CN111805023B - 浸液式套料电解加工系统及方法与应用 - Google Patents

Abstract

本专利涉及一种浸液式套料电解加工系统及方法，应用于整体叶盘的电解加工。该系统包含集水箱（1）和电解液槽（9）；集水箱（1）内安装阴极体（5）和溢流管（4）。加工过程中，加工试件（6）与阴极体（5）间的整个加工区域浸泡在集水箱（1）的电解液中，通过实时注入电解液，加工试件（6）与阴极体（5）加工间隙内的电解液快速更新；易缺液区域得到集水箱（1）中电解液的补充，从而使得整个加工区内流场分布更均匀；当电解液深度大于溢流管（4）的管口高度时，通过溢流管（4）排出。通过本发明，在叶片的套料电解加工中，可以消除流场缺液区，有效提高流场的均匀性，从而提高叶片的加工效率和加工质量。

Description

浸液式套料电解加工系统及方法与应用

技术领域

本发明涉及一种浸液式套料电解加工系统及方法与应用，属于电解加工技术领域。

背景技术

电解加工是一种基于电化学阳极腐蚀原理的加工工艺。电解加工具有不受材料强度、硬度等力学特性影响、加工表面无残余应力与重铸层、阴极无损耗等优势，已经广泛应用于航空航天领域关键零部件的加工。

套料电解加工是一种典型的电解加工工艺方法。在套料电解加工中，电解液的流动方式通常为正流式。在正流式套料电解加工中，在进液口处，由于叶片形状较为复杂，在加工区域的边缘位置容易形成缺液区，导致加工过程不稳定，甚至造成打火现象的发生，损坏加工试件；缺液区也容易导致工具电极的进给速度受到限制，加工效率难以提高。低的进给速度，引起工件已加工区域受到杂散腐蚀的时间变长，导致加工精度与表面质量变差。在套料电解加工中，减小缺液区是一个亟待解决的问题。

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，通过电解液全过程一字型流动方式减小缺液区。申请号CN201710880612.8发明所述的叶片尾缘不溶解的套料电解加工装置及其加工方法，采用全过程流域的弹性密封减小缺液区，提高加工区流场的均匀性。论文《精密电解套料阴极设计与优化》中，通过在叶片的进排气边出添加补水装置的方式减小加工区域内的缺液区。虽然这三种方式都可以有效的减小加工区域内的缺液区，但它们不能完全消除缺液区。除此之外，其装置设计复杂，加工周期较长且具有专用性。

目前，在套料电解加工过程中，还没有简单有效的方法来消除加工区内的缺液区，使加工区内的流场分布均匀。因此，发明创新的且行之有效的方法消除间隙内的缺液区，势在必行。

发明内容

本专利目的在于针对上述背景技术中所涉及的减小加工区缺液区，提高流场均匀性问题，提出浸液式套料电解加工系统及方法。通过本发明，可以简单有效的消除缺液区，提高加工区内流动的可达性与均匀性，提高加工效率，改善叶片的加工质量。

所述的的浸液式套料电解加工系统，其特征在于：包含集水箱和电解液槽；上述集水箱内安装阴极体，其中阴极体具有中空腔体；集水箱设置有进液管和排液管；上述电解液槽出口通过进液阀与进液管相连，进液管与阴极体的中空腔体相通；排液管通过排液阀与电解液槽进口相连；上述集水箱内还安装溢流管，该溢流管出口与电解液槽入口相连。

所述的浸液式套料电解加工系统的电解加工方法，其特征在于包括以下过程：

加工前，打开进液阀，电解液从电解液槽流出，经过进液管通过阴极体注入集水箱中，使集水箱充满电解液；当电解液深度大于溢流管的管口高度时，集水箱中的电解液通过溢流管排出，回到电解液槽中，与此同时，集水箱中完成电解液的更新；加工过程中，加工试件与阴极体间的整个加工区域浸泡在集水箱的电解液中，通过实时注入电解液，加工试件与阴极体加工间隙内的电解液快速更新；易缺液区域得到集水箱中电解液的补充，从而使整个加工区内流场分布更均匀；加工结束后，关闭进液阀，打开排液阀，集水箱中的电解液通过排液管进入回流管路回到电解液槽中。

所述的浸液式套料电解加工系统的电解加工方法应用于叶片加工，其特征在于：加工过程中，加工试件直线进给的过程中，同时附加相应的旋转运动；旋转进给的复合运动轨迹由所加工叶片的形状和尺寸所确定。

本发明的优点在于：

1、有效的消除加工区内的缺液区，提高加工区内流场的均匀性。传统的正冲式电解液流动方式，容易在加工区域的尖角和边缘位置形成缺液区。本发明所述的浸液式套料电解方法，加工过程中，试件与阴极体之间的整个加工区域浸泡在集水箱的电解液中；电解液实时注入集水箱中，加工间隙内的电解液可以得到快速更新；由于集水箱中充满电解液，易缺液区域可以及时得到电解液的补充，故本发明可以有效的消除缺液区，提高流场均匀性。

2、有效提高加工效率和加工质量。在缺液区的影响下，加工速度受到限制，套料电解加工的加工效率难以提升。加工速度低，叶片已加工区域遭受杂散腐蚀长，造成叶片的加工精度和表面质量变差。本发明可以有效的消除缺液区，提高套料电解加工的加工速度，进而提高加工效率，改善叶片的加工质量。

3、工艺方法实现简单方便。传统套料电解加工常采用设计专用的流道模型夹具或补水装置等方式提高流场内均匀性，工艺流程复杂，生产准备周期长，且具有专用性。本发明通过将整个加工区浸泡在电解液中，实现流场均匀化过程，无需设计额外的工装，工艺方法实现简单；本发明的电解液流动装置具有通用性，可用于不同类型零件的套料加工。

4、高效的实现扭曲叶片的电解加工。采用传统的套料电解加工只能加工等截面或直纹面直叶片；本发明所述的浸液式旋转进给套料电解加工方法及其加工装置，加工过程中，电解加工机床叶片工件按照设定的轨迹旋转，同时复合进给运动实现套料过程；在浸液式的流动方式下，高效的完成扭曲叶片的电解加工。

附图说明

图1是浸液式套料电解加工系统集水箱示意图;

图2是浸液式套料电解加工系统加工方法示意图；

图3是旋转进给运动示意图;

图中标号名称： 1、集水箱，2、进液管，3、排液管，4、溢流管，5、阴极体，6、加工试件，7、进液阀，8、排液阀，9、电解液槽。

具体实施方式

下面结合图1、图2和图3，说明本发明的具体实施过程：

步骤1：根据加工件的尺寸和形状完成电解加工机床进给轴运动轨迹的数控编程，完成相应零件的装夹与调试；

步骤2：控制系统、电解加工机床、电解液循环系统、电解电源、温控系统通电；

步骤3：启动温控系统，使电解液温度控制在设定的范围之内；打开进液阀，关闭排液阀，启动电解液循环系统，电解液从电解液槽流出，向集水箱中灌注电解液，使阴极体与加工件的加工区域浸泡在电解液中；

步骤4：启动电解加工机床和电解电源，开始浸液式旋转套料电解加工，加工过程中，电解加工机床的工件按照数控编程的轨迹进行旋转进给；同时，电解液在加工间隙内高速流动，快速更新加工区内的电解液。加工区内易缺液区域会得到集水箱中电解液有效补充；集水箱中电解液深度高于溢流管管口时，电解液经过溢流管进入电解液循环管路的回液管路中，回到电解液槽。

步骤5：加工结束，机床各运动轴停止运动，关闭电解电源，关闭电解液循环系统。控制机床各进给轴按照原运动轨迹反向退回至初始位置，关闭电解加工机床。关闭进液阀，打开排液阀，集水箱中的电解液经排液管进入回流管路。

步骤6：断电，清洗电解加工机床及相应零件。

Claims (1)

1.一种浸液式套料电解加工系统，其特征在于：

包含集水箱(1)和电解液槽(9)；

上述集水箱(1)内安装阴极体(5)，其中阴极体具有中空腔体；集水箱(1)设置有进液管(2)和排液管(3)；上述电解液槽(9)出口通过进液阀(7)与进液管(2)相连，进液管(2)与阴极体的中空腔体相通；排液管(3)通过排液阀(8)与电解液槽(9)进口相连；

上述集水箱(1)内还安装溢流管(4)，该溢流管出口与电解液槽(9)入口相连；

浸液式套料电解加工系统的电解加工方法，包括以下过程：

加工前，打开进液阀(7)，电解液从电解液槽(9)流出，经过进液管(2)通过阴极体(5)注入集水箱(1)中，使集水箱(1)充满电解液；当电解液深度大于溢流管(4)的管口高度时，集水箱(1)中的电解液通过溢流管(4)排出，回到电解液槽(9)中，与此同时，集水箱(1)中完成电解液的更新；

加工过程中，加工试件(6)与阴极体(5)间的整个加工区域浸泡在集水箱(1)的电解液中，通过实时注入电解液，加工试件(6)与阴极体(5)加工间隙内的电解液快速更新；易缺液区域得到集水箱(1)中电解液的补充，从而使整个加工区内流场分布更均匀；

加工结束后，关闭进液阀(7)，打开排液阀(8)，集水箱(1)中的电解液通过排液管(3)进入回流管路回到电解液槽(9)中；

加工过程中，加工试件(6)直线进给的过程中，同时附加相应的旋转运动；旋转进给的复合运动轨迹由所加工叶片的形状和尺寸所确定。

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