一种航空发动机涡轮叶片前后缘自适应加工方法与流程

1.本发明涉及电解加工技术领域，具体涉及一种航空发动机涡轮叶片前后缘自适应加工方法。


背景技术：

2.航空发动机中，为了实现减重及减少气流损失等高性能要求，整体叶轮现已成为高推重比发动机的必选结构，在军用、民用航空发动机上都获得广泛应用，由于其叶片薄且叶型截面变化复杂，对加工制造技术提出了极高的要求，现有技术通常采用棍状电极对整体叶轮的毛坯进行粗加工，达到接近于最终成形的形状，然后通过非接触式、阴极无损耗、加工质量优的精密电解来进一步加工，即由两个相对设置的振动式阴极工具电极，来对立式放置的整体叶轮上每片独立叶片逐次进行精密加工。
3.但是，针对现有技术所采用的精密电解加工工艺，我司在长期采用过程中发现仍存在一定的弊端：一、电解液在阴极工具电极间自下而上冲入，经不贴合的两侧缘板区域的间隙中横向分流并排出，导致小间隙精密加工时，叶片前缘和后缘出流场相对紊乱，且叶片上前缘和后缘的曲率半径相对较小，两个阴极工具电极相距最近点处，于叶片的前缘部分仍有线条状未精密加工区域；二、对立式放置的整体叶轮上每片独立叶片逐次进行精密加工，加工效率极慢，且转动过程一旦存在微小尺寸变化，便会导致整体叶轮上对应加工叶片质量出现差异。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种航空发动机涡轮叶片前后缘自适应加工方法，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
5.一种航空发动机涡轮叶片前后缘自适应加工方法，包括如下步骤：
6.s1：电极选型：根据所要精密加工的整体叶轮上的叶片型面，选择工具阴极，所述工具阴极的两侧分别与叶片的叶盆和叶背等量偏置；
7.s2：加工前预处理：检查整体叶轮的变截面叶片表面是否存在凸起或凹陷部位，检查完毕后采用无水乙醇分别对变截面叶片和工具阴极进行初次清洗；
8.s3：定位安装：将待电解加工的整体叶轮安装到振摆机构上，安装过程保持整体叶轮上叶片的前缘朝下，所述摆动机构上安装有若干个均布的随动机构，将选型完毕的工具阴极逐个安装至随动机构上；
9.s4：电解加工：经振摆机构通入过滤后的电解液，并由振摆机构带动工具阴极进行振动式的摆动进给，进而通过若干个所述随动机构一次性对整体叶轮上所有相邻叶片对应的叶盆和叶背进行精密加工，随动机构还可自适应加工整体叶轮上相邻叶片的前缘和后缘；
10.s5：加工完毕并卸料。
11.优选的，所述振摆机构包括机架、液压缸、气缸以及端齿盘，所述液压缸安装于机
架的内部，液压缸的输出端固定安装有承重架，所述承重架限位滑动置于机架上，承重架的上端固定安装有托料座，所述整体叶轮通过锁紧环限位置于托料座的上部，承重架上滑动设置有转动架，所述转动架的中部为圆盘状，转动架的下端通过滑块一滑动设置于机架的上端，机架的上端还通过滑块二滑动设置有与转动架同轴的供液座，所述供液座的下端转动安装有安装座，所述气缸安装于安装座上，气缸的输出端铰接有旋转头，所述旋转头固定设置于供液座的下端，机架的上端还安装有若干个周向设置的换向轮，若干个所述换向轮均啮合置于转动架与供液座之间，所述端齿盘为圆环状并同心固定于转动架的上端。
12.优选的，所述随动机构包括阴极支架、前缘阴极一、前缘阴极二以及出液喷头，所述阴极支架固定安装于供液座的侧端上，阴极支架的内部开设有与供液座的上端相连通的内流道，所述工具阴极可拆卸安装于阴极支架的侧端上，所述出液喷头安装于阴极支架的侧端，并置于工具阴极的上方，所述前缘阴极一和前缘阴极二分别滑动设置于工具阴极内，前缘阴极一和前缘阴极二的下端面均设置有弧形齿条，阴极支架的侧端还转动设置转轴，所述转轴上分别同轴固定安装有齿轮一和齿轮二,所述齿轮一为斜齿齿轮，并与端齿盘保持啮合，所述齿轮二与两个所述弧形齿条均保持啮合。
13.优选的，所述工具阴极的宽度小于整体叶轮上叶间通道的宽度。
14.优选的，所述供液座与托料座均为金属导电材质，供液座与电源负极相接，托料座与电源正极相接。
15.优选的，所述供液座上在电解液入口处设置滤网。
16.优选的，所述阴极支架在竖直方向上的投影方向与整体叶轮的径向保持一致。
17.优选的，所述出液喷头的电解液出口分别与工具阴极的上端两边部相对应。
18.本发明的优点在于：
19.(1)通过在摆动机构设置若干个均布的随动机构，由工具阴极及内部设置的前缘阴极一及前缘阴极二，自适应地完成叶片前后缘的精密电解加工，并共同完成整体叶轮上两相邻叶片上一侧叶片的叶背部分和另一片叶片的叶盆部分的加工，电解液自出液喷头两侧的出口，经水平放置的整体叶轮上叶片上端的后缘小间隙进入，又自叶片下端的前缘大间隙冲出，流场稳定，防止短路烧蚀的同时还对整体叶轮上所有的叶片前缘进行覆盖式电解加工，保证叶片加工质量；
20.(2)通过对水平放置的整体叶轮进行间歇振动电解，在一个叶间通道之间的转动角度内，同步完成整体叶轮上所有叶片的精密电解加工，大幅提高精密电解加工效率的同时，还能消除加工叶片质量差异。
附图说明
21.图1为本发明的工艺流程图。
22.图2为本发明中电解加工所用装置的内部结构示意图。
23.图3为本发明中电解加工所用装置内部分结构的装配示意图。
24.图4为本发明中随动机构内部分结构的装配示意图。
25.图5为本发明中工具阴极与叶片间电场集中部位及电解产物流向示意图。
26.图6为图5的反向摆动状态示意图。
27.图7为本发明中振摆机构内部分结构的结构示意图。
28.图8为图7内部分结构的结构示意图。
29.其中，1
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工具阴极，2
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整体叶轮，3
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振摆机构，4
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随动机构，301
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机架，302
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液压缸，303
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气缸，304
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端齿盘，305
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承重架，306
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托料座，307
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锁紧环，308
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转动架，309
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滑块一，310
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滑块二，311
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供液座，312
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安装座，313
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旋转头，314
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换向轮，315
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滤网，401
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阴极支架，402
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前缘阴极一，403
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前缘阴极二，404
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出液喷头，405
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内流道，406
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弧形齿条，407
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转轴，408
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齿轮一，409
‑
齿轮二。
具体实施方式
30.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
31.如图1至图8所示，一种航空发动机涡轮叶片前后缘自适应加工方法，包括如下步骤：
32.s1：电极选型：根据所要精密加工的整体叶轮2上的叶片型面，选择工具阴极1，所述工具阴极1的两侧分别与叶片的叶盆和叶背等量偏置；
33.s2：加工前预处理：检查整体叶轮2的变截面叶片表面是否存在凸起或凹陷部位，检查完毕后采用无水乙醇分别对变截面叶片和工具阴极1进行初次清洗；
34.s3：定位安装：将待电解加工的整体叶轮2安装到振摆机构3上，安装过程保持整体叶轮2上叶片的前缘朝下，所述摆动机构3上安装有若干个均布的随动机构4，将选型完毕的工具阴极1逐个安装至随动机构4上；
35.s4：电解加工：经振摆机构3通入过滤后的电解液，并由振摆机构3带动工具阴极1进行振动式的摆动进给，进而通过若干个所述随动机构4一次性对整体叶轮2上所有相邻叶片对应的叶盆和叶背进行精密加工，随动机构4还可自适应加工整体叶轮2上相邻叶片的前缘和后缘；
36.s5：加工完毕并卸料。
37.在本实施例中，所述振摆机构3包括机架301、液压缸302、气缸303以及端齿盘304，所述液压缸302安装于机架301的内部，液压缸302的输出端固定安装有承重架305，所述承重架305限位滑动置于机架301上，承重架305的上端固定安装有托料座306，所述整体叶轮2通过锁紧环307限位置于托料座306的上部，承重架305上滑动设置有转动架308，所述转动架308的中部为圆盘状，转动架308的下端通过滑块一309滑动设置于机架301的上端，机架301的上端还通过滑块二310滑动设置有与转动架308同轴的供液座311，所述供液座311的下端转动安装有安装座312，所述气缸303安装于安装座312上，气缸303的输出端铰接有旋转头313，所述旋转头313固定设置于供液座311的下端，机架301的上端还安装有若干个周向设置的换向轮314，若干个所述换向轮314均啮合置于转动架308与供液座311之间，所述端齿盘304为圆环状并同心固定于转动架308的上端。
38.需要说明的是，所述托料座306在承重架305上完成动平衡检测。
39.在本实施例中，所述随动机构4包括阴极支架401、前缘阴极一402、前缘阴极二403以及出液喷头404，所述阴极支架401固定安装于供液座311的侧端上，阴极支架401的内部开设有与供液座311的上端相连通的内流道405，所述工具阴极1可拆卸安装于阴极支架401的侧端上，所述出液喷头404安装于阴极支架401的侧端，并置于工具阴极1的上方，所述前
缘阴极一402和前缘阴极二403分别滑动设置于工具阴极1内，前缘阴极一402和前缘阴极二403的下端面均设置有弧形齿条406，阴极支架401的侧端还转动设置转轴407，所述转轴407上分别同轴固定安装有齿轮一408和齿轮二409,所述齿轮一408为斜齿齿轮，并与端齿盘304保持啮合，所述齿轮二409与两个所述弧形齿条406均保持啮合。
40.在本实施例中，所述工具阴极1的宽度小于整体叶轮2上叶间通道的宽度。
41.在本实施例中，所述供液座311与托料座306均为金属导电材质，供液座311与电源负极相接，托料座306与电源正极相接。
42.需要说明的是，所述前缘阴极一402和前缘阴极二403的内凹弧度分别与工具阴极1的两侧相匹配，即于伸出位置处相切光滑过渡，保证叶片前缘位置的加工质量及精度。
43.值得一提的是，精密加工过程所采用的加工电源为高频窄脉冲电源，工具阴极1配合其上的前缘阴极一402或前缘阴极二403靠近整体叶轮2上叶片时，加工脉冲开通加工，当离开整体叶轮2上叶片时，加工脉冲关闭加工停止。
44.在本实施例中，所述供液座311上在电解液入口处设置滤网315，此处可连通软管进行电解液。
45.在本实施例中，所述阴极支架401在竖直方向上的投影方向与整体叶轮2的径向保持一致，使得工具阴极1的摆动方向与整体叶轮2的周向保持一致，保证整体叶轮2上每片叶片的加工质量保持一致。
46.此外，所述出液喷头404的电解液出口分别与工具阴极1的上端两边部相对应，使得电解液能够对水平状态的整体叶轮2上叶片进行后缘至前缘的顺序加工，保证流场的稳定。
47.工作过程及原理：本发明在使用过程中，首先将整体叶轮2上叶片前缘朝下地置于托料座306上，并通过锁紧环307锁紧定位，然后经滤网315及供液座311由电解液进入方向通入电解液，电解液经内流道405、阴极支架401以及出液喷头404，冲入工具阴极1与整体叶轮2上的相邻叶片的流道内，同时启动气缸303使其输出端经旋转头313带动供液座311在机架301上摆动(如顺时针方向)，继而经换向轮314带动转动架308反向转动(逆时针方向)，又分别经端齿盘304、齿轮一408、齿轮二409以及弧形齿条406带动前缘阴极二403从工具阴极1内过渡伸出，此时跟随阴极支架401顺时针方向同步摆动的工具阴极1移至一侧叶片的叶背处，当该侧叶片接近工具阴极1上侧端的最低点时，加工脉冲开通加工，工具阴极1及下端伸出的前缘阴极二403共同对叶片下端的前缘进行精密电解加工，即完成对整体叶轮2上所有叶片上一侧的半部分后缘、叶背以及前缘的精密电解加工，整体叶轮2上所有叶片该侧加工完成后，反向启动气缸303，使其输出端复位回程，带动工具阴极1离开整体叶轮2上叶片的最低点，此时加工脉冲关断，失效电解液及电解产物在间隙变大的下方区域快速流出，防止小加工间隙电解产物流通不畅发生加工短路，保证电精密解加工的稳定性；
48.随后，随着气缸303的输出端复位回程，反向执行上述操作，便通过工具阴极1及下端伸出的前缘阴极一402，共同完成对整体叶轮2上所有叶片上另一侧的半部分后缘、叶盆以及前缘的精密电解加工，在一个叶间通道之间的转动角度内，同步完成整体叶轮2上所有叶片的精密电解加工，消除加工叶片质量差异；
49.当需要精密电解加工的整体叶轮2其型号发生变化时，只需更换可拆卸安装于阴极支架401的侧端上，与待加工整体叶轮2型号相匹配的工具阴极1即可。
50.基于上述，本发明通过在摆动机构3设置若干个均布的随动机构4，由工具阴极1及内部设置的前缘阴极一402及前缘阴极二403，自适应地完成叶片前后缘的精密电解加工，并共同完成整体叶轮2上两相邻叶片上一侧叶片的叶背部分和另一片叶片的叶盆部分的加工，电解液自出液喷头404两侧的出口，经水平放置的整体叶轮2上叶片上端的后缘小间隙进入，又自叶片下端的前缘大间隙冲出，流场稳定，防止短路烧蚀的同时还对整体叶轮2上所有的叶片前缘进行覆盖式电解加工，保证叶片加工质量；
51.通过对水平放置的整体叶轮2进行间歇振动电解，在一个叶间通道之间的转动角度内，同步完成整体叶轮2上所有叶片的精密电解加工，大幅提高精密电解加工效率的同时，还能消除加工叶片质量差异。
52.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。