[发明专利]电火花电解交替加工弧面的工具及方法

说明书

一种电火花电解交替加工弧面的工具及方法，属于电解加工技术领域。本专利通过可高速旋转的电火花电极和电解电极对钛合金材料进行周期性电火花电解交替加工，通过电火花加工去除钛合金表面难以被电解去除的氧化物层和部分金属机体材料，通过电解加工进一步高效去除金属机体材料,并将电火花加工后凹凸不平的表面加工平整光滑，从而实现高效加工钛合金弧面的目的。本发明对提高钛合金零件表面弧形的电解加工效率具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种电火花电解交替加工弧面的工具及方法，属于电解加工领域。

背景技术

为了减轻空气阻力，很多航空航天零部件被设计成曲面结构，然而这些曲面结构的航空航天零部件采用传统的机加工工艺很难加工。因为现代航空、航天、船舶等工业领域中使用了大量高温合金、钛合金等金属材料。比如，GH4169合金分别占了CF6发动机、CY2000发动机和PW4000发动机总重量34%、56%和57%；钛合金占了第四代战斗机F-22所使用材料总量的41%等。这些材料本身一些固有特性的影响，如导热能力差、强度高、硬度大等，使用传统机械加工过程中加工区的温度较高、切削力较大，容易引起刀具的磨损，加工效率低，加工周期长等问题。电解加工是利用电化学反应去除工件材料，为非接触式加工。与传统机械加工相比，其具有加工工件表面无残余应力、无冷作硬化、无塑性变形、表面粗糙度低、无工具损耗等优点。电解加工由于不是依靠机械能,采用电化学的能量来去除金属材料,具有无接触应力与材料的硬度无关的特点。因此,采用电解加工是一种适合航空航天的关键部件的加工方式。

但是，在进行电解加工时，由于钛合金等难加工材料具有自钝化性特性，加工时工件表面容易生成一层致密的氧化物层，因而钛合金等难加工材料在电解加工时需要先电解去除氧化层，然后才会发生材料本体的高效电化学溶解。

发明内容

本发明涉及一种高效、高速、稳定的电火花电解交替加工弧面的工具及方法。

一种火花电解复合高速旋转加工弧面装置，其特征在于:

该装置包括中空旋转主轴、绝缘转台、减速机和驱动电机；其中中空旋转主轴上部为中空的三角圆锥空腔结构，下部为中空圆盘结构；空旋转主轴通过其中空圆盘结构固定于绝缘转台上端，绝缘转台下端通过减速机与驱动电机相连；

该装置还包括位于中空旋转主轴上方的进液管，进液管和中空旋转主轴通过旋转接头实现连接，工作时进液管静止，中空旋转主轴旋转；

该装置还包括导电滑环和电极, 导电滑环套装于中空旋转主轴正上方，电极由若干间隔均布的电解电极和电火花电极组成；其中电解电极内部为圆形截面渐变为矩形截面的中空结构，该中空结构与中空旋转主轴的三角圆锥空腔结构相连通；电火花电极为实心结构；

该装置还包括防护板；防护板由上防护板和下防护板组成，两者中心开圆孔，套于中空旋转主轴上并且位于中空旋转主轴的中空圆盘结构上方；上述电极位于该圆孔处；上防护板与下防护板贴合的下表面开有回液槽；

该装置还包括安装于上防护板的工件加持进给装置；它有若干沿周向均布于上防护板的加持组件组成；每个加持组件均由伺服电机和安装于伺服电机推动杆末端的工作固定块组成，待加工工件通过螺钉固定在工件固定块上；

该装置还包括顶罩和下防护罩，顶罩安装并固定于防护板上方；顶罩侧壁具有与上述工件固定块配合的开口；下防护罩安装于防护板下方。

利用所述的火花电解复合高速旋转加工弧面装置的加工方法，其特征包括以下过程：

将待加工的工件安装在工件固定块上，通过螺钉固定；通过伺服电机控制待加工工件与电解电极和电火花电极的初始间隙；

通过驱动电机带动减速器转动，通过绝缘旋转平台带动中空旋转主轴转动；旋转接头上部与进液管为静止不动，旋转接头下部与中空旋转主轴开始高速旋转；