整体闭式叶环的叶型电火花成型加工方法及其夹具和电极与流程

本发明属于特种加工技术领域，具体涉及一种用于整体闭式叶环的叶型电火花成型加工方法及其夹具和电极。

背景技术

整体闭式叶环是先进飞机发动机采用的新型零件结构形式,属于复杂整体结构的航空发动机构件,该类零件多以深邃扭曲叶型为典型结构，其叶片形状复杂、气流通道狭窄,致使机械加工难度较大。尤其是叶片根部半径较小,清根加工难度极大，接刀、加工颤振问题严重,采用常规铣削将对铣刀的刚性、刀刃直径及铣削角度有着极其严格的限制,使得五轴铣削几乎无法实现。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于整体闭式叶环的叶型电火花成型加工方法及其夹具和电极，其依靠电极型面保证叶片和气流通道型面，该方法不受叶型型面复杂程度的限制；通过使用成型电极，并配合电极夹具便可在电火花成型机上实现多轴联动电火花成型加工。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种整体闭式叶环的叶型电火花成型加工方法，其特征在于：所述的方法步骤为：

1）将待加工的叶环装夹在电火花成型机床的工作台上，压紧并找正；

2）将粗加工电极装夹在电极夹具上，然后整体装夹于电火花成型机床主轴头上，按照图纸对叶环的要求粗加工气流通道，然后再将电极夹具上的粗加工电极卸下换成精加工电极精加工气流通道，完成整体闭式叶环的加工；

3）将加工完的叶环从电火花机床的工作台上取下。

所述的气流通道的内流道面和外流道面呈锥形结构时，从开阔端向下加工完成；

所述的气流通道的内流道面和外流道面均为斜面且倾斜方向一致时，需从上下两端对接加工。

所述的电极夹具，包括电极夹具底座、快换卡盘和夹紧拉钉，所述的电极夹具底座为圆形，圆形的电极夹具底座的圆周上设置于若干个连杆，连杆的端头连接有快换卡盘，快换卡盘下端面设置有电极，圆形的电极夹具底座的上端面中心设置有沉孔，沉孔内设置有定位片二，电极夹具底座的中心垂直设置有夹紧拉钉。

所述的定位片二通过支撑钉二与电极夹具底座连接。

所述的快换卡盘通过螺钉三与电极夹具底座连接。

包括电极头和电极夹头，所述的电极头从电极夹头的顶部插设于电极夹头内的安装孔中，电极夹头的底部设置有定位片一，定位片一通过支撑钉一与电极夹头连接，所述的电极头的形状与气流通道的形状相配套。

所述的电极夹头的两侧面设置有与安装孔相通的螺纹孔，螺纹孔内设置有螺钉一和螺钉二用于夹紧固定电极头。

所述的电极头分为精加工电极头和粗加工电极头。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明是针对整体闭式叶环叶型的一种电火花成型加工方法，该方法不受叶型型面的限制，能够完成空间复杂曲面的加工，特别适于叶片数量多，气流通道狭小的整体闭式叶环的叶型加工，能够实现常规铣削无法完成的加工。

本发明采用多电极同时加工，可提高加工效率；

本发明在电极设计与电极夹具设计时均采用erowa快换元件，其定位精度及重复定位精度能够得到保证，有利于提高零件加工精度。

附图说明

图1为整体闭式叶环示意图；

图2为图1中m处的放大示意图；

图3为电极结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为电极夹具示意图；

图6为图5中的a向视图；

图7为气流通道呈锥形结构时的电极分模示意图；

图8为气流通道的内、外流道面倾斜方向一致时的电极分模示意图；

图9为精加工电极叶盆面设计示意图；

图10为精加工电极叶背面设计示意图

图11为精加工电极内流道面设计示意图；

图12为精加工电极外流道面设计示意图；

图13为多电极夹具示意图；

图14为图13的b向视图；

附图标记说明：1—气流通道，2—叶型叶背面，3—叶型叶盆面，4—内流道面，5—外流道面，6—电极头，7—螺钉一，8—电极夹头，9—定位片一，10—支撑钉一，11—螺钉二，12—电极夹具底座，13—快换卡盘，14—夹紧拉钉，15—定位片二，16—支撑钉二，17—螺钉三，18—多电极夹具底座，19—精加工电极叶盆面，20—精加工电极叶背面，21—精加工电极内流道面，22—精加工电极外流道面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种整体闭式叶环的叶型电火花成型加工方法步骤为：

1）将待加工的叶环装夹在电火花成型机床的工作台上，压紧并找正；

2）将粗加工电极装夹在电极夹具上，然后整体装夹于电火花成型机床主轴头上，按照图纸对叶环的要求粗加工气流通道1，然后再将电极夹具上的粗加工电极卸下换成精加工电极精加工气流通道1，完成整体闭式叶环，如图1和图2的加工。

所述的气流通道1的内流道面4和外流道面5呈锥形结构时，从开阔端向下加工完成。如图7所示。

所述的气流通道1的内流道面4和外流道面5均为斜面且倾斜方向一致时，需从上下两端对接加工。如图8所示。

3）将加工完的叶环从电火花机床的工作台上取下。

本发明提供一种粗、精加工电极，如图3和图4，包括电极头6和电极夹头8，电极夹头8为四方体，所述的电极头6从电极夹头8的顶部插设于电极夹头8内的安装孔中，电极夹头8的两侧面设置有与安装孔相通的螺纹孔，螺纹孔内设置有螺钉一7和螺钉二11用于夹紧固定电极头6；

电极夹头8的底部设置有定位片一9，定位片一9通过支撑钉一10与电极夹头8连接，所述的电极头6分为精加工电极头和粗加工电极头。其形状与气流通道1的形状相配套，定位片一9采用的是型号为er009214的erowa定位片。

在电极夹持时，采用erowa定位元件，通过erowa定位元件的精度保证电极制造精度，并在电极制造时就将电极头6的毛坯、电极夹头8、以及定位片一9，支撑钉一10进行连接，进行一体加工，以保证电极相对于基准的位置精度及轮廓精度。

如图9所示，精加工电极中，叶型叶背面2为精加工电极叶盆面19，如图10所示，叶型叶盆面3为精加工电极叶背面20，如图11所示，叶型内流道面4为精加工电极内流道面21，如图12所示，叶型外流道面5为精加工电极外流道面22，由这4处型面配合形成精加工电极。

粗加工电极选取距离叶型叶背面2一定加工余量的型面为粗加工电极叶盆面，距离叶型叶盆面3一定加工余量的型面为粗加工电极叶背面，选取距离叶型内流道面4一定加工余量的型面为粗加工电极内流道面，距离叶型外流道面5一定加工余量的型面为粗加工电极外流道面，由这4处型面配合形成粗加工电极。

本发明电极的形状应兼顾加工路径的规划，使设计的成型电极能够按照规划的进给轨迹无干涉的进行放电加工。

本发明提供一种电极夹具，如图5-图6，包括电极夹具底座12、快换卡盘13和夹紧拉钉14，所述的电极夹具底座12为圆形，圆形的电极夹具底座12的圆周上设置于若干个连杆，连杆的端头连接有快换卡盘13，快换卡盘13下连接有粗、精加工电极，圆形的电极夹具底座12的上端面中心设置有沉孔，沉孔内设置有定位片二15，所述的定位片二15通过支撑钉二16与电极夹具底座12连接，电极夹具底座12的中心垂直设置有夹紧拉钉14。快换卡盘13采用的是型号为er034387的erowa快换卡盘，夹紧拉钉14采用的是型号为er015465的erowa夹紧拉钉，定位片二15采用的是型号为er036657的erowa定位片。

所述的erowa快换卡盘13通过螺钉三17连接于电极夹具底座12上。

电极夹具，其功能主要是实现在与叶环叶型相应节圆位置来夹持电极，因此对电极夹具夹持电极的相应位置精度要求极高，同时要求电极夹具能够与火花机主轴头可快速安装及拆卸，因而电极夹具与火花机主轴头连接，以及与电极连接均采用erowa快换装置，以有利于保持夹具精度。

此处根据加工现场实际情况，电极夹具涉及以下几种。

1）双电极夹具

针对主轴头为旋转轴，且旋转时受转动惯量限制的常规电火花成型机，设计双电极夹具，由2个电极同时进行加工。其特征为结构重量轻，适于旋转轴在主轴头上的常规电火花成型机，整体外形呈扁担结构，能够在叶片对应节圆位置同时均布夹持2个电极，该扁担结构的双电极夹具如图5所示。

其中erowa定位片、erowa快换卡盘及夹紧拉钉均为市场上普遍可以购买到的，属标准工具，使用方便。

双电极夹具对设备限制少，一次加工2个气流通道，再经过精确分度，常规四轴电加工设备便可实现整体闭式叶环叶型的加工。

2）多电极夹具，由于所有叶型形貌相同，且分布在零件中心的同一节圆上，在设备允许的情况下，使用多电极夹具一次加工气流通道的数量多，再经过精确分度，便可实现整体闭式叶环叶型的加工，加工效率高。

其特征在于能够同时夹持多个电极，且使电极分布在叶型相应节圆上，由多个电极同时放电加工，加工效率高，适用于旋转轴为工作转台，转动惯量不受限的电火花成型机，如图13和14所示。

因而，通过使用成型电极并配合电极夹具，便能够在电火花成型机上实现整体闭式叶环叶型的加工。整个方法主要是依靠电极型面保证叶片和气流通道型面，同时依靠电极夹具精度来保证叶型加工精度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等同结构变化，均应包含在发明的专利保护范围内。