一种干涉孔的电火花加工工装及方法

文档序号:1824304 发布日期:2021-11-12 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 一种干涉孔的电火花加工工装及方法 (Electric spark machining tool and method for interference hole ) 是由 孙超 张明岐 田冠远 黄明涛 于 2021-08-17 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种干涉孔的电火花加工工装,包括电极杆、转接部、电极导向块、排电极、排电极角向定位块、叶片夹具、叶片角向旋转盘和转台;电极杆的一端连接于转接部的一端,电极杆的另一端与机床主轴连接,转接部的另一端与电极导向块连接,排电极的一端固定于电极导向块,转接部通过排电极角向定位块与叶片夹具连接;叶片角向旋转盘可旋转地设于转台上且为同圆心设置,叶片夹具固定设于叶片角向旋转盘上,叶片夹具上设有用于放置叶片的弧形轨道。本发明还涉及一种干涉孔的电火花加工方法。该干涉孔的电火花加工工装及方法的目的是解决现有干涉孔电火花加工技术存在的加工效率低、质量差、适用范围窄的问题。(The invention relates to an electric spark machining tool for interference holes, which comprises an electrode rod, a switching part, an electrode guide block, a row electrode angular positioning block, a blade clamp, a blade angular rotating disk and a rotating platform, wherein the electrode rod is fixedly connected with the switching part; one end of an electrode rod is connected to one end of the switching part, the other end of the electrode rod is connected with a machine tool spindle, the other end of the switching part is connected with the electrode guide block, one end of the row electrode is fixed on the electrode guide block, and the switching part is connected with the blade clamp through the row electrode angular positioning block; the blade angular rotating disc is rotatably arranged on the rotating table and is arranged concentrically, the blade clamp is fixedly arranged on the blade angular rotating disc, and an arc-shaped track used for placing the blades is arranged on the blade clamp. The invention also relates to an electric spark machining method of the interference hole. The electric spark machining tool and the electric spark machining method for the interference hole aim to solve the problems of low machining efficiency, poor quality and narrow application range of the existing electric spark machining technology for the interference hole.)

一种干涉孔的电火花加工工装及方法

技术领域

本发明涉及电火花加工技术领域,具体涉及一种干涉孔的电火花加工工装及方法。

背景技术

电火花加工技术主要利用工具和工件之间非接触式脉冲电火花放电所产生的高温烧蚀现象去除工件金属而达到加工特定结构的目的,广泛应用于各种难切削材料和复杂特征结构的加工。目前,航空发动机涡轮叶片等军、民用零部件已经采用双联或多联整体制造结构设计,由于叶片之间天然形成了隐蔽面遮挡、半封闭状态的狭窄空间,叶片间距小,最窄处不超过10mm,导致部分气膜孔具有加工可达性差的干涉孔特征,而且叶片型面较复杂,孔角向各异,分布密集。

针对干涉孔电火花加工,目前尚无成熟的技术路线,部分单位尝试将高速小孔加工工艺应用于干涉孔加工,采用穿过导丝嘴的大角度弧形空心铜电极进给至加工区域并予以加工,虽然部分解决了加工可行性的问题,但存在以下不足:(1)由于采用弧形电极,无法使用电极高速旋转进给功能,而且只能单电级逐孔加工,这在一定程度上削弱了高速小孔加工的效率优势;(2)相比于电火花成型加工,高速小孔加工工艺的再铸层较厚,表面粗糙度较差,容易产生不规则微裂纹;(3)适用范围受限,无法加工处于较小叶片间距位置或者倾角较大的干涉孔。

因此,发明人提供了一种干涉孔的电火花加工工装及方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种干涉孔的电火花加工工装及方法,解决了现有干涉孔电火花加工技术存在的加工效率低、质量差、适用范围窄的技术问题。

(2)技术方案

本发明的第一方面提供了一种干涉孔的电火花加工工装,包括电极杆、转接部、电极导向块、排电极、排电极角向定位块、叶片夹具、叶片角向旋转盘和转台;

所述电极杆的一端连接于所述转接部的一端,所述电极杆的另一端与机床主轴连接,所述转接部的另一端与所述电极导向块连接,所述排电极的一端固定于所述电极导向块,所述转接部通过所述排电极角向定位块与所述叶片夹具连接;

所述叶片角向旋转盘可旋转地设于所述转台上且为同圆心设置,所述叶片夹具固定设于所述叶片角向旋转盘上,所述叶片夹具上设有用于放置叶片的弧形轨道。

进一步地,所述干涉孔的电火花加工工装还包括叶片限位挡板,所述叶片限位挡板设于所述弧形轨道上用于限定所述叶片的移动距离。

进一步地,所述叶片角向旋转盘的半径与所述叶片的外缘半径相同且为同圆心设置。

进一步地,所述叶片角向旋转盘为扇形。

进一步地,所述排电极为一组实心圆柱电极。

进一步地,所述转接部的一端开设有安装孔,所述电极杆的一端插设于所述安装孔内。

本发明的第二方面提供了一种基于上述的干涉孔的电火花加工工装的加工方法,该方法包括以下步骤:

将位置最隐蔽、干涉程度最大的干涉孔作为加工的首排干涉孔,利用转接部的两侧定位面与排电极角向定位块进行角向定位;

将所述转接部移动至与所述首排干涉孔相对位置和角向一致的第一个叶片外侧孔的加工区域,坐标清零,作为加工起始位置;

定位和加工所述首排干涉孔;

加工完所述首排干涉孔后,根据不同排干涉孔的相对位置和角向差异,通过旋转机床主轴调整电极角向,移动至其余干涉孔的加工区域予以加工。

进一步地,所述定位和加工所述首排干涉孔,具体包括如下步骤:

以设定角度旋转转台,使得第二至第N个叶片依次转动至所述第一个叶片的初始位置上;

设计多段线运动轨迹,避开遮挡位置,将所述转接部移动至所述加工起始位置;

调取工艺参数,沿着电极轴向进行多轴联动进给,一次性加工完成一整排干涉孔的加工。

(3)有益效果

综上,本发明通过设计加工小孔专用实心圆柱电极、适用于隐蔽面遮挡结构的长转角转接夹具、电极导向块、排电极角向对正块、叶片夹具和叶片角向旋转盘等结构,实现避开遮挡位置、精准定位和进给加工干涉孔。保证了叶片表面完好性、良好的加工精度和稳定性,效率较高,便于自动化实施和工程化应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述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。

图1是干涉孔的典型形貌图;

图2是本发明实施例提供的一种干涉孔的电火花加工工装的结构主视图;

图3是本发明实施例提供的一种干涉孔的电火花加工工装的结构左视图;

图4是本发明实施例提供的一种干涉孔的电火花加工工装的结构后视图;

图5是本发明实施例提供的一种干涉孔的电火花加工工装的结构俯视图;

图6是本发明实施例提供的一种干涉孔的电火花加工工装中的排电极与电极杆的安装结构示意图;

图7是本发明实施例提供的一种干涉孔的电火花加工方法的流程示意图。

图中:

1-电极杆;2-转接部;3-电极导向块;4-排电极;5-排电极角向定位块;6-叶片夹具;601-弧形轨道;7-叶片角向旋转盘;8-转台;9-叶片限位挡板;100-叶片;200-干涉孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理,但不能用来限制本发明的范围,即本发明不限于所描述的实施例,在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示,由于叶片之间天然形成了隐蔽面遮挡、半封闭状态的狭窄空间,叶片间距小,最窄处不超过10mm,导致部分气膜孔具有加工可达性差的干涉孔200的特征,而且叶片型面较复杂,孔角向各异,分布密集。

图2是本发明实施例提供的一种干涉孔的电火花加工工装的结构示意图,如图2-6所示,包括电极杆1、转接部2、电极导向块3、排电极4、排电极角向定位块5、叶片夹具6、叶片角向旋转盘7和转台8;

如图6所示,电极杆1的一端连接于转接部2的一端,电极杆1的另一端与机床主轴连接,转接部2的另一端与电极导向块3连接,排电极4的一端固定于电极导向块3,转接部2通过排电极角向定位块5与叶片夹具6连接;

叶片角向旋转盘7可旋转地设于转台8上且为同圆心设置,叶片夹具6固定设于叶片角向旋转盘7上,叶片夹具6上设有用于放置叶片100的弧形轨道601。

在上述实施方式中,采用带有长转角转接夹具结构的排电极设计,能够有效避开遮挡位置,使得原本无法应用的常规电火花成型加工工艺具备了可行性,实现排孔高效同步加工;设计排电极角向定位块5、叶片角向旋转盘8等结构,采用电极原位替换式对正方法,实现空间角向干涉孔的精准定位。

具体地,连接电极杆1和转接部2,形成长转角转接夹具,将排电极4的一端固定在电极导向块3预留的位置基准,再将其与长转角转接夹具连接,电极杆1安装在机床主轴上。其中,电极杆1与转接部2之间的夹角为90度,电极导向块3与电极杆1平行设置。

在一些可选的实施例中,如图2所示,干涉孔的电火花加工工装还包括叶片限位挡板9,叶片限位挡板9设于弧形轨道601上用于限定叶片100的移动距离。

在一些可选的实施例中,叶片角向旋转盘7的半径与叶片100的外缘半径相同且为同圆心设置。

在一些可选的实施例中,叶片角向旋转盘7为扇形。

在一些可选的实施例中,排电极4为一组实心圆柱电极。

在一些可选的实施例中,转接部2的一端开设有安装孔,电极杆1的一端插设于安装孔内。安装孔的设置有助于电极杆1与转接部2之间的连接。

本发明的第二方面提供了一种基于上述的干涉孔的电火花加工工装的加工方法,如图7所示,该方法包括以下步骤:

S1、将位置最隐蔽、干涉程度最大的干涉孔作为加工的首排干涉孔,利用转接部2的两侧定位面与排电极角向定位块5进行角向定位;

S2、将转接部2移动至与首排干涉孔相对位置和角向一致的第一个叶片外侧孔的加工区域,坐标清零,作为加工起始位置;

S3、定位和加工首排干涉孔;

S4、加工完首排干涉孔后,根据不同排干涉孔的相对位置和角向差异,通过旋转机床主轴调整电极角向,移动至其余干涉孔的加工区域予以加工。

在一些可选的实施例中,在步骤S3中,定位和加工首排干涉孔,具体包括如下步骤:

S301、以设定角度旋转转台8,使得第二至第N个叶片依次转动至第一个叶片的初始位置上;

S302、设计多段线运动轨迹,避开遮挡位置,将转接部2移动至加工起始位置;

S303、调取工艺参数,沿着电极轴向进行多轴联动进给,一次性加工完成一整排干涉孔的加工。

在上述实施方式中,针对双联/多联叶片整体制造所产生的干涉孔结构,提出了一种电火花成型加工方法,具有低成本、高质量、高可靠性和高效率的优势,满足军、民领域产品的制孔要求。

技术路线改进为采用电火花成型加工工艺加工干涉孔,充分发挥其加工可达性强,尺寸精度及稳定性高,表面质量好,工艺难度和成本低等技术优势。

将原先单一结构电极改进为带有长转角转接夹具结构的组合式排电极,能够有效避开遮挡位置,使得原本无法应用的常规电火花成型加工工艺具备了可行性,实现排孔高效同步加工。

将传统的电极碰边式定位方法改进为电极原位替换式定位方法,具体为采用排电极角向对正块、叶片角向旋转盘等结构,实现空间角向干涉孔的精准定位,并且优化多排干涉孔的加工顺序,优先完成位置最隐蔽、干涉程度最大的干涉孔的定位和加工,然后通过电极角向的调整,使得同一排电极能够完成多排不同角向干涉孔的加工。该加工方法保证了叶片表面完好性、良好的加工精度和稳定性,效率较高,便于自动化实施和工程化应用。

需要明确的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且,为了简明起见,这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已,并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围内。

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