本發(fā)明涉及葉輪加工技術領域，尤其涉及一種閉式葉輪電火花加工裝置及加工方法。

背景技術：

閉式葉輪在航空航天發(fā)動機、石油化工等領域使用的先進透平機械中得到越來越多的應用。閉式葉輪的結構非常復雜、加工可達性差，加上多采用高溫合金或鈦合金等難加工材料，傳統(tǒng)的切削加工很難實現(xiàn)較高精度的加工。電火花加工利用工具和工件間脈沖性火花放電來蝕除多余的材料，具有精度高、材料適應性廣等優(yōu)點。現(xiàn)有的閉式葉輪電火花加工技術是由主軸頭帶動電極進行加工，加工效率低。因此，在現(xiàn)有的電火花成形加工條件下，如何提高加工效率和加工精度，對提高閉式葉輪的加工質量具有現(xiàn)實意義。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

本發(fā)明要解決的技術問題是解決現(xiàn)有技術中閉式葉輪每個流道單獨加工，加工效率低的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種閉式葉輪電火花加工裝置，包括用于安裝待加工閉式葉輪的葉輪安裝夾具、預加工電極安裝夾具及多個預加工電極；所述葉輪安裝夾具設有安裝軸，所述待加工閉式葉輪設有中心定位孔，且所述待加工閉式葉輪通過所述中心定位孔套設在安裝軸上；所述電極安裝夾具包括第一電極安裝座，多個所述預加工電極均與所述第一電極安裝座連接，多個所述預加工電極呈圓周排列，預加工電極的數(shù)目與待加工閉式葉輪的流道數(shù)目相同；且加工時每個所述預加工電極與所述待加工閉式葉輪的一個流道入口相對應；還包括第一驅動機構，用于驅動所述電極安裝夾具沿Z軸直線運動，所述Z軸為所述安裝軸的延伸方向。

根據(jù)本發(fā)明，所述每個所述預加工電極均設置有冷卻液通道。

根據(jù)本發(fā)明，所述預加工電極的冷卻液通道設有一個進液口和兩個出液口，所述進液口設于所述預加工電極遠離圓心的一側，兩個所述出液口分別設于與設有所述進液口的一側相鄰的兩側。

根據(jù)本發(fā)明，所述葉輪安裝夾具包括底座以及設于所述底座頂面上的支撐臺，所述支撐臺的直徑小于所述底座的直徑；所述安裝軸設于所述支撐臺背離所述底座的一面，所述待加工閉式葉輪直徑較大的一端設有凸臺，安裝時所述凸臺抵接在所述支撐臺背離所述底座的一面；所述底座上還固定有套設于所述支撐臺外側的定位板，所述安裝板的徑向上設有多個貫通所述安裝板的螺紋孔，所述螺紋孔內設有調整螺釘，且所述螺紋孔內靠近所述待加工閉式葉輪的凸臺的一端設有軟質的調整柱，所述調整柱與所述凸臺的外邊緣相接觸。

根據(jù)本發(fā)明，所述調整柱采用金屬銅制成。

根據(jù)本發(fā)明，所述安裝軸的頂部設有外螺紋，所述外螺紋套設有鎖緊螺母，用于固定所述待加工閉式葉輪。

根據(jù)本發(fā)明，所述第一電極安裝座為圓盤形，所述第一電極安裝座的周向設有多個安裝孔，所述安裝孔靠近圓心的一側設有定位槽，所述預加工電極的固定端與所述安裝孔相配合，且所述預加工電極的固定端設有定位件，所述安裝孔遠離圓心的一側設置有頂絲，用于固定所述預加工電極和所述第一電極安裝座。

根據(jù)本發(fā)明，還包括入口粗加工電極、出口粗加工電極和第二驅動機構，所述電極安裝夾具還包括第二電極安裝座，所述入口粗加工電極和出口粗加工電極使用時均與所述第二電極安裝座連接，所述入口粗加工電極和出口粗加工電極用于粗加工形成流道；所述第二驅動機構用于驅動所述待加工閉式葉輪繞所述安裝軸轉動，以及沿X軸和Y軸直線運動；所述第一驅動機構還用于驅動所述電極安裝夾具繞B軸轉動，所述B軸與X軸相平行。

根據(jù)本發(fā)明，所述入口粗加工電極和所述出口粗加工電極均采用分體式電極。

本發(fā)明提供的一種閉式葉輪電火花加工方法，包括以下步驟：

S1，采用預加工電極預加工流道入口；

S2，采用出口粗加工電極粗加工流道出口，使流道入口和流道出口連通；

S3，采用入口粗加工電極粗加工流道入口；

S4，半精加工流道；

S5，精加工流道。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術方案與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明實施例提供的閉式葉輪電火花加工裝置包括能夠安裝多個預加工電極的電極安裝夾具，閉式葉輪的多個流道入口可以由多個預加工電極一次加工得到，顯著地提高了加工效率。

(2)本發(fā)明實施例在進行完流道入口預加工和流道出口的粗加工后，葉輪的流道被打通，冷卻液可以迅速填滿流道，冷卻液的冷卻和排屑作用大幅提升。隨后進行流道入口的粗加工以及流道整體的半精加工和精加工，提高流道加工精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的閉式葉輪電火花加工裝置預加工狀態(tài)的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的安裝有閉式葉輪的葉輪安裝夾具的結構示意圖；

圖3是本實施例中第一電極安裝座的結構示意圖；

圖4是本實施例中預加工電極的結構示意圖；

圖5是本實施例中提供的閉式葉輪電火花加工裝置流道出口粗加工狀態(tài)的結構示意圖；

圖6是本實施例中提供的閉式葉輪電火花加工裝置流道入口粗加工狀態(tài)的結構示意圖；

圖7是本實施例中出口粗加工電極的結構示意圖；

圖8是本實施例中入口粗加工電極的結構示意圖；

圖9是本實施例中加工完成后閉式葉輪的俯視圖；

圖10是圖9中A-A向剖視圖。

圖中：1：閉式葉輪；11：流道入口；12：流道出口；13：凸臺；2：葉輪安裝夾具；21：安裝軸；22：底座；23：支撐臺；24：定位板；25：調整螺釘；26：調整柱；27：鎖緊螺母；3：電極安裝夾具；31：第一電極安裝座；311：安裝孔；312：定位槽；313：頂絲；4：預加工電極；41：定位件；42：進液口；43：出液口；5：第二電極安裝座；6：入口粗加工電極；61：入口粗加工分電極；7：出口粗加工電極；71：出口粗加工分電極；8：連接桿；9：轉盤。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1-圖4所示，本發(fā)明實施例提供的閉式葉輪1電火花加工裝置，包括用于安裝待加工閉式葉輪1的葉輪安裝夾具2、預加工電極安裝夾具3及多個預加工電極4；葉輪安裝夾具2設有安裝軸21，待加工閉式葉輪1設有中心定位孔，且待加工閉式葉輪1通過中心定位孔套設在安裝軸21上；電極安裝夾具3包括第一電極安裝座31，多個預加工電極4均與第一電極安裝座31連接，多個預加工電極4呈圓周排列，預加工電極4的數(shù)目與待加工閉式葉輪1的流道數(shù)目相同；且加工時每個預加工電極4與待加工閉式葉輪1的一個流道入口11相對應；還包括第一驅動機構，用于驅動電極安裝夾具3沿Z軸直線運動，Z軸為安裝軸21的延伸方向。使用時，將多個預加工電極4移至待加工閉式葉輪1的正上方，通過第一驅動機構驅動電極安裝夾具3沿Z軸向下直線運動，多個預加工電極4分別向下運動，去除閉式葉輪1流道入口11處的大部分材料，多個流道的入口處同時加工，提高了加工效率。

本發(fā)明實施例提供的閉式葉輪1電火花加工裝置包括能夠安裝多個預加工電極4的電極安裝夾具3，閉式葉輪1的多個流道入口11可以由多個預加工電極4一次加工得到，顯著地提高了加工效率。

進一步地，如圖4所示，本實施例中每個預加工電極4均設置有冷卻液通道。具體的，本實施例中預加工電極4的冷卻液通道設有一個進液口42和兩個出液口43，進液口42設于預加工電極4遠離圓心的一側，兩個出液口43分別設于與設有進液口42的一側相鄰的兩側。由于在預加工時，切除材料較多，產(chǎn)生熱量較大，通過設置的冷卻液通道可以起到較好的冷卻作用。

進一步地，如圖2所示，本實施例中葉輪安裝夾具2包括底座22以及設于底座22頂面上的支撐臺23，支撐臺23的直徑小于底座22的直徑；安裝軸21設于支撐臺23背離底座22的一面，待加工閉式葉輪1直徑較大的一端設有凸臺13，安裝時凸臺13抵接在支撐臺23背離底座22的一面；優(yōu)選地，本實施例中安裝軸21的頂部設有外螺紋，外螺紋套設有鎖緊螺母27，用于固定待加工閉式葉輪1，閉式葉輪1垂直方向上的定位由鎖緊螺母27和支撐臺23共同完成。底座22上還固定有套設于支撐臺23外側的定位板24，安裝板的徑向上設有多個貫通安裝板的螺紋孔，螺紋孔內設有調整螺釘25，且螺紋孔內靠近待加工閉式葉輪1的凸臺13的一端設有軟質的調整柱26，調整柱26與凸臺13的外邊緣相接觸。優(yōu)選地，本實施例中多個螺紋孔沿安裝的周向陣列排布。進一步地，本實施例中調整柱26采用金屬銅制成。調整柱26也可以是尼龍塑料等軟質的材料組成，通過設置的調整螺釘25和調整柱26可以調整閉式葉輪1與安裝軸21的同軸度，保證了兩者之間的同軸度，并且，軟質的調整柱26不會對葉輪的表面造成損傷，保證了閉式葉輪1外表面的完整。

進一步地，如圖3所示，本實施例中第一電極安裝座31為圓盤形，第一電極安裝座31的周向設有多個安裝孔311，安裝孔311靠近圓心的一側設有定位槽312，預加工電極4的固定端與安裝孔311相配合，且預加工電極4的固定端設有定位件41，安裝孔311遠離圓心的一側設置有頂絲313，用于固定預加工電極4和第一電極安裝座31。通過設置在第一電極安裝座31定位槽312和設置在預加工電極4固定端的定位件41實現(xiàn)了預加工電極4的準確定位，保證了加工的精度。

進一步地，如圖5-圖8所示，本實施例中還包括入口粗加工電極6、出口粗加工電極7和第二驅動機構，電極安裝夾具3還包括第二電極安裝座5，入口粗加工電極6和出口粗加工電極7使用時均與第二電極安裝座5連接，入口粗加工電極6和出口粗加工電極7用于粗加工形成流道；第二驅動機構用于驅動待加工閉式葉輪1繞安裝軸21轉動，以及沿X軸和Y軸直線運動；第一驅動機構還用于驅動電極安裝夾具3繞B軸轉動，B軸與X軸相平行，即圖5中垂直于紙面的方向為B軸的延伸方向。如圖5所示的電極安裝夾具3還包括連接桿8和轉盤9，轉盤9的轉動帶動連接桿8繞B軸旋轉。設置的入口粗加工電極6、出口粗加工電極7分別用于流道入口11預加工完成后的流道入口11粗加工和流道出口12的粗加工，初步形成各個流道。首先在加工過程中優(yōu)先使用出口粗加工電極7加工出口，使流道打通，然后再采用入口粗加工電極6加工入口處預加工電極4所未加工到的部分材料。

優(yōu)選地，本實施例中的入口粗加工電極6和出口粗加工電極7均采用分體式電極。入口粗加工電極6由兩個入口粗加工分電極61組成，出口粗加工電極7由兩個出口粗加工分電極71組成。采用分體式電極可以降低加工過程中的編程難度。具體地，本實施例中的第一驅動機構和第二驅動可以采用現(xiàn)有的電火花加工設備來實現(xiàn)。具體的，本實施例還設有流道半精加工電極和流道精加工電極，分別用于粗加工后的半精加工和精加工。其中，流道半精加工電極在粗加工電極的基礎上考慮放電間隙的影響進行增厚，增厚的厚度為0.5mm，流道精加工電極在流道半精加工電極的基礎上并考慮放電間隙的影響再次增厚，增厚的厚度為0.2mm。本發(fā)明實施例在進行完流道入口11預加工和流道出口12的粗加工后，葉輪的流道被打通，冷卻液可以迅速填滿流道，冷卻液的冷卻和排屑作用大幅提升。隨后進行流道入口11的粗加工以及流道整體的半精加工和精加工，提高流道加工精度。加工完成后的閉式葉輪結構如圖9和圖10所示。

本發(fā)明實施例還提供了一種閉式葉輪電火花加工方法，包括以下步驟：

S1，采用預加工電極4預加工流道入口11；

S2，采用出口粗加工電極7粗加工流道出口12，使流道入口11和流道出口12連通；

S3，采用入口粗加工電極6粗加工流道入口11；

S4，半精加工流道；

S5，精加工流道。

具體地，本實施例中流道預加工、粗加工、半精加工和精加工的具體加工條件如下表所示：

本發(fā)明實施例在進行完流道入口11預加工和流道出口12的粗加工后，葉輪的流道被打通，冷卻液可以迅速填滿流道，冷卻液的冷卻和排屑作用大幅提升。隨后進行流道入口11的粗加工以及流道整體的半精加工和精加工，提高流道加工精度。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。