CN111687505A - 双叶片套料电解加工装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双叶片套料电解加工装置及其加工方法，属于电解加工领域。夹具装置包括阴极安装夹具和叶盘固定夹具两部分。针对具有大小叶片的整体构件，设计两种特征的整体式工具阴极，将工具阴极沿轴向进给，实现工件的加工；设计双流道均流供液流场，保证两叶片加工区域内具有充足的电解液；设计了阴极座内的绝缘套，以及相邻两侧叶片的保护套，可防止加工中叶片和已加工叶片发生杂散腐蚀现象，在阴极前缘端面涂覆绝缘层，后缘尾部添加绝缘块，将阴极非加工区域与工件隔离，保护工件盘体的基体和叶片的尾缘。

Description

双叶片套料电解加工装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及电解加工领域，具体双叶片套料电解加工的夹具装置及其加工方法。

背景技术

电解加工是基于电解池阳极溶解的原理去除工件材料。在电解加工开始前，向待加工区域通入高速流动的电解液；在电解加工过程中，将已经成型的工具阴极向着工件阳极进给，工件材料逐渐被溶解，完成加工。因此电解加工具有工具阴极无损耗、加工效率高、无切削应力且基本不受材料力学性能限制的特点，在航空、航天领域广泛应用。

文章“使用氯化钠电解液高速套型小结”中，提出了带有绝缘套的单叶片套料电解加工装置，结合氯化钠电解液提高了叶片套型加工的速度。

专利号ZL201710880612的发明专利中，提出了一种叶片尾缘不溶解的单叶片套料电解加工装置，通过设计阴极后缘绝缘块，避免了叶片尾缘与轮毂外圆共面时，阴极对叶片尾缘的加工，提高了单叶片套型加工的精度。

文章“扩压器套料电解加工流场优化设计及实验研究”中，提出了一种出液转角式流场模型，改善了单叶片套料电解加工时流场的可达性和均匀性。

上述文章和专利中所涉及的叶片套型加工方式均针对单个叶片的加工，对于具有两种轮廓叶片的盘体类零件，采用上述加工方法无法实现双叶片的快速套型加工，因此急需一种双叶片套料电解加工装置及流场模型，来满足具有两种轮廓叶片的盘体类零件的加工需求。

发明内容

本发明的目的在于提供叶片类型不同的双叶片套料电解加工装置及其工作方法，以解决现有技术对具有两种叶片轮廓的盘体类零部件加工效率低的问题，为以后多叶片套料电解加工提供思路。

一种双叶片套料电解加工装置，其主要部分包括阴极安装夹具和叶盘固定夹具两部分；上述阴极安装夹具由安装板、蓄液管、阴极座、右绝缘套、左绝缘套、阴极组成。其中阴极安装夹具中蓄液管的后端固定在安装板上，蓄液管的前端与阴极座的后端通过法兰相连接，在蓄液管的管壁上设计了进液口；阴极座的前端连接阴极；上述阴极的双特征加工刃根据叶盘上相邻两叶片的轮廓来设计，同时根据叶片的数量及其之间的距离，确定阴极侧壁的位置，保证每组两个叶片的套型加工，以及相邻两组叶片间材料的去除；相对加工单叶片的工具阴极而言，本发明提出的双特征整体式工具阴极针对两种不同的叶型轮廓进行阴极结构的一体式设计，为以后多特征整体式工具阴极提供了设计方法；在阴极的前缘端面涂覆绝缘层，后缘尾部添加绝缘块，将阴极非加工区域与工件隔离，保护工件盘体的基体以及叶片的尾缘不受杂散腐蚀的影响；上述阴极座对应阴极的加工刃区域开有前后贯穿的左腔体和右腔体，上述左、右绝缘套安装在对应腔体内并伸入阴极内部；左、右绝缘套的型腔口分别紧贴阴极内部的两个加工刃轮廓；左、右绝缘套的外壁与阴极座的腔体内壁之间，左、右绝缘套的外壁与阴极内壁之间均留有进液缝隙；上述叶盘固定夹具由工装盘和环形盖板组成；其中环形盖板包括左前缘支撑块、右前缘支撑块、左后缘支撑块、右后缘支撑块、左盖板、右盖板；其中左前缘支撑块、右前缘支撑块、左后缘支撑块及右后缘支撑块组成一组同心圆弧面卡住环形工件；左盖板安装于左前缘支撑块和左后缘支撑块的前端，右盖板安装于右前缘支撑块和右后缘支撑块的前端；左盖板和右盖板的后端面边缘分别开有凹槽，凹槽内分别安置有已加工叶片的左保护套和右保护套；上述工装盘还安装有挡水块和绝缘块；其中挡水块位于左前缘支撑块、右前缘支撑块之间，绝缘块位于左后缘支撑块和右后缘支撑块之间。

所述的双叶片套料电解加工装置的加工方法，其特征在于包括以下过程：环形工件卡在环形盖板的两个同心圆弧面内，待加工部分朝向后方；左保护套和右保护套套在已加工叶片上进行保护；在阴极的前缘端面涂覆绝缘层，后缘尾部利用绝缘块，将阴极非加工区域与工件隔离，保护工件盘体的基体和叶片的尾缘；电解液流动方式为由进液口进液，待蓄液管充满液体后，电解液流入左、右绝缘套的外壁与阴极座腔体内壁间的缝隙，然后通过左、右绝缘套的外壁与阴极内壁之间的缝隙流经加工区域；随后，经过左绝缘套外侧的电解液流向阴极外壁和左叶片保护套之间的缝隙，从此出液缝隙中流出；经过右绝缘套外侧的电解液流向阴极外壁和右叶片保护套之间的缝隙，从此出液缝隙中流出；经过左绝缘套和右绝缘套内侧的电解液在两叶片之间的加工区域交汇，然后流向阴极前缘，被挡水块阻挡，最终从阴极前缘侧壁与左叶片保护套、右叶片保护套之间的缝隙流出，形成双流道；通过设计蓄液管，控制双流道的通道大小，实现均流供液。相对传统单叶片的加工流场而言，本发明提出的双流道均流供液流场通过对电解液流通路径的设计，克服了双叶片加工时供液困难的问题，并通过引入蓄液管结构，实现电解液的均匀供给，满足双叶片电解加工时对电解液环境的需求；

通过固定双特征整体式工具阴极，将工件向阴极进给，实现双叶片套料电解加工的过程。

本发明的优点在于：

（a）该种加工方法通过设计具有两种叶片轮廓加工刃的工具阴极，实现双叶片的套料电解加工。对于具有两种不同轮廓叶片的盘体类零件加工时，可采用该具有双轮廓加工刃的工具阴极进行套料电解加工，避免了中途更换阴极，极大地提高了加工效率和精度；同时为今后具有多种叶片轮廓的盘体类零件加工提供了方法。

（b）引入了双流道均流供液流场，为具有双叶片轮廓加工刃的工具阴极提供了稳定的电解液环境。

在加工过程中，电解液流经左绝缘套、右绝缘套外壁与阴极座腔体内壁间的缝隙，然后通过左绝缘套、右绝缘套外壁与阴极内壁之间的缝隙流经加工区域，形成双流道；通过设计蓄液管，控制双流道的通道大小，实现均流供液。双流道均流供液流场能在增加一个流道的基础上，实现电解液的均匀供给，保证了双叶片套料电解加工时流场的均匀性和可达性。

（c）对叶片设计相应的保护套和绝缘套，有效避免了杂散腐蚀。根据叶片轮廓设计了左绝缘套和右绝缘套，以及左叶片保护套和右叶片保护套。左绝缘套和右绝缘套放在阴极座内，且其型腔口分别对应阴极内侧的两条加工刃轮廓。随着工件向阴极进给，通过阴极加工刃套型加工出的叶片部分始终受到绝缘套的保护；在每次工件进给加工的过程中，左叶片保护套和右叶片保护套一直套在阴极左右两侧已加工的叶片上。绝缘套和叶片保护套的设计应用，将已成型叶片和阴极侧壁隔离开，有效防止了杂散腐蚀。

（d）设计了阴极夹具，固定双特征整体式工具阴极相对工件的位置，通过工件绕轴线转动和向阴极直线进给的方式，实现工件周向大小叶片的加工。

附图说明

图1为整体装配图

图2为夹具内部剖视图；

图3为电解液流动方式示意图一；

图4为电解液流动方式示意图二；

其中：1-安装板，2-蓄液管，3-阴极座，4-左前缘支撑块，5-阴极，6-挡水块，7-右前缘支撑块，8-右盖板，9-右后缘支撑块，10-右叶片保护套，11-绝缘块，12-左叶片保护套，13-左盖板，14-左后缘支撑块，15-右绝缘套，16-左绝缘套，17-工装盘。

具体实施方法

下面结合工件加工的操作步骤，进一步阐明本发明的工作方法：

（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，给工具阴极和工件阳极通电；

（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，在电解液环境下，工具阴极通过电解腐蚀作用将阳极工件材料逐渐去除。随着工件的轴向进给，工具阴极上的双叶片轮廓加工刃可一次套型加工出两个不同轮廓的叶片。

（e）转动工件一定角度，再次进给工件，加工相邻一组叶片。

（f）重复步骤（e），直至工件周向大小叶片全部加工完成。

（g）加工结束，关闭电源，关闭电解液循环系统，关闭恒温系统。

Claims (2)

1.一种双叶片套料电解加工装置，其主要部分包括阴极安装夹具和叶盘固定夹具两部分；

上述阴极安装夹具由安装板（1）、蓄液管（2）、阴极座（3）、右绝缘套（15）、左绝缘套（16）、阴极（5）组成；其中阴极安装夹具中蓄液管（2）的后端固定在安装板（1）上，蓄液管（2）的前端与阴极座（3）的后端通过法兰相连接，在蓄液管（2）的管壁上设计了进液口；阴极座（3）的前端连接阴极（5）；

上述阴极（5）的双特征加工刃根据叶盘上相邻两叶片的轮廓来设计，同时根据叶片的数量及其之间的距离，确定阴极侧壁的位置，保证每组两个叶片的套型加工，以及相邻两组叶片间材料的去除；

上述阴极座（3）对应阴极（5）的加工刃区域开有前后贯穿的左腔体和右腔体，上述左、右绝缘套安装在对应腔体内并伸入阴极（5）内部；左、右绝缘套的型腔口分别紧贴阴极（5）内部的两个加工刃轮廓；左、右绝缘套的外壁与阴极座（3）的腔体内壁之间，左、右绝缘套的外壁与阴极（5）内壁之间均留有进液缝隙；

上述叶盘固定夹具由工装盘（17）和环形盖板组成；其中环形盖板包括左前缘支撑块（4）、右前缘支撑块（7）、左后缘支撑块（14）、右后缘支撑块（9）、左盖板（13）、右盖板（8）；其中左前缘支撑块（4）、右前缘支撑块（7）、左后缘支撑块（14）及右后缘支撑块（9）组成一组同心圆弧面卡住环形工件；左盖板（13）安装于左前缘支撑块（4）和左后缘支撑块（14）的前端，右盖板（8）安装于右前缘支撑块（7）和右后缘支撑块（9）的前端；左盖板（13）和右盖板（8）的后端面边缘分别开有凹槽，凹槽内分别安置有已加工叶片的左保护套（12）和右保护套（10）；

上述工装盘（17）还安装有挡水块（6）和绝缘块（11），其中挡水块（6）位于左前缘支撑块（4）、右前缘支撑块（7）之间，绝缘块（11）位于左后缘支撑块（14）和右后缘支撑块（9）之间。

2.根据权利要求1所述的双叶片套料电解加工装置的加工方法，其特征在于包括以下过程：

环形工件卡在环形盖板的两个同心圆弧面内，待加工部分朝向后方；左保护套（12）和右保护套（10）套在已加工叶片上进行保护；

在阴极（5）的前缘端面涂覆绝缘层，后缘尾部利用绝缘块（11），将阴极非加工区域与工件隔离，保护工件盘体的基体和叶片的尾缘；

电解液流动方式为由进液口进液，待蓄液管（2）充满液体后，电解液流入左、右绝缘套的外壁与阴极座（3）腔体内壁间的缝隙，然后通过左、右绝缘套的外壁与阴极（5）内壁之间的缝隙流经加工区域；

随后，经过左绝缘套（16）外侧的电解液流向阴极（5）外壁和左叶片保护套（12）之间的缝隙，从此出液缝隙中流出；经过右绝缘套（15）外侧的电解液流向阴极（5）外壁和右叶片保护套（10）之间的缝隙，从此出液缝隙中流出；

经过左绝缘套（16）和右绝缘套（15）内侧的电解液在两叶片之间的加工区域交汇，然后流向阴极前缘，被挡水块（6）阻挡，最终从阴极前缘侧壁与左叶片保护套（12）、右叶片保护套（10）之间的缝隙流出；

通过设计蓄液管（2），控制双流道的通道大小，实现均流供液。

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