[发明专利]一种弯扭变截面叶片电化学套形加工装置

说明书

本发明涉及一种弯扭变截面叶片电化学套形加工装置，包括：套形加工电极、左侧进液装置和右侧进液装置；左侧进液装置和所述右侧进液装置分别设置在所述套形加工电极的两侧，用于从待加工件的两侧向待加工区域补充电解液，套形加工电极与电源负极连接，待加工件与电源正极连接，且套形加工电极在电解加工机床的驱动下进行运动，所述套形加工电极用于从待加工件的叶片的叶尖部向叶根部进行加工。本发明建立了沿套形加工电极两侧向加工区域供液的开放式多路供液流场布局，实现了整个弯扭变截面叶片的电解加工，解决了传统套形加工由于流场不断变化无法形成稳定一致的加工流场、加工区域边缘易缺少电解液发生短路的难题，适用于复杂弯扭变截面叶片的电解加工成型。

技术领域

本发明涉及电化学加工技术领域，特别是涉及一种弯扭变截面叶片电化学套形加工装置。

背景技术

整体叶盘是新型航空发动机结构创新与技术跨越的核心部件，但由于结构复杂，而且通常采用难加工材料，给制造技术带来了巨大挑战。整体叶盘的叶片数目多，叶栅通道狭窄，材料去除量大，提高加工的稳定性和加工效率成为整体叶盘加工工艺研究的重点。电化学加工凭借其鲜明的特点在整体叶盘的加工领域显示了突出的优势，是除高速数控铣削之外目前及今后航空发动机整体叶盘叶型加工采用的主要方法之一。加工时工件接加工电源正极，加工电极接加工电源负极，两极间施加一定的加工电压并保持一定的加工间隙，加工间隙内通过高速流动的电解液，工件产生电化学阳极溶解去除，从而实现加工。

整体叶盘叶片电化学加工方法主要包括叶片粗成形和精成形两种加工工艺。如附图4上侧附图所示，为现有技术中使用的带水套的套形加工电极的结构示意图，该套形加工电极在加工进给过程中适合加工附图4中间附图所示的等截面叶片，不适合加工附图4下端所示的弯扭变截面叶片。如附图1所示，图1为使用上述套形加工电极进行叶片粗成形加工工艺流程示意图，在叶片粗成形加工工艺中通常采用套形加工电极在整体叶盘坯件上电解加工叶栅通道，在整体叶盘坯件上加工出具有初成形叶片，完成整体叶盘坯件上的叶片粗成形加工。之后，如附图2所示，图2为叶片精成形加工工艺流程示意图，在精成形加工时，针对整体叶盘坯件上的初成形叶片，主要通过叶盆/叶背两个加工电极同时进入两个叶栅通道，采用相向运动的加工方式，实现叶盆、叶背、根部及流道面的同时精成形。

现有的整体叶盘叶片套形加工方法主要用于轮廓形状简单、等截面、弯扭角度小(一般小于5°)、叶栅间距大的整体叶盘叶片的电解加工。而航空发动机整体叶盘上的叶片结构较为复杂，其界面的形状和空间位置变化大，叶片密集程度高。由于其叶片扭转角度大、叶栅间距小的特点，要求套形加工水套在不与毛坯干涉的同时，兼具一定的刚性，以承受较高的电解液压力，目前尚无适合的绝缘材料能够满足实际使用要求。

传统的叶片电解套形加工的电极工装结构形式及流场方式主要用于等截面、弯扭角度小的叶片的电解粗成形，无法应用于弯扭变截面叶片加工，具体问题如下：

(1)如附图3所示，图示中的进液装置位于套形加工电极之后，与套形加工电极连为一体，加工时进液装置和套形加工电极一起进给，加工出的叶片部位处于进液装置和套形加工电极中间。这种套形加工方式的电解液进液口位于整个进液装置的最里面和套形加工电极的最远端(图3中的最下端)，而加工区处于套形加工电极处，随着加工过程的进行，已加工出的叶片部位逐步进入进液装置，对电解液的流动起阻碍作用，使流经加工区的电解液量大幅下降，接近加工终点时，其阻碍作用尤为明显，容易在最里端形成易缺水区域。因此整个套形加工过程中的流场状态是不断变化的，无法形成稳定一致的加工流场，不利于加工的顺利稳定进行，也不利于保证已套出的叶片轮廓形状精度，通常需要采用较高的电解液压力(1.8-2.4MPa)以获得较高的流速来保证加工持续稳定进行，对水套刚性要求非常高。

(2)传统的正冲式套形电解加工电解液流动方式为发散流场，由于进出口处流道有较大的转折，速度压力变化较大，使得流场的均匀性差，参阅附图3所示，在远离套形加工电极出口的加工区域缺水造成短路，不利于提高加工过程的稳定性和加工精度，往往需要采取其他补水措施，使得工装电极结构复杂。