CN104353916A - 复杂回转体零件电解加工机床 - Google Patents

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朱增伟
王登勇
鲍均
朱荻
马良
彭雪涛
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

一种复杂回转体零件电解加工机床，属于电解加工领域。该结构设计的特点在于：机床采用上轴和下轴结构，分别驱动工具阴极和工件阳极旋转。上轴悬垂于机床立柱上，可沿X、Z轴联动，并可在XZ平面内实现0-180°角度调整；下轴固定于主工作台上。在主工作台上有辅助工作台，用于电解夹具的安装定位。下轴与工作台之间采用唇形油封圈与旋转飞盘组合旋转密封结构，利用唇形密封圈的油封特点以及旋转飞盘在高速旋转过程中产生的离心力作用，有效地解决了在旋转过程中存在的密封难题。

Description

复杂回转体零件电解加工机床
技术领域
本发明中复杂回转体零件电解加工机床，主要用于实现复杂回转体零件表面结构的电解加工，并解决了旋转过程中的密封问题。属于电解加工领域。
背景技术
在现代工业生产中，回转体零件有着很大的应用，如航空发动机机匣、印花模具、轧辊类零件，其中以机匣零件最为典型。由于该类零件形状复杂、材料加工困难、且多为薄壁结构，因此制造难度很大。本专利的电解加工机床主要针对复杂回转体零件的加工。
目前航空发动机机匣型面加工，主要采用五轴联动数控铣削成型加工方法。由于机匣多数为高温耐热合金，利用数控铣削加工会导致刀具磨损严重，材料表面残余应力大，工件易变形等缺点。电解加工是电化学反应过程，加工表面无残余应力、无冷作硬化层、无塑性变形、无再铸层、表面粗糙度值低，适合于难加工材料的加工。
目前机匣电解加工主要采用分块工具加工的方式。这种加工方式流场比较复杂，工具设计周期长、难度大，在加工过程中需要不断更换电极，准备周期长。由于机匣表面的凸台位置交错，导致局部难以实现合理的分组、分块加工。其次，为提高加工效率，需要配置大容量加工电源和大流量输液系统的大型电解加工设备。
机匣电解加工在美国、英国等航空发动机生产大国已取得重大发展，而在国内，机匣的电解加工仍处于探索阶段，目前还没有专用的机匣电解加工机床。因此，开发一种新型的复杂回转体零件电解加工机床具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够满足复杂回转体零件加工且旋转密封效果好的电解机床。
 一种复杂回转体零件电解加工机床，其特征在于：包括机床底座、安装于机床底座的主工作台、通过辅助工作台支架安装于主工作台上的辅助工作台、安装于辅助工作台上的电解槽；还包括固定于主工作台的工件阳极回转系统，工件阳极回转系统由下回转轴驱动电机、Z向下回转轴和Z向工件转轴组成；其中下回转轴驱动电机固定于主工作台下方，Z向工件转轴位于电解槽中，Z向下回转轴通过轴承安装于主工作台中，并且Z向下回转轴下端与下回转轴驱动电机相连，上端穿过辅助工作台与Z向工件转轴相连；还包括安装于主工作台上的X方向运动平台、安装于X方向运动平台上的Z向运动平台、安装于Z向运动平台的Y向回转分度盘、安装于Y向回转分度盘上的工具阴极回转系统，工具阴极回转系统由上回转轴驱动电机和上回转轴组成；上回转轴的回转轴线与Y向回转分度盘的轴线垂直；上述Z向下回转轴和辅助工作台之间安装有用于密封的第一唇形油封圈；在Z向下回转轴上位于辅助工作台和主工作台之间还安装有旋转飞盘，旋转飞盘成倒漏斗形；且主工作台上设置有与所述旋转飞盘的下口搭接的导流沟槽。
本发明的有益效果在于：可以满足复杂回转体零件加工过程中工件阳极以及工具阴极的运动需求，机床采用上轴和下轴结构，分别驱动工具阴极和工件阳极旋转。上轴悬垂于机床立柱上，可沿X、Z轴联动，并可在XZ平面内实现0-180°角度调整；Z向下回转轴固定于主工作台上。在主工作台上有辅助工作台，用于电解夹具的安装定位。Z向下回转轴与工作台之间采用第一唇形油封圈与旋转飞盘组合旋转密封结构，利用第一唇形油封圈的油封特点可以避免绝大数电解液沿着Z向下回转轴向下渗漏，旋转飞盘成倒漏斗形，在高速旋转过程中产生很大的离心力，能够将渗漏下来的少部分电解液及时甩到导流沟槽中。
上述主工作台上还具有高出工作台面的凸台，所述的下回转轴就通过所述轴承安装于该凸台处，凸台上还安装有轴承端盖；该轴承端盖与上述Z向下回转轴之间安装有用于密封的第二唇形油封圈。高于工作台面的凸台可以避免电解液的集聚，该结构使得对轴承的防油保护效果更好。
附图说明
图1是机床的结构示意图；
图2是旋转密封装置的结构示意图；
图中标号名称：机床底座，2、主工作台，3、下回转轴驱动电机，4、Z向下回转轴，5、工件阳极，6、工具阴极，7、上回转轴，8、辅助工作台，9、电解液进液口，10、挡板，11、不锈钢防护罩，12、水平运动导轨，13、托板，14、竖直方向驱动电机，15、Y向回转分度盘16，上回转轴驱动电机，17、水平运动丝杠，18、回转轴护套，19、轴承，20、第二唇形油封圈，21、轴承端盖，22、导流沟槽，23、辅助工作台支架，24、电解槽，25、电解液，26、第一唇形油封圈，27、旋转飞盘，28、凸台，29、Z向工件转轴。
具体实施方式
图1是机床的结构示意图。工件阳极5与工具阴极6分别安装在机床的上下回转轴4、7，回转轴通过驱动电机3、16做高速旋转运动。工具阴极6可分别沿水平以及竖直方向移动以保证不同尺寸大小工件的加工要求。Y向回转分度盘16可以实现上回转轴在XZ平面内进行0-180°角度调整以适应不同锥度的锥形工件。为了保护导轨丝杠等运动部件不被腐蚀，在水平与竖直进给方向分别安装不锈钢防护罩11，可以随着运动机构伸缩。
图2是旋转密封装置的结构示意图。加工时，电解槽24中充满电解液25，锥形工件5随着下回转轴4进行高速旋转。为了防止电解液沿着回转轴流到下方的轴承、电机等部件，设计如下结构：（1）在辅助工作台面8与电解槽24之间安装第一唇形油封圈26，使得加工区域大量的电解液通过电解液槽的排液管道流走，只有一部分电解液渗漏。（2）在辅助工作台8下方安装旋转飞盘27，旋转飞盘为倒锥形，端口将工作台面的凸台28包住。在加工过程中，旋转飞盘随着下回转轴4做高速旋转，在离心力的作用，渗漏下来的电解液被及时甩到导流沟槽22中排走。（3）为进一步保证电解液的密封，在旋转飞盘的下方再安装第二唇形密封圈20。通过上述的唇形密封圈与旋转飞盘的组合使用，利用三层旋转密封结构可以极大地隔绝电解液保证下方的轴承以及电机等运动控制部件的安全。

Claims (2)

1.一种复杂回转体零件电解加工机床，其特征在于：包括机床底座（1）、安装于机床底座（1）的主工作台（2）、通过辅助工作台支架（23）安装于主工作台（2）上的辅助工作台（8）、安装于辅助工作台（8）上的电解槽（24）；
还包括固定于主工作台（2）的工件阳极回转系统，工件阳极回转系统由下回转轴驱动电机（3）、Z向下回转轴（4）和Z向工件转轴（29）组成；其中下回转轴驱动电机（3）固定于主工作台（2）下方，Z向工件转轴（29）位于电解槽（24）中，Z向下回转轴（4）通过轴承（19）安装于主工作台（2）中，并且Z向下回转轴（4）下端与下回转轴驱动电机（3）相连，上端穿过辅助工作台（8）与Z向工件转轴（29）相连；
还包括安装于主工作台（2）上的X方向运动平台、安装于X方向运动平台上的Z向运动平台、安装于Z向运动平台的Y向回转分度盘（15）、安装于Y向回转分度盘（15）上的工具阴极回转系统，工具阴极回转系统由上回转轴驱动电机（16）和上回转轴（7）组成；上回转轴（7）的回转轴线与Y向回转分度盘（15）的轴线垂直；
上述Z向下回转轴（4）和辅助工作台（8）之间安装有用于密封的第一唇形油封圈（26）；在Z向下回转轴（4）上位于辅助工作台（8）和主工作台（2）之间还安装有旋转飞盘（27），旋转飞盘（27）成倒漏斗形；且主工作台（2）上设置有与所述旋转飞盘（27）的下口搭接的导流沟槽（22）。
2.根据权利要求1所述复杂回转体零件电解加工机床，其特点还在于：上述主工作台（2）上还具有高出工作台面的凸台（28），所述的下回转轴（4）就通过所述轴承（19）安装于该凸台处，凸台（28）上还安装有轴承端盖（21）；该轴承端盖（21）与上述Z向下回转轴（4）之间安装有用于密封的第二唇形油封圈（20）。
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