[发明专利]一种带冠涡轮盘的电火花电弧复合铣削加工方法

说明书

本发明公开了一种带冠涡轮盘的电火花电弧复合铣削加工方法，包括如下步骤：(1)确定粗加工和半粗加工阶段管状电极尺寸；(2)确定电弧粗加工路径到三维模型边界的粗加工最小距离，得到粗加工产品；(3)确定电弧半粗加工路径到三维模型边界的半粗加工最小距离，得到半粗加工产品；(4)确定电火花半精加工路径到三维模型边界的半精加工最小距离，得到半精加工产品；(5)构建仿形电极并进行电火花精加工，得到精加工产品。本发明通过对带冠涡轮盘的电火花电弧复合铣削加工方法进行设计，实现了涡轮盘叶片表面粗糙度优于Ra3.2μm，涡轮盘叶片叶形精度±0.08mm，涡轮盘叶片整体加工效率提高65％以上。

技术领域

本发明涉及一种带冠涡轮盘的电火花电弧复合铣削加工方法，属于特种加工领域。

背景技术

电火花加工技术无切削力，对材料的强度、硬度无要求，加工精度高，表面质量好，是目前带叶冠整体式涡轮盘工程化生产中最常用的加工技术。但该技术加工效率低下，直接制约着我国国防科技工业新一代运载火箭、新型号武器的研制周期和批量生产。寻求一种带叶冠涡轮盘的高效加工技术是当务之急。

电火花电弧复合铣削加工技术是新近提出的一种难加工材料非接触高效加工技术。该技术是电火花加工和电弧加工的复合加工方法，首先通过脉冲电源击穿放电介质，再利用大功率直流电源来产生电弧放电，由电弧产生瞬时高温、高压来熔化工件材料，通过电源控制、机械回退、流体冲液等方式来切断电弧从而快速去除工件材料，具有加工效率高、损耗低、重熔层薄、绿色环保等优点。电火花电弧复合铣削存在的主要问题是加工精度低、表面加工质量差。

发明内容

本发明的技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种带冠涡轮盘的电火花电弧复合铣削加工方法，以提高加工精度及效率。

本发明的技术解决方案：

一种带冠涡轮盘的电火花电弧复合铣削加工方法，具体步骤为：

(1)根据带冠涡轮盘三维模型叶片流道尺寸，确定粗加工和半粗加工阶段管状电极尺寸；

(2)确定电弧粗加工路径到三维模型边界的粗加工最小距离，粗加工过程中峰值电流范围为600A-1000A，冲液压力为0.4-0.7MPa，电极旋转速度为1500-3000r/min，得到粗加工产品；

(3)确定电弧半粗加工路径到三维模型边界的半粗加工最小距离，半粗加工过程中峰值电流范围为100A-300A，冲液压力为0.1-0.3MPa，电极旋转速度为500-1000r/min，得到半粗加工产品；

(4)根据三维模型形状，构建仿形电极并进行电火花半精加工，确定电火花半精加工路径到三维模型边界的半精加工最小距离，半精加工过程中峰值电流范围为10A-60A，击穿电压为150-300V，脉冲宽度为50-200μs，得到半精加工产品；

(5)根据三维模型形状，构建仿形电极并进行电火花精加工，精加工过程中峰值电流范围为0.2A-3A，浸液深度不低于50mm，得到精加工产品。

确定加工路径到三维模型边界的粗加工和半粗加工最小距离的方法为：在带冠涡轮盘相同材料试验件上，通过峰值电流、冲液压力、电极旋转速度不同参数组合进行正交实验，加工相同长度、宽度、深度的槽，记录加工时间和试验件加工前后质量，计算各组参数下加工效率，对获得最大加工效率参数组合形成的槽进行径向剖切，确定影响层厚度，最小距离不小于影响层厚度。

确定加工路径到三维模型边界的半精加工最小距离的方法为：

在带冠涡轮盘叶片相同材料试验件上，通过峰值电流、击穿电压、脉冲宽度不同参数组合进行正交实验，加工相同尺寸的叶片，记录加工时间和试验件加工前后质量，计算各组参数下加工效率，对获得最大加工效率参数组合形成的叶片进行径向剖切，确定影响层厚度，最小距离不小于影响层厚度。