专利名称:用于电化学加工的部分导电阴极的制作方法
本发明涉及电化学加工，尤其涉及一种用于此类加工的旨在减少高精度公差工件之过量切削的阴极结构。
过去已经使用电化学加工方法(ECM)加工蒸汽轮机部件例如叶片和轮叶的翼片和根部的高精度公差表面。利用ECM方法加工这种部件所遇到的一个问题是过量切削，即从工件的特定部位去除了过多的材料。尤其是对于某些压缩机叶片根部结构的45°受压角和相邻的半径来说，由于在ECM工艺中的过量切削，公差要求很难保证。为此需要减少这种应用中的过量切削，以便稳定一致地获得所需的公差。
美国专利3，849，273和3，970，538公开了用ECM方法加工翼片的前后沿半径所用的阴极结构。
美国专利3，714，017;3，803，009;4，052，284;4，057，475和4，256，555公开了用于制造翼片部件的阴极和ECM工艺。
美国专利3，268，434;3，429，798和3，499，830论述了用ECM方法加工齿轮，螺旋刃带及其它工件所使用的组合阴极结构。
另外一些涉及ECM工艺与阴极的专利包括美国专利2，650，979;3，288，699;3，326，785;3，410，781;3，566，068和4，100，388。
根据本发明，提供一种对具有高精度公差面中间区，该区具有相联表面的工件进行电化学加工的阴极，该阴极包括一个加工所说工件的阴极工作面，该阴极工作面具有一个部分导电面区域，其位置配置是为了对高精度公差面进行有间隙相向加工，紧靠部分导电面区域还具有一些导电面区域，其位置配置是为了对所说的工件的相联表面进行有间隙相向加工。
在待加工工件表面近旁的部分导电区域可以包括交替排列的导电和非导电材料层，或者说迭层，选择所说各层的厚度和间隔以便减少工件表面的过量切削。此外，还要考虑具有这样一个阴极加工表面，其倾角或者说角度取向与待加工工件不同，以减少过量切削。
为了对根部结构的一侧进行电化学加工，该根部结构具有高精度公差受压面中间区及相邻的相联表面并以上述的一侧与气轮机翼片相连，在本发明的较佳形式中提供一个阴极，该阴极具有一个阴极工作面，以所说的这个具有部分导电面区域和导电面区域的阴极工作面对上述的根部结构的那-侧进行电化学加工，上述部分导电面区域的位置配置是为了对上述受压面进行有间隙相向加工，上述导电面区域的位置配置是为了对根部结构的相邻的各个表面进行有间隙相向加工，上述部分导电面区域的倾角小于受压面的倾角，因而阴极工作面对上述根部结构的各个相邻表面及受压面进行加工时可减少受压面的过量切削。
图1是加工汽轮机压缩机叶片的根部结构的ECM设备的端面垂直剖面图。
图2是图1所示的阴极之一的端面垂直剖面图，其嵌插件被拆下。
图3是图2所示阴极的平面图。
图4是图3中被拆下的嵌插件的侧视图。
图5是在被加工的根部结构附近的阴极的放大的局部端面垂直剖面图。
图6是用来减少过量切削的组合迭片阴极嵌插件的透视图。
图1说明了用于对带有一个与根部结构相联的翼片14的汽轮机压缩机叶片12的根部结构10进行加工的一种电化学加工设备。在阴极20和根部结构之间形成一个电解腔16。从细节看，每个阴极都包含一个如图所示置于根部结构相对两侧的、与根部结构隔开一定间隙的工作阴极部件22。图1所示的阴极在加工根部结构的结尾阶段位于充分前行位置。根部结构下方是具有表面26的密封部件24，当阴极在加工过程中向前移向根部结构时，阴极部件滑过表面26而实现密封。根部结构的上方是一个密封板即盖板30，根部结构通过它延伸出来以便加工。每个阴极部件22都固定在一个阴极座24上，该阴极座本身固定在用通常的球螺纹组件驱动的滑板部件28上。在顶部，阴极座24和滑板部件28由机器的板状部件32上的斜面31引导而运动。
如图所示，压缩机叶片与阴极之间的根部结构由配置在密封板30处的固定板34固定在一起。翼片14位于由多个机械螺钉联在一起的腔体部件38、40构成的腔体36之中。部件38、40本身位于机器顶板44的开口43之中，顶板44带有提供电解密封的密封件45、46以防泄漏。
如同众所周知的那样，使电解质，例如盐的水溶液，流过在待加工的根部结构各表面与对面的相应阴极部件22之间形成的电解腔。一个电解质的源和泵(未示出)提供了这种电解质，而不作为本发明的部分。同样地，用已知的有关手段使根部结构相对阴极呈阳极性，从而当电流流过由该根部结构、阴极和电解质构成的电解室时，用电解的方法将金属除去。
图2-图5详细说明了本发明的阴极结构。特别要指出的是，每个阴极20都包括具有一个带键槽42的细长座体40的阴极座。所述座体40由机械螺钉(未示出)固定到滑板部件28上，和安放销子46的键槽42(图1)一起确保恰当定位。
工作阴极部件22可以作为一个分立的元件，利用适当的紧固方式，例如机械螺钉，固定在座体40上，或者与座体制成一个整体。每个阴极部件22都包含一条适合于安放一个初级阴极嵌插件52的、大体位于中央的狭缝50。显而易见的是，例如由图1、4和5可看出，每个阴极工作部件22的嵌插件52的工作表面54、56的外形轮廓被制成大体类似于根部结构的形状，尽管下面将要说明，二者形状并不完全一致。
初级阴极嵌插件52包含一个可用来安放一个次级组合迭片阴极嵌插件60的凹槽57，这一点从图5中看得最清楚。初级嵌插件52包含一对隔开一定距离的镗孔62，它们与次级插件60上的圆柱孔64同轴定位，以便安放销钉66，使次级嵌插件60牢固而精确地固定在图5的凹槽57之中。
次级阴极嵌插件60相对于根部结构放置，以便加工其45°受压面68，该受压面是一个需要固定在众所周知的支撑盘或转轮体上的高精度公差面。该受压面68可以具有直的、锥形的或其它的表面形状。如同已说明的，次级阴极嵌插件60具有一个包含交替放置的导电层或导电迭片70和非导电层或非导电迭片72的组合结构。仅仅为说明起见，导电层70由黄铜制成，非导电层72由塑料制成，例如可用E.I.，Dupont de Nemousr & Co.，Wilmington，Delaware生产的尼龙101。重要的是选择导电与非导电层70、72的厚度和/或相互间隔，以便减少根部结构和45°受压面68上的凸半径74上可观察到的过量切削。对于图5所示的根部结构和图6所示的嵌插件60，四层位于中间的交替放置的黄铜层和塑料层70a、72a的厚度相等，并等于顶部黄铜层70b和底部塑料层72b的厚度的三分之一，黄铜层70b和塑料层72b的厚度相等。底部黄铜层70c的厚度与中间的交替放置的黄铜层和塑料层的厚度相等。黄铜层70在其内缘70d和端部边缘70e处，以及在顶部黄铜层70b的上表面和底部黄铜70c的下表面处，通过与铜制的初级嵌插件52的直接接触而传导电流。
次级嵌插件60的另一个重要特点在于其工作表面80上的倾角。尤其是，要使这个倾角选得小于受压面68的45°倾斜。当表面68和80中的一个沿受压面68或根部结构的中心线由右向左(相对图5来说)移动时，两表面间的间隙增大。仅仅为说明起见，发现38°15′的角度对工作面80是适宜的。
次级嵌插件60的迭片结构一般先用环氧树脂胶粘接，层迭放置在一起。当安装到工作阴极部件22上时，将初级嵌插件52的工作表面54、56和靠近根部结构并构成次级嵌插件60的工作表面80的外缘70f、72f加工成所希望的形状。
由交替排列的具有缩小的工作表面80倾角的导电层与非导电层提供的次级嵌插件60的半导电或者说部分导电性能，使能够进行根部结构的电化学加工，同时保持45°受压面及邻近受压面的半径所要求的高精度公差。
尽管在上面的文字与附图中已经描述了本发明的某些较佳特点和实施例，但是要认识到，在不背离所附权利要求
定义的本发明的精神实质和适用范围的前提下，有可能在其中做出改进和变动。
权利要求
1.一种对具有高精度公差面中间区，该区具有相联表面的工件进行电化学加工的阴极，该阴极包括一个加工所说工件的阴极工作面，该阴极工作面具有一个部分导电面区域，其位置配置是为了对高精度公差面进行有间隙相向加工，紧靠部分导电面区域还具有一些导电面区域，其位置配置是为了对所述的工件的相联表面进行有间隙相向加工。
2.根据权利要求
1的一种阴极，包括一个具有凹槽的导电阴极体和一个在凹槽中的部分导电阴极嵌插件。
3.根据权利要求
2的一种阴极，其中阴极嵌插件包含多重的导电层与非导电层，所说的各层按交替次序排列，其中所说的导电层的一些边缘与阴极体接触以提供两者间的电连续性，而其他边缘与工件隔开一定空间，作为工作加工表面。
4.根据权利要求
1、2或3的一种阴极，其中该阴极工作表面的部分导电面区域具有一个不同于待加工工件高精度公差面倾角的倾角。
5.一种用来对根部结构的一侧进行电化学加工的阴极，该根部结构具有高精度公差受压面中间区及相邻的相联表面，并以上述的一侧与气轮机翼片相连，该阴极具有一个阴极工作面，以所说的这个具有部分导电面区域和导电面区域的阴极工作面对上述的根部结构的那一侧进行电化学加工，上述部分导电面区域的位置配置是为了对上述受压面进行有间隙相向加工，上述导电面区域的位置配置是为了对根部结构的相邻的各个表面进行有间隙相向加工，上述部分导电面区域的倾角小于受压面的倾角，因而阴极工作面对上述根部结构的各个相邻表面及受压面进行加工时可减少受压面的过量切割。
6.根据权利要求
1的一种阴极，其中所说的部分导电面区域包含多重的按交替次序排列的导电层与非导电层，并且所说的各层的边缘形成部分导电面区域。
7.根据权利要求
6的一种阴极，其中所说的多重导电层与非导电层具有的形式是一个部分导电的层迭嵌插件，该嵌插件被安装在面对受压面的阴极工作表面中的一个凹槽中。
专利摘要
该阴极包含一个加工面，加工面中至少有一个区域包括交替排列的导电和非导电材料层或者说迭层。选择各层的间隔和厚度以减少工件表面上的过量切削。
文档编号B23H3/04GK86107647SQ86107647
公开日1987年8月12日 申请日期1986年11月11日
发明者爱德穆德·R·海恩曼 申请人:埃克斯-塞尔-奥公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan