一种导向器叶片冷却槽加工方法及装置与流程

本发明涉及航空发动机零部件加工，具体为一种导向器叶片冷却槽加工方法及装置。

背景技术：

1、燃气发生器导向器组件是航空发动机中的典型燃气导向结构，该类导向器组件在发动机工作过程中长期处于高温燃气环境中，为保证导向器叶片在高温条件下持续可靠工作，导向器叶片通常采用镍基高温合金材料制成，并在叶片表面设置隔热涂层，同时，为进一步提高导向器叶片的冷却效果和使用寿命，通常还会在叶片上设置与气流方向一致的冷却槽，并配合叶片内部空心结构，使冷却气体能够沿叶片流动并对叶片进行持续冷却。

2、在一种导向器组件中，每个导向器叶片尾缘处设有三处空间冷却槽，该空间冷却槽属于深窄槽结构，槽宽较小、槽深较大，且槽位置与毛坯叶片尾缘基本平行，并与导向器组件端面之间形成空间角度，沿导向器组件周向分布有多个导向器叶片，因此单件导向器组件上需要加工的空间冷却槽数量较多，由于该空间冷却槽宽度小、深度大、加工位置靠近叶片尾缘且具有空间角度，普通机械去除方式难以保证加工可达性和槽形精度，目前通常采用电火花加工方式进行加工。

3、现有加工方式通常采用薄片式紫铜电极逐个对冷却槽进行电火花加工，同时，导向器组件为铸造毛坯件，其叶片表面、叶片尾缘、流道内缘板、流道外缘板以及叶片与流道相连处的过渡圆角均可能存在铸造误差，不同叶片之间的曲率、尾缘位置、过渡圆角尺寸和流道宽度也可能存在差异，因此，若仅根据理论坐标直接驱动电极向下加工，容易出现加工位置偏移，或者电极与叶片表面、流道内外缘板及过渡圆角发生干涉，导致电极损坏或零件表面碰伤，现有工艺中通常需要对每个叶片位置单独进行人工找正，一个零件需要多次手动找正和分度，操作繁琐，质量风险较高。

4、基于此，本发明设计了一种导向器叶片冷却槽加工方法及装置，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种导向器叶片冷却槽加工方法及装置，以解决现有技术中同一叶片上的多个冷却槽需要分多次进行加工的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种导向器叶片冷却槽加工方法，采用多联电极对导向器叶片尾缘处的冷却槽进行电火花加工，所述多联电极包括装夹部以及与装夹部连接的三个并列设置的电极加工部，三个所述电极加工部分别对应同一导向器叶片上的三处冷却槽；

3、所述导向器叶片冷却槽加工方法包括以下步骤：

4、s1、将多联电极安装于机床主轴，并将待加工导向器组件装夹于伺服转台上；

5、s2、通过多联电极靠碰导向器组件的角向槽和端面来确定多联电极位置，随后通过伺服转台将待加工导向器叶片转动至多联电极下方；

6、s3、驱动多联电极对待加工导向器叶片进行粗找正，以确定待加工导向器叶片尾缘的实际位置；

7、s4、在完成粗找正后，驱动多联电极由待加工导向器叶片尾缘位置移动至冷却槽的理论加工点位；

8、s5、驱动多联电极沿z向触碰冷却槽加工端面，再将多联电极沿z向抬高预设安全距离；

9、s6、在多联电极抬高预设安全距离后，对待加工导向器叶片进行精找正，以确定冷却槽的最终加工位置；

10、s7、驱动多联电极沿机床主轴进给方向进行电火花加工，使同一导向器叶片上的多处冷却槽在同一次主轴进给过程中成形；

11、s8、通过伺服转台进行角度分度，使下一待加工导向器叶片转动至多联电极下方，并重复步骤s3至s7，直至完成导向器组件上全部冷却槽的加工。

12、作为本发明的进一步方案，步骤s3中，所述粗找正包括：先驱动机床y轴，使多联电极分别触碰导向器组件流道的内缘板和外缘板，并根据内缘板和外缘板的位置确定流道中间位置，再在所述流道中间位置驱动机床x轴，使多联电极触碰待加工导向器叶片的尾缘，以确定待加工导向器叶片尾缘的实际位置。

13、作为本发明的进一步方案，步骤s4中，多联电极由待加工导向器叶片尾缘位置沿机床x轴方向移动至冷却槽的理论加工点位，所述理论加工点位与待加工导向器叶片尾缘之间具有预设理论距离。

14、作为本发明的进一步方案，所述预设理论距离为为冷却槽中心与尾缘的理论尺寸关系。

15、作为本发明的进一步方案，步骤s5中，驱动多联电极沿z向由上至下触碰冷却槽加工端面，并记录z向坐标，随后使多联电极沿z向抬高预设安全距离，所述预设安全距离用于避让导向器组件流道的内缘板、流道的外缘板、导向器叶片表面以及导向器叶片与流道相连处的过渡圆角高度。

16、作为本发明的进一步方案，所述预设安全距离大于内缘板、外缘板、导向器叶片表面以及导向器叶片与流道相连处的过渡圆角尺寸。

17、作为本发明的进一步方案，步骤s6中，所述精找正包括：在多联电极抬高预设安全距离后，再次驱动机床y轴，使多联电极分别触碰导向器组件流道的内缘板和外缘板，并重新确定流道中间位置，随后在重新确定的流道中间位置驱动机床x轴，使多联电极再次触碰待加工导向器叶片的尾缘，以确定冷却槽的最终加工位置。

18、一种导向器叶片冷却槽加工装置，用于上述导向器叶片冷却槽加工方法，包括角度支撑架以及伺服转台，所述角度支撑架用于设置于机床工作台上，所述伺服转台安装于角度支撑架上，所述伺服转台用于装夹待加工导向器组件；所述角度支撑架用于使导向器叶片上的冷却槽的延伸方向与机床主轴的进给方向平行，所述伺服转台用于带动导向器组件进行角度分度。

19、作为本发明的进一步方案，所述角度支撑架用于驱使伺服转台相对于机床工作台倾斜设置，且所述伺服转台与机床工作台之间的夹角为k1，所述k1被配置为k1=90°-k2，k2为冷却槽与导向器端面之间的夹角。

20、作为本发明的进一步方案，角度支撑架包括底座、旋转台和调节杆，所述旋转台转动设置于底座上，旋转台用于与伺服转台连接，所述调节杆用于调节旋转台与底座之间的角度并固定。

21、本发明具有以下有益效果：

22、本发明采用多联电极进行加工，多联电极具有三个并列设置的电极加工部，三个并列设置的电极加工部分别对应同一导向器叶片上的三处冷却槽，同一导向器叶片上的三处冷却槽能够在同一次主轴进给过程中同步成形，从而减少逐槽加工次数，提高加工效率，同时，本发明在采用多联电极后，针对电极宽度增大、容易与导向器组件毛坯面、流道内外缘板及叶片过渡圆角发生干涉的问题，设置了粗找正、理论加工点位转移、z向触碰抬高以及精找正的组合找正方式，通过粗找正能够确定叶片尾缘的实际位置，通过理论加工点位转移能够使电极到达冷却槽附近位置，通过z向触碰并抬高预设安全距离能够避让流道内外缘板、叶片表面及过渡圆角，通过精找正能够在接近真实加工区域的位置重新确定最终加工位置，由此提高加工位置精度，并降低电极碰伤零件的风险。

23、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

1.一种导向器叶片冷却槽加工方法，其特征在于：采用多联电极（1）对导向器叶片（21）尾缘处的冷却槽（22）进行电火花加工，所述多联电极（1）包括装夹部（11）以及与装夹部（11）连接的多个并列设置的电极加工部（12），多个所述电极加工部（12）用于与同一导向器叶片（21）上的多处冷却槽（22）一一对应；

2.根据权利要求1所述的一种导向器叶片冷却槽加工方法，其特征在于，步骤s3中，所述粗找正包括：

3.根据权利要求1所述的一种导向器叶片冷却槽加工方法，其特征在于：步骤s4中，多联电极（1）由待加工导向器叶片（21）尾缘位置沿机床x轴方向移动至冷却槽（22）的理论加工点位，所述理论加工点位与待加工导向器叶片（21）尾缘之间具有预设理论距离。

4.根据权利要求3所述的一种导向器叶片冷却槽加工方法及装置，其特征在于：所述预设理论距离为冷却槽（22）中心与尾缘的理论尺寸关系。

5.根据权利要求1所述的一种导向器叶片冷却槽加工方法，其特征在于：步骤s5中，驱动多联电极（1）沿z向由上至下触碰冷却槽（22）加工端面，并记录z向坐标，随后使多联电极（1）沿z向抬高预设安全距离，所述预设安全距离用于避让导向器组件（2）流道的内缘板（24）、流道的外缘板（25）、导向器叶片（21）表面以及导向器叶片（21）与流道相连处的过渡圆角。

6.根据权利要求5所述的一种导向器叶片冷却槽加工方法，其特征在于：所述预设安全距离大于内缘板（24）、外缘板（25）、导向器叶片（21）表面以及导向器叶片（21）与流道相连处的过渡圆角高度。

7.根据权利要求1所述的一种导向器叶片冷却槽加工方法，其特征在于，步骤s6中，所述精找正包括：

8.一种导向器叶片冷却槽加工装置，其特征在于：用于权利要求1-7任意一条所述的导向器叶片冷却槽加工方法，包括角度支撑架（3）以及伺服转台（4），所述角度支撑架（3）用于设置于机床工作台上，所述伺服转台（4）安装于角度支撑架（3）上，所述伺服转台（4）用于装夹待加工导向器组件（2）；

9.根据权利要求8所述的一种导向器叶片冷却槽加工装置，其特征在于：所述角度支撑架（3）用于驱使伺服转台（4）相对于机床工作台倾斜设置，且所述伺服转台（4）与机床工作台之间的夹角为k1，所述k1被配置为k1=90°-k2，k2为冷却槽（22）与导向器端面之间的夹角。

10.根据权利要求8所述的一种导向器叶片冷却槽加工装置，其特征在于：角度支撑架（3）包括底座（31）、旋转台（32）和调节杆（33），所述旋转台（32）转动设置于底座（31）上，旋转台（32）用于与伺服转台（4）连接，所述调节杆（33）用于调节旋转台（32）与底座（31）之间的角度并固定。