薄壁回转体表面岛屿状高凸台结构旋印电解加工成形过程研究

以航空发动机机匣为代表的薄壁回转体表面分布有大量岛屿状的高凸台结构,此类零件普遍存在加工变形大、刀具损耗严重等制造难题。旋印电解加工采用回转体工具电极,通过工件与工具的同步对转实现阳极材料的逐层均匀溶解,对于机匣等薄壁回转体零件加工具有独特优势。开展了旋印电解凸台成形过程的仿真研究,建立了电极等效运动分析模型和阳极溶解数学模型,掌握岛屿状高凸台结构旋印电解加工成形规律。仿真结果表明,阴极进给深度和窗口宽度对凸台轮廓形状有着很大的影响。随着阴极工具的不断进给,阴极窗口运动轨迹的包络线逐渐由尖锥形变为纺锤形,凸台侧壁锥度不断减小,呈现从正锥形→垂直→倒锥的变化趋势。阴极窗口宽度的增加会导致窗口运动轨迹倾斜角度增大,有利于获得锥度较小的凸台侧壁轮廓。对于任意阴极窗口宽度的凸台侧壁轮廓均可以通过某一宽度的轮廓通过角度旋转偏置获得。此外,旋印电解加工间隙呈现出非平衡态变化趋势。在仿真分析的基础上,进一步开展了旋印电解加工试验研究,在镍基合金GH4169薄壁回转体表面加工出岛屿状高凸台结构。试验结果表明旋印电解加工技术对于具有较大高度复杂异形岛屿状凸台结构的薄壁回转体零件具有较好的加工能力。