本發(fā)明涉及一種向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置及方法，屬于電解加工領域。

背景技術：

1、電解加工是一種基于電化學陽極溶解原理去除材料的工藝方法。由于其具有工具無損耗、不受材料機械加工性能限制、加工質量好、加工效率高等特點，電解加工被廣泛應用于航空、航天、兵器等領域。尤其在航空發(fā)動機整體構件的加工制造中，電解加工已經(jīng)成為整體構件加工制造的主流加工工藝之一。

2、向心構件作為航空/航天發(fā)動機壓氣機的核心部件，具有特征密集、通道狹窄、結構開敞性差和材料難加工的特點，其加工質量直接影響著壓氣機的使用壽命與性能。國內多采用銑削加工方式研制向心構件，但只能實現(xiàn)扇段件的制造，無法實現(xiàn)完整件的加工；國內少部分采用電解加工方法研制向心構件，采用單電極加工模式，且只能完成等截面結構特征的加工，存在刀具損耗嚴重、加工效率低、加工對象受限等問題。

3、在專利“一種整體葉盤電解成形旋轉開形工裝及電解成形方法”（申請?zhí)朿n201911052748.5?申請人?中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司，發(fā)明人?鄭鑫?劉海波?桓恒?陳東）中，利用所設計工裝對整體葉盤變曲面葉片旋轉開形加工，加工出的葉片余量均勻，且精度高。在專利“多級整流定子內向葉片的套料電解加工裝置與方法”（申請?zhí)朿n201911298730.3?申請人?南京航空航天大學，發(fā)明人?朱棟?張超?朱荻）中，提出一種模塊化工具陰極設計方法，可快速拆卸更換進液連接座上的陰極模組，實現(xiàn)對整流定子多級內向葉片的套形電解加工加工。在專利“一種整體葉盤一體化電解加工的方法及電解工具”（申請?zhí)?201911225268.4?申請人合肥工業(yè)大學，發(fā)明人張聚臣?李興林?陳遠龍?張斌）中，提出一種曲面陰極多軸聯(lián)動實現(xiàn)復雜型面整體葉盤葉盆、葉背和輪轂一體化電解加工工具，獲得具有復雜扭曲形狀的整體葉盤工件。上述專利都是關于電解加工在航空發(fā)動機整體構件上的研究，但在提高加工效率上存在一定局限性，單次進給只能完成單個葉片的加工，無法實現(xiàn)多葉片同步加工。

4、在專利“多級葉盤多葉片套型電解加工機構及方法”（申請?zhí)?cn202310427704.6申請人?南京航空航天大學?發(fā)明人?朱棟?王朋輝?朱荻?劉嘉）中，提出一種多級葉盤多葉片套型電解加工機構及方法，各級工具陰極部分向心進給運動，提高了多級葉盤套型電解加工的加工效率。目前，航空發(fā)動機上向心構件種類繁多，通常單個向心構件包含幾十個甚至上百個結構特征，單結構加工效率低下；當前多工位加工裝置只能實現(xiàn)單一方向進給，難以加工復雜旋轉結構的加工需求；此外，向心構件結構特殊、內部空間狹窄，多工位同步加工裝置設計難度大，通用性和柔性不強，難以滿足其多葉片徑向同步加工的需求。因此，本發(fā)明提出一種向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置及方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置及方法，以適配具備不同結構特征的向心構件，實現(xiàn)向心構件多工位同步旋進式電解加工，提高向心構件的電解加工效率與穩(wěn)定性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供一種向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置，由向心構件、安裝座、多工位同步直線進給裝置以及多工位同步旋轉裝置組成；上述向心構件由向心輪盤以及均布于盤內內壁的若干向心結構組成；上述安裝座包括工件安裝盤和工具安裝盤；上述工件安裝盤為中空結構，分為上下兩層安裝面，上層安裝面用于安裝向心構件，下層安裝面與機床轉臺相連使得工件安裝盤能夠隨機床轉臺轉動；工具安裝盤通過圓形滑槽結構安裝于工件安裝盤空腔內，且工具安裝盤通過兩組壓緊螺栓與輔助固定桿固定連接；上述多工位同步直線進給裝置包括1個棱臺牽引塊和n組工具陰極模塊；其中棱臺牽引塊是一個正多棱臺結構，包括n個側棱和n個側面，棱臺牽引塊的橫截面從上向下越來越??；棱臺牽引塊的上端用于與機床主軸相連；棱臺牽引塊的每個側棱面均安裝一組直線導軌，直線導軌上安裝有與棱臺牽引塊的傾斜角度相同的斜面安裝滑塊；其中n組工具陰極模塊沿周向均布于向心構件內側，且均由工具陰極桿和工具陰極組成；工具陰極桿通過引電板與斜面安裝滑塊連接；引電板與斜面安裝滑塊之間具有轉動副；上述多工位同步旋轉裝置包括n個與工具陰極模塊對應的旋轉支撐座；旋轉支撐座的底部固定在工具安裝盤上，旋轉支撐座的上部呈中空結構，用于支撐工具陰極模塊；上述工具陰極桿外壁面嵌入多組滾珠，上述旋轉支撐座的中空內壁均布多組與之配合的螺旋滾珠導向槽；上述旋轉支撐座外側端部配有仿形絕緣罩；

4、所述的向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置，其特征在于：上述工件安裝盤的側壁面為局部鏤空結構；上述工具安裝盤通過輔助固定桿連接機床輔助基座；輔助固定桿一端與機床輔助基座相固定，另一端穿過工件安裝盤側壁面鏤空結構后連接工具安裝盤；上述工具安裝盤上表面通過兩組壓緊螺栓與工件安裝盤壓緊，限制工具安裝盤在垂直方向的自由度。

5、所述的向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置，其特征在于：上述工具陰極桿內部設有電解液供液通道，向工具陰極加工區(qū)供液。

6、所述的向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置，其特征在于：上述工具陰極桿外壁面上用于安裝所述滾珠定位槽的半徑，以及上述旋轉支撐座的螺旋滾珠導向槽的半徑均與所述滾珠的半徑相等；其中螺旋滾珠導向槽的軌跡能夠簡化為圓柱螺旋線模型，根據(jù)工具陰極旋轉角度α和工具陰極的進給距離δl進行計算，螺旋線長度s為：

7、。其中d為旋轉支撐座中空內壁的直徑；上述螺旋滾珠導向槽實際長度s大于螺旋線長度s。

8、所述的向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置，其特征在于：旋轉支撐座的頂部設有異形槽，用于當工具陰極模塊旋轉進給時，避免供液管路與旋轉支撐座發(fā)生碰撞。

9、所述的向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置，其特征在于：上述工具陰極模塊為可替換結構，加工出具有不同向心結構的向心構件。

10、本發(fā)明還提供了一種向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置的多工位旋進式電解加工方法，其特征在于：在加工開始前，斜面安裝滑塊位于棱臺牽引塊的尖部附近，各工具陰極的端面均與向心構件的加工面之間保持初始加工間隙；待加工開始后，機床主軸帶動棱臺牽引塊向下移動；斜面安裝滑塊相對于直線導軌向上滑動，將棱臺牽引塊的軸向作用力轉化為徑向作用力，施加在工具陰極模塊上；工具陰極桿在徑向作用力下，帶動滾珠沿旋轉支撐座內壁的螺旋滾珠導向槽軌跡轉動，實現(xiàn)多個工位工具陰極的同步旋轉進給運動；待加工結束后，機床主軸帶動棱臺牽引塊向上移動，在斜面安裝滑塊與旋轉支撐座的帶動下，工具陰極模塊沿進給軌跡原路返回至初始加工位置；工具安裝盤位置保持不變，松開兩組壓緊螺栓，旋轉工件安裝盤，帶動向心構件轉至下一工位，其他組成部分均靜止不動；重復上述步驟即可進行下一組向心結構特征的加工。

11、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

12、（1）本發(fā)明設計了向心構件多工位同步旋轉進給電解加工裝置，實現(xiàn)向心構件多工位同步旋進式電解加工。棱臺牽引塊在機床主軸的壓力作用下做軸向運動，隨著截面面積的增大，斜面安裝滑塊與直線導軌組合將棱臺牽引塊的軸向運動轉換為工具陰極模塊的徑向運動。相較于單電極加工模式，該裝置可同步完成多工位工具電極的徑向進給，大幅提高向心構件的加工效率。

13、（2）本發(fā)明設計了多工位同步旋轉裝置，可同步完成工具陰極的直線、旋轉的復合進給運動。工具陰極桿與旋轉支撐座之間通過滾珠轉動配合，在棱臺牽引塊的推動下使?jié)L珠沿螺旋滾珠導向槽轉動，實現(xiàn)工具陰極的旋轉進給運動。相較于傳統(tǒng)裝置只能實現(xiàn)多工位等截面向心構件的加工，該裝置可實現(xiàn)多路工具陰極的徑向旋轉運動，加工出具有空間扭曲特征的向心構件。

14、（3）本發(fā)明設計的多工位同步旋轉進給電解加工裝置，通過單軸輸入，即可實現(xiàn)多路工具陰極的同步旋轉進給運動，大幅簡化了多工位電解加工機床的設計過程；通過更換工具陰極和部分組件即可實現(xiàn)向心葉片、葉柵通道以及機匣槽等向心結構特征的柔性加工，該裝置具有較好的工藝適配性。