整体叶轮电解加工工具电极的空间轨迹优化方法

摘要

本发明涉及一种整体叶轮电解加工工具电极的空间轨迹优化方法，属于电解加工技术领域。加工时工具电极沿整体叶轮毛坯轴线方向以一定的速度V1直线进给，并绕一条与叶轮毛坯轴线平行的直线以一定的角速度V2旋转，同时，叶轮毛坯绕自身轴线以一定的角速度V3旋转。加工时，工具电极接电源负极，叶轮毛坯接电源正极，电解液从工具电极的一端流入，从电极的缝隙中高速流出，叶轮毛坯不断被蚀除，最后加工出接近成型的叶间通道。可根据具体情况选择V1、V2、V3的组合，根据本发明的的速度判优准则，优化了工具电极的空间运动轨迹，加工出的叶间通道余量小且均匀性良好。本方法亦适用于多个电极同时加工，加工效率可大幅度提高。

主权项

1.一种整体叶轮电解加工工具电极的空间轨迹优化方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、准备加工时，水平电极轴线的延长线与叶轮毛坯轴线L₀垂直相交，即沿叶轮毛坯半径方向，并置于叶轮毛坯的上方，水平电极端部与L₀的距离其中D₀为整体叶轮的直径，L为叶片长度，δ为电极端部的电解加工间隙；定义叶轮轴线方向为整体叶轮电解加工系统的坐标系的Z轴方向，电极在准备加工时的轴线方向为该坐标系的X轴方向，根据笛卡尔直角坐标系确定Y轴方向；(2)、根据需要采用下述的一种或几种运动方式复合，实现整体叶轮电解加工：①、水平阴极直线进给：水平阴极以速度V₁沿叶轮毛坯轴线L₀做直线进给；②、水平阴极旋转进给：水平阴极以角速度V₂绕一条与叶轮毛坯轴线L₀平行的直线L₁旋转，直线L₁通过电极端部，其中L₁与L₀的距离为d，L₁为工具阴极的旋转轴；③、叶轮毛坯旋转进给：叶轮毛坯以角速度V₃绕自身轴线L₀旋转；(3)、具体空间轨迹为：定义叶轮毛坯轴线方向为叶片高度方向；叶轮毛坯半径方向为叶片长度方向；第一步，工具阴极沿叶轮轴线L₀直线进给同时绕直线L₁旋转、叶轮绕自身轴线L₀旋转，以加工第一叶片的叶背型面，该步骤中V₁、V₂、V₃均不为0；第二步，工具阴极绕自身轴线L₁旋转、叶轮绕自身轴线L₀旋转，以加工第二叶片的叶盆型面，该步骤中V₁＝0，V₂、V₃不为0；第三步，工具阴极沿叶轮轴线L₀直线进给同时绕直线L₁旋转、叶轮绕自身轴线L₀旋转，以加工第二叶片的叶盆型面，该步骤中V₁、V₂、V₃均不为0；第四步，工具阴极绕自身轴线L₁旋转、叶轮绕自身轴线L₀旋转，以加工第一叶片的叶背型面，该步骤中V₁＝0，V₂、V₃不为0；重复一、二、三、四步，直至加工结束；(4)、在加工过程中避免过切并保证具有一定的水平余量，该水平余量为叶片型面沿Y轴方向的余量；在叶背型面取高度×长度方向：A×B个采样点，Δab表示叶背各点水平余量，其中a小于等于A，b小于等于B；在叶盆型面取高度×长度方向：E×F个采样点，ε_ef表示叶盆各点水平余量，其中e小于等于E，f小于等于F；判优准则I：利用优化算法使第一叶片叶背长度方向上各点水平余量分布均匀，来确定第一步中速度V1、V2、V3关系；判优准则II：利用优化算法使第二叶片叶盆长度方向上各点水平余量分布均匀，来确定第二步中速度V1、V2、V3关系；判优准则III：利用优化算法使第二叶片叶盆长度方向上各点水平余量分布均匀，来确定第三步中速度V1、V2、V3关系；判优准则IV：利用优化算法使第一叶片叶背长度方向上各点水平余量分布均匀，来确定第四步中速度V1、V2、V3关系；判优准则V：利用优化算法使第一叶片叶背高度方向上各点水平余量分布均匀，同时利用优化算法使第二叶片叶盆高度方向上各点水平余量分布均匀，进一步确定完整加工过程中各步骤之间具体速度大小的关系。