CN115502496A - 增液孔强化供液的套形电解加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增液孔强化供液的套形电解加工装置，包括阴极头、阴极座组件和供液组件，阴极头上设有第一仿形孔和若干增液孔，若干增液孔围绕第一仿形孔设置；阴极座组件限定出与第一仿形孔相对并贯通的供液通道，供液通道的至少一部分为与第一仿形孔对应的仿形结构，阴极座组件还限定出与增液孔相对并贯通的增液通道；供液组件用于向供液通道以及增液通道提供电解液。采用多路供液方式，增液孔的设计对加工区域流场低速区进行补充供液，改善了流场的均匀性和稳定性，有助于实现零件的高速套形电解加工。此外主路、增液路分离，可实现对主路和增液路进行单独调节，提升供液压力调节的灵活性，进一步强化增强供液对流场的改善效果。

Description

增液孔强化供液的套形电解加工装置

技术领域

本发明涉及电解技术领域，尤其是涉及一种增液孔强化供液的套形电解加工装置。

背景技术

转子叶栅是航空发动机涡轮泵的关键部件，由叶片和盘体组成，为整体构件形式，多采用高温合金、钛合金、高强度不锈钢等难切削材料制造。叶栅展弦比小、排布密集、叶间间隙小，且具有高的型面轮廓精度和位置精度要求，因此制造工艺难度高。

套形电解加工是基于电化学阳极溶解原理实现材料蚀除的一种特种加工技术，加工过程中，仿形工具阴极在数控系统控制下向工件阳极进给，工件阳极材料逐渐溶解，实现工件加工成型。套形电解加工方法具有加工效率高、工具电极不损耗、无切削应力等优点，能够实现难切削材料的高效加工成型，特别是对实现难切削材料零件的高效、低成本、批量制造具有突出优势。但是相关技术中的套形电解加工装置及方法在叶栅套形电解加工领域还存在加工区电解液各向流场均匀性、稳定性不佳、水压调节不灵活的问题，影响叶栅的电解加工效率和加工质量。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种增液孔强化供液的套形电解加工装置，实现对转子叶栅的高效电解加工。

本发明实施例的增液孔强化供液的套形电解加工装置，包括阴极头，所述阴极头上设有第一仿形孔和若干增液孔，若干所述增液孔围绕所述第一仿形孔设置；阴极座组件，所述阴极座组件限定出与所述第一仿形孔相对并贯通的供液通道，所述供液通道的至少一部分为与所述第一仿形孔对应的仿形结构，所述阴极座组件还限定出与所述增液孔相对并贯通的增液通道；供液组件，所述供液组件用于向所述供液通道以及所述增液通道提供电解液。

本发明实施例提供的增液孔强化供液的套形电解加工装置采用多路供液方式，阴极头上的增液孔的设计对加工区域流场低速区进行补充供液，改善了流场的均匀性和稳定性，有助于实现零件的高速套形电解加工。并且供液组件对供液通道和增液通道分别进行供液，实现了主路、增液路分离，可对主路和增液路进行单独调节，提升供液压力调节的灵活性，进一步强化了增强供液对流场的改善效果。

可选地，所述阴极座组件包括阴极安装座和多路供液绝缘件，所述阴极头安装在所述阴极安装座的前端，所述多路供液绝缘件夹设于所述阴极安装座和所述阴极头之间。

可选地，所述多路供液绝缘件设有第一仿形开口，所述第一仿形开口与所述第一仿形孔对应且相接。

可选地，所述阴极安装座设有第二仿形开口，所述第二仿形开口与所述第一仿形开口对应且相接。

可选地，所述多路供液绝缘件设有第一增液口，所述第一增液口与所述若干增液孔均相接。

可选地，所述阴极安装座设有第二增液口，所述第二增液口与所述第一增液口相接。

可选地，所述供液组件包括分液引电座，所述分液引电座与电源负极相接，所述分液引电座位于所述阴极座组件的后侧并与其相连，所述分液引电座具有与所述供液通道连通的第一导流槽以及与所述增液通道连通的第二导流槽。

可选地，所述分液引电座具有第一供液接口和第二供液接口，所述第一供液接口与所述第一导流槽连通，所述第二供液接口与所述第二导流槽连通。

可选地，若干所述增液孔分别位于所述第一仿形孔的两侧。

可选地，所述阴极头包括阴极片、第一连接部和第二连接部，所述第一仿形孔和所述增液孔均设在所述阴极片上，所述第一连接部和所述第二连接部位于所述阴极片的两侧用于与所述阴极座组件相连，所述套型电解加工装置还包括两个绝缘防护件，两个所述绝缘防护件分别设在所述第一连接部的前侧和所述第二连接部的前侧。

附图说明

图1是本发明实施例提供的套形电解加工装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的套形电解加工装置的爆炸示意图。

图3是本发明实施例提供的套形电解加工装置的电解液流道示意图。

图4是本发明实施例提供的阴极头的结构示意图。

附图标记：

套型电解加工装置100、

阴极头1、第一仿形孔11、增液孔12、阴极片13、第一连接部14、第二连接部15、供液通道20、增液通道30、

阴极安装座2、第二仿形开口21、第二增液口22、

多路供液绝缘件3、第一仿形开口31、第一增液口32、

分液引电座4、第一导流槽41、第二导流槽42、

第一绝缘防护件51、第二绝缘防护件52、

工件6。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据图1-图2描述本发明实施例提供的增液孔强化供液的套形电解加工装置100。套形电解加工装置100包括：阴极头1、阴极座组件和供液组件。

阴极头1上设有第一仿形孔11和若干增液孔12，若干增液孔12围绕第一仿形孔11设置。阴极头1与阴极座组件相连，阴极座组件限定出与第一仿形孔11相对并贯通的供液通道20，供液通道20的至少一部分为与第一仿形孔11对应的仿形结构，即供液通道20的至少一部分为仿形段。阴极座组件还限定出与增液孔12相对并贯通的增液通道30。供液组件用于向供液通道20以及增液通道30提供电解液。

如图1所示，工件6位于阴极头1的前侧，供液通道20中的电解液作为主路电解液向前流动，并通过阴极头1上的第一仿形孔11进入加工区域对工件6进行电解加工，最终从加工区域边缘流出。增液通道30中的电解液作为增液路电解液向前流动，并通过阴极头1上的若干增液孔12进入加工区域的低流速区域，对该区域进行补充供液并参与电解反应，最终从加工区域边缘流出。

本发明实施例提供的增液孔强化供液的套形电解加工装置采用多路供液方式，阴极头上的增液孔的设计对加工区域流场低速区进行补充供液，改善了流场的均匀性和稳定性，有助于实现零件的高速套形电解加工。并且供液组件对供液通道和增液通道分别进行供液，实现了主路、增液路分离，可对主路和增液路进行单独调节，提升供液压力调节的灵活性，进一步强化了增强供液对流场的改善效果。

本发明实施例提供的增液孔强化供液的套形电解加工装置尤其适用于叶片排布密集、叶间间隙小的叶片类零件(如转子叶栅)的电解加工。

下面根据图1-图4进一步描述本发明提供的具体实施例中的套形电解加工装置100的结构特征。

如图1所示，工件6位于套形电解加工装置100的前侧，与阴极头1相对。工件6经电解加工形成叶栅。在一些实施例中，套形电解加工装置100还包括用于夹设工件6的工件夹具(图中未示出)。

本实施例中，工件6固定设置，阴极头1和阴极座组件在前后方向上靠近或远离工件6。在对工件6进行加工时，阴极头1和阴极座组件沿前后方向逐渐靠近工件夹具1，使工件6逐渐伸入阴极头1上的第一仿形孔11中，继续进给，在电解液的腐蚀作用下，工件6作为阳极材料逐渐溶解成型为已成型叶片，继续进给，已成型叶片逐渐伸入供液通道20的仿形段内。

如图1和图2所示，阴极座组件包括阴极安装座2和多路供液绝缘件3，阴极头1安装在阴极安装座2的前端，多路供液绝缘件3夹设于阴极安装座2和阴极头1之间。在图1所示的实施例中，阴极安装座2为框型结构，多路供液绝缘件3位于阴极安装座2的框型结构内，其前端与阴极头1的后端紧密贴合，后端与阴极安装座2紧密贴合。在本实施例中，阴极安装座2和多路供液绝缘件3共同限定出供液通道20和增液通道30。

具体地，如图2和图3所示，多路供液绝缘件3设有第一仿形开口31，第一仿形开口31在前后方向上与第一仿形孔11对应且相接，即第一仿形开口31的前端与第一仿形孔11的后端相接。多路供液绝缘件3的第一仿形开口31作为供液通道20的仿形段与第一仿形孔11对应，在工件1加工过程中，已成型叶片可以逐渐伸入多路供液绝缘件3的第一仿形开口31内。阴极安装座2与多路供液绝缘件3的后端面相抵，其设有与第一仿形开口31的后端相对并相接的供液开口。

作为示例，如图2所示，阴极安装座2上的所述供液开口为第二仿形开口21，第二仿形开口21的前端与第一仿形开口31的后端对应且相接，即第二仿形开口21的横截面为与第一仿形开口31横截面类似的仿形结构，在该实施例中，供液通道20整体均为仿形结构。第一仿形孔11、第一仿形开口31、第二仿形开口21在从前向后方向上依次对应且相接，加工过程中，已成型叶片依次穿过第一仿形孔11、第一仿形开口31、第二仿形开口21并被承托，仿形结构对已成型叶片进行支撑，避免已成型叶片发生颤振，有利于提高叶片的刚性和扰度，避免已成型叶片的变形，增强了工件在电解加工过程中的稳定性。

如图2所示，多路供液绝缘件3设有第一增液口32，第一增液口32与若干增液孔12均相接。阴极安装座2设有第二增液口22，第二增液口22与第一增液口32相接。

具体地，在本实施例中，如图3和图4所示，阴极头1上的多个增液孔12分布在第一仿形孔11的两侧。多路供液绝缘件3设有两个第一增液口32，两个第一增液口32分别位于第一仿形开口31的两侧，其中一个第一增液口32与对应侧的多个增液孔12相对并贯通，另一个第一增液口32与另一侧的多个增液孔12相对并贯通。阴极安装座2设有两个第二增液口22，两个第二增液口22的前端与两个第一增液口32的后端一一对应地连通。

可选地，增液孔12为直径是0.05-1mm的圆形孔，其对称分布在第一仿形孔11的两侧，并且依据流场仿真结果优化设定增液孔12的数量和分布位置，使从增液孔12流出的电解液能够起到对加工区域的低流速区进行补充供液的作用。

如图3所示，供液通道20和增液通道30均沿前后方向延伸。

如图1和图2所示，供液组件包括分液引电座4，分液引电座4与电源负极相接，分液引电座4位于阴极安装座2的后侧并与其相连，分液引电座4通过阴极安装座2向阴极头1供电。分液引电座4具有与供液通道20连通的第一导流槽41以及与增液通道30连通的第二导流槽42。

分液引电座4具有第一供液接口(图中未示出)和第二供液接口(图中未示出)，第一供液接口与第一导流槽41连通，第二供液接口与第二导流槽42连通。

主路电解液通过第一供液接口进入第一导流槽41，通过供液通道20从第一仿形孔11流出，进入加工区域参与电解加工，最终从加工区域边缘流出。增液路电解液通过第二供液接口进入第二导流槽42，通过增液通道30从增液孔12流出，进入加工区域的低流速区域，对该区域进行补充供液并参与电解反应，最终从加工区域边缘流出。

作为示例，如图3和图4所示，分液引电座4的第一导流槽41为一个，第一导流槽41的出口与阴极安装座2上的第二仿形开口21在前后方向上相对并相接。分液引电座4的第二导流槽42为两个，两个第二导流槽42的出口分别与阴极安装座2上的两个第二增液口22相对并相接。

如图3和图4所示，分液引电座4的第一供液接口位于其底部，第一导流槽41从下至上延伸，且其出口与第二仿形开口21的入口相对。分液引电座4的第二导流槽42为贯穿槽，沿前后方向贯穿分液引电座4，分液引电座4的第二供液接口设在分液引电座4的后侧，第二供液接口与分液引电座4上的两个第二导流槽42的入口均连通。

分液引电座4通过第一导流槽41和第二导流槽42对供液通道20和增液通道30分别进行供液，实现了主路、增液路分离供液，以便对供液通道20和增液通道30的供液压力进行单独调节，实现供液压力的灵活调节，强化了增强供液对流场的改善效果，解决了相关技术中存在的加工区电解液各向流场均匀性不佳的问题，有利于实现对转子叶栅类零件的高效、低成本、批量电解加工成型。

如图2-图4所示，阴极头1具体包括阴极片13、第一连接部14和第二连接部15，第一仿形孔11和增液孔12均设在阴极片13上，第一连接部14和第二连接部15分别位于阴极片13的两侧，第一连接部14和第二连接部15用于与阴极安装座2相连。套型电解加工装置100还包括第一绝缘防护件51和第二绝缘防护件52，第一绝缘防护件51设在第一连接部14的前侧，第二绝缘防护件52设在第二连接部15的前侧。在本实施例中，第一绝缘防护件51和第二绝缘防护件52均为半包覆结构，从前向后分别扣设在第一连接部14和第二连接部15上。第一绝缘防护件51和第二绝缘防护件52为非金属绝缘部件，用于屏蔽阴极头1对工件6非加工区域的杂散腐蚀，改善工件成型后的精度和表面质量。

采用本发明实施例提供的套形电解加工装置100对工件6进行电解加工，生产转子叶栅的过程包括以下步骤：

步骤一：依次安装阴极头1、阴极安装座2、多路供液绝缘件3、分液引电座4和第一绝缘防护件51、第二绝缘防护件52；

步骤二：将阴极整体安装在机床上；

步骤三：使用三爪装夹工件6；

步骤四：将主供液电解液管路与分液引电座4的第一供液接口相连，将增强供液电解液管路与分液引电座4的第二供液接口相连；

步骤五：连接电源阴极于分液引电座4，电源阳极于工件6；

步骤六：调整阴极头1至加工工位；

步骤七：启动电源与电解液循环系统；

步骤八：启动数控机床运行程序，阴极头1和阴极座组件沿叶片轴线方向进给，阴极头1与工件6之间形成端面间隙，在电解腐蚀作用下，电解反应开始，工件阳极材料逐渐溶解去除，叶片逐渐成型；继续进给，已成型叶片通过第一仿形孔11伸入第一仿形开口31和第二仿形开口21中，直至完成单个叶片加工；

步骤九：启动数控机床运行工件旋转程序，到位后重复步骤八，直至完成整个转子叶栅加工；

步骤十：加工结束后，断电，关闭电解液循环系统，拆下转子叶栅并清洗。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，包括：

阴极头，所述阴极头上设有第一仿形孔和若干增液孔，若干所述增液孔围绕所述第一仿形孔设置；

阴极座组件，所述阴极座组件限定出与所述第一仿形孔相对并贯通的供液通道，所述供液通道的至少一部分为与所述第一仿形孔对应的仿形结构，所述阴极座组件还限定出与所述增液孔相对并贯通的增液通道；

供液组件，所述供液组件用于向所述供液通道以及所述增液通道提供电解液。

2.根据权利要求1所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

所述阴极座组件包括阴极安装座和多路供液绝缘件，所述阴极头安装在所述阴极安装座的前端，所述多路供液绝缘件夹设于所述阴极安装座和所述阴极头之间。

3.根据权利要求2所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

所述多路供液绝缘件设有第一仿形开口，所述第一仿形开口与所述第一仿形孔对应且相接。

4.根据权利要求3所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

所述阴极安装座设有第二仿形开口，所述第二仿形开口与所述第一仿形开口对应且相接。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

所述多路供液绝缘件设有第一增液口，所述第一增液口与所述若干增液孔均相接。

6.根据权利要求5所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

所述阴极安装座设有第二增液口，所述第二增液口与所述第一增液口相接。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

所述供液组件包括分液引电座，所述分液引电座与电源负极相接，所述分液引电座位于所述阴极座组件的后侧并与其相连，所述分液引电座具有与所述供液通道连通的第一导流槽以及与所述增液通道连通的第二导流槽。

8.根据权利要求7所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

所述分液引电座具有第一供液接口和第二供液接口，所述第一供液接口与所述第一导流槽连通，所述第二供液接口与所述第二导流槽连通。

9.根据权利要求1所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

若干所述增液孔分别位于所述第一仿形孔的两侧。

10.根据权利要求1所述的增液孔强化供液的套形电解加工装置，其特征在于，

所述阴极头包括阴极片、第一连接部和第二连接部，所述第一仿形孔和所述增液孔均设在所述阴极片上，所述第一连接部和所述第二连接部位于所述阴极片的两侧用于与所述阴极座组件相连，所述套型电解加工装置还包括两个绝缘防护件，两个所述绝缘防护件分别设在所述第一连接部的前侧和所述第二连接部的前侧。

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