[发明专利]多腔体挡板式电解铣磨复合加工方法

说明书

本发明涉及一种多腔体挡板式电解铣磨复合加工方法，属于电解铣磨复合加工领域。本发明通过在工具阴极内部设置多个扇形盲孔腔体，以及在阴极金刚石磨粒层上方设置环形挡板，改善了加工间隙内供液不足的缺陷，提高了流场均匀性，有效提高了电解铣磨复合加工的稳定性和加工精度。

技术领域

本发明涉及一种多腔体挡板式电解铣磨复合加工方法，属于电解铣磨复合加工领域。

背景技术

随着科学技术的发展，现代航空、航天、船舶等工业领域中使用了大量高温合金、钛合金等金属材料。比如，GH4169合金分别占了CF6发动机、CY2000发动机和PW4000发动机总重量34%、56%和57%；钛合金占了第四代战斗机F-22所使用材料总量的41%等。然而，受这些材料本身一些固有特性的影响，如导热能力差、强度高、硬度大等，在机械加工过程中加工区的温度较高、切削力较大，容易引起刀具的磨损。以航空发动机中的燃烧室薄壁机匣为例，其环形面上不仅有众多形状各异的安装凸台、加强筋等，而且从毛坯加工成零件的材料去除比一般可高达60%～80%，这给制造技术带来了诸多挑战。

电解磨削是一种由电解作用和机械磨削作用相复合而实现材料去除的加工方法。传统的电解磨削加工通常采用导电砂轮作为工具阴极，并通过外接喷嘴向加工区域喷射电解液。在电解作用下，工件表面金属发生溶解并生成较软的氧化物薄膜，随即被旋转的砂轮磨粒刮除，又露出新的金属表面并被继续电解，如此反复，直至达到一定的尺寸精度和表面粗糙度。在整个加工过程中，大部分金属材料是以离子形式去除的，因此磨具的损耗较小，非常适合于加工难切削的金属材料。然而，受砂轮结构和供液方式的限制，传统的电解磨削加工柔性和效率较低，这不利于该技术优势的推广。

为改善这一难题，电解铣磨复合加工被提出，即采用棒状磨头作为工具阴极，以类似数控铣削的方式由磨头电极的旋转运动和工件的进给运动共同形成轮廓的发生线，通过相切法进行成形加工的方法。相比于传统的电解磨削加工，数控铣削方式的引入显著提高了加工的柔性，可实现型面、型腔、薄壁和凸台等结构的加工。最初，电解铣磨复合加工仍然采用外接喷嘴的方式向加工区域提供电解液。然而，这种供液方式容易导致电解液大部分从工件表面流失，当加工切深较大时，电解液难以进入加工间隙的深处，结果限制了材料去除率的提高。因此，内喷液式电解铣磨复合加工被进一步提出，电解液可通过磨头内孔直接喷射到加工间隙内。结果，单次走刀所去除的材料厚度得到显著提高，电解铣磨复合加工效率被进一步改善。

普通的内喷液电解铣磨复合加工工具阴极为底部侧壁带有多个均匀分布的出液口的空心单腔体结构，在使用普通的内喷液电解铣磨复合加工工具阴极进行加工时，由于受到加工工件的阻挡，正对加工工件的出液口中的电解液压力增加，从而导致大部分电解液从电解铣磨复合加工工具阴极运动的反方向的低压出液口中喷出，由电解加工流场设计知识可知，此时加工区域内电解液供液不足，加工热量及电解产物无法及时排出，容易造成短路以及工件烧伤等现象；同时，当电解液从加工间隙内喷出时，由电解加工流场设计知识可知，由于流道面积的突然扩张，容易导致加工间隙内出现空穴，也易造成短路以及工件烧伤等现象。普通的内喷液电解铣磨复合加工工具阴极上存在的这两种缺陷均会导致加工稳定性较差，加工精度降低，限制了该技术的进一步发展。

发明内容

本发明涉及一种多腔体挡板式电解铣磨复合加工方法，属于电解铣磨复合加工领域。

一种多腔体挡板式电解铣磨复合加工方法，其特征在于包括以下过程：