发动机机匣型面电解加工方法，以节约加工成本，提高型面的加工效率和改进型面的加工质量。
电解加工是一种电化学加工，它是利用金属中含有的其他元素或杂质，接触电解液后会形成许多“微电池”而放电，从而形成电化学腐蚀来去除工件材料的一种加工方法。电解加工时以工件为阳极，以工具电极为阴极，在阳极和阴极之间的狭窄间隙内强迫电解液通过，与此同时，在阳极和阴极之间施加直流电压，由于电化学反应的作用，靠近电极导电端的工件电流密度最高，从而将工具电极的复杂型面拷贝到工件上，完成工件的复杂型面加工。
本发明提供的航空发动机机匣型面电解加工方法，步骤为：将待加工的机匣通过专用夹具固定在机床工作台上，将与机匣待加工部位型面相同的型面电极固定在机床进给动力头上，调整电极与机匣加工面之间的间隙宽度使之保持在电解放电距离范围，将电解电压控制在10～15V，电流控制在15000～18000A，使质量浓度为7～15%的NaNO3电解液充满电极与机匣加工面之间的间隙，启动电解加工系统，使电极相对机匣以0.3～1.0mm/min的进给速度对机匣待加工部位进行电解加工，该部位型面加工完成后，旋转工作台使机匣下一个待加工部位对准电极，按照上述工艺条件继续进行加工，直至所有同类型的型面全部加工完成。
上述技术方案中，机匣型面电解加工结束后，用水清洗去除掉附着在机匣上的电解液；最好在机匣型面电解加工结束后，将其放入清洗槽中用水清洗去掉附着在机匣上的电解液，清洗结束后取出用压缩空气吹干。
上述技术方案中，电极与机匣加工面之间的间隙宽度最好控制在0.1～0.15mm范围。
上述技术方案中，电解粗加工阶段的电极相对机匣的进给速度最好为0.5～1.0mm/min；电解粗加工阶段的电流最好为16000～18000A。
上述技术方案中，电解精加工阶段的电极相对机匣的进给速度最好为0.3～0.5mm/min；电解精加工阶段的电流最好为15000～16000A。
上述技术方案中，所述NaNO3电解液的液压最好为0.6～0.8MPa。
上述技术方案中，NaNO3电解液的工作温度最好为25～40℃。
上述技术方案中，只需预留较少余量进行电解精加工，通常对于面轮廓精度要求不大于0.3mm的情况，可不留余量直接加工到位，对于面轮廓精度要求高的表面，可加工至单边余量0.3mm。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种航空发动机机匣型面加工的新方法，该方法无需使用刀具，与现有技术相比较，能显著地降低加工成本。
2、采用本发明所述方法对航空发动机机匣型面进行加工，所得型面表面质量好，其表面无重熔层和表面微裂纹，表面粗糙度Ra可达到1.6μm甚至更低。
3、本发明所述方法的加工效率高，可达到电火花加工效率的10倍，节约时间成本。
4、本发明所述方法的尺寸精度高，因此只需预留较少余量进行电解精加工，通常对于面轮廓精度在0.3mm可不留余量直接加工到位，对于面轮廓度要求高的表面只需留余量单边0.3mm。
附图说明
图1是实施例1中机匣的结构示意图；
图2是图1所示机匣型面加工完成后在R-R向的结构示意图；
图3是实施例1中机匣型面加工时的电极联接装配图；
图4是图3在A向的局部放大示意图；
图中，1—电解机床进给动力头，2—电极，3—电解液输送管，4—机匣，5—电解机床工作台，6—绝缘板，7—电解机床床身。
具体实施方式
以下通过实施例并结合说明书附图对本发明所述航空发动机机匣型面电解加工方法作进一步说明。
实施例1
本实施例中，采用本发明所述方法对结构如图1所示的发动机机匣的型面进行加工，步骤如下：
如图3、图4所示，将待加工的机匣4通过专用夹具固定在电解机床工作台5上，将与机匣待加工部位型面相同的型面电极2固定在电解机床进给动力头1上。
启动电解机床的电源，调整电解机床进给动力头的位置使电极与机匣加工面之间的间隙宽度为0.15mm，然后打开电解液阀门，使质量浓度为10%的NaNO3电解液通过电解液输送管3充满电极与机匣加工面之间的间隙，启动电解加工系统，控制电解电流为18000A，使电极相对机匣以1.0mm/min的进给速度对机匣待加工部位进行电解粗加工，电解粗加工过程中始终保持电极与机匣加工面之间的间隙宽度为0.15mm，电解粗加工完成后进行电解精加工，控制电解精加工阶段的电流为16000A，电极相对机匣的进给速度为0.5mm/min，电解精加工完毕即实现了该部位型面的加工，旋转电解机床工作台使机匣下一个待加工部位对准电极，按照上述工艺条件继续进行加工，直至所有同类型的型面全部加工完成，然后将型面加工完成的机匣从专用夹具中取出，最后放入清洗槽中用水清洗去掉附着在机匣上的电解液，清洗结束取出后用压缩空气吹干再流转至下一工序加工。图2是图1所示的机匣型面加工完成后在R-R向的结构示意图。
在上述电解粗加工及精加工过程中，控制电解电压（直流电压）为15V，控制电解液的液压为0.8Mpa，电解液的工作温度为40℃。
实施例2
本实施例中，采用本发明所述方法对结构如图1所示的发动机机匣的型面进行加工，步骤如下：
如图3、图4所示，将待加工的机匣4通过专用夹具固定在电解机床工作台5上，将与机匣待加工部位型面相同的型面电极2固定在电解机床进给动力头1上。
启动电解机床的电源，调整电解机床进给动力头的位置使电极与机匣加工面之间的间隙宽度为0.1mm，然后打开电解液阀门，使质量浓度为7%的NaNO3电解液通过电解液输送管3充满电极与机匣加工面之间的间隙，启动电解加工系统，控制电解电流为15000A，使电极相对机匣以0.5mm/min的进给速度对机匣待加工部位进行电解粗加工，电解粗加工过程中始终保持电极与机匣加工面之间的间隙宽度为0.1mm，电解粗加工完成后进行电解精加工，控制电解精加工阶段的电流为15000A，电极相对机匣的进给速度为0.3mm/min，电解精加工完毕即实现了该部位型面的加工，旋转电解机床工作台使机匣下一个待加工部位对准电极，按照上述工艺条件继续进行加工，直至所有同类型的型面全部加工完成，然后将型面加工完成的机匣从专用夹具中取出，最后放入清洗槽中用水清洗去掉附着在机匣上的电解液，清洗结束取后出用压缩空气吹干再流转至下一工序加工。图2是图1所示的机匣型面加工完成后在R-R向的结构示意图。
在上述电解粗加工及精加工过程中，控制电解电压（直流电压）为10V，控制电解液的液压为0.7Mpa，电解液的工作温度为30℃。
实施例3
本实施例中，采用本发明所述方法对结构如图1所示的发动机机匣的型面进行加工，步骤如下：
如图3、图4所示，将待加工的机匣4通过专用夹具固定在电解机床工作台5上，将与机匣待加工部位型面相同的型面电极2固定在电解机床进给动力头1上。
启动电解机床的电源，调整电解机床进给动力头的位置使电极与机匣加工面之间的间隙宽度为0.12mm，然后打开电解液阀门，使质量浓度为15%的NaNO3电解液通过电解液输送管3充满电极与机匣加工面之间的间隙，启动电解加工系统，控制电解电流为16000A，使电极相对机匣以0.8mm/min的进给速度对机匣待加工部位进行电解粗加工，电解粗加工过程中始终保持电极与机匣加工面之间的间隙宽度为0.12mm，电解粗加工完成后进行电解精加工，控制电解精加工阶段的电流为15500A，电极相对机匣的进给速度为0.4mm/min，电解精加工完毕即实现了该部位型面的加工，旋转电解机床工作台使机匣下一个待加工部位对准电极，按照上述工艺条件继续进行加工，直至所有同类型的型面全部加工完成，然后将型面加工完成的机匣从专用夹具中取出，最后放入清洗槽中用水清洗去掉附着在机匣上的电解液，清洗结束取后出用压缩空气吹干再流转至下一工序加工。图2是图1所示的机匣型面加工完成后在R-R向的结构示意图。
在上述电解粗加工及精加工过程中，控制电解电压（直流电压）为12V，控制电解液的液压为0.6Mpa，电解液的工作温度为25℃。

Claims (10)

1.一种航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，将待加工的机匣通过专用夹具固定在机床工作台上，将与机匣待加工部位型面相同的型面电极固定在机床进给动力头上，调整电极与机匣加工面之间的间隙宽度使之保持在电解放电距离范围，将电解电压控制在10～15V，电流控制在15000～18000A，使质量浓度为7～15%的NaNO3电解液充满电极与机匣加工面之间的间隙，启动电解加工系统，使电极相对机匣以0.3～1.0mm/min的进给速度对机匣待加工部位进行电解加工，该部位型面加工完成后，旋转工作台使机匣下一个待加工部位对准电极，按照上述工艺条件继续进行加工，直至所有同类型的型面全部加工完成。
2.根据权利要求1所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，机匣型面电解加工结束后，用水清洗去除掉附着在机匣上的电解液。
3.根据权利要求2所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，机匣型面电解加工结束后，将其放入清洗槽中用水中清洗去掉附着在机匣上的电解液，清洗结束取后出用压缩空气吹干。
4.根据权利要求1或2或3所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，电极与机匣加工面之间的间隙宽度控制在0.1～0.15mm。
5.根据权利要求1或2或3所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，电解粗加工阶段的电极相对机匣的进给速度为0.5～1.0mm/min。
6.根据权利要求5所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，电解粗加工阶段的电流为16000～18000A。
7.根据权利要求1或2或3所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，电解精加工阶段的电极相对机匣的进给速度为0.3～0.5mm/min。
8.根据权利要求7所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，电解精加工阶段的电流为15000～16000A。
9.根据权利要求1或2或3所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，所述NaNO3电解液的液压为0.6～0.8MPa。
10.根据权利要求1或2或3所述的航空发动机机匣型面电解加工方法，其特征在于，NaNO3电解液的工作温度为25～40℃。
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