[发明专利]三面组合整体式阴极及分步电解整体叶盘全型面加工方法

说明书

本发明涉及三面组合整体式阴极及分步电解整体叶盘全型面加工方法，属于电解加工领域。该方法特点在于：整体式阴极由三面（端面、叶盆面、叶背面）加工阴极与绝缘块连接作为工具阴极，三面加工阴极之间相互绝缘，独立引电，分步电解。在加工过程中，三面加工阴极分别与分段控电装置连接，在同工位下能够切换不同加工阴极引电状态实现叶栅通道粗加工与各型面电解精加工。采用本发明方法通过工具阴极与工件阳极的复合运动，在一个加工周期内分步电解依次完成加工，即可实现整体叶盘毛坯到理想叶片的全型面加工。本发明通过三面组合整体式阴极分步引电依次电解，实现整体叶盘的复杂型面精密加工，提高了加工效率且保证了表面加工质量与精度要求。

技术领域

本发明属于电解加工技术领域，尤其涉及一种三面组合整体式阴极及分步电解整体叶盘全型面加工方法。

背景技术

整体叶盘作为目前新型航空发动机的关键部件，其叶片与轮盘通过整体叶盘毛坯加工形成，减轻了发动机质量，提高了工件的可靠性与使用寿命。但整体叶盘常采用高强度、高硬度、耐高温等难加工材料且叶片型面多为空间自由扭曲的复杂结构，导致整体叶盘的加工制造方法成为当前研究人员广泛探索的问题。目前所采用加工方法主要有数控铣削、电火花加工、精密铸造、激光加工和电解加工等。

在专利“一种整体叶盘粗铣加工方法”(申请号CN202011037792.1申请人中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，发明人韩德印朱静宇魏松张积瑜赵天杨)中，将对接铣削加工区域按序划分为沿叶片积叠轴两侧交替呈阶梯递进的多个加工区域，各加工区域加工深度按照加工刀具直径进行选择，该方法与传统对接铣削开槽粗铣加工相比，在加工相同区域使刀具消耗减少30％～50％，刀具切削参数提高20％～30％。与之相比，本专利采用的电解加工无残余应力产生。

在专利“一种航空发动机整体叶盘的加工方法及设备”(申请号201810263276.7申请人北京汉飞航空科技有限公司，发明人高素芳)中，采用电火花线切割的方法应用到整体叶盘流道开槽掏料加工中，由于加工过程中无切削力及应力产生，不存在加工振动影响以及刀具磨损问题，从而提高了加工效率同时降低了加工成本。与之相比，本专利采用的电解加工无工具电极损耗。

在专利“一种航空发动机无余量整体叶盘的加工方法”(申请号202110655581.2申请人无锡卡仕精密科技有限公司，发明人丁建豪张力王俊李彦华邓元鑫田至娟)中，采用多喷头熔融沉淀成型3D打印机打印整体叶盘蜡模模型，然后真空熔炼浇注成形方式，得到无余量整体叶盘铸件，加工出的产品精度高，且能够节省时间和成本。与之相比，本专利采用的电解加工生产过程简单，技术难度较低。

在专利“一种无残余应力均质耐高温型SiCf/SiC涡轮整体叶盘的制备方法”(申请号201910456177.5申请人中南大学，发明人阳海棠黄小忠许慎微)中，采用超声切割方式和激光加工方式分别进行产品粗、精加工，最后在表面沉积耐高温涂层，制备的涡轮整体叶盘具有无残余应力、均质、耐高温的优点，显著提高涡轮整体叶盘的承载能力。与之相比，本专利采用的电解加工成本低，且无热变形产生。

电解加工技术是利用电化学阳极溶解进行加工的特种加工技术，具有加工效率高、工具无损耗、加工表面质量好等优点，已成为航空发动机整体叶盘的重要制造方法之一。整体叶盘电解加工工艺常分为两步工序：叶栅通道预加工和叶片型面精加工。第一步叶栅通道预加工主要目的是去除工件毛坯绝大部分材料且加工出存在一定余量和精度的叶片毛坯，同时在相邻叶片毛坯间加工出一条通道以方便精加工的进行。第二步叶片型面精加工目的是去除叶片毛坯上留有的微量余量，以达到标准叶片型面的要求。目前整体叶盘叶栅通道电解加工技术主要包括套料电解加工、数控展成电解加工、径向进给电解加工。

在专利“一种变截面叶片的精密电解加工方法”(申请号201910818869.X申请人中国航发动力股份有限公司，发明人王福平陈文亮雷晓晶胡思嘉李元任景刚杨波黄楚芃)中，依次采用选择套取叶型和整体复制的方法，实现整体叶盘开通道和叶片均匀化成形，实现变截面叶片型面精密电解加工过程的稳定化与加工质量，实现工程化应用。与之相比，本专利采用的电解加工阴极设计简单，可用于复杂型面加工。