专利名称：一种整体叶盘叶片型面抛光的加工装置及方法
一种整体叶盘叶片型面抛光的加工装置及方法技术领域
本发明属于电加工领域，涉及航空发动机整体叶盘叶片型面的光整加工，尤其涉及一种整体叶盘叶片型面抛光的电解质-等离子加工装置及方法。
背景技术：
电解加工的原理是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解而去除材料，将零件加工成型的工艺过程，国外称之为“电化学加工”(ECM)。电解质-等离子加工是一种国际领先的电化学加工方法，该加工方法可用于金属表面光整加工、去除毛刺、尖边倒圆等，可提高表面粗糙度2 3个等级，有效提高零件表面完整性，提高抗疲劳性能；电解质-等离子加工是在电解液里，由两个平行的阶段加工组成的过程1、利用工件和防护层的相互作用， 用羟基OH氧化零件阳极表面材料；2、在阳极面上，对微形突出部分，进行离子聚束的雾化。 电解质-等离子的加工在250 400伏电压时才会出现，对零件表面材料产生有效的影响， 并抛光工件表面。
整体叶盘是新型先进航帘发动机的重要零件，其应用越来越广泛。整体叶盘主要由盘体和分布在盘轮缘一周的数十个叶片缎成，结构复杂，加工难度大，其叶片型面的加工尤为关键，直接影响整体叶盘的制造质量，目前普遍采用手工抛光、振动光饰等方式，需要对整体叶盘的每个叶片逐一进行打磨、抛光，加工效率低，成本高，质量不稳定，不利于批量生产。发明内容
本发明的目的在于解决航空发动机整体叶盘叶片型面光整加工效率低、成本高、 质量不稳定的难题，提供一种应用电解质-等离子加工技术进行整体叶盘叶片型面光整加工的装置及方法。
本发明的技术方案提供了一种整体叶盘叶片型面抛光的加工装置，采用电解质-等离子加工，包括机床和电解液循环系统。
所述机床主体部分包括电源1、控制器2、床身3、工作池14、主轴20 ；所述床身3与主轴20连接位于工作池14上方，工作池14内装有电解液17，电源1的正极与主轴20连接，负极与工作池连接，所述机床保证工件装夹定位、提供电源及控制进给动作。
所述电解液循环系统包括球阀5、7，微过滤器6，泵11，截止阀9、10，止回阀12，加热器13、18，温控仪15，热电偶16 ；所述加热器13、18，温控仪15和热电偶16连接位于工作池的电解液中组成温度控制系统，控制电解液温度；微过滤器6、热交换器8、泵11通过阀连接于工作池，控制电解液循环并排出电解产物。
一种整体叶盘叶片型面抛光的加工方法，包括以下步骤步骤一，将整体叶盘工件 4定位装夹在机床主轴20上，整体叶盘工件4连接电源正极；步骤二，将整体叶盘的叶片部分浸入机床工作池14的电解液17中，电解液连接电源负极；步骤三，将整体叶盘工件阳极、 电解液阴极之间接通电，主轴20开始以转速N转动，带动叶盘旋转；步骤四，按一定工艺参数进行叶片型面的抛光加工；其中，主轴转速决定每个叶片的加工时间，可按如下公式确定相互关系N=60*L / 2 π R*T t= (1氺R / L*r)氺TN—主轴转速(转/秒)L一浸入液面下的整体叶盘叶片根部外圆弦长(毫米) R 一整体叶盘叶片根部外圆半径(毫米) T 一每个叶片根部的加工时间(秒) t 一每个叶片尖部的加工时间(秒) 1一浸入液面下的整体叶盘叶片尖部外圆弦长(毫米) r 一整体叶盘叶片尖部外圆半径(毫米) 所述一定工艺参数的范围是， 电压250 400伏特； 电流密度0. 15 0. 4安培/平方厘米； 可以接近的粗糙度Ra 0. 008 0. 04毫米； 电能溶液的比率0. 05 0. 5千瓦小时/平方分米； 电解液2 8%无机盐溶液； 电解液温度80 90摄氏度。
本发明的有益效果本发明提供的整体叶盘叶片型面抛光的加工装置及方法，采用机电控制主轴，带动整体叶盘工件以一定转速进行旋转，将叶片全部浸入电解液中进行加工，可实现连续加工、提高效率、加工表面均勻，实现整体叶盘叶片型面的抛光加工自动化，高效低成本批量生产，相对于手工抛光、振动光饰等方法可提高效率5 10倍，提高叶片表面粗糙度2 3级，能够显著提高零件表面质量和抗疲劳性能，并极大的减轻工人劳动强度。
图1是本发明实施例中叶片型面抛光的加工装置示意图。
图2是本发明实施例中叶片型面抛光的加工原理图。
图3是本发明实施例中整体叶盘工件定位及运动示意图。
图4是本发明实施例中整体叶盘工件及尺寸标注示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本发明的内容。
图1是本发明实施例中叶片型面抛光的加工装置示意图，图1中标号名称1电源、2控制器、3床身、4整体叶盘工件、5球阀、6微过滤器、7球阀、8热交换器、9截止阀、10 截止阀、11泵、12止回阀、13加热器、14工作池、15温控仪、16热电偶、17电解液、18加热器、 20主轴。
电源1的正极与床身3上的主轴20连接，整体叶盘工件4定位装夹在主轴20上， 主轴20带动整体叶盘工件4以转速N旋转，将整体叶盘工件4全部浸入电解液17中，电源负极与工作池14连接；加热器13、18，温控仪15和热电偶16连接，设于工作池的电解液17中组成温度控制系统；微过滤器6、热交换器8、泵11通过阀(5、7、9、10、12)连接于工作池， 控制电解液液位、循环并排出电解产物，控制器2用于设定主轴旋转速度，调整加工时间。
图2是本发明实施例中叶片型面抛光的加工原理图，电解质-等离子加工的工作原理对浸入电解液17中的被加工工件4施加高压电流时，在其表面与电解液17之间形成气体层19，此时即刻降低电压，电源1的功率强度作用在形成的气体层19上，由于局部电压较高，局部突起产生气体电离化，电极以脉冲和渗透方式将电流导入气体层19，由此，电极产生的作用可以溶解工件表面的材料达到抛光的效果。
下面结合图1、图2、图3，说明本发明的实施过程如图3将整体叶盘工件4装夹在主轴20上，压紧，连接导线；配置好电解液17，启动由加热器13、18，温控仪15和热电偶16 组成温度控制系统，保证电解液17温度恒定；计算确定加工时间，在控制器2上设定加工参数；将整体叶盘工件4下降，使叶片型面部分全部浸入工作池14的电解液中；接通电源1， 启动主轴20，带动整体叶盘工件4以一定转速进行旋转，进行对叶片型面的抛光加工；整体叶盘工件4旋转一周后，停止加工，断开电源1 ；可通过控制器2，设定主轴旋转速度N调整加工时间；将整体叶盘工件4提升，将零件移出工作池14，拆卸下零件，进行外观检查，在安装另一件零件，重复上述步骤，实现高效、低成本抛光加工整体叶盘。
参考图1电解液循环系统提供温度恒定、清洁的电解液，电解加工过程中，温度升高超出规定值时，温控仪15起动泵11和热交换器8，对电解液降温，保持温度恒定。当电解液中电解产物较多，定期启动泵11、微过滤器6，排出电解产物，保持工作池14中电解液清洁。
图4是本发明实施例中整体叶盘工件及尺寸标注示意图，其中L是浸入液面下的整体叶盘叶片根部外圆弦长，R是整体叶盘叶片根部外圆半径，L是浸入液面下的整体叶盘叶片尖部外圆弦长，r是整体叶盘叶片尖部外圆半径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请范围；凡其他未脱离本发明所揭示的实质下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的权利要求书范围内。
权利要求
1.一种整体叶盘叶片型面抛光的加工装置，结构包括机床和电解液循环系统，所述机床主体部分包括电源(1)、控制器(2)、床身(3)、工作池(14)、主轴(20);加热器(13、18)、温控仪(15)和热电偶(16)连接位于工作池的电解液中组成温度控制系统，控制电解液温度； 微过滤器(6)、热交换器(8)、泵(11)通过控制阀(5、7、9、10)连接于工作池(14)构成电解液循环系统，其特征在于所述床身(3)与主轴(20)连接位于工作池(14)上方，电源(1)的正极与主轴(20)连接，负极与工作池(14)连接。
2.一种整体叶盘叶片型面抛光的加工方法，其特征在于包括以下步骤步骤一，将整体叶盘工件(4)定位装夹在机床主轴(20)上，整体叶盘工件(4)连接电源正极；步骤二，将整体叶盘的叶片部分浸入机床工作池(14)的电解液(17)中，电解液连接电源负极；步骤三，将整体叶盘工件阳极、电解液阴极之间接通电，主轴(20)开始以转速N转动，带动叶盘旋转；步骤四，按一定工艺参数进行叶片型面的抛光加工。
3.如权利要求2所述的整体叶盘叶片型面抛光的加工方法，其特征在于所述主轴 (20)以转速N转动，N可按如下公式确定相互关系N=60*L / 2jiR*T t= (1氺R / L*r)氺TN—主轴转速(转/秒)L一浸入液面下的整体叶盘叶片根部外圆弦长(毫米) R 一整体叶盘叶片根部外圆半径(毫米) T 一每个叶片根部的加工时间(秒) t 一每个叶片尖部的加工时间(秒) 1一浸入液面下的整体叶盘叶片尖部外圆弦长(毫米) r 一整体叶盘叶片尖部外圆半径(毫米)。
4.如权利要求2或3所述的整体叶盘叶片型面抛光的加工方法，其特征在于所述步骤四中一定工艺参数的范围是，电压250 400伏特； 电流密度0. 15 0. 4安培/平方厘米； 可以接近的粗糙度Ra 0. 008 0. 04毫米； 电能溶液的比率0. 05 0. 5千瓦小时/平方分米； 电解液2 8%无机盐溶液；电解液温度80 90摄氏度。
全文摘要
本发明提供了一种应用电解质-等离子加工技术进行整体叶盘叶片型面抛光的加工装置及方法，其特征在于将整体叶盘工件4定位装夹在机床主轴20上，整体叶盘工件4连接电源正极；将叶片部分浸入机床工作池14的电解液17中，电解液连接电源负极；主轴20开始以转速N转动，带动叶盘旋转；设定工艺参数进行叶片型面的抛光加工；其有益效果是可实现连续加工、提高效率、加工表面均匀，实现整体叶盘叶片型面的抛光加工自动化，高效低成本批量生产。
文档编号B23H9/00GK102489797SQ201110356510
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者于冰, 朱海南, 杨涧石, 王德新, 齐歆霞 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司