CN107962262A - 涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法 - Google Patents

涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107962262A
CN107962262A CN201711249202.XA CN201711249202A CN107962262A CN 107962262 A CN107962262 A CN 107962262A CN 201711249202 A CN201711249202 A CN 201711249202A CN 107962262 A CN107962262 A CN 107962262A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutting
electrode
electrolysis
turbine
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711249202.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107962262B (zh
Inventor
于冰
张军
桓恒
郑鑫
陈东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd
Original Assignee
AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd filed Critical AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd
Priority to CN201711249202.XA priority Critical patent/CN107962262B/zh
Publication of CN107962262A publication Critical patent/CN107962262A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107962262B publication Critical patent/CN107962262B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23H11/00—Auxiliary apparatus or details, not otherwise provided for
    • B23H11/003—Mounting of workpieces, e.g. working-tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • 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
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B23H3/06—Electrode material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23H3/10—Supply or regeneration of working media

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法，属于航空发动机涡轮盘榫槽电加工技术领域。该电极为切割电极，用于电解机床上作为工具阴极，对涡轮盘榫槽进行快速切割成型加工；以所述电极为切割电解的一种加工装置，包括电源，工作箱，涡轮盘零件，切割电极，工件装夹定位系统和电解液循环系统；采用该装置进行切割加工的方法，包括安装设备，找正，调节加工间隙，进行切割加工，加工过程控制加工参数，加工完成后，将涡轮盘零件分度旋转至下一个工位，重复，直至完成整个涡轮盘榫槽的电解切割加工。该方法采用电解切割快速成型的切割电极，通过电解切割快速成型加工工艺过程，以完成涡轮盘榫槽高效率、高质量的加工。

Description

涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法
技术领域
本发明涉及航空发动机涡轮盘榫槽电加工技术领域，具体涉及一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法。
背景技术
涡轮盘是航空发动机的重要零件，与上面安装的涡轮叶片构成涡轮转子，是涡轮发动机将热能转化为机械能的做功部件。涡轮盘工作环境极其恶劣，承受着高温高压燃气的冲击、以及叶片和自身的离心力、冷热交替变化、应力循环、震动疲劳等，因此，对涡轮盘加工要求高质量、高可靠性、抗疲劳性。涡轮盘主要由盘体和分布在盘轮缘一周的数十个枞树形榫槽组成，结构复杂，加工难度大，其榫槽的加工质量直接影响涡轮盘的抗疲劳性能和使用寿命。涡轮盘榫槽一般均采用拉削或铣削加工方法，加工后槽边存在毛刺、尖边，采用人工用锉刀、砂纸、纱布等逐个榫槽进行手工打磨、抛光这些落后的方式，加工效率低，成本高，质量不稳定，不适于批量生产。
电解加工的原理是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解而去除材料，将零件加工成型。电解切割快速成型加工是一种无加工应力、无热影响区的加工方法，其利用切割电极将涡轮盘榫槽大余量进行快速切割成型，并且可以进行多工位同时加工，大幅度提高加工效率，零件表面无毛刺、无尖边等，可提高表面粗糙度2～3个等级，有效提高零件表面完整性。
发明内容
本发明的目的在于替代传统加工方法，解决涡轮盘榫槽加工及其后处理工艺(棱边去毛刺和抛光倒圆加工)效率低、成本高、质量不稳定的难题，为有效降低人工劳动强度，提高零件加工质量，提供一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法，该方法采用电解切割快速成型的切割电极，通过电解切割快速成型加工工艺过程，以完成涡轮盘榫槽高效率、高质量的加工。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极，为切割电极，用于电解机床上作为工具阴极，对涡轮盘榫槽进行快速切割成型加工，其材料为不锈钢或铜钨合金材料；
所述的切割电极为薄壁结构，其型面部分根据不同涡轮盘零件的榫槽，通过间隙计算设计成不同的榫槽形状，满足其无余量成型加工要求；
所述的切割电极的横截面积，应确保切割电极进入工件阳极后电解液能够顺利流入加工区为宜；
所述的切割电极的高度≤榫槽高度的1/3或切割电极高度不超过榫槽高度5mm；以确保切割电极在进行切割加工时不形成喇叭口为宜；
所述的切割电极的横截面积与高度比优选为0.2～0.5，且保证切割电极的刚性不变形。
所述的用于电解机床上作为阴极，具体为通过HSK高精度液压头固定在电解机床运动轴上，与工件阳极配合实现电解切割成型加工。
所述的切割电极为单工位或多工位，所述的多工位的工位个数≤11个。
所述的切割电极采用电火花线切割加工成型。
本发明的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工装置，包括电源12，工作箱11，涡轮盘零件4，切割电极5，工件装夹定位系统和电解液循环系统；
其中，工件装夹定位系统包括设备平台1，夹具2，防护垫圈3，压盖6，螺栓7和螺母8；所述的电解液循环系统包括电解液供液装置9，电解液10，电解液槽13和过滤器14。
其中，工件装夹定位系统中，涡轮盘零件4固定在夹具2内侧的定位止口上，夹具2连同涡轮盘零件4设置在设备平台1中心位置，其中，螺栓7连接在夹具2中心，穿过涡轮盘零件4、压盖6，通过螺母8和螺栓7配合压紧压盖6，涡轮盘零件4和夹具2之间设置有防护垫圈3，涡轮盘零件4的上方布置有切割电极5，二者垂直方向的距离即为加工间隙△，涡轮盘零件4的榫槽加工处设置有电解液供液装置9；
设备平台1、夹具2、防护垫圈3、螺栓7、压盖6、螺母8、涡轮盘零件4、切割电极5和电解液供液装置9组装布置后组成的整体都布置在工作箱11的内部；
工作箱11的下部与电解液槽13相连接，电解液槽13内盛有电解液10，并通过过滤器14与电解液供液装置9相连接；
工作箱11外设置有电源12，电源12的正极通过夹具2和涡轮盘零件4相连，电源12的负极和切割电极5相连。
所述的切割电极为送进式切割电极，所述的设备平台为具有分度功能的设备平台。
所述的切割电极和工件装夹定位系统，具有导电、定位、夹紧、用于装夹涡轮盘零件，实现涡轮盘榫槽电解切割加工。
所述的电解液循环系统，具有提供一定温度、浓度、清洁的电解液，形成电解液流场功能，并清除电解产物。
所述的电解液供液装置设置在涡轮盘零件的榫槽加工处的正上方或侧方，优选为正上方。
所述的电源为直流电源，目的在于提供加工所需的稳定的电流。
本发明的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，包括以下步骤：
步骤1，将待加工的涡轮盘零件定位装夹在夹具定位止口上，待加工的涡轮盘零件中心与设备平台中心找正重合；
步骤2，将切割电极与涡轮盘榫槽加工部位对正，通过对刀调整好待加工的涡轮盘零件与切割电极的加工间隙△；
步骤3，将待加工的涡轮盘零件通过夹具连接电源正极，切割电极连接电源负极；
所述的切割电极采用单轴送进式加工方式；
步骤4，新鲜电解液快速流动到加工区域，接通电源开始进行切割加工，控制加工时间直至切割电极加工进入防护垫圈深度为1mm±0.2mm，关闭电源；
所述的电解液采用外冲液方式；
步骤5，将待加工的涡轮盘零件分度旋转至下一个工位，重复步骤2～4，直至完成整个涡轮盘榫槽的电解切割加工。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，其加工过程中，根据待加工的涡轮盘零件和试验确定的工艺参数范围为：
加工电压U：10～35V；加工电流I：20～100A；电解液成分：NaNO3水溶液；电解液质量浓度：5～25wt.％；电解液压力P：3～12bar；电解液温度T：20～35℃；加工间隙△：0.05～0.5mm；加工时间t：10～30min。
所述的步骤4中，所述的电解液出液口为电解液供液装置的出液口，其优选设置在待加工的涡轮盘零件加工部位的正上方。
所述的步骤5中，所述的分度旋转的旋转角度根据涡轮盘榫槽的个数和切割电极的工位数进行确定。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，根据实际情况，可以进行二次切割加工，实现涡轮盘榫槽的高精度加工。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，根据不同涡轮盘榫槽的规格或结构，为单工位加工方式或多工位加工方式；当榫槽和涡轮盘无倾斜角度时，宜采用多工位加工方式。
本发明的一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法，与现有技术相比，其有益效果为：
1.本发明技术可应用于航空发动机涡轮盘类零件榫槽的制造领域，适用于钛合金、高温合金等材料的涡轮盘榫槽加工。该项工艺方法不同于传统的拉削加工+手工去毛刺的机械加工，电解切割快速成型加工可提高效率至少1倍以上(拉削+人工打磨去毛刺加工1个涡轮盘约需10+40小时，电解切割快速成型加工仅需5～30小时，后续无人工去毛刺工序)，降低加工成本(电极零损耗)并提高了生产效率，并极大的减轻工人劳动强度，可有效解决此类榫槽加工精度高等技术难题，适于大批量生产。
2.本发明解决了涡轮盘榫槽高效率、高质量的加工难题，提出一种新的电解切割快速成型加工电极及其工艺方法，保证涡轮盘榫槽的大余量去除及无毛刺精密成型加工。相对于拉削加工方法，电解加工成本仅为数控铣成本的10％，效率却是其3倍以上。
3.本发明提出一种无应力、效率高、成本低的涡轮盘榫槽大余量去除及精密成型加工电极及工艺方法，同时节省了去毛刺和倒圆光整等工序。其技术关键：一是送进式切割电极及加工装置中夹具的设计开发，加工方法可设计成一次加工一个榫槽，也可设计成一次加工多个榫槽，实现了单工位或多工位一次切割成型加工，大大提高加工效率，但同时也增加技术难度；二是加工过程采用防护垫圈设计，其作用是固定被切割下来的涡轮盘榫槽余料，目的在于防止涡轮盘榫槽临近切透时，其榫槽余料由于自身及电解液等外力因素引起的颤动而导致加工过程短路。三是电解加工工艺参数优化固化，该项工艺方法属于特种加工，关键在于过程控制。通过试验优化，确定最佳的工艺参数，并进行固化，零件加工表面质量好，无毛刺及尖边，倒圆均匀，保证加工工艺过程的稳定性。通过上述技术突破，可实现涡轮盘榫槽的高质量、高效率、低成本的批量生产。
4.电解切割快速成型加工的工作原理是金属在电解液中发生基于电解作用的阳极溶解。与一般电解成型加工不同的是，电解切割加工时，切割电极的加工面积很小，但零件加工部位被切除的体积很大，因此相对比较容易在短时间内加工部位完成定域局部溶解，实现大余量的去除加工。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为单工位的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极示意图；其中，(a)为左视图，(b)为正视图；
图中，h为涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极的高度，d为涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极的横截面积；
图2为多工位的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极示意图；
图3为涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工装置示意图；
图中，1为设备平台，2为夹具，3为防护垫圈，4为涡轮盘零件，5为切割电极，6为压盖，7为螺栓，8为螺母，9为电解液供液装置，10为电解液，11为工作箱，12为电源，13为电解液槽，14为过滤器。
图4为多工位的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极切割加工涡轮盘榫槽的示意图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例，除特殊说明，采用的原料均为市购。
其中，所述的铜钨合金材料中，铜占铜钨合金的质量百分比为10～50％。
实施例1
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极，其侧视图见图1(a)，其主视图见图1(b)，其中，图中，h为涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极的高度，d为涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极的横截面积；
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极为切割电极，用于电解机床上作为工具阴极，对涡轮盘榫槽进行快速切割成型加工，其材料为铜钨合金材料；
所述的切割电极为薄壁结构，其型面部分根据不同涡轮盘零件的榫槽，通过间隙计算设计成不同的榫槽形状，满足其无余量成型加工要求；
所述的切割电极的横截面积d，应确保切割电极进入工件阳极后电解液能够顺利流入加工区为宜；
所述的切割电极的高度h为榫槽高度的1/3；以确保切割电极在进行切割加工时不形成喇叭口为宜；
所述的切割电极的横截面积与高度比为0.2，且保证切割电极的刚性不变形。
所述的用于电解机床上作为阴极，具体为通过HSK高精度液压头固定在电解机床运动轴上，与工件阳极配合实现电解切割成型加工。
所述的切割电极为单工位，其示意图见图1。
所述的切割电极采用电火花线切割加工成型。
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工装置，其示意图见图3，该加工装置包括电源12，工作箱11，涡轮盘零件4，切割电极5，工件装夹定位系统和电解液循环系统；
其中，工件装夹定位系统包括设备平台1，夹具2，防护垫圈3，压盖6，螺栓7和螺母8；所述的电解液循环系统包括电解液供液装置9，电解液10，电解液槽13和过滤器14。
其中，工件装夹定位系统中，涡轮盘零件4固定在夹具2内侧的定位止口上，夹具2连同涡轮盘零件4设置在设备平台1中心位置，其中，螺栓7连接在夹具2中心，穿过涡轮盘零件4、压盖6，通过螺母8和螺栓7配合压紧压盖6，涡轮盘零件4和夹具2之间设置有防护垫圈3，涡轮盘零件4的上方布置有切割电极5，二者垂直方向的距离即为加工间隙△，涡轮盘零件4的榫槽加工处设置有电解液供液装置9；
设备平台1、夹具2、防护垫圈3、螺栓7、压盖6、螺母8、涡轮盘零件4、切割电极5和电解液供液装置9组装布置后组成的整体都布置在工作箱11的内部；
工作箱11的下部与电解液槽13相连接，电解液槽13内盛有电解液，并通过过滤器14与电解液供液装置9相连接；
工作箱11外设置有电源12，电源12的正极通过夹具2和涡轮盘零件4相连，电源12的负极和切割电极5相连。
所述的切割电极5为送进式切割电极，所述的设备平台1为具有分度功能的设备平台。
所述的切割电极5和工件装夹定位系统，具有导电、定位、夹紧、用于装夹涡轮盘零件，实现涡轮盘榫槽电解切割加工。
所述的电解液循环系统，具有提供一定温度、浓度、清洁的电解液，形成电解液流场功能，并清除电解产物。
所述的电解液供液装置设置在涡轮盘零件的榫槽加工处的正上方。
所述的电源为直流电源，目的在于提供加工所需的稳定的电流。
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，利用上述加工装置，包括以下步骤：
步骤1，将待加工的涡轮盘零件4定位装夹在具有防护垫圈3夹具2定位止口上，待加工的涡轮盘零件4中心与具有分度功能的设备平台1中心找正重合；将螺母7连接固定到夹具2上，并安装压盖6，拧紧螺母8，完成工件安装。
步骤2，将切割电极5与涡轮盘榫槽加工部位对正，通过对刀调整好待加工的涡轮盘零件与切割电极的加工间隙△；(Δ＝0.1～0.5mm)
步骤3，将待加工的涡轮盘零件4通过夹具2连接电源正极，切割电极5连接电源负极；
所述的切割电极采用单轴送进式加工方式；
步骤4，配置好电解液，通过过滤器14后，与电解液供液装置9连接，采用外冲液方式使新鲜电解液10，快速流动到加工区域，接通电源开始进行切割加工，切割电极开始向下进行送进式电解切割加工，控制加工时间直至切割电极加工进入防护垫圈深度为1mm±0.2mm，关闭电源；切割电极5向上运动，抬高至涡轮盘零件4表面以上安全位置；
所述的电解液出液口为电解液供液装置9的出液口，其设置在待加工的涡轮盘零件加工部位的正上方；
切割加工后，电解液自动流道电解槽13，通过过滤器14过滤后，循环使用。
步骤5，将待加工的涡轮盘零件利用设备平台分度旋转至下一个工位，重复步骤2～4，直至完成整个涡轮盘榫槽的电解切割加工。
其中，手动将上一工位切割加工后的榫槽余料取下，放置废料回收指定位置。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，其加工过程中，根据待加工的涡轮盘零件和试验确定的工艺参数范围为：
加工电压U：10V；加工电流I：20A；电解液成分：NaNO3水溶液；电解液质量浓度：5wt.％；电解液压力P：3bar；电解液温度T：20℃；加工间隙△：0.1mm；加工时间t：10min。
所述的分度旋转的旋转角度根据涡轮盘榫槽的个数和切割电极的工位数进行确定。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，根据实际情况，可以进行二次切割加工，实现涡轮盘榫槽的高精度加工。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，根据不同涡轮盘榫槽的规格或结构，为单工位加工方式。
实施例2
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极，其示意图见图2，所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极为切割电极，用于电解机床上作为工具阴极，对涡轮盘榫槽进行快速切割成型加工，其材料为不锈钢材料；
所述的切割电极为薄壁结构，其型面部分根据不同涡轮盘零件的榫槽，通过间隙计算设计成不同的榫槽形状，满足其无余量成型加工要求；
所述的切割电极的横截面积d，应确保切割电极进入工件阳极后电解液能够顺利流入加工区为宜；
所述的切割电极的高度h为榫槽高度+5mm；以确保切割电极在进行切割加工时不形成喇叭口为宜；
所述的切割电极的横截面积与高度比为0.5，且保证切割电极的刚性不变形。
所述的用于电解机床上作为阴极，具体为通过HSK高精度液压头固定在电解机床运动轴上，与工件阳极配合实现电解切割成型加工。
所述的切割电极为多工位，本实施例中，多工位的工位个数为6个。6个单工位电极作为一个整体结构。
所述的切割电极采用电火花线切割加工成型。
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工装置，同实施例1，不同之处在于，所用的切割电极为本实施例所述的多工位的切割电极。
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，利用上述加工装置，包括以下步骤：
步骤1，将待加工的涡轮盘零件4定位装夹在具有防护垫圈3夹具2定位止口上，待加工的涡轮盘零件4中心与具有分度功能的设备平台1中心找正重合；将螺母7连接固定到夹具2上，并安装压盖6，拧紧螺母8，完成工件安装。
步骤2，将切割电极5与涡轮盘榫槽加工部位对正，通过对刀调整好待加工的涡轮盘零件与切割电极的加工间隙△；(Δ＝0.1～0.5mm)
步骤3，将待加工的涡轮盘零件4通过夹具2连接电源正极，切割电极5连接电源负极；
所述的切割电极采用单轴送进式加工方式；
步骤4，配置好电解液，通过过滤器14后，与电解液供液装置9连接，采用外冲液方式使新鲜电解液10，快速流动到加工区域，接通电源开始进行切割加工，切割电极开始向下进行送进式电解切割加工，控制加工时间直至切割电极加工进入防护垫圈深度为1mm±0.2mm，关闭电源；切割电极5向上运动，抬高至涡轮盘零件4表面以上安全位置；
所述的电解液出液口为电解液供液装置9的出液口，其设置在待加工的涡轮盘零件加工部位的正上方；
切割加工后，电解液自动流道电解槽13，通过过滤器14过滤后，循环使用。
步骤5，将待加工的涡轮盘零件利用设备平台分度旋转至下一个工位，重复步骤2～4，直至完成整个涡轮盘榫槽的电解切割加工。多工位的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极切割加工涡轮盘榫槽的示意图，见图4。
其中，手动将上一工位切割加工后的榫槽余料取下，放置废料回收指定位置。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，其加工过程中，根据待加工的涡轮盘零件和试验确定的工艺参数范围为：
加工电压U：35V；加工电流I：100A；电解液成分：NaNO3水溶液；电解液质量浓度：25wt.％；电解液压力P：12bar；电解液温度T：35℃；加工间隙△：0.5mm；加工时间t：30min。
所述的分度旋转的旋转角度根据涡轮盘榫槽的个数和切割电极的工位数进行确定。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，根据实际情况，可以进行二次切割加工，实现涡轮盘榫槽的高精度加工。
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，根据不同涡轮盘榫槽的规格或结构，为多工位加工方式。
实施例3
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极，同实施例2，不同之处在于，所述的切割电极为多工位，本实施例中，多工位的工位个数为11个。11个单工位电极作为一个整体结构。
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工装置，同实施例2，不同之处在于，采用的切割电极为本实施例电极。
一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，同实施例2，不同之处在于，本实施例采用本实施例的加工装置，在加工过程中，根据待加工的涡轮盘零件和试验确定的工艺参数范围为：
加工电压U：20V；加工电流I：50A；电解液成分：NaNO3水溶液；电解液质量浓度：10wt.％；电解液压力P：8bar；电解液温度T：30℃；加工间隙△：0.2mm；加工时间t：20min。

Claims (10)

1.一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极，其特征在于，该涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极为切割电极，用于电解机床上作为工具阴极，对涡轮盘榫槽进行快速切割成型加工，其材料为不锈钢或铜钨合金材料；
所述的切割电极为薄壁结构，其型面部分根据不同涡轮盘零件的榫槽，通过间隙计算设计成不同的榫槽形状，满足其无余量成型加工要求；
所述的切割电极的横截面积，由切割电极进入工件阳极后电解液能够顺利流入加工区确定；
所述的切割电极的高度≤榫槽高度的1/3或切割电极高度不超过榫槽高度5mm；
所述的切割电极的横截面积与高度比为0.2～0.5，且保证切割电极的刚性不变形。
2.如权利要求1所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极，其特征在于，所述的用于电解机床上作为阴极，具体为通过HSK高精度液压头固定在电解机床运动轴上，与工件阳极配合实现电解切割成型加工。
3.如权利要求1所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极，其特征在于，所述的切割电极为单工位或多工位，所述的多工位的工位个数≤11个。
4.如权利要求1所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极，其特征在于，所述的切割电极采用电火花线切割加工成型。
5.一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工装置，其特征在于，该涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工装置包括电源(12)，工作箱(11)，涡轮盘零件(4)，权利要求1所述的切割电极(5)，工件装夹定位系统和电解液循环系统；
其中，工件装夹定位系统包括设备平台(1)，夹具(2)，防护垫圈(3)，压盖(6)，螺栓(7)和螺母(8)；所述的电解液循环系统包括电解液供液装置(9)，电解液(10)，电解液槽(13)和过滤器(14)；
其中，工件装夹定位系统中，涡轮盘零件(4)固定在夹具(2)内侧的定位止口上，夹具(2)连同涡轮盘零件(4)设置在设备平台(1)中心位置，其中，螺栓(7)连接在夹具(2)中心，穿过涡轮盘零件(4)、压盖(6)，通过螺母(8)和螺栓(7)配合压紧压盖(6)，涡轮盘零件(4)和夹具(2)之间设置有防护垫圈(3)，涡轮盘零件(4)的上方布置有切割电极(5)，二者垂直方向的距离即为加工间隙Δ，涡轮盘零件(4)的榫槽加工处设置有电解液供液装置(9)；
设备平台(1)、夹具(2)、防护垫圈(3)、螺栓(7)、压盖(6)、螺母(8)、涡轮盘零件(4)、切割电极(5)和电解液供液装置(9)组装布置后组成的整体都布置在工作箱(11)的内部；
工作箱(11)的下部与电解液槽(13)相连接，电解液槽(13)内盛有电解液(10)，并通过过滤器(14)与电解液供液装置(9)相连接；
工作箱(11)外设置有电源(12)，电源(12)的正极通过夹具(2)和涡轮盘零件(4)相连，电源(12)的负极和切割电极(5)相连。
6.如权利要求5所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工装置，其特征在于，所述的切割电极为送进式切割电极，所述的设备平台为具有分度功能的设备平台。
7.一种涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，其特征在于，采用权利要求5所述的装置，包括以下步骤：
步骤1，将待加工的涡轮盘零件(4)定位装夹在夹具(2)定位止口上，待加工的涡轮盘零件(4)中心与设备平台(1)中心找正重合；
步骤2，将切割电极(5)与涡轮盘榫槽加工部位对正，通过对刀调整好待加工的涡轮盘零件(4)与切割电极(5)的加工间隙Δ；
步骤3，将待加工的涡轮盘零件(4)通过夹具(2)连接电源(12)正极，切割电极(5)连接电源(12)负极；
所述的切割电极采用单轴送进式加工方式；
步骤4，新鲜电解液快速流动到加工区域，接通电源开始进行切割加工，控制加工时间直至切割电极加工进入防护垫圈深度为1mm±0.2mm，关闭电源；
所述的电解液采用外冲液方式；
步骤5，将待加工的涡轮盘零件分度旋转至下一个工位，重复步骤2～4，直至完成整个涡轮盘榫槽的电解切割加工；
所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，其加工过程中，根据待加工的涡轮盘零件和试验确定的工艺参数范围为：
加工电压U：10～35V；加工电流I：20～100A；电解液成分：NaNO3水溶液；电解液质量浓度：5～25wt.％；电解液压力P：3～12bar；电解液温度T：20～35℃；加工间隙Δ：0.05～0.5mm；加工时间t：10～30min。
8.如权利要求7所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，其特征在于，所述的步骤4中，所述的电解液出液口为电解液供液装置的出液口，其设置在待加工的涡轮盘零件加工部位的正上方。
9.如权利要求7所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，其特征在于，所述的步骤5中，所述的分度旋转的旋转角度根据涡轮盘榫槽的个数和切割电极的工位数进行确定。
10.如权利要求7所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，其特征在于，所述的涡轮盘榫槽电解切割快速成型的加工方法，根据不同涡轮盘榫槽的规格或结构，为单工位加工方式或多工位加工方式；当榫槽和涡轮盘无倾斜角度时，采用多工位加工方式。
CN201711249202.XA 2017-12-01 2017-12-01 涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法 Active CN107962262B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711249202.XA CN107962262B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711249202.XA CN107962262B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107962262A true CN107962262A (zh) 2018-04-27
CN107962262B CN107962262B (zh) 2019-02-01

Family

ID=61999449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711249202.XA Active CN107962262B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107962262B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110170875A (zh) * 2019-07-11 2019-08-27 嘉兴恒瑞动力有限公司 用于涡轮盘及盘类零件的拉削加工工装
CN110340467A (zh) * 2019-06-28 2019-10-18 南京航空航天大学 开口对称式阴极榫槽电解加工装置及方法
CN110587047A (zh) * 2019-09-18 2019-12-20 扬州大学 一种涡轮榫槽超声辅助精密电解磨削加工方法
CN110961722A (zh) * 2019-11-21 2020-04-07 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种航空发动机涡轮盘榫槽制造方法
CN112620844A (zh) * 2020-12-02 2021-04-09 哈尔滨工业大学 一种用于闭式整体叶盘粗加工的多通道并行加工电极
CN114749739A (zh) * 2022-04-08 2022-07-15 南京航空航天大学 一种脉动态精密电解拉削加工涡轮盘榫槽的装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3268434A (en) * 1962-05-11 1966-08-23 Garrett Corp Apparatus for electrolytic machining
CN101524778A (zh) * 2009-03-10 2009-09-09 南京航空航天大学 开槽电解加工方法及开槽工具
CN102873417A (zh) * 2012-09-28 2013-01-16 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 涡轮盘榫槽电化学去毛刺加工的方法及其专用装置
CN103752965A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 南京航空航天大学 可直线与旋转复合进给的整体叶盘电解加工工具及方法
CN104148992A (zh) * 2014-07-16 2014-11-19 北京航空航天大学 一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3268434A (en) * 1962-05-11 1966-08-23 Garrett Corp Apparatus for electrolytic machining
CN101524778A (zh) * 2009-03-10 2009-09-09 南京航空航天大学 开槽电解加工方法及开槽工具
CN102873417A (zh) * 2012-09-28 2013-01-16 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 涡轮盘榫槽电化学去毛刺加工的方法及其专用装置
CN103752965A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 南京航空航天大学 可直线与旋转复合进给的整体叶盘电解加工工具及方法
CN104148992A (zh) * 2014-07-16 2014-11-19 北京航空航天大学 一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110340467A (zh) * 2019-06-28 2019-10-18 南京航空航天大学 开口对称式阴极榫槽电解加工装置及方法
CN110170875A (zh) * 2019-07-11 2019-08-27 嘉兴恒瑞动力有限公司 用于涡轮盘及盘类零件的拉削加工工装
CN110587047A (zh) * 2019-09-18 2019-12-20 扬州大学 一种涡轮榫槽超声辅助精密电解磨削加工方法
CN110587047B (zh) * 2019-09-18 2020-07-31 扬州大学 一种涡轮榫槽超声辅助精密电解磨削加工方法
CN110961722A (zh) * 2019-11-21 2020-04-07 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种航空发动机涡轮盘榫槽制造方法
CN112620844A (zh) * 2020-12-02 2021-04-09 哈尔滨工业大学 一种用于闭式整体叶盘粗加工的多通道并行加工电极
CN112620844B (zh) * 2020-12-02 2021-11-16 哈尔滨工业大学 一种用于闭式整体叶盘粗加工的多通道并行加工电极
CN114749739A (zh) * 2022-04-08 2022-07-15 南京航空航天大学 一种脉动态精密电解拉削加工涡轮盘榫槽的装置及方法
CN114749739B (zh) * 2022-04-08 2023-07-14 南京航空航天大学 一种脉动态精密电解拉削加工涡轮盘榫槽的装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107962262B (zh) 2019-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107962262B (zh) 涡轮盘榫槽电解切割快速成型的电极和加工装置及方法
CN102873417B (zh) 涡轮盘榫槽电化学去毛刺加工的方法及其专用装置
CN101524805B (zh) 一种加工三元流闭式叶轮叶间通道的方法及其专用夹具
CN102861956B (zh) 一种航空发动机涡轮叶片无重熔层气膜孔的加工方法
CN102794516B (zh) 一种整体叶盘叶型精微电解加工电极及加工方法
CN104014880B (zh) 一种无重铸层微小孔的激光‑电解复合加工装置及方法
CN101704142B (zh) 一种钛合金大尺寸叶片电解加工方法
CN106825805B (zh) 可拆卸组合式工具阴极及其电解磨铣加工方法
CN106513883B (zh) 一种叶片型面精密电解成型电极及加工方法
CN103802039B (zh) 一种凹曲面超硬磨料砂轮激光修整设备及方法
CN107649755B (zh) 高速电弧放电磨削复合加工方法
CN104772535B (zh) 开放式三维流道高速电弧放电层扫加工方法
CN109909567B (zh) 高效精密电解机械组合式铣削加工方法及装置
CN109967805B (zh) 用于电化学放电机械铣削复合加工的工具阴极及使用方法
CN107891201B (zh) 铸造回转体零件铸造余量和铸造冒口的电解加工方法
CN105855650B (zh) 双工具阴极电解磨铣加工系统及加工复杂薄壁方法
CN103480919A (zh) 大模数硬齿面齿条齿形精加工方法
CN102941383B (zh) 剃须刀静刀盖内壁减薄电解加工装置及其加工工艺方法
CN110756926A (zh) 高效铣削平面的电火花电解连续加工方法及工具
CN104551277A (zh) 一种用于电化学-机械复合加工的线锯绕制工具电极
CN102581399A (zh) 一种剃须刀静刀盖群缝电解加工装置及其加工工艺方法
CN110340467A (zh) 开口对称式阴极榫槽电解加工装置及方法
CN110744155B (zh) 一种蜂窝扇段高效电解磨削装置及加工方法
CN109514011A (zh) 一种电火花穿孔加工方法
CN113333882A (zh) 一种闭式结构叶片电解加工流场精确调控设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant