技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種全過(guò)程一字型流動(dòng)柔性保護(hù)套料電解加工裝置及方法,屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
電解加工基于電化學(xué)陽(yáng)極溶解原理實(shí)現(xiàn)去除材料,將工件按工具陰極的形狀和尺寸加工成型的工藝方法。相對(duì)于其他機(jī)械加工方法,電解加工具有加工范圍廣、加工效率高、工具無(wú)損耗、無(wú)機(jī)械切削力等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在航空、航天、兵器、汽車等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究人員針對(duì)電解加工開(kāi)展了大量的研究。在專利“一種用于整體葉盤(pán)電解開(kāi)槽加工的電極及加工方法”(申請(qǐng)?zhí)?201210272009.0 申請(qǐng)人 沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司,發(fā)明人 朱海南 于冰 石豎鯤 牛昌安 楊瀾石)中,采用帶有導(dǎo)流密封套的電極套料電解加工葉片,已加工區(qū)域進(jìn)入導(dǎo)流密封套加以保護(hù)。由于電解液從導(dǎo)流密封套進(jìn)入加工間隙的過(guò)程中仍然會(huì)流經(jīng)已加工表面,因此已加工區(qū)域會(huì)受到雜散腐蝕的影響。在專利“整體葉盤(pán)葉柵通道電解加工動(dòng)態(tài)輔助供液夾具及供液方式”(申請(qǐng)?zhí)?01410226399.5 申請(qǐng)人 南京航空航天大學(xué), 發(fā)明人 朱棟 張聚臣 劉嘉 方忠東 張礦磊 徐正揚(yáng) 朱荻)中,采用動(dòng)態(tài)輔助供液的方式加工整體葉盤(pán)葉柵通道,該發(fā)明改進(jìn)了徑向進(jìn)給電解加工加工葉柵通道的流道,對(duì)加工間隙的缺液區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)輔助供液,改善了電解加工流場(chǎng)。但是由于電解液的流道會(huì)隨著陰極的進(jìn)給而變化,而且電解液流道的彎角處電解液的流速和壓力變化較大,所以流場(chǎng)的穩(wěn)定性會(huì)有所降低。在專利“基于三維復(fù)合流場(chǎng)的整體葉盤(pán)型面電解加工裝置及方法”(申請(qǐng)?zhí)?01310453440.8 申請(qǐng)人 南京航空航天大學(xué),發(fā)明人 劉嘉 萬(wàn)龍凱 徐正揚(yáng) 朱荻)中,提出了一種基于三維復(fù)合流場(chǎng)的整體葉盤(pán)型面電解加工方法,該種方法的電解液流動(dòng)方式包括一個(gè)主流動(dòng)方式和兩個(gè)輔助流動(dòng)方式。高壓力的主流動(dòng)方式,電解液從葉片的進(jìn)氣邊流向排氣邊,低壓力的輔助流動(dòng)方式,為主流動(dòng)方式在加工區(qū)域的葉根區(qū)域提供背壓。該方法具有進(jìn)排氣邊流體充足和加工區(qū)域流場(chǎng)流態(tài)均衡的特點(diǎn),但是卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)向加工區(qū)域精準(zhǔn)供液。在專利“一種整體葉盤(pán)葉片電解精加工成形裝置及其整體葉盤(pán)葉片加工成形方法”(申請(qǐng)?zhí)?01310590896.9 申請(qǐng)人 鹽城工學(xué)院,發(fā)明人 王福元 徐家文 趙建社)中,采用引導(dǎo)流動(dòng)的方式將電解液輸送到加工間隙,但是在葉片的近排氣邊處極易形成缺液區(qū)。在文章“整體構(gòu)件周向葉片電解加工流場(chǎng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)”(作者 彭蘇皓 徐正揚(yáng) 谷洲之 朱棟 劉嘉,南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2014年第5期)中,采用帶有內(nèi)置絕緣腔的電極套料電解加工擴(kuò)壓器軸向葉片,電解液從絕緣腔的葉盆葉背兩側(cè)進(jìn)入加工間隙,電解液的流動(dòng)方式為正沖式。該方法有效的減少了雜散腐蝕,提高了葉片的成型精度。但是由于仍然有電解液從絕緣腔與已加工區(qū)域之間的間隙進(jìn)入已加工表面,因此已加工區(qū)域仍然會(huì)受到雜散腐蝕的影響。
傳統(tǒng)的正沖式套料電解加工雖然具有夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),但是其流動(dòng)特點(diǎn)為擴(kuò)散流,加工面有明顯的流紋,且不利于提高加工的穩(wěn)定性和加工精度;進(jìn)出口處流道有較大的轉(zhuǎn)折,速度壓力變化較大;流場(chǎng)的均勻性差,容易出現(xiàn)空穴現(xiàn)象;另外現(xiàn)有的方法對(duì)已加工區(qū)域的保護(hù)并不能更加有效的減少加工區(qū)域所受到的雜散腐蝕。因此迫切需要尋找一種能夠很大程度上減少雜散腐蝕,并且具有穩(wěn)定的加工流場(chǎng)的套料電解加工裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)階段套料電解加工存在的不足,提出了一種全過(guò)程一字型流動(dòng)柔性保護(hù)套料電解加工裝置及方法,旨在提高套料電解加工的成型精度和表面質(zhì)量。
該種套料電解加工方法的流動(dòng)方式為全過(guò)程一字型流動(dòng)式,電解液呈收斂態(tài);電解液能夠始終向加工間隙精準(zhǔn)供給,流場(chǎng)不會(huì)隨著陰極的進(jìn)給而變化,流場(chǎng)均勻穩(wěn)定;該發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已加工區(qū)域全過(guò)程實(shí)時(shí)密封保護(hù),有效減少由于電解液流向已加工表面而引起的雜散腐蝕,降低葉片錐度,提高葉片精度和表面質(zhì)量。
一種全過(guò)程一字型流動(dòng)柔性保護(hù)套料電解加工裝置,其特征在于:上述陰極部件依次包括陰極桿、陰極尾座、陰極體、陰極頭;陰極頭加工表面的形狀根據(jù)所要加工零件的形狀設(shè)計(jì),陰極頭端部嵌有柔性絕緣塊,且該柔性絕緣塊前部嵌入在陰極頭中,后部一直嵌入到陰極體中;上述柔性絕緣塊具有用于保護(hù)已加工部件的保護(hù)腔,且保護(hù)腔形狀根據(jù)所要加工零件的形狀設(shè)計(jì),且尺寸小于所要加工零件;上述輔助部件由進(jìn)液塊、出液塊、上壓塊、下壓塊、前滑塊、后滑塊、擋塊組成;上壓塊和下壓塊均為U形狀,陰極頭和陰極體的上半截嵌入在上壓塊的U形槽內(nèi),陰極頭和陰極體的下半截嵌入在下壓塊的U形槽內(nèi);陰極頭的前表面與上壓塊和下壓塊的U形槽底面留有一定縫隙;上壓塊的下表面開(kāi)有前導(dǎo)向槽和后導(dǎo)向槽,下壓塊的上表面開(kāi)有前導(dǎo)向槽和后導(dǎo)向槽;上壓塊和下壓塊與陰極尾座相連接;前滑塊上端嵌入在上壓塊的前導(dǎo)向槽內(nèi),下端嵌入在下壓塊的前導(dǎo)向槽內(nèi),并且可以在導(dǎo)向槽內(nèi)左右滑動(dòng);后滑塊上端嵌入在上壓塊的后導(dǎo)向槽內(nèi),下端嵌入在下壓塊的后導(dǎo)向槽內(nèi),并且可以沿著導(dǎo)向槽內(nèi)左右滑動(dòng);前滑塊與陰極尾座之間,后滑塊與陰極尾座之間均設(shè)置有壓縮彈簧;所述擋塊用于安裝在正在加工通道相鄰的兩個(gè)已加工通道處,它與前滑塊、后滑塊一起實(shí)現(xiàn)對(duì)加工區(qū)域流場(chǎng)的密封。
利用所述全過(guò)程一字型流動(dòng)柔性保護(hù)套料電解加工裝置的方法,其特征在于:電解液從進(jìn)液塊的流道流入,經(jīng)過(guò)陰極頭前表面與上壓塊槽底的間隙流入陰極頭前表面與工件被加工表面之間的間隙,即加工間隙,再流經(jīng)陰極頭前表面與下壓塊槽底的間隙,然后從出液塊的流道流出,該種套料電解的流場(chǎng)為一字型流動(dòng)式,電解液始終在一個(gè)平面內(nèi)從葉片的前緣向后緣流動(dòng);陰極部件運(yùn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)輔助部件運(yùn)動(dòng),進(jìn)液塊、出液塊、上壓塊和下壓塊相對(duì)于陰極部件保持固定位置,在壓縮彈簧的作用下,前滑塊和后滑塊在上壓塊和下壓塊的導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng),從而使前滑塊前表面和后滑塊前表面與工件加工表面或擋塊表面始終緊密貼合,前滑塊和后滑塊與陰極體緊密貼合,實(shí)現(xiàn)對(duì)加工區(qū)域流場(chǎng)的密封,電解液流道相對(duì)于陰極表面始終保持固定位置,在電解加工的全過(guò)程中,電解液流動(dòng)方式始終為一字型流動(dòng)式,電解液向加工間隙精準(zhǔn)供給;柔性絕緣塊由柔性非導(dǎo)電材料制成,隨著陰極的進(jìn)給,已加工區(qū)域進(jìn)入柔性絕緣塊前端的內(nèi)腔中,在材料的彈性作用下,已加工區(qū)域的表面與該內(nèi)腔的表面緊密貼合。
有益效果
1.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加工區(qū)域精準(zhǔn)供液。電解液經(jīng)過(guò)進(jìn)液塊進(jìn)入陰極頭表面的加工間隙,從出液塊流出。電解液的進(jìn)液流道、加工流道和出液流道保持在同一平面,流道呈一字型,電解液的全流道沒(méi)有彎角出現(xiàn)。該流場(chǎng)有效避免了由于流道彎角而引起的電解液流速和壓力的急劇變化,流場(chǎng)均勻性好,能更好的防止空穴現(xiàn)象,相對(duì)于正沖套料電解加工來(lái)說(shuō),更有利于提高電解加工的穩(wěn)定性和加工精度。
2.本發(fā)明中提出的電解液流動(dòng)方式為全過(guò)程一字型。在電解加工的全過(guò)程中,進(jìn)液塊、陰極頭和出液塊之間的相對(duì)位置關(guān)系并不會(huì)隨著陰極的進(jìn)給而變化,電解液流道相對(duì)于加工間隙始終保持在固定的位置。電解液可以實(shí)現(xiàn)始終向加工間隙精準(zhǔn)供給,電解液流動(dòng)方式為全過(guò)程一字型流動(dòng),不隨陰極的進(jìn)給而變化,流場(chǎng)均勻穩(wěn)定,穩(wěn)定的流場(chǎng)對(duì)于提高電解加工的穩(wěn)定性和精度具有重要意義。
3.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已加工區(qū)域的全方位實(shí)時(shí)密封。隨著電解加工的進(jìn)行,已加工區(qū)域不斷進(jìn)入柔性絕緣塊,在柔性絕緣塊的彈性作用下,葉片的葉身和近排氣邊的表面與柔性絕緣塊的內(nèi)表面緊密貼合,實(shí)現(xiàn)對(duì)已加工區(qū)域的全表面實(shí)時(shí)密封保護(hù),有效減少流向已加工表面的電解液,降低雜散腐蝕程度,降低葉片錐度,提高加工精度,改善表面質(zhì)量。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的整體裝配示意圖;
圖2是本發(fā)明的電解液流道示意圖;
圖3是本發(fā)明的柔性絕緣塊實(shí)現(xiàn)柔性密封的示意圖;
圖4是本發(fā)明的陰極頭、陰極體、陰極尾座、上壓塊、下壓塊、前滑塊、后滑塊和彈簧的裝配示意圖;
圖中標(biāo)號(hào)名稱: 1、陰極桿,2、陰極尾座,3、陰極體,4、陰極頭,5、柔性絕緣塊,6、進(jìn)液塊,7、前滑塊,8、擋塊,9、工件,10、出液塊,11、上壓塊,12、下壓塊,13、后滑塊,14、彈簧,15、葉片,16、保護(hù)腔。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做如下詳細(xì)介紹。
實(shí)施本發(fā)明——“全過(guò)程一字型流動(dòng)柔性保護(hù)套料電解加工方法及裝置”,其裝置包括陰極頭、柔性絕緣塊、陰極體、陰極尾座、陰極桿、進(jìn)液塊、出液塊、上壓塊、下壓塊、前滑塊、后滑塊、工件、擋塊、彈簧。
陰極頭、陰極體、陰極尾座和陰極桿均由導(dǎo)電金屬材料制成;柔性絕緣塊由柔性非導(dǎo)電材料制成;進(jìn)液塊、出液塊、上壓塊、下壓塊、前滑塊、后滑塊、擋塊由非導(dǎo)電材料制成。陰極頭加工表面形狀根據(jù)所加工葉片的形狀設(shè)計(jì)。
采用本發(fā)明電解加工葉片的過(guò)程包括以下步驟:
步驟一:安裝陰極頭、柔性絕緣塊、陰極體、陰極尾座和陰極桿、進(jìn)液塊、出液塊、上壓塊、下壓塊、前滑塊、后滑塊、擋塊;陰極桿安裝在可以直線進(jìn)給的加工軸上,陰極桿接電源負(fù)極。
步驟二:安裝工件,并于電源正極相連。
步驟三:電解加工對(duì)刀,給定初始加工間隙。
步驟四:供給電解液;電解液由進(jìn)液塊流入,精準(zhǔn)流經(jīng)加工間隙,從出液塊流出。
步驟五:接通電源;陰極部件在加工軸的帶動(dòng)下直線進(jìn)給,電解液流經(jīng)加工間隙,將電解加工產(chǎn)物帶走;在加工過(guò)程中,由于電解液流道不會(huì)跟隨陰極的進(jìn)給而變化,所以電解液可以實(shí)現(xiàn)始終向加工間隙精準(zhǔn)供給。
步驟六:加工完畢,關(guān)閉電源及電解液循環(huán)系統(tǒng),將陰極部件退到初始位置。