CN115156644A - 成形加工电极、成形加工电极组及制造使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成形加工电极，吊装在电火花加工机床上加工发动机机匣，包括：成形石墨电极，成形石墨电极通过第一固定组件吊装在电火花加工机床上；第一固定组件，第一固定组件包括连接块、第一电极支架、第二电极支架和第一电极夹头，成形石墨电极通过连接块固定在第二电极支架上，连接块和第二电极支架通过第二连接螺母连接固定，第一电极支架和第二电极支架通过第一连接螺母连接固定，第一电极夹头通过第一固定螺栓固定在第一电极支架上。通过成形加工电极组加工发动机机匣，可提高加工的稳定性和加工效率，达到减少刀具消耗的目的。

Description

成形加工电极、成形加工电极组及制造使用方法

技术领域

本说明书涉及电火花成形加工工艺技术领域，具体涉及成形加工电极、成形加工电极组及制造使用方法。

背景技术

发动机机匣广泛使用镍基高温合金，镍基高温合金属于难切削加工材料，高温合金在切削加工过程中具有很高的动态切变强度，刀具损耗快。某型机匣毛料为锻件，外型面轮廓复杂，分布有各类形状的安装座，部分安装座深度达17mm，材料去除量达70％以上。使用的镍基高温合金具有高硬度、高粘度的特性，使用常规的切削加工，加工难度大，加工效率低，刀具消耗快，刀具成本高。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供成形加工电极、成形加工电极组及制造使用方法，以达到提高加工的稳定性和加工效率，达到减少刀具消耗的目的。

本说明书实施例提供以下技术方案：

一种成形加工电极，吊装在电火花加工机床上加工发动机机匣，成形加工电极包括：

成形石墨电极，成形石墨电极通过第一固定组件吊装在电火花加工机床上；

第一固定组件，第一固定组件包括连接块、第一电极支架、第二电极支架和第一电极夹头，成形石墨电极通过连接块固定在第二电极支架上，连接块和第二电极支架通过第二连接螺母连接固定，第一电极支架和第二电极支架通过第一连接螺母连接固定，第一电极夹头通过第一固定螺栓固定在第一电极支架上。

进一步地，成形加工电极还包括第二固定组件，第二固定组件包括第二电极夹头，第二电极夹头通过第二固定螺栓固定在第二电极支架上。

进一步地，成形加工电极组包括多个成形加工电极。

一种成形加工电极组的制造方法，使用成形加工电极组，成形加工电极组的制造方法包括如下步骤：

步骤一、按照设计的加工面轮廓加工成形加工电极组，将成形加工电极组分割成多块成形石墨电极；

步骤二、设计成形加工电极组的加工面，加工成形加工电极组；

步骤三、将多块成形石墨电极固定到连接块上，并将多个成形石墨电极分别放置到电火花加工机床的电极库中；

步骤四、利用第一电极夹头将每一个成形石墨电极整体夹装在电火花加工机床上；

步骤五、确定发动机机匣的大端壁的厚度，按照设定更换顺序和时间设定将成形石墨电极装填至机床刀库，多个成形石墨电极按顺序分布在所述电火花加工机床的电极库上，每侧设置多个成形石墨电极；

步骤六、调出第一个成形石墨电极，按照预设加工参数加工发动机机匣型面的对应轮廓；

步骤七、第一个成形石墨电极加工结束，将成形石墨电极放回电火花加工机床的电极库的对应位置；

步骤八、重复第六步和第七步，直至所有成形石墨电极使用完毕；

步骤九、根据加工过程中电极的损耗，定期修磨成形石墨电极的加工面，去除加工过程中，成形石墨电极产生的粗糙型面，保证加工的精度。

进一步地，步骤二包括：

步骤2.1、根据发动机机匣的结构，给每个加工特征设定对应的加工工艺和工序；

步骤2.2、根据用于发动机机匣数码控制铣削的机床信息、刀具信息和切削参数信息获取待加工参数信息；

步骤2.3、根据待加工参数信息加工成形加工电极组。

进一步地，步骤六包括寻找加工位置，寻找加工位置包括以下步骤：

步骤6.1、利用标准球找正发动机机匣的圆心；

步骤6.2、对圆心X、Y坐标进行记录并形成记录数据。

进一步地，步骤六还包括电极加工，电极加工包括以下步骤：

步骤6.3、调用第一个成形石墨电极，用成形石墨电极底部碰边零件表面；

步骤6.4、向上移动11mm至12mm，将高度坐标点记录到数据中记录；

步骤6.5、调取第一个成形石墨电极对应的记录数据，将电火花加工机床的Z轴移动至第一电极夹头的上方，抓取成形石墨电极；

步骤6.6、按照预设加工参数加工对应发动机机匣型面的对应轮廓。

进一步地，步骤九包括：

步骤9.1、将成形石墨电极通过第二固定组件固定于电极修整设备；

步骤9.2、通过所述电极修整设备去除加工过程中成形石墨电极产生的粗糙型面。

进一步地，预设加工参数为：伺服电压为50伏至70伏；峰值电流为250安至260安；脉冲宽度为200us至400us；脉冲间隔为50us 至100us。

进一步地，预设加工余量为1.95mm至2.05mm。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

为解决机械加工去除大量毛料材料的问题，发明一种使用成形加工电极的电火花成形加工工艺粗加工发动机机匣的方法，使用成形加工去除机匣外轮廓的材料，后续工序使用机械加工去除受电火花加工的表层，零件表面达到设计图要求。提高效率的同时，减少刀具消耗，降低加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明被成形加工电极组包裹的发动机机匣的示意图；

图2是本发明成形加工电极的主视图；

图3是本发明成形加工电极的仰视图；

图4是本发明成形加工电极的侧视图；

图5是发动机机匣加工前毛坯示意图；

图6是发动机机匣加工后示意图；

图7是发动机机匣俯视图；

图8是发动机机匣剖视图。

附图标记说明：1、发动机机匣；2、成形加工电极组；201、第二连接螺母；202、第二电极支架；203、第一连接螺母；204、第一电极支架；205、第一电极夹头；206、第二电极夹头；207、连接块； 208、成形石墨电极。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

传统加工机匣的方法需要设计大量的加工刀具和刀轨，且加工难度巨大。本发明旨在寻求解决将图5所示的发动机机匣1毛坯加工为图6所示的带有环形槽、异形槽、下陷槽和弧形槽等各种槽体、加强筋、环台等各种凸台以及圆形孔、椭圆形孔、花朵形孔等各种孔的发动机机匣的方法。解决发动机机匣外轮廓大余量去除难题，提供一种方案合理、操作简单、稳定可靠的机匣内外轮廓加工方法，适合加工高温合金等机械加工难度大，刀具消耗快，同时要求精度高的薄壁材料。

如图1所示，加工时。成形加工电极组2将发动机机匣1的外周包围。

如图2所示，成形加工电极组2由以下部分组成。第二连接螺母 201、第二电极支架202、第一连接螺母203、第一电极支架204、第一电极夹头205、第二电极夹头206、连接块207和成形石墨电极208。成形石墨电极208通过连接块207安装在第二电极支架202上。连接块207和第二电极支架202通过第二连接螺母201连接固定。第二电极支架202和第一电极支架204通过第一连接螺母203连接固定。连接块207为牢固的金属支架。

第一电极夹头205用于加工机匣的时候，将成形石墨电极208装夹在电极库并定位至被加工机匣的加工位。第一电极夹头205通过第一固定螺栓固定在第一电极支架204上。

第二电极夹头206用于成形石墨电极208加工制造时定位和装夹，同时第二电极夹头206也用于成形石墨电极208修磨时的定位和装夹。第二电极夹头206通过第二固定螺栓固定在第二电极支架202上。

第一电极夹头205和第二电极夹头206均为EROWA电极夹头。

成形石墨电极208具有加工面，加工面具有凹凸纹路，用于电火花成形技术加工发动机机匣1。

成形加工电极的设计和制造使用方法包括以下步骤：

步骤一、按照航空发动机轮廓设计电火花成形加工电极组2，并按照被加工工艺件的轮廓将成形加工电极组2分割成若干块成形石墨电极208。

步骤二、根据发动机机匣的轮廓和放电间隙，按照数控加工编程的方法设计的成形石墨电极208加工面的凹凸纹路并加工成形加工电极组208。

步骤2.1、根据发动机机匣1的结构，如凹槽、各种形状的孔和凸台等特征，给每个加工特征设定对应的加工工艺；

步骤2.2、参照数码控制铣削机床的编程规范，将用于发动机机匣数码控制铣削的机床信息、刀具信息和切削参数信息添加到数码控制编程系统中，得到待的加工参数信息；

步骤2.3、利用发动机机匣1的所述加工工艺和工序和所述加工参数信息进行编程；

步骤2.4、自动生成刀具轨迹，加工成形加工电极组208。

步骤三、将若干块成形石墨电极208固定到连接块207上，并将若干块加工成形石墨电极208分别放置到电火花加工机床的电极库中。

步骤四、利用第一电极夹头205将每一块成形石墨电极208整体固定夹装在电火花加工机床Z轴上。

步骤五、在电火花加工机床上设置成形石墨电极208更换顺序。

本实施例的成形石墨电极208更换顺序按照表1执行。

刀库地址(右刀库)	电极号
		21#	01-OUT-PartNo
23#	12-OUT-PartNo
		25#	11-OUT-PartNo
27#	10-OUT-PartNo
		29#	09-OUT-PartNo
31#	08-OUT-PartNo
		刀库地址(左刀库)	电极号
12#	02-OUT-PartNo
		10#	03-OUT-PartNo
08#	04-OUT-PartNo
		06#	05-OUT-PartNo
04#	06-OUT-PartNo
		02#	07-OUT-PartNo

表1

步骤六、确定被发动机机匣1的大端壁的厚度，按表1将成形加工电极组2装填至电火花加工机床的刀库，多个成形石墨电极208按顺序分布与电火花加工机床槽体外侧的电极库上，每侧设置数个成形石墨电极208。

步骤七、自动找正加工位置。

参考图7和图8，本实施例的找正示意图。图8为图7的A-A部分的剖面图。图8中F为内圆，Z为零件表面。

步骤7.1、利用标准球找正发动机机匣1的圆心，在数控加工机床的移动轴承上安装φ5标准球，找正发动机机匣1的内圆F对称四点的中间点，将发动机机匣1圆心X、Y坐标记录在OUT_PartNo →PartNo.ofs→OFFSET 1中；

步骤7.2、将所述圆心X、Y坐标记录到成形石墨电极208更换顺序表1中。

步骤八、调出第一个成形石墨电极208，用成形石墨电极208底部碰边零件表面Z，再将Z轴向上移动，Z轴清零。调用表1的1# 电极，如图8所示，用成形石墨电极208底部碰边零件表面Z，再将数控加工机床的Z轴向上移动11mm至12mm，Z轴清零，将Z轴坐标点记录在OUT_PartNo→PartNo.ofs→OFFSET 1中。数控加工机床 Z轴运动至第一个成形石墨电极208接头上方，精确定位后抓取成形石墨电极208，按照设定的加工参数加工对应发动机机匣1型面的对应轮廓。

主要加工参数为伺服电压50伏至70伏，峰值电流为250安至 260安，脉冲宽度200us至400us，脉冲间隔50us至100us。

加工过程中，每加工0.4～0.5s，电极沿法向方向后退0.2s，以便加工产物的排出，形成稳定的放电通道，保证加工稳定性。按加工程序预先设定，加工余量为1.95mm至2.05mm时，第1个成形石墨电极208加工结束。

步骤九、第一个成形石墨电极208加工结束，利用数控系统控制将成形石墨电极208放回电极库对应位置。

步骤十、重复第七步至第九步，直至所有成形石墨电极208用完毕。

步骤十一、根据加工过程中电极的损耗，定期修磨成形石墨电极 208的加工部位，保证零件加工的精度。

步骤11.1、将成形石墨电极208通过第二固定组件固定于数码控制加工设备；

步骤11.2、通过数码控制加工设备去除加工过程中成形石墨电极 208产生的粗糙型面。

参考图5，发动机机匣整体架构复杂，航空发动机的机匣毛坯为薄壁的圆柱状，壳体外表面有环形加强筋、环台、凸台。内表面有环形槽、圆柱环带及螺旋槽。圆柱环带上分布有圆周斜孔。壳体壁上设有径向孔、异性及异槽。零件外轮廓360°均需要加工，根据发动机机匣的轮廓，根据零件轮廓和放电间隙，设计对应的成形加工电极组 2，外型轮廓加工使用的成形加工电极组2，均匀分割成十二块成形石墨电极208。

用于发动机机匣内外轮廓的电火花成形加工方法，电极设计合理，装夹方便，使用稳定可靠，可以实现对机匣内外轮廓的高效加工，实现自动找正，加工过程无人为干预，提高加工的稳定性和加工效率，节约成本。和传统的使用数码控制的铣加工相比，适合加工高温合金等机械加工难度大，刀具消耗快的材料，加工效率高，成本低。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种成形加工电极，吊装在电火花加工机床上加工发动机机匣(1)，其特征在于，所述成形加工电极包括：

成形石墨电极(208)，成形石墨电极(208)通过所述第一固定组件吊装在所述电火花加工机床上；

第一固定组件，所述第一固定组件包括连接块(207)、第一电极支架(204)、第二电极支架(202)和第一电极夹头(205)，成形石墨电极(208)通过连接块(207)固定在第二电极支架(202)上，连接块(207)和第二电极支架(202)通过第二连接螺母(201)连接固定，第一电极支架(204)和第二电极支架(202)通过第一连接螺母(203)连接固定，第一电极夹头(205)通过第一固定螺栓固定在第一电极支架(204)上。

2.根据权利要求1所述的成形加工电极，其特征在于，所述成形加工电极还包括第二固定组件，所述第二固定组件包括第二电极夹头(206)，第二电极夹头(206)通过所述第二固定螺栓固定在第二电极支架(202)上。

3.一种成形加工电极组，其特征在于，所述成形加工电极组包括多个权利要求1至2中任一项所述的成形加工电极。

4.一种成形加工电极组的制造使用方法，其特征在于，所述成形加工电极组的制造使用方法使用权利要求3所述成形加工电极组，所述成形加工电极组的制造使用方法包括如下步骤：

步骤一、按照设计的加工面轮廓加工成形加工电极组(2)，将成形加工电极组(2)分割成多块成形石墨电极(208)；

步骤二、设计成形加工电极组(2)的所述加工面，加工成形加工电极组(208)；

步骤三、将多块成形石墨电极(208)固定到连接块(207)上，并将多个成形石墨电极(208)分别放置到所述电火花加工机床的电极库中；

步骤四、利用第一电极夹头(205)将每一个成形石墨电极(208)整体夹装在所述电火花加工机床上；

步骤五、确定发动机机匣(1)的大端壁的厚度，按照设定更换顺序和时间设定将成形石墨电极(208)装填至机床刀库，多个成形石墨电极(208)按顺序分布在所述电火花加工机床的电极库上，每侧设置多个成形石墨电极(208)；

步骤六、调出第一个成形石墨电极(208)，按照预设加工参数加工发动机机匣(1)型面的对应轮廓；

步骤七、第一个成形石墨电极(208)加工结束，将成形石墨电极(208)放回所述电火花加工机床的电极库的对应位置；

步骤八、重复第六步至第七步，直至所有成形石墨电极(208)使用完毕；

步骤九、根据加工过程中电极的损耗，定期修磨成形石墨电极(208)的所述加工面，去除加工过程中成形石墨电极(208)产生的粗糙型面，保证加工的精度。

5.根据权利要求4所述的成形加工电极组的制造使用方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤2.1、根据发动机机匣(1)的结构，给每个加工特征设定对应的加工工艺和工序；

步骤2.2、根据用于发动机机匣(1)数码控制铣削的机床信息、刀具信息和切削参数信息获取待加工参数信息；

步骤2.3、根据所述待加工参数信息加工成形加工电极组(2)。

6.根据权利要求4所述的成形加工电极组的制造使用方法，其特征在于，所述步骤六包括寻找加工位置，所述寻找加工位置包括以下步骤：

步骤6.1、利用标准球找正发动机机匣(1)的圆心；

步骤6.2、对圆心X、Y坐标进行记录并形成记录数据。

7.根据权利要求4所述的成形加工电极组的制造使用方法，其特征在于，所述步骤六还包括电极加工，所述电极加工包括以下步骤：

步骤6.3、调用第一个成形石墨电极(208)，用成形石墨电极(208)底部碰边零件表面；

步骤6.4、向上移动11mm至12mm，将高度坐标点记录到所述数据中记录；

步骤6.5、调取第一个成形石墨电极(208)对应的所述记录数据，将所述电火花加工机床的Z轴移动至第一电极夹头(205)的上方，抓取成形石墨电极(208)；

步骤6.6、按照预设加工参数和预设加工余量加工对应发动机机匣(1)型面的对应轮廓。

8.根据权利要求4所述的成形加工电极组的制造使用方法，其特征在于，所述步骤九包括：

步骤9.1、将成形石墨电极(208)通过所述第二固定组件固定于所述数码控制加工机床；

步骤9.2、通过所述数码控制加工设备去除加工过程中成形石墨电极(208)产生的粗糙型面。

9.根据权利要求7所述的成形加工电极组的制造使用方法，其特征在于，所述预设加工参数为：伺服电压为50伏至70伏；峰值电流为250安至260安；脉冲宽度为200us至400us；脉冲间隔为50us至100us。

10.根据权利要求7所述的成形加工电极组的制造使用方法，其特征在于，所述预设加工余量为1.95mm至2.05mm。

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