[发明专利]复杂凹凸型面旋印电解加工方法及系统

说明书

技术领域

涉及一种复杂凹凸型面旋印电解加工方法及系统，属于电解加工领域。

背景技术

随着现代工业的发展，对产品性能的要求越来越高，出现了许多具有复杂凹凸型面的近似回转体零件，如航空发动机机匣、印花模具、轧辊类零件，其中以机匣最为典型。由于该类零件形状复杂、材料难加工、通常采取薄壁结构，因此制造难度很大。本专利以航空发动机机匣为主要应用背景，也可用于轧辊、模具等其它结构件。

航空发动机机匣是一种具有复杂凹凸型面的大型薄壁零件，是航空发动机的关键部件，加工难度很大。机匣外型面有凸台、环带、栅格等复杂凹凸形状，易产生变形；加工效率很低。随着航空发动机推重比的提高，为降低结构重量和提高强度，发动机机匣的壁厚将进一步减薄，更多地采用整体结构设计，加工难度将进一步加大。

我国机匣加工以金属铣削加工为主。用金属铣削加工整体薄壁机匣难度很大，主要体现在以下三方面：（1）加工周期长。机匣材料多为高温合金、钛合金等难加工材料，加工效率低；（2）生产成本高。铣削加工时刀具损耗严重，需要频繁更换刀具，刀具成本高昂。另外需要采用五轴数控机床，设备成本高。（3）零件易变形。机匣通常为大型薄壁零件，切削力易造成零件变形。金属切削加工技术越来越不适应航空发动机机匣的加工需求，国内外都在积极寻求新的机匣加工技术。

电解加工具有无工具损耗、加工效率高、无宏观作用力和残余应力、不受材料机械性能限制等优势特点，适合高强度材料薄壁机匣的加工。机匣电解加工在美国、英国等航空发动机生产大国得到高度重视，均把机匣制造技术列为核心制造技术。在国内，机匣的电解加工处于探索阶段，还没有专用的机匣电解加工机床，与国外有很大差距。

目前美国、英国已有的机匣电解加工采用分块工具加工的方式。这种加工方式流场复杂，工具设计周期长、难度大，存在着加工稳定性差，加工精度低等问题。而且，为保证电解液流动和产物排出，需要在工具上设有进水口或出水口，因此加工后在工件表面会残留“进出水口痕迹”，需要后续机械加工来去除，影响加工质量，并使加工周期延长。

因此，研究新型的机匣电解加工技术，提高加工精度、缩短生产周期、降低成本，对于新型航空发动机的研制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂凹凸型面旋印电解加工方法及系统，适用于带凸台、凹坑、栅格等复杂结构的近似回转体薄壁整体结构件加工，解决航空发动机机匣等复杂薄壁零件的加工难题；克服传统电解加工工具设计困难、需后续去除“进出水口痕迹”、加工精度低等问题，实现高效、高质量、低成本电解加工。

一种复杂凹凸型面旋印电解加工方法，适用于带有复杂凹凸型面的近似回转体工件加工，其特征在于包括以下过程：工具阴极为回转体；在电解加工过程中工具阴极和工件阳极均自转；电解加工过程中，进行加工参数检测、运动误差补偿、维持阴极阳极间隙均匀；通过工具阴极和工件阳极的相对运动，利用电解原理将工具阴极的形状结构复制到工件上；

一种实现所述复杂凹凸型面旋印电解加工方法的加工系统， 其特征在于：包括运动机构、控制系统、电解液循环过滤系统、温度控制系统、电解液槽、电源；所述运动机构至少包括阴极自转机构、阳极自转机构、阴极和阳极的间距调节机构。所述控制系统包括用于实现加工参数检测、运动误差补偿、维持阴极阳极间隙均匀的电解加工过程在线监控系统，和控制工件阳极与工具阴极的运动的运动控制系统。

本发明涉及的复杂凹凸型面旋印电解加工技术具备以下特点：①可实现回转体外表面上凹凸形状的一次成形，加工效率高；②流道呈敞开式狭缝状，流场简单，流场控制容易，加工表面上不会留有“进出水口痕迹”，加工质量高；③加工区面积小，产物排出容易，加工稳定。

附图说明

图1是旋印电解加工系统示意图；

图2是旋印电解加工原理示意图；

图3是供液方式示意图；

图4是带凸起和窗口结构的工具阴极示意图；

图5是带绝缘屏蔽结构的工具阴极示意图；

图中标号名称：

1、工具阴极，2、电解液循环过滤系统，3、工作台，4、工件阳极，5、加工电源，6、加工过程监控系统，7、电解液槽，8、温度控制系统，9、储液槽，10、局部冲液装置，11、运动机构， 12、凸起，13、窗口，14、阴极局部屏蔽。

具体实施方式