CN107570818B - 叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置及其加工方法，属于电解加工领域。装置包括安装板（1）、进液管（2）、密封箱（6）、安装基座（3）、安装法兰（16）、阴极（4）等部分。阴极的前端面上设有绝缘块，绝缘块与阴极的非加工面贴合，实现了叶片的前缘、叶盆和叶背的三面加工。密封箱内滑动连接有挡液块，挡液块内部设有已加工叶片保护腔，加工过程中，两个挡液块的保护腔始终套在已加工的相邻叶片上，有效避免已加工的相邻叶片的杂散腐蚀。电解液由叶尖往叶根方向流经加工区，保证加工区充满高速流动的电解液，装置通过调整挡液块与阴极之间的间隙大小，控制流场，提高流场的均匀性和可达性。
Description
技术领域
本发明涉及电解加工领域，具体叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置及其工作方法。
背景技术
电解加工是一种非传统的加工技术，基于阳极溶解的原理去除材料。在电解加工过程中，利用已经成型的阴极向着工件阳极进给，工件阳极材料逐渐被溶解，直到加工结束，工件阳极的加工形状和尺寸满足要求。该种加工方法具有工具阴极无损耗，便于加工难加工材料，无切削应力，加工效率高等优点，在航空、航天等领域广泛应用。
电解加工电解液流动方式主要包括正向流动、反向流动和侧向流动。套料电解加工在整体叶盘和扩压器等零部件电解加工中具有其独特的优势。其加工效率高，夹具设计简单，因此，近年来，相关的研究人员对套料电解加工进行了一系列研究。
文章“使用氯化钠电解液高速套型小结”中，提出了带有倒置绝缘腔的套料电解加工方法，使进液流道与已加工叶片分离，成功套型出较高精度和光洁度的叶片。
文章“Turbomachinery component manufacture by application ofelectrochemical,electro-physical and photonic processes”中，采用了出液敞开式电解加工方法。虽然该种加工方式能够快速地套出叶片的形状，但是由于其出液流场是开放的，可控性差，容易造成缺液和短路的现象，而且不能有效控制加工区电解液均匀性和可达性。
申请号为CN201610696734.7的发明所述的全过程一字型流动柔性保护套料电解加工装置及方法，该种流动方式为全过程一字型流动式，提高了套料电解加工的流场稳定性。
传统的正冲全轮廓腐蚀套料电解加工方式虽然其在扩压器和整体叶盘的叶片全轮廓加工中具有优势，但是不能加工叶片的尾缘与轮毂外圆共圆柱面的盘体类零部件；并且对已加工的相邻叶片的杂散腐蚀影响大；加工区电解液均匀性和可达性调整困难。因此，急需提出一种新的电解加工方式，来实现高效电解加工叶片尾缘不溶解的盘体类零部件。
发明内容
本发明的目的在于提供叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置及其工作方法，以解决现有技术不能有效加工的叶片尾缘与轮毂外圆共圆柱面的盘体类零部件等。
一种叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置，其特征在于：包括安装板、进液管、密封箱、安装基座、安装法兰、阴极；上述进液管的后端与安装板连接，进液管的前端与安装基座的后端面连接，安装基座设置于密封箱的内部；密封箱的后端固定于安装法兰前端，安装法兰与进液管的外表面相固定；上述阴极安装于安装基座的前端面，阴极后方的安装基座部分设置有前后贯穿的腔体，腔体内安装有绝缘套，绝缘套一直伸入阴极内部，绝缘套外壁与安装基座腔体内壁之间，绝缘套外壁与阴极内壁之间均设有进液缝隙；上述密封箱的前端设有两个用于卡住环形工件的同心圆弧面；密封箱的内部设有2个滑槽，每个滑槽内均通过滑动方式连接有一个挡液块，滑动方向与安装法兰的平面垂直；每个挡液块的前端面设置有已加工叶片保护腔，后端面和对应滑槽底部之间设有压缩弹簧；上述进液管设有进液口，密封箱设有出液口；所述阴极的前端面上设有绝缘块。
所述的叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置的加工方法，其特征在于：工件的环形基体部分卡在密封箱的前端的两个同心圆弧面内，待加工部分向后伸入密封箱内部；工件压着挡液块向后滑动，加工过程中，挡液块前端的保护腔通过弹簧力的作用始终套接在工件的已加工叶片上；阴极通过安装基座悬空设于两个挡液块之间的间隙内，阴极的两侧分别与两个挡液块之间设有用于出液的缝隙；所述阴极的前端面上的绝缘块的延伸部分设于叶片的尾缘与阴极的非加工刃之间的间隙内；叶片的尾缘与轮毂的外圆面共面，随着阴极向工件进给，叶片的尾缘始终与绝缘块贴合并与电解液隔离；电解加工过程中电解液流动方式为由进液口进液，通过进液管流进绝缘套与安装基座之间的缝隙，并通过绝缘套与阴极内壁之间的间隙由叶尖往叶根方向流经加工区，通过阴极外壁与两挡液块之间的间隙流向出液口，最终从出液口出液。
本发明的优点在于：
（a）该种加工方法采用三面加工刃电解加工，实现叶片的前缘、叶盆和叶背三面加工。叶片的前缘、叶盆和叶背与阴极加工刃之间的间隙内可通入电解液并在电场的作用下进行三面加工，而阴极的非加工刃与叶片尾缘之间的间隙内放置绝缘块，加工时绝缘块始终与叶片尾缘贴合，使叶片尾缘不接触电解液，从而使得叶片尾缘在电场的作用下不发生溶解，即叶片尾缘不加工。与传统的全轮廓腐蚀套料电解加工方式相比，该种加工方法实现了叶片的前缘、叶盆和叶背的三面加工，叶片的尾缘不加工，该方法适用于加工叶片的尾缘与轮毂外圆共圆柱面的盘体类零部件；
（b）通过加工全过程流域的弹性密封，避免已加工叶片的杂散腐蚀。电解加工过程中，通过挡液块保护已加工叶片，压缩弹簧随着工件一起运动，挡液块的空腔始终套在已加工的叶片上，保护已加工的相邻叶片在全过程加工中不受杂散腐蚀的影响；
（c）提高了加工区流动的均匀性和可达性。加工过程中，电解液由进液口进液，通过进液管流进绝缘套与安装基座之间的缝隙，并由叶尖往叶根方向流经加工区，最终从出液口出液。该种装置可以通过调整两个挡液块与阴极之间的间隙大小，控制电解液流动的可达性，保证在尖角或边缘位置有充足的电解液。该种出液转角式流场，可有效控制电解液流速，提高流场均匀性。
附图说明
图1为整体装配图；
图2为密封箱的内部结构示意图；
图3为电解液流动方式示意图；
图4为密封箱与工件连接的结构示意图；
图5为密封箱内部剖视图；
图6为叶片尾缘不溶解的电解加工方式；
其中：1-安装板，2-进液管，3-安装基座，4-阴极，5-绝缘套，6-密封箱，7-工件，8-挡液块，9-滑槽，10-弹簧盖板，11-出液口，12-进液口，13-已加工叶片保护腔，14-弹簧，15-绝缘块，16-安装法兰，17-叶片前缘，18-叶片尾缘。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。本发明的具体工作方法如下：
（a）启动加热系统，待电解液温度加热到30℃，启动恒温系统。
（b）启动电解液循环系统，从进液口通入电解液。
（c）启动直流电源，阴极和阳极通电。
（d） 启动数控机床运行程序，阳极工件沿着工件轴线方向进给，在阴极的电解腐蚀作用下，阳极工件材料逐渐去除，整个加工过程中，阴极加工刃加工叶片的前缘、叶盆、叶背三面，绝缘块的两个侧面分别与阳极工件的外圆面和阴极的非加工刃贴合，保护了工件外圆面不被电解腐蚀。随着电解加工的进行，逐渐套出所需要叶片的形状。
（e）加工结束，断电，关闭电解液循环系统，关闭恒温系统。
Claims (5)
1.一种叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置，其特征在于：包括安装板（1）、进液管（2）、密封箱（6）、安装基座（3）、安装法兰（16）、阴极（4）；
上述进液管（2）的后端与安装板（1）连接，进液管（2）的前端与安装基座（3）的后端面连接，安装基座（3）设置于密封箱（6）的内部；密封箱（6）的后端固定于安装法兰（16）前端，安装法兰（16）与进液管（2）的外表面相固定；
上述阴极（4）安装于安装基座（3）的前端面，阴极（4）后方的安装基座（3）部分设置有前后贯穿的腔体，腔体内安装有绝缘套（5），绝缘套（5）一直伸入阴极（4）内部，绝缘套外壁与安装基座腔体内壁之间，绝缘套外壁与阴极内壁之间均设有进液缝隙；
上述密封箱（6）的前端设有两个用于卡住环形工件的同心圆弧面；密封箱（6）的内部设有2个滑槽（9），每个滑槽内均通过滑动方式连接有一个挡液块（8），滑动方向与安装法兰（16）的平面垂直；每个挡液块（8）的前端面设置有已加工叶片保护腔（13），后端面和对应滑槽底部之间设有压缩弹簧（14）；
上述进液管（2）设有进液口（12），密封箱（6）设有出液口（11）；
所述阴极（4）的前端面上设有绝缘块（15）。
2.根据权利要求1所述的叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置，其特征在于：
所述进液口（12）为2个，分别设置于进液管（2）左右两侧；出液口（11）为2个，分别设置于密封箱（6）左右两侧。
3.根据权利要求1所述的叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置，其特征在于：
上述滑槽（9）后端一直穿通密封箱（6）的后端，密封箱（6）后端面设置有与滑槽对应的弹簧盖板（10），该弹簧盖板（10）即为滑槽底部。
4.根据权利要求3所述的叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置，其特征在于：
上述挡液块（8）的后端面和所述弹簧盖板（10）的前端面对应位置分别设有弹簧孔。
5.根据权利要求1所述的叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置的加工方法，其特征在于：
工件的环形基体部分卡在密封箱（6）的前端的两个同心圆弧面内，待加工部分向后伸入密封箱（6）内部；
工件压着挡液块（8）向后滑动，加工过程中，挡液块（8）前端的已加工叶片保护腔（13）通过弹簧力的作用始终套接在工件（7）的已加工叶片上；
阴极（4）通过安装基座（3）悬空设于两个挡液块（8）之间的间隙内，阴极的两侧分别与两个挡液块（8）之间设有用于出液的缝隙；所述阴极（4）的前端面上的绝缘块（15）的延伸部分设于叶片的尾缘与阴极（4）的非加工刃之间的间隙内；叶片的尾缘与轮毂的外圆面共面，随着阴极向工件（7）进给，叶片的尾缘始终与绝缘块（15）贴合并与电解液隔离;
电解加工过程中电解液流动方式为由进液口（12）进液，通过进液管（2）流进绝缘套（5）与安装基座（3）之间的缝隙，并通过绝缘套与阴极内壁之间的间隙由叶尖往叶根方向流经加工区，通过阴极外壁与两挡液块（8）之间的间隙流向出液口（11），最终从出液口（11）出液。
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