[发明专利]一种整体叶盘一体化电解加工的方法及电解工具

说明书

本发明公布了一种曲面阴极多轴联动实现复杂型面整体叶盘叶盆、叶背和轮毂一体化电解加工工具，涉及电解加工技术领域。包括回转工作台，安装于转台上的工件夹具，位于工件叶栅通道处的阴极本体、可做多轴运动的进给机构、连接曲面阴极与加工主轴的连接杆及对刀块。阴极本体为中空薄壁结构，其几何形状依据叶栅通道及轮毂型面设计。加工时，回转工作台带动工件做旋转运动，进给机构的加工主轴带动阴极本体实现移动、旋转等运动，形成多轴联动，获得具有复杂扭曲形状的整体叶盘工件。本发明的加工方法具有广泛的适用性，通过一次加工可获得高尺寸精度、高表面质量的航空航天发动机整体叶盘工件。

技术领域

本发明属于电解加工技术领域，具体涉及一种整体叶盘一体化电解加工的方法及电解工具。

背景技术

航空发动机作为飞机的核心组件，其性能的优劣将直接影响飞机整体的性能。而叶盘则是航空发动机不可或缺的零部件之一，传统叶盘的叶片与轮盘通过榫头榫槽连接，其结构复杂、寿命短，难以满足先进航空业的发展。整体叶盘将叶片与轮盘构成一个整体，克服以上缺点的同时还具有较高的工作效率和推重比。但整体叶盘由于使用难加工材料、型面复杂、加工精度要求高，其加工制造成为世界性难题。

电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解原理将工件加工成形的一种加工方法，具有加工不受材料力学性能影响、不产生切削力、无工具损耗和加工范围广等优点，已经较为广泛地应用于航空航天、兵器工业等领域。

整体叶盘由于结构复杂、叶片型面扭曲、叶栅通道狭窄，且广泛采用钛合金、镍基高温合金等难加工材料，其具有难加工的特点。而电解加工技术具有不受材料硬度影响、工件加工表面质量好，可获得复杂几何形状等特点，故电解加工技术非常适用于整体叶盘的加工。

现有的叶栅通道电解加工技术主要有以下三类：套料电解加工、径向进给电解加工和旋转进给电解加工。目前套料电解加工最新的研究成果虽然可以做到较小的余量差和一定程度的均匀性，但是在轮毂上两次加工的衔接位置存在接刀痕，严重影响加工精度，同时该方法只能加工截面变化不大，仅轻微扭曲的叶盘。径向电解加工采用可直线移动的成形阴极，成型精度高，但只适用于加工开敞性较好的叶栅通道，难以加工型面扭曲复杂的叶栅通道。旋转进给电解加工能够实现成型阴极在直线旋转复合进给加工中稳定电解液流场，实现扭曲叶栅通道的加工，并且显著减少叶片型面的加工余量差。但是以上电解加工方法都存在一个最突出的共同问题：由于新型整体构件的叶片型面为复杂的空间自由曲面，现有的整体构件电解加工方法从原理上无法通过一次加工获得高精度的复杂型面整体构件。因此，迫切需要新型的整体构件电解加工技术，获得具有更高的尺寸精度、更好的表面质量，更接近具有复杂扭曲叶栅通道的整体构件设计模型的加工表面。

发明内容

为了实现一次电解加工完成叶盆、叶背和轮毂的一体化成型，并提高叶栅通道和轮毂的表面精度，本发明的目的是提供一种整体叶盘一体化电解加工的方法，同时提供一种电解工具。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案实现：

一种叶盘一体化电解加工的加工方法，包括整体叶盘电解机床和电解工具，所述整体叶盘电解机床包括回转工作台1和进给机构4，回转工作台1绕D轴转动，进给机构4的主轴实现X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的直线运动以及绕X轴的转动，电解加工的操作步骤如下：

（1）对刀

将工件托盘安装于回转工作台1上，将对刀块安装于工件托盘上；将电解对刀块安装于进给机构4的加工主轴前端；通过对刀块和电解对刀块实施回转工作台1和进给机构4的主轴的对刀，对刀完毕拆除对刀块和电解对刀块；

（2）安装被加工整体叶盘

将被加工整体叶盘通过定位、夹紧固定安装在回转工作台1的工件托盘上，接上正极电源夹；

（3）安装电解工具