[發明專利]回轉體表面凹凸陣列結構的倍轉速旋印電解系統及方法

在審

• 申請號: 202011336134.2
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112676658A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 朱增偉;王登勇;朱荻;張軍;葛永成
• 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;B23H9/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

回轉體表面凹凸陣列結構倍轉速旋印電解系統及方法，屬于電解加工技術領域。本發明主要針對回轉體零件表面具有凹凸陣列結構的加工，其特點在于工具陰極選用直徑近似為待加工回轉體工件直徑1/n倍的回轉體結構，其表面具有數量為回轉體工件表面凹腔或凸臺結構1/n倍的陣列凸臺結構或窗口結構。在加工過程中，工件陽極以一定的角速度自轉，工具陰極以n倍于工件陽極的角速度反方向自轉，同時沿回轉體工件徑向方向進給，從而在工件陽極表面加工出數量n倍于工件陰極表面窗口或凸臺結構的凸臺或凹腔陣列。該方法采用簡單結構的小尺寸工具陰極即可實現具有復雜陣列凹凸回轉體零件的一次性高效加工。

技術領域

本發明提出了一種回轉體表面凹凸陣列結構倍轉速旋印電解加工方法，屬于電解加工技術領域。

背景技術

帶有陣列凹凸結構的回轉體零件作為航空、航天、采礦等領域的關鍵零部件，其加工一般采用傳統的機械加工方式。這些回轉體表面具有陣列的凹凸結構，其材料一般為高溫合金或高硬度合金，采用傳統機械加工時刀具損耗較大、加工周期長、加工費用高，同時，加工后的殘余應力較大，工件容易變形，需經過復雜的熱處理工藝來消除變形。而隨著新材料的研發，更高硬度，更難切削的材料被用于回轉體零件的制造，其結構也更多的采用整體式設計，加工難度進一步增大。

電解加工是利用電化學陽極溶解原理去除金屬材料，屬于非接觸式加工，與傳統機械加工相比，其具有加工后工件表面無殘余應力、無冷作硬化層，無塑性變形，無工具損耗等優點，在航空航天等領域得到廣泛應用。

對于回轉體零件表面的凹凸結構電解加工技術目前主要通過多塊工具陰極沿機匣型面法線方向直線進給的拷貝式加工如專利“一種航空發動機機匣型面電解加工方法”(申請號20130585584.9申請人成都發動機(集團)有限公司，發明人李海寧劉建何恒趙曉勇張世貴)中，其通過專用夾具將待加工的機匣固定在機床工作臺上，在對一個部位的型面加工完成后通過旋轉工作臺來加工下一個待加工部位，直至加工完成。在加工過程中需要數個甚至數十個不同形狀的塊狀電極依次加工不同部位型面。在專利“航空發動機薄壁機匣電解加工方法(授權號ZL 201410547093.X申請人南京航空航天大學發明人朱荻朱增偉王宏睿王登勇)中，提出等轉速旋印電解加工技術，用于加工薄壁機匣表面“孤島”狀凸臺。等轉速旋印電解加工中，工具陰極直徑近似等于工件直徑，且工具陰極上需要有與工件待加工窗口/凸臺相同數量的凸臺/窗口結構，而在加工過程中，工具電極和工件以相同的角速度相對旋轉，在窗口對應得區域加工出凸臺/窗口；所以對于陣列凸臺結構，尤其是大直徑回轉體上的數量龐大的陣列結構，其工具陰極十分復雜，存在工具陰極設計和制造困難、加工周期長、加工成本高、對設備要求高等問題。因此迫切需要尋求一種工序簡單、電場容易控制、設備要求低、陰極制造難度低和周期短的技術，來實現回轉體表面凹凸陣列結構的高效加工。

發明內容

本發明的目的在于克服回轉體表面陣列結構凹凸結構加工時的工具陰極制造周期長，制造工序繁瑣的問題，提出了一種回轉體表面凹凸陣列結構的倍轉速旋印電解加工方法，利用簡單結構的小尺寸工具陰極即可實現具有復雜凹凸陣列結構的回轉體零件的一次性高效加工成型。

一種用于回轉體表面凹凸陣列結構的倍轉速旋印電解加工工具電極結構，其特征在于：

工具電極固定在第一軸上，回轉體工件安裝在第二軸；上；回轉體工件接電源正極，工具電極接電源負極；工具電極為回轉體零件，其直徑為待加工的回轉體工件的1/n倍；工具電極表面具有陣列凸臺結構或窗口結構，凸臺結構或/和窗口結構的數量為回轉體工件表面凹腔或凸臺結構的1/n倍。

根據所述的用于回轉體表面凹凸陣列結構的倍轉速旋印電解加工方法，其特征在于：