一種多個復雜曲面類零件同步電解分割加工裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多個復雜曲面類零件同步電解分割加工裝置，它是一種基于電化學原理，利用帶狀工具電極實現毛坯多余材料與復雜曲面類零件直接分割加工隸屬于電解加工技術領域。它可將航空航天上具有復雜曲面的零件初加工時間極大的縮短，復雜曲面類零件加工前的毛坯成本和加工成本明顯降低。并且本裝置還可以應用于多種航空復雜結構難加工材料件的初加工，具有廣泛的應用性。
【背景技術】
[0002]復雜曲面類零件的加工制造一直是航空航天產業發展的重點和難點之一，由于這些結構件基本都是鈦合金或高溫合金等難加工材料制成，傳統加工方法較多采用數控銑肖Ij、磨削或者數控電解(成型電極加工或展成加工)
[0003]電解加工技術作為特種加工方式針對難加工材料具有優良的效果，國內外在航空復雜結構件如整體葉盤的電解加工領域已有較多的研宄，如英國的R.R公司開發出了電解加工葉片的全自動生產線、美國GE公司開發了五軸數控電解加工機床，我國南京航空航天大學也在著力研宄航空發動機葉輪葉片的電解加工技術，在葉輪及葉片的初加工領域已取得了一定成果，并逐步轉向整體葉輪的精密加工方向。但現有復雜曲面類零件的電解加工技術大多采用簡單電極或成形電極的展成運動來實現，加工方式仍然是逐層點滴去除多余材質，加工效率仍不是很高。現有電解切割技術基本都采用線狀電極，大多只能局限于板材等二維空間的切割技術，且效率較低。該發明提出的帶狀電極直接分割加工技術采用柔性可變形電極，必要時施加陰極的低頻振動，結合本發明提出的同步機構和電解場密閉沖液技術能夠顯著提高航空航天復雜曲面類零件的初加工效率，降低加工成本，并能較大程度提尚廢料的利用率。
【發明內容】
[0004]1、目的:本發明的目的是提供一種多個復雜曲面類零件同步電解分割加工裝置，采用柔性帶狀電極可將毛坯中多余的材料與復雜曲面類零件進行直接分割，避免傳統方法以切肩或展成電解的方式逐層去除多余的材料。本發明可將航空航天復雜曲面類零件的初加工時間極大的縮短，加工前的毛坯成本和加工成本明顯降低。
[0005]2、技術方案:為了實現上述目的，本發明采用下述技術方案。
[0006]一種多個復雜曲面類零件同步電解分割加工裝置，其特征在于:該裝置由機床底座(1)，運動組件a(2)，陰極控制桿組(3)，運動組件b (4)，工具陰極組(5)，復雜曲面類零件毛坯￠)，運動組件c (7)，運動組件d(8)，運動組件e (9)組成，它們之間的位置連接關系是:運動組件a (2)、運動組件b (4)、運動組件c (7)、運動組件d (8)和運動組件e (9)都固連于機床底座(I)上，它們分別由自身的運動軸提供運動。機床底座(I)左端一側，陰極控制桿組(3)左端通過胡克鉸鏈(Jl)連接于運動組件a上，陰極控制桿組(3)中間部位通過球鉸或者胡克鉸鏈(J2)連接于運動組件b上；機床底座(I)右端一側的陰極控制桿組(3)與左側一端陰極控制桿組(3)呈鏡像對稱分布，分別通過胡克鉸鏈(Jl)連接于運動組件d(8)和通過球鉸或者胡克鉸鏈(J2)連接于運動組件c (7)上。工具陰極組(5)兩端分別固連于陰極左右兩端的陰極控制桿組(3)上。葉片毛坯(6)固連于運動組件e(9)上。如此，運動組件a(2)、b(4)、c(7)、d(9)控制陰極控制桿組(3)的運動，陰極控制桿組(3)控制工具陰極組(5)的運動和變形情況，運動組件e (9)控制葉片毛坯￠)的運動。
[0007]所述機床底座為采用鑄鐵或大理石制造的基體，用于安裝多個運動組件和機床殼體等；
[0008]所述運動組件a (2)由X軸(2-11)、Y軸(2-13)和支桿I (2-12)組成，它們之間的位置連接關系是:Y軸(2-13)通過Y軸基座固連于X軸移動平臺(2-5)上，支桿1(2-12)固連于Y軸移動平臺上；該X軸(2-11)由X軸基座(2-1)，雙直線導軌與滑塊(2-2)，側板I (2-3)，防護罩(2-5)，X軸移動平臺(2-5)，滾珠絲杠螺母(2_6)，滾珠球軸承(2_7)，側板2 (2-8)，伺服電機(2-9)和聯軸器(2-10)組成，它們之間的位置連接關系是:Χ軸基座(2-1)左右兩端分別固連側板I (2-3)和側板2 (2-8)，雙直線導軌與滑塊(2_2)固連在X軸基座(2-1)前后兩端，滾珠絲杠螺母(2-6)通過兩個滾珠球軸承(2-7)連接在側板1(2-3)和側板2 (2-8)上，同時滾珠絲杠螺母(2-6)上的螺母螺紋連接X軸移動平臺(2-5)，防護罩(2-5)兩端連接側板和移動平臺，伺服電機(2-9)通過聯軸器連接于滾珠絲杠螺母(2-6)的右端，同時固連在側板2 (2-8)上；該Y軸與X軸具有完全相同的結構，只是安裝時相互垂直即可，具體結構不做累述；該支桿I是:整體為“丁”字形，下端固連于Y軸移動平臺上，上端通過7個胡克鉸鏈(Jl)連接陰極控制桿組(3)。
[0009]所述陰極控制桿組是由七根相同結構的桿組成，一端具有胡克鉸鏈(Jl)與運動組件a(2)或者d(8)連接，另一端具有螺紋孔，螺紋連接工具陰極組(5)，中間部位具有球鉸或者胡克鉸鏈(J2)與運動組件b (4)或者c (7)連接；
[0010]所述運動組件b的結構與運動組件a(2)基本相同，不同之處在于增加了 Z軸固連在Y軸移動平臺上，而Z軸結構又與X軸結構完全相同，支桿2(4-3)與支桿I (2-12)基本相同，固連在Z軸移動平臺上；
[0011]所述工具陰極組是由七根紫銅帶狀電極組成，厚度約為0.5-2mm，寬3_8mm，長150-200_，在陰極控制桿組(3)的控制下，可以實時變換形狀切割復雜曲面類零件；
[0012]所述復雜曲面類零件毛坯是待加工件；
[0013]所述運動組件c是與運動組件b (4)結構完全相同的結構；
[0014]所述運動組件d是與運動組件b (4)和運動組件c (7)結構完全相同的結構；
[0015]所述運動組件e是由Z軸(9-1)，支桿3 (9-2)，防護罩2 (9-3)，零件夾具(9_4)，工作臺(9-5)組成。運動組件e(9)底部有兩個平行放置的Z軸(9-1)，兩個伺服電機同步轉動通過滾珠絲杠螺母副帶動運動平臺往復升降運動，固連于運動平臺的支桿(9-2)隨同運動，便帶動了工作平臺(9-6)實現Z向運動，復雜曲面類零件毛坯(6)通過零件夾具(9-4)的夾持固定在工作臺(9-5)上，便具備了 Z向運動。
[0016]本發明利用12軸運動控制機構實現柔性帶狀電極實時擬合復雜曲面類零件型面，同時Z向運動將毛坯中多余的材料與零件直接分割，完成復雜曲面類零件的凈成形或近凈成形加工，該裝置還結合了電解場的密閉沖液技術。
[0017]其中，工具陰極組(5)為帶狀柔性電極，利用其一側邊面作為工作區域(其余各面涂上絕緣涂層(10))，因在厚度方向尺寸很小(0.1-2_)，可使切縫很窄，提高加工精度和效率；同時在寬度方向上又有很高的強度，可提供很好的形狀保持能力，為工具陰極組(5)的變形提供了條件。
[0018]其中，運動控制機構包括:運動組件a (2)、b⑷、c(7)、d⑶、e (9)，其中運動組件a⑵具有X和Y兩個方向的平動，運動組件b (4)、c (7)、d (8)分別具有X、Y、Z三個方向的平動，運動組件e(9)具有Z向平動。
[0019]其中，運動組件a(2)包括X(2-11)軸和Y軸(2-13), X軸由伺服電機(2-9)通過聯軸器(2-10)、滾珠絲杠及滾珠絲杠螺母(2-6)帶動X軸移動平臺(2-5)往復運動，便可帶動固連于X軸移動平臺(2-5)的Y軸(2-13)做X向運動，Y軸(2-13)同樣采用滾珠絲杠螺母副實現Y向的往復運動，Y軸運動平臺上固連支桿I (2-12)，陰極控制桿組(3) —端通過胡克鉸連接于支桿(2-12)上，這樣陰極控制桿組(3) —端便具有了 X和Y方向的運動。
[0020]如圖4所示，運動組件b(4)、c(7)、d(8)具有X、Y、Z三軸運動，(以運動組件b(4)為例)其中X軸(4-1)、Υ軸(4-4)與運動組件a(2)完全相同，Z軸(4_2)固聯于Y軸運動平臺上，其Z向運動的實現同樣采用滾珠絲杠螺母副，支桿(4-3)固連于Z軸運動平臺上，陰極控制