CN113059242B - 电火花加工多层蜂窝封严环的方法 - Google Patents

电火花加工多层蜂窝封严环的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电火花加工多层蜂窝封严环的方法,包括如下步骤,S101,将基材按照多层蜂窝封严环的设计要求沿径向进行对应的分层,进而使基材沿半径方向从内侧的中轴处到外侧的圆周壁面之间形成有多个待削除的粗加工目标环;S102,从基材的内侧的粗加工目标环向外侧的粗加工目标环依次进行粗加工并依次削除,直至基材的外侧的粗加工目标环削除,同时在每一个目标蜂窝环上留有目标加工余量;S103,逐层对所有的目标加工余量进行成型加工并削除,进而形成多层蜂窝封严环。本发明的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,加工后形成的多层蜂窝尺寸公差偏离和跳动保证在0.05毫米以内,且整体效率高。

Description

电火花加工多层蜂窝封严环的方法
技术领域
本发明涉及电火花技术领域,特别地,涉及一种电火花加工多层蜂窝封严环的方法。
背景技术
新一代航空发动机转子和机匣之间采用大量蜂窝封严环结构。随着航空发动机产品性能要求越来越高,转子与机匣之间间隙要求精度越来越严格。蜂窝与转子之间的间隙过小,导致刮磨量过大,转子叶片会发生断裂;蜂窝与转子之间的间隙过大,则气体失压,性能损失。
目前航空发动机产品的蜂窝尺寸公差要求均在0.05毫米以内,跳动要求均在0.05毫米以内,行业内常用的加工蜂窝方式为电火花磨削。在某一航空发动机中,航空发动机动力涡轮机匣上有五层蜂窝结构,如图1所示的传统加工方法路线:采用电火花蜂窝磨将第一层蜂窝依次进行粗加工、半精加工、精加工,在第一层蜂窝全部加工完成后继续加工下一层蜂窝的加工,直至最外层的蜂窝加工完毕,由于蜂窝粗加工的放电强度的表面粗糙度放电条件(VDI)达到40以上,能量巨大,单边去除1~3mm时,电极损耗较大约为0.01~0.03毫米,但是半精加工和精加工放电强度较小,去除余量少,电极基本无损耗,采用这种加工方式会因为电极加工损耗导致每一层蜂窝精加工电极尺寸不一致,加工质量不稳定,同时由于对每一层蜂窝的圆环范围内的轴向所有基材进行了半精加工和精加工,导致加工时间长,整体加工效率低。
发明内容
本发明提供的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,以解决现有的多层蜂窝封严环在电火花加工过程中,加工质量不稳定、整体加工效率低的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种电火花加工多层蜂窝封严环的方法,多层蜂窝封严环包括沿轴向依次排布的多个目标蜂窝环,轴向排布的多个目标蜂窝环的内径依次减少以使多个目标蜂窝环沿轴向形成台阶式内腔的多层蜂窝封严环,包括如下步骤,S101,根据多层蜂窝封严环的每一个目标蜂窝环的内径值、每一个目标蜂窝环的轴向尺寸值以及每一个目标蜂窝环上的目标加工余量,将基材按照多层蜂窝封严环的设计要求沿径向进行对应的分层,进而使基材沿半径方向从内侧的中轴处到外侧的圆周壁面之间形成有多个待削除的粗加工目标环;S102,从基材的内侧的粗加工目标环向外侧的粗加工目标环依次进行粗加工并依次削除,直至基材的外侧的粗加工目标环削除,同时在每一个目标蜂窝环上留有目标加工余量;S103,逐层对所有的目标加工余量进行成型加工并削除,进而形成多层蜂窝封严环。
进一步地,S103具体包括:从基材的内侧的目标蜂窝环上的目标加工余量向外侧的目标蜂窝环上的目标加工余量依次进行成型加工并依次削除,直至基材的外侧的目标蜂窝环上的目标加工余量削除,进而使基材成型形成多层蜂窝封严环,或者,从基材的外侧的目标蜂窝环上的目标加工余量向内侧的目标蜂窝环上的目标加工余量依次进行成型加工并依次削除,直至基材的内侧的目标蜂窝环上的目标加工余量削除,进而使基材成型形成多层蜂窝封严环。
进一步地,成型加工包括在先的半精加工和在后的精加工。
进一步地,步骤S102中的粗加工的电参数包括采用目标表面粗糙度放电条件VDIa进行加工,其中,目标表面粗糙度放电条件VDIa通过以下方式获取:获取蜂窝粗加工电参数的推荐表面粗糙度放电条件VDIp;在单边去除余量x毫米的试加工过程中,采用自推荐表面粗糙度放电条件VDIp并逐渐递加,进而依次进行粗加工实验,获取在单边去除余量x毫米的试加工过程中的蜂窝粗加工电参数的临界表面粗糙度放电条件VDIn;在单边距最终尺寸留x毫米余量的试加工过程中,采用自临界表面粗糙度放电条件VDIn并逐渐递减,进而依次进行粗加工实验,得到多组的实验表面粗糙度与对应的实验加工时长的数据,获取加工质量无缺陷情况下的各个实验加工时长,获取最小的实验加工时长对应的实验表面粗糙度放电条件为目标表面粗糙度放电条件VDIa。
进一步地,根据目标蜂窝环的表面粗糙度获取精加工时的电参数的计划表面粗糙度放电条件VDIb;采用目标表面粗糙度放电条件VDIa和计划表面粗糙度放电条件VDIb的总和除以二得到半精加工时的电参数的理论表面粗糙度放电条件VDIc。
进一步地,步骤S102中的粗加工的电参数还包括采用目标放电间隙补偿值Δa进行加工,其中,目标放电间隙补偿值Δa通过以下方式获取:在放电间隙补偿值预设y毫米的试加工过程中,采用目标表面粗糙度放电条件VDIa进行粗加工实验,获取粗加工实验时的第一电极理论外径值和粗加工加工完成后的第一实验蜂窝实际内径值,采用第一实验蜂窝实际内径值与第一电极理论外径值的差值除以二得到第一实验放电间隙补偿值;重复上述步骤获取多组第一实验放电间隙补偿值;设置多组第一实验放电间隙补偿值中的最大值为粗加工的目标放电间隙补偿值Δa的最小值,进而保证粗加工时的放电间隙。
进一步地,步骤S103中的半精加工的电参数还包括采用理论放电间隙补偿值Δc进行加工,其中,理论放电间隙补偿值Δc通过以下方式获取:在放电间隙补偿值预设0.1至0.2毫米试加工过程中,采用理论表面粗糙度放电条件VDIc进行半精加工实验,获取半精加工时的第二电极理论外径值和加工完成后的第二实验蜂窝实际内径值,采用第二实验蜂窝实际内径值与第二电极理论外径值的差值除以二得到第二实验放电间隙补偿值;重复上述步骤获取多组第二实验放电间隙补偿值;设置多组第二实验放电间隙补偿值中的最大值为理论放电间隙补偿值Δc的最小值,进而保证半精加工时预留的放电间隙。
进一步地,步骤S103中的精加工的电参数还包括采用计划放电间隙补偿值Δb进行加工,其中,计划放电间隙补偿值Δb过以下方式获取:在放电间隙补偿值预设0.05至0.1毫米的试加工过程中,采用计划表面粗糙度放电条件VDIb进行精加工实验,获取精加工时的第三电极理论外径值和加工完成后的第三实验蜂窝实际内径值,采用第三实验蜂窝实际内径值与第三电极理论外径值的差值除以二得到第三实验放电间隙补偿值,重复上述步骤获取多组第三实验放电间隙补偿值,设置多组第三实验放电间隙补偿值中的最大值为计划放电间隙补偿值Δb的最小值,进而保证精加工时预留的放电间隙。
进一步地,目标表面粗糙度放电条件VDIa的值采用VDI(40至43),计划表面粗糙度放电条件VDIb的值采用VDI(29至33),理论表面粗糙度放电条件VDIc的值采用VDI(35至38)。
进一步地,粗加工和成型加工分别采用不同的电极。
本发明具有以下有益效果:
本发明的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,采用将基材按照多层蜂窝封严环的设计要求分成多层进行加工,使基材沿半径方向从内侧的中轴处到外侧的圆周壁面之间形成有多个待削除的粗加工目标环,即使基材沿径向从内径最小的目标蜂窝环朝向内径最大的目标蜂窝环的方向形成有多个待削除的粗加工目标环,采用粗加工先对基材内侧的粗加工目标环加工,然后依次向外进行粗加工目标环加工,直至基材的外侧的粗加工目标环削除;然后采用成型加工对每一个目标蜂窝环上留有目标加工余量加工,直至所有的目标加工余量削除,进而使基材形成多层蜂窝封严环。本发明中采用对所有的粗加工目标环进行粗加工后,对所有的目标加工余量进行成型加工的分层加工方法,避免了现有的采用粗加工和成型加工混合,由于粗加工对电极损耗大、成型加工对电极损耗小、成型加工对电极的精度要求高导致需要经常更换电极,进而导致加工效率低的技术问题,同时成型加工对电极损耗小、采用依次对目标加工余量进行成型加工容易使对多层蜂窝加工时的电极保持一致,加工后形成的多层蜂窝尺寸公差偏离和跳动保证在0.05毫米以内,加工精度高,同时本发明中将部分成型加工余量分配给粗加工进行加工,粗加工去除效率高,有利于提高加工效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是传统的加工蜂窝封严环的方法路线的整体示意图;
图2是本发明优选实施例的电火花加工多层蜂窝封严环的方法的流程图;
图3是本发明优选实施例的加工蜂窝封严环的方法路线的示意图之一;
图4是本发明优选实施例的加工蜂窝封严环的方法路线的示意图之二;
图5是本发明优选实施例的加工蜂窝封严环的方法路线的整体示意图;
图6是本发明优选实施例的获取目标表面粗糙度放电条件VDIa的示意图之一;
图7是本发明优选实施例的获取目标表面粗糙度放电条件VDIa的示意图之二;
图8是本发明优选实施例的设置目标放电间隙补偿值Δa的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是传统的加工蜂窝封严环的方法路线的整体示意图;图2是本发明优选实施例的电火花加工多层蜂窝封严环的方法的流程图;图3是本发明优选实施例的加工蜂窝封严环的方法路线的示意图之一;图4是本发明优选实施例的加工蜂窝封严环的方法路线的示意图之二;图5是本发明优选实施例的加工蜂窝封严环的方法路线的整体示意图;图6是本发明优选实施例的获取目标表面粗糙度放电条件VDIa的示意图之一;图7是本发明优选实施例的获取目标表面粗糙度放电条件VDIa的示意图之二;图8是本发明优选实施例的设置目标放电间隙补偿值Δa的示意图。
如图2、图3、图4和图5所示,本实施例的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,多层蜂窝封严环包括沿轴向依次排布的多个目标蜂窝环,轴向排布的多个目标蜂窝环的内径依次减少以使多个目标蜂窝环沿轴向形成台阶式内腔的多层蜂窝封严环,包括如下步骤,S101,根据多层蜂窝封严环的每一个目标蜂窝环的内径值、每一个目标蜂窝环的轴向尺寸值以及每一个目标蜂窝环上的目标加工余量,将基材按照多层蜂窝封严环的设计要求沿径向进行对应的分层,进而使基材沿半径方向从内侧的中轴处到外侧的圆周壁面之间形成有多个待削除的粗加工目标环;S102,从基材的内侧的粗加工目标环向外侧的粗加工目标环依次进行粗加工并依次削除,直至基材的外侧的粗加工目标环削除,同时在每一个目标蜂窝环上留有目标加工余量;S103,逐层对所有的目标加工余量进行成型加工并削除,进而形成多层蜂窝封严环。
本发明的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,采用将基材按照多层蜂窝封严环的设计要求分成多层进行加工,使基材沿半径方向从内侧的中轴处到外侧的圆周壁面之间形成有多个待削除的粗加工目标环,即使基材沿径向从内径最小的目标蜂窝环朝向内径最大的目标蜂窝环的方向形成有多个待削除的粗加工目标环,采用粗加工先对基材内侧的粗加工目标环加工,然后依次向外进行粗加工目标环加工,直至基材的外侧的粗加工目标环削除;然后采用成型加工对每一个目标蜂窝环上留有目标加工余量加工,直至所有的目标加工余量削除,进而使基材形成多层蜂窝封严环。本发明中采用对所有的粗加工目标环进行粗加工后,对所有的目标加工余量进行成型加工的分层加工方法,避免了现有的采用粗加工和成型加工混合,由于粗加工对电极损耗大、成型加工对电极损耗小、成型加工对电极的精度要求高导致需要经常更换电极,进而导致加工效率低的技术问题,同时成型加工对电极损耗小、采用依次对目标加工余量进行成型加工容易使对多层蜂窝加工时的电极保持一致,加工后形成的多层蜂窝尺寸公差偏离和跳动保证在0.05毫米以内,加工精度高,同时本发明中将部分成型加工余量分配给粗加工进行加工,粗加工去除效率高,有利于提高加工效率。
可以理解地,本发明中的多层蜂窝封严环可以是两层蜂窝封严环、也可以是三层蜂窝封严环、五层蜂窝封严环或者其他数量的蜂窝封严环。本发明以五层蜂窝封严环进行详细描述。
请参考图1和图5,如果定义粗加工去除余量的效率是V1,成型加工去除余量的效率是V2,根据放电强度能力,则V1至少大于两倍的V2,而且在去除余量越多V1可能达到V2的10倍以上。采用如图1所示的传统加工方法:整个多层蜂窝封严环的加工时长T1=(AIHI+(A2-a)H2+(A3-a)H3+(A4-a)H4+(A5-a)H5)/V1+(aH1+aH2+aH3+aH4+aH5)/V2;采用如图5所示的本发明的分层加工方法:整个多层蜂窝封严环的加工时长T2=(BIKI+B2K2+B3K3+B4K4+B5K5)/V1+aK1/V2,因为A1等于B1,AN等于BN,N表示自然数,H1等于K1,HN等于KN,N表示自然数,且V1>2V2,通过计算可知T1>T2,即本发明的分层加工方法的加工效率更高。
进一步地,在成型加工时为了避免干涉,S103具体包括:从基材的内侧的目标蜂窝环上的目标加工余量向外侧的目标蜂窝环上的目标加工余量依次进行成型加工并依次削除,直至基材的外侧的目标蜂窝环上的目标加工余量削除,进而使基材成型形成多层蜂窝封严环,或者,从基材的外侧的目标蜂窝环上的目标加工余量向内侧的目标蜂窝环上的目标加工余量依次进行成型加工并依次削除,直至基材的内侧的目标蜂窝环上的目标加工余量削除,进而使基材成型形成多层蜂窝封严环。
具体地,某型发动机上动力涡轮机匣上蜂窝封严环材料为Hastelloy X,蜂窝共有五层,直径为296~332mm,蜂窝轴向长度小于20mm,采用电火花加工包括如下步骤:首先根据五层蜂窝封严环的每一个目标蜂窝环的内径值、每一个目标蜂窝环的轴向尺寸值以及每一个目标蜂窝环的目标加工余量值将基材按照无缝蜂窝封严环的设计要求分层对应的五层,进而使基材沿半径方向从内侧的中轴处到外侧的圆周壁面之间形成有五个待削除的粗加工目标环;粗加工基材的最内侧的第一粗加工目标环并削除、粗加工第二粗加工目标环并削除、粗加工第三粗加工目标环并削除、粗加工第四粗加工目标环并削除、粗加工基材最外侧的第五粗加工目标环并削除;成型加工基材的最内侧的第一目标加工余量并削除、成型加工第二目标加工余量并削除、成型加工第三目标加工余量并削除、成型加工第四目标加工余量、成型加工基材最外侧的第五目标加工余量并削除,进而使基材形成五层蜂窝封严环。
通过本发明的分层加工方式,使五层蜂窝成型加工时的电极保持一致,解决了多层蜂窝加工尺寸波动过大的问题,保证了0.05mm的尺寸公差和0.05毫米的跳动,即解决了发动机封严环的产品质量问题,保证的发动机的密封性性能;通过本发明的分层加工方式,将部分成型加工余量分配给粗加工参数进行加工,粗加工参数去除效率高,成功提高动力涡轮机匣上多层蜂窝的加工效率25%,缩短了发动机的研制周期;通过本发明的分层加工方式,开拓了蜂窝封严环加工走刀路线的新思路,目前该发明已经推广应用于在研的多个机种的蜂窝,每个机种蜂窝效率和质量都取得了很好的效果。同时,本发明中粗加工的表面粗糙度放电条件VDI达到40以上,电极损耗大,粗加工时需要保留目标加工余量,粗加工可以通过变量编程进行损耗补偿进而提高电极的利用效率;成型加工放电强度小,去除余量少,电极基本无损耗,使多层蜂窝成型加工电极保持一致,加工精度高;本发明中采用对所有的粗加工目标环进行粗加工后,对所有的目标加工余量进行成型加工的分层加工方法,避免了现有的采用粗加工和成型加工混合,由于粗加工对电极损耗大、成型加工对电极的精度要求高导致需要经常更换电极,进而导致加工效率低的技术问题。
进一步地,成型加工包括在先的半精加工和在后的精加工。可以理解地,在本实施例中,由于半精加工和精加工去除余量少,电极损耗小,半精加工和精加工采用同一电极。具体地,逐层对所有的目标加工余量进行半精加工和精加,半精加工和精加基材的最内侧的第一目标加工余量并削除、半精加工和精加第二目标加工余量并削除、半精加工和精加第三目标加工余量并削除、半精加工和精加第四目标加工余量、半精加工和精加基材最外侧的第五目标加工余量并削除,进而使基材形成五层蜂窝封严环。
目前,航空发动机动力涡轮机匣、动力涡轮导向器、预旋喷嘴等等多个结构件上都具有蜂窝封严环,行业内常用的加工蜂窝方式为电火花磨削,传统电火花磨削加工参数的获取方法有两种:一是使用蜂窝磨设备上推荐电加工参数,该加工参数较为保守,且没有针对性,对于航空发动机上小晶格蜂窝并不适用,加工效率极低;二是对航空发动机蜂窝零件进行加工试验,在蜂窝不发生烧伤得情况下使用最大的电加工参数,但加工质量不稳定。因此,本发明中进一步探索多层蜂窝封严环加工时的一组蜂窝磨高效加工电参数,其中电火花加工时的电参数包括电火花加工时的表面粗糙度放电条件和电火花加工时的放电间隙补偿的相互组合。
进一步地,由于某型动力涡轮机匣上蜂窝材料为Hastelloy X,蜂窝结构薄筋板组成的6角晶格,能量过大或者电加工环境恶劣时会导致蜂窝晶格扭曲,烧蚀,蜂窝的加工效率低。请参考图6,步骤S102中的粗加工的电参数包括采用目标表面粗糙度放电条件VDIa进行加工,其中,目标表面粗糙度放电条件VDIa通过以下方式获取:获取蜂窝粗加工电参数的推荐表面粗糙度放电条件VDIp;在单边去除余量x毫米的试加工过程中,采用自推荐表面粗糙度放电条件VDIp并逐渐递加,进而依次进行粗加工实验,获取在单边去除余量x毫米的试加工过程中的蜂窝粗加工电参数的临界表面粗糙度放电条件VDIn;在单边距最终尺寸留x毫米余量的试加工过程中,采用自临界表面粗糙度放电条件VDIn并逐渐递减,进而依次进行粗加工实验,得到多组的实验表面粗糙度与对应的实验加工时长的数据,获取加工质量无缺陷情况下的各个实验加工时长,获取最小的实验加工时长对应的实验表面粗糙度放电条件为目标表面粗糙度放电条件VDIa。可选地,在单边去除余量x毫米的试加工过程中,采用自推荐表面粗糙度放电条件VDIp以整数1逐渐递加并依次进行粗加工实验,获取在单边去除余量x毫米的情况下的蜂窝粗加工电参数的临界表面粗糙度放电条件VDIn;在单边距最终尺寸留x毫米余量试加工过程中,采用自临界表面粗糙度放电条件VDIn以整数1逐渐递减并依次进行粗加工实验。可以理解地,本发明中x的值采用0.8值1.2,可以在零件上或实验块上直接实验,也可以采用的模拟实验。具体地,请再次参考图6和图7,在本实施例中,目标表面粗糙度放电条件VDIa通过以下方式获取:获取蜂窝粗加工电参数的推荐表面粗糙度放电条件VDIp;第1次粗加工试验,电加工参数值可选择VDI(p+1),单边去除余量选择1mm,加工完检查蜂窝表面质量,如无扭曲,烧蚀情况,记录加工时间T1;第2次粗加工试验,电加工参数值可选择VDI(p+2),单边去除余量选择1mm,加工完检查蜂窝表面质量,如无扭曲,烧蚀情况,记录加工时间T2;第3次粗加工试验,电加工参数值可选择VDI(p+3),单边去除余量选择1mm,加工完检查蜂窝表面质量,如无扭曲,烧蚀情况,记录加工时间T3;反复、持续进行试验,并观察加工蜂窝表面质量和加工时间变化,通常规律为VDI越大加工时间T越小,但VDI越大,加工环境恶劣,会发生积碳、烧蚀等情况导致T急剧增大,我们需要试验出临界表面粗糙度放电条件VDIn,此时再继续加大VDI蜂窝加工环境将会急剧恶劣,产生蜂窝质量问题;最后使用VDIn加工进行粗加工试验验证,单边距最终尺寸留1mm余量进行加工,加工完检查蜂窝表面质量,如无扭曲,烧蚀情况,记录加工时间Tn;使用VDI(n-1)加工进行粗加工试验验证,单边距最终尺寸留1mm余量进行加工,加工完检查蜂窝表面质量,如无扭曲,烧蚀情况,记录加工时间T(n-1);依次递减进行加工试验,在蜂窝表面质量无缺陷情况下,选取T最小的VDI进行粗加工,进而有利于保证粗加工的加工效率。
更优地,本发明中目标表面粗糙度放电条件VDIa选择VDI(n-2)。目标表面粗糙度放电条件VDIa大于或小于VDI(n-2)时,粗加工的效率会降低。
可以理解地,蜂窝精加工电参数VDIb依据蜂窝要求表面粗糙度来决定,本发明中蜂窝粗加工要求为Ra3.2,蜂窝精加工电参数VDIb选择VDI(29~33)。
进一步地,为了保证半精加工时的加工效率,根据目标蜂窝环的表面粗糙度获取精加工时的电参数的计划表面粗糙度放电条件VDIb;采用目标表面粗糙度放电条件VDIa和计划表面粗糙度放电条件VDIb的总和除以二得到半精加工时的电参数的理论表面粗糙度放电条件VDIc。
更优地,目标表面粗糙度放电条件VDIa的值采用VDI(40至43),计划表面粗糙度放电条件VDIb的值采用VDI(29至33),理论表面粗糙度放电条件VDIc的值采用VDI(35至38)。
进一步地,步骤S102中的粗加工的电参数还包括采用目标放电间隙补偿值Δa进行加工,其中,目标放电间隙补偿值Δa通过以下方式获取:在放电间隙补偿值预设y毫米的试加工过程中,采用目标表面粗糙度放电条件VDIa进行粗加工实验,获取粗加工实验时的第一电极理论外径值和粗加工加工完成后的第一实验蜂窝实际内径值,采用第一实验蜂窝实际内径值与第一电极理论外径值的差值除以二得到第一实验放电间隙补偿值;重复上述步骤获取多组第一实验放电间隙补偿值;设置多组第一实验放电间隙补偿值中的最大值为粗加工的目标放电间隙补偿值Δa的最小值,进而保证粗加工时的放电间隙。本发明中,y的值为0.8至1.2。请参考图8,粗加工合理放电间隙补偿值即目标放电间隙补偿值Δa通过以下方式获取;使用高效的目标表面粗糙度放电条件VDIa加工,放电间隙补偿值预设1mm,记录第一电极理论实际位置ΦE1,加工完后测量第一蜂窝实际值ΦE2,记录D=(ΦE2-ΦE1)/2,重复做3~5组试验,选取Dmax值作为粗加工放电间隙补偿值的最小值,即设置多组第一实验放电间隙补偿值中的最大值为粗加工的目标放电间隙补偿值Δa的最小值,通过设置合理的目标放电间隙补偿值Δa,避免在粗加工时受电流影响出现过切现象。
更优地,与目标表面粗糙度放电条件VDIa最匹配的目标放电间隙补偿值Δa为Dmax+0.1,有利于在粗加工时保证加工效率并避免过切产生损坏。
进一步地,步骤S103中的半精加工的电参数还包括采用理论放电间隙补偿值Δc进行加工,其中,理论放电间隙补偿值Δc通过以下方式获取:在放电间隙补偿值预设0.1至0.2毫米试加工过程中,采用理论表面粗糙度放电条件VDIc进行半精加工实验,获取半精加工时的第二电极理论外径值和加工完成后的第二实验蜂窝实际内径值,采用第二实验蜂窝实际内径值与第二电极理论外径值的差值除以二得到第二实验放电间隙补偿值;重复上述步骤获取多组第二实验放电间隙补偿值;设置多组第二实验放电间隙补偿值中的最大值为理论放电间隙补偿值Δc的最小值,进而保证半精加工时预留的放电间隙。具体地,使用半精加工的计划表面粗糙度放电条件VDIb加工,根据蜂窝毛坯实际状况,仅去除0.1~0.2毫米余量进行试验,参考粗加工放电间隙补偿值试验,记录第二电极理论实际位置ΦE1,加工完后测量第二蜂窝实际值ΦE2,记录D=(ΦE1-ΦE2)/2,重复做3~5组试验,选取Dmax值作为半精加工放电间隙补偿值的最小值,即设置多组第二实验放电间隙补偿值中的最大值为半精加工的理论放电间隙补偿值Δc的最小值,通过设置合理的理论放电间隙补偿值Δc,避免在半精加工时受电流影响出现过切现象。
更优地,与计划表面粗糙度放电条件VDIb最匹配理论放电间隙补偿值Δc为Dmax+0.05,有利于在半精加工时保证加工效率并避免过切产生损坏。
进一步地,步骤S103中的精加工的电参数还包括采用计划放电间隙补偿值Δb进行加工,其中,计划放电间隙补偿值Δb过以下方式获取:在放电间隙补偿值预设0.05至0.1毫米的试加工过程中,采用计划表面粗糙度放电条件VDIb进行精加工实验,获取精加工时的第三电极理论外径值和加工完成后的第三实验蜂窝实际内径值,采用第三实验蜂窝实际内径值与第三电极理论外径值的差值除以二得到第三实验放电间隙补偿值,重复上述步骤获取多组第三实验放电间隙补偿值,设置多组第三实验放电间隙补偿值中的最大值为计划放电间隙补偿值Δb的最小值,进而保证精加工时预留的放电间隙。具体地,使用精加工的理论表面粗糙度放电条件VDIc加工,根据蜂窝毛坯实际状况,仅去除0.05~0.1余量进行试验,参考粗加工放电间隙补偿值试验,记录第三电极理论实际位置ΦE1,加工完后测量第三蜂窝实际值ΦE2,记录D=(ΦE1-ΦE2)/2,重复做3~5组试验,选取Dmax值作为精加工放电间隙补偿值的最小值,即设置多组第三实验放电间隙补偿值中的最大值为计划放电间隙补偿值Δb的最小值,进而保证精加工时预留的放电间隙,进而保证精加工时预留的放电间隙。
本发明的具体实验过程如下:通过设置粗加工时的粗加工电参数采用目标表面粗糙度放电条件VDIa、采用合理放电间隙补偿值即目标放电间隙补偿值Δa;半精加工时的半精加工电参数采用理论表面粗糙度放电条件VDIc、采用合理放电间隙补偿值即理论放电间隙补偿值Δc;精加工时的精加工电参数采用计划表面粗糙度放电条件VDIb、采用合理放电间隙补偿值即计划放电间隙补偿值Δb;摸索一组高效的表面粗糙度放电条件VDI和放电间隙补偿的组合,在保证蜂窝产品质量的同时,使得粗加工效率快,半精极高功能和精加工保证加工质量,且加工参数与去除余量分配关系合理。具体地,若共有余量为AP,粗加工时在目标表面粗糙度放电条件VDIa去除余量效率V1,间隙补偿值为目标放电间隙补偿值Δa;半精加工时在计划表面粗糙度放电条件VDIb去除余量效率V2,间隙补偿值为理论放电间隙补偿值Δc;精加工时计划表面粗糙度放电条件VDIb去除余量效率V3,间隙补偿值为计划放电间隙补偿值Δb;加工时间为T=H(AP-0.15)/V1+0.1H/V2+0.05H/V3。通过该方法在某型动力涡轮机匣上蜂窝加工时,采用粗加工放电参数目标表面粗糙度放电条件VDIa为VDI42、目标放电间隙补偿值Δ值为0.38毫米,半精加工放电参数理论表面粗糙度放电条件VDIc为VDI36、理论放电间隙补偿值Δc为0.14毫米,精加工放电参数计划表面粗糙度放电条件VDIb为VDI30、计划放电间隙补偿值Δb为0.045毫米进行加工,单个零件加工效率提高300%,且加工尺寸合格。
进一步地,粗加工和成型加工分别采用不同的电极。使加工模式由传统的一个电极进行粗加工和成型加工,改为粗加工使用粗加工电极、成型加工采用成型加工电极,由于蜂窝的成型加工电极几乎没有损耗,加工多个零件也不需要再次对成型加工进行更换、测量,有利于保证加工的零件质量稳定。并且粗加工电极在去除大余量存在较大损耗后,可以通过变量编程对其进行损耗补偿,这样加工多个零件也不需要更换粗加工电极,节约了蜂窝磨电极消耗了,让生产流程更加通顺,同时稳定了加工质量,同时避免了传统的加工方式使用一个电极进行加工,加工一个零件后电极损耗严重,进行下一个零件加工时,由于电极表面粘结的金属渣会产生拉弧现象,损耗后电极尺寸和跳动无法准确把握,导致零件超差。
进一步地,目标加工余量包括轴向加工余量值和径向加工余量值。在进行半精加工和精加工时,削除一个目标蜂窝环上的径向加工余量值后再削除轴向加工余量值。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电火花加工多层蜂窝封严环的方法,多层蜂窝封严环包括沿轴向依次排布的多个目标蜂窝环,轴向排布的多个所述目标蜂窝环的内径依次减少以使多个所述目标蜂窝环沿轴向形成台阶式内腔的多层蜂窝封严环,其特征在于,包括如下步骤,
S101,根据多层蜂窝封严环的每一个所述目标蜂窝环的内径值、每一个所述目标蜂窝环的轴向尺寸值以及每一个所述目标蜂窝环上的目标加工余量,将基材按照多层蜂窝封严环的设计要求沿径向进行对应的分层,进而使基材沿半径方向从内侧的中轴处到外侧的圆周壁面之间形成有多个待削除的粗加工目标环;
S102,从基材的内侧的所述粗加工目标环向外侧的所述粗加工目标环依次进行粗加工并依次削除,直至基材的外侧的所述粗加工目标环削除,同时在每一个所述目标蜂窝环上留有所述目标加工余量;
S103,逐层对所有的所述目标加工余量进行成型加工并削除,进而形成多层蜂窝封严环;
步骤S102中的粗加工的电参数包括采用目标表面粗糙度放电条件VDIa进行加工,其中,所述目标表面粗糙度放电条件VDIa通过以下方式获取:
获取蜂窝粗加工电参数的推荐表面粗糙度放电条件VDIp;
在单边去除余量x毫米的试加工过程中,采用自所述推荐表面粗糙度放电条件VDIp并逐渐递加,进而依次进行粗加工实验,获取在单边去除余量x毫米的试加工过程中的蜂窝粗加工电参数的临界表面粗糙度放电条件VDIn;
在单边距最终尺寸留x毫米余量的试加工过程中,采用自所述临界表面粗糙度放电条件VDIn并逐渐递减,进而依次进行粗加工实验,得到多组的实验表面粗糙度与对应的实验加工时长的数据,获取加工质量无缺陷情况下的各个实验加工时长,获取最小的所述实验加工时长对应的所述实验表面粗糙度放电条件为所述目标表面粗糙度放电条件VDIa。
2.根据权利要求1所述的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,其特征在于,
S103具体包括:从基材的内侧的所述目标蜂窝环上的所述目标加工余量向外侧的所述目标蜂窝环上的所述目标加工余量依次进行成型加工并依次削除,直至基材的外侧的所述目标蜂窝环上的所述目标加工余量削除,进而使基材成型形成多层蜂窝封严环,或者,
从基材的外侧的所述目标蜂窝环上的所述目标加工余量向内侧的所述目标蜂窝环上的所述目标加工余量依次进行成型加工并依次削除,直至基材的内侧的所述目标蜂窝环上的所述目标加工余量削除,进而使基材成型形成多层蜂窝封严环。
3.根据权利要求2所述的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,其特征在于,
所述成型加工包括在先的半精加工和在后的精加工。
4.根据权利要求3所述的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,其特征在于,
根据所述目标蜂窝环的表面粗糙度获取精加工时的电参数的计划表面粗糙度放电条件VDIb;
采用所述目标表面粗糙度放电条件VDIa和所述计划表面粗糙度放电条件VDIb的总和除以二得到半精加工时的电参数的理论表面粗糙度放电条件VDIc。
5.根据权利要求4所述的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,其特征在于,
步骤S102中的粗加工的电参数还包括采用目标放电间隙补偿值Δa进行加工,其中,所述目标放电间隙补偿值Δa通过以下方式获取:
在放电间隙补偿值预设y毫米的试加工过程中,采用所述目标表面粗糙度放电条件VDIa进行粗加工实验,获取粗加工实验时的第一电极理论外径值和粗加工加工完成后的第一实验蜂窝实际内径值,采用第一实验蜂窝实际内径值与第一电极理论外径值的差值除以二得到第一实验放电间隙补偿值;
重复上述步骤获取多组所述第一实验放电间隙补偿值;
设置多组所述第一实验放电间隙补偿值中的最大值为粗加工的所述目标放电间隙补偿值Δa的最小值,进而保证粗加工时的放电间隙。
6.根据权利要求4所述的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,其特征在于,
步骤S103中的半精加工的电参数还包括采用理论放电间隙补偿值Δc进行加工,其中,所述理论放电间隙补偿值Δc通过以下方式获取:
在放电间隙补偿值预设0.1至0.2毫米试加工过程中,采用理论表面粗糙度放电条件VDIc进行半精加工实验,获取半精加工时的第二电极理论外径值和加工完成后的第二实验蜂窝实际内径值,采用第二实验蜂窝实际内径值与第二电极理论外径值的差值除以二得到第二实验放电间隙补偿值;
重复上述步骤获取多组所述第二实验放电间隙补偿值;
设置多组所述第二实验放电间隙补偿值中的最大值为所述理论放电间隙补偿值Δc的最小值,进而保证半精加工时预留的放电间隙。
7.根据权利要求4所述的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,其特征在于,
步骤S103中的精加工的电参数还包括采用计划放电间隙补偿值Δb进行加工,其中,所述计划放电间隙补偿值Δb过以下方式获取:
在放电间隙补偿值预设0.05至0.1毫米的试加工过程中,采用计划表面粗糙度放电条件VDIb进行精加工实验,获取精加工时的第三电极理论外径值和加工完成后的第三实验蜂窝实际内径值,采用第三实验蜂窝实际内径值与第三电极理论外径值的差值除以二得到第三实验放电间隙补偿值,
重复上述步骤获取多组所述第三实验放电间隙补偿值,
设置多组所述第三实验放电间隙补偿值中的最大值为所述计划放电间隙补偿值Δb的最小值,进而保证精加工时预留的放电间隙。
8.根据权利要求2所述的电火花加工多层蜂窝封严环的方法,其特征在于,
所述粗加工和所述成型加工分别采用不同的电极。
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