全过程一字型流动柔性保护套料电解加工装置及方法与流程

技术领域

本发明涉及一种全过程一字型流动柔性保护套料电解加工装置及方法，属于电解加工技术领域。

背景技术：

电解加工基于电化学阳极溶解原理实现去除材料，将工件按工具阴极的形状和尺寸加工成型的工艺方法。相对于其他机械加工方法，电解加工具有加工范围广、加工效率高、工具无损耗、无机械切削力等优点，已经在航空、航天、兵器、汽车等行业得到广泛应用。

近年来，国内外学者和研究人员针对电解加工开展了大量的研究。在专利“一种用于整体叶盘电解开槽加工的电极及加工方法”（申请号 201210272009.0 申请人 沈阳黎明航空发动机（集团）有限公司，发明人 朱海南 于冰 石竖鲲 牛昌安 杨澜石）中，采用带有导流密封套的电极套料电解加工叶片，已加工区域进入导流密封套加以保护。由于电解液从导流密封套进入加工间隙的过程中仍然会流经已加工表面，因此已加工区域会受到杂散腐蚀的影响。在专利“整体叶盘叶栅通道电解加工动态辅助供液夹具及供液方式”（申请号201410226399.5 申请人 南京航空航天大学， 发明人 朱栋 张聚臣 刘嘉 方忠东 张矿磊 徐正扬 朱荻）中，采用动态辅助供液的方式加工整体叶盘叶栅通道，该发明改进了径向进给电解加工加工叶栅通道的流道，对加工间隙的缺液区进行动态辅助供液，改善了电解加工流场。但是由于电解液的流道会随着阴极的进给而变化，而且电解液流道的弯角处电解液的流速和压力变化较大，所以流场的稳定性会有所降低。在专利“基于三维复合流场的整体叶盘型面电解加工装置及方法”（申请号201310453440.8 申请人 南京航空航天大学，发明人 刘嘉 万龙凯 徐正扬 朱荻）中，提出了一种基于三维复合流场的整体叶盘型面电解加工方法，该种方法的电解液流动方式包括一个主流动方式和两个辅助流动方式。高压力的主流动方式，电解液从叶片的进气边流向排气边，低压力的辅助流动方式，为主流动方式在加工区域的叶根区域提供背压。该方法具有进排气边流体充足和加工区域流场流态均衡的特点，但是却无法实现向加工区域精准供液。在专利“一种整体叶盘叶片电解精加工成形装置及其整体叶盘叶片加工成形方法”（申请号201310590896.9 申请人 盐城工学院，发明人 王福元 徐家文 赵建社）中，采用引导流动的方式将电解液输送到加工间隙，但是在叶片的近排气边处极易形成缺液区。在文章“整体构件周向叶片电解加工流场设计及试验”（作者 彭苏皓 徐正扬 谷洲之 朱栋 刘嘉，南京航空航天大学学报，2014年第5期）中，采用带有内置绝缘腔的电极套料电解加工扩压器轴向叶片，电解液从绝缘腔的叶盆叶背两侧进入加工间隙，电解液的流动方式为正冲式。该方法有效的减少了杂散腐蚀，提高了叶片的成型精度。但是由于仍然有电解液从绝缘腔与已加工区域之间的间隙进入已加工表面，因此已加工区域仍然会受到杂散腐蚀的影响。

传统的正冲式套料电解加工虽然具有夹具设计简单的优点，但是其流动特点为扩散流，加工面有明显的流纹，且不利于提高加工的稳定性和加工精度；进出口处流道有较大的转折，速度压力变化较大；流场的均匀性差，容易出现空穴现象；另外现有的方法对已加工区域的保护并不能更加有效的减少加工区域所受到的杂散腐蚀。因此迫切需要寻找一种能够很大程度上减少杂散腐蚀，并且具有稳定的加工流场的套料电解加工装置。

技术实现要素：

本发明针对现阶段套料电解加工存在的不足，提出了一种全过程一字型流动柔性保护套料电解加工装置及方法，旨在提高套料电解加工的成型精度和表面质量。

该种套料电解加工方法的流动方式为全过程一字型流动式，电解液呈收敛态；电解液能够始终向加工间隙精准供给，流场不会随着阴极的进给而变化，流场均匀稳定；该发明可以实现对已加工区域全过程实时密封保护，有效减少由于电解液流向已加工表面而引起的杂散腐蚀，降低叶片锥度，提高叶片精度和表面质量。

一种全过程一字型流动柔性保护套料电解加工装置，其特征在于：上述阴极部件依次包括阴极杆、阴极尾座、阴极体、阴极头；阴极头加工表面的形状根据所要加工零件的形状设计，阴极头端部嵌有柔性绝缘块，且该柔性绝缘块前部嵌入在阴极头中，后部一直嵌入到阴极体中；上述柔性绝缘块具有用于保护已加工部件的保护腔，且保护腔形状根据所要加工零件的形状设计，且尺寸小于所要加工零件；上述辅助部件由进液块、出液块、上压块、下压块、前滑块、后滑块、挡块组成；上压块和下压块均为U形状，阴极头和阴极体的上半截嵌入在上压块的U形槽内，阴极头和阴极体的下半截嵌入在下压块的U形槽内；阴极头的前表面与上压块和下压块的U形槽底面留有一定缝隙；上压块的下表面开有前导向槽和后导向槽，下压块的上表面开有前导向槽和后导向槽；上压块和下压块与阴极尾座相连接；前滑块上端嵌入在上压块的前导向槽内，下端嵌入在下压块的前导向槽内，并且可以在导向槽内左右滑动；后滑块上端嵌入在上压块的后导向槽内，下端嵌入在下压块的后导向槽内，并且可以沿着导向槽内左右滑动；前滑块与阴极尾座之间，后滑块与阴极尾座之间均设置有压缩弹簧；所述挡块用于安装在正在加工通道相邻的两个已加工通道处，它与前滑块、后滑块一起实现对加工区域流场的密封。

利用所述全过程一字型流动柔性保护套料电解加工装置的方法，其特征在于：电解液从进液块的流道流入，经过阴极头前表面与上压块槽底的间隙流入阴极头前表面与工件被加工表面之间的间隙，即加工间隙，再流经阴极头前表面与下压块槽底的间隙，然后从出液块的流道流出，该种套料电解的流场为一字型流动式，电解液始终在一个平面内从叶片的前缘向后缘流动；阴极部件运动的同时带动辅助部件运动，进液块、出液块、上压块和下压块相对于阴极部件保持固定位置，在压缩弹簧的作用下，前滑块和后滑块在上压块和下压块的导向槽内滑动，从而使前滑块前表面和后滑块前表面与工件加工表面或挡块表面始终紧密贴合，前滑块和后滑块与阴极体紧密贴合，实现对加工区域流场的密封，电解液流道相对于阴极表面始终保持固定位置，在电解加工的全过程中，电解液流动方式始终为一字型流动式，电解液向加工间隙精准供给；柔性绝缘块由柔性非导电材料制成，随着阴极的进给，已加工区域进入柔性绝缘块前端的内腔中，在材料的弹性作用下，已加工区域的表面与该内腔的表面紧密贴合。

有益效果

1.本发明可以实现对加工区域精准供液。电解液经过进液块进入阴极头表面的加工间隙，从出液块流出。电解液的进液流道、加工流道和出液流道保持在同一平面，流道呈一字型，电解液的全流道没有弯角出现。该流场有效避免了由于流道弯角而引起的电解液流速和压力的急剧变化，流场均匀性好，能更好的防止空穴现象，相对于正冲套料电解加工来说，更有利于提高电解加工的稳定性和加工精度。

2.本发明中提出的电解液流动方式为全过程一字型。在电解加工的全过程中，进液块、阴极头和出液块之间的相对位置关系并不会随着阴极的进给而变化，电解液流道相对于加工间隙始终保持在固定的位置。电解液可以实现始终向加工间隙精准供给，电解液流动方式为全过程一字型流动，不随阴极的进给而变化，流场均匀稳定，稳定的流场对于提高电解加工的稳定性和精度具有重要意义。

3.本发明可以实现对已加工区域的全方位实时密封。随着电解加工的进行，已加工区域不断进入柔性绝缘块，在柔性绝缘块的弹性作用下，叶片的叶身和近排气边的表面与柔性绝缘块的内表面紧密贴合，实现对已加工区域的全表面实时密封保护，有效减少流向已加工表面的电解液，降低杂散腐蚀程度，降低叶片锥度，提高加工精度，改善表面质量。

附图说明

图1是本发明的整体装配示意图；

图2是本发明的电解液流道示意图；

图3是本发明的柔性绝缘块实现柔性密封的示意图；

图4是本发明的阴极头、阴极体、阴极尾座、上压块、下压块、前滑块、后滑块和弹簧的装配示意图；

图中标号名称： 1、阴极杆，2、阴极尾座，3、阴极体，4、阴极头，5、柔性绝缘块，6、进液块，7、前滑块，8、挡块，9、工件，10、出液块，11、上压块，12、下压块，13、后滑块，14、弹簧，15、叶片，16、保护腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做如下详细介绍。

实施本发明——“全过程一字型流动柔性保护套料电解加工方法及装置”，其装置包括阴极头、柔性绝缘块、阴极体、阴极尾座、阴极杆、进液块、出液块、上压块、下压块、前滑块、后滑块、工件、挡块、弹簧。

阴极头、阴极体、阴极尾座和阴极杆均由导电金属材料制成；柔性绝缘块由柔性非导电材料制成；进液块、出液块、上压块、下压块、前滑块、后滑块、挡块由非导电材料制成。阴极头加工表面形状根据所加工叶片的形状设计。

采用本发明电解加工叶片的过程包括以下步骤：

步骤一：安装阴极头、柔性绝缘块、阴极体、阴极尾座和阴极杆、进液块、出液块、上压块、下压块、前滑块、后滑块、挡块；阴极杆安装在可以直线进给的加工轴上，阴极杆接电源负极。

步骤二：安装工件，并于电源正极相连。

步骤三：电解加工对刀，给定初始加工间隙。

步骤四：供给电解液；电解液由进液块流入，精准流经加工间隙，从出液块流出。

步骤五：接通电源；阴极部件在加工轴的带动下直线进给，电解液流经加工间隙，将电解加工产物带走；在加工过程中，由于电解液流道不会跟随阴极的进给而变化，所以电解液可以实现始终向加工间隙精准供给。

步骤六：加工完毕，关闭电源及电解液循环系统，将阴极部件退到初始位置。