CN110744155B - 一种蜂窝扇段高效电解磨削装置及加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种蜂窝扇段高效电解磨削装置及加工方法,属于特种加工技术领域,包括工作台、电源、蜂窝扇段和工具磨轮构成,装置结构新颖,加工方法原理清晰,与传统的蜂窝扇段加工方法相比,本发明避免了其它加工方式产生的刀具损耗、蜂窝环变形、表面重铸层等缺陷;本发明采用大直径工具磨轮从蜂窝扇段侧面切入的方式加工,并通过内喷液工具磨轮将工作液直接喷射的蜂窝扇段的加工表面,极大的增大了蜂窝材料的去除效率;本发明内喷液可导电成型磨轮,实现蜂窝零件的高效精密加工,降低了蜂窝零件加工过程对机床设备的性能要求;本发明中工具磨轮进给方向与蜂窝带的蜂窝孔向垂直,避免了加工产物堵塞蜂窝孔的现象,简化了加工后的清洗工序。
Description
技术领域
本发明属于特种加工技术领域,涉及一种电解磨削装置及加工方法,特别是涉及一种蜂窝扇段高效电解磨削装置及加工方法。
背景技术
蜂窝气封是现代航空发动机中涡轮转子叶片与静子之间实现严密密封的先进工艺结构,该气封通常是一种蜂格形状为正六边形的金属蜂窝带。与传统密封结构相比,蜂窝密封极大的增加了漏气的阻力,从而大幅提高机组的工作效率。
在航空发动机中,蜂窝密封结构种类繁多,一般用于内环封严的蜂窝密封结构常设计为整体形式,而用于外环封严的蜂窝密封结构,由于其尺寸较大,通常设计为由若干个蜂窝扇段组成的拼接结构。相较于内环整体蜂窝结构,外环扇段蜂窝结构加工过程更加困难,扇段易受外力变形、蜂窝格易堵塞、加工余量大、加工周期长是困扰该类零件加工制造的难题。
电火花磨削(EDG)是利用工具电极和工件之间产生脉冲性的火化放电来去除工件表面多余材料,以达到对零件尺寸和形状要求的非接触式加工,具有无变形、无加工毛刺和尺寸精度高的优势。目前,电火花磨削已成为蜂窝环零件加工的重要方法之一。然而,在实际生产过程中也产生了很多无法避免的难题,如工具电极损耗导致蜂窝带高度尺寸精度较低、材料去除效率低下导致生产效率不高、表面重铸层影响蜂窝环使用寿命、加工产物嵌入蜂窝孔无法清除导致蜂窝环报废等等。
电解磨削加工是一种结合电解加工与机械磨削加工优势的复合加工技术,具有加工过程宏观作用力小、表面质量好、加工精度高、无残余应力、无重铸层等缺陷,因而,可以认为电解磨削加工技术在蜂窝结构零件的加工制造上具有极大的应用潜力。然而,传统的电解磨削加工技术主要用于难切削材料的精密加工,难以满足大余量零件的高效、精密加工需求。因此,为有效避免蜂窝环零件的加工缺陷,同时能获得更大的加工效率,有必要设计一种适用于扇段蜂窝零件的电解磨削加工技术。
发明内容
本发明的目的是针对现有蜂窝环零件加工中存在的缺陷,提出一种蜂窝气封零件的高效电解磨削装置及加工方法,可实现蜂窝气封零件的高效、精密加工,解决传统方法中产生的蜂窝环变形、蜂窝格堵塞、表面重铸层等缺陷,特别适用于需要大余量去除的蜂窝扇段类零件。
本发明的技术方案是:一种蜂窝扇段高效电解磨削装置,包括工作台、电源、设置在工作台上的蜂窝扇段;其特征在于:所述电解磨削加工装置还由工具磨轮构成,所述工具磨轮设置在所述蜂窝扇段的上方,所述工具磨轮由磨轮上端和磨轮下端组成,所述磨轮上端由夹持端和工作液进水口构成,所述工作液进水口设置在所述夹持端的中心,所述磨轮下端由内部腔体和工作液出水口组成,所述工作液出水口均匀分布在所述内部腔体的底面上,所述工具磨轮通过夹持端安装于机床主轴上,所述工具磨轮在机床主轴的驱动下高速旋转,工作液从工作液进水口流入内部腔体,再从工作液出水口喷向蜂窝扇段加工表面,所述工具磨轮的工作面从所述蜂窝扇段的上端面切入实现对蜂窝扇段的加工。
所述工具磨轮为内喷液可导电砂轮,其下端面均匀镀覆磨料,其侧壁涂覆绝缘层,其径向尺寸与蜂窝扇段加工后的理想轮廓一致。
所述蜂窝扇段和工具磨轮分别与电源的正极和负极相连,二者之间电势差值为3~12V。
所述磨轮上端和磨轮下端之间形成密封的螺纹旋接。
所述工具磨轮在电机的驱动下高速旋转,并沿垂直方向持续进给,其旋转速度ω不低于100转/分钟。
所述工具磨轮沿进给方向做周期性的振动,促使加工区域内产物排除,确保加工过程的稳定。
所述工作液为NaNO3、NaCLO3中的一种或其组合溶液,其浓度小于8%。
一种蜂窝扇段高效电解磨削加工方法如下:
(a)将工具磨轮通过夹持端安装于机床主轴上,其下端面为工具磨轮工作面;
(b)将蜂窝扇段侧放于工作台上,找正并固定;
(c)工具磨轮在机床主轴的驱动下保持高速旋转,并沿垂直方向持续进给,其旋转速度ω应不低于100转/分钟,其进给速度f应尽可能提速,但不能引起蜂窝带产生加工缺陷,工具磨轮从蜂窝扇段上端面切入,从而使得工具磨轮进给方向与蜂窝扇段的蜂窝孔向垂直,避免了加工产物堵塞蜂窝孔的现象;
(d)电解液从磨轮上端的工作液进水口流入内部腔体,从磨轮下端的工作液出水口喷向蜂窝扇段加工表面;
(e)在外电场的作用下,蜂窝扇段加工表面发生电解作用生成难溶性钝化膜,并迅速被磨轮下端的底部端面上的磨料刮除;
(f)工具磨轮沿进给方向做周期性的振动,促使加工区域内产物排除,保障加工过程稳定;随着工具磨轮持续进给,蜂窝扇段材料被不断去除,直至蚀除量达到设定值,实现蜂窝扇段的高效高精加工。
本发明的有益效果为:本发明提出的一种蜂窝扇段高效电解磨削装置及加工方法,装置结构新颖,加工方法原理清晰,与传统的蜂窝扇段加工方法相比,本发明基于电解磨削技术加工蜂窝零件,避免了其它加工方式产生的刀具损耗、蜂窝环变形、表面重铸层等缺陷;本发明采用大直径工具磨轮从蜂窝扇段侧面切入的方式加工,并通过内喷液工具磨轮将工作液直接喷射的蜂窝扇段的加工表面,极大的增大了蜂窝材料的去除效率;本发明内喷液可导电成型磨轮,实现蜂窝零件的高效精密加工,降低了蜂窝零件加工过程对机床设备的性能要求,该磨轮结构简单、使用方便,可适用于各种规格的蜂窝扇段零件加工;本发明中工具磨轮进给方向与蜂窝带的蜂窝孔向垂直,避免了加工产物堵塞蜂窝孔的现象,简化了加工后的清洗工序。
附图说明
图1 为本发明加工原理示意图。
图2 为本发明中工具磨轮结构示意图。
图3 为本发明加工成的一种蜂窝扇段零件结构示意图。
图中:工具磨轮1、蜂窝扇段2、夹持端3、工作液进水口4、电源5、蜂窝带6、蜂窝带壳体7、工作面8、工作液出水口9、内部腔体10、磨轮上端11、磨轮下端12。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1所示,一种蜂窝扇段高效电解磨削装置,包括工作台、电源5、设置在工作台上的蜂窝扇段2,电解磨削加工装置还由工具磨轮1构成,工具磨轮1设置在蜂窝扇段2的上方,工具磨轮1由磨轮上端11和磨轮下端12组成,磨轮上端11由夹持端3和工作液进水口4构成,工作液进水口4设置在夹持端3的中心,磨轮下端12由内部腔体10和工作液出水口9组成,工作液出水口9均匀分布在内部腔体10的底面上,工具磨轮1通过夹持端3安装于机床主轴上,工具磨轮1在机床主轴的驱动下高速旋转,工作液从工作液进水口4流入内部腔体10,再从工作液出水口9喷向蜂窝扇段2加工表面,工具磨轮1的工作面8从蜂窝扇段2的上端面切入,实现对蜂窝扇段2的高效加工。
如图1所示,一种蜂窝扇段高效电解磨削装置,工具磨轮1为内喷液可导电砂轮,其下端面均匀镀覆磨料,其侧壁涂覆绝缘层,其径向尺寸与蜂窝扇段加工后的理想轮廓一致;蜂窝扇段2和工具磨轮1分别与电源5的正极和负极相连,二者之间电势差值为3~15V;磨轮上端11和磨轮下端12之间形成密封的螺纹旋接;工具磨轮1在电机的驱动下高速旋转,并沿垂直方向持续进给,其旋转速度ω不低于100转/分钟;工具磨轮1沿进给方向做周期性的振动,促使加工区域内产物排除,确保加工过程的稳定;工作液为浓度为8%的NaCLO3溶液。
如图1所示,一种蜂窝扇段高效电解磨削装置,包括:工具磨轮1、蜂窝扇段2、夹持端3、工作液进水口4、电源5;其中,工具磨轮1安装于机床主轴上,与电源5正极相连;蜂窝扇段2侧向安置工作平台上,与电源5负极相连。
如图2所示,一种蜂窝扇段高效电解磨削装置,包括:夹持端3、工作液进水口4、工作面8、工作液出水口9、内部腔体10、工具磨轮上端11、工具磨轮下端12;其中,工具磨轮上端11和磨轮下端12通过安装边结合,并通过螺纹紧固密封;磨料颗粒通过金属结合剂均匀固接于工具磨轮工作面8上。
如图3所示,一种蜂窝扇段高效电解磨削装置,包括:蜂窝带6和蜂窝带壳体7;蜂窝带6通过特殊焊接工艺与蜂窝带壳体7结合,并需要后续加工精确去除蜂窝带6表面多余材料,才能满足使用要求。
如图1-3所示,一种蜂窝扇段高效电解磨削加工方法如下:蜂窝扇段2和工具磨轮1分别与电源5的正极和负极相连,二者之间电势差值为3~15V;工具磨轮1通过夹持端3安装于机床主轴上,其下端面为工具磨轮工作面8;蜂窝扇段2侧放于工作台上,找正并固定;工具磨轮1从蜂窝扇段2上端面切入,从而使得工具磨轮1进给方向与蜂窝扇段2的蜂窝孔向垂直,避免了加工产物堵塞蜂窝孔的现象;工具磨轮1在电机的驱动下保持高速旋转,并沿垂直方向持续进给,其旋转速度ω应不低于100转/分钟,其进给速度f应尽可能提速,但不能引起蜂窝带2产生加工缺陷;电解液从工具磨轮上端11的工作液进水口4流入内部腔体10,从工具磨轮下端12的工作液出水口9喷向蜂窝扇段加工表面;在外电场的作用下,蜂窝扇段2加工表面发生电解作用生成难溶性钝化膜,并迅速被工具磨轮下端12的底部端面上的磨料刮除;随着工具磨1持续进给,蜂窝扇段2材料被不断去除,直至蚀除量达到设定值,实现蜂窝扇段2高效加工成形,加工过程中,所述工具磨轮1沿进给方向做周期性的振动,促使加工区域内产物排除,保障加工过程稳定。
本发明能有效提高蜂窝扇段零件的加工效率和加工精度,同时避免了其它加工方式产生的蜂窝环变形、蜂窝格堵塞、表面重铸层等缺陷,但上述描述也不能理解为对本发明专利的限制。应当说明的是,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进均应落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种蜂窝扇段高效电解磨削装置,其特征在于,包括工作台、电源、设置在工作台上的蜂窝扇段,所述蜂窝扇段由蜂窝带和蜂窝带壳体构成;电解磨削装置还由工具磨轮构成,工具磨轮设置在蜂窝扇段的上方,工具磨轮由磨轮上端和磨轮下端组成,磨轮上端由夹持端和工作液进水口构成,工作液进水口设置在夹持端的中心,磨轮下端由内部腔体和工作液出水口组成,工作液出水口均匀分布在内部腔体的底面上,工具磨轮通过夹持端安装于机床主轴上,工具磨轮在机床主轴的驱动下高速旋转,工作液从工作液进水口流入内部腔体,再从工作液出水口喷向蜂窝扇段加工表面,工具磨轮的工作面从蜂窝扇段的上端面切入,实现对蜂窝扇段的高效加工;所述工具磨轮为内喷液可导电砂轮,其下端面均匀镀覆磨料,其侧壁涂覆绝缘层,其径向尺寸与蜂窝扇段加工后的理想轮廓一致;蜂窝扇段和工具磨轮分别与电源的正极和负极相连,二者之间电势差值为3~15V;磨轮上端和磨轮下端之间形成密封的螺纹旋接;工具磨轮在电机的驱动下高速旋转,并沿垂直方向持续进给,其旋转速度ω不低于100转/分钟;工具磨轮沿进给方向做周期性的振动,促使加工区域内产物排除,确保加工过程的稳定;工作液为浓度为8%的NaCLO3溶液;其中,工具磨轮安装于机床主轴上,与电源负极相连;蜂窝扇段侧向安置工作平台上,与电源正极相连;工具磨轮上端和磨轮下端通过安装边结合,并通过螺纹紧固密封;磨料颗粒通过金属结合剂均匀固接于工具磨轮工作面上;蜂窝带通过特殊焊接工艺与蜂窝带壳体结合,并需要后续加工精确去除蜂窝带表面多余材料,才能满足使用要求。
2.一种蜂窝扇段高效电解磨削加工方法,使用权利要求1所述的一种蜂窝扇段高效电解磨削装置,其特征在于,其加工方法如下:蜂窝扇段和工具磨轮分别与电源的正极和负极相连,二者之间电势差值为3~15V;工具磨轮通过夹持端安装于机床主轴上,其下端面为工具磨轮工作面;蜂窝扇段侧放于工作台上,找正并固定;工具磨轮从蜂窝扇段上端面切入,从而使得工具磨轮进给方向与蜂窝扇段的蜂窝孔向垂直,避免了加工产物堵塞蜂窝孔的现象;工具磨轮在电机的驱动下保持高速旋转,并沿垂直方向持续进给,其旋转速度ω应不低于100转/分钟,其进给速度f应尽可能提速,但不能引起蜂窝带产生加工缺陷;电解液从工具磨轮上端的工作液进水口入内部腔体,从工具磨轮下端的工作液出水口喷向蜂窝扇段加工表面;在外电场的作用下,蜂窝扇段加工表面发生电解作用生成难溶性钝化膜,并迅速被磨轮下端的底部端面上的磨料刮除;工具磨轮沿进给方向做周期性的振动,促使加工区域内产物排除,保障加工过程稳定;随着工具磨轮持续进给,蜂窝扇段材料被不断去除,直至蚀除量达到设定值,实现蜂窝扇段的高效高精加工。
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