[发明专利]一种电解加工大扭曲叶片整体叶盘的内腔可变工具阴极

说明书

本发明公布了一种电解加工大扭曲叶片整体叶盘的内腔可变工具阴极，属于整体叶盘电解加工技术领域。其特征在于：该阴极结构是由若干连杆组合成叶片底部截面形状，部分段设有可伸缩连杆，并将其安装在阴极外壳内，阴极外壳固定在阴极夹具上；阴极夹具两侧均设有若干可旋转底座，底座上安装着电动推杆，电动推杆末端的探头置于各阴极连杆的连接处。加工时，夹具驱动轴带动阴极夹具、阴极外壳及内部阴极连杆同步旋转进给，进给的同时电动推杆带动阴极连杆运动实现阴极内腔形状的变化。本发明解决了传统的套料电解加工、径向成型电解加工和数控展成电解加工难以加工大扭曲变截面整体叶盘叶片的问题。

技术领域

本发明专利涉及到一种变截面大扭曲整体叶盘叶片电解加工的阴极装置结构设计，属于整体叶盘电解加工技术领域。

背景技术

航空航天技术现已成为衡量一个国家的科学技术水平和综合国力的重要指标之一，整体叶盘作为航空发动机中的核心部件，其高效、高质量的制造方法也已成为航空发动机研制的关键性技术。随着航空发动机推重的不断提高，整体叶盘的材料也不断向着钛合金等高强度、高硬度、耐高温的方向过渡，使得整体叶盘的加工成为制造业中的一大难题。电解加工与传统的数控铣削加工相比具有加工效率高、不损耗工具、不受材料力学性能影响、不产生任何残余应力等特点，凭借其独特的优势使得电解加工成为整体叶盘的关键加工方法之一。

随着我国航空事业的发展，国家对航空发动机的研制工作的重视程度不断增加，近年来多家研究机构针对整体叶盘的电解加工工艺方法从不同角度展开研究，并取得了一定的成就。比如利用套料电解加工的方法可加工出等截面整体叶盘叶片，该加工方法采用环形工具阴极，结构简单且加工效率较高；利用径向成型电解加工的方法预加工出叶栅通道，为目前整体叶盘电解加工常用的加工方法，如2010年7月21日公告的朱荻等人的中国专利第200910025834.7号提出多电极螺旋进给整体叶轮叶间流道电解加工方法，采用多个置于同一平面，且安装在电解加工夹具上的工具阴极同时加工整体叶盘的叶栅通道，极大的提高了加工的效率；利用直线刃工具阴极，结合数控机床控制直线刃加工直纹可展叶盘叶片，该加工方法柔性大，适用于直纹可展叶片型面。

套料电解加工、径向成型电解加工和数控展成电解加工三种加工方法各有特点，但也都有其局限性。套料电解加工只可以加工出等截面的叶盘叶片；径向成型电解加工属于叶栅通道预加工，阴极的运动方式为单一的径向进给或螺旋进给，对于叶片扭曲程度较大的整体叶盘，会产生叶片精加工余量分布不均，甚至无法加工的问题；数控展成电解加工工具阴极的运动轨迹为直纹可展面，无法加工扭曲复杂型面的叶盘叶片。针对现有电解加工技术难以加工大扭曲变截面整体叶盘的问题，研究一种新的电解加工阴极装置和方法势在必行。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题而提供的一种电解加工大扭曲叶片整体叶盘的内腔可变工具阴极。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：在CAD软件中导入整体叶盘的三维模型，采用平行切割法对叶片进行等距切割并提取各截面轮廓线；选取叶片底部最大截面轮廓线，对其进行偏置拉伸处理后得到实体，根据其结构特点分成若干连杆，其中部分连杆可收缩。将上述连杆装配后进行运动仿真，根据目标叶片外部轮廓设置各连杆运动方式与步长，并留有加工余量，阴极连杆内腔的运动轨迹为叶片型面的外部轮廓，最后提取各连杆连接处的运动轨迹。

本发明针对传统的套料电解加工、径向成型电解加工以及数控展成电解加工等方法难以加工大扭曲变截面整体叶盘叶片的问题，提出了一种电解加工大扭曲叶片整体叶盘的内腔可变工具阴极，该阴极结构在加工过程中可实现阴极内腔形状的变化，使得加工出的叶片型面最大程度接近目标叶片型面，可以有效减少预留的整平余量，使余量分布更加均匀。