專利名稱：調(diào)整渦輪機葉片根部輪廓的方法和機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)整部件的領(lǐng)域。具體來講，本發(fā)明涉及調(diào)整渦輪機葉片根部輪廓的方法，所述葉片根部輪廓包括由預(yù)定內(nèi)角限定的主突出邊緣。
背景技術(shù)：
在下文中，“突出邊緣”應(yīng)當被理解為待調(diào)整的葉片根部的兩個表面的交線所形成的線；“突出邊緣的內(nèi)角”應(yīng)當被理解為在形成所述邊緣的兩個表面之間限定出的角；“復(fù)雜輪廓”應(yīng)當被理解為具有連續(xù)的峰和谷的彎曲線。已知的是，在渦輪葉片根部的加工過程之后，根部的每個外形由具有突出邊緣(與其相關(guān)的內(nèi)角為直角)的輪廓所限定，而該突出邊緣必須在調(diào)整過程中被去除。在現(xiàn)有方式中，對葉片根部的調(diào)整是由合格的操作人員手工進行的，操作人員例如采用硬質(zhì)合金銑削刀頭和刷子對葉片根部的外形的復(fù)雜輪廓進行成形，以使突出邊緣鈍化成圓弧或者圓形(這種調(diào)整也被叫做“修圓”)。不過，由于這種調(diào)整過程是人工操作的，同一操作人員所調(diào)整的不同的葉片根部的尺寸通常不同，通常會在所獲得的修圓(在對突出邊緣進行銑削和刷洗清理之后)中發(fā)現(xiàn)這種差異，不同葉片之間的尺寸有所不同(在調(diào)整的葉片根部之間，修圓的半徑會不同)。而且，當葉片根部沒有被充分調(diào)整或沒有被精確調(diào)整時(例如，突出邊緣沒有被充分鈍化時)，這會影響葉片根部的在調(diào)整過程之后的制造過程。例如，由于噴射鋼丸中的一部分會被沒有正確處理的鈍化邊緣偏轉(zhuǎn)，作用在外形輪廓的突出邊緣沒有被充分修圓的已調(diào)整葉片根部的噴丸硬化過程會受到影響。另外，葉片根部的尺寸并不完全相同的事實使將葉片安裝在高壓渦輪的相應(yīng)支撐盤上變得更加困難。而且，調(diào)整過程由人工完成，增大了葉片根部的整體制造成本。另外,這種生產(chǎn)過程會頻繁地導(dǎo)致操作人員出現(xiàn)生理創(chuàng)傷，主要是骨肌障礙(musculoskeletal disorder,MSD)。除了上述缺陷，在葉片根部經(jīng)過調(diào)整之后依然存在突出邊緣的情況下，這會在與所述葉片根部嚙合的部件上產(chǎn)生裂縫，還會導(dǎo)致這些部件出現(xiàn)故障。因此，人們嘗試緩解上述缺陷，現(xiàn)有的實踐有采用六軸機械臂以自動地執(zhí)行葉片根部的外形輪廓調(diào)整。不過，對這種機械臂進行編程是非常冗長的，而且，對操作人員的動作的復(fù)制通常也沒有達到完美的狀態(tài)。另外，由于機械臂的成本很高，這種自動調(diào)整是不適于大多數(shù)情況的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決這些缺陷。為了實現(xiàn)這個目的，根據(jù)本發(fā)明，所述方法用于調(diào)整渦輪機葉片根部的預(yù)定輪廓，該渦輪機葉片根部包括由確定的內(nèi)角所限定的主突出邊緣，所述方法的特征在于執(zhí)行下列連續(xù)步驟:A、對輪廓的主邊緣做倒角處理，以獲得兩個輔助的突出邊緣，這兩個輔助的突出邊緣的相關(guān)內(nèi)角分別大于主邊緣的內(nèi)角；以及B、對所獲得的輔助邊緣進行鈍化處理，以對葉片根部的輪廓進行微調(diào)。從而，利用本發(fā)明，形成在主突出邊緣上的倒角形成了兩個輔助邊緣，這兩個輔助邊緣相對于主突出邊緣沒那么尖鋭，使得去除這些邊緣變得非常容易。無論在主邊緣上形成的倒角的深度有多深，本發(fā)明的調(diào)整過程使輪廓的限定在與之垂直的面上的彎曲上產(chǎn)生直線部分(也被稱為倒角線)。倒角的深度越大，倒角線越長。而且，當去除兩個輔助邊緣時，倒角線至少部分地被縮短。從而，輪廓的限定在與之垂直的面上的彎曲具有可接受的修圓形狀。根據(jù)按照本發(fā)明的一個實施例，盡管步驟A和步驟B可以由人工執(zhí)行，但有利地可以用自動化方式執(zhí)行這些步驟，這使得可以在葉片根部的所有一個或多個輪廓上獲得一致的調(diào)整。而且，可以在多個相同的葉片根部上嚴格地再現(xiàn)本發(fā)明的調(diào)整過程，然后，這些葉片根部具有相似的已調(diào)整輪廓。另外，減少了操作人員的介入程度(例如，將所討論的葉片根部放置在合適的凹槽上)，從而降低了操作人員產(chǎn)生骨肌障礙的危險。優(yōu)選地，事先夾緊待調(diào)整的葉片根部。另外，有利地可以將葉片根部夾緊到被固定得繞軸線旋轉(zhuǎn)的裝置上，使得可以更容易地進行本發(fā)明的調(diào)整過程。再一次優(yōu)選的是，在已經(jīng)夾緊葉片根部之后，在執(zhí)行步驟A之前，探測葉片根部的預(yù)定輪廓，以在輪廓上確定倒圓步驟A開始的預(yù)定起點。另外，在本發(fā)明的一個實施例中，輔助邊緣各自的相關(guān)內(nèi)角是相同的。而且，作為示例性而非限定性的實例，主邊緣和輔助邊緣的內(nèi)角分別等于90°和135。。在根據(jù)本發(fā)明的另ー個實施例中，通過刷洗輔助邊緣來執(zhí)行步驟B?？梢圆捎镁哂袕澢⒚膱A形旋轉(zhuǎn)刷執(zhí)行這種刷洗步驟B。例如，圓形刷的彎曲刷毛可以由尼龍制成，盡管仍然可以想到采用任何理想的其他材料。而且，圓形刷有利地由縱軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，該縱軸一方面基本上垂直于夾緊刷毛的總體方向，另ー方面基本上垂直于輔助邊緣中的每ー個邊緣的當前被刷洗的部分。從而，圓形刷的刷毛在基本上平行于每ー個輔助邊緣的旋轉(zhuǎn)平面上旋轉(zhuǎn)。通過夾緊刷的刷毛特別使得以這種方式布置的圓形刷的刷洗是可行的。而且，本發(fā)明還涉及ー種用于調(diào)整渦輪機葉片根部的預(yù)定輪廓的機床，所述渦輪機葉片根部包括由確定的內(nèi)角限定的主突出邊緣，所述機床的特征在于，其包括:用于對輪廓的主邊緣進行倒角的倒角裝置，以獲得兩個輔助的突出邊緣，所述兩個輔助的突出邊緣的相關(guān)內(nèi)角分別大于主邊緣的內(nèi)角；用于對所獲得的輔助邊緣進行鈍化的鈍化裝置，以對所述葉片根部的輪廓進行微調(diào)；以及
用于對所述倒角裝置和鈍化裝置進行自動控制的自動控制裝置。從而，在葉片根部的所討論的輪廓上所獲得的倒角是一致的，在整個輪廓上以基本上相同的方式對輔助邊緣進行鈍化。而且，可以在多個葉片根部上同樣重復(fù)這種調(diào)整，以獲得具有已調(diào)輪廓基本上彼此相似的部件。當然，作為本發(fā)明的變型實施例，可以由合格的操作人員人工控制倒角裝置和鈍
化裝置。而且，機床優(yōu)選地包括安裝裝置，該安裝裝置被安裝得繞軸線旋轉(zhuǎn)，待調(diào)整的葉片根部夾緊到該安裝裝置，該安裝裝置可以包括至少ー個可拆卸的夾緊模具，該夾緊模具適于夾緊待調(diào)整的葉片根部。這種類型的夾緊模具可以包括設(shè)計為按壓待調(diào)整葉片根部的接觸部件。


附圖清楚地解釋了如何實施本發(fā)明，在這些附圖中，用相同的附圖標記來標識相似或相同的部件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整加工出的渦輪機葉片根部的一個或多個輪廓的機床的簡要視圖；圖2以從上方觀察的透視圖的形式示出了高壓渦輪機的葉片根部的外形，該外形的輪廓已經(jīng)被根據(jù)本發(fā)明的圖1的機床調(diào)整過；圖3至圖5分別示出了葉片根部的外形輪廓在根據(jù)本發(fā)明的倒角前(圖3)、在倒角后(圖4)以及在刷洗后(圖5)的彎曲；圖6以示意性透視圖的方式示出了用于夾緊葉片以使之容納在集成在圖1中的機床中的移動部件支撐上的模塊的實例；圖7A和圖7B分別以示意性透視圖的方式示出了圖6的夾緊模塊的兩個承壓面殼體和吸氣面殼體。
具體實施例方式圖1以示意圖的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整已加工的渦輪機葉片根部的輪廓的數(shù)控機床I。在下文中，作為示意性而非限定性的實施例，考慮了用于飛機發(fā)動機的高壓渦輪機葉片5的根部4的外形3的復(fù)雜輪廓2的調(diào)整(圖2)。另外，在該實例中，在調(diào)整之前，葉片根部4的外形3的輪廓2具有主突出邊緣6，該突出邊緣的內(nèi)角a實質(zhì)上是直角(即，等于90° )。換句話說，輪廓的限定在與其垂直的平面上的彎曲具有直角(圖3)。如圖1所示，本發(fā)明的機床I包括如下裝置:夾緊裝置7，用于將葉片5夾緊到機床I上，該夾緊裝置被安裝得可以繞縱軸L旋轉(zhuǎn);探測裝置8 (下文稱之為探針)，用于探測被夾緊葉片5的根部的外形的預(yù)定輪廓2，以檢測該輪廓2的預(yù)先確定的起點0(見圖2);倒角裝置9，用于從檢測到的起點0開始對葉片根部4的輪廓2的主邊緣6進行倒角，以獲得兩個輔助的突出邊緣10，這兩個輔助的突出邊緣的相關(guān)內(nèi)角P分別大于主邊緣6的內(nèi)角a (圖4);刷洗裝置11，用于對倒角后獲得的輔助邊緣10進行刷洗，以對葉片根部4的外形的輪廓2進行微調(diào)；以及自動控制裝置12，用于對夾緊裝置7、探針8、倒角裝置9以及刷洗裝置11進行自動控制，夾緊裝置7、探針8、倒角裝置9以及刷洗裝置11分別通過連接線L1、L2、L3和L4連接至自動控制裝置12。如圖1所示，自動控制裝置包括人機界面13，合格的操作人員可以通過該人機界面配置用于調(diào)整葉片根部4的輪廓2的程序。這種存儲在自動控制裝置12的存儲器中的程序包括運動和/或動作指令序列。在配置調(diào)整程序的過程中，操作人員將倒角裝置9要遵循的軌跡特征定義為葉片根部4的輪廓2的函數(shù)。軌跡的起點由探針在葉片根部4上檢測的預(yù)定起點0確定。而且，如圖1所示，夾緊裝置7包括矩形移動支撐15，該矩形移動支撐設(shè)計為繞縱軸L旋轉(zhuǎn)。該支撐15包括多個相同的形成在其上的凹槽16，這些凹槽用來在任何情況下容納ー個可移動的夾緊模塊21 (每個凹槽具有與夾緊模塊21互補的形狀)。例如，圖1示出了四個凹槽16，使得支撐15可以容納四個夾緊模塊21 (從而可以調(diào)整四個葉片5)。另外，如圖6、7A和7B所示，每個被設(shè)計為牢固夾持葉片5的夾緊模塊21包括兩個補充的殼體22和23，這兩個殼體分別用來壓在葉片5的承壓面和吸氣面，以抓緊葉片5的機翼5A。在下文中，殼體22和23(起夾持臂的作用)分別被稱為承壓面殼體和吸氣面殼體。殼體22和23通過鉸鏈24彼此鉸接在一起，使得夾緊模塊21可以打開，以容納葉片5，反過來，使夾緊模塊21關(guān)閉并夾住葉片5。一旦葉片處于正確的位置上，安裝在承壓面殼體22上用來旋入吸氣面殼體23上的相應(yīng)孔26的緊固螺釘25使得可以結(jié)合承壓面殼體22和吸氣面殼體23的自由端22k和23A。從而，葉片可以被夾緊模塊21夾緊。承壓面殼體22具有三個從它的內(nèi)表面22B突出的凸緣27A (還被稱為接觸構(gòu)件)，這些凸緣用來壓在葉片5的承壓面。同樣，吸氣面殼體23具有三個從它的內(nèi)表面23B突出的凸緣27A，這些凸緣用來壓在葉片5的吸氣面。換句話說，夾緊模塊21具有六個內(nèi)部凸緣27A，這些凸緣形成了六個小的接觸面與葉片5接觸，從而減小了葉片材料再結(jié)晶的風險。應(yīng)當注意的是，內(nèi)部凸緣27A中的至少ー些凸緣的端部的形狀可以確定為與葉片5的相應(yīng)表面(承壓面或吸氣面表面)完全匹配。在該實例中，凸緣27A被安裝得可以從殼體22和23中移除，以便可以調(diào)整這些凸緣或者可以用其他類型的適于其他形狀葉片的凸緣來替換這些凸緣。換句話說，在這種情況下，通過簡單地調(diào)整和/或替換內(nèi)部凸緣，夾緊模塊21可以適應(yīng)各種葉片形狀。另外，吸氣面殼體23具有外部凸緣27B，外部凸緣27B從吸氣面殼體23的ー個外表面上突出，葉片5的根部4支撐在該外部凸緣上。通過夾緊模塊21，待調(diào)整的葉片根部4的外形3的輪廓2突出地放置，從而，對于下文所述的調(diào)整過程的目的而言是可被接觸到的。另外，夾緊模塊21具有兩個分被形成在殼體22和23的壁上的去除部分28。每個去除部分28可以容納鎖定片29的自由端，鎖定片29安裝得在其另ー個端部可以繞移動支撐15的凹槽16的邊緣中的一個邊緣樞轉(zhuǎn)。從而，待調(diào)整的葉片5事先被固定在夾緊模塊21上，并被正確定位。然后，夾緊模塊21容納在支撐15的一個凹槽16中，相應(yīng)的鎖定片29已經(jīng)被清除。為了將夾緊模塊21固定在支撐15上，使鎖定片29進入模塊21的相應(yīng)的去除部分28中。而且，在圖1的實例中，探針8具有安裝在移動塊8B上的探頭8A。探針8的移動塊8B被設(shè)計為沿三個相互垂直的軸線X、Y、Z移動。軸線X和軸線Y的方向定義了移動塊8B的水平移動面，而軸線Z的方向定義了移動塊8B的垂直移動面。有利地，支撐15的旋轉(zhuǎn)縱軸L被布置得垂直于軸線Z。當然，軸線X、Y、Z和L的其他配置也是可以想象到的。探針8使得可以通過將倒角裝置9重新定位在為每個待調(diào)整的葉片根部4預(yù)先定義的起點0上來校準調(diào)整程序，這反過來使得可以考量不同葉片根部上的尺寸偏差。另外，在該實例中，倒角裝置9采用了鉸刀9A (例如硬質(zhì)合金銑削刀頭)，鉸刀9A的頂錐角9等于90°。鉸刀9A安裝在移動塊9B上，類似于探針8的安裝，使得鉸刀9A還可以沿三個軸線X、Y、Z移動。在倒角步驟之前，由自動控制裝置12自動控制的鉸刀9A有利地定位在預(yù)定的起點0，垂直于待調(diào)整的葉片根部4的外形3。從而，如圖4所示，倒角產(chǎn)生了輔助邊緣10，相關(guān)的內(nèi)角P是相同的，等于135°。而且，產(chǎn)生的倒角18的深度在調(diào)整程序的配置過程中預(yù)先確定，倒角的深度對應(yīng)于主邊緣6的頂點和斜邊邊緣19之間的垂直于斜邊的距離。如圖4和圖5所示，不管所產(chǎn)生的倒角18的深度P的深度如何，根據(jù)本發(fā)明的倒角在與該倒角垂直的平面所限定的輪廓2的彎曲上在產(chǎn)生了直的倒角線20，該倒角線20的長度比倒角18的深度P大。然后，刷洗輔助邊緣10使得可以縮短倒角線20。另外，刷洗裝置20包括圓形旋轉(zhuǎn)刷11A，圓形旋轉(zhuǎn)刷IlA具有彎曲刷毛，圓形旋轉(zhuǎn)刷由垂直于彎曲刷毛總體方向的縱向驅(qū)動軸IIB驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。另外，在圖1的實例中，驅(qū)動軸IlB基本上平行與軸線Z。由刷子IlA和驅(qū)動軸IlB所形成的組件安裝在移動塊IlC上，該安裝類似于探針8的安裝，使得刷子可以沿軸線X、Y、Z移動。在所述的實例中，可以沿軸線X、Y、Z移動的刷洗裝置11和安裝得繞縱軸L移動的夾緊裝置7的組合使得可以精確地調(diào)整刷子IlA相對于輔助邊緣10的相對位置，以保持刷子IlA的彎曲刷毛的旋轉(zhuǎn)面基本上平行于每個輔助邊緣10的當前被刷洗的部分。實際上，通過旋轉(zhuǎn)移動支撐15，可以調(diào)整待刷洗的外形3的輪廓2相對于刷子IlA的旋轉(zhuǎn)面的傾斜。從而，根據(jù)本發(fā)明的機床有利地只具有四個軸的運動(X、Y、Z、L)，使得可以極大地簡化機床的設(shè)計和生產(chǎn)。而且，如圖3所示，一旦執(zhí)行了倒角步驟和刷洗步驟，縮短了倒角線20，外形3的輪廓2在垂直于所述輪廓2上的彎曲具有實質(zhì)上的修圓形狀。通過本發(fā)明，在葉片根部4的外形3的輪廓2上所獲得的倒角18是一致的，輔助邊緣10在整個輪廓2上以基本上相同的方式被鈍化。而且，機床I可以在多個葉片根部上同樣地重復(fù)上述倒角和刷洗過程，以獲得具有彼此實質(zhì)上相似的已調(diào)整輪廓的葉片根部。從而，安裝高壓渦輪機的過程變得容易，同時，由于降低了這些部件出現(xiàn)故障的危險，改善了所述渦輪機的可靠性。另外，本發(fā)明意味著，只需要對待調(diào)整的葉片根部進行一次這些處理(相對于人エ執(zhí)行的調(diào)整過程)，這使得可以減少調(diào)整所需要的時間。另外，應(yīng)當注意到，根據(jù)上文所述的刷洗過程，不需要執(zhí)行倒角處理，本發(fā)明的機床I同樣可以用于刷洗葉片根部的ー個或多個部分。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)整渦輪機葉片根部(4)的預(yù)定輪廓的方法，所述預(yù)定輪廓包括由確定的內(nèi)角(a)限定的主突出邊緣出)，所述方法的特征在于，執(zhí)行以下連續(xù)步驟: A、對所述輪廓(2)的主邊緣進行倒角，以獲得兩個輔助的突出邊緣(10)，所述輔助的突出邊緣的相關(guān)內(nèi)角(￠)分別大于主邊緣(6)的內(nèi)角(a); B，對所獲得的輔助邊緣(10)進行鈍化，以對所述葉片根部(4)的輪廓(2)進行微調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，步驟A和步驟B是自動執(zhí)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，待調(diào)整的葉片根部(4)實現(xiàn)被夾緊到裝置(7，15，16，21)，這些裝置被安裝得繞軸線(L)旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在執(zhí)行步驟A之前，檢測所述葉片根部(4)的預(yù)定輪廓(2)，以確定在所述輪廓(2)上開始步驟A的倒角過程的預(yù)定起點(O)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中，在執(zhí)行步驟A之后所獲得的輔助邊緣(10)各自的相關(guān)內(nèi)角(￠)是相同的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中，通過用具有彎曲刷毛的圓形旋轉(zhuǎn)刷(IlA)刷洗所述輔助邊緣(10)來執(zhí)行步驟B，所述圓形旋轉(zhuǎn)刷由縱軸(IlB)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述縱軸一方面大致垂直于所述彎曲刷毛的總體方向，另ー方面垂直于每個輔助邊緣(10)的當前被刷洗的部分。
7.一種用于調(diào)整渦輪機葉片根部(4)的預(yù)定輪廓(2)的機床，所述預(yù)定輪廓包括由確定的內(nèi)角(a)限定的主突出邊緣(6)，所述機床的特征在于其包括: 用于對所述輪廓(2)的主邊緣(6)進行倒角的倒角裝置(9)，以獲得兩個輔助的突出邊緣(10)，所述兩個輔助的突出邊緣的相關(guān)內(nèi)角(￠)分別大于主邊緣(6)的內(nèi)角(a)； 用于對所獲得的輔助邊緣進行鈍化的鈍化裝置(11)，以對所述葉片根部(4)的輪廓(2)進行微調(diào)；以及 用于對所述倒角裝置(9)和鈍化裝置(11)進行自動控制的自動控制裝置(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機床，其特征在于包括裝置(7，15，16，21)，這些裝置被安裝得繞軸線(L)旋轉(zhuǎn)，待調(diào)整的所述葉片根部(4)被夾緊到這些裝置，這些裝置包括至少ー個可拆卸的適于夾緊待調(diào)整的葉片根部(4)的夾緊模塊(21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機床，其特征在于，所述夾緊模塊(21)包括設(shè)計為按壓待調(diào)整的葉片根部(4)的接觸構(gòu)件(27A，27B)。
全文摘要
本發(fā)明申請涉及一種用于調(diào)整渦輪機葉片根部(4)的預(yù)定輪廓的方法，所述葉片根部包括由確定的內(nèi)角限定的主突出邊緣。根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行以下連續(xù)步驟A)對所述輪廓的主邊緣進行倒角，以獲得兩個輔助的突出邊緣，所述輔助的突出邊緣的相關(guān)內(nèi)角分別大于主邊緣的內(nèi)角；B)對所獲得的輔助邊緣進行鈍化，以對所述葉片根部(4)的輪廓進行微調(diào)。
文檔編號B24B9/04GK103118836SQ201180044167
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者奧利維耶·都普, 克里斯蒂安·德弗洛科特, 托馬斯·馬奎恩, 帕斯卡爾·保羅 申請人:斯奈克瑪