CN101146652A - 夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于固定对象物的夹具，该夹具具备：含有为了支撑对象物而构成的支撑面的支撑座；为覆盖上述支撑面而放电沉积的含有陶瓷的保护膜；以及为了与上述支撑座共同作用来固定上述对象物而构成的固定工具。

Description

夹具
技术领域
本发明涉及用于在对机械零部件进行加工或检查等的处理时固定上述机械零部件的夹具。
背景技术
为了对燃气涡轮发动机的零部件等的机械零部件进行加工或检查，存在频繁将其固定的机会。用于固定的夹具具备多个支撑座，为了避免因与上述机械零部件的压接而引起的磨损和变形，由所谓超硬合金构成的支撑部钎焊在上述支撑座上。上述支撑部通常形成有用于抑制晃动的多个槽。
上述支撑部由于是由超硬合金构成的，所以虽然有效抑制其自身的磨损和变形，但对机械零部件容易造成划伤和变形等损伤。另外，超硬合金与钢材等相比价格太高，且在与钢材等的钎焊上有技术上的困难，所以从成本和技术上难度的角度出发最好不使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不使用超硬合金也可有效抑制对象物的晃动、且以较小的磨损和变形来固定对象物的夹具。
根据本发明的第一方案，用于固定对象物的夹具具备：含有为了支撑对象物而构成的支撑面的支撑座；为覆盖上述支撑面而放电沉积的含有陶瓷的保护膜；以及为了与上述支撑座共同作用来固定上述对象物而构成的固定工具。
最好上述保护膜具有Ra为0.4μm以上3.2μm以下的表面粗糙度。另外，最好上述保护膜本质上由从碳化钛、碳化硅以及碳化钨所构成的组中选择的一种构成。另外，最好上述保护膜是通过将上述支撑座作为工件，并从本质上由碳化钛构成的电极向上述支撑面进行放电沉积而形成的。或者，最好上述保护膜是通过将上述支撑座作为工件，并从本质上由硅形成的电极向上述支撑面在油中进行放电沉积而形成的。再有，最好上述保护膜只形成在上述支撑面上。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的夹具的立体图。
图2是根据图1中的箭头I的向视图。
图3是说明形成第1保护薄膜的工序的图。
图4是表示熔合部厚度和薄膜的粘合强度的关系的图。
图5是表示熔合部厚度和对象物变形的关系的图。
具体实施方式
在本说明书和所附的权利要求书中，将几个用语如下定义并使用。“放电沉积”一词如下定义并使用，即，在电火花加工机中，将放电不用于工件的加工而用于电极的磨损，并使上述电极的原材料、或者上述电极原材料与加工液或加工气体的反应生成物沉积在工件上。另外，“进行放电沉积”一词作为“放电沉积”的他动词定义而使用。再有，“本质上由...构成”的句子意思是半封闭地规定成分，即如下定义而使用，即，排除实质上影响本发明的基础及新性质而未规定的成分，但允许含有实质上不影响的杂质等成分。
在本发明的各实施方式中，利用电火花加工机(其大部分省略图示)的放电沉积。在放电沉积中，将对象物作为电火花加工机的工件定位于电火花加工机上，使上述对象物在加工槽内与电极接近而相对。在此，如果是通常的放电加工，则通过从外部电源供给脉冲状的电流，从而使脉冲状的放电发生在工件与电极之间而使工件损耗，这样一来，工件被加工成与电极前端互补的形状。在本发明的放电沉积中，不使工件损耗，而使电极损耗，将电极原材料、或者电极原材料与加工液或加工气体的发应生成物沉积在工件上。沉积物不仅附着在工件上，而且利用一部分放电能量，在与工件之间以及沉积物的粒子彼此可同时引起扩散和熔敷等现象。
以下，参照图1～图5说明本发明的一实施方式。在图中，“FF”箭头表示前方，“FR”表示后方，“L”表示左方，“R”表示右方。另外，在图2中，用圆包围的×符号表示朝向纸面的方向，用圆包围的黑点表示与纸面相反的箭头。
以下举例说明将燃气涡轮发动机的作为发动机零部件的一个叶片部件作为固定在夹具上的对象物的情况。
如图1及图2所示，本发明的一实施方式的夹具1将叶片部件3固定在规定位置上。在此，叶片部件3具备：叶片5；一体形成在该叶片5的前端上的屏蔽件7；一体形成在叶片5的基端上的平台9；与该平台9一体形成的翼根11。另外，叶片5具有正压力面5fa和负压力面5fb，在翼根11上利用研磨加工形成有嵌合槽13(图3表示完成研磨加工后的叶片部件3)。
夹具1具备夹具主体15，该夹具主体15具备：由钢材构成的底座17；竖立设置在底座17的后部且由钢材构成的纵向板19。
在底座17的右部设有支撑平台9的前部的第1支撑座21，该第1支撑座21本质上大体由钢材构成。同样地，在底座17的右部设有支撑平台9的后部的第2支撑座23，该第2支撑座23本质上大体由钢材构成。再有，第1支撑座21及第2支撑座的结构在后面详细说明。
在底座17的左部通过托架27设有支撑叶片5的负压力面5fb的第一支撑辊25，在纵向板19的左部通过托架31设有支撑屏蔽件7的后边缘的第2支撑辊29。另外，在底座17的左部通过托架35设有支撑屏蔽件7的前边缘的支撑螺栓33。
再有，在纵向板19的上部通过安装螺栓39设有臂37，在该臂37的前端部设有按压螺栓43，该按压螺栓43通过橡胶垫41将叶片5的基端附近向底座17方向(图中的下方)按压。另外，在底座17的右部设有从前后夹紧翼根11的夹紧杆45、47。
其次，对第1支撑座21及第2支撑座23的结构进行详细说明。
如图2所示，在第1支撑座21的支撑面上以覆盖上述支撑面的方式并通过放电沉积形成有由TiC(碳化钛)构成的第1保护薄膜49。具体地，如图3(a)(b)所示，在电火花加工机内，使第1支撑座21的支撑面与电极51相对，在具有电绝缘性的液体S中，通过在第1支撑座21的支撑面和电极51之间发生脉冲状的放电，从而形成上述第1保护薄膜49以覆盖上述支撑面。
在此，电极51由将本质上由TiC构成的粉末利用压力机的压缩而成型的成型体、或者至少局部进行加热处理而烧结的上述成型体构成。再有，电极51还可以取代通过压缩成型，而通过泥浆、MIM(Metal Injection Molding)、喷镀等成型。
再有，取代具有电绝缘性的液体S，还可以适用具有电绝缘性的气体。
另外，在第1支撑座21的支撑面上，还可以取代本质上由TiC构成的第1保护薄膜49，而利用放电沉积形成本质上由SiC(碳化硅)构成的第1保护薄膜53。具体地，如图3(a)(b)所示，在电火花加工机内，使第1支撑座21的支撑面与本质上由Si(硅)构成的电极55相对，在含有链烷烃的油S中，通过在第1支撑座21的支撑面和电极55之间发生脉冲状的放电，从而形成上述第1保护薄膜53以覆盖上述支撑面。
在此，电极55由将本质上由Si(硅)构成的固体、本质上由Si构成的粉末利用压力机的压缩而成型的成型体，或者至少局部进行加热处理而烧结的上述成型体构成。再有，电极55还可以取代通过压缩成型，而通过泥浆、MIM(Metal Injection Molding)、喷镀等成型。
再有，取代上述第1保护薄膜49或53，还可以是本质上由WC(碳化钨)构成的第1保护膜。在这种情况下，利用取代TiC含有WC的电极。上述电极作为一个例子是由本质上由重量比为90％的WC和1 0％的Co(钴)构成的粉末成型的成型体、或者至少局部进行加热处理而烧结的上述成型体。
同样地，在第2支撑座23的支撑面上，以覆盖上述支撑面的方式避过通过放电沉积形成本质上由TiC构成的第2保护薄膜57或本质上由Si构成的第2保护薄膜59。第2保护薄膜59还可以是本质上由WC构成的材料。
再有，第1保护薄膜49(或53)及第2保护薄膜57(或59)为了防止对象物滑动并抑制对对象物造成损伤而具有适当的表面粗糙度。上述表面粗糙度最好是Ra为0.4μm以上3.2μm以下。这是因为，如果表面粗糙度Ra比0.4μm小，则很难充分抑制叶片部件3的滑动，如果表面粗糙度Ra比3.2μm大，则对对象物的损伤显著。
另外，在第1保护薄膜49(或53)与第1支撑座21的母材的边界、以及第2保护薄膜57(或59)与第2支撑座23的母材的边界，分别生成有组成比向厚度方向倾斜变化的熔合部(熔合层)B1、B2。它们是在实施放电沉积时通过适当选择放电条件而生成的，熔合部B1、B2的厚度最好是3μm以上且20μm以下。上述适当的放电条件是峰值电流为30A以下且脉冲宽度为200μs以下，最好是峰值电流为20A以下且脉冲宽度为20μs以下。
在此，熔合部B1、B2的厚度采用3μm以上且20μm以下是为了提高上述薄膜与上述支撑座的粘合强度，且抑制上述支撑座的变形，基于图4及图5所示的试验结果而设定。
即，若改变放电条件而形成薄膜以构成各种厚度的熔合部，则在上述母材与上述薄膜的边界生成的熔合部的厚度和上述薄膜的粘合强度具有如图5所示的关系。从而得到如果上述熔合部的厚度为3μm以上，则上述薄膜的粘合强度变高的第一见解。另外，上述熔合部的厚度与上述母材的变形具有如图6所示的关系。从而得到如果上述熔合部的厚度为20μm以下，则能够抑制上述母材的变形的第二见解。由此，从上述第一及第二见解出发，熔合部B1、B2的厚度最好是3μm以上且20μm以下，从而能够抑制第1支撑座21及第2支撑座23的母材的变形，并且提高第1保护薄膜49(或53)及第2保护薄膜57(或59)的粘合强度。
再有，图4及图5中的横轴以对数表示上述熔合部的厚度，图4中的纵轴以量钢为1来表示上述薄膜的粘合强度，图5中的纵轴以量钢为1来表示上述母材的变形。
其次，说明本发明实施方式的作用。
分别使平台9的前部支撑在第1支撑座21的第1保护薄膜49(或53)上，使平台9的后部支撑在第1支撑座23的第2保护薄膜57(或59)上，使叶片5的负压力面5fb支撑在第1支撑辊25上，使屏蔽件7的后边缘支撑在第2支撑辊上，以及使屏蔽件7的前边缘支撑在支撑螺栓33上。并且，利用臂37的按压螺栓43将叶片5的基端附近通过橡胶垫41向底座17方向按压，利用一对夹紧杆45、47从前后约束翼根11。这样一来，将叶片部件3固定在夹具主体1 5上。即，臂37、按压螺栓43、支撑辊25、29以及一对夹紧杆45、47与上述支撑座21、23共同作用而固定叶片部件3。由此，可将叶片部件3提供给研磨加工等的处理(夹具1的一般作用)。
除了夹具1的一般作用以外，由于在第1支撑座21的支撑面上形成由TiC构成的第1保护薄膜49或由SiC构成的第1保护薄膜53，并且在第2支撑座23的支撑面上形成由TiC构成的第2保护薄膜57或由SiC构成的第2保护薄膜59，因此第1保护薄膜49(或53)及第2保护薄膜57(或59)具有较高的硬度，从而第1支撑座21及第2支撑座23的构成材料之一不必使用如超硬合金那样的高价材料，也可充分抑制第1支撑座21及第2支撑座23的磨损。
另外，由于第1支撑座21的第1保护薄膜49(或53)及第2支撑座23的第2保护薄膜57(或59)通过放电沉积而形成，所以可以在第1保护薄膜49(或53)及第2保护薄膜57(或59)的表面整体范围内留下带有圆度的细微的凹凸。由此，可抑制叶片部件3的滑动，稳定叶片部件3的定位状态，并且可使第1保护薄膜49(或53)及第2保护薄膜57(或59)的表面整体大体均匀地与平台9接触。
再有，由于熔合部B1、B2的厚度为3μm以上且20μm以下，所以可抑制第1支撑座21及第2支撑座23的母材的变形，并且提高第1保护薄膜49(或53)及第2保护薄膜57(或59)的粘合强度。
如上所述，根据本发明的实施方式，由于第1支撑座21及第2支撑座23的构成材料之一不必使用如超硬合金那样的高价材料，也可充分抑制第1支撑座21及第2支撑座23的磨损，所以可实现夹具1的作为整体的制造成本的降低。
另外，由于可抑制叶片部件3的滑动，稳定叶片部件3的固定状态，并且可使第1保护薄膜49(或53)及第2保护薄膜57(或59)的表面整体大体均匀地与平台9接触，所以即使与第1支撑座21或第2支撑座23接触，也几乎不对叶片部件3造成损伤，可提高叶片部件3的质量。
再有，由于可抑制第1支撑座21及第2支撑座23的母材的变形，并且可提高第1保护薄膜49(或53)及第2保护薄膜57(或59)的粘合强度，所以可稳定夹具1的质量。
在上述说明中，还可以将第1支撑辊25、第2支撑辊29以及支撑螺栓33做成与第2支撑座2 1或第2支撑座23相同的结构。
另外，除了用在加工处理时的夹具1之外，还可以在用于进行检查处理等其它处理时的夹具上应用与第1支撑座21或第2支撑座23相同的结构。
虽然参照几个最佳实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。基于上述公开内容，本领域的技术人员可以通过进行实施方式的修正或变形来实施本发明。
产业上的可利用性
本发明提供一种不使用超硬合金也可有效抑制对象物的晃动、且以较小的磨损和变形来固定对象物的夹具。

Claims (6)

1.一种夹具，用于固定对象物，其特征在于，
具备：含有为了支撑对象物而构成的支撑面的支撑座；
为覆盖上述支撑面而放电沉积的含有陶瓷的保护膜；以及
为了与上述支撑座共同作用来固定上述对象物而构成的固定工具。
2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，
上述保护膜具有Ra为0.4μm以上3.2μm以下的表面粗糙度。
3.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，
上述保护膜本质上由从碳化钛、碳化硅以及碳化钨所构成的组中选择的一种构成
4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，
上述保护膜是通过将上述支撑座作为工件，并从本质上由碳化钛构成的电极向上述支撑面进行放电沉积而形成的。
5.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，
上述保护膜是将上述支撑座作为工件，并从本质上由硅构成的电极向上述支撑面在油中进行放电沉积而构成的。
6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，
上述保护膜只形成在上述支撑面上。
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