阅读说明：本技术 一种台阶式叶片双回路套料电解加工装置及方法 (Stepped blade double-loop nesting electrochemical machining device and method ) 是由 谷洲之 石凯 李思宇 王潇涵 鲍日豪 许兆美 陈中 汪通悦 于 2021-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种台阶式叶片双回路套料电解加工装置及方法,组合式电极部件包括上型腔电极与下型腔电极,上型腔电极与下型腔电极之间固定且电性绝缘连接；开关包括底座,底座上固定安装有第一负极板、第二负极板以及用于驱动引电杆在第一负极板、第二负极板之间往复运动以交替接触第一负极板、第二负极板的驱动机构,第二负极板电性连接上型腔电极,第一负极板连接下型腔电极,引电杆电性连接接线板,接线板电性连接电源负极。实现了以单个组合式电极,在双回路加工模式下,一次完成叶片上、下叶型加工,减少了装夹工序,减小了重复误差,提高了加工效率,使叶片加工处于脉动态,有助于在加工间歇形成钝化摸,减少加工面杂散腐蚀,提高表面质量。(The invention discloses a step type blade double-loop nesting electrochemical machining device and method, wherein a combined electrode part comprises an upper cavity electrode and a lower cavity electrode, and the upper cavity electrode and the lower cavity electrode are fixedly and electrically insulated and connected; the switch includes the base, and fixed mounting has first negative plate, second negative plate and is used for driving the drive mechanism that draws the pole reciprocating motion between first negative plate, second negative plate with first negative plate of alternate contact, second negative plate on the base, and die cavity electrode is connected to second negative plate electric connection, and die cavity electrode under first negative plate is connected, draws pole electric connection wiring board, wiring board electric connection power negative pole. The blade machining device has the advantages that the machining of the upper blade and the lower blade of the blade is completed once by a single combined electrode in a double-loop machining mode, the clamping procedures are reduced, the repeated error is reduced, the machining efficiency is improved, the blade is machined in a pulse dynamic state, the blade machining device is beneficial to forming a passivation die in the machining interval, the stray corrosion of a machined surface is reduced, and the surface quality is improved.)

一种台阶式叶片双回路套料电解加工装置及方法

技术领域

本发明涉及特种加工技术，具体涉及一种台阶式叶片双回路套料电解加工装置及方法。

背景技术

叶片是航空发动机中数量最多的零件之一，其制造技术的工艺性能对于发动机整机加工效率、加工成本、可靠性及寿命具有重要影响。目前针对叶片零件的制造技术主要有：数控加工、电火花加工、电解加工。由于发动机叶片具有叶型较薄及材料难加工等特点，数控加工成本高且易变形。电火花加工依靠热能去除材料，加工零件表面存在再铸层及微裂纹等缺陷，难以满足航空军品的表面质量要求。而电解加工依靠电化学溶解去除工件材料，加工过程不受金属材料本身力学性能的限制，加工工件不存在残余应力、再铸层等缺陷，且具有加工速度高、成本低等优点，已经成为发动机叶片加工的主要方法之一。

套料电解作为电解加工的一种特定形式，依靠中空电极，复制出与电极前端图案一致的结构。此方法具有单步加工面积大、材料去除速度快等优点，现已成为航空发动机叶轮叶片、扩压器叶片、涡轮叶片的重要加工技术。但是，对于近年来新型武装直升机发动机中出现的台阶式叶片，现有套料电解加工技术并能实现高效高精度要求，相关技术研究还是空白。

发明内容

为了克服现有套料电解加工技术在加工台阶式叶片时存在的工具电极多，工艺繁琐、加工效率低及重复精度不高等问题，发明提供了一种台阶式叶片双回路套料电解加工装置及方法，在国内外还未见报道，具有极高的创新型。实现了以单个组合式电极，在双回路加工模式下，一次完成叶片上、下叶型加工。减少了装夹工序，减小了重复误差，提高了加工效率。

本发明公开的技术方案如下：一种台阶式叶片双回路套料电解加工装置，包括：

组合式电极部件，组合式电极部件包括上型腔电极（1）与下型腔电极（2），上型腔电极（1）与下型腔电极（2）之间固定且电性绝缘连接；

开关，开关包括底座（7），底座上固定安装有第一负极板（8）、第二负极板（9）以及用于驱动引电杆（15）在第一负极板（8）、第二负极板（9）之间往复运动以交替接触第一负极板（8）、第二负极板的驱动机构，第二负极板电性连接上型腔电极，第一负极板连接下型腔电极，引电杆电性连接接线板，接线板电性连接电源负极，引电杆电性连接电源负极。

在上述方案的基础上，作为优选，上、下型腔电极内壁烧结陶瓷绝缘涂层。

在上述方案的基础上，作为优选，上、下型腔电极之间装有氮化硅陶瓷片（3）。

在上述方案的基础上，作为优选，上、下型腔电极、氮化硅陶瓷片（3）三个零件通过PEEK绝缘螺钉（4）固定连接。

在上述方案的基础上，作为优选，驱动机构为气缸，气缸（12）置于气缸座（11）上端半圆形孔内，气缸压盖（13）压紧气缸并与气缸座固定连接，气缸推杆固定连接C型板，C型板的开口端固定连接一字连接板，C型板与一字连接板合围形成矩形框，第一负极板位于矩形框内，一字连接板固定连接引电杆，引电杆穿过导向支撑板，接线板固定安装在引电杆上。

在上述方案的基础上，作为优选，底座为环氧树脂底座。

在上述方案的基础上，作为优选，还包括真空吸定位安装座，真空吸定位安装座（5）上端面开设有三个盲槽（51），至少一个侧面上开设有盲孔（52），盲槽与盲孔连通，盲孔（51）固定安装真空吸头（19），真空洗头连接抽真空设备。

在上述方案的基础上，作为优选，真空吸定位安装座及底座固定安装在大理石基准平台（22）上。

在上述方案的基础上，作为优选，上型腔电极顶部设有用于连接进水管的管螺纹。

一种台阶式叶片双回路套料电解加工装置的加工方法，

加工时：电解液经两路进水管（18）高速流入；组合式电极通过电极安装座（20）安装于机床Z轴（21）上，随Z轴一起运动；下型腔电极（2）以导线连接第一负极板（8），上型腔电极（1）以导线连接第二负极板（9）；直流加工电源负极接通接线板（16），正极接通台阶式叶片（6）；

初始状态下：气缸（12）收缩，引电杆（15）与第一负极板（8）接触，由于第一负极板（8）以导线连接下型腔电极（2），电流流入下型腔电极（2），即下型腔电极（2）处于工作状态，开始加工台阶式叶片（6）下型面；

加工一段时间后：启动气缸，实现引电杆（15）与第一负极板（8）、第二负极板（9）的接触状态按一定频率交替变化，形成具有一定频率的双回路电流，使上型腔电极（1）与下型腔电极（2）的工作状态交替变换，进入叶片上、下型面异步加工状态；最终实现以一个组合式电极实现台阶叶片上、下型面一次成型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

台阶式叶片双回路套料电解加工装置，可以实现大功率电路自动高频切换，提供了一种便利、低成本技术，升级现有普通单回路电源，使之具备双回路功能。

台阶式叶片双回路套料电解加工方法，在国内外还未见报道，具有极高的创新型。实现了以单个组合式电极，在双回路加工模式下，一次完成叶片上、下叶型加工。减少了装夹工序，减小了重复误差，提高了加工效率。

台阶式叶片双回路套料电解加工方法，运用双回路加工模式，使叶片加工处于脉动态，有助于在加工间歇形成钝化摸，减少加工面杂散腐蚀，提高表面质量。

具体的双回路功能通过引电杆往复运动以交替接触第一负极板、第二负极板实现与第一负极板、第二负极板相对应的上型腔电极与下型腔电极交替形成双回路，从而在上下方向上对与上型腔电极与下型腔电极相对应的工件部分进行加工，实现加工处于脉动态。

附图说明

图1是台阶式叶片双回路套料电解加工装置示意图。

图2是组合式电极结构示意图。

图3是真空吸定位安装座结构示意图。

图4是叶片定位安装方法示意图。

图5是气动式大功率开关结构示意图。

图6是台阶式叶片双回路套料电解加工方法示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

如图1-6所示，一种台阶式叶片双回路套料电解加工装置，包括组合式电极部件、真空吸定位安装座。

其中，组合式电极部件由上型腔电极1与下型腔电极2组成，上、下型腔电极内壁烧结陶瓷绝缘涂层，屏蔽内侧电场，防止叶片二次腐蚀；上、下型腔电极之间装有氮化硅陶瓷片3，实现上、下型腔电极彼此绝缘，可以在双回路中分别通电；三个零件由PEEK绝缘螺钉4连接；上型腔电极1顶部设计管螺纹，用于连接进水管18，作为电解液入口，其中，陶瓷绝缘涂层、绝缘螺钉也可采用类似产品替代。

真空吸定位安装座5与台阶式叶片6采用三面定位；具体为真空吸定位安装座上端面的其中相邻两个边沿具有突出部分形成靠山，与上端面和台阶式叶片下端面接触共形成三面定位，真空吸定位安装座5内部设计盲孔52，表面设计三个盲槽51，盲槽与盲孔贯通；盲孔51与真空吸头19相连，在真空作用下，吸紧叶片；真空吸定位安装座5通过螺钉与大理石基准平台22固定，其中，台阶式叶片的下端面需覆盖三个盲槽，当然的，盲槽、盲孔的数量也可作适应性修改。

还包括气动式大功率开关，气动式大功率开关通过环氧树脂底座7安装在大理石基准平台22上；第一负极板8、第二负极板9、导向支撑板10、气缸座11分别以螺钉固定在环氧树脂底座7上；气缸12至于气缸座11上端半圆形孔内，以气缸压盖13压紧；C型连接板14与气缸推杆以螺母固定，一字连接板17与C型连接板14以螺钉固定；

引电杆15一端设计螺纹，与一字连接板17以螺母固定，引电杆穿过一字连接板，并穿过导向支撑板10，导向支撑板起到导向支撑作用，且至少不限制导电杆的轴向运动，在气缸12驱动下，可实现与第一负极板8、第二负极板9交替接触；引电杆15中间设计切面，用于安装接线板16；接线板16与电源负极相连，引入电流，通过引电杆15与第一负极板8、第二负极板9的交替接触，形成双回路电流；

台阶式叶片双回路套料电解加工装置的加工方法，加工时：真空吸定位安装座上真空吸附安装台阶式叶片，组合式电极部件套在台阶式叶片上，电解液经两路进水管18高速流入；组合式电极通过电极安装座20安装于机床Z轴21上，随Z轴一起运动；下型腔电极2以导线连接第一负极板8，上型腔电极1以导线连接第二负极板9；直流加工电源负极接通接线板16，正极接通台阶式叶片6；

初始状态下：气缸12收缩，引电杆15与第一负极板8接触，由于第一负极板8以导线连接下型腔电极2，电流流入下型腔电极2，即下型腔电极2处于工作状态，开始加工台阶式叶片6下型面；

加工一段时间后时间（T=下型面高度H/电极进给速度V）：启动气缸，实现引电杆15与第一负极板8、第二负极板9的接触状态按一定频率交替变化，形成具有一定频率的双回路电流，使上型腔电极1与下型腔电极2的工作状态交替变换，进入叶片上、下型面异步加工状态；最终实现以一个组合式电极实现台阶叶片上、下型面一次成型。

其中，作为驱动导电杆往复运动的驱动机构的气缸，也可采用电缸、油缸、丝杆等驱动或实现往复运动的往复运动机构替代。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。