一种多个复杂曲面类零件同步电解分割加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多个复杂曲面类零件同步电解分割加工装置，它是一种基于电化学原理，利用带状工具电极实现毛坯多余材料与复杂曲面类零件直接分割加工隶属于电解加工技术领域。它可将航空航天上具有复杂曲面的零件初加工时间极大的缩短，复杂曲面类零件加工前的毛坯成本和加工成本明显降低。并且本装置还可以应用于多种航空复杂结构难加工材料件的初加工，具有广泛的应用性。
【背景技术】
[0002]复杂曲面类零件的加工制造一直是航空航天产业发展的重点和难点之一，由于这些结构件基本都是钛合金或高温合金等难加工材料制成，传统加工方法较多采用数控铣肖Ij、磨削或者数控电解(成型电极加工或展成加工)
[0003]电解加工技术作为特种加工方式针对难加工材料具有优良的效果，国内外在航空复杂结构件如整体叶盘的电解加工领域已有较多的研宄，如英国的R.R公司开发出了电解加工叶片的全自动生产线、美国GE公司开发了五轴数控电解加工机床，我国南京航空航天大学也在着力研宄航空发动机叶轮叶片的电解加工技术，在叶轮及叶片的初加工领域已取得了一定成果，并逐步转向整体叶轮的精密加工方向。但现有复杂曲面类零件的电解加工技术大多采用简单电极或成形电极的展成运动来实现，加工方式仍然是逐层点滴去除多余材质，加工效率仍不是很高。现有电解切割技术基本都采用线状电极，大多只能局限于板材等二维空间的切割技术，且效率较低。该发明提出的带状电极直接分割加工技术采用柔性可变形电极，必要时施加阴极的低频振动，结合本发明提出的同步机构和电解场密闭冲液技术能够显著提高航空航天复杂曲面类零件的初加工效率，降低加工成本，并能较大程度提尚废料的利用率。
【发明内容】
[0004]1、目的:本发明的目的是提供一种多个复杂曲面类零件同步电解分割加工装置，采用柔性带状电极可将毛坯中多余的材料与复杂曲面类零件进行直接分割，避免传统方法以切肩或展成电解的方式逐层去除多余的材料。本发明可将航空航天复杂曲面类零件的初加工时间极大的缩短，加工前的毛坯成本和加工成本明显降低。
[0005]2、技术方案:为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案。
[0006]一种多个复杂曲面类零件同步电解分割加工装置，其特征在于:该装置由机床底座(1)，运动组件a(2)，阴极控制杆组(3)，运动组件b (4)，工具阴极组(5)，复杂曲面类零件毛坯￠)，运动组件c (7)，运动组件d(8)，运动组件e (9)组成，它们之间的位置连接关系是:运动组件a (2)、运动组件b (4)、运动组件c (7)、运动组件d (8)和运动组件e (9)都固连于机床底座(I)上，它们分别由自身的运动轴提供运动。机床底座(I)左端一侧，阴极控制杆组(3)左端通过胡克铰链(Jl)连接于运动组件a上，阴极控制杆组(3)中间部位通过球铰或者胡克铰链(J2)连接于运动组件b上；机床底座(I)右端一侧的阴极控制杆组(3)与左侧一端阴极控制杆组(3)呈镜像对称分布，分别通过胡克铰链(Jl)连接于运动组件d(8)和通过球铰或者胡克铰链(J2)连接于运动组件c (7)上。工具阴极组(5)两端分别固连于阴极左右两端的阴极控制杆组(3)上。叶片毛坯(6)固连于运动组件e(9)上。如此，运动组件a(2)、b(4)、c(7)、d(9)控制阴极控制杆组(3)的运动，阴极控制杆组(3)控制工具阴极组(5)的运动和变形情况，运动组件e (9)控制叶片毛坯￠)的运动。
[0007]所述机床底座为采用铸铁或大理石制造的基体，用于安装多个运动组件和机床壳体等；
[0008]所述运动组件a (2)由X轴(2-11)、Y轴(2-13)和支杆I (2-12)组成，它们之间的位置连接关系是:Y轴(2-13)通过Y轴基座固连于X轴移动平台(2-5)上，支杆1(2-12)固连于Y轴移动平台上；该X轴(2-11)由X轴基座(2-1)，双直线导轨与滑块(2-2)，侧板I (2-3)，防护罩(2-5)，X轴移动平台(2-5)，滚珠丝杠螺母(2_6)，滚珠球轴承(2_7)，侧板2 (2-8)，伺服电机(2-9)和联轴器(2-10)组成，它们之间的位置连接关系是:Χ轴基座(2-1)左右两端分别固连侧板I (2-3)和侧板2 (2-8)，双直线导轨与滑块(2_2)固连在X轴基座(2-1)前后两端，滚珠丝杠螺母(2-6)通过两个滚珠球轴承(2-7)连接在侧板1(2-3)和侧板2 (2-8)上，同时滚珠丝杠螺母(2-6)上的螺母螺纹连接X轴移动平台(2-5)，防护罩(2-5)两端连接侧板和移动平台，伺服电机(2-9)通过联轴器连接于滚珠丝杠螺母(2-6)的右端，同时固连在侧板2 (2-8)上；该Y轴与X轴具有完全相同的结构，只是安装时相互垂直即可，具体结构不做累述；该支杆I是:整体为“丁”字形，下端固连于Y轴移动平台上，上端通过7个胡克铰链(Jl)连接阴极控制杆组(3)。
[0009]所述阴极控制杆组是由七根相同结构的杆组成，一端具有胡克铰链(Jl)与运动组件a(2)或者d(8)连接，另一端具有螺纹孔，螺纹连接工具阴极组(5)，中间部位具有球铰或者胡克铰链(J2)与运动组件b (4)或者c (7)连接；
[0010]所述运动组件b的结构与运动组件a(2)基本相同，不同之处在于增加了 Z轴固连在Y轴移动平台上，而Z轴结构又与X轴结构完全相同，支杆2(4-3)与支杆I (2-12)基本相同，固连在Z轴移动平台上；
[0011]所述工具阴极组是由七根紫铜带状电极组成，厚度约为0.5-2mm，宽3_8mm，长150-200_，在阴极控制杆组(3)的控制下，可以实时变换形状切割复杂曲面类零件；
[0012]所述复杂曲面类零件毛坯是待加工件；
[0013]所述运动组件c是与运动组件b (4)结构完全相同的结构；
[0014]所述运动组件d是与运动组件b (4)和运动组件c (7)结构完全相同的结构；
[0015]所述运动组件e是由Z轴(9-1)，支杆3 (9-2)，防护罩2 (9-3)，零件夹具(9_4)，工作台(9-5)组成。运动组件e(9)底部有两个平行放置的Z轴(9-1)，两个伺服电机同步转动通过滚珠丝杠螺母副带动运动平台往复升降运动，固连于运动平台的支杆(9-2)随同运动，便带动了工作平台(9-6)实现Z向运动，复杂曲面类零件毛坯(6)通过零件夹具(9-4)的夹持固定在工作台(9-5)上，便具备了 Z向运动。
[0016]本发明利用12轴运动控制机构实现柔性带状电极实时拟合复杂曲面类零件型面，同时Z向运动将毛坯中多余的材料与零件直接分割，完成复杂曲面类零件的净成形或近净成形加工，该装置还结合了电解场的密闭冲液技术。
[0017]其中，工具阴极组(5)为带状柔性电极，利用其一侧边面作为工作区域(其余各面涂上绝缘涂层(10))，因在厚度方向尺寸很小(0.1-2_)，可使切缝很窄，提高加工精度和效率；同时在宽度方向上又有很高的强度，可提供很好的形状保持能力，为工具阴极组(5)的变形提供了条件。
[0018]其中，运动控制机构包括:运动组件a (2)、b⑷、c(7)、d⑶、e (9)，其中运动组件a⑵具有X和Y两个方向的平动，运动组件b (4)、c (7)、d (8)分别具有X、Y、Z三个方向的平动，运动组件e(9)具有Z向平动。
[0019]其中，运动组件a(2)包括X(2-11)轴和Y轴(2-13), X轴由伺服电机(2-9)通过联轴器(2-10)、滚珠丝杠及滚珠丝杠螺母(2-6)带动X轴移动平台(2-5)往复运动，便可带动固连于X轴移动平台(2-5)的Y轴(2-13)做X向运动，Y轴(2-13)同样采用滚珠丝杠螺母副实现Y向的往复运动，Y轴运动平台上固连支杆I (2-12)，阴极控制杆组(3) —端通过胡克铰连接于支杆(2-12)上，这样阴极控制杆组(3) —端便具有了 X和Y方向的运动。
[0020]如图4所示，运动组件b(4)、c(7)、d(8)具有X、Y、Z三轴运动，(以运动组件b(4)为例)其中X轴(4-1)、Υ轴(4-4)与运动组件a(2)完全相同，Z轴(4_2)固联于Y轴运动平台上，其Z向运动的实现同样采用滚珠丝杠螺母副，支杆(4-3)固连于Z轴运动平台上，阴极控制