CN116727787A - 电解加工装置、电解加工方法及航空发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解加工装置、电解加工方法及航空发动机，用于将机匣于电解加工设备上固定，电解加工设备包括主轴夹头、阴极和机床转轴，电解加工装置包括：定位板，用于安装于机床转轴上以作为定位基准和安装基座；固定件，用于将机匣的小端压紧固定于定位板上以使机匣于机床转轴上轴向定位和径向定位；密封件，用于与固定件连接并密封于机匣的大端的内壁。无需将机匣由机床转轴上拆卸，直接于机床上进行测量，快速确定加工余量，确定剩余加工时间，节省装夹操作时间，大幅提高加工效率；无需拆卸机匣可防止二次装夹导致的加工误差和测量误差，大幅提高加工一致性和加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及电解加工领域，特别地，涉及一种电解加工装置、电解加工方法及航空发动机。
背景技术
机匣零件是航空发动机的关键零部件之一，为降低机匣重量，多采用薄壁结构；另外，机匣多采用高温合金等难加工材料，给传统机械加工技术带来了巨大挑战。车削加工方法加工过程中机匣容易发生变形，圆度不易保证，且刀具损耗严重，成本高，加工效率低，弊端明显。
基于电化学阳极溶解原理的电解加工工艺，可借助形状简单的成形阴极去除机匣表面材料，从而达到表面去材的目的，此加工方法加工过程中阴极与机匣没有接触，不产生接触应力，同时阴极只发生还原反应，析出氢气，因此没有损耗，且加工效率高，非常适合机匣表面去材加工。目前常用的一种加工方式是阴极固定不动，机匣不断旋转，在电化学作用下，机匣表面材料不断被溶解，但是这种方法目前采用的工装夹具无法实现在线测量，需要定期取下机匣测量壁厚，确定剩余加工余量或加工时间，以过切，这个过程中，机匣拆卸频繁，容易产生二次装夹误差，且生产效率大大降低。
发明内容
本发明提供了一种电解加工装置、电解加工方法及航空发动机，以解决现有技术中机匣电解加工中机匣需频繁拆卸导致装夹误差好加工效率低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种电解加工装置，用于将机匣于电解加工设备上固定，电解加工设备包括主轴夹头、阴极和机床转轴，所述电解加工装置包括：
定位板，用于安装于所述机床转轴上以作为定位基准和安装基座；
固定件，用于将机匣的小端压紧固定于所述定位板上以使所述机匣于所述机床转轴上轴向定位和径向定位；
密封件，用于与所述固定件连接并密封于所述机匣的大端的内壁。
作为上述技术方案的进一步改进，所述定位板具有用于与所述机匣的小端端面配合的台阶构造，所述台阶构造呈环形，所述台阶构造的环形面与所述机匣的小端的内环面匹配以对所述机匣径向定位。
作为上述技术方案的进一步改进，所述台阶构造的高度小于所述机匣的小端端面的厚度。
作为上述技术方案的进一步改进，所述定位板的外壁设置有绝缘套，所述绝缘套用于套设于所述定位板且所述绝缘套的两端分别抵接所述机床转轴和所述机匣的小端以在电解加工时隔离电解液与所述定位板。
作为上述技术方案的进一步改进，所述固定件的外径大于机匣的小端的内环面的直径小于机匣的内壁的直径；所述固定件用于压合于所述机匣的小端的内端面上并与所述固定件连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述密封件包括沿轴向分布的连接段和密封段，所述密封件高度与所述机匣的高度匹配，所述密封段具有用于与所述机匣的大端的内壁匹配的斜外圆面。
作为上述技术方案的进一步改进，所述主轴夹头和所述阴极分别设置有内部通道供电解液通过；所述阴极的加工刃端开设有出液槽，所述出液槽的槽宽、槽间距以及数量根据流场仿真的结果优化布设。
作为上述技术方案的进一步改进，所述主轴夹头、所述阴极以及所述定位板均采用不锈钢材料制成；所述固定件、所述密封件均采用绝缘材料制成。
根据本发明的另一方面，还提供了一种电解加工方法，应用有以上任一所述的电解加工装置，所述加工方法包括：
S1.定位板连接于机床转轴并找正定位使定位板与机床转轴同心；
S2.将机匣的小端于定位板上定位并由固定件压紧固定；
S3.安装密封件于所述固定件上以密封所述机匣的大端；
S4.设置加工参数，接通加工电源开始电解加工；
S5.阶段加工结束后切段加工电源，移动阴极远离机匣，拆卸密封件以为使机匣的内壁和外壁裸露；
S6.通过测厚仪测量机匣的壁厚，根据壁厚决定下阶段加工时间；
S7.安装密封件，重复步骤S4-S6直至壁厚符合要求。
根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，包括机匣，应用有以上所述的电解加工方法。
本发明具有以下有益效果：本电解加工装置通过设置定位板于机床转轴上定位安装以作为定位基准和安装基座，定位板与机匣同心，将机匣小端定位于定位板上与定位板同心进而同时与机床转轴同心，由固定件压紧机匣的小端使机匣固定；通过密封件与固定件连接同时密封机匣的大端内壁，即完成机匣的安装和密封，进而可开始对机匣电解加工，进行阶段加工后，拆除密封件移开阴极即可使机匣的内外壁均完全裸露，测厚仪的两测针即可由机匣的大端向小端方向伸入进行壁厚测量，无需将机匣由机床转轴上拆卸，直接于机床上进行测量，快速确定加工余量，确定剩余加工时间，节省装夹操作时间，大幅提高加工效率；同时，因无需拆卸机匣可防止二次装夹导致的加工误差和测量误差，大幅提高加工一致性和加工精度。
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。下面将参照附图，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是本发明优选实施例的电解加工装置剖视图；
图2是图1的A处局部放大图；
图3是本发明优选实施例的电解加工装置测厚示意图；
图4是图3的B处局部放大图；
图5是本发明优选实施例的阴极结构示意图；
1、主轴夹头2、阴极3、机匣4、密封件5、固定件6、绝缘套7、定位板8、机床转轴9、加工刃10、加工间隙11、出液槽12、测厚仪。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1至图5，本发明的优选实施例提供了一种电解加工装置，用于将机匣3于电解加工设备上固定，电解加工设备包括主轴夹头1、阴极2和机床转轴8，电解加工装置包括：
定位板7，用于安装于机床转轴8上以作为定位基准和安装基座；
固定件5，用于将机匣3的小端压紧固定于定位板7上以使机匣3于机床转轴8上轴向定位和径向定位；本实施例的固定件5为一圆形压板；
密封件4，用于与固定件5连接并密封于机匣3的大端的内壁。
可以理解的是，本电解加工装置通过设置定位板7于机床转轴8上定位安装以作为定位基准和安装基座，定位板7与机匣3同心，将机匣3小端定位于定位板7上与定位板7同心进而同时与机床转轴8同心，由固定件5压紧机匣3的小端使机匣3固定；通过密封件4与固定件5连接同时密封机匣3的大端内壁，即完成机匣3的安装和密封，进而可开始对机匣3电解加工，进行阶段加工后，拆除密封件4移开阴极2即可使机匣3的内外壁均完全裸露，测厚仪12的两测针即可由机匣3的大端向小端方向伸入进行壁厚测量，无需将机匣3由机床转轴8上拆卸，直接于机床上进行测量，快速确定加工余量，确定剩余加工时间，节省装夹操作时间，大幅提高加工效率；同时，因无需拆卸机匣3可防止二次装夹导致的加工误差和测量误差，大幅提高加工一致性和加工精度。
本实施例中，定位板7具有用于与机匣3的小端端面配合的台阶构造，台阶构造呈环形，台阶构造的环形面与机匣3的小端的内环面匹配以对机匣3径向定位，同时机匣3的小端抵接于台阶构造的端面实现轴向定位，通过固定件5与定位板7连接将机匣3的小端压紧于台阶构造上实现轴向固定。
其中，固定件5与定位板7通过螺钉连接，台阶构造的高度略小于机匣3的小端端面的厚度，以使固定件5的力作用于机匣3的小端内端面，使固定稳固。
本实施例中，定位板7的外壁设置有绝缘套6，绝缘套6用于套设于定位板7且绝缘套6的两端分别抵接机床转轴8和机匣3的小端以在电解加工时隔离电解液与定位板7。
进一步的，绝缘套6的厚度与台阶构造的宽度之和与机匣3的小端端面宽度匹配。
本实施例中，固定件5的外径大于机匣3的小端的内环面的直径小于机匣3的内壁的直径；固定件5用于压合于机匣3的小端的内端面上并与固定件5连接。
本实施例中，密封件4包括沿轴向分布的呈圆柱状的连接段和呈圆盘状的密封段，密封件4高度与机匣3的高度匹配，密封段具有用于与机匣3的大端的内壁匹配的斜外圆面，该外圆面的锥度与机匣3的内壁锥度匹配，以使密封段与机匣3内壁过盈配合，保证密封效果；
具体的，机床主轴具有用于进行安装连接的螺纹孔，本实施例的定位板7对应机床的螺纹孔开设沉孔，以通过螺钉等进行连接且与压板不产生干涉；定位板7上开设螺纹孔，固定件5对应定位板7的螺纹孔开设沉孔，以通过螺钉将固定件5固定于定位板7上且不与密封件4产生干涉，固定件5开设有螺纹孔，密封件4对应固定件5的螺纹孔开设通孔或沉孔，以通过螺钉将密封件4连接于固定件5上。
本实施例中，主轴夹头1和阴极2分别设置有内部通道供电解液通过；阴极2安装于主轴夹头1后，二者的内部通道连通；阴极2上位于加工刃9的一端开设有出液槽11，该出液槽11呈条形且为多条阵列布设，出液槽11的槽宽、槽间距以及数量借助流场仿真的结果进行优化布设，提高加工效果和加工效率。
本实施例中，主轴夹头1、阴极2以及定位板7均采用不锈钢材料制成，保证刚度，使定位精度满足要求，并作为导电介质；固定件5、密封件4均采用POM等绝缘材料制成，满足刚度同时防止自身以及工件表面发生杂散腐蚀。
另一方面，本实施例还提供一种电解加工方法，应用有上述电解加工装置，本加工方法包括：
S1.定位板7连接于机床转轴8并找正定位使定位板7与机床转轴8同心；
具体的，通过螺钉将定位板7与机床转轴8连接，通过对定位板7的大外圆打表找正，随后拧紧螺钉固定，保证定位板7与机床转轴8的同心度；
S2.将机匣3的小端于定位板7上定位并由固定件5压紧固定；
具体的，将机匣3的小端内圆套设于定位板7的台阶构造的外环面并与台阶构造的端面抵接，固定件5压紧机匣3并通过螺钉锁紧固定；
S3.安装密封件4于固定件5上以密封机匣3的大端；
具体的，密封件4伸入机匣3后其密封段的斜外圆面与机匣3的大端内壁配合抵接进行密封，通过螺钉将密封件4锁紧固定于固定件5上使其与机匣3配合紧密保证密封效果；
S4.设置加工参数，接通加工电源开始电解加工；
可以理解的是，S1-S4任一步骤前，将阴极2与主轴夹头1连接使主轴夹头1与阴极2的内部通道连通，主轴夹头1与机床主轴连接；
步骤S4中，机床转轴8接加工电源正极，以使机匣3带正电，主轴夹头1接机床加工电源的负极，使阴极2带负电；机床的进液管接至主轴夹头1的内部通道进而连通至阴极2的内部通道，电解液由主轴夹头1进入经主轴夹头1内部通道和阴极2内部通道至阴极2的出液槽11流出，冲刷阴极2和机匣3之间的加工间隙10，提供发生电化学反应的必要条件，并随电解液流动带走电解产物和热量；
S5.阶段加工结束后切段加工电源，移动阴极2远离机匣3，拆卸密封件4以为使机匣3的内壁和外壁裸露；
具体的，第一阶段加工结束后，切断加工电源和电解液的输送系统，升起机床主轴，使阴极2远离机匣3，然后拆掉盖板，使机匣3的内外表面全部裸漏出来；
S6.通过测厚仪12测量机匣3的壁厚，根据壁厚决定下阶段加工时间；
具体的，将测量仪的两探针分别接触机匣3的内壁和外壁并由机匣3的大端伸入机匣3的小端进行壁厚测量，根据测量的壁厚数值决定剩余加工时间；
S7.安装密封件4，即重新装回密封件4，重复步骤S4-S6直至壁厚符合要求。
显而易见的是，本加工方法实现机匣3壁厚的在线测量，无需拆卸机匣3，避免了机匣3频繁装夹的二次装夹误差，提高了加工一致性和加工精度，可快速确定加工余量，确定剩余加工时间，省去了了频繁的拆卸装夹机匣3的环节，提高了生产效率。
另一方面，本实施例还提供一种航空发动机，包括机匣，该机匣通过上述电解加工方法加工。
以上所述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 (10)
1.一种电解加工装置，用于将机匣(3)于电解加工设备上固定，电解加工设备包括主轴夹头(1)、阴极(2)和机床转轴(8)，其特征在于，所述电解加工装置包括：
定位板(7)，用于安装于所述机床转轴(8)上以作为定位基准和安装基座；
固定件(5)，用于将机匣(3)的小端压紧固定于所述定位板(7)上以使所述机匣(3)于所述机床转轴(8)上轴向定位和径向定位；
密封件(4)，用于与所述固定件(5)连接并密封于所述机匣(3)的大端的内壁。
2.根据权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于，所述定位板(7)具有用于与所述机匣(3)的小端端面配合的台阶构造，所述台阶构造呈环形，所述台阶构造的环形面与所述机匣(3)的小端的内环面匹配以对所述机匣(3)径向定位。
3.根据权利要求2所述的电解加工装置，其特征在于，所述台阶构造的高度小于所述机匣(3)的小端端面的厚度。
4.根据权利要求2所述的电解加工装置，其特征在于，所述定位板(7)的外壁设置有绝缘套(6)，所述绝缘套(6)用于套设于所述定位板(7)且所述绝缘套(6)的两端分别抵接所述机床转轴(8)和所述机匣(3)的小端以在电解加工时隔离电解液与所述定位板(7)。
5.根据权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于，所述固定件(5)的外径大于机匣(3)的小端的内环面的直径小于机匣(3)的内壁的直径；所述固定件(5)用于压合于所述机匣(3)的小端的内端面上并与所述固定件(5)连接。
6.根据权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于，所述密封件(4)包括沿轴向分布的连接段和密封段，所述密封件(4)高度与所述机匣(3)的高度匹配，所述密封段具有用于与所述机匣(3)的大端的内壁匹配的斜外圆面。
7.根据权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于，所述主轴夹头(1)和所述阴极(2)分别设置有内部通道供电解液通过；所述阴极(2)的加工刃(9)端开设有出液槽(11)，所述出液槽(11)的槽宽、槽间距以及数量根据流场仿真的结果优化布设。
8.根据权利要求1所述的电解加工装置，其特征在于，所述主轴夹头(1)、所述阴极(2)以及所述定位板(7)均采用不锈钢材料制成；所述固定件(5)、所述密封件(4)均采用绝缘材料制成。
9.一种电解加工方法，其特征在于，应用有权利要求1-8任一项所述的电解加工装置，所述加工方法包括：
S1.定位板连接于机床转轴并找正定位使定位板与机床转轴同心；
S2.将机匣的小端于定位板上定位并由固定件压紧固定；
S3.安装密封件于所述固定件上以密封所述机匣的大端；
S4.设置加工参数，接通加工电源开始电解加工；
S5.阶段加工结束后切段加工电源，移动阴极远离机匣，拆卸密封件以为使机匣的内壁和外壁裸露；
S6.通过测厚仪测量机匣的壁厚，根据壁厚决定下阶段加工时间；
S7.安装密封件，重复步骤S4-S6直至壁厚符合要求。
10.一种航空发动机，其特征在于，包括机匣，所述机匣应用有权利要求9所述的电解加工方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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