[发明专利]用于在复合物构件中形成孔口的方法和设备

说明书

提供用于在复合物构件中形成孔口的方法和设备。例如，一种用于在陶瓷基质复合物(CMC)构件中形成孔口的方法包括：基于孔口的最终尺寸，选择具有某工具尺寸和切削表面的工具；选择用工具切削构件所成的角度；用工具切削构件的后表面，切削表面成该角度定位；使工具相对于构件重新定位；以及切穿孔口至它的最终尺寸。工具可为带有在孔口最终尺寸的60%至90%范围内的直径的空心钻。角度可相对于后表面在10°至60°的范围内。孔口可从构件的前表面切穿至它的最终尺寸。

技术领域

本主题大体上涉及复合物构件，更特别地涉及陶瓷基质复合物构件，且最特别地涉及用于在陶瓷基质复合物构件中形成孔口的方法和设备。

背景技术

更常见地，非传统的高温复合材料(诸如陶瓷基质复合物(CMC)材料)用于诸如燃气涡轮发动机之类的应用中。与典型的构件(例如，金属构件)相比，由此类材料制造的构件具有更高的温度能力，其可允许改进构件性能和/或增加发动机温度。复合物构件也可提供其它优点，诸如改进强度对重量的比。

在一些应用中，复合物构件中需要孔口或孔。用于在CMC构件中加工孔口或孔的常规的切削、钻削、磨削或其它手段常规地引起30%至40%的加工构件具有缺陷。虽然激光加工可减小有缺陷的构件的量(即，可增加产率)，对于加工每个孔口或孔，激光加工是不可行的。例如，一些构件可过大以至于不能与激光工具相配，即，构件或零件不能定位在激光工具中来在期望的位置中加工孔口。作为另一示例，在激光可损害或破坏构件或零件的另一部分的情况下(例如，在凸缘等中需要孔口且激光可损害或破坏除凸缘以外的构件或零件的一部分的情况下)，激光加工是不可行的。此外，在一些应用中，激光不能与构件或零件对准来加工孔口或孔，例如，激光通常不能用来加工盲孔，因为激光不能与构件对准来加工孔。

因此，有助于克服这些问题的用于在复合物构件中形成孔口的方法、工艺和设备的改进将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中明显，或可通过实施本发明来获悉。

在本主题的一个示例性实施例中，提供一种用于在陶瓷基质复合物(CMC)构件中形成孔口的方法。方法包括：基于孔口的最终尺寸，选择具有某工具尺寸和切削表面的工具；选择用工具切削构件所成的角度；用工具切削构件的后表面，工具的切削表面成该角度定位；使工具相对于构件重新定位；以及切穿孔口至它的最终尺寸。

在本主题的另一示例性实施例中，提供一种用于在陶瓷基质复合物(CMC)构件中形成孔口的方法。孔口在预定位置处和在预定的最终尺寸下在前表面与相反的后表面之间延伸穿过构件。方法包括选择具有某工具尺寸和切削表面的工具；选择用工具切削构件的后表面所成的小于90°的角度，其中构件具有防止工具对后表面成90°角对准的几何形状；在孔口的预定位置处用工具切削构件的后表面至小于构件厚度的深度，工具的切削表面成该角度定位；以及从前表面切穿孔口至预定的最终尺寸。

在本主题的又一示例性实施例中，提供一种用于在陶瓷基质复合物(CMC)构件中形成孔口的方法。方法包括：基于孔口的最终尺寸，选择具有某切削直径和切削表面的空心钻；选择用空心钻切削构件所成的角度；用空心钻切削构件的后表面，空心钻的切削表面成该角度定位；以及从构件的前表面切穿孔口至它的最终尺寸，前表面与后表面相反，空心钻的切削表面垂直于前表面定位。

参照以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合于该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，且与描述一起用来解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域普通技术人员的本主题的完整且开放(enabling)的公开内容(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中阐述，在附图中：

图1提供根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面图。