RU2590743C1 - Method of multiple-point pulsed electrochemical treatment of blades in robotic system and device therefor - Google Patents
Method of multiple-point pulsed electrochemical treatment of blades in robotic system and device therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2590743C1 RU2590743C1 RU2014151611/02A RU2014151611A RU2590743C1 RU 2590743 C1 RU2590743 C1 RU 2590743C1 RU 2014151611/02 A RU2014151611/02 A RU 2014151611/02A RU 2014151611 A RU2014151611 A RU 2014151611A RU 2590743 C1 RU2590743 C1 RU 2590743C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- tool
- cathode
- satellite
- blade
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области высокоточной электрохимической обработки (ЭХО) на малых межэлектродных зазорах, преимущественно к обработке лопаток авиационных газотурбинных двигателей из титановых и жаропрочных интерметаллидных сплавов в составе роботизированного комплекса.The invention relates to the field of high-precision electrochemical processing (ECM) at small interelectrode gaps, mainly to the processing of blades of aircraft gas-turbine engines from titanium and heat-resistant intermetallic alloys as part of a robotic complex.
Известен способ электрохимической обработки титана и титановых сплавов в электролитах на основе однокомпонентных водных растворов нейтральных солей с применением анодных активирующих регулируемых высокочастотных прямоугольных импульсов тока, подаваемых пакетами, которые синхронизируют с моментом максимального сближения колеблющегося электрода-инструмента с электродом-заготовкой и ведут обработку на малых рабочих межэлектродных зазорах, в котором в процессе обработки измеряют электродные потенциалы в конце каждого импульса текущего i-го пакета после отключения тока, фиксируют установившееся значение электродного потенциала, в каждом следующем пакете изменяют параметр импульсов, например период Ti следования импульсов на некоторую величину ΔTi до достижения установившимся электродным потенциалом своего минимального значения, и далее ведут процесс электрохимической обработки, регулируя период следования импульсов, таким образом, чтобы удержать величину установившегося электродного потенциала в области минимального значения. В качестве электродного потенциала можно измерять анодный потенциал или суммарное значение анодного и катодного потенциалов. В качестве установившегося значения электродного потенциала может быть принят электродный потенциал, измеренный в момент окончания последнего импульса в пакете. Знак величины изменения периода ΔTi следования импульсов в каждом последующем пакете можно определять по знаку отношенияA known method for the electrochemical treatment of titanium and titanium alloys in electrolytes based on one-component aqueous solutions of neutral salts using anodic activating regulated high-frequency rectangular current pulses supplied by packets that synchronize with the moment of maximum approximation of the oscillating electrode-tool with the workpiece electrode and process on small working interelectrode gaps, in which the electrode potentials are measured at the end of each pulse during processing present i-th packet after breaking current, fixed steady-state value of the electrode potential in each next packet alter pulse parameter, such as the period T i pulse by an amount ΔT i until a steady electrode potential its minimum value, and further conduct the electrochemical machining process, adjusting the pulse repetition period, so as to keep the value of the steady-state electrode potential in the region of the minimum value. As the electrode potential, it is possible to measure the anode potential or the total value of the anode and cathode potentials. As the steady-state value of the electrode potential, the electrode potential measured at the end of the last pulse in the packet can be taken. The sign of the magnitude of the period change ΔT i following the pulses in each subsequent packet can be determined by the sign of the ratio
где Ti,
Недостатком данного способа является невысокая информативность и соответственно точность управления, т.к. изменение электродного потенциала при использовании для обработки электролитов на основе однокомпонентных водных растворов нейтральных солей становится менее информативным параметром для управления процессом, что не позволяет его автоматизировать.The disadvantage of this method is the low information content and, accordingly, the accuracy of control, because the change in the electrode potential when used for processing electrolytes based on one-component aqueous solutions of neutral salts becomes a less informative parameter for controlling the process, which does not allow it to be automated.
Известен способ электрохимической размерной обработки турбинных лопаток, включающий обработку последовательно двумя вибрирующими катодами-инструментами с синхронизированной с колебаниями катодов-инструментов подачей импульсов технологического напряжения и с поступательным движением катодов-инструментов относительно анода-заготовки, по которому обработку профиля лопатки осуществляют сначала одним съемным катодом-инструментом, а затем, после поворота анода-заготовки в крепежном приспособлении вдоль оси на 180° и установки его на съемный диэлектрический ложемент, профиль которого повторяет геометрию рабочей поверхности первого катода-инструмента, вторым съемным катодом-инструментом при амплитудном значении технологического напряжения 6-8 Вольт, линейной скорости подачи каждого из катодов 0,23-0,28 мм/мин и длительности импульса технологического напряжения 3000-3400 мкс (патент РФ №2305614, В23Н 3/00, 9/10, опубл. 10.09.2007).A known method of electrochemical dimensional processing of turbine blades, including sequentially processing two vibrating cathodes-tools with synchronized with the oscillations of the cathodes-tools supplying pulses of technological voltage and with the translational movement of the cathodes-tools relative to the anode-workpiece, on which the profile of the blade is carried out first with one removable cathode tool, and then, after turning the anode-workpiece in the mounting fixture along the axis 180 ° and setting it to removable dielectric tool tray, the profile of which repeats the geometry of the working surface of the first cathode-tool, the second removable cathode-tool with an amplitude value of the process voltage of 6-8 Volts, a linear feed rate of each of the cathodes of 0.23-0.28 mm / min and the pulse duration of the technological voltage 3000-3400 μs (RF patent No. 2305614,
Недостаток известного способа - недостаточная точность и низкое качество поверхности, что не позволяет получать кромки лопаток.The disadvantage of this method is the lack of accuracy and low surface quality, which does not allow to obtain the edges of the blades.
Известен способ интеграции технологических операций при обработке деталей сложной формы, согласно которому деталь размещают в устройстве-спутнике, наружные грани которого поочередно используют в качестве опорных, установочных или выверочных для ориентирования осей, поверхностей или точек детали, назначенных базовыми, и от которых в процессе обработки ведут прямой отсчет исполнительных размеров, при этом для выполнения очередного технологического перехода деталь переворачивают вместе с устройством-спутником на соответствующую его грань (патент РФ №2145918, В23Н 3/00, 7/00, 9/00, опубл. 27.02.2000).A known method of integrating technological operations in the processing of parts of complex shape, according to which the part is placed in a satellite device, the outer edges of which are alternately used as reference, installation or alignment to orient the axes, surfaces or points of the part designated as basic, and from which during processing carry out a direct readout of the executive dimensions, and in order to perform the next technological transition, the part is turned together with the satellite device to its corresponding Ranh (RF patent №2145918, V23N 3/00, 7/00, 9/00, publ. 02.27.2000).
Данный способ позволяет интегрировать ряд технологических операций в одну, заменив операции переходами с соответствующим сокращением необходимой оснастки, снизить трудоемкость изготовления из-за отказа от перезакреплений лопаток на операциях.This method allows you to integrate a number of technological operations into one, replacing the operations with transitions with a corresponding reduction in the necessary equipment, to reduce the complexity of manufacturing due to the refusal to reattach the blades to the operations.
Недостатком способа является необходимость первоначального использования для ориентира готовой лопатки, использования шаблонов при базировке и, следовательно, увеличения суммарной ошибки из-за погрешности изготовления шаблонов и погрешности настройки положения лопатки по ним, что в результате отрицательно влияет на точность изготовления лопатки.The disadvantage of this method is the need for initial use of the finished blade for reference, the use of templates when basing and, consequently, an increase in the total error due to an error in the manufacture of templates and an error in setting the position of the blade for them, which as a result negatively affects the accuracy of the manufacture of the blade.
Наиболее близким к предлагаемому является способ электрохимического формообразования турбинных лопаток, включающий обработку двумя вибрирующими катодами-инструментами с синхронизированной с колебаниями катодов-инструментов подачей импульсов технологического напряжения и с поступательным движением катодов-инструментов относительно анода-заготовки, при котором обработку профиля лопатки осуществляют последовательно сначала одним съемным катодом-инструментом, а затем после поворота анода-заготовки в крепежном приспособлении на 180° - вторым съемным катодом-инструментом при амплитудном значении технологического напряжения 6-10 В, линейной скорости подачи каждого из катодов-инструментов 0,2-0,25 мм/мин и длительности импульса технологического напряжения 2700-3300 мкс, при этом величины амплитудного технологического напряжения и линейной скорости подачи катода-инструмента плавно изменяют от максимальных до минимальных значений обратно пропорционально площади формирующегося профиля лопатки, а величину длительности импульса технологического напряжения плавно изменяют от минимальных до максимальных значений прямо пропорционально площади формирующегося профиля лопатки, причем для оформления выпуклой и вогнутой сторон пера лопатки вместе с прилегающими к ним профилями замка используют катоды-инструменты, изготовленные на фрезерном станке с числовым программным управлением по математической модели, рассчитанной в соответствии с размерами изготовляемой лопатки (патент РФ №2283735, В23Н 3/00, 9/10, В23Р 15/02, опубл. 20.09.2006).Closest to the proposed method is the electrochemical shaping of turbine blades, comprising processing two vibrating cathodes-tools with synchronized oscillations of the cathodes-tools supplying pulses of technological voltage and with the translational movement of the cathodes-tools relative to the anode-blank, in which the profile of the blade is carried out sequentially first one removable cathode-tool, and then after turning the anode-workpiece in the
Недостатком способа является необходимость ручной перестановки катодов-инструментов и переворота анода-заготовки, что не позволяет использовать его в условиях автоматизированных участков при массовом производстве. Кроме того, снижается точность изготовления лопатки в результате ее многократного ручного базирования в процессе обработки, а также в связи с тем, что при перевороте заготовки на втором переходе, когда обрабатываемая заготовка становится весьма тонкой, сложно обеспечить надежный токоподвод и теплоподвод к обрабатываемой лопатке.The disadvantage of this method is the need for manual rearrangement of the cathode-tools and the flipping of the anode-blank, which does not allow its use in automated areas during mass production. In addition, the accuracy of manufacturing the blade is reduced as a result of its multiple manual basing during processing, and also due to the fact that when turning the workpiece at the second transition, when the workpiece becomes very thin, it is difficult to provide reliable current supply and heat supply to the processed blade.
Известно устройство для осуществления способа интеграции технологических операций при обработке деталей сложной формы, которое выполнено с необходимым числом наружных опорных, установочных или выверочных граней и содержит механизм закрепления детали, базовый упор, установленный в осевом направлении, и два базовых шаблона-ложемента, смонтированных из условия расположения теоретической продольной оси установленной на них детали параллельно граням устройства, расположенным в осевом направлении, и перпендикулярно остальным граням, при этом расстояния от осей, поверхностей или точек детали, назначенных базовыми, до граней устройства заданы, а поверхности детали, подлежащие обработке, расположены вне устройства (патент РФ №2145918, В23Н 7/00, 9/00, 3/00, опубл. 27.02.2000).A device for implementing a method of integrating technological operations in the processing of parts of complex shape, which is made with the required number of external reference, installation or alignment faces and contains a mechanism for securing the part, a base stop installed in the axial direction, and two basic template-lodgements mounted from the condition the location of the theoretical longitudinal axis of the part installed on them parallel to the device faces located in the axial direction and perpendicular to the other faces, this distance from the axes, surfaces or points of the part designated as the base, to the faces of the device are set, and the surfaces of the part to be processed are located outside the device (RF patent No. 2145918,
Несмотря на то что известное устройство позволяет сократить дополнительную оснастку для перезакрепления лопатки и обеспечить фиксацию лопатки при обработке как «спинки», так и «корыта», тем самым исключив ее многократное базирование на промежуточные технологические базы, его недостатком является то, что устройство не содержит элементы для создания при каждом перевороте оптимальных по форме закрытых гидродинамических трактов прокачки электролита, что ухудшает качество обработки лопатки и не позволяет изготовить кромки с малым радиусом, не содержит конструктивные элементы для автоматической установки и снятия его со станка, что не позволяет автоматизировать процесс.Despite the fact that the known device allows you to reduce additional equipment for re-fastening the blades and to ensure the fixation of the blades when processing both the "back" and the "trough", thereby eliminating its multiple basing on intermediate technological bases, its disadvantage is that the device does not contain elements for creating, at each revolution, the shape of closed hydrodynamic paths of pumping the electrolyte that are optimal in shape, which impairs the quality of the blade processing and does not allow producing edges with a small radius nd, not contain components for automatic mounting and dismounting it from the machine, which does not allow to automate the process.
Известно устройство для электрохимической размерной обработки турбинных лопаток, которое содержит два катода-инструмента, анод-заготовку с межэлектродным зазором между катодом-инструментом и анодом-заготовкой, в который поступает электролит, устройство для крепления двух катодов-инструментов, устройство для крепления заготовки, базировочную плиту, а также дополнительно содержит съемный ложемент, выполненный из диэлектрического материала, имеющий профиль, повторяющий геометрию рабочей поверхности первого катода-инструмента и установленный между анодом-заготовкой и базировочной плитой (патент РФ №2305614, В23Н 3/00, 9/10, опубл. 10.09.2007).A device for electrochemical dimensional processing of turbine blades is known, which contains two tool cathodes, a workpiece anode with an interelectrode gap between the tool cathode and the workpiece anode, into which the electrolyte enters, a device for attaching two tool cathodes, a device for attaching a workpiece, a base the plate, and also further comprises a removable tool tray made of a dielectric material having a profile repeating the geometry of the working surface of the first cathode-tool and installed embedded between the billet anode and the base plate (RF patent No. 2305614,
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет осуществить обработку тонких компрессорных лопаток из титановых и жаропрочных интерметаллидных сплавов, так как не обеспечивает надежный токоподвод и теплоотвод на втором переходе, при перевороте заготовки, когда обрабатываемая заготовка становится весьма тонкой. Также не предусмотрена возможность его использования в условиях автоматизированных участков при массовом производстве, исключающих ручную перестановку катодов и переворот заготовки.The disadvantage of this device is that it does not allow the processing of thin compressor blades made of titanium and heat-resistant intermetallic alloys, since it does not provide reliable current supply and heat dissipation at the second transition, when turning the workpiece when the workpiece becomes very thin. Also, the possibility of its use in the conditions of automated sections during mass production, excluding the manual cathode rearrangement and billet revolution, is not provided.
Наиболее близким предлагаемому устройству является устройство для электрохимической размерной обработки турбинных лопаток, которое содержит два съемных катода-инструмента и анод-заготовку, установленные с межэлектродным зазором для электролита, устройство для крепления двух катодов-инструментов и устройство для крепления анода-заготовки, содержащее подэлектродную плиту для поочередного закрепления съемных катодов-инструментов, оформляющих выпуклую и вогнутую стороны лопатки, а анод-заготовка с технологическим припуском на торцевых сторонах в поперечном сечении имеет форму параллелограмма с острым углом, равным острому углу поперечного сечения замка лопатки, и расположена на базировочной плите, имеющей такой же угол между боковыми сторонами рабочей поверхности, причем базировочная плита, технологические припуски анода-заготовки, подэлектродная плита имеют классные отверстия, через которые по скользящей посадке с квалитетом H8/h7 установлены штифты из диэлектрического материала для обеспечения базировки каждого из двух катодов-инструментов относительно анода-заготовки (патент РФ №2283735, В23Н 3/00, 9/10, В23Р 15/02, опубл. 20.09.2006).The closest to the proposed device is a device for electrochemical dimensional processing of turbine blades, which contains two removable cathode-tool and the anode-workpiece installed with an interelectrode gap for the electrolyte, a device for attaching two cathode-tools and a device for attaching the anode-workpiece containing a sub-electrode plate for alternately fixing removable cathodes-tools, forming the convex and concave sides of the blade, and the anode-workpiece with technological allowance at the end on the sides in the cross section has the shape of a parallelogram with an acute angle equal to the acute angle of the cross section of the paddle lock, and is located on a base plate having the same angle between the sides of the working surface, and the base plate, technological allowances for the anode blanks, sub-electrode plate have cool holes through which pins made of dielectric material are installed along a sliding fit with H8 / h7 qualification to ensure that each of the two tool cathodes is located relative to the anode - blanks (RF patent No. 2283735,
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет обеспечить точность изготовления тонких лопаток, так как на втором переходе, при перевороте заготовки, когда обрабатываемая заготовка становится весьма тонкой, не обеспечивается надежный токоподвод и теплоотвод, а также оптимальный угол наклона инструмента к обрабатываемой поверхности и, соответственно, оптимальная гидравлическая схема потока электролита раздельно для спинки и корыта лопатки, что не позволяет обрабатывать кромки лопатки и полку лопатки с высокой точностью. Также не предусмотрена возможность его использования в условиях роботизированных комплексов при массовом производстве лопаток, так как требуется длительная и сложная перенастройка катодов-инструментов.The disadvantage of this device is that it does not allow for the accuracy of manufacturing thin blades, since at the second transition, when turning the workpiece, when the workpiece becomes very thin, reliable current supply and heat removal, as well as the optimal angle of inclination of the tool to the work surface, are not provided and , accordingly, the optimal hydraulic flow pattern of the electrolyte separately for the back and trough of the blade, which does not allow to process the edges of the blade and shelf of the blade with high accuracy tew. Also, the possibility of its use in the conditions of robotic complexes in the mass production of blades is not provided, since a long and complex reconfiguration of the cathode-instruments is required.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение уровня автоматизации процесса в условиях автоматизированного участка электрохимических станков в составе роботизированного комплекса.The task to which the invention is directed is to increase the level of process automation in an automated section of electrochemical machines as part of a robotic complex.
Технический результат - обеспечение точного и стабильного в большой партии деталей формообразования всех поверхностей проточной части лопатки в условиях автоматизированного участка из не менее чем двух электрохимических станков в составе роботизированного комплекса.The technical result is the provision of accurate and stable in a large batch of parts of the formation of all surfaces of the flowing part of the blades in an automated area of at least two electrochemical machines as part of a robotic complex.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается предлагаемым способом импульсной электрохимической обработки лопаток авиационных газотурбинных двигателей, включающим обработку двумя катодами-инструментами на малых рабочих межэлектродных зазорах с подачей пакетов импульсов технологического напряжения, при котором обработку профиля лопатки осуществляют последовательно: сначала одним катодом-инструментом, а затем, после поворота анода-заготовки на 180° - вторым катодом-инструментом, в котором согласно изобретению перед обработкой анод-заготовку базируют и фиксируют в приспособлении-спутнике по финишно обработанной замковой части, а катоды-инструменты устанавливают на двух электрохимических копировальных станках роботизированного комплекса и далее обработку поверхностей лопатки ведут в приспособлении-спутнике с получением аэродинамической поверхности «спинки», прикомлевой зоны и полки на первом станке, и с получением поверхности «корыта», прикомлевой зоны и полки, входной и выходной кромок лопатки - на втором станке, причем при совмещении приспособления-спутника с каждым катодом-инструментом обеспечивают ламинарное без возникновения кавитации течение электролита на входе и выходе межэлектродного зазора.The problem is solved, and the technical result is achieved by the proposed method of pulsed electrochemical processing of the blades of aircraft gas turbine engines, including processing with two cathodes-tools on small working interelectrode gaps with the supply of pulses of technological voltage pulses, in which the processing of the profile of the blades is carried out sequentially: first with one cathode-tool, and then, after turning the billet anode 180 °, the second cathode-tool, in which, according to the invention, Before processing, the anode-workpiece is based and fixed in the satellite tool along the finished machined lock part, and the tool cathodes are installed on two electrochemical copying machines of the robotic complex and then the surfaces of the blades are machined in the satellite tool to obtain the aerodynamic surface of the “back”, the nodule zone and shelves on the first machine, and with obtaining the surface of the “trough”, the near-edge zone and the shelf, the inlet and outlet edges of the blade — on the second machine, and when combined with posobleniya satellite every cathode-tool provide laminar without the occurrence of cavitation within the electrolyte inlet and outlet of the interelectrode gap.
Кроме того, согласно изобретению в приспособлении-спутнике возможно устанавливать несколько анодов-заготовок.In addition, according to the invention, it is possible to install several workpiece anodes in a satellite device.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что в устройстве для импульсной электрохимической обработки лопаток авиационных газотурбинных двигателей, содержащем два катода-инструмента, анод-заготовку с межэлектродным зазором между катодом-инструментом и анодом-заготовкой, в который поступает электролит, устройство для крепления катодов-инструментов, устройство для крепления анода-заготовки, установленное на базовом приспособлении, согласно изобретению устройство для крепления анода-заготовки выполнено в виде съемного приспособления-спутника с конструктивными элементами для его базирования, фиксации анода-заготовки и подвода к ней тока и конструктивными элементами, обеспечивающими возможность его захвата и поворота на 180° роботом-манипулятором роботизированного комплекса, устройство для крепления катодов-инструментов выполнено в виде двух приспособлений, а базовое приспособление выполнено в виде двух клиновидных установочных плит, устанавливаемых попарно на двух электрохимических копировальных станках соответственно для оформления «спинки» лопатки на первом станке и «корыта» - на втором станке, причем каждая установочная плита снабжена элементами для автоматической фиксации приспособления-спутника, фиксации профиля пера анода-заготовки, входными и выходными каналами для прокачки электролита, при этом внутренняя поверхность приспособления-спутника со стороны «спинки» и внутренняя поверхность приспособления-спутника со стороны «корыта» лопатки и соответствующие им внешние поверхности катодов-инструментов и анод-заготовки выполнены с возможностью обеспечения ламинарного без возникновения кавитации течения электролита на входе и выходе межэлектродного зазора при совмещении приспособления-спутника и катода-инструмента.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that in the device for pulsed electrochemical processing of the blades of an aircraft gas turbine engine containing two tool cathodes, a workpiece anode with an interelectrode gap between the tool cathode and the workpiece anode, into which the electrolyte enters, the device for attaching tool cathodes, a device for attaching a workpiece anode mounted on a base device, according to the invention, a device for attaching a workpiece anode nano in the form of a removable satellite device with structural elements for its basing, fixing the workpiece anode and supplying current to it, and structural elements providing the possibility of its capture and rotation through 180 ° by the robot manipulator of the robotic complex, the device for attaching the cathode-instruments is made in in the form of two devices, and the basic device is made in the form of two wedge-shaped mounting plates installed in pairs on two electrochemical copy machines, respectively, for feeding the “back” of the blade on the first machine and the “trough” on the second machine, with each mounting plate equipped with elements for automatically fixing the satellite device, fixing the pen profile of the anode blank, input and output channels for pumping the electrolyte, while the inner surface of the device -satellite from the “back” side and the inner surface of the satellite device from the “trough” side of the blade and the corresponding outer surfaces of the cathode-tools and the anode-blank are made with the possibility of both sintering of the laminar flow without occurrence of cavitation of the electrolyte flow at the input and output of the interelectrode gap when combining the satellite tool and the cathode tool.
Базирование и фиксация анод-заготовки по финишно обработанной замковой части в приспособлении-спутнике, имеющем элементы для его базирования, фиксации анода-заготовки и подвода к ней тока, позволяет обеспечить точность изготовления лопатки за счет исключения промежуточных операций по ее базированию и закреплению и создания оптимальных по форме закрытых гидродинамических трактов прокачки электролита при каждом перевороте, а также автоматизировать процесс электрохимической обработки лопаток ГТД за счет возможности его захвата, поворота на 180° и установки на установочную плиту каждого станка схватом робота-манипулятора роботизированного комплекса.The basing and fixing of the anode billet on the finished machined locking part in the satellite device having elements for its basing, fixing the billet anode and supplying current to it allows to ensure the accuracy of the manufacture of the blade by eliminating intermediate operations for its basing and fixing and creating optimal in the form of closed hydrodynamic paths for pumping the electrolyte at each revolution, as well as automate the process of electrochemical processing of GTE blades due to the possibility of its capture, rotation 180 ° and installation on the mounting plate of each machine by gripping the robot manipulator of the robotic complex.
Выполнение устройства для крепления катодов-инструментов в виде двух приспособлений, а базового приспособления - в виде двух клиновидных установочных плит, устанавливаемых попарно на двух электрохимических копировальных станках соответственно для оформления «спинки» лопатки на первом станке и «корыта» - на втором станке, позволяет разделить операции по обработке «спинки» и «корыта» лопатки, исключив тем самым операцию переналадки катодов-инструментов и анода-заготовки, обеспечить возможность установки приспособления-спутника схватом робота-манипулятора на каждый станок, что позволяет автоматизировать процесс и обеспечить многоместную обработку лопаток. Кроме того, за счет отсутствия операций переналадки катодов-инструментов и анода-заготовки обеспечивается на каждом станке стабильный токоподвод и теплоподвод к установочной плите, имеющей входные и выходные каналы для прокачки электролита, что позволяет создать условия для обеспечения точности формообразования лопаток.The implementation of the device for mounting the cathode-tools in the form of two devices, and the basic device in the form of two wedge-shaped mounting plates installed in pairs on two electrochemical copying machines, respectively, to design the "back" of the blade on the first machine and the "trough" on the second machine, allows to separate the operations for processing the "back" and "trough" of the blade, thereby excluding the readjustment operation of the cathode-tools and the anode-workpiece, to provide the possibility of installing the satellite grip device Ohm robot manipulator for each machine, which allows you to automate the process and provide multi-place processing of the blades. In addition, due to the lack of readjustment of the cathode-tools and the anode-billet, a stable current supply and heat supply to the mounting plate with input and output channels for pumping the electrolyte are ensured on each machine, which allows creating conditions for ensuring the accuracy of the formation of the blades.
Наличие на установочной плите элементов для фиксации приспособления-спутника, фиксации профиля пера анода-заготовки позволяет исключить вибрацию анода-заготовки и тем самым обеспечить точность формообразования всех поверхностей проточной части лопатки в условиях обработки их большой партии на автоматизированном участке электрохимических станков в составе роботизированного комплекса.The presence on the mounting plate of elements for fixing the satellite tool, fixing the pen profile of the anode-workpiece allows you to exclude vibration of the anode-workpiece and thereby ensure the accuracy of shaping of all surfaces of the flowing part of the blade in terms of processing their large batch on an automated section of electrochemical machines as part of a robotic complex.
Клиновидная форма установочных плит обеспечивает оптимальный угол вектора подачи катода-инструмента к поверхности лопатки, что позволяет сохранять высокое качество поверхностей большой партии обрабатываемых лопаток, снизив время их обработки.The wedge-shaped shape of the mounting plates provides the optimal angle of the cathode-tool feed vector to the surface of the blade, which allows you to maintain high quality surfaces of a large batch of processed blades, reducing their processing time.
Обеспечение ламинарного без возникновения кавитации течения электролита на входе и выходе межэлектродного зазора при совмещении приспособления-спутника с катодом-инструментом позволяет исключить неконтролируемый съем металла с поверхности анода-заготовки, формирующей кромки лопатки, и обеспечить высокое качество формообразования.Providing a laminar flow of electrolyte at the inlet and outlet of the interelectrode gap without cavitation when combining the satellite tool with the cathode tool makes it possible to exclude uncontrolled removal of metal from the surface of the billet anode forming the edges of the blade and to ensure high quality of forming.
Устройство для осуществления предлагаемого способа поясняется чертежами.A device for implementing the proposed method is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показана клиновидная установочная плита с установленным на ней приспособлением-спутником; на фиг. 2 показано приспособление-спутник для крепления анода-заготовки с установленной анодом-заготовкой; на фиг. 3 - приспособление-спутник для крепления анода-заготовки (в сборе); на фиг. 4 - установочная плита для крепления съемного приспособления-спутника; на фиг. 5 показана схема течения электролита при совмещении приспособления-спутника и катода-инструмента.In FIG. 1 shows a wedge-shaped mounting plate with a satellite device mounted thereon; in FIG. 2 shows a satellite tool for attaching a workpiece anode with a workpiece anode installed; in FIG. 3 - satellite device for mounting the anode-workpiece (assembled); in FIG. 4 - mounting plate for mounting a removable satellite device; in FIG. 5 shows a flow diagram of an electrolyte when combining a satellite tool and a cathode tool.
Устройство для электрохимической обработки содержит две одинаковые клиновидные установочные плиты 1 (на чертежах показана одна плита), каждая из которых имеет основание 2, закрепляемое на рабочем столе соответственно, первого и второго электрохимических копировальных станков роботизированного комплекса. На этих же станках при помощи хвостовиков 3 закрепляются катоды-инструменты 4 (показан один катод-инструмент), соответственно, на первом станке - катод-инструмент для оформления «спинки» лопатки, а на втором станке - «корыта» (станки не показаны). Устройство также содержит съемное приспособление-спутник 5 для крепления анода-заготовки 6. На корпусе 7 приспособления-спутника 5 установлена система баз и зажимов 8, при помощи которых закрепляется обрабатываемая анод-заготовка 6 (фиг. 2). На корпусе 7 приспособления-спутника 5 также установлена система баз 9 для установки приспособления-спутника 5 на установочные плиты 1 и штыри 10 для его захвата схватом робота-манипулятора роботизированного комплекса. Система баз и зажимов 8 соответствует конкретному типу обрабатываемой лопатки, а система баз 9 и штыри 10 унифицированы для всех лопаток одного типоразмера. При необходимости обработки большого количества лопаток приспособление-спутник может содержать несколько комплектов систем баз и зажимов 8 для закрепления нескольких анодов-заготовок. Таким образом, приспособление-спутник 5 не только придает лопатке надежные технологические базы, но и является адаптером, позволяющим обрабатывать различные лопатки на одних и тех же установочных плитах.The device for electrochemical processing contains two identical wedge-shaped mounting plates 1 (one plate is shown in the drawings), each of which has a
Обрабатываемая анод-заготовка 6 электрически соединяется с корпусом 7 приспособления-спутника 5 при помощи клеммы токоподвода 11.The processed anode blank 6 is electrically connected to the
Для обеспечения электрической изоляции катодов-инструментов 4 от приспособления-спутника 5, а также для организации потока электролита на корпусе 7 устанавливается набор деталей 12, изготовленный из диэлектрических материалов. В собранном виде набор деталей 12 образует окно 13 в приспособлении-спутнике 5, в которое плотно входит катод-инструмент 4 при его совмещении с приспособлением-спутником 5.To ensure the electrical isolation of the cathode-
Каждая клиновидная установочная плита 1 имеет угол наклона А, который задает направление подачи катода-инструмента 4 к поверхности лопатки и определяется как угол между продольной осью лопатки и направлением движения катода-инструмента 4.Each wedge-
Каждая установочная плита 1 имеет базовую плоскость 14, на которой расположены базировочные элементы 15 и автоматические зажимы 16 для фиксации приспособления-спутника. На базовой плоскости 14 имеется контактная площадка 17, которая служит для передачи электрического тока с установочной плиты 1 на приспособление-спутник 5, а также входной и выходной каналы 18 для прокачки электролита и пробка 19, которые при установке приспособления-спутника 5 оказываются внутри окна 13 приспособления-спутника 5, образованного набором деталей 12. Пробка 19 предназначена для фиксации профиля пера анода-заготовки 6 и расположена под профилем пера анода-заготовки (фиг. 5). Окно, образованное набором деталей 12, пробка 19, входной и выходной каналы 18, анод-заготовка 6 и катод-инструмент 4 (фиг. 5) при совмещении катода-инструмента 4 и приспособления-спутника 5 образуют межэлектродный зазор 20, который организует поток электролита в зазоре между катодом-инструментом 4 и анодом-заготовкой 6. Для обеспечения ламинарного без возникновения кавитации течения электролита на входе и выходе межэлектродного зазора внутренняя поверхность приспособления-спутника 5 со стороны «спинки» и его внутренняя поверхность со стороны «корыта» лопатки и соответствующие им внешние поверхности катодов-инструментов 4 и анод-заготовки выполнены с низкой шероховатостью и в области формирования кромок лопатки имеют максимальные скругления.Each
Устройство для электрохимической обработки лопаток авиационных газотурбинных двигателей работает следующим образом.A device for electrochemical processing of blades of aircraft gas turbine engines works as follows.
Роботизированный комплекс состоит из 2-х электрохимических копировальных станков, на которых при помощи хвостовиков устанавливают катоды-инструменты 4 соответственно, на первом станке - катод-инструмент для оформления «спинки» лопатки, а на втором станке - «корыта» (станки не показаны). На рабочие столы этих же станков при помощи основания 2 устанавливают одинаковые клиновидные установочные плиты 1, угол наклона А которых соответствует типу обрабатываемой лопатки. Анод-заготовку 6 устанавливают в корпус 7 приспособления-спутника 5 и фиксируют системой баз и зажимов 8, зажимают клемму токоподвода 11 и монтируют набор деталей 12. Сборка/разборка приспособления-спутника 5 может выполняться параллельно работе электрохимических станков. Для этого в комплекте оснастки должно быть как минимум три таких приспособления-спутника: два - в обработке, а на третьем происходит снятие/установка лопатки.The robotic complex consists of 2 electrochemical copying machines, on which cathodes-
После сборки приспособление-спутник 5 при помощи штырей 10 захватывается схватом робота-манипулятора и устанавливается на клиновидную установочную плиту 1, закрепленную на первом станке. При этом приспособление-спутник 5 базируется относительно катода-инструмента 4 посредством систем баз 9, базировочных элементов 15 и автоматических зажимов 16 и электрически соединяется с установочной плитой 1 через контактную площадку 17 и таким образом соединяется с положительным полюсом генератора технологического тока (на чертеже не показан). Пробка 19 при этом фиксирует профиль пера анода-заготовки для предотвращения вибрации анода-заготовки в процессе обработки.After assembly, the
После фиксации приспособления-спутника 5 на установочной плите 1 катод-инструмент 4 согласно программе работы роботизированного комплекса начинает движение к аноду-заготовке 6 и входит в окно 13 приспособления-спутника 5 сверху (фиг. 5). Базовая плоскость 14 совместно с набором деталей 12 и катодом-инструментом 4 образуют герметичную камеру, в которую через входной и выходной каналы 18 по межэлектродному зазору 20 прокачивается электролит. Повышенное давление электролита в этой камере позволяет обрабатывать лопатку с большой производительностью и уменьшает вероятность пробоя межэлектродного зазора. Пробка 19 перегораживает поток электролита ниже анода-заготовки 6, заставляя его течь между катодом-инструментом 4 и анодом-заготовкой 6 по межэлектродному зазору 20.After fixing the
После окончания процесса обработки «спинки» лопатки робот-манипулятор согласно заданной программе снимает приспособление-спутник 5 с первого станка, переворачивает его на 180° и устанавливает на второй станок для обработки «корыта» лопатки. Взаимодействие катода-инструмента 4 и приспособления-спутника 5, зафиксированного на установочной плите 1, на втором станке происходит аналогично их взаимодействию на первом станке. После обработки на втором станке робот-манипулятор переносит приспособление-спутник 5 на транспортную систему, откуда приспособление-спутник доставляют в зону готовой продукции, где осуществляют его разборку с извлечением обработанной лопатки.After the process of processing the “back” of the blade, the robotic arm, according to the specified program, removes the
Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером Способ электрохимической обработки реализован на 2-х электрохимических копировальных станках роботизированного комплекса, имеющих рабочие камеры, систему подачи и регенерации электролита, импульсные источники питания и систему управления (на чертежах не показаны). На каждый станок устанавливают хвостовики 3 для крепления катодов-инструментов 4 и клиновидные установочные плиты 1. Привод подачи станков позволяет обеспечить как рабочую подачу, так и осцилляцию катода-инструмента 4 с необходимой частотой и амплитудой..The proposed method is illustrated by the following example. The electrochemical processing method is implemented on 2 electrochemical copying machines of a robotic complex having working chambers, an electrolyte supply and regeneration system, switching power supplies and a control system (not shown in the drawings).
Катоды-инструменты 4 выполнены из хромоникелевой нержавеющей стали. В качестве электролита использовали водный раствор следующего состава: 8% NaNO3 + 3% NaCl + 1% KBr при температуре на входе в межэлектродный зазор Т=35°С и давлении электролита 6 бар. Угол наклона обеих установочных плит 1 равен 30°, что соответствует направлению подачи катода-инструмента для обработки.The cathodes-
Перед обработкой анод-заготовку 6 из титанового сплава ВТ6 базируют и фиксируют в приспособлении-спутнике 5 по финишно обработанной замковой части. Затем робот-манипулятор устанавливает приспособление-спутник 5 на установочную плиту 1 первого станка, где она автоматически фиксируется автоматическими зажимами 16, после чего по заданной программе начинают подачу катода-инструмента 4 к аноду-заготовке 6. Электрохимическую обработку «спинки» лопатки осуществляют на малых рабочих межэлектродных зазорах (15...50 мкм) с подачей пакетов импульсов технологического напряжения:Before processing, the anode-blank 6 of VT6 titanium alloy is based and fixed in the
- частота пакета импульсов тока и вибрации электрода-инструмента, (Гц) - 50 (период Т колебаний 20 мс);- the frequency of the packet of current pulses and vibration of the electrode-tool, (Hz) - 50 (period T of oscillations of 20 ms);
- длительность пакета tp (мс) - 2,4;- the duration of the packet t p (ms) - 2.4;
- длительность импульсов тока в пакете, ti (мкс) - 100;- the duration of the current pulses in the packet, t i (μs) - 100;
- длительность паузы между импульсами тока в пакете, tp (мс) - 200;- the duration of the pauses between the current pulses in a packet, t p (ms) - 200;
- минимальное напряжение импульсов в пакете, U, (B) - 14;- the minimum voltage of the pulses in the packet, U, (B) - 14;
- амплитуда колебаний электрода-инструмента, Ав (мм) - 0,15;- the amplitude of the oscillations of the electrode tool, And in (mm) - 0.15;
- давление электролита на входе межэлектродного зазора, (кПа) - 400;- electrolyte pressure at the entrance of the interelectrode gap, (kPa) - 400;
- температура электролита, (°С) - 25.- electrolyte temperature, (° C) - 25.
После закрытия рабочей камеры и запуска технологической программы процессы импульсной электрохимической обработки происходят автоматически. Процесс обработки разбит по глубине на несколько этапов, для каждого из которых устанавливается свой режим обработки: обработка полки лопатки, переход к обработке пера, снятие основного припуска с пера, формирование профиля «спинки».After closing the working chamber and starting the technological program, the processes of pulsed electrochemical processing occur automatically. The processing process is divided in depth into several stages, each of which has its own processing mode: processing the scapula shelf, switching to processing the pen, removing the main allowance from the pen, and creating a “back” profile.
После окончания процесса формирования «спинки» лопатки робот-манипулятор снимает приспособление-спутник 5 с установочной плиты 1 первого станка, переворачивает его на 180° и устанавливает на установочную плиту второго станка для оформления «корыта» лопатки. Процесс обработки осуществляют при тех же режимах, что и обработку «спинки» лопатки.After the formation of the “back” of the blade is completed, the robotic arm removes the
После окончания обработки на втором станке схват робота-манипулятора снимает приспособление-спутник 5 с установочной плиты второго станка и переносит его на транспортную систему, откуда приспособление-спутник 4 доставляют в зону готовой продукции, где готовую лопатку вынимают из приспособления-спутника. При использовании нескольких приспособлений-спутников возможна параллельная работа 2-х станков и снятие/установка лопатки.After processing on the second machine, the gripper of the robotic arm removes the
Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его осуществления обеспечивают обработку поверхности лопатки в приспособлении-спутнике 5 с получением аэродинамической поверхности «спинки», прикомлевой зоны и полки на первом станке, и с получением поверхности «корыта», прикомлевой зоны, входной и выходной кромок лопатки.Thus, the proposed method and device for its implementation provide surface treatment of the blades in the
Предлагаемый способ электрохимической обработки и устройство позволяют обеспечить точное и стабильное в большой партии деталей формообразование всех поверхностей проточной части лопатки, в том числе кромок, в условиях автоматизированного участка электрохимических станков, повысить уровень автоматизации процесса.The proposed method of electrochemical processing and the device allow for accurate and stable in a large batch of parts the shaping of all surfaces of the flowing part of the blade, including the edges, in an automated area of electrochemical machines, to increase the level of automation of the process.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151611/02A RU2590743C1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Method of multiple-point pulsed electrochemical treatment of blades in robotic system and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151611/02A RU2590743C1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Method of multiple-point pulsed electrochemical treatment of blades in robotic system and device therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2590743C1 true RU2590743C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56372102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014151611/02A RU2590743C1 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | Method of multiple-point pulsed electrochemical treatment of blades in robotic system and device therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2590743C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180187U1 (en) * | 2017-06-25 | 2018-06-06 | Общество с ограниченной отвественностью "ЕСМ" | Device for electrochemical processing of blades of a gas turbine engine |
RU2690904C2 (en) * | 2017-06-23 | 2019-06-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" | Device for electrochemical treatment of gas turbine engine blades |
CN110605447A (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-24 | 南京浦航机械科技开发有限公司 | Precise electrolytic machining device and process method for large-distortion blade |
CN112222548A (en) * | 2020-10-30 | 2021-01-15 | 西安工业大学 | Electrolyte rectification and gap trimming device for ECM |
CN114571016A (en) * | 2022-04-01 | 2022-06-03 | 江苏江航智飞机发动机部件研究院有限公司 | Precise electrolytic machining method for titanium alloy artificial joint |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU895609A1 (en) * | 1979-01-16 | 1982-01-07 | Предприятие П/Я Р-6564 | Method and apparatus for fixing parts of complex shape |
US5662783A (en) * | 1995-05-11 | 1997-09-02 | Rolls-Royce Plc | Electrochemical machining of aerofoil blades |
RU2145918C1 (en) * | 1998-02-10 | 2000-02-27 | Акционерное общество открытого типа "Теплоэнергосервис" | Method for combining technological operations at working complex-shape parts and apparatus for performing the same |
RU2188749C2 (en) * | 1998-05-05 | 2002-09-10 | Компания Новотэч Лтд. | Process for electrochemical dimensional working |
RU2283735C2 (en) * | 2004-11-29 | 2006-09-20 | Государственное учреждение "Институт химии твердого тела" Уральского отделения Российской академии наук | Turbine blade electrochemical shaping process and apparatus for performing the same |
RU2305614C2 (en) * | 2005-09-26 | 2007-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Поток-ПТЛ" | Method for electrochemical dimensional working of turbine blades and apparatus for performing the same |
-
2014
- 2014-12-19 RU RU2014151611/02A patent/RU2590743C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU895609A1 (en) * | 1979-01-16 | 1982-01-07 | Предприятие П/Я Р-6564 | Method and apparatus for fixing parts of complex shape |
US5662783A (en) * | 1995-05-11 | 1997-09-02 | Rolls-Royce Plc | Electrochemical machining of aerofoil blades |
RU2145918C1 (en) * | 1998-02-10 | 2000-02-27 | Акционерное общество открытого типа "Теплоэнергосервис" | Method for combining technological operations at working complex-shape parts and apparatus for performing the same |
RU2188749C2 (en) * | 1998-05-05 | 2002-09-10 | Компания Новотэч Лтд. | Process for electrochemical dimensional working |
RU2283735C2 (en) * | 2004-11-29 | 2006-09-20 | Государственное учреждение "Институт химии твердого тела" Уральского отделения Российской академии наук | Turbine blade electrochemical shaping process and apparatus for performing the same |
RU2305614C2 (en) * | 2005-09-26 | 2007-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Поток-ПТЛ" | Method for electrochemical dimensional working of turbine blades and apparatus for performing the same |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690904C2 (en) * | 2017-06-23 | 2019-06-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Есм" | Device for electrochemical treatment of gas turbine engine blades |
RU180187U1 (en) * | 2017-06-25 | 2018-06-06 | Общество с ограниченной отвественностью "ЕСМ" | Device for electrochemical processing of blades of a gas turbine engine |
CN110605447A (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-24 | 南京浦航机械科技开发有限公司 | Precise electrolytic machining device and process method for large-distortion blade |
CN110605447B (en) * | 2019-09-18 | 2024-05-10 | 江苏集萃精密制造研究院有限公司 | Precise electrolytic machining device and process method for large-torsion blade |
CN112222548A (en) * | 2020-10-30 | 2021-01-15 | 西安工业大学 | Electrolyte rectification and gap trimming device for ECM |
CN112222548B (en) * | 2020-10-30 | 2024-04-16 | 西安工业大学 | Electrolyte rectifying and clearance fine-tuning device for electrolytic machining of profile |
CN114571016A (en) * | 2022-04-01 | 2022-06-03 | 江苏江航智飞机发动机部件研究院有限公司 | Precise electrolytic machining method for titanium alloy artificial joint |
CN114571016B (en) * | 2022-04-01 | 2023-08-25 | 江苏江航智飞机发动机部件研究院有限公司 | Precise electrolytic machining method for titanium alloy artificial joint |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2590743C1 (en) | Method of multiple-point pulsed electrochemical treatment of blades in robotic system and device therefor | |
CA3024660C (en) | Method and device for machining shapes using electrical machining | |
CN103480930B (en) | For forming the electrode and electrochemical machining process of non-circular hole | |
CN109158721B (en) | Blisk electrolytic machining method | |
CN110605447B (en) | Precise electrolytic machining device and process method for large-torsion blade | |
US5685971A (en) | Apparatus and method for forming a variable diameter hole in a conductive workpiece | |
CN108941804B (en) | A method for producing metal parts, in particular blade parts for turbines | |
EP3077145B1 (en) | Method for manufacturing a braze joint gap and method for brazing or soldering | |
CN113333882A (en) | Accurate regulation and control equipment of closed structure blade electrolytic machining flow field | |
US8999136B2 (en) | Method for compensating a wear of an electrode | |
CN102398093B (en) | Machining system and method | |
CN113305381B (en) | A sectional type negative pole instrument for rotary printing electrolytic machining | |
CN105108250B (en) | The method that flexibility prepares fine group's line electrode online | |
US11181333B2 (en) | Method and apparatus for producing riflings in barrels of guns | |
RU2283735C2 (en) | Turbine blade electrochemical shaping process and apparatus for performing the same | |
RU2514236C1 (en) | Method of electrochemical processing of gas turbine blades with two butts and device to this end | |
CN104625261A (en) | Electrochemical machining device and method | |
RU2448818C1 (en) | Method of two-sided electrochemical machining | |
RU2330746C2 (en) | Method of dimensional electro-chemical treatment of metals | |
RU2305614C2 (en) | Method for electrochemical dimensional working of turbine blades and apparatus for performing the same | |
RU2681590C1 (en) | Combined method of electrochemical treatment of titanium alloys parts | |
JP2013086202A (en) | Electrochemical machining apparatus and electrochemical machining method | |
US6103094A (en) | Method for controlling electrochemical drilling | |
US10556280B2 (en) | Methods and systems for electrochemical machining | |
JPS62130298A (en) | Electrochemical processing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201220 |