CN109277654B - 旋印电解加工封液装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋印电解加工封液装置与方法，属于电解加工技术领域。其装置包括：冲液夹具座，辅助密封套，固定盖板，可伸缩盖板，随动盖板；其中冲液夹具座后壁面有一个主冲液口，前壁面有一个出液口，左、右侧壁分别有一个辅助冲液口。辅助密封套上端与固定轴套连接，下端与可伸缩盖板和随动盖板相连，并通过密封圈与工具旋转主轴配合，实现旋转密封。加工时，主冲液口由后往前冲液，辅助冲液口由前往后冲液，且冲液压力不小于主冲液口的冲液压力，实现两侧非加工区流道的封液；辅助密封套、随动盖板、可伸缩盖板随阴极进给而移动，保证夹具上端面始终密封。本发明的封液方法可有效改善加工区流场分布，提高旋印电解加工的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋印电解加工封液装置与方法，属于电解加工技术领域。
背景技术
机匣是航空发动机关键零部件，起着支撑转子，固定静子和保护核心内部结构的作用，此外为了固定管路与喷油嘴等零件，机匣表面往往设计有复杂轮廓的凸台结构；为了提高发动机性能，材料也多选用钛合金、高温合金等超级合金材料。这也增加了传统数控铣削方法加工机匣零件的难度，使其加工周期更长，加工成本更高，产品合格率下降。
电解加工是一种基于电化学阳极溶解原理来去除材料的特种加工方法，具有不受材料强度、硬度限制，加工效率高，表面质量好，阴极无损耗，工件无残余应力等诸多优点，被广泛应用于航空发动机零部件（如：叶片、整体叶盘、扩压器，机匣等）的加工制造。
目前机匣电解加工方法主要有“分块”电解加工方法，照相电解加工方法和旋印电解加工方法。沈阳黎明航空发动机有限责任公司采用“分块”电解加工方法实现机匣表面复杂型面的加工（见专利“电解加工复杂机匣型面的方法”，申请号 200910248600.9 申请人沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司 发明人 徐斌 朱海南等），其把整个外型面分成若干个加工区域，并设计对应的阴极，依次对各个型面进行加工。该加工方法阴极数目多，加工工序繁琐，工件表面存在“出水痕”与“接刀痕”，需要另外工序将其去掉。北京航空制造工程研究所采用照相电解加工方法加工出燃烧室薄壁机匣表面复杂凸台结构（见文章，“薄壁机匣高效整体一次成形电解加工技术的研究”，作者 李红英，张明岐，程小元。《电加工与模具》 2014年第一期），其加工前需要对非加工部位进行局部绝缘保护，加工过程中阴极固定不动，工件旋转，可实现机匣表面复杂表面形状的连续整体一次成形。但这种方法难以精确控制腐蚀深度，适合矮凸台成形。针对机匣的结构特点，南京航空航天大学提出机匣旋印电解加工方法（见专利“航空发动机薄壁机匣电解加工方法”，申请号 201410547093 申请人 南京航空航天大学 发明人 朱荻 朱增伟等），其利用单一开有窗口的回转体阴极，精确控制电极间的相对运动，可实现薄壁机匣表面复杂凹凸结构的一次性加工，具有加工工序简单，加工效率高和应用范围广等优点。
在旋印电解加工中，工件电极与工具电极分别安装于上、下回转主轴上，两电极同步对转，同时工具电极向工件电极匀速进给。工具电极的移动使夹具上端面需要留出的空间，不能完全封闭；电极的旋转运动使电极与夹具侧壁也存在间隙，随着加工的进行，阴极在不断的进给，工件不断溶解，两侧非加工区间隙越来越大。在此条件下，导致流场发散，电解液主要从工件与夹具上下端面之间的空隙以及左右两侧非加工区流过，加工区电解液流速较小，流场分布较差，导致加工稳定性较差，容易出现短路现象。尤其在高凸台加工中，工件腐蚀量大，非加工区流道远大于加工间隙，加工区流场分布严重不均，导致局部电解液流速较小，甚至缺液，加工产物不能及时排除加工间隙，导致工件阳极与工具阴极发生短路，影响加工的进行。因此，为了提高旋印电解加工的稳定性，必须要实现流道的密封，使整个加工过程电解液都尽可能少的从上、下非加工区和两侧非加工区流过，保证加工区流场分布的均匀性。
发明内容
本发明的目的在于解决旋印电解加工中流道难以封闭，电解液主要从非加工区流过，导致加工区流场变差而影响加工的实际问题，提出了一种新型旋印电解加工旋转封液方法，有效改善了加工区流场分布，提高了旋印电解加工的稳定性。
一种旋印电解加工封液装置，其特征在于：包括工件单元、工件旋转主轴、工具单元、工具旋转主轴、冲液夹具座、固定盖板、可伸缩盖板、随动盖板、辅助密封套；上述冲液夹具座的后壁面中间位置设置有主冲液口、前壁面中间位置设置有出液口，主冲液口正对加工区，顺着电极旋转方向，由后往前冲液；冲液夹具座的左端设置有左辅助冲液口，冲液夹具座的右端设置有右辅助冲液口；左辅助冲液口和右辅助冲液口分别正对左右两侧非加工区，由前往后冲液。上述冲液夹具座的左、右侧壁设置有插缝，前、后侧壁内侧设置有插槽；上述固定盖板、可伸缩盖板和随动盖板通过插缝和插槽从左向右依次安装于冲液夹具座上。上述冲液夹具座的底部左侧设计有圆形孔，工件主轴穿过该圆形孔，并通过第一密封圈实现旋转密封；工件单元与工件旋转主轴上端固定连接，在保证不干涉的情况下，工件单元的下端面与冲液夹具座的底部之间以及工件单元上端面与固定盖板和可伸缩盖板之间留有尽可能小的间隙，使电解液尽可能少的从工件单元上下端面流过。上述工具旋转主轴从上向下伸入冲液夹具座右侧内部，工具旋转主轴安装于固定轴套内，上述辅助密封套上端与轴套固定连接，下端通过第二密封圈与工具单元密封配合，工具单元与工具旋转主轴下端固定连接；在保证不干涉的情况下，工具单元下端面与冲液夹具座的底部以及工具单元与可伸缩盖板和随动盖板之间留有尽可能小的间隙，使电解液尽可能少的从工具单元上、下端面流过。上述可伸缩盖板和随动盖板位于第二密封圈下方，且与辅助密封套下端固定；其中可伸缩盖板的右端和随动盖板的左端均具有与工具阴极单元相配的弧形缺口结构；上述固定盖板的右端端面开有凹槽；可伸缩盖板的左端端面设置有突出段；可伸缩盖板的突出段插入固定盖板的凹槽内，上述固定盖板和可伸缩盖板通过左右伸缩结构连接，可伸缩盖板的突出段可在固定盖板的凹槽内左右移动。
上述左右伸缩结构由呈X状连接的上支撑杆和下支撑杆组成，上支撑杆的左端与固定盖板固定连接，其右端通过上支撑杆滚珠安装于可伸缩盖板的导槽内。下支撑杆的右端与可伸缩盖板固定连接，其左端通过下支撑杆滚珠安装于固定盖板的导槽内。
所述的旋印电解加工封液方法，其特征在于：加工时，左辅助冲液口、右辅助冲液口与主冲液口同时供液，且左辅助冲液口和右辅助冲液口的冲液压力不小于主冲液口的冲液压力，使从主冲液口流出的电解液不从两侧非加工区流向出口，而是从加工区流向出口，解决两侧非加工区流道封液问题；工具单元与工件单元做同步旋转运动，同时工具单元向工件单元匀速进给，辅助密封套随工具单元一起移动，同时带动可伸缩盖板向固定盖板方向缩进，带动随动盖板向固定盖板方向进给，使得加工装置上端面始终密封。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过可伸缩盖板、随动盖板、辅助密封套解决了旋印电解夹具上端面密封问题，解决了需要在上端面留有工具进给空间导致流场发散的问题。
2、本发明采用辅助冲液的方式，实现了冲液夹具两侧非加工区流道的封液问题，不仅能在加工初始阶段实现封液，还能够实现整个加工过程自始至终流道的密封，使电解液只从加工区流过。
3、本发明采用辅助冲液的方式，从辅助冲液口流出的电解液一部分也将从加工区流过，可增大加工区电解液流速，更有助于改善加工区流场分布。
附图说明
图1为两侧非加工区主动供液示意图；
图2为旋印电解加工封液装置示意图；
图3为冲液夹具示意图；
图4为辅助密封套示意图；
图5为固定盖板与可伸缩盖板连接示意图；
图6为固定盖板示意图；
图7为可伸缩盖板示意图；
图8为上支撑杆示意图；
图9为下支撑杆示意图；
图10为随动盖板示意图；
其中，1、冲液夹具座，2、工件阳极单元，3、工具单元，4、固定盖板，5、可伸缩盖板，6、辅助密封套，7、随动盖板，8、主冲液口，9、左辅助冲液口, 10右辅助冲液口, 11、出液口，12、轴套，13、第一密封圈，14、第二密封圈，15、固定盖板凹槽，16、左右伸缩结构，17、可伸缩盖板突出段，18、上支撑杆，19、下支撑杆，20、上支撑杆滚珠，21、下支撑杆滚珠，22、固定盖板安装块，23、固定盖板导槽，24、可伸缩盖板安装块，25、可伸缩盖板导槽，26、插槽，27、插缝，28、第二密封圈安装孔，29、工件旋转主轴，30、工具旋转主轴，31、冲液夹具座底部圆形孔。
具体实施方法
实施本发明—“旋印电解加工封液装置与方法”
如图1、2所示，其装置包括冲液夹具座、辅助密封套、固定盖板、可伸缩盖板、随动盖板、工具阴极单元、工件单元、工件旋转主轴。
如图3所示，冲液夹具座有一个主冲液口、左辅助冲液口、右辅助冲液口和一个出液口，主冲液口正对加工区由后往前冲液；左辅助冲液口和右辅助冲液口分别正对左、右非加工区中心由前往后冲液且辅助冲液口的冲液压力不小于主冲液口的冲液压力。冲液夹具座的左、右侧壁开有插缝，前后侧壁开有插槽，用来安装固定盖板、可伸缩盖板和随动盖板。冲液夹具座底板开有圆孔，与工件旋转主轴配合，并通过密封圈实现旋转密封。
如图2、4所示，辅助密封套上端与轴套相连，辅助密封套下端与可伸缩盖板和随动盖板固定连接，密封套下端内孔与工具阴极回转单元配合，并通过密封圈实现旋转密封。加工时，辅助密封套随阴极单元进给而移动。
如图2、5所示，固定盖板和可伸缩盖板通过伸缩结构连接。固定盖板一端开有凹槽；可伸缩盖板一端设计有突出段，该突出段可以在固定盖板的凹槽内移动；随动盖板的左端和可伸缩盖板的右端均设计有与阴极单元配合的弧形缺口。
如图2、6所示，随动盖板通过插槽和插缝安装于冲液夹具座的右端。加工时，随着阴极进给，随动盖板跟随辅助密封圈向固定盖板方向移动。
Claims (3)
1.一种旋印电解加工封液装置，其特征在于：
包括工件单元（2）、工件旋转主轴（29）、工具单元（3）、工具旋转主轴（30）、冲液夹具座（1）、固定盖板（4）、可伸缩盖板（5）、随动盖板（7）、辅助密封套（6）；
上述冲液夹具座（1）的后壁面中间位置设置有主冲液口（8）、前壁面中间位置设置有出液口（11），主冲液口（8）正对加工区，顺着电极旋转方向由后往前冲液；冲液夹具座（1）的左端设置有左辅助冲液口（9），冲液夹具座（1）的右端设置有右辅助冲液口（10）；左辅助冲液口（9）和右辅助冲液口（10）分别正对左右两侧非加工区，由前往后冲液;
上述冲液夹具座（1）的左、右侧壁设置有插缝（27），前、后侧壁内侧设置有插槽（26）；上述固定盖板（4）、可伸缩盖板（5）和随动盖板（7）通过插缝（27）和插槽（26）从左向右依次安装于冲液夹具座（1）上；
上述冲液夹具座（1）的底部左侧设计有圆形孔（31），工件旋转主轴（29）穿过该圆形孔（31），并通过第一密封圈（13）实现旋转密封；工件单元（2）与工件旋转主轴（29）上端固定连接，在保证不干涉的情况下，工件单元（2）的下端面与冲液夹具座（1）的底部之间以及工件单元（2）的上端面与固定盖板（4）和可伸缩盖板（5）之间留有尽可能小的间隙，使电解液尽可能少的从工件单元上下端面流过；
上述工具旋转主轴（30）从上向下伸入冲液夹具座（1）右侧内部，工具旋转主轴（30）安装于固定轴套（12）内；上述辅助密封套（6）上端与固定轴套（12）固定连接，下端通过第二密封圈（14）与工具旋转主轴（30）配合，实现旋转密封, 工具单元（3）与工具旋转主轴（30）下端固定连接；在保证不干涉的情况下，工具单元（3）的下端面与冲液夹具座（1）的底部以及工具单元（3）的上端面与可伸缩盖板（5）和随动盖板（7）之间留有尽可能小的间隙，使电解液尽可能少的从工具单元上下端面流过；
上述可伸缩盖板（5）和随动盖板（7）位于第二密封圈（14）下方，且与辅助密封套（6）下端固定；其中可伸缩盖板（5）的右端和随动盖板（7）的左端均具有与工具旋转主轴（30）相配的弧形缺口结构；
上述固定盖板（4）的右端端面开有凹槽（15）；可伸缩盖板（5）的左端设置有突出段（17）；可伸缩盖板（5）的突出段（17）插入固定盖板（4）的凹槽（15）内，上述固定盖板（4）和可伸缩盖板（5）通过左右伸缩结构（16）连接，可伸缩盖板（5）的突出段（17）可在固定盖板（4）的凹槽（15）内左右移动。
2.根据权利要求1所述的旋印电解加工封液装置,其特征在于: 上述左右伸缩结构（16）由呈X状连接的上支撑杆（18）和下支撑杆（19）组成，上支撑杆（18）的左端与固定盖板（4）固定连接，其右端通过上支撑杆滚珠（20）安装于可伸缩盖板的导槽（25）内；
下支撑杆（19）与可伸缩盖板（5）固定连接，其左端通过下支撑杆滚珠（21）安装于固定盖板的导槽（23）内。
3.利用权利要求1所述的旋印电解加工封液装置的封液方法，其特征在于：
加工时，左辅助冲液口（9）、右辅助冲液口（10）与主冲液口（8）同时供液，且左辅助冲液口（9）和右辅助冲液口（10）的冲液压力不小于主冲液口（8）的冲液压力，使从主冲液口流出的电解液不从两侧非加工区流向出口，而是从加工区流向出口，解决两侧非加工区流道封液问题;
工具单元（3）与工件单元（2）做同步旋转运动，同时工具单元（3）向工件单元（2）匀速进给，辅助密封套（6）随工具单元（3）一起平动，同时带动可伸缩盖板（5）向固定盖板（4）方向缩进，带动随动盖板（7）向固定盖板（4）方向进给，使得加工装置上端面始终密封。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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