[发明专利]空间旋转进给复合工件倾斜摆动整体叶盘电解加工方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种空间旋转进给复合工件倾斜摆动整体叶盘电解加工方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

传统的通过榫头榫槽连接的叶盘，其结构复杂、寿命短、气流损失大。随着航空工业的不断发展，榫头榫槽连接的叶盘已经难以满足先进航空发动机的性能要求。由于整体叶盘克服了榫头榫槽连接叶盘的以上缺点，目前国外一些先进航空发动机已经广泛运用整体叶盘结构。

电解加工主要依靠阳极金属电化学溶解的原理进行加工，加工不受材料力学性能的影响，工件表面无残余应力、冷作硬化层、再铸层。由于原理上的优势，电解加工被广泛应用于航空发动机整体叶盘的制造。

目前整体叶盘的电解加工方法主要有两种：1）通过套料电解加工的方法一次完成整体叶盘加工；2）通过叶栅通道加工与叶片型面加工两道工序完成整体叶盘加工。其中运用套料电解加工方法加工具有扭曲叶片的整体叶盘时，其加工精度差，且针对叶片分布间隙较大的整体叶盘，由于加工区较大，套料电解加工的流场形式不足以保证加工的稳定进行。本专利描述的方法主要适用分布加工方法的叶栅通道加工工序。叶栅通道加工作为整体叶盘加工的第一道工序，其通道余量差的大小直接影响后续叶片型面加工的质量。目前，国内外针对叶栅通道电解加工做了大量研究

英国R·R公司的专利（METHOD AND APPRATUS FOR FORMING BY ELECTROCHEMICAL MATERIAL REMOVAL，US7462273B2）提到以一个阴极完成叶栅通道开槽加工及叶盆、叶背型面加工。加工时阴极沿Z轴振动进给，加工出叶栅通道（轴向开槽），加工完通道后，阴极不动，工件绕Z轴作周向振动进给，加工出叶盆，待加工结束，工件反向作圆周振动进给，加工出叶背。该方法叶栅通道加工工序中，阴极无旋转运动，对于叶片扭曲的整体叶盘，此方法无法满足减小叶栅通道余量差的要求，其后续叶片型面加工精度难以保证。

在国内，专利（整体叶轮电解加工工具电极的空间轨迹优化方法，CN200910025903.4）提到一种管电极展成通道电解加工，该方法夹具与工具设计简单，易于实施，但其加工面为直纹展成面，与叶片叶盆、叶背面的余量差无法消除。文章（整体叶盘叶栅通道电解加工工具电极进给方向优化设计，电加工与模具，2012年第4期）提到一种成型电极径向电解加工。其水平进给角度经过优化，一定程度上减小了叶栅通道的叶盆、叶背与叶片的叶盆、叶背面余量差。但工具仅径向进给，势必造成叶尖处的余量势必大于叶根处的余量。

发明内容

本专利目的在于提供一种空间旋转进给复合工件倾斜摆动整体叶盘电解加工方法，能够减小整体叶盘叶栅通道电解加工的余量差，并可实现整体叶盘复杂轮毂面的加工。

一种空间旋转进给复合工件倾斜摆动整体叶盘电解加工方法，其特征在于：

工件安装于Z向回转X向倾摆数控转台上，工具安装于输出轴；Z向回转X向倾摆数控转台带动工件绕X轴旋转至仿真计算所得的优化角度，使得工具沿上述角度进给时，叶片型面的投影线遮蔽最少；工具沿Y、Z轴空间轨迹进给的同时，Y向数控转台带动工具绕Y轴旋转，通过空间旋转进给的方式实现轮毂和整体叶盘叶栅通道的电解加工；工具作空间旋转进给的同时，Z向回转X向倾摆数控转台带动工件绕Z轴按仿真优化的规律摆动。

本发明的有益效果在于：

（1）Z向回转X向倾摆数控转台可以带动工件绕X轴旋转至仿真计算所得的优化角度，使得工具沿上述角度方向进给，沿该方向叶片型面的投影线遮蔽最少，通过空间角度进给的方式完成整体叶盘叶栅通道电解加工。此方法可以显著减小叶栅通道加工余量差，提高后续叶片型面的加工精度；针对不同类型的复杂型面整体叶盘，可以将工件按照不同的优化角度倾斜放置，适用范围广。

（2）工具沿Y、Z轴空间轨迹进给的同时，Y向数控转台带动工具绕Y轴旋转，通过空间旋转进给的方式实现轮毂和整体叶盘叶栅通道的电解加工。此方法可以针对叶栅通道的扭曲情况，优化进给路径，减小叶身加工的余量差，提高扭曲叶片的加工精度；同时，该方法通过设计工具的前端面，可实现不规则轮毂面的加工，提高轮毂面加工精度与表面质量。

（3）加工过程中，Z向回转X向倾摆数控转台可以带动工件绕Z轴按仿真优化的规律摆动。当工件摆动一定角度时，距离圆心较远的叶尖周向摆动距离大于距离圆心较近的叶根，此方法可以进一步减小叶栅通道叶尖与叶根处的加工余量差。

（4）该方法也可以应用于复杂型面扩压器及机匣类零件的电解加工，在复杂型面电解加工领域，该方法适用性好。