[发明专利]整体叶轮电解加工工具电极的空间轨迹优化方法

说明书

技术领域

本发明的整体叶轮电解加工工具电极的空间轨迹优化方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

整体叶轮是火箭发动机、航空发动机以及航空机载设备中重要零件之一，整体叶轮的加工精度、加工质量和加工效率对产品的性能、质量和成本有着重要的影响。在把整体叶轮叶片型面加工至设计要求之前，整体叶轮的叶间通道的加工是不可缺少的工艺。电解加工具有加工范围广、表面质量好、生产效率高、无宏观切削力和工具阴极无损耗等优点。在整体叶轮的加工中，电解加工体现了较大的优势。

2004年7月14日公告的B.韦等人的中国专利第200310123549.1号提出一种其每个轴上均具有数控装置的多轴机器来驱动工具和工件的所需运动以加工复杂的叶片几何形状。2004年7月14日公告的B.魏等人的中国专利第200310114720.2号提出一种环形或倒置杯形工具电极，将整体叶轮的叶片粗加工至接近于最后成形的形状，该工具电极由CNC驱动而围绕整体叶轮旋转和定位。这两个专利均没有提出如何优化工具电极的空间运动轨迹，加工余量是否小且均匀性良好等等。

2006年7月康敏等人发表于农业机械学报第37卷第7期的整体叶轮精密展成电解加工技术提出四轴联动的数控展成法来加工整体叶轮，该方法采用电极相对与叶轮毛坯作展成运动来加工叶片的型面。该方法仅限于加工叶片型面直纹可展的整体叶轮。对于叶片型面较为复杂的整体叶轮来说，采用该方法加工后叶片型面毛坯余量较大且不均匀，甚至无法加工。

现有的整体叶轮加工技术无法满足航空、航天机载设备等产品对整体叶轮日益增加的需求，研究新的加工设备和方法势在必行。

发明内容

本发明的目的在于针对目前整体叶轮叶间通道加工效率不高、加工成本较高、加工余量较大或均匀性较差等不足，提出一种整体叶轮电解加工工具电极的空间轨迹优化方法。

一种整体叶轮电解加工工具电极的空间轨迹优化方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、准备加工时，水平电极轴线的延长线与叶轮毛坯轴线L₀垂直相交，即沿叶轮毛坯半径方向，并置于叶轮毛坯的上方，水平电极端部与L₀的距离d=D0-2L2+δ,]]>其中D₀为整体叶轮的直径，L为叶片长度，δ为电极端部的电解加工间隙；

定义叶轮轴线方向为整体叶轮电解加工系统的坐标系的Z轴方向，电极在准备加工时的轴线方向为该坐标系的X轴方向，根据笛卡尔直角坐标系确定Y轴方向。

(2)、根据需要采用下述的一种或几种运动方式复合，实现整体叶轮电解加工：

①、水平阴极直线进给：水平阴极以速度V₁沿叶轮毛坯轴线L₀做直线进给；

②、水平阴极旋转进给：水平阴极以角速度V₂绕一条与叶轮毛坯轴线L₀平行的直线L₁旋转，直线L₁通过电极端部，其中L₁与L₀的距离为d，L₁为工具阴极的旋转轴；

③、叶轮毛坯旋转进给：叶轮毛坯以角速度V₃绕自身轴线L₀旋转；

(3)、具体空间轨迹为：

定义叶轮毛坯轴线方向为叶片高度方向；叶轮毛坯半径方向为叶片长度方向；

第一步，工具阴极沿叶轮轴线L₀直线进给同时绕直线L₁旋转、叶轮绕自身轴线L₀旋转，以加工第一叶片的叶背型面，该步骤中V₁、V₂、V₃均不为0；

第二步，工具阴极绕自身轴线L₁旋转、叶轮绕自身轴线L₀旋转，以加工第二叶片的叶盆型面，该步骤中V₁＝0，V₂、V₃不为0；