[发明专利]空间旋转和平移协同运动的整体叶盘一体化电解成型方法

说明书

本发明涉及一种整体叶盘的叶栅通道加工与叶片型面成型一体化电解加工方法，属于电解加工领域。该方法的特点在于：可实现整体叶盘叶栅通道、叶背型面、叶盆型面一次电解成型，加工过程中，工具阴极沿中心轴线优化的轨迹进行旋转运动+径向平移运动，同时，电解加工机床带动整体叶盘毛坯工件绕中心轴线按预设的角度作微量旋转运动+沿中心轴线的垂直方向平移运动，通过工具阴极旋转运动+径向平移运动和工件微量旋转运动+微量平移运动的空间复合运动方式完成整体叶盘叶片型面一次电解成型加工。本发明打破了传统整体叶盘预开叶栅通道和型面精加工分离式电解加工的弊端，可实现整体叶盘的叶栅通道与叶片型面一体化成型加工，是整体叶盘电解加工的一个提升。

技术领域

本发明涉及一种空间两旋转两平移协同运动的整体叶盘的叶栅通道加工与叶片型面一体化成型电解加工方法，属于电解加工领域。

背景技术

整体叶盘作为航天发动机里的核心部件，大幅度地提高了航天发动机的推重比与工作效率，随着航天强国战略的出台，整体叶盘叶型愈发扭曲，通道愈发狭窄，加工材料广泛采用镍基高温合金、高温钛铝合金等也愈发新颖，加工精度、表面质量等技术要求也愈发苛刻，使得整体叶盘叶片加工愈发困难。

目前整体叶盘叶片型面的电解加工方法主要两种：1)通过预加工叶栅通道和叶片型面精加工成型两道分离式工序完成整体叶盘电解加工；2)通过旋转套料的方式一次性电解成型整体叶盘的叶片型面。通过预加工叶栅通道和叶片型面精加工成型的分离式电解加工方法，叶栅通道余量分布的均匀性直接影响叶片型面精加工的质量，而且叶栅通道预加工和叶片型面精加工需要分别设计各自的工具阴极和工装夹具，设计周期较长。整体叶盘叶型套料电解加工对直纹型叶片型面较为敏感，加工扭曲度较大的叶片时，精度相对较差，且对叶片分布较离散的整体叶盘流场形式不足难以保证离散型叶片的稳定电解加工。

本专利描述的方法主要是基于空间两旋转两平移协同运动的整体叶盘的叶栅通道加工与叶片型面一体化成型电解加工，避免了叶栅通道预加工和叶片型面精加工分步式电解加工。目前，国内外针对整体叶盘叶型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 ELECTROCHEMICALMATERIAL 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。该方法在加工整体叶盘叶片型面时，阴极无旋转运动，对于叶型扭曲度较大的整体叶盘叶栅通道余量差不均，适应性不高，而且该方法虽然使用一个工具阴极完成整体叶盘的电解加工，但依然采用叶栅通道预加工与叶片型面精加工两道分离式工艺完成整体叶盘叶型的电解加工。

在专利“空间旋转进给复合工件倾斜摆动整体叶盘电解加工方法”(申请号201410457130.8申请人南京航空航天大学，发明人朱栋谷洲之刘嘉方忠东徐正扬朱荻)中，发明一种加工工具空间旋转进给复合工件倾斜摆动的整体叶盘电解加工方式，能够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，可针对不同扭曲度的叶型将工件按照不同的优化角度倾斜放置，整体叶盘叶型电解加工适用范围广，但发明将整体叶盘的加工分为叶栅通道预加工和叶片型面精加工两道分离工序来完成，不能实现叶栅通道与叶片型面一体化成型加工。

在专利“一种整体叶盘电解加工方法”(申请号201811128151.X申请人中国航空制造技术研究院，发明人黄明涛张明岐程小元傅军英)中，发明一种整体叶盘电解加工方法，按照叶栅通道预加工和叶片型面精加工两道分离工序进行设计，通过整体叶盘毛坯旋转运动与阴极平移运动来实现整体叶盘毛坯叶栅通道预加工和叶片型面精加工，不能实现叶栅通道与叶片型面一体化成型加工。