[发明专利]冲磨转角边缘的方法

说明书

本发明一般涉及机器零件的制造和修理，更具体的说，涉及机器零件表面的精整加工。

机器都是用各种零件装配成的，而这些零件都是个别地制造和装配起来的。虽然机器也可以采用合成材料和复合材料的零件，但最常用的是金属零件。而且，每一个零件都需要专门的制造工艺。

例如，金属零件可以用薄板、板材、型材和棒料等金属材料制成，也可以用铸造或锻造等方法来成形，而且都要用各种不同的方式进行机械加工以制成最后的形状。

机械加工时必需有选择地去除一些材料，以便把零件做成其最后的形状，使其尺寸保持在适当的，一般是以密耳(千分之一英寸)来表示的制造公差范围内，并且还要有适当的，相当光滑的表面光洁度，或者进行抛光，使其没有表面缺陷。

机器零件制造过程的每一个工步都要花费时间和费用，为了生产价格有竞争力的产品，应该尽量减小所花的时间和费用。一般都要求制造过程中每一个在后的工步避免损伤该零件在先经过精加工的部分，否则就还要进行附加的精加工修整工步。

燃气涡轮发动机是复杂机器的一个例子，它有许多零件都要求精密的制造公差和精细的表面光洁度。一台典型的涡轮发动机包括一台多级压缩机，用于对空气加压，然后使空气和燃料在燃烧器内混合并点火，以便产生高温燃烧气体。燃烧气体依次流过一级或多级从燃烧气体中吸收能量的涡轮。一台高压涡轮机为上述压缩机提供动力，而一台低压涡轮机则为，例如，设置在飞机发动机的压缩机上游的桨叶提供动力。

因此，这种发动机包括各种不同的固定的零件和旋转的零件，通常这些零件都是用该技术领域的高强度金属和复合材料制成的。在制造这些零件的过程中，不同的各种零件要经过各种不同的工步，所以制造的成本是相当高的。

在制造压缩机和涡轮机的转子盘时，保持平滑表面的光洁度和沿其边缘的很大的半径特别重要，这样能使运转时的应力降低到最小程度。在转子盘的圆周上支承着许多转子叶片，因而在运转的过程中要承受相当大的离心力。这种离心力在转子盘中所产生的应力会集中在尖锐的边缘上或盘的小转角上，而这种应力集中必须适当地消除掉。

在一种转子盘中，有许多轴向燕尾槽穿过盘的外圆周，以便用于安装具有相应的轴向燕尾的转子叶片。这些燕尾上都有一对或几对类似于杉树状的燕尾扁舌，这些扁舌与相应的盘上形成的互补的燕尾槽相配。

上述燕尾槽一般用拉削加工法制成，这种方法用连续的较大的切削刀具来切削转子盘的周边，以便按照次序用若干工序来形成所要求的这些燕尾槽。每一条燕尾槽都按照顺序拉削，直到围绕着盘周边形成的这些燕尾槽全部完成。

在拉削工序之前，已经对盘进行了制造工艺过程中的若干工步，其中包括对其大多数外表面的精密机械加工。在盘的周边上拉削燕尾槽一般会在槽的进口侧造成尖锐的角或边缘，在槽的出口侧造成毛刺。尖锐的进口边缘和带毛刺的出口边缘都需要进一步加工，以便形成大小适宜的圆角，这种圆角能适当地减小转子盘在运转过程中的应力集中。

由于转子盘和其上的燕尾槽的结构都很复杂，所以转子盘的去毛刺和倒圆角一般需要若干个额外的工序。例如，在拉削之后每一个转子盘都要放入磨削粒子的加工台内转动，例如所谓Sutton Blend加工方法，用以初步为燕尾槽去毛刺并沿其边缘形成适当的圆角。但是，这种Sutton Blend加工方法是有方向性的，而且只对弯弯曲曲的燕尾槽的某些边缘有效。

因此，转子盘要进行额外的加工过程，用手工或机器人进一步对槽的边缘进行钳工加工，通常是在靠近边缘的底面处。钳工加工的一种方式通常称为Harperizing加工方法，使用搀有磨料的布轮。

跟在上述加工过程后面的是常用的磨料喷射工步，以便把钳工加工的部分倒圆，达到所要求的适当的半径。

以上各种工步都需要相应的加工时间，并且费用是相当昂贵的。而且，手工的钳工加工方式常常有因不小心损伤转子盘的危险，在它上面留下缺陷，要用相当大的费用才能将它们除掉。

此外，转子盘还有另外一些在加工后带有尖锐边缘和毛刺的部分，也需要再进行加工处理。例如，在燕尾槽下方穿过盘上的辐板的一圈在装配时安装紧固螺钉的轴向孔。这些螺钉孔要经过适当的钻孔和铰孔工序，在其进口和出口处都带有毛刺。这些边缘也都要采用上述加工方法进行适当的倒圆，这也增加了制造转子盘的时间和费用。

在使用以上所描述的有选择地用于各种边缘的去毛刺和倒圆角加工工艺时，要避免或者尽量减少对转子盘上其余的那些通常具有非常精细的表面光洁度的表面的损伤。任何对这些高光洁度表面的损伤都要增加额外的加工工序，以及相应的时间和费用。