[发明专利]用于混合加工波形薄壁工件的装置及方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及高级材料的加工，且更具体地，涉及混合加工 带有薄壁的波形工件，例如燃气涡轮发动机的翼型件。

背景技术

加工带有薄壁的波形金属零件常常是困难而昂贵的。当零件由例 如钛合金等的专用合金制成时，成本增加。此类零件常需要一些精整 加工操作才能被精确地铸造。此外，即使对于相对简单的形状，精密 铸造也会增加显著的成本。在某些情况下，零件由过大金属毛坯制成， 并且用被称为平板铣削(slab milling)的技术加工成最后形状。该工艺与 总加工时间和加工成本密集相关，且常常要求专用夹具，尤其当该零 件具有薄壁或者为易损时。因此，希望提供一种解决切削时间、加工 时间、加工成本和夹具等问题的备选方法。

发明内容

简要而言，一种用于混合加工工件的电加工装置包括心轴、刀具、 电源、冷却剂源以及用于移动刀具的装置；心轴用于支承工件；刀具 安装在刀杆上，由导电性材料制成，并且具有非传导性研磨材料；电 源用于向工件和刀具提供电力；冷却剂源用于在刀具和工件之间循环 冷却剂，该冷却剂包含用于增加工件和刀具之间的等离子体放电的制 剂；用于移动刀具的装置相对于工件移动刀具，以从工件去除材料； 其中，使用高速电腐蚀(HSEE)工艺以相对高的材料速度操作而从工件 去除材料，在高速电腐蚀工艺中，电源提供第一电位差，而冷却剂以 第一流速和第一压力循环；并且其中使用精密电磨(PEG)(precision electro-grinding)工艺以相对低的速度从工件去除材料，在该精密电磨 (PEG)工艺中，电源提供第二电位差，而冷却剂以第二流速和第二压 力循环。

在本发明的另外一个方面中，一种混合加工工件的方法包括如下 步骤：

旋转刀具，该刀具用导电性材料制成，并且具有非传导性研磨材 料；

给刀具和用钛合金制成的工件电力地供电；

在工件和刀具之间循环冷却剂，该冷却剂包含用于增加工件和刀 具之间的等离子体放电的一种或多种添加剂；

以预定的切削深度相对于刀具定位工件；

在粗轧孔型加工操作中，相对于工件移动刀具，以从工件去除材 料，其中，在电源提供第一电位差而冷却剂以第一流速和第一压力循 环时，使用高速电腐蚀(HSEE)工艺以相对高的速度从工件去除材料； 以及

在精轧孔型加工操作中，相对于工件移动刀具，以从工件去除材 料，其中，在电源提供第二电位差而冷却剂以第二流速和第二压力循 环时，使用精密电磨(PEG)工艺，以相对低的速度从工件去除材料。

在本发明的又一个方面中，一种混合加工工件的方法包括如下步 骤：

旋转刀具，该刀具由导电性材料制成，并且具有非传导性研磨材 料；

给涡轮机叶片和刀具电力地供电；

在涡轮机叶片和刀具之间循环冷却剂，该冷却剂包含用于增加涡 轮机叶片和刀具之间的等离子体放电的一种或多种添加剂；

以第一预定切削深度相对于刀具定位涡轮机叶片；

在粗轧孔型加工操作中，相对于涡轮机叶片移动刀具，其中，在 电源提供第一电位差而冷却剂以第一速度和第一压力循环时，使用高 速电腐蚀(HSEE)工艺，以相对高的速度从涡轮机叶片去除材料；

在精轧孔型加工操作中，相对于涡轮机叶片移动刀具，其中，在 电源提供第二电位差而冷却剂以第二速度和第二压力循环时，使用精 密电磨(PEG)工艺，以相对低的速度从涡轮机叶片去除材料。

附图说明

在参考附图阅读以下具体实施方式后，本发明的这些和其它特 征、方面和优点将会变得更好理解，贯穿这些图，相似符号表示相似 零件，其中：

图1是根据本发明的一个实施例，用于混合加工例如涡轮机叶片 的工件的电加工装置的示意性图形表示。

图2是根据本发明的一种方法，使用图1的混合型机器制造的涡 轮机叶片的透视图。

图3是沿图2的线3-3所取的涡轮机叶片的横截面图。

图4是在使用本发明的方法后，图2的涡轮机叶片的内部截面的 黑白显微照片。

图5是图4的涡轮机叶片的内部截面的粒状结构的黑白显微照 片。

具体实施方式