一种精密电解加工阴极位置一致性的设计方法与流程

本发明属于精密电解加工技术领域，具体涉及一种精密电解加工阴极位置一致性的设计方法。

背景技术：

整体叶盘是第四代及第四代以上航空发动机的核心部件之一，由于其采用了盘体轮毂与叶片一体化的结构设计形式，消除了传统叶片和轮盘结构中气流在榫头与榫槽中逸流所造成的损失，提高了航空发动机的工作效率，进一步提升了发动机的推动比，目前整体叶盘的制造工艺主要以铣削和电解加工为主，并且随着数控技术应用于电解加工以来，精密电解加工越来越成为国内外的主流加工工艺，精密电解加工具有工具无损耗、表面质量好、加工效率高、加工范围广等诸多优点，在整体叶盘的制造中发挥了重要的作用，但精密电解加工工艺，前期做工艺试验时没有考虑阴极安装空间位置的一致性，导致加工零件产生废品，所以现在考虑到保证前后加工不同零件的一致性需求，必须对阴极安装位置一致性进行评判，如何确保三维空间阴极位置的一致性是阻碍精密电解加工技术工程化应用的主要影响因素之一，因此亟需对三维空间的阴极位置进行一致性判定，提升航空发动机整体叶盘精密电解加工技术工程化应用化水平，提高航空发动机整体叶盘精密电解加工技术成熟度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种精密电解加工阴极位置一致性的设计方法，确保了精密电解加工三维空间阴极位置的一致性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种精密电解加工阴极位置一致性的设计方法，包括以下步骤：

1)设计定位销和阴极标准块装置：

定位销安装于工具阴极上，阴极标准块装置用于与工具阴极对刀时配合使用；

2)将带有定位销的工具阴极安装于电解设备的x轴上，阴极标准块装置安装于电解设备的主轴上；

3)将带有定位销的工具阴极与阴极标准块装置进行对刀操作，测定定位销在x方向的标准值x0、定位销在y方向的标准值y0及定位销在z方向的标准值z0：

4)将工具阴极从电解设备上拆卸后，如果下次进行工具阴极的重新安装，重复上述步骤2)～3)，得到新的x轴对刀值x1、新的y轴对刀值y1和新的z轴对刀值z1；

5)将新的对刀值x1、y1、z1分别与标准值x0、y0、z0进行对比分析：

如果︱x1-x0︱≤0.05，且︱y1-y0︱≤0.05，且︱z1-z0︱≤0.05，则判断工具阴极位置一致性良好；如果︱x1-x0︱、︱y1-y0︱、︱z1-z0︱中有任意一个值＞0.05，则判断工具阴极位置一致性差，然后重新安装工具阴极，直至满足工具阴极位置的一致性的要求。

进一步，步骤3)中，测定定位销在x方向的标准值x0的具体过程为：

当电解设备c轴位于90°时，用阴极标准块装置的左侧中心部位对电解设备x轴进行自动对刀操作，当工具阴极的定位销与阴极标准块装置的左侧发生接触时，电解设备短路灯闪烁，记下当前电解设备x轴的坐标值，即为定位销在x方向的标准值x0。

进一步，步骤3)中，测定定位销在y方向的标准值y0的具体过程为：

当电解设备c轴位于90°时，将工具阴极的定位销中心移动至阴极标准块装置的中心位置，用阴极标准块装置的前侧中心部位对电解设备y轴进行自动对刀操作，当工具阴极的定位销与阴极标准块装置的前侧发生接触时，电解设备短路灯闪烁，记下当前电解设备y轴的坐标值，即为定位销在y方向的标准值y0。

进一步，步骤3)中，测定定位销在z方向的标准值z0的具体过程为：

当电解设备c轴位于90°时，将工具阴极的定位销中心移动至阴极标准块装置的中心位置，用阴极标准块装置的下方中心部位对电解设备z轴进行自动对刀操作，当工具阴极的定位销与阴极标准块装置的下方发生接触时，电解设备短路灯闪烁，记下当前电解设备z轴的坐标值，即为定位销在z方向的标准值z0。

进一步，将工具阴极(1)的定位销中心移动至阴极标准块装置的中心位置具体为：

移动电解设备x轴的x向坐标值至x0+w/2+d/2，其中w为阴极标准块装置的宽度值，d为定位销的直径值。

进一步，在阴极标准块装置一端开设安装孔，另一端加工有用于与工具阴极对刀的对刀端。

进一步，步骤2)中，工具阴极采用hsk接头形式安装于电解设备x轴上。

进一步，工具阴极与电解设备x轴端面的接触间隙≤0.03mm。

进一步，步骤2)中，阴极标准块装置的安装过程具体为：将阴极标准块装置的左侧平面进行竖直拉平，然后对阴极标准块装置进行固定。

进一步，采用百分表或千分表将阴极标准块装置的左侧平面进行竖直拉平。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的精密电解加工阴极位置一致性的设计方法，在传统的工具阴极上加设了定位销，在电解设备上增加了阴极标准块装置，通过带有定位销的工具阴极与阴极标准块装置的对刀操作，记下电解设备x轴、y轴及z轴的坐标值，得到定位销在x方向、y方向及z方向的标准值，以后再进行工具阴极的重新安装时，以此标准值为判断基准，通过新产生的x轴、y轴及z轴的对刀值与标准值分别进行比对，如果三者差值均小于0.05，则认为工具阴极位置一致性良好，否则就需要重新安装，直至满足要求。采用本方法可以对工具阴极在进行零件加工前在电解设备上三维空间安装位置的一致性进行控制，确保工具阴极对电解设备的三维空间位置的可控，避免由于工具阴极与设备连接部位由于任何因素的影响而导致工具阴极安装的不一致，而最终导致工具阴极加工后零件的不合格以及加工的零件质量不可控的问题，保证航空发动机整体叶盘精密电解加工技术能够实现工程化应用。

进一步，阴极标准块装置上加工有安装孔和对刀端，安装孔用来与电解设备的主轴进行安装，对刀端加工精度要高，确保重复对刀过程平面各位置的一致性。

进一步，工具阴极采用hsk接头形式安装于电解设备x轴上，精度高，操作简单。

进一步，工具阴极与电解设备x轴端面的接触间隙要求不超过0.03mm，保证了工具阴极与电解设备的相对安装位置的精确度，间隙太大会导致加工出的产品不合格。

附图说明

图1为定位销与工具阴极的安装结构示意图；其中图(a)为正视图，图(b)为俯视图，图(c)为右视图；

图2为阴极标准块装置的结构示意图；

图3为阴极标准块装置与工具阴极x轴对刀过程示意图；

图4为阴极标准块装置与工具阴极y轴对刀过程示意图；

图5为阴极标准块装置与工具阴极z轴对刀过程示意图。

其中，1为工具阴极，2为定位销，3为阴极标准块装置，31为安装孔，32为对刀端。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

当采用精密电解的加工方式对航空发动机整体叶盘叶片进行加工时，其工具阴极重复安装的三维空间位置一致性判定方法的详细步骤如下：

1)设计定位销2：

在工具阴极1上需设计一个具有三维空间位置对刀的定位销2，定位销2要求加工精度高，定位销2伸出工具阴极1表面一定长度，便于阴极标准块装置3对定位销2的对刀操作；定位销的直径φ为6mm，定位销伸出阴极表面的长度为16mm；

2)设计阴极标准块装置3：

阴极标准块装置3应能固定安装于电解设备主轴上，因此在阴极标准块装置3一端开设安装孔31，通过安装孔31与电解设备主轴进行连接；在阴极标准块装置3另一端加工有用于与工具阴极1对刀的对刀端32，对刀端32对应的各轴的对刀平面度要好，确保重复对刀过程平面各位置的一致性；

3)将带有定位销2的工具阴极1安装于电解设备的x轴上，阴极标准块装置3安装于电解设备的主轴上；

4)定位销在x方向的标准值x0的测定：

当电解设备坐标c＝90°，z＝-450，y＝-48时，用阴极标准块装置3的左侧中心部位对电解设备的x轴进行自动对刀操作，当工具阴极1定位销与阴极标准块装置3的左侧发生接触时，设备短路灯闪烁，记下当前电解设备x轴的坐标值，即为定位销2在x方向的标准值x0＝-276.871；

5)定位销在y方向的标准值y0的测定：

当电解设备坐标c＝90°，z＝-460时，将工具阴极1的定位销中心移动至阴极标准块装置3的中心位置(移动电解设备x轴的x向坐标值至x0+w/2+d/2＝-276.871+178/2+5.94/2＝-184.901，其中w为阴极标准块装置3的宽度实际值，d为定位销2的直径实际值)，用阴极标准块装置3的前侧中心部位对工具阴极1的y轴进行自动对刀操作，当工具阴极1定位销与阴极标准块装置3的前侧发生接触时，电解设备短路灯闪烁，记下当前电解设备y轴的坐标值，即为定位销2在y方向的标准值y0＝-65.319；

6)定位销2在z方向的标准值z0的测定：

当电解设备坐标c＝90°，y＝-48时，将工具阴极1的定位销中心移动至阴极标准块装置3的中心位置(移动电解设备x轴的x向坐标值至x0+w/2+d/2＝-276.871+178/2+5.94/2＝-184.901，其中w为阴极标准块装置3的宽度实际值，d为定位销2的直径实际值)，用阴极标准块装置3的下方中心部位对工具阴极1z轴进行自动对刀操作，当工具阴极1定位销与阴极标准块装置3的下方发生接触时，电解设备短路灯闪烁，记下当前电解设备z轴的坐标值，即为定位销2在z方向的标准值z0＝-466.136；；

7)工具阴极1相对电解设备的标准值确定好以后，需要优化设备加工轨迹和参数，轨迹和参数优化好后，才能加工出合格产品，以后每次阴极装在同一位置即可加工出合格产品。

采用精密电解加工技术工艺参数进行工艺试验，直至工艺符合设计要求，将工具阴极1拆卸后，如果下次进行工具阴极1的重新安装，重复上述步骤3)～6)，得到了新的x、y、z轴的对刀值，x1＝-276.866,y1＝-65.297,z1＝-466.139；

8)将新的x、y、z轴的对刀值分别与x轴、y轴、z轴的标准值x0、y0、z0进行对比分析，︱x1-x0︱＝︱-276.866-(-276.871)︱＝0.005≤0.05，︱y1-y0︱＝︱-65.297-(-65.319)︱＝0.022≤0.05，︱z1-z0︱＝︱-466.139-(-466.136)︱＝0.003≤0.05，则可以认为工具阴极1安装位置一致性较好，可以满足工具阴极1的三维空间位置一致性，能够实现精密电解加工技术的工程化应用。

更优地，将工具阴极1采用hsk接头形式安装于电解设备的x轴上，并用塞尺塞工具阴极1与电解设备x轴端面的接触间隙，要求接触间隙值≤0.03mm。

将阴极标准块装置3安装于电解设备的主轴上，并采用千分表或百分表将阴极标准块装置3的左侧平面进行竖直拉平，最后采用螺丝对阴极标准块装置3进行固定。

采用本发明的判断方法，实现工具阴极三维空间位置的快速定位，提高电解加工技术的工程化应用程度，提高整体叶盘加工的合格率，缩短整体叶盘的加工周期，降低整体叶盘的加工成本。