[发明专利]双主轴内喷液电解磨铣机床及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双主轴内喷液电解磨铣机床及加工方法，属于电解磨铣复合加工领域。

背景技术

随着科学技术的发展，现代航空、航天、船舶等工业领域中使用了大量高温合金、钛合金等金属材料。比如，GH4169合金分别占了CF6发动机、CY2000发动机和PW4000发动机总重量34%、56%和57%；钛合金占了第四代战斗机F-22所使用材料总量的41%等。然而，受这些材料本身一些固有特性的影响，如导热能力差、强度高、硬度大等，在机械加工过程中加工区的温度较高、切削力较大，容易引起刀具的磨损。以航空发动机中的燃烧室薄壁机匣为例，其环形面上不仅有众多形状各异的安装凸台、加强筋等，而且从毛坯加工成零件的材料去除比一般可高达60%～80%，这给制造技术带来了诸多挑战。

电解磨铣加工是采用形状简单的磨头电极作为工具阴极，利用数控铣削的方式由磨头电极的旋转运动和工件的进给运动共同形成轮廓的发生线，通过相切法进行成形加工的一种复合加工方法。电解磨铣加工时大部分金属材料是在电解作用下以离子的形式去除的，磨削的主要作用是去除工件表面因电化学腐蚀生成的氧化物薄膜，保持电解过程的正常进行并降低表面粗糙度。对于在高温合金、钛合金等难切削金属材料上加工各种型面、型腔、凸台、薄壁等结构，电解磨铣技术具有切削力小、刀具损耗低、生产率高、加工表面质量好及柔性高等突出优点，是一种非常有潜力的加工方法。

目前，该技术的研究主要集中于提高电解磨铣的加工效率。南京航空航天大学的朱荻教授等将工具阴极与供液系统连接起来，电解液可通过阴极内孔直接喷射到加工间隙内，并及时带走加工产物和焦耳热。与通过外接喷嘴向加工区域喷射电解液的方法相比，这种内喷射供液方式有效提高了电解磨铣技术的加工深度。此外，南京航空航天大学的李寒松副教授等提出一种电解磨铣加工的阴极磨头装置（专利申请号：201510663857.6），将用于横向加工和纵向加工时的阴极通液孔分别按照一定规律排布，可进一步改善加工间隙内流场的均匀性，有利于提高电解磨铣技术的加工速度。这些研究表明，利用从阴极内部直接向加工间隙喷射电解液的方式，并通过合理分布阴极外表面的通液孔位置，可显著提高电解磨铣技术的加工效率，促进该技术得到更多的推广和应用。

当采用内喷液式电解磨铣方法加工对称型面和薄壁结构件时，由于电解磨铣机床通常只有一个内喷液主轴接头，加工时需要将一根磨头阴极安装在主轴的接头上，先加工出一个复杂型面或者薄壁结构一侧的形状；然后拆卸下这根磨头阴极并安装上另一根磨头阴极，再加工出另一个复杂型面或者薄壁结构另一侧的形状。这样的加工方案需要重复拆卸装夹磨头阴极，容易产生换装误差和加工余量差，并延长了加工时间。为提高加工精度，科研人员提出了双内喷液工具阴极系统及其电解磨铣方法（专利申请号：201610304987.5），即机床主轴通过传动直齿轮组带动两个中空的传动轴旋转，电解液通过传动轴通孔、工具阴极内孔直接喷射到工件表面，实现双内喷液工具阴极电解磨铣加工。但同时，这种设计不能调节两根传动轴的轴向距离，对于加工不同厚度的薄壁结构，只能通过改变不同直径的工具阴极来保证。这增加了电解磨铣加工的制造周期，限制了该技术的发展。

发明内容

本发明提出了一种双主轴内喷液电解磨铣机床及加工方法，属于电解磨铣复合加工领域。本机床集成了两个三轴联动内喷液电解磨铣主轴，且这两个主轴可分别按设定轨迹运动而不产生干涉。本机床可实现变截面薄壁等复杂结构的一次成型加工，也可在同一机床中实现两不同工件同时加工。

一种双主轴内喷液电解磨铣机床，其特征在于：

该机床包括电解磨铣加工系统A、电解磨铣加工系统B、工作台及底座；工作台固定于底座上方；

所述电解磨铣加工系统A包括：X轴丝杠电机A、X轴丝杠A、X轴左侧导轨A、X轴右侧导轨、X轴左侧支架A、X轴右侧支架A、Y轴丝杠电机A、Y轴丝杠A、Y轴导轨A、Z轴支架A、Z轴丝杠电机A、Z轴丝杠A、Z轴导轨A、A主轴支架、A主轴旋转电机、A主轴旋转接头、A主轴基体、A主轴导电环及A主轴工具阴极；

所述电解磨铣加工系统B包括：X轴丝杠电机B、X轴丝杠B、X轴左侧导轨B、X轴右侧导轨、X轴左侧支架B、X轴右侧支架B、Y轴丝杠电机B、Y轴丝杠B、Y轴导轨B、Z轴支架B、Z轴丝杠电机B、Z轴丝杠B、Z轴导轨B、B主轴支架、B主轴旋转电机、B主轴旋转接头、B主轴基体、B主轴导电环及B主轴工具阴极；