[发明专利]一种机床回转单元及机匣零件高精密旋印电解加工机床

说明书

本发明公开了一种机床回转单元及机匣零件高精密旋印电解加工机床，机床回转单元包括旋转导电环、芯轴、空心主轴、力矩电机和主轴座，旋转导电环定子与主轴座相连，导电环转子与芯轴相连接，芯轴通过绝缘支撑套与空心主轴绝缘固定连接，空心主轴负责工件装夹，芯轴负责电极引电；力矩电机定子通过轴套与主轴座相连接，电机转子与空心主轴直连，回转单元内设计有冷却通道，该通道也可以作电解加工的供液通道，实现工具阴极内部供液。与现有电解加工机床通过伺服电机、减速机再与主轴相连的传动方式以及主轴即负责受力与引电的设计相比，该机床传动精度高，允许加工电流大，充分发挥电解加工高效加工的优势，扩大旋印电解加工的应用范围。

技术领域

本发明涉及电解加工技术领域，特别是涉及一种机床回转单元及机匣零件高精密旋印电解加工机床。

背景技术

机匣是航空发动机的关键部件，承担着保护发动机核心内部结构，为燃料燃烧提供场所和为外围部件、管路提供支撑的作用。发动机上机匣类零件众多，包括进气机匣、风扇机匣、燃烧室机匣、中介机匣、涡轮机匣、外涵机匣等。机匣尺寸大，多为薄壁回转体零件，表面具有复杂轮廓的凸台结构，为了满足高温、高压工作要求，采用的材料大都为钛合金、高温合金等难加工材料。

目前机匣加工以传统数控铣削加工为主，但这种方法存在如下不足：(1)机匣材料的难加工特性使刀具消耗量较大，加工成本高；(2)机匣零件具有薄壁特性，铣削过程中的切削力使零件变形严重，合格率低；(3)对于大型复杂轮廓机匣，材料去除量大，数控加工周期长，设备占用量大。

为了克服传统铣削加工机匣零件带来的弊端，国内外学者提出机匣零件电解加工方法。电解加工是基于金属电化学阳极溶解的原理来去除材料加工出满足要求的零件。因此电解加工不受材料硬度限制，能实现加工机械加工性能差的钛合金、高温合金等材料的高效加工，且加工过程中不存在切削力，理论上零件不存在变形，特别适用于薄壁复杂型面零件的成形加工。例如沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司在专利“电解加工复杂机匣型面的方法”(申请号：200910248600.9)中提出对机匣外型面进行分块、分步的电解加工方法，该方法适用于表面凸台轮廓单一零件的加工，在加工具有多个不同凸台轮廓的机匣零件时，会带来阴极数量多，工艺过程繁琐的弊端。南京航空航天大学在专利“航空发动机薄壁机匣电解加工方法”(申请号201410547093.X)中提出使用刚性回转体结构工具阴极来加工机匣表面复杂凸台轮廓的电解加工方法，该方法(也称为旋印电解加工)只使用一个表面有与工件凸台轮廓形状对应的凹槽结构的回转体阴极，工件阳极和工具阴极做同步旋转运动，同时阴极向阳极进给，即可完成机匣表面复杂型面的成型加工，此方法具有阴极数目少，加工工序简单，机匣表面光滑，无“结刀痕”，无“流水痕”，效率高的优点；但该方法只能加工凸台轮廓锥角相同的零件，对于局部不同方向的凸台轮廓又需要进行局部凸台轮廓的修整加工。此外，一些机匣零件表面凸台结构形状单一，阵列分布机匣一周，电解加工此类机匣零件时，可以使用开有单个窗口的工具阴极，针对机匣表面阵列凸台数目n，精确控制工具阴极转速(w)与工件阳极转速(nw)的倍数关系，，实现机匣表面阵列凹凸结构的旋印电解加工。

在电解加工大型机匣零件时，会面临机床负载大，加工电流高，机床主轴发热严重等问题。在专利“复杂回转体电解加工机床”(201410573412.4)中，其机床采用立式结构，上轴悬挂在横梁上，在加工大型机匣时，会带来较大倾覆力矩，导致其机床刚度差，影响机床的加工精度和使用寿命；其机床使用的过孔式旋转导电滑环允许通过的最大电流有限，也不能满足大尺寸机匣的加工要求。因此，为了满足大型复杂型面机匣零件的高效精密电解加工，需要对机床设备进行特殊设计，既能满足多种加工工艺要求，又具有刚性好，承载能力大，允许加工电流高等特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种承载能力大、加工电流大、传动精度高的机床回转单元及机匣零件高精密旋印电解加工机床，避免了现有技术中承载能力小以及主轴发热导致加工能力受限的问题。