一種可去除重熔層的航空渦輪葉片氣膜孔加工裝置的制作方法

本發明涉及電火花加工孔相關技術領域，具體涉及用于航空渦輪葉片電火花加工氣膜孔上的電極固定裝置。

背景技術：

渦輪是航空發動機中熱負荷和機械負荷最大的部件，渦輪葉片在發動機循環中承受著燒燃后的高溫高壓燃氣沖擊。渦輪前溫度是發動機性能的重要指標，提高渦輪前溫度是提高每千克氣體循環功、提高發動機推力的有效措施。由于渦輪葉片材料可承受的溫度有限，這就需要采用有效的冷卻方式來降低渦輪葉片的壁面溫度。

為了散熱，一般會在渦輪葉片上開出氣膜孔，用壁面上的噴口噴出冷卻空氣來阻隔主燃氣流對壁面加熱。由于航空發動機上的零部件對精度的要求是比較高的，一般采取加工精度較高的電火花加工工藝。但是使用電火花加工工藝在渦輪葉片上加工氣膜孔會使得氣膜孔內產生一定厚度的重熔層。重熔層的存在使得渦輪葉片上存在微小裂痕，對零件使用壽命造成較大影響。

為了解決這個問題，現在有申請人研究出了一種無重熔層氣膜孔的加工方法，申請號為：201210353590.7。這種技術理論上在一定程度上解決了電火花加工氣膜孔重熔層的問題。但是其技術本身在使用過程中還是存在較大缺陷，很難在實際加工過程中應用，這是由于：（1）渦輪葉片的結構是不規則的，在渦輪葉片上加工氣膜孔的時候，有些氣膜孔是位于一些比較刁鉆的角度，比如一些弧度較小的內凹中，無法實現；（2）如圖3所示，氣膜孔的角度是非常復雜并沒有規律，渦輪葉片表面也是無規律的曲面，有些小孔很難實現：（3）如圖4和圖5所示，氣膜孔在葉片上會有很多干涉，比如靠近兩邊緣板的位置，這里的孔離緣板是很近的，大概只有2~3mm，密封裝置無法實現。

技術實現要素：

本發明目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種可去除重熔層的航空渦輪葉片氣膜孔加工裝置，能夠在數控電火花小孔機床上不需要重復裝夾而一次性加工出無重熔層的氣膜孔，解決了現有技術中的問題。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種可去除重熔層的航空渦輪葉片氣膜孔加工裝置，包括本體和進液管，所述本體上設有用于安裝電極的電極通道和用于工作液的工作液通道，工作液通道連通進液口和本體出口部，所述電極通道也連通本體出口部，所述本體出口部便于電極從本體中伸出和工作液從本體中噴出，所述本體出口部外部為錐形，所述本體出口部內設有供電極和工作液通過的豎直通道；所述進液管包括用于通入去離子水的去離子水管、用于通入電解液的電解液管和用于與本體進液口連通工作液管；所述去離子水管、電解液管皆與工作液管連通。

進一步地，所述去離子水管、電解液管上皆設有電磁閥，所述電磁閥皆由數控機床控制系統控制。

具體地，所述本體還包括電極入口，所述電極通道與電極入口連通，電極入口呈喇叭形，便于安裝電極。

具體地，所述電極通道頂部設有定位耐磨件，所述定位耐磨件內設有喇叭形通道，構成了上述電極入口。

具體地，所述電極定位耐磨件的尺寸使得喇叭形通道的出口與電極之間的間隙不大于0.01mm。

具體地，所述電極定位耐磨件為鎢鋼/陶瓷制成的電極定位耐磨件。

具體地，所述電極通道的出口對應的電極通道外壁為錐形。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

（1）本發明的結構，在用電火花加工氣膜孔后，電解液可同時進行電解，將重熔層電解掉，實現產品無重熔層的效果；

（2）本發明的結構，使得在加工過程中能不需要重復裝配其他機構而實現了電火花加工和電化學加工，提高了生產效率；

（3）本發明可以隨使用者需要，把氣膜孔加工裝置的外部尺寸做到很小，使得可以加工任意位置，任意角度的氣膜孔

（4）本發明的結構簡單、成本低廉，值得大規模推廣使用。

附圖說明

圖1為實施例1的結構示意圖。

圖2為電極通道的出口的結構示意圖。

圖3為渦輪葉片部分結構示意圖1。

圖4為渦輪葉片部分結構示意圖2。

圖5為渦輪葉片部分結構示意圖3。

其中，附圖標記如下所示：1-本體，2-電極通道，21-電極通道的出口，3-工作液通道，4-本體出口部，5-進液口，6-電極入口。

具體實施方式

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種可去除重熔層的航空渦輪葉片氣膜孔加工裝置，下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1

如圖1~2所示，一種可去除重熔層的航空渦輪葉片氣膜孔加工裝置，包括本體1，所述本體上設有進液口5、工作液通道、本體出口部4、電極通道2、電極入口；所述進液口與工作液通道3連通，所述電極入口6與電極通道連通，所述工作液通道和電極通道皆與本體出口部連通。所述電極通道用于放置電極，工作液通道通入工作液。一般在電火花加工氣膜孔過程中，工作液為電解液和去離子水。

值得特別強調的是，所述電極通道為豎向通道，所述工作液通道也為豎向通道。所述電極通道設置在本體中心位置，所述工作液通道有四個，均勻的分布在電極通道四周。

所述電極入口呈現喇叭狀，便于電極的插入。

值得強調的是，所述電極入口由電極定位耐磨件構成，所述電極定位耐磨件設置在電極通道頂部形成電極入口，所述電極定位耐磨件內部設有喇叭形通道，使得電極入口呈現喇叭狀。

所述本體以其外部形狀來看，可以從上到下依次分為第一本體、第二本體、第三本體和第四本體；所述第一本體、第二本體、第三本體的外部形狀皆為圓柱形，所述第一本體的外徑小于第二本體的外徑，使得形成一個臺階構造，作為便于數控機床夾持的夾持部。

第三本體的外徑小于第二本體的外徑，這樣設計的原因是考慮到工作液的快速通入和節約工作液用量的原因，第二本體上對應的工作液通道的內徑要大于第三本體上對應的工作液通道的內徑，為了實現上述尺寸，第三本體外徑要小于第二本體的外徑。

第四本體由上至下，外徑依次減小，由于本體出口部是設置在第四本體上的，這樣就能夠使得本體出口部的外部為收斂狀，保證了最少的干涉，在很小的空間都能正常的加工。

本體出口部內部為豎直通道，這是由于本體出口部內部的豎直通道起到引流的作用，確保工作液（特別是高壓電解液）能充分的進入加工間歇，使得電解狀態穩定，以得到穩定的無重熔層小孔。

還需說明的是，為了使得電極能夠起到引流作用，工作液能夠匯聚到電極周圍，隨電極的伸出噴出到加工間隙內，所述電極通道的出口21對應的電極通道壁也為收斂狀。

本實施例中，本體出口部內部的豎直通道的內徑大于電極通道的內徑。

本實施例中，電極定位耐磨件優選為鎢鋼/陶瓷制成的電極定位耐磨件。采用了電極定位耐磨件是由于電極在打孔的時候是高速旋轉的，容易產生磨損，為了確保氣膜孔加工裝置的使用壽命，設計了定位耐磨件。

值得特別強調的是，所述電極定位耐磨件的尺寸應當使得電極定位耐磨件與電極之間的間隙不大于0.01mm，使得電極高速旋轉時不會有太大的擺動。

本實施例設計的目的是為了實現在電火花加工氣膜孔后立即注入電解液對氣膜孔內壁因電火花加工造成的重熔層進行電解，從而實現產品無重熔層的效果。而為了要很好的實現產品無重熔層，則必須保證電解液是跟隨電極均勻的注入了氣膜孔與電極之間的間歇內。因此在電極通道的出口收斂和本體出口部收斂就是為了保證這一點。

本實施例所述裝置是安裝在數控機床的夾頭上的，安裝方法按照常規方法即可，不做詳細描述。

本實施例中，所述收斂狀可以理解為錐形結構。

實施例2

本實施例與實施例1的區別在于，還包括進液管，所述進液管為三通管，所述三通管包括分別用于通入離子水的去離子水管、用于通入電解液的電解液管和用于與進液口連通的工作液管，所述去離子水管、電解液管皆與工作液管連通，所述去離子水管、電解液管上設有由數控機床的控制系統控制的電磁閥。

本實施例存在的意義是，電火花加工一般都是應用在自動機床上的，因此設計三通管和閥門直接由機床的控制系統控制電解液和去離子水的進入即可。

本實施例中，所述電極通道是穩定電極的，使電極在旋轉時不會有太大的跳動；工作液通道與進液口和本體出口部連通，本體出口部的收斂形狀可以使工作液更好的匯聚，起到引流的作用，使工作液能充分進入加工間歇。

在開始加工前，數控機床的控制系統控制電磁閥接通去離子水，去離子水經過電磁閥到達進液口，經過工作液通道以及出口噴向工件表面，開始進行電火花放電加工，去離子水可以帶走放電產生的殘渣以及冷卻工件表面；數控系統控制電極向下送進；當深度到達設定值時，系統停止對電極的送進，并通過控制電磁閥關閉去離子水管道，打開電解液電磁閥，使高壓電解液經過電磁閥進入工作液入口以及工作液通道，經過出口高速噴向電極周圍的與氣膜孔之間的加工間歇，進行對小孔內壁進行電化學加工，當設定的電解時間達到時，系統關閉電解液并抬起電極，為加工下一個孔做準備。

從實施例的使用方法就能看出本實施例的結構的一個重要優點，本實施例的結構使得電極有引流作用，高壓電解液是跟隨電極噴出的，也就是說，在任何刁鉆的角度打孔，只要電極能夠打出氣膜孔，電解液就可以進入加工間歇電解重熔層，這也是本實施例非常重要的一個優點；由于本結構的高壓電解液完全包裹了電極的放電部分，故本裝置同樣也適用于電化學銑削加工，可以結合電火花放電加工加工出無重熔層的簸箕孔。

實驗例

將實施例2所述產品應用在電火花加工氣膜孔過程中，并與傳統的電火花加工、電化學加工、激光加工加工氣膜孔進行對比試驗，試驗結果如下：

綜上所述，（1）本發明使得渦輪葉片氣膜孔無重熔層加工；（2）改善了渦輪葉片氣膜孔的加工質量；（3）提高了無重熔層氣膜孔的加工效率。

本實施例可以提高無重熔層氣膜孔的加工效率的原理在于：一般的電火花打孔機為了盡可能的控制重熔層厚度（有些零件允許有重熔層的情況，一般航空標準下，重熔層厚度最大不能超過0.05mm，有的必須要小于0.03mm)而必須在普通電火花加工的基礎上減小放電功率，這樣加工效率就會大幅下降；而應用本實施例的電火花加工的時候完全不用考慮重熔層的問題，反而可以在普通電火花加工的基礎上提高放電功率，使電火花加工的效率得到很大提高，就算是算上電解消耗時間也比之前的普通電火花加工效率高出很多；而且電解加工只是去除重熔層，所以電解的時間是很短的。

按照上述實施例，便可很好地實現本發明。值得說明的是，基于上述結構設計的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本發明上做出的一些無實質性的改動或潤色，所采用的技術方案的實質仍然與本發明一樣，故其也應當在本發明的保護范圍內。