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《特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)》2017年
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整体叶盘阴极变中心旋转套料电解加工方法研究

孙伦业  张星光  周庆宏  张金龙  张正  
【摘要】:整体叶盘是新一代大推重比航空发动机上广泛采用的典型整体构件,可以有效提高发动机的工作效率、推重比和可靠性。由于整体叶盘几何结构复杂,叶片型面扭曲、厚度超薄,加之其材料多采用高温合金和钛合金,加工精度要求极高,使得传统数控铣削加工面临很大困难,极大地制约了先进发动机的研制和应用。电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的原理来蚀除工件材料的特种加工技术,因其具有的生产效率高、加工表面质量好、无工具损耗以及不受工件材料强度、硬度力学性能限制等诸多优点,成为了整体叶盘制造领域的重要加工工艺之一。作为整体叶盘电解加工工艺中的关键步骤,叶栅通道预加工不仅需要成功地在叶盘毛坯上加工出相邻叶片之间的通槽,确保叶片型面精加工的工具电极能够顺利进入通槽内完成后续的叶片型面精加工,而且还需要在通道表面预留均匀的加工余量,以满足型面精加工的整平比要求。目前常用的成型电极径向电解加工和套料电解加工方法对于扭曲程度较大、型面复杂的叶栅通道,加工出的叶片型面轮廓不能很好的贴合理论轮廓,容易产生余量不均匀,余量差较大的问题。为解决该问题,本文基于阴极变中心旋转套料电解加工方法,针对阴极进给角度、阴极型面轮廓、加工轨迹等开展了相关研究,首先通过将叶片截面线组向不同角度的平面进行投影,确定了工具阴极的最佳进给角度,其次,经过旋转和平移变换,将叶片各截面线包络于叶根处的最大截面线内,以获得最小的阴极型面轮廓,并以此为基础得到阴极运动轨迹,进而实现在加工过程中适时调整阴极的旋转中心以更好的适应叶片型面的变化这一目的。最后利用UG软件对整体叶盘变中心旋转套料电解加工过程进行了模拟仿真,并对加工余量进行测量分析。测量结果显示,整个叶片型面的余量差得到了显著下降,叶片各截面内的余量均匀性均得到一定程度的提高,表明这一加工方法有助于提高叶栅通道加工余量分布的均匀性,减小通道型面的余量差,能够为后续叶片精加工提供良好的加工基础。

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