[发明专利]多图案镂空薄片金属带电解喷射加工装置及方法

说明书

本发明涉及一种多图案镂空薄片金属带电解喷射加工装置及方法，属于电解加工技术领域。该装置由主体结构、薄片旋转装置、薄片定位装置、薄片锁紧装置和薄片张紧装置组成。薄片旋转装置通过卷曲转动可以实现工具阴极底部出液孔、缝形状的改变，进而改变流场和电场分布情况；薄片定位和锁紧装置用于调整薄片金属带位置，确保底部特定的出液孔、缝在工具阴极正下方；张紧装置可使薄片金属带保持足够的张力，避免加工时金属带的晃动。本发明在电解喷射加工时，可在不更换阴极工具的情况下快速改变阴极工具底部流场和电场分布，针对不同加工情况选取合适的底部出液孔（缝）形状，提高了加工效率，同时也避免了更换刀具带来的二次定位误差等问题。

技术领域

本发明涉及一种多图案镂空薄片金属带电解喷射加工装置及方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

在航空航天、武器军工等领域，关键零部件体形大并采取整体结构化设计来保证其使用性能和减小装配误差。这类零部件材料需要满足重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀等有点，因此钛合金、高温合金等材料使用率逐步上升。如高温合金GH4169在CF6发动机中占据总重量的34%。由于钛合金、高温合金等材料硬度大、导热性差，加工时易粘刀，切削加工性能差，大型整体结构如钛合金中央件从毛坯到成品材料去除率达70%，传统机械加工具有效率低，成本巨大等缺点，同时还会带来成品研发周期长，更新换代慢的缺点。

电解加工是基于电化学加工时阳极溶解原理并借助于成型电极、将工件按一定的形状和尺寸加工成型的一种工艺方法。由于电解加工不存在切削力，无电极损耗、表面加工质量好，加工效率高。因此，电解加工广泛运用于钛合金大型整体结构件的加工，如成型电解加工发动机叶片、套料电解加工整体叶盘以及旋印电解加工发动机匣。目前，南京航空航天大学已经在此掌握了成熟的工艺规律。

数控展成电解铣削加工不同于传统的成型电解加工，是一种以简单形状电极加工复杂型面的柔性电解加工。它以控制软件的编制代替复杂的成形阴极的设计、制造，以阴极相对工件的展成运动来加工出复杂型面。这种加工方法工具阴极形状简单，设计制造方便，应用范围广，具有很大的加工柔性，适用于小批量、多品种、甚至单件试制的生产中。如整体叶轮上的扭曲叶片之类通道狭窄的零件表面，由于受到工具阴极刚性和加工送进方式的限制，拷贝式电解加工难以完成任务，而数控展成电解铣削则具备其加工能力，且成本更低，柔性更好。

电解铣削加工根据电解液是否从工具阴极内部喷射至加工区域分为内喷式电解铣削加工和外喷式电解铣削加工，电解液内喷能够将高速高压的电解液直接喷射至加工间隙，及时带走加工产物和焦耳热，保证加工间隙处电解液的新鲜和高导电率，加工效率高效稳定。

内喷式数控展成电解铣削加工加工面为工具阴极底面，底面形状及底面出液孔、缝的形状严重影响加工区域电场和流场分布，做实验或者实际加工时需要根据不同情况制造多把底部不同的刀具，并更换，为实验或加工带来了不便。

发明内容

本发明提出了一种多图案镂空薄片金属带电解喷射加工装置及方法，旨在面对不同加工情况时，在不更换刀具的前提下，转换工具阴极底部出液孔、缝形状，进而改变加工区域电场和流场分布，减少了更换刀具和夹具的时间，大大提高了加工效率，同时也避免了更换刀具带来的二次定位误差等问题。

一种多图案镂空薄片金属带电解喷射加工装置，其特征在于：上述装置由主体结构、薄片旋转装置、薄片定位装置、薄片锁紧微调装置和张紧装置组成。

所述主体结构由工具阴极主体和后盖组成；工具阴极主体由上下两部分组成，上部分为上壁，下部分由左壁、右壁、前壁组成；其中左壁、右壁、前壁和上述后盖围成空腔；左壁的右侧具有左挡板，右壁的左侧具有右挡板；左挡板、右挡板、前壁和后盖围成阴极流道；上述工具阴极主体的上壁面具有与该阴极流道对应的流道入口；上述左壁和左挡板之间为左安装腔，右壁和右挡板之间为右安装腔。左右安装腔体之间用于安装卷轴、金属薄片、张紧轴和张紧螺钉。