整体叶轮叶间槽数控电解加工的试验研究.pdf

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1、整体叶轮叶间槽数控电解加工的试验研究口朱鹏翔口干为民口许越·1．河海大学机电工程学院江苏常州2130222．江苏省数字化电化学加工重点建设实验室江苏常州213002摘要：运用数控电解加工的方法，通过正交试验，在分析阴极缝宽、加工电压、电解液压力、主轴转速等试验因素的基础上，对整体叶轮叶间槽的加工进行试验研究，并得到优化参数。试验结果表明，运用数控电解方法加工整体叶轮叶问槽有不可替代的优越性。关键词：整体叶轮数控电解正交实验中图分类~：TH162文献标识码：A文章编号：1000—4998~013)02—0052—03随着航空、航天技术的迅速发展，

2、提高发动机整体性能变得尤为重要。整体叶轮的优化设计不但可以减轻发动机的重量，还可以提高叶轮整体的强度和刚性，从而提高发动机效率和可靠性。由于叶轮均由耐高压、耐高温、高硬度、高强度材料构成，且结构中存在复杂造型型腔——叶间气流通道，使传统的机械切削方法难以对其加工。数控电解技术集成了数控技术与电解技术两者的技术特点，既具有数控加工的特点。可用软件编程代替阴极高速旋转。并相对于接电源正极的阳极工件作数复杂的成形阴极的设计，又具有电解加工的特点，工具控展成运动，工件被加工面与阴极之间通入电解液，如阴极无损耗、无宏观切削力，适合加工各种难加工切削图2所

3、示材料。这一技术在叶轮整体加工上具有很大的优越性，2实验装置笔者采用数控电解的方法对整体叶轮叶间槽加工进行实验，并得出了优化的工艺参数。数控电解加工整体叶轮叶间槽试验装置主要包括数控电解机床、加工电源和电解液系统，如图3所示。1数控电解加工原理1)数控电解机床。该机床是在五轴联动数控雕铣传统的电解加工，又称为电化学加工机上改造而成的，机床配有3个直线运动轴、l，、Z和(ElectrochemicalMachining，ECM)，是利用金属在电解双回转工作台B、C轴。机床工作箱内部除绝缘工作台液中可以发生阳极溶解的原理。借助于成形阴极，将工外，均

4、用抗腐蚀性防水材料密封，并设置通水和排水通件按一定的尺寸及形状加工成形，加工原理如图1所道。各接缝处均用密封胶密封，以防止电解液渗漏，对示。其加工速度快，但是成形阴极的设计和制造较为困机床产生腐蚀。工作台顶部采用可拆卸式顶盖，从而方难，生产周期长；同时由于阴极形状复杂，加工面积大，便工件从工作台上方装夹和对工作台清洗。在加工过程中容易引起二次腐蚀。影响加工精度。而且2)电解液系统。常见电解液有3种：NaC1、NaNO，传统电解加工进给运动方向单一。使阴极可能无法进和NaC1O，，根据以往工艺试验积累的经验，数控电解入叶间通道。数控电解加工是一种

5、将电解加工与数控中常选NaN()3水溶液作为电解液。电解液系统采用二技术相结合的新型加工方法，类似于数控铣削加工。其级循环系统，电解液首先经过回液槽用过滤网过滤，然中工具阴极作为无应力加工电解“铣刀”．相对于阳极后通过过滤泵并回到供液槽，这样使电解液能够循环工件进行数控加工运动，并对工件阳极实现电化学溶使用。管道压力通过溢流阀控制，温度可通过加热冷却解作用，阴极运动形成包络面形成了期望加工的型面。系统控制。在整体叶轮叶问槽的加工过程中．接电源负极的工具3)加工电源。试验研究中采用占空比可调的高频窄脉冲电源，该电源输出最高电解电压为60V。最大常

6、州市自然科学基金资助项目(编号：CJ20110o24)收稿日期：2012年9月电解电流可达到480A，最高脉冲频率40kHz。回2013／2机械制造51卷第582期被加工阳极面之间最小放电间隙为0．2mm。试验选用32具阴极喷液缝宽、加工电压、电解液压力、主轴转速这4个因素进行正交试验。并建立正交试验因素表，见表1。表l正交实验因素表3数控电解切槽试验设计与数据分析因数A．阴极喷液B．加工电压C．电解液压D．主轴转速3．1影响数控电解加工的因素，水平缝宽／mm／V力，MPa／(r·min-1)1)工艺参数的影响。工艺参数主要包括加工电1O-31

7、0O．21O00压、加工电流密度、进给速度、主轴转速等。试验中整个20．515O．415o0电解过程均属于粗加工阶段，在其它影响因素确定的3O．720O．620oo情况下，通过改变加工电压、主轴转速等，得出加工质40．9250．8250o量最好条件下的最大进给速度。通过对正交试验结果进行数据处理．可以得出42)电解液的影响。主要包括电解液成分、温度和个因素对电解加工进给速度影响从大到小依次为：加浓度，电解液是影响电解加工效果的重要因素，会影响工电压、阴极喷液缝宽、主轴转速、电解液压力。通过电解加工精度、表面质量及加工效率。NaNO，电解液因16

8、组试验数据处理对比得出满槽电解最大进给速度具有加工精度高、对设备腐蚀性较小等特点而被广泛为0．6ram／rain，半槽加外喷电解最大进给速度为1．2应