整体闭式叶环通道电解加工装置及方法

本发明属于电解加工领域，具体涉及一种整体闭式叶环通道电解加工装置及方法。

背景技术：

1、整体闭式叶环是先进飞机发动机采用的新型零件结构形式，该零件叶片扭曲程度大，气流通道狭窄。航空发动机叶盘的材料一般是镍基高温合金等难加工材料，采用传统机械加方式工刀具损耗大，加工成本高。目前，闭式整体叶环主要采用数控铣削加工，随着铣刀深入加工通道，铣刀振动幅度增大，给加工带来了一定的难度。电解加工是一种典型的非接触式加工，与传统的机械加工方法相比，电解加工具有刀具无磨损、成本低、加工效率高等固有优点。

2、中国专利cn115781193a提出使用线切割技术开出叶环通道，其首先确定待加工零件基体上每一个待切除的型腔基体竖直投影面积最大时的空间角a和空间角c，之后在待切除的型腔基体上加工出线切割穿丝引导孔，通过线切割技术获得半成品，之后在铣床上对半成品进行精加工。

3、专利cn111008445a提出一种固定轴铣削的刀轴确定方法，该方法可以帮助工艺人员节省手动指定刀轴的步骤，快速完成数控程序的编制，且减少因手动指定的刀轴欠佳而带来的残留量过大、加工时间长等问题出现的可能性。

4、专利cn108994402a使用电火花加工方法对闭式叶环进行加工，其主要分粗加工和精加工两步进行。

5、专利cn116117251a提出一种旋入式叶珊通道电解加工方式，实现整体闭式叶环的电解粗加工。

6、目前，电解加工整体闭式叶环的加工精度和稳定性还有待进一步提升，亟需对此展开进一步的研究。

技术实现思路

1、本发明目的一种精度高、稳定性好的整体闭式叶环通道电解加工装置及方法。

2、一种整体闭式叶环通道电解加工装置，其特征在于： 包括工装、工件毛坯、阴极、进液管道、入口封液装置、出口封液装置；上述工件毛坯装到工装上表面上；上述入口封液装置紧贴工件毛坯上表面，入口封液装置开有通道，该通道的截面轮廓与阴极形状对应；上述出口封液装置包括高压通道和溢流通道；高压通道入口接高压进液管道，高压进液管道中通大于加工区压力的电解液，高压通道出口与工件毛坯下表面密封对接，其位置位于待加工闭式叶环通道末端位置；溢流通道连接水箱；上述入口封液装置、出口封液装置由绝缘材料制成；上述工装和进液管道分别与机床x、y轴连接；阴极连接到进液管道上。

3、利用所述整体闭式叶环通道电解加工装置的加工方法，其特征在于包括以下过程：步骤1、通过以下原则确定工件毛坯端面与机床坐标轴x的安装角度：根据待加工的闭式叶环通道的扭曲程度，工件毛坯端面与阴极端面存在最优初始角度α，在该角度下阴极端面沿x轴投影出的通道两侧叶盆叶背余量均匀；步骤2、通过以下原则确定加工初始阴极两侧到入口封液装置通道侧面的距离：由于步骤1中工件毛坯端面与阴极端面存在一个角度，使得阴极端面与工件毛坯端面之间的加工间隙大小不一致，会造成从阴极端面中心喷出的电解液会从加工间隙大的一侧流出，加工间隙小的一侧缺液；为消除上述影响，加工初始，阴极加工部分位于入口封液装置通道中，加工间隙大的一侧的阴极侧面到封液装置通道侧面的侧向距离小于加工间隙小的一侧的侧向距离；同时入口封液装置通道将阴极加工部分包裹住，且保证加工过程中与阴极非加工部分不干涉；步骤3、加工时，阴极沿y轴运动，工件毛坯沿x轴运动的同时沿c轴旋转；加工过程中，由于工件毛坯初始倾斜安装，减小了加工过程中工件毛坯的旋转角度，提高加工的稳定性；步骤4、叶环通道开通的一瞬间流场会发生剧烈变化，电解液会从开口处流失，未加工通的区域电解液流速迅速下降，电解产物不能及时排除，会出现短路现象；由于高压通道接高压进液管道，通入了大于加工区压力的电解液，使电解液继续沿原来的路径流出，避免了上述流场突变的发生，提高了加工稳定性。

4、本发明的优点在于：通过工件倾斜安装和设计出、入口流场稳定装置提高加工精度和加工过程的稳定性

5、提出初始工件倾斜安装方式，提升加工精度和稳定性。阴极端面和工件毛坯端面初始成一个角度α，减小加工过程中工件的旋转角度，提高加工过程中流场的稳定性，且加工出通道的余量一致性高。

6、设计一种进液口流场稳定装置，实现阴极与工件端面不平行加工，提高初始加工的稳定性。加工初始，阴极加工部分位于入口封液装置通道中，加工间隙大的一侧的阴极侧面到封液装置通道侧面的侧向距离小于加工间隙小的一侧的侧向距离。

7、设计一种出口流场稳定装置，实现通道加工穿时的稳定加工，提高加工后期的稳定性高压管道中通大于加工区压力的电解液，使电解液继续沿原来的路径流出，及时带走电解产物。加工时，出口封液装置中一直通电解液，在叶环通道没有开通之前，出口封液装置中的电解液无法回流。在该装置进液管处设计一条回流管道，回流管道设有溢流阀，保证在叶环通道开通之前电解液能够回流。

技术特征：

1.一种整体闭式叶环通道电解加工装置，其特征在于：

2.利用权利要求1所述整体闭式叶环通道电解加工装置的加工方法，其特征在于包括以下过程：

技术总结
本发明涉及一种整体闭式叶环通道电解加工装置及方法，属于电解加工技术领域。该发明根据通道的扭曲程度，寻找工件最优安装角度，即工件端面与机床坐标轴X呈一定度安装。在该角度下，阴极沿X轴投影出的通道两侧叶盆叶背余量均匀。加工时，阴极沿Y轴进给，工件沿X轴进给的同时沿C轴旋转，实现扭曲通道加工。由于工件与阴极呈角度安装，设计入口封液装置，保证初加工阶段流场稳定性。叶环通道开通的一瞬间流场会发生剧烈变化，设计出口封液装置，以实现加工最终阶段的流场稳定性。工件倾斜安装的方式，减小进给过程中工件旋转的角度，提高加工效率和精度。

技术研发人员：李素乐,朱栋,王云淼
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23