[發(fā)明專利]原位復(fù)合的磨削與高速電火花加工裝置、機(jī)床以及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210475866.2
• 申請(qǐng)日: 2022-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN114770231A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亞歐;盧軍成;趙萬生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B1/00
• 分類號(hào): B24B1/00;B24B41/04;B24B41/06;B24B51/00;B23H1/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 孫玲

本發(fā)明公開了一種原位復(fù)合的磨削與高速電火花加工裝置，涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域，包括Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于安裝于機(jī)床主體上；S軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝于Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；電火花主軸，安裝于S軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，電火花主軸安裝有電極；旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向盤，安裝于Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向盤上安裝有導(dǎo)向器和磨削主軸，磨削主軸上安裝有磨削件。本發(fā)明還公開了一種原位復(fù)合的磨削與高速電火花加工機(jī)床以及方法。本發(fā)明采用一次裝夾，一次空間定位，三種加工工藝耦合方法，避免重復(fù)定位帶來的加工誤差，提高加工精度，同時(shí)解決了非導(dǎo)電高溫涂層限制高速電火花加工無法進(jìn)行的問題，改善了電火花加工氣膜孔口擴(kuò)張異形槽后再鑄層和微裂紋嚴(yán)重的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種原位復(fù)合的磨削與高速電火花加工裝置、機(jī)床以及方法。

背景技術(shù)

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，渦輪葉片需要承受高溫高壓燃?xì)獾臎_擊，而渦輪葉片的承載高溫環(huán)境的能力在很大程度上影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和使用壽命。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片普遍采用先進(jìn)的高溫合金、耐高溫?zé)嵴贤繉雍蜌饽だ鋮s孔來保證發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期可靠的工作。但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升，渦輪前溫度的同步提升，造成渦輪葉片服役環(huán)境更加嚴(yán)峻，耐溫性能要求提高，然而材料的耐受溫度提升較為困難。因此，為了更好保護(hù)熱端部件不發(fā)生燒蝕，高溫涂層和氣膜冷卻孔冷卻是降低表面溫度的有效途徑。

隨著設(shè)計(jì)能力和加工技術(shù)的提升，可以充分利用氣膜孔中氣體在葉片表面的流動(dòng)分布特性，異形孔逐漸成為發(fā)動(dòng)機(jī)葉片氣膜孔的主流方向。因此，越來越多的發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件氣膜冷卻孔從圓形孔逐漸演變成了異形孔，從電火花加工后再涂層逐漸演變成了先涂層后打孔。這將帶來以下后果，首先，通常異形孔加工先通過高速電火花小孔加工，再進(jìn)行氣膜孔口擴(kuò)張異形槽的電火花成型加工，但是此工藝造成效率低下、加工精度有待提升等問題；其次，由于高溫涂層不導(dǎo)電，很難進(jìn)行電火花加工，因?yàn)槭┘与娀鸹庸で氨仨毾热コ庸た孜惶幍姆菍?dǎo)電涂層。

縱觀當(dāng)前的氣膜孔加工方法，盡管其他加工方法(如機(jī)械加工、電化學(xué)加工，激光加工)也能夠加工氣膜冷卻孔，但是電火花加工仍舊是從經(jīng)濟(jì)性、可靠性和有效性上最為合適的一種加工方法。因此，如何高效、高精準(zhǔn)地加工出帶有非導(dǎo)電高溫涂層特征的異形葉片氣膜孔是電火花加工研究人員的關(guān)注焦點(diǎn)。

因此，提供一種原位復(fù)合的磨削與高速電火花加工裝置、機(jī)床以及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種原位復(fù)合的磨削與高速電火花加工裝置、機(jī)床以及方法，能夠避免重復(fù)定位帶來的加工誤差，提高加工精度，同時(shí)解決了非導(dǎo)電高溫涂層限制高速電火花加工無法進(jìn)行的問題，改善了電火花加工氣膜孔口擴(kuò)張異形槽后再鑄層和微裂紋嚴(yán)重的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種原位復(fù)合的磨削與高速電火花加工裝置，包括：

Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于安裝于機(jī)床主體上；

S軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述S軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)所述S軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿Z軸移動(dòng)；

電火花主軸，所述電火花主軸安裝于所述S軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述S軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)所述電火花主軸沿S軸移動(dòng)，所述電火花主軸安裝有電極，所述電火花主軸能夠帶動(dòng)所述電極繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，所述S軸與所述Z軸平行。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向盤，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向盤安裝于所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并能夠繞W軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向盤靠近或遠(yuǎn)離所述機(jī)床主體上安裝的工件；所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向盤上安裝有導(dǎo)向器和磨削主軸，所述磨削主軸上安裝有磨削件，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向盤能夠帶動(dòng)所述導(dǎo)向器和所述磨削主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述導(dǎo)向器或所述磨削主軸處于工作位置；