[发明专利]一种等厚弧形端面叶轮的电解加工工艺方法及工装夹具

说明书

本发明公开了一种等厚弧形端面叶轮的电解加工工艺方法及工装夹具，属于电解加工技术领域。本发明的电解加工方法采用等于叶片个数的阴极块沿叶轮中心均匀分布，加工时沿叶轮轴向快速进给，可完成整体叶轮的薄壁叶片和弧形端面基体一次性加工成形。其中，加工所用阴极块底端近成形曲面弧度较大，以夹角所在弧形曲线为边界划分不同区域，并根据实际加工经验和加工结果做线性插值修整，可同时满足法向和侧面平衡要求。本发明的电解加工方法可实现整体叶轮一次性加工成形，提高加工效率，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明属于数控电解加工技术领域，具体是一种等厚弧形端面叶轮的电解加工工艺方法及工装夹具。

背景技术

弧形端面叶轮在航空发动机以及航空机载设备中均有广泛应用。该类叶轮主要工作在高温、高压、高转速条件下，选用不锈钢、高温耐热合金和钛合金等难切削材料。叶轮整体结构复杂，叶片较薄，叶片间空间小，精度要求高，使得它的加工制造非常困难，已经成为航空制造中的技术难点。

目前，此类整体叶轮加工方法主要有数控铣削、精密模锻、电火花加工和电解加工技术。

数控铣削：通过数控高速铣削与刀具轨迹控制功能的结合加工出复杂的轮廓和光洁的表面，并保持较高的材料去除率，是最常见的整体叶轮制造技术。但是由于铣削加工时，叶轮曲面基体与叶片之间小圆角光滑转接处存在应力集中，在工作中易产生裂纹，而且刀具磨损较为严重。

精密模锻：精密模锻单个叶片可以相当接近最终形状，且由于锻造强化，叶片性能和强度均有所提高。但整体叶轮几何形状复杂，生产过程较为复杂、技术难度较大，使得该加工很难成为最终加工工艺。目前，精密模锻多作为毛坯制作手段。

电火花加工：电极与工件之间不接触，利用电火花蚀除材料，无传统的切削应力，适宜加工低刚度工件和特殊复杂形状的工件。目前，电火花加工技术已达到高精度、低表面粗糙度、无表面裂纹的水平。但由于加工过程中会有电极损耗，需经常更换电极，使得加工成本较高、加工速度缓慢。同时，电火花加工后工件表面会产生再铸层，还需采用砂带抛光处理。

电解加工：基于工件阳极在溶液中发生离子蚀除机理，在工艺制定合理的情况下，可获得较高的加工精度。而且加工过程中工具阴极不产生损耗，加工效率较高，理论上可加工任何导电材料。因为这些独特的优点和良好的应用前景，电解加工也一直成为国内外研究重点

我国套料式电解加工该类叶片厚度均匀、截面不同的整体叶轮精度可满足工业要求，加工速度可达每分钟几毫米到十多毫米。然而，套料式电解加工需对每个叶片逐个套料加工，加工效率较低；而且，为保证加工时流场均匀，每相邻叶片之间会留有楔形余量，而去除楔形余量时容易对已加工基体型面造成二次加工。目前，尚未发现既能同时加工多个叶片，又能完成叶轮曲面基体一次成形的电解加工技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种等厚弧形端面叶轮的电解加工工艺方法及工装夹具，该工艺方法可以对于端面型叶轮加工可实现叶片和叶片间曲面基体一次成形，并且可以同时加工多个叶片，极大的提高电解加工等厚弧形端面叶轮成形效率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种等厚弧形端面叶轮电解加工方法，包括以下步骤：

1)将叶轮毛坯装夹；在叶轮毛坯外围安装近成形阴极；

2)所述近成形阴极沿叶轮毛坯的轴向快速进给到指定加工位置，完成对整体叶轮的一次性加工成形。

进一步的，所述近成形阴极由阴极块组成，所述阴极块数量与待加工叶片数量相同。采用一整块阴极也可以实现，但是采用与待加工叶片数量相同的阴极块效果更佳，且更换和维护方便。