多个整体叶盘同步电解加工装置及加工方法

1.本发明属于电解加工技术领域，具体涉及多个整体叶盘同步电解加工装置及加工方法。


背景技术：

2.整体构件具有重量轻、结构紧凑等优点，是航空航天发动机中的核心部件。整体构件中的整体叶盘主要采用的是钛合金、高温合金等难加工材料。采用传统的数控机械加工方式对整体叶盘进行加工，存在着加工效率低、质量差、易变形和有加工毛刺等的缺点，严重影响发动机整体的性能，甚至会导致发动机出现事故。电解加工是一种利用电化学阳极溶解的原理，具有加工效率高、表面质量好、无切削应力、无毛刺的优点，在航空航天整体叶盘的加工中具有广阔的应用前景。
3.现有的整体叶盘的电解加工中多采用单通道对单个工件进行加工，随着实际生产需求的任务量加重，现有的单通道电解加工已无法满足实际需求，因此需要在电解装置、加工工艺方面进行创新，实现更高效率的加工。
4.在发明专利“整体构件多叶栅的柔性电极动态变形电解加工装置及方法”(申请号202210497135.8)中，提出采用多个电极沿整体构件(如闭式叶盘等)的圆周方向等间隔分布，通过复合叶盘旋转，从而实现扫掠式电解加工。此发明专利较传统整体叶盘电解加工效率有很大提升，但扫掠式电解加工只能达到对整体叶盘的粗加工，得到的叶片型面需再进行一次精加工，不能实现一次成型加工，因此整体效率并未得到提升；同时多个电极沿整体构件的圆周方向等间隔分布进行加工，所有电极都需保证正对圆盘中心，有任一电极稍有偏差就会导致加工废品的产生。


技术实现要素：

5.本发明为了解决现有技术中存在的整体叶盘电解加工效率低的问题，提出了多个整体叶盘同步电解加工装置及加工方法。
6.为了达到本发明的目的，本发明提出了如下技术方案：多个整体叶盘同步电解加工装置，包括外壳、分度盘、工件安装组件和阴极夹具组件，工件安装组件和阴极夹具组件设置于外壳内，
7.所述工件安装组件包括主轴组件、异形连接轴、夹紧圈一、夹紧圈二、轴端轴承和轴承座，主轴组件包括横向设置的旋转主轴，其一端穿出外壳，端部设置有分度盘，另一端与异形连接轴的一端连接；
8.所述异形连接轴为变径轴，两端分别设有两个轴肩，中部环状台阶的外侧变径处分别设置有压紧圈夹紧圈一和夹紧圈二，外圆上均设有多个带有内螺纹的孔；
9.所述异形连接轴一端与旋转主轴固连，异形连接轴另一端设置于轴端轴承内，轴端轴承安装于轴承座内；轴承座安装于可移动工作台上。
10.进一步的，上述异形连接轴与旋转主轴连接的一端为锥形，旋转主轴的连接端内
设置有与之配合的锥形孔，异形连接轴带有锥形的一端在其大直径锥面底部设有一个凸台，凸台的周边对称分布有两处缺口，缺口对应的旋转主轴上有两处凸起的位置，用于通过缺口进入对两轴进行连接，凸台上对称分布有一不完整的圆周部分，用于旋转之后的卡紧作用。
11.进一步的，上述阴极夹具组件包括安装于阴极底座上的阴极一和阴极二，阴极一和阴极二分别位于相对的两个压紧圈内侧的上方，阴极底座固设于外壳的内壁上。
12.进一步的，上述夹紧圈一和夹紧圈二的通孔均为两个不同直径的变径孔，套设于中部环状台阶的外侧变径处，两个不同直径的外圆上均设有多个带有内螺纹的孔。
13.进一步的，上述所述主轴组件还包括主轴支撑座和一对支撑座内轴承，所述一对支撑座内轴承固设于主轴支撑座上圆柱通孔的两端，旋转主轴穿设于一对支撑座内轴承内。
14.进一步的，上述所述主轴支撑座设置于机床底座上。
15.进一步的，上述异形连接轴中间部分的直径大于工件与之相接部位的直径。
16.进一步的，上述装置进行电解加工的步骤如下：
17.首先，将工件一从异形连接轴的右端套入，工件一的端面与异形连接轴的轴肩顶紧；将夹紧圈一大直径部套入工件一的同层位置，先旋转夹紧圈一大直径外侧的螺钉，再旋转夹紧圈一小直径外侧的螺钉，与异形连接轴进一步预夹紧；工件二采用同样的方式进行预夹紧；
18.将预装好工件的异形连接轴左端放入轴端轴承内，同时将异形连接轴带有锥形的右端插入旋转主轴内并旋转进行连接，此步骤将采用人工配合机器的方式进行安装。
19.然后，通过气缸装置来固定此时已经定位好的可移动工作台的位置，可移动工作台位置固定后方可将预夹紧的工件进行最终夹紧操作，安装好阴极等待加工。
20.打开电源。电源的正极与主轴支撑座相连，从而接通工件一，同时通过异形连接轴接通工件二，电源负极与阴极底座相连，从而接通阴极一和阴极二，同时通入电解液，电解液通过阴极结构进入加工间隙。
21.最后，启动程序，通过阴极的进给运动对两个工件进行同步电解加工，加工至预定的加工位置，加工暂停，整个阴极底座包括阴极体一起返回到初始位置，转动分度盘，带动两工件转动固定角度，进行插销固定旋转轴，从而固定工件，再次重复加工过程，直至加工完成。
22.加工完毕后，退回阴极到初始加工位置，关闭电源，停止供液，卸下阴极，拆卸工件并进行清洗，拆卸工件的流程与安装工件流程相反。
23.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
24.(1)本发明工件采用卧式结构，针对两个工件设计了压紧圈，该压紧圈可以固定工件的位置，使工件之间位置相对固定，本发明的结构在保证两工件同轴度的同时也将其固定连接在同一根轴上，保证了两工件的同步旋转，提高加工过程的精确性，增加加工的稳定性。整体结构成对称分布，受力均匀，可有效提高加工的稳定性。
25.(2)本发明加工工具采用立式结构，采用两个阴极对两个工件进行同步电解加工，可一次性同时对两个工件进行一次成型电解加工，可大大提高加工效率，节约加工时间。
26.(3)本发明中异形连接轴的一端是带有对心结构的锥形结构，且具有卡紧的凸台
装置保证与旋转主轴的连接，连接过程比较方便，便于安装的同时也便于拆卸；另外，安装工件的异形连接轴、轴承座均置于可移动工作面上，也是为了便于工件的安装与拆卸。
附图说明
27.图1是本发明加工装置的结构示意图；
28.图2是分度盘的结构示意图；
29.图3是两轴连接处结构示意图；
30.图4是工件一及夹紧装置的结构示意图；
31.图5是异形连接轴的结构示意图；
32.图6是本发明加工装置的立体示意图。
33.附图标记说明如下：
34.1.分度盘、2.旋转主轴、3.主轴支撑座、4.支撑座内轴承、5.凸台、6.异形连接轴、7.夹紧圈一、8.工件一、9.工件二、10.夹紧圈二、11.轴端轴承、12.轴承座、13.可移动工作台、14.螺栓、15.气缸装置、16.机床底座、17.阴极一、18.阴极二、19.阴极底座、20.电源、21.外壳。
具体实施方式
35.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
36.如图1所示，多个整体叶盘同步电解加工装置，包括外壳21、分度盘1、工件安装组件和阴极夹具组件，工件安装组件和阴极夹具组件设置于外壳21内。所述工件安装组件包括主轴组件、异形连接轴6、夹紧圈一7、夹紧圈二10、轴端轴承11和轴端轴承座12，主轴组件包括横向设置的旋转主轴2，其一端穿出外壳，端部设置有分度盘1，另一端与异形连接轴6的一端连接。
37.所述异形连接轴6为变径轴，两端分别设有两个轴肩形成两个环状台阶，中部环状台阶的外侧变径处分别设置有压紧圈夹紧圈一7和夹紧圈二10。所述夹紧圈一7和夹紧圈二10的通孔均为两个不同直径的变径孔，套设于中部环状台阶的外侧变径处，两个不同直径的外圆上均设有多个带有内螺纹的孔，使用时，工件一8和工件二9被安装于粗轴两端的环状台阶上，两个压紧圈设置于环状台阶和细轴的外侧，然后通过螺钉旋入外围的孔内，达到使异形连接轴6成为一体并夹紧工件一8和工件二9的目的，以保证工件一8和工件二9随旋转主轴2一起转动。
38.所述异形连接轴6一端与旋转主轴2固连，异形连接轴6另一端设置于轴端轴承11内，轴端轴承11安装于轴承座12内；轴承座12安装于可移动工作台13上；轴承座12用螺栓14安装于可移动工作台13上，气缸装置15控制可移动工作台13在平面上的运动，实现轴承座12水平方向的位移。
39.所述异形连接轴6的一端为锥形，旋转主轴2的连接端上设置有与之配合的锥形孔，将异形连接轴6带有锥形的一端插入旋转主轴2内并进行旋转，即可使两轴连接在一起，结构可靠。
40.所述阴极夹具组件包括安装于阴极底座19上的阴极一17和阴极二18，阴极一17和阴极二18分别位于相对的两个夹紧圈的外沿内侧的上方，阴极底座19固设于外壳21的内壁
上。电源20固设于外壳21内，用于给工件一8、工件二9、阴极一17和阴极二18通电，整体构件裸漏裸露部分均采用绝缘处理。
41.所述主轴组件还包括主轴支撑座3和一对支撑座内轴承4，所述主轴支撑座3设置于机床底座16上。所述一对支撑座内轴承4固设于主轴支撑座3上圆柱通孔的两端，旋转主轴2穿设于一对支撑座内轴承4内。
42.如图2所示，分度盘1与旋转主轴2通过焊接的方式固定连接成一个整体，通过分度盘的插销处理达到旋转主轴2旋转的目的，分度盘上有对心装置，通过一周多层的孔以及插销来进行旋转刻度的控制，此处应注意旋转角度的方向应该与异形连接轴6和旋转主轴2旋转连接的方向一致，否则会导致两轴连接产生松动，影响加工精度。
43.如图3所示，异形连接轴6带有锥形的一端在其大直径锥面底部设有一个环状的凸台5，凸台5的周边对称分布有两处缺口，缺口对应的旋转主轴2上有两处凸起的位置，用于通过缺口进入对两轴进行连接，凸台5上对称分布有一不完整的圆周部分，用于旋转之后的卡紧作用。如图4所示，夹紧圈一7和夹紧圈二10的尺寸可以不一样，夹紧圈的两个不同直径的外壁外围有多个带有内螺纹的孔，通过螺钉旋入外围的孔内，达到夹紧异形连接轴6的目的。
44.如图5所示，所述异形连接轴6中间部分的直径大于工件与之相接部位的直径。也就是，异形连接轴6的中间部分是有一个轴肩的设计，轴肩直径会略大于图中工件一8的右边凸台的直径，用于分离两工件避免加工中阴极体与工件的碰撞，也可以起到阴极的辅助定位作用，保证两阴极之间的固定距离，使得加工初始位置更加精确，有益于提升加工精度。
45.参见图6，本发明提供的多个整体叶盘同步电解加工装置的使用方法，包括以下步骤：
46.首先，将工件一8从异形连接轴6的右端套入，设置于中间的环状台阶上，工件一8的端面与异形连接轴6的轴肩顶紧；将夹紧圈一7的大直径部位套入工件一8的同层环状台阶上，先通过旋转夹紧圈一7大直径外侧螺钉，与轴固连并对工件一8进行预加紧，再通过旋转夹紧圈一7小直径部位外侧的螺钉和细轴部分进行预夹紧；另一侧同样操作。将预装好工件的异形连接轴6一端放入轴端轴承11内，同时将异形连接轴6带有锥形的一端插入旋转主轴2内并旋转进行连接，此步骤将采用人工配合机器的方式进行安装。
47.然后，通过气缸装置15来固定此时已经定位好的可移动工作台13的位置，可移动工作台13位置固定后方可将预夹紧的工件进行最终夹紧操作，安装好阴极等待加工。
48.打开电源20。电源20的正极与主轴支撑座3相连，从而接通工件一8，同时通过异形连接轴6接通工件二9，电源20负极与阴极底座19相连，从而接通阴极一17和阴极二18，同时通入电解液，电解液通过阴极结构进入加工间隙。
49.最后，启动程序，通过阴极的进给运动对两个工件进行同步电解加工，加工至预定的加工位置，加工暂停，整个阴极底座19包括阴极体一起返回到初始位置，转动分度盘1，带动工件转动固定角度，进行插销固定旋转主轴2，从而固定工件，再次重复加工过程，直至加工完成。
50.加工完毕后，退回阴极到初始加工位置，关闭电源20，停止供液，卸下阴极，拆卸工件并进行清洗，拆卸工件的流程与安装工件流程相反。
51.以上所述，仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.多个整体叶盘同步电解加工装置，包括外壳(21)、分度盘(1)、工件安装组件和阴极夹具组件，工件安装组件和阴极夹具组件设置于外壳(21)内，其特征在于：所述工件安装组件包括主轴组件、异形连接轴(6)、夹紧圈一(7)、夹紧圈二(10)、轴端轴承(11)和轴承座(12)，主轴组件包括横向设置的旋转主轴(2)，其一端穿出外壳，端部设置有分度盘(1)，另一端与异形连接轴(6)的一端连接；所述异形连接轴(6)为变径轴，两端分别设有两个轴肩，中部环状台阶的外侧变径处分别设置有压紧圈夹紧圈一(7)和夹紧圈二(10)，外圆上均设有多个带有内螺纹的孔；所述异形连接轴(6)一端与旋转主轴(2)固连，异形连接轴(6)另一端设置于轴端轴承(11)内，轴端轴承(11)安装于轴承座(12)内；轴承座(12)安装于可移动工作台(13)上。2.根据权利要求1所述的多个整体叶盘同步电解加工装置，其特征在于：所述异形连接轴(6)与旋转主轴(2)连接的一端为锥形，旋转主轴(2)的连接端内设置有与之配合的锥形孔，异形连接轴(6)带有锥形的一端在其大直径锥面底部设有一个凸台(5)，凸台(5)的周边对称分布有两处缺口，缺口对应的旋转主轴(2)上有两处凸起的位置；凸台(5)上对称分布有一不完整的圆周部分。3.根据权利要求2所述的多个整体叶盘同步电解加工装置，其特征在于：所述阴极夹具组件包括安装于阴极底座(19)上的阴极一(17)和阴极二(18)，阴极一(17)和阴极二(18)分别位于相对的两个压紧圈内侧的上方，阴极底座(19)固设于外壳(21)的内壁上。4.根据权利要求3所述的多个整体叶盘同步电解加工装置，其特征在于：所述夹紧圈一(7)和夹紧圈二(10)的通孔均为两个不同直径的变径孔，套设于中部环状台阶的外侧变径处，两个不同直径的外圆上均设有多个带有内螺纹的孔。5.根据权利要求1-4所述的任意一个所述的多个整体叶盘同步电解加工装置，其特征在于：所述主轴组件还包括主轴支撑座(3)和一对支撑座内轴承(4)，所述一对支撑座内轴承(4)固设于主轴支撑座(3)上圆柱通孔的两端，旋转主轴(2)穿设于一对支撑座内轴承(4)内。6.根据权利要求5所述的多个整体叶盘同步电解加工装置，其特征在于：所述主轴支撑座(3)设置于机床底座(16)上。7.根据权利要求6所述的多个整体叶盘同步电解加工装置，其特征在于：所述异形连接轴(6)中间部分的直径大于工件与之相接部位的直径。8.根据权利要求1所述的多个整体叶盘同步电解加工装置的加工方法，其特征在于：进行电解加工的步骤包括：首先，将工件一(8)从异形连接轴(6)的右端套入，工件一(8)的端面与异形连接轴(6)的轴肩顶紧；将夹紧圈一(7)大直径部套入工件一(8)的同层位置，先旋转夹紧圈一(7)大直径外侧的螺钉，再旋转夹紧圈一(7)小直径外侧的螺钉，与异形连接轴(6)进一步预夹紧；工件二(9)采用同样的方式进行预夹紧；将预装好工件的异形连接轴(6)左端放入轴端轴承(11)内，同时将异形连接轴(6)带有锥形的右端插入旋转主轴(2)内并旋转进行连接，此步骤将采用人工配合机器的方式进行安装；然后，通过气缸装置(15)来固定此时已经定位好的可移动工作台(13)的位置，可移动工作台(13)位置固定后方可将预夹紧的工件进行最终夹紧操作，安装好阴极等待加工；
打开电源(20)。电源(20)的正极与主轴支撑座(3)相连，从而接通工件一(8)，同时通过异形连接轴(6)接通工件二(9)，电源(20)负极与阴极底座(19)相连，从而接通阴极一(17)和阴极二(18)，同时通入电解液，电解液通过阴极结构进入加工间隙。最后，启动程序，通过阴极的进给运动对两个工件进行同步电解加工，加工至预定的加工位置，加工暂停，整个阴极底座(19)包括阴极体一起返回到初始位置，转动分度盘(1)，带动两工件转动固定角度，进行插销固定旋转轴(2)，从而固定工件，再次重复加工过程，直至加工完成；加工完毕后，退回阴极到初始加工位置，关闭电源(20)，停止供液，卸下阴极，拆卸工件并进行清洗，拆卸工件的流程与安装工件流程相反。

技术总结
本发明属于电解加工技术领域，具体涉及多个整体叶盘同步电解加工装置及加工方法，装置包括外壳、分度盘、工件安装组件和阴极夹具组件，工件安装组件和阴极夹具组件设置于外壳内；工件采用卧式夹具进行装卡，并且设置异形连接轴同时安装多个工件进行加工；加工工具采用立式结构，具有多个阴极同时进行直线进给对多个工件进行一次成型加工。本发明将多工件固定连接在同一根轴上，保证工件的同步旋转，提高加工过程的精确性，增加加工的稳定性，大大提高加工效率，节约加工时间；结构简单，连接方便，便于安装的同时也便于拆卸；安装工件的异形连接轴、轴承座均置于可移动工作面上，便于工件的安装与拆卸。工件的安装与拆卸。工件的安装与拆卸。


技术研发人员：唐霖 李朋辉 薛润荣 周嘉凯 薄佑锋 刘昌林 罗秋霞 王艺 曹通 邓雯
受保护的技术使用者：西安工业大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/20