CN103817387A - 航空用格栅零件电火花加工方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航空用格栅零件电火花加工方法及其装置，该电火花加工方法是在电火花加工中引入超声波，使工件和冷却液介质作超声振动，超声声学部件紧固在电火花加工机床工作台侧边，电火花加工用的方波脉冲电源加到工具电极和工件上；加工时主轴作伺服进给,使工件端面作超声振动。该电火花加工装置包括工作液箱以及与工作液箱匹配设置的工作台、超声振动系统、电火花放电系统和油箱；工作液箱内填充有工作液；超声发生器为设置于工作液箱内底部的一对。本发明的电火花加工方法操作简单、方便，加工效率高、工具电极损耗少，电极成本低，加工质量好。本发明的电火花加工装置结构设计简单、合理，使用安全、可靠，加工效率高、质量高。
Description
技术领域
本发明涉及航空领域零部件加工技术领域，尤其涉及一种航空用格栅零件电火花加工方法及其装置。
背景技术
现阶段的航空零件进气格栅都是通过电火花机床来加工的，是靠电火花机床的电能和热能来蚀除以达到目的，而现代航空使用的格栅都是钛合金材料，电火花加工钛合金相对来说效率低。而现代航空中在大量的使用钛合金，钛合金是种难以加工的材料，以目前加工方式的加工效率远远跟不上航空制造业的需求量，所以得寻求更佳的加工方法来解决效率低的问题。
随着我国航空产业的飞速发展，对钛合金材料使用的越来越多。飞机型号越来越多样化，所需的格栅形状尺寸也越来越复杂。目前国内大部分都采用电火花来加工，由于格栅在加工时是有多角度的摆放后才加工的，这样就导致在加工时电极和零件接触后进行的是尖点放电，这种放电方式非常不利于加工，易结碳和电弧放电，这样就出现烧伤、结瘤和损伤电极。某些型号的格栅在加工时零件平面跟电极形成的夹角高达74度、孔与孔之间的壁厚只0.5mm，入口面呈刀口，加工中极易成缺口状影响质量要求，材料又是钛合金的，在这种情况下只能改变放电参数来获得稳定的质量，但是加工效率更低，拖延了工期。格栅结构的多样化使得所要加工的尺寸和形状很具有难度要加工的2.53x2.53菱形孔的锐角只有16度，在加工过程中电极的尖角损耗很严重，这样就影响着质量和降低效率，同时也更频繁的更换铜钨电极增加了成本。
目前采用单一能场的电火花加工格栅零件存在着几方面的缺点：生产效率较低，电极损耗较大增加了成本，质量不太稳定。电火花加工中，短路、断路、电弧脉冲等情况的出现使得有效的火花放电减少，从而影响了加工效率。由于表面张力、固液材料的粘结力等因素，放电过程中，被熔化的材料往往不能完全抛出，以至于影响了加工质量。
发明内容
本发明是为了解决现有电火花加工格栅零件生产效率较低，电极损耗较大，加工成本高，质量不太稳定等问题而提出一种加工效率较高，工具电极损耗明显减少，电极成本显著降低且加工质量得到显著提高的航空用格栅零件电火花加工方法及其装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
上述的航空用格栅零件电火花加工方法，是在电火花加工中引入超声波，使工件和冷却液介质作超声振动，超声声学部件紧固在电火花加工机床工作台侧边，电火花加工用的方波脉冲电源加到工具电极和工件上；同时，加工时主轴作伺服进给,使工件端面作超声振动。
所述航空用格栅零件电火花加工方法，其中：在在电火花加工中引入超声波之前，首先，要把工装安装在机床的工作台上校正，再把格栅零件安装在工装上；其次，安装校正电极，即把电极和连接板组装在一起并一起安装在机床主轴上进行校正；接着，用电极在格栅零件上找到起始点位置；紧接着，在电控柜上设置好加工用的放电参数，在超声波控制器上设置好参数；最好，依次启动油泵、超声振动控制器和电控柜，进入加工状态。
一种航空用格栅零件电火花加工装置，包括工作液箱以及与所述工作液箱匹配设置的工作台、超声振动系统、电火花放电系统、超声发生器、超声振动控制器和油箱；所述工作液箱内填充有工作液；所述电火花放电系统包括设置于所述工作液箱外侧的Z轴伺服系统、设于所述Z轴伺服系统底侧的伺服主轴、装设于所述主轴上的电极以及设置于所述工作液箱外侧并与所述Z轴伺服系统电连接的脉冲电源控制电柜；所述工作台用于放置工件的一端穿设于所述工作液箱内部；所述超声发生器为匹配设置于所述工作液箱的内底部的一对，所述的一对超声发生器完全浸于所述工作液内；所述超声振动控制器位于所述工作液箱的外部，其导线分别与所述的一对超声发生器连接；所述电极一端浸入所述工作液内并与置于所述工作台上的工件接触连接。
所述航空用格栅零件电火花加工装置，其中：所述伺服主轴的底端通过连接杆水平安装有连接板；所述连接板与所述工作液的液面保持一定间距；所述电极的顶端连接于所述连接板一端底面，底端浸入所述工作液内。
所述航空用格栅零件电火花加工装置，其中：所述工作台的顶部穿设于所述工作液箱内部且设有工装；所述工装包括固设于所述工作台顶部的基部以及竖直固设于所述基部顶面的支撑杆；所述基部完全浸于所述工作液中；所述支撑杆的顶端略向所述工作液的液面上方伸出；所述工件斜靠于所述支撑杆一侧且可与所述电极的底端适时接触连接。
所述航空用格栅零件电火花加工装置，其中：所述油箱设置于所述工作液箱的外侧，其通过油管连接所述工作液箱。
有益效果：
本发明航空用格栅零件电火花加工方法构思巧妙，操作简单、方便，其中通过在电火花加工中引入超声波，使工件和冷却液介质作超声振动，超声声学部件紧固在电火花加工机床工作台侧边，电火花加工用的方波脉冲电源加到工具电极和工件上；加工时主轴作伺服进给,工件端面作超声振动；这种采用多能场的超声电火花复合加工钛合金格栅零件的方法，不仅显著提高了格栅零件的加工效率，而且工具电极损耗明显减少，而且显著降低了电极成本，使格栅零件得到了更好的表面质量。
本发明航空用格栅零件电火花加工装置结构设计简单、合理，使用安全、可靠，其中，通过在工作液箱内设置一对超声发生器，该一对超声发生器与电极一起使用即形成多能场的超声电火花复合加工，加工效率更高，电极损耗也大大降低，显著提高了格栅零件的加工质量。
附图说明
图1为本发明航空用格栅零件电火花加工方法的操作流程图；
图2为本发明航空用格栅零件电火花加工装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明航空用格栅零件电火花加工方法，其是在电火花加工中引入超声波，使工件和冷却液介质作超声振动，超声声学部件紧固在电火花加工机床工作台侧边，电火花加工用的方波脉冲电源加到工具电极和工件上；同时，加工时主轴作伺服进给,使工件端面作超声振动。
其中，如图1所示，在电火花加工中引入超声波之前，首先，要把工装安装在机床的工作台上校正，再把格栅零件安装在工装上；其次，安装校正电极，即把电极和连接板组装在一起并一起安装在机床主轴上进行校正；接着，用电极在格栅零件上找到起始点位置；紧接着，在电控柜上设置好加工用的放电参数，在超声波控制器上设置好参数；最后，依次启动油泵、超声振动控制器和电控柜，进入加工状态。
其中，当不加超声振动时,电火花精加工的放电脉冲利用率为3～5%;加上超声振动后,电火花精加工的有效放电脉冲利用率可提高到50%以上,从而提高了生产率2～20倍。愈是小面积、小用量加工，生产率的提高愈多。
如图2所示，本发明航空用格栅零件电火花加工装置，包括工作液箱1、工作台2、超声振动系统3、电火花放电系统4和油箱5。
工作液箱1为立体工作液箱，其箱内填充有工作液6。
工作台2匹配装设于工作液箱1的底侧，其顶部穿设于工作液箱1内部且设有工装21，该工装21包括基部211和支撑杆212；该基部211为圆柱状且固设于工作台2的顶面，其完全浸于工作液6中；该支撑杆212竖直固设于基部211的顶面，其顶端部略伸出工作液6的液面上方一定距离；工件7斜靠于该支撑杆212一侧。
超声振动系统3主要利用超声的振动作用，强迫工作液流动，并且减少断路脉冲和电弧脉冲，从而增加有效火花放电比率（50%），其包括超声发生器31和超声振动控制器32；该超声发生器31为匹配设置于工作液箱1内底部的一对，该一对该超声发生器31对称位于工作台2顶部的相对两侧，即包括第一超声发生器311和第二超声发生器312；其中，该第一超声发生器311竖直立在工作液箱1的内底部且完全浸于工作液6中，其一侧面紧贴于工作台2一侧面；该第二超声发生器312也竖直立在工作液箱1的内底部且也完全浸于工作液6中，其一侧面紧贴于工作台2的另一侧面。该超声振动控制器32位于工作液箱1的外部且通过导线分别与第一超声发生器311和第二超声发生器312连接。
电火花放电系统4包括Z轴伺服系统41、伺服主轴42、连接板43、电极44和脉冲电源控制电柜45。该Z轴伺服系统41匹配设置于工作液箱1上方；该伺服主轴42竖直装设于Z轴伺服系统41的底侧，其底部安装有连接杆421；该连接板43水平固设于伺服主轴42的底端，即一端顶面连接于伺服主轴42的连接杆421底端；该电极44一端连接于连接板43的另一端底部，该电极44的另一端则浸入工作液6内且与工件7接触连接。该脉冲电源控制电柜45是为了保证超声振动和电火花脉冲放电的同步，工具电极靠近工件时，正好是脉冲的持续时间，工具电极远离工件时，正好是脉冲的间隔时间；该脉冲电源控制电柜45匹配设置于工作液箱1的外侧，其与Z轴伺服系统41电连接。其中，该连接板43的底面与工作液箱1内的工作液6的液面保持一定间距；当伺服主轴42转动时会带动连接杆421和连接板43一起转动。
油箱5设置于工作液箱1外侧，其通过油管连接工作液箱1。
本发明航空用格栅零件电火花加工方法构思巧妙，操作简单、方便，其采用多能场的超声电火花复合的加工方法加工钛合金格栅零件，不仅在加工效率方面得到了显著提高、工具电极损耗明显减少，而且显著降低了电极成本，使格栅零件得到了更好的表面质量。
本发明航空用格栅零件电火花加工装置结构设计简单、合理，使用安全、可靠且加工效率高，同时，工具电极损耗较小，使格栅零件的加工质量得到了显著提高，适于推广与应用。
Claims (6)
1.一种航空用格栅零件电火花加工方法，其特征在于，是在电火花加工中引入超声波，使工件和冷却液介质作超声振动，超声声学部件紧固在电火花加工机床工作台侧边，电火花加工用的方波脉冲电源加到工具电极和工件上；同时，加工时主轴作伺服进给,使工件端面作超声振动。
2.如权利要求1所述的航空用格栅零件电火花加工方法，其特征在于：在在电火花加工中引入超声波之前，首先，要把工装安装在机床的工作台上校正，再把格栅零件安装在工装上；其次，安装校正电极，即把电极和连接板组装在一起并一起安装在机床主轴上进行校正；接着，用电极在格栅零件上找到起始点位置；紧接着，在电控柜上设置好加工用的放电参数，在超声波控制器上设置好参数；最好，依次启动油泵、超声振动控制器和电控柜，进入加工状态。
3.一种基于上述权利要求1所述的航空用格栅零件电火花加工方法的航空用格栅零件电火花加工装置，包括工作液箱以及与所述工作液箱匹配设置的工作台、超声振动系统、电火花放电系统、超声发生器、超声振动控制器和油箱；所述工作液箱内填充有工作液；所述电火花放电系统包括设置于所述工作液箱外侧的Z轴伺服系统、设于所述Z轴伺服系统底侧的伺服主轴、装设于所述主轴上的电极以及设置于所述工作液箱外侧并与所述Z轴伺服系统电连接的脉冲电源控制电柜；其特征在于：所述工作台用于放置工件的一端穿设于所述工作液箱内部；
所述超声发生器为匹配设置于所述工作液箱的内底部的一对，所述的一对超声发生器完全浸于所述工作液内；
所述超声振动控制器位于所述工作液箱的外部，其导线分别与所述的一对超声发生器连接；
所述电极一端浸入所述工作液内并与置于所述工作台上的工件接触连接。
4.如权利要求3所述的航空用格栅零件电火花加工装置，其特征在于：所述伺服主轴的底端通过连接杆水平安装有连接板；
所述连接板与所述工作液的液面保持一定间距；
所述电极的顶端连接于所述连接板一端底面，底端浸入所述工作 液内。
5.如权利要求3或4所述的航空用格栅零件电火花加工装置，其特征在于：所述工作台的顶部穿设于所述工作液箱内部且设有工装；
所述工装包括固设于所述工作台顶部的基部以及竖直固设于所述基部顶面的支撑杆；所述基部完全浸于所述工作液中；所述支撑杆的顶端略向所述工作液的液面上方伸出；
所述工件斜靠于所述支撑杆一侧且可与所述电极的底端适时接触连接。
6.如权利要求3所述的航空用格栅零件电火花加工装置，其特征在于：所述油箱设置于所述工作液箱的外侧，其通过油管连接所述工作液箱 。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HUANG HAIJI Free format text: FORMER OWNER: CHENGDU MINJIE MANUFACTURING ENGINEERING CO., LTD. Effective date: 20150521 |
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| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Huang Haiji Inventor before: Huang Haiji Inventor before: Huang Zhengshu Inventor before: Luo Xingchun |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: HUANG HAIJI HUANG ZHENGSHU LUO XINGCHUN TO: HUANG HAIJI |
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Effective date of registration: 20150521 Address after: 610042 Sichuan, Chengdu, No. twelve South Street, No. 1, building 1, unit 3, No., No. 7 Applicant after: Huang Haiji Address before: 611743 A7 building, No. four, West Zone, Qingyang Industrial Development Zone, Qingyang District, Chengdu, Sichuan Applicant before: CHENGDU AGILE MANUFACTURE TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20230105 Address after: A7, Building 4, West Zone, Qingyang Industrial Centralized Development Zone, Qingyang District, Chengdu, Sichuan, 610000 Patentee after: CHENGDU AGILE MANUFACTURE TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: No. 3, Unit 1, Building 1, No. 7, South 12th Street, Wuhou District, Chengdu, Sichuan 610042 Patentee before: Huang Haiji |
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