[發明專利]整體葉輪電解加工工具電極的空間軌跡優化方法

有效

• 申請號: 200910025903.4
• 申請日: 2009-03-13
• 公開（公告）號: CN101502900A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 徐慶;朱荻;劉嘉;李寒松
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 唐小紅

技術領域

本發明的整體葉輪電解加工工具電極的空間軌跡優化方法，屬于電解加工技術領域。

背景技術

整體葉輪是火箭發動機、航空發動機以及航空機載設備中重要零件之一，整體葉輪的加工精度、加工質量和加工效率對產品的性能、質量和成本有著重要的影響。在把整體葉輪葉片型面加工至設計要求之前，整體葉輪的葉間通道的加工是不可缺少的工藝。電解加工具有加工范圍廣、表面質量好、生產效率高、無宏觀切削力和工具陰極無損耗等優點。在整體葉輪的加工中，電解加工體現了較大的優勢。

2004年7月14日公告的B.韋等人的中國專利第200310123549.1號提出一種其每個軸上均具有數控裝置的多軸機器來驅動工具和工件的所需運動以加工復雜的葉片幾何形狀。2004年7月14日公告的B.魏等人的中國專利第200310114720.2號提出一種環形或倒置杯形工具電極，將整體葉輪的葉片粗加工至接近于最后成形的形狀，該工具電極由CNC驅動而圍繞整體葉輪旋轉和定位。這兩個專利均沒有提出如何優化工具電極的空間運動軌跡，加工余量是否小且均勻性良好等等。

2006年7月康敏等人發表于農業機械學報第37卷第7期的整體葉輪精密展成電解加工技術提出四軸聯動的數控展成法來加工整體葉輪，該方法采用電極相對與葉輪毛坯作展成運動來加工葉片的型面。該方法僅限于加工葉片型面直紋可展的整體葉輪。對于葉片型面較為復雜的整體葉輪來說，采用該方法加工后葉片型面毛坯余量較大且不均勻，甚至無法加工。

現有的整體葉輪加工技術無法滿足航空、航天機載設備等產品對整體葉輪日益增加的需求，研究新的加工設備和方法勢在必行。

發明內容

本發明的目的在于針對目前整體葉輪葉間通道加工效率不高、加工成本較高、加工余量較大或均勻性較差等不足，提出一種整體葉輪電解加工工具電極的空間軌跡優化方法。

一種整體葉輪電解加工工具電極的空間軌跡優化方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、準備加工時，水平電極軸線的延長線與葉輪毛坯軸線L₀垂直相交，即沿葉輪毛坯半徑方向，并置于葉輪毛坯的上方，水平電極端部與L₀的距離d=D0-2L2+δ,]]>其中D₀為整體葉輪的直徑，L為葉片長度，δ為電極端部的電解加工間隙；

定義葉輪軸線方向為整體葉輪電解加工系統的坐標系的Z軸方向，電極在準備加工時的軸線方向為該坐標系的X軸方向，根據笛卡爾直角坐標系確定Y軸方向。

(2)、根據需要采用下述的一種或幾種運動方式復合，實現整體葉輪電解加工：

①、水平陰極直線進給：水平陰極以速度V₁沿葉輪毛坯軸線L₀做直線進給；

②、水平陰極旋轉進給：水平陰極以角速度V₂繞一條與葉輪毛坯軸線L₀平行的直線L₁旋轉，直線L₁通過電極端部，其中L₁與L₀的距離為d，L₁為工具陰極的旋轉軸；

③、葉輪毛坯旋轉進給：葉輪毛坯以角速度V₃繞自身軸線L₀旋轉；

(3)、具體空間軌跡為：

定義葉輪毛坯軸線方向為葉片高度方向；葉輪毛坯半徑方向為葉片長度方向；

第一步，工具陰極沿葉輪軸線L₀直線進給同時繞直線L₁旋轉、葉輪繞自身軸線L₀旋轉，以加工第一葉片的葉背型面，該步驟中V₁、V₂、V₃均不為0；

第二步，工具陰極繞自身軸線L₁旋轉、葉輪繞自身軸線L₀旋轉，以加工第二葉片的葉盆型面，該步驟中V₁＝0，V₂、V₃不為0；