[发明专利]回转体表面高凸台电解加工工具电极组件及电解加工方法

说明书

本发明采用一种回转体表面高凸台电解加工工具电极组件及电解加工方法，属于电解加工技术领域。该方法，其特征在于：工具电极组件包括工具阴极、第一绝缘腔、第二绝缘腔；工具阴极为回转体结构，表面开有镂空凹槽结构，凹槽结构开口处为突起导圆结构；第一绝缘腔腔体外侧与突起导圆结构内壁、凹槽结构侧壁及工具阴极内侧平面固定贴合，另一端为管状结构；第二绝缘腔外侧拐角处均为圆弧过渡，通过底部安装座固定于第一绝缘腔内部，与第一绝缘腔构成电解液流道。经第一电解液入口从侧面流入的电解液能够为回转面处的加工区域提供稳定流场，而经第二电解液入口从凹槽结构内侧流入的电解液能够保证凸台侧壁处的加工区域流场均匀性，从而保证回转体表面高凸台电解加工稳定性。

技术领域

本发明采用回转体表面高凸台电解加工工具电极组件及电解加工方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

电解加工是利用电化学反应快速去除工件材料。与传统机械加工方式相比，电解加工为非接触式加工，在加工过程中无刀具损耗、无残余应力、无冷作硬化、无塑性变形、表面粗糙度低等优点。因此电解加工适用于薄壁零件、空间复杂曲面以及难切削的高温合金材料的加工。

机匣作为航空发动机中的重要零件，是一种具有复杂凹凸型面的大型薄壁零件，其材料多为高温合金或钛合金，采用用传统的机械加工方式，刀具损耗很大，加工周期长，加工费用高，加工完成后残余应力大，工件易变形，需经过复杂的热处理工艺来消除变形。为解决薄壁机匣零件的加工难题，南京航空航天大学提出了一种新型的航空发动机薄壁机匣电解加工方法（申请号 201410547093.X 申请人 南京航空航天大学，发明人 朱荻 朱增伟 王宏睿 王登勇），在加工过程中，只使用单一回转体工具电极即可实现复杂型面的一次性加工成型。与传统的采用多个电极分度、分块、分工步加工的机匣电解加工方式相比，加工工序更为简单。此方法克服了传统电解加工工具设计困难、需后续去除“进出口痕迹”、加工工件易变形等问题，有利于实现高效、高质量、低成本电解加工。

在电解加工中，加工间隙内流场分布特点对电解加工精度、加工稳定性起着非常重要的作用。如何实现均匀稳定的流场状态一直以来是电解加工研究重点之一。例如在叶片电解加工中，南京航空航天大学提出一种叶片加工中主动控制式电解液流动方法及电解液循环系统（申请号 200810020457.3 申请人 南京航空航天大学，发明人 朱荻 徐正扬曲宁松 朱栋），将叶盆和叶背加工电解液流道分成两股相互独立的流道，使得叶片加工中流场更稳定，不同部位的流场状态更均匀。针对整体叶盘叶栅通道电解加工，提出一种整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具及供液方式（申请号 201410226399.5 申请人南京航空航天大学，发明人 朱栋 张聚臣 刘嘉 方忠东 张矿磊 徐正扬 朱荻），分别通过主液入口和辅液入口两路供液方式，改善了加工区电解液流场，提高了加工稳定性。青岛科技大学提出一种L形曲面类工件电解加工的流场夹具（申请号 201710164257.4 申请人 青岛科技大学，发明人 王蕾 王叶生 李学辉），通过分流通道减小大拐角处电解液的流量，使得流经“L”形拐角处的电解液更加稳定和均匀。

上述专利中流场设计主要是针对传统拷贝式电解加工所提出的，而在上述新型的薄壁机匣电解加工方法中，工件阳极与工具阴极在相对旋转，其运动形式较传统电解加工更为复杂，随着工具阴极进给深度不断提高，工件阳极表面凸台高度也在不断增大，凸台顶部处的流场始终能保持稳定状态，而凸台侧壁加工间隙内流场更为复杂，加工稳定性难以控制。因此，有必要设计一种新型工具电极组件，能够改善高凸台电解加工过程的流场状态，提高电解加工稳定性。

发明内容

本发明旨在能够有效改善回转体表面高凸台电解加工流场状态，提高电解加工稳定性，提出一种回转体表面高凸台结构电解加工工具电极组件及其电解加工方法。