CN104001996A - 整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具及供液方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具及供液方式，属电解加工领域。该夹具体有主液入口（8）和辅液入口（9）。第一路电解液由主液入口（8）流向工具阴极第一侧面（18），再由该侧面进入工具阴极前端面（20）的加工间隙；第二路电解液从辅液入口（9）进入随动补液体上的补液长槽(12)，再经补液长槽(12)进入随动补液体出口，后进入工具阴极前端面（20）的加工间隙；两路电解液在阴极前端面（20）的加工间隙交汇；交汇后的电解液流向工具阴极第二侧面（16），经工具阴极根部（17）后，在夹具底座的电解液出口（13）流出。本发明改善了加工的电解液流场，提高了加工稳定性。

Description

整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具及供液方式

技术领域

本发明涉及一种整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具及供液方式,属于电解加工技术领域。

 

背景技术

电解加工是基于电化学阳极溶解原理，利用预先成形的工具阴极，使作为阳极的金属工件在电解液中,按工具阴极的形状和尺寸进行溶解而实现去除材料，工件成形的制造工艺方法。电解加工相对于其他的机械加工方法，具有加工范围广、加工效率高、加工表面质量好、工具无损耗、无机械切削力等优点，已经在航空航天、兵器、汽车、模具等行业得到了广泛的应用。

整体叶盘是整体结构件，结构复杂、型面扭曲、广泛采用钛合金、高温合金等新材料，使其加工制造难度增加。由于电解加工自身的优点，使其成为了整体叶盘的主流制造技术之一。整体叶盘的电解加工通常分为两步：叶栅通道预加工、叶片型面精加工。叶栅通道的预加工是叶片型面精加工的前提条件。

整体叶盘的叶片数目多，叶栅通道狭窄，材料去除量大，提高电解加工的稳定性和加工效率成为叶栅通道预加工工艺研究的重点。在叶栅通道的预加工中，通常有套料电解加工、数控电解加工、径向进给电解加工三种加工方式。套料电解加工加工出叶片毛坯的外形，数控电解加工和径向进给电解加工加工出毛坯叶片之间的叶栅通道。套料电解加工方式仅套料电极前端薄片阴极参与，该方法只能加工等截面叶片的叶盘，在该方法中叶栅通道是在加工两个相邻叶片毛坯时加工出，轮毂必然存在接刀痕（见专利“一种整体叶盘叶型精微电解加工电极及加工方法”，申请号201210269950.5）。数控电解加工的阴极制造方便，依靠数控程序控制，能够使阴极的扫掠轨迹复杂多样，理论上可以加工出任意的等截面空间曲面，但存在工具电极在高速高压电解液冲刷下容易变形，轮毂加工质量不够高的缺陷（见专利“多电极螺旋进给整体叶轮叶间流道电解加工方法”，申请号 200910025834.7）。径向进给电解加工能够加工叶栅通道开口角度较大的叶盘，且轮毂的加工质量很好（见文章“整体叶盘叶栅通道电解加工工具电极进给方向优化设计”，作者 韦树辉,徐正扬,孙伦业,廖德平,朱 荻.《电加工与模具》2012年第4期）。

径向进给电解加工在具有以上优点的同时，由于采用侧流式电解液流道（图6），也存在以下不足：1、由于采用圆柱形阴极杆，故贴合面只能在该圆柱的中间，即工件毛坯的叶片部分的二等分平面，加工过程中电解液容易从该贴合面泄露，形成工件杂散腐蚀区，对成型几何精度和表面质量形成影响； 2、电解液流动形式为侧流式，即电解液从工具阴极的一侧流向加工间隙，流经加工间隙带走电解加工产物后，再流向工具阴极的另外一侧，加工间隙部分区域由于流道变化剧烈，会出现电解液缺液，导致阴极或者工件短路，影响加工的稳定性。

 

发明内容

本发明针对现阶段径向进给电解加工存在的不足，提出了一种整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具及供液方式，该发明可以改进径向进给电解加工的流道，对加工间隙的缺液区进行动态辅助供液，改善电解液流场，保证电解液产物能够及时带走，提高了加工稳定性和加工效率。

一种整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具，其特征在于：

包括：夹具体、随动供液体、阴极体；

上述夹具体由夹具压板、夹具底座、夹紧装置组成；夹具压板和夹具底座通过夹紧装置连接；夹具底座顶面留有内腔，该内腔前后贯通；夹具压板底面中间开有方形通槽，该方形通槽由夹具压板的前端面通至后端面；夹具底座前端上表面形成槽口，工件固定在该槽口内；

上述阴极体安装于内腔内，由工具阴极和阴极连接杆组成，阴极连接杆前部截面为矩形，后部截面为圆形，工具阴极由后部的连接部和前部的加工部构成，连接部后端面与阴极连接杆前部连接，加工部根据叶栅通道的扭曲情况设计，截面为不规则形状；

工具阴极、整体叶盘加工工件与夹具体的间隙形成了电解液流道；上述夹具压板设置有与电解液流道相通的主液入口该主液入口位于工具阴极第一侧面的根部，夹具底座设有与电解液流道相通的电解液出口；该电解液流道使得电解液从工具阴极第一侧面的根部流经该侧面后流到工具阴极前端面的加工间隙，再流经工具阴极第二侧面到达该侧的工具阴极根部，最后从电解液出口流出； 

上述随动供液体位于夹具压板的方形通槽内，它由前后两段组成，后段为安装部，前段为供液部；随动供液体通过安装部固定于阴极连接杆上，随动供液体供液部位于工具阴极上方，随动供液体供液部上表面设有补液长槽；补液长槽下部开有出口，该出口对着工具阴极前端面加工间隙；夹具压板上设置有在加工过程中始终能够对准补液长槽不同部分的辅液入口；经辅液入口添加的电解液与经主液入口添加的电解液在工具阴极前端面加工间隙汇合。

所述的整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具的供液方式，其特征在于包括以下过程：

第一路电解液由主液入口流向一个工具阴极第一侧面，再由该侧面进入工具阴极前端面的加工间隙；

第二路电解液从辅液入口进入随动补液体上的补液长槽，再经补液长槽进入随动补液体出口，后进入工具阴极前端面的加工间隙；

上述两路电解液在阴极前端面的加工间隙交汇；交汇后的电解液流向工具阴极第二侧面，经工具阴极根部后，在夹具底座的电解液出口流出。

本发明采用辅助供液方式，对电解液流道缺液区域进行补液，改善了叶栅通道电解加工的电解液流场，提高了加工的稳定性，实现高效率电解加工。

本发明提出的整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具，其特征在于：夹具压板与夹具底座的贴合面、加工工件叶片部分的上端面、阴极连接杆前部的上表面、随动供液体底面四面平齐。该夹具贴合面为工件毛坯的叶片部分的上表面，该表面在叶片的理想模型之外，形成的杂散腐蚀区域不会对电解加工工件成型的几何精度和表面质量构成影响。

附图说明

图1是本发明的整体装配示意图；

图2是本发明的以主液入口剖切的电解液流道示意图；

图3是本发明的以辅液入口剖切的电解液流道示意图；

图4是本发明的工具阴极、阴极连接杆和随动供液体装配示意图；

图5是径向进给电解加工示意；

图6是工具阴极及采用侧流式供液方式的缺液区域示意图一；

图7是工具阴极及采用侧流式供液方式的缺液区域示意图二；

图中标号名称：1、整体叶盘加工工件，2、随动供液体，3、夹具压板，4、工具阴极，5、夹紧装置，6、夹具底座，7、阴极连接杆，8、主液入口，9、辅液入口，10、方形通槽，11、连接孔，12、补液槽，13、电解液出口，14、内腔，15、电解液流道，16、第二侧面，17、工具阴极根部，18、第一侧面，19、侧流式供液方式的电解液缺液区域，20、工具阴极前端面， 21、连接部，22、加工部，23、侧流式供液方式的工件杂散腐蚀区域，24、侧流式供液方式的阴极连接杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施过程做如下详细介绍。

实施本发明——“整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液方式及夹具”，如图1所示，其装置包括整体叶盘加工工件1，夹具压板2，夹紧装置5，阴极连接杆7，夹具底座6，随动供液体2，工具阴极4。

工具阴极4和阴极连接杆7采用耐腐蚀的导电材料制作，如不锈钢。工具阴极由后部的连接部21和前部的加工部22构成，连接部21后端面与阴极连接杆7连接，加工部22根据叶栅通道的扭曲情况设计，截面为不规则形状。阴极连接杆7前部截面为矩形，后部截面为圆形。随动供液体2和夹具压板3、夹具底座6用绝缘材料加工成，如陶瓷、环氧树脂、代木等。随动供液体上部内侧开有补液槽12，该补液槽12上部为长槽，下部开有出口，该出口对着电解加工端面间隙；上部长槽与下部出口相通。夹具体由夹具压板3、夹具底座6、夹紧装置5组成；夹具压板3、夹具底座6与随动供液体2、工具阴极4、整体叶盘1构成封闭的腔体，使电解液在腔体内部流动。夹紧装置5在市场上可以买到，该夹紧装置5为夹具压板3、夹具底座6之间提供夹紧力。

采用本发明电解加工工件的过程包括以下步骤：

步骤一，安装工具阴极、阴极连接杆和随动供液体，其连接方式如图4所示，工具阴极和随动供液体分别连接到阴极连接杆上，阴极连接杆安装在可提供旋转运动的加工轴上，阴极连接杆接电源的负极端。

步骤二，安装整体叶盘加工工件1，电解加工夹具安装在固定底座上，加工工件安装在可以旋转的平台上，平台接电解加工电源正极端。

步骤三，供给电解液。电解液分两条路径进入加工间隙，其中一路由主液入口8流向一个工具阴极侧面18，再由该侧面18进入工具阴极前端面20的加工间隙，另外一路由补液入口9进入随动补液体上的长槽，再经长槽进入随动补液体2出口，后进入加工间隙；上述两路电解液在阴极前端面交汇，流向另外一个工具阴极侧面18，经工具阴极根部17后，在夹具底座的电解液出口13流出。

步骤四，接通电解加工电源。工具阴极4在加工轴的带动下做径向进给运动，电解流经加工间隙，带走电解加工产物。

步骤五，加工结束，断开电解加工电源，关闭电解液循环回路中的泵。工具阴极4退回初始位置。

本发明阴极连接杆7前部截面为矩形，后部截面为圆形，工具阴极4连接部21后端面与阴极连接杆7 前部连接。由于阴极连接杆7前部截面为矩形，所以夹具压板与夹具底座的贴合面、加工工件叶片部分的上端面、阴极连接杆前部的上表面、随动供液体底面四面平齐。

对于采用侧流式流道的径向进给，如图5所示，由于采用圆柱形阴极杆，为了实现夹具压板、夹具底座、阴极连接杆的装夹，贴合面只能在该圆柱的水平二等分，即工件毛坯的叶片部分的二等分平面，加工过程中电解液容易从该贴合面与整体叶盘加工工件1结合处泄露，形成工件杂散腐蚀区，对成型几何精度和表面质量形成影响。

Claims (3)

1.一种整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具，其特征在于：

包括：夹具体、随动供液体、阴极体；

上述夹具体由夹具压板（3）、夹具底座（6）、夹紧装置（5）组成；夹具压板（3）和夹具底座（6）通过夹紧装置（5）连接；夹具底座（6）顶面留有内腔(14)，该内腔(14)前后贯通；夹具压板（3）底面中间开有方形通槽（10），该方形通槽（10）由夹具压板（3）的前端面通至后端面；夹具底座（6）前端上表面形成槽口，工件固定在该槽口内；

上述阴极体安装于内腔(14)内，由工具阴极(4)和阴极连接杆(7)组成，阴极连接杆(7)前部截面为矩形，后部截面为圆形，工具阴极（4）由后部的连接部(21)和前部的加工部(22)构成，连接部(21)后端面与阴极连接杆(7) 前部连接，加工部(22)根据叶栅通道的扭曲情况设计，截面为不规则形状；

工具阴极（4）、整体叶盘加工工件（1）与夹具体的间隙形成了电解液流道（15）；上述夹具压板（3）设置有与电解液流道（15）相通的主液入口（8），该主液入口（8）位于工具阴极第一侧面（18）的根部，夹具底座（6）设有与电解液流道（15）相通的电解液出口（13）；该电解液流道使得电解液从工具阴极第一侧面（18）的根部流经该侧面后流到工具阴极前端面（20）的加工间隙，再流经工具阴极第二侧面（16）到达该侧的工具阴极根部，最后从电解液出口（13）流出； 

上述随动供液体（2）位于夹具压板（3）的方形通槽（10）内，它由前后两段组成，后段为安装部，前段为供液部；随动供液体通过安装部固定于阴极连接杆(7)上，随动供液体供液部位于工具阴极（4）上方，随动供液体供液部上表面设有补液长槽(12)；补液长槽(12)下部开有出口，该出口对着工具阴极前端面（20）加工间隙；夹具压板（3）上设置有在加工过程中始终能够对准补液长槽(12)不同部分的辅液入口（9）；经辅液入口（9）添加的电解液与经主液入口（8）添加的电解液在工具阴极前端面（20）加工间隙汇合。

2.根据权利要求1所述的整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具，其特征在于：夹具压板（3）与夹具底座（6）的贴合面、整体叶盘加工工件（1）叶片部分的上端面、阴极连接杆前部的上表面、随动供液体底面四面平齐。

3.利用权利要求书1所述的整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具的供液方式，其特征在于包括以下过程：

第一路电解液由主液入口（8）流向一个工具阴极第一侧面（18），再由该侧面进入工具阴极前端面（20）的加工间隙；

第二路电解液从辅液入口（9）进入随动补液体上的补液长槽(12)，再经补液长槽(12)进入随动补液体出口，后进入工具阴极前端面（20）的加工间隙；

上述两路电解液在阴极前端面（20）的加工间隙交汇；交汇后的电解液流向工具阴极第二侧面（16），经工具阴极根部（17）后，在夹具底座的电解液出口（13）流出。