[发明专利]支撑表面台阶的擦磨

说明书

本发明一般涉及机械零件的制造和修理，更具体点说，涉及这些零件的表面精整。

机械是由各个单独制造和组装的零件装配起来的。机械通常包括金属零件，但合成材料和复合材料的零件也可使用。并且，每一种材料的零件各有其专门的制造方法。

例如，金属零件可由形式为片、板、棒、杆的金属坯料制成。金属零件也可由铸件或锻件形成，这种零件可用各种方式机加工成最终形状。

机加工需要有选择地去除材料使零件具有最终形状、具有制造公差适当小的通常以密耳计的尺寸、还有一个通常为光滑或抛光而无缺陷的合适的表面光洁度。

机械零件制造过程中的每一工步都要增添工时和费用，因此这些工步应尽可能地减少以便生产出价格上有竞争力的产品。而且在制造过程中，最好每一后续工步都能避免损坏零件以前精整过的部分，否则还要添加校正的精整工步。

燃气涡轮机是复杂机械的一个例子，它有许多零件需要精密的制造公差和良好的表面光洁度。典型的燃气轮机包括一台多级压缩机用来使空气增压，增压的空气与燃料在燃烧器内混合并点燃，产生出灼热的燃气流向下游通过一个或多个可从其中抽取能量的涡轮级。这些高压涡轮便给压缩机提供动力，而低压涡轮则提供输出的动力，如在航空器发动机的用途中用来驱动设置在压缩机上游的风扇。

涡轮机包括各种固定构件和各种旋转构件，它们通常用高强度的金属和复合材料制成。这些零件在制造时要经过好几个工步，因此比较费钱。

在制造压缩机和涡轮的转子盘时特别应该注意的是保持其光滑的表面光洁度和沿着其边缘的大半径的转角以资在操作时尽可能地减少应力。转子盘支承着环绕其周边的各个转子叶片，在运转时受到巨大的离心力。离心力在转子盘内产生应力，这些应力能集中在盘内的锐边上或小的角部内，因此必须适当地予以消除。

在一种型式的转子盘中，沿着盘的周边制有多条轴向贯通的燕尾槽以便用来保持多个具有相应轴向燕尾的转子叶片。燕尾包括一对或多对燕尾舌，形式如同枞树，配合在相应盘柱之间形成的互补的燕尾槽内。

燕尾槽通常用拉削法制成，其时逐渐增大的节削刀具切削着转子盘的周边部分，以资在顺序进行的操作中制出所需的燕尾槽。每个燕尾槽轮流被拉削一直到环绕盘周的整套燕尾槽被制出为止。

该盘在拉削之前已在制造过程中经过好几个工步以致大多数外表面已被精确地机加工。在盘的周边部分内进行燕尾槽的拉削通常会造成在槽的进口侧具有锐角或锐边，而在槽的出口侧具有毛刺。尖锐的进口边和带毛刺的出口边需要进一步加工形成适当大的半径，以资在转子盘运动时能相应地减少应力集中。

转子盘的去毛刺和倒圆角由于转子盘的复杂性和在其内制出的燕尾槽的复杂性通常需要好几道增添的过程。例如，各个转子盘在拉削后可放置在一个研磨微粒床内转动，如同所谓Sutton Blend(商标)法，这个方法可用来初步去除槽的毛刺并沿着槽边制出合适的角部半径。但Sutton Blend法是有方向性的，并且只是在蜿蜒的燕尾槽的某些边缘上能有效地制出具有一定半径的圆角。

因此，转子盘还要经过增添的过程如同进行钳工或进一步擦削槽边，这种过程通常用手工或用机器人在接近基部处进行。一种传统上都知道的钳工的形式如Harperizing(商标)法是用其内含有研磨剂的布轮来操作的。

在这过程之后为了得到合适的半径还可使用传统的含有研磨剂的液流来冲刷钳工加工的区域。

这些工步都需相应的过程时间，相应地也都是费钱的。并且用手工进行钳工常会有不小心损坏转子盘使它产生缺陷的危险，这时要用刮研来补救要化相当大的费用。

另外，转子盘还包括其他经过机加工的细部，其上的锐边和毛刺也需要处理。例如，在燕尾槽的径向内侧有环形排列的多个轴向孔延伸通过盘的腹板用来在装配时接纳固定螺栓。这些螺栓孔都是合适地钻出的，与拉削一样，具有尖锐的进口边和尖锐的出口边带毛刺。这些边缘也都要用上面说过的过程合适地制出倒圆半径，因此会增加转子盘制造的工时和费用。

对于要处理的边缘，上述去毛刺和倒圆角的过程应有选择地使用，力求使转子盘的其余的通常已经具有良好表面光洁度的表面不变化或尽量少变化。任何对已有光洁度的损坏都需要增添另外的过程及相应的工时和费用。

因此，需要提供一种改进的方法以便有选择地对工件进行表面处理，同时这种处理对邻接的表面光洁度没有或只有极少的不利影响。

工件包括一个与孔邻接的表面。该孔用一塞子填充造成一个台阶与该表面邻接。在作为载体的流体内有一股柔顺的弹丸流以小的投射角被喷向塞子并且对准台阶以便有选择地进行擦削。