CN101362233B - 综合电加工 - Google Patents

Abstract

预成型坯(10)包括翼型端头(14)和燕尾形毂(16)。毂(16)首先进行电化学放电加工以形成毛燕尾(32)。翼型端头(14)进行电化学加工以形成翼型(18)。然后，毛燕尾(32)进行电化学放电加工以形成毛突起(34)。精加工毛突起(34)以在整体式转子叶片(12)中形成从所述翼型(18)延伸的燕尾(20)。

Description

综合电加工

技术领域

本发明总体上涉及加工，更具体地，涉及电腐蚀加工。

背景技术

近代燃气轮机包括多列安装在支承转子盘的周边的转子叶片。压气机叶片作用对压气机中的空气加压，而且涡轮机叶片用作使燃气膨胀以给支承盘提供动力。

高压涡轮机通过在它们之间延伸的传动轴给压气机提供动力。而且低压涡轮机的涡轮风扇飞机发动机应用中的上游风扇提供动力。例如，在海上应用和工业应用中，低压涡轮机给外部传动轴提供动力以给船用螺旋浆或发电机提供动力。

燃气轮机有多级压气机和涡轮机叶片。因此，在其中存在大量的这种叶片。每级或每列的叶片都彼此相同，并且典型地级与级之间的尺寸是变化的。

各种制造工艺可以用来有效地制造压气机和涡轮机叶片，然而尽管如此，大量的这种叶片需要消耗相当多的资源和时间，这实现了发动机成品的产量和成本。

典型地压气机叶片是最初由各自的预成型坯制成的实心的、超耐热合金金属。典型地预成型坯是由条材通过镦粗工艺制成，该工艺使金属发生塑性变形以形成相对较宽的燕尾形毂和一体的、相对较窄的翼型端头。预成型坯的整个周边四周有余量，从而可以从那里适当地地加工出转子叶片的最终构形。

然而，这些预成型坯是由诸如镍基超耐热合金的超耐热合金金属制成，这样提高了用于燃气轮机中时的强度，这种强度的提高增加了制造过程中金属加工的难度。

为了获得其总体凹形的加压侧以及相对的、总体凸形的负压侧，必须精确加工叶片的翼型，加压侧和负压侧从根部到顶部间隔着延伸并且在对立的前缘和后缘之间的翼弦中延伸。

也必须精确加工叶片的燕尾以形成一对具有典型的燕尾形状的相对的凸起或突起，从而将各个叶片安装到支承转子盘的周边的相应的燕尾槽中。燕尾可以是支撑在转子盘的边缘的轴向槽中的轴向入口，也可以是周向入口并支撑在围绕转子盘的边缘延伸的周向燕尾槽中。

因此，翼型和燕尾构造为彼此不同，然而尽管如此，它们相对彼此都必须具有精确外形以被准确地支撑在转子盘的周边上，从而在经受运转过程中受到的相当大的空气动力载荷和离心载荷的同时，在运转过程中对通过压气机的空气有效地实行它们的压缩功能，。

在美国商用了很多年的压气机转子叶片的常规制造工艺中，压气机叶片是由一系列工艺制成。首先，上述预成型坯夹在其翼型端头周围，然后将燕尾形毂精磨成具有总体H形或I形形状的毛形状或燕尾，在其对立侧上有凹槽从而形成参考基面。

然后，用常规电化学加工(ECM)机床将预成型坯夹在毛燕尾周围，其中，翼型端头的对立侧上的一对电极工具或电极板一起平移向电化学方法加工机床，从那里切削掉材料并且在所要求的用千分之几英寸表示的小公差范围内形成精确构造的翼型。

电化学加工是一种常规手段，在电化学加工中，预成型坯和电极板分别作为阳极和阴极进行通电，电解质在它们之间的空隙里循环。随着对立板向内朝向彼此平移，ECM从翼型端头去除材料，以对应于两个电极板的互补外形达到翼型的要求厚度和外形。

由于此时的翼型加工到了其最终外形和表面光洁度，在随后的制造工艺中它必须得到适当的保护，通常是采取将其封装在合适的诸如锡和铋软金属基体中的方式。

然后，可以再次将封装翼型适当地夹在精磨机床上，从而可以将毛燕尾精磨成中间毛突起形，精密地围绕最终燕尾的要求构造。精磨施加实质的载荷在预成型坯上，这些载荷必须在相应夹具中适当的支撑。由于原始翼型端头的尺寸过大，可以用相对简单的卡具或夹具支撑该端头。

然而，已加工的翼型具有其最终尺寸和表面光洁度，并且它的简单卡具可能会对翼型产生不能接受的损害，所以翼型受到封装的保护，该封装就要简单地夹在磨床上。

在最终突起的打磨之后，然后可以用任一种常规加工工艺，例如通过对单个燕尾突起或凸起的附加精加工，获得燕尾的最终构造。

当燕尾进行最后加工时，通过简单地熔化软金属基体的方式可以然后将翼型解开封装。此时的预成型坯包括最后完成的翼型和燕尾和它们之间的一体式平台，然后进行典型的修整工序，例如，将翼型的长度剪切到所要求的尖头高度。

将预成型坯加工成最终构造的转子叶片通常所需的分离式工艺通常需要多个机床和多个操作者，这也相应地提高了附带成本。

鉴于涡轮发动机的每级所需的叶片的数目很大，压气机叶片通常进行相对大批量的加工。例如，通常是八个预成型坯同时进行精磨以形成毛燕尾。围绕支承卡具的周边对四十个预成型坯进行精磨以形成其毛突起。

通常，ECM工艺一次在单个叶片上导电，因为电极板的外形适于补充每个翼型的总体凹形的加压侧以及每个翼型的总体凸形的负压侧，通常，从根部到顶部并且在前缘和后缘之间变化。

尽管预成型坯的批量加工允许其同时加工以减少加工时间，但是，由于将各个叶片卡在磨床上所需的额外时间，加工时间仍然会增加。对大量叶片的每个的封装以及之后的对那些叶片的封装的解开也需要额外时间。并且，当需要较小产量需求量时，预成型坯的大批量加工会使较小量叶片的加工不经济。

因此，需要提供一种电加工转子叶片的改进工艺以降低其复杂性并且促进小批量的高效加工。

发明内容

预成型坯包括翼型端头和燕尾形毂。毂首先进行电化学放电加工以形成毛燕尾。翼型端头进行电化学加工以形成翼型。然后，毛燕尾进行电化学放电加工以形成毛突起。精加工毛突起以在从整体式转子叶片中形成从翼型延伸的燕尾。

附图说明

结合附图，根据优选、示范性实施例，在以下的详细描述中更具体地说明了本发明及其更多目的和优点，其中：

图1是由原始预成型坯制成转子叶片的方法的示意流程图。

图2是图1所示预成型坯以及从那加工得到的最终构造的转子叶片的部分截面剖视图。

图3是图1所示ECDM机床的示意正视图，从预成型坯去除材料。

图4是沿图3的线4-4截取的ECDM机床的示意侧视图。

图5是图3所示ECDM机床的侧视图，与图4类似，示出机床在从预成型坯去除材料时的附加用途。

零件列表

预成型坯10、产品-转子叶片12、翼型端头14、燕尾形毂16、第一部分-翼型18、第二部分-燕尾20、平台22、电加工单元24、单个操作者26、第一机床28、第二机床30、第一形状-毛燕尾32、第二形状-毛突起34、精加工机床36、心轴38、第一切削盘40、第二切削盘42、平移台44、驱动系统46、控制器48、电源50、冷却液源52、冷却液54、第一ECM板56、第二ECM板58、液态电解质60、槽62、隆起64、侧台66、第一卡具68、ECM卡具70、第二卡具72、中心槽74、侧台76、

具体实施方式

图1示出了工件或预成型坯10，其需要加工以制成成品，例如用于燃气轮机(未示出)的转子叶片12。如上所述，典型的燃气轮机包括多级压气机转子叶片，例如转子叶片12，这些叶片适当地安装在支承转子盘(未示出)的周边。

预成型坯10包括与燕尾形毂16的不同形态的第二部分一体成型的、呈翼型端头14形态的第一部分。由于燃气轮机的不良环境，预成型坯由合适的金属制成，例如具有加强强度的镍基超耐热合金。预成型坯由任何常规方式制成，例如以上所述的镦粗工艺。

预成型坯的尺寸比最终要求的转子叶片12的适当地大一些，翼型端头14与成品的第一部分例如转子叶片的翼型18相当，但是为了允许从那里精确去除材料，最初要稍微大一点。

预成型坯的燕尾形毂16与成品的第二并且不同的部分，例如最终燕尾20以及一体式平台22相当，限定出在压气机里增压的空气的径向内边界。

转子叶片12可以具有任何常规构造，翼型18通常从平台根部沿纵向间隔着延伸到径向外侧顶部，沿轴向在前缘和后缘之间的翼弦中延伸。翼型包括总体凹形的加压侧以及相对的、总体凸形的负压侧，它们的厚度按典型的方式在前缘和后缘之间并且从根部到顶部变化。

平台22总体为矩形并且是平坦的，当安装在支承盘的周边时，其与整列叶片的共同圆周一致。燕尾20是常规的轴向入口型或如图所示的周向入口型。

图1中示意性地示出的是由单个操作者26便利地操作的电加工单元24。

单元24包括具体地构造为执行预成型坯10的电化学放电加工(ECDM)的第一机床28，。单元还包括具体地构造成执行翼型端头14的电化学加工(ECM)以形成最终翼型18的第二机床30。单个第一机床18和单个第二机床30可以在由单个操作者26操作的单个单元24中布置成相互邻近或靠近。

单元24允许按新的、改进的工序对预成型坯10进行电蚀加工以制成最终转子叶片12。通过提供以任何常规方式预先制成的预成型坯10开始工艺。

一开始，通过第一电化学放电加工燕尾形毂16以形成第一或中间毛外形或形状，例如毛燕尾32，其具有横贯翼型端头14的总体H形，或具有沿与端头成直线的纵向的总体I形外形。

然后，由单个操作者从第一机床28上移走预成型坯10并且安装到第二机床30上，其中，翼型端头14进行电化学加工以形成最终第一部分或最终翼型18，在前缘和后缘之间和从根部到顶部并且沿着对立的加压和负压侧在小于千分之几英寸的公差范围内精确构造其尺寸。

然后，操作者26从第二机床30上移走预成型坯并且重新装入原来的第一机床28以进行毛燕尾32的第二次电化学放电加工从而形成诸如毛突起34的中间第二外形或形状，该突起是更接近匹配燕尾20自身的最终封装的小矩形块。

第二机床30可以具有任何常规结构以电化学加工转子叶片的翼型。如果需要，平台22的外表面也可以在同一机床上进行ECM。平台22的下侧在与毛突起34通用的第二次ECDM加工中制成。

如后续的由相应预成型坯10制成转子叶片12所需要的，将第一、第二机床28、30组合在共有单元24中的特殊优点是具有让共有的操作者26来操作这两个机床的能力。ECDM工艺自身是常规的并且利用电能以快速地从预成型坯去除或腐蚀金属得到粗糙表面光洁度，该粗糙表面光洁度明显不被其自身接受，因为最终转子叶片12需要优良表面光洁度和精确尺寸。

尽管如此，利用这两种不同类型的机床28、30，将这两个机床操作成分级地进行预成型坯10的综合电加工操作，既能快速地从预成型坯去除大批材料又能精加工18翼型自身。

然后，可以利用一个或多个常规精加工机床36将毛突起34精加工成在其中具有一体式最终平台22的、在整体式转子叶片12的最终翼型18下方延伸的最终燕尾20。通过磨掉其末端顶部的一部分，精加工机床36也可用于将翼型18切削成合适的长度。

例如，精加工机床36可以是任何常规结构的精磨机床，其具体地用于形成燕尾20的最终外形，该燕尾具有两个对立的凸起或突起，例如，精磨也有效于去除ECDM过程中出现的重塑层和热影响区(HAZ)。ECDM使用强电流电源，在预成型坯腐蚀材料时的产生高热温度，已腐蚀材料的一部分作为重塑层再沉积，高温降低了在毛突起34周围的薄热影响区的预成型坯的冶金特性。

因此，图1示意性示出的单个电加工单元24提供了单个预成型坯10的多级或综合电加工，在迂回工艺线路中，在优选实施例中，从第一机床28开始，在第二机床30中继续，回到第一机床28，然后绕过第二机床30，在精加工机床36中进行最后工艺。

图1中，分开示出了顺次加工预成型坯10的加工过程的不同级。图2中，示出了预成型坯10的侧视图，也示出了通过从预成型坯去除多余材料加工的最终转子叶片12的剖视图。以及，图3-5示意性示出了第一ECDM机床28，特别构造成具有适当的工具，从而既执行毂16的第一ECDM以形成毛燕尾32，又随后顺次执行毛燕尾32的第二ECDM以形成毛突起34。

为了有效进行ECDM以相当高速地去除材料，图4和5所示的第一机床28具有由相应的电机适当驱动的公用旋转轴或心轴38。心轴构造成共同地支撑其上的沿轴向间隔布置的第一电极工具切割盘40和另外的第二电极工具切割盘42。第一盘40特别构造成在燕尾形毂16上执行第一ECDM，而第二盘42特别构造成在先前由第一ECDM制成的毛燕尾32上执行第二ECDM。

第一机床28还具有平移台44，在该平移台上适当地卡住和安装一个或多个预成型坯10从而在运转过程中接合回转盘或转盘。

如图3-5所示，心轴38在一个位置固定地安装在第一机床28中，并且由电机适当地驱动以使固定地连在心轴上的盘40、42围绕旋转方向或轴线A进行旋转。相应地，支承台44适当地安装在第一机床中，优选地，两根轴线X、Z平移运动以精确定位预成型坯从而分别接合这两个盘40、42以执行ECDM。

如将在下文描述的，心轴38可以又安装在机床中沿着其纵向或中心轴线Y作摆式平移运动。

提供合适的电机和机械驱动系统46以在合适控制器48的控制下实现和协调四个运动度X、Y、Z、A。控制器48是数字计算机的优选形式以实现第一机床的所有运转部件的常规计算机数控(CNC)。

如图3所示，第一机床28还具有常规DC电源50，该电源具有适当地连在盘40、42上的电引线，作为电阴极(-)，和连在安装在台44上的一个或多个预成型坯10上的电引线，作为电阳极(+)。还为第一机床28提供了合适的冷却液源52，并且具有合适的导管和喷嘴和相关壳体从而在他们进行ECDM时在旋转工具和预成型坯之间保持的小间隙中引导合适的冷却液54。

图3-5示意性示出的第一ECDM机床28可以从常规的三轴X、Y、Z精确CNC磨床进行改造，其中，两个电极盘40、42安装在心轴38上而不是安装在磨轮上。标准磨床进一步改造成具有电源50和冷却液源52，并且可选地具有心轴的摆动式轴线Y。

图3-5示出的相同第一机床28用于两种不同的操作，从而和第二ECM机床30以综合电加工方式对相同预成型坯10进行第一、第二ECDM操作。第一、第二ECDM操作包括不同构造的第一、第二电极盘40、42以合适的速度旋转从而以相对高的从预成型坯去除材料的速度进行电蚀从而从燕尾形毂16首次形成第一形状毛燕尾32，之后又形成另外的第二形状毛突起34，在它们之间进行翼型的ECM操作。

在ECDM过程中，冷却液源52实现冷却液54循环的方式，当毂随着台44平移依次穿过不同的旋转盘40、42，冷却液54作为毂16之间的电解质。电源50实现电力驱动毂16和盘40、42的方式以产生或实现保持在毂和旋转盘之间的小间隙中的电火花或电弧从而从毂16电蚀材料。

电化学放电加工(ECDM)是常规工艺，其从根本上不同于常规电化学加工(ECM)和常规放电加工(EDM)，并且用于快速地从工件去除材料，相应地留下粗糙表面光洁度、再沉积材料的重塑层和狭窄热影响区(HAZ)。

在美国专利6,562,227和6,787,728中存在ECDM的两个例子，这两个都转让给了本受让人，并且在此结合作为参考。美国专利4,851,090中存在ECM的例子，也转让给了本受让人，并且在此结合作为参考。这些示例性专利的各种特征并入第一、第二机床28、30中以分别执行为综合电加工特别构造的ECDM和ECM工艺。

为有效的ECDM，两个电极盘40、42由导电材料制成，优选为具有合适的热阻，例如被铜或铜钨材料作用以提高工具寿命，并且通常降低单元成本。

冷却液54既除去了运转过程中产生的大量热又作用于切削液，通过这样，在预成型坯和切削盘之间完成电路。冷却液45可以是从电解质至近似绝缘体，并且优选为包含防锈添加剂的弱电解质。合适的冷却液是水中的碳酸氢钠。

冷却液在压力作用下喷入预成型坯和旋转盘之间的间隙中以完整电路并且在运转过程中冲去从预成型坯腐蚀的材料。旋转盘围绕其周边分配热载荷并且有助于消除运转过程中产生的大量热。

第一机床28特别地与具有1,000-5,000安培相当高的电流容量，例如，约250-900安培/平方英寸的、从5到35VDC之间变化的工作电压的DC电源一起构造，。

第一机床的控制器48调整支承台44的平移以沿着与电极盘的旋转周边对齐的线性进给路精确地进给单个预成型坯从而保持它们之间的小的工作间隙，工作间隙中，为从预成型坯热腐蚀材料产生电火花或电弧。

如上所述，ECDM从根本上不同于第二机床30中所用的ECM。图1示意性示出的第二机床30也具有常规电源和液态电解质源，以及相应的托架以相对于翼型端头14精确地移动一对不同的电极工具板56、58从而电化学加工材料。

第一板56具有总体凸形的切削面，该切削面匹配或补充生成的翼型18的预期的总体凹形的加压侧。第二板58具有总体凹形的切削面，该切削面补充翼型18的总体凸形的负压侧。

运转过程中，液态电解质60适当地在翼型端头14和两个电极板56、58之间循环。向作为阳极的端头14供电并且向作为阴极的两个切削板56、58供电，从而随着端头的对立侧上的两块板56、58的一起平移从端头14电化学去除材料，保持它们之间的小间隙，通过这样，循环电解质。

第二机床30还具有合适的控制器，该控制器调整电极板56、58相对于端头14移动，以及控制电源以在电化学加工过程中有意测出和避免板和端头之间的任何电火花或电弧。

ECM是精加工工艺，从工件精确去除材料并且同时形成异常光滑的表面以获得预期的具有实质上比千分之几小的公差的精确的最终尺寸。

因此，第一ECDM机床28特别构造成使用旋转切削盘40、42并且使用预成型坯和电极盘之间的电火花或电弧中存在的高热能从预成型坯快速腐蚀材料。相反地，第二ECM机床30利用两个电极板56、58的精确平移使用电化学加工以相应较低的速度精确去除材料而不实现预成型坯和电极板之间的火花。

如图3和4所示，原始预成型坯10适当地沿水平或横向地从它的翼型端头14卡在台44上，从而毂的一侧或两侧暴露于第一旋转盘40进行其中的槽62的切削。

相应地，图5所示的第一盘40具有圆周轮廓，具有由较小直径侧台66限定在对立侧上的中心高台或隆起64，特别构造成穿过毂16的侧面形成槽62的预期轮廓。槽62的整个深度可以在穿过燕尾形毂的一次走刀中形成。

因为该第一ECDM运转可用于超过尺寸的翼型端头14，用相对简单的第一卡具68可以将预成型坯安装在台44上，为端头14自身提供机械夹具，从而将预成型坯安装到台44上。

图3和4示意性示出的第一卡具68构造成在其中安装单个预成型坯，或者小批量的三个预成型坯，如果需要，这三个预成型坯在共同的水平面内排列在一起。通过这种方式，支承台44沿着X轴平移，使旋转第一盘40的圆周首先配合毂16的一侧以切割其中的第一槽62，然后沿着相同毂16的相对的第二侧移动同样的第一盘40以切割其中的相同的第二槽62。

图4示出了预成型坯横向地向外延伸并且悬在台44的一侧上，台44在一次走刀中首先经过旋转第一盘40的下方，然后沿着Z轴升到一个高度以再次经过第一盘40的上方从而形成毂的对立槽。

通过这种方式，在原始燕尾形毂16中形成对立槽以制成侧面具有对立槽62的毛燕尾32，其形成横贯翼型端头14的总体H形外形，或是与端头14成直线的纵向的总体I形外形。每个槽62是单个或多个成型，第一盘40经过其各个面。

形成在图1所示的第一ECDM中的毛燕尾32然后包括在毂的侧面上的相对的第一、第二槽62，然后这些槽便利地用于为翼型端头14随后的加工提供参考数据。操作者从第一机床28上移走预成型坯并且适当地卡在第二机床30上，用两个槽62提供参考数据以相对那里精确加工翼型端头。

如图1示意性所示，毛燕尾32在相应的槽62处安装在合适的卡具70中，然后，两个电极板56、58在翼型端头的对立侧上一起平移以进行其ECM，相对于由两个槽62限定的参考数据加工最终翼型18。

如上所述，ECM是一种常规工艺，在常规作业中，以前是用在毛燕尾的常规精磨之后。然而，尽管以前的毛燕尾是由精磨制成，但现在的毛燕尾是由上述ECDM快速有效地制成。

在第二机床30上加工翼型18之后，操作者26从第二机床上取下预成型坯并且为接下来加工毛突起34将预成型坯重新装在第一机床28上。图3-5示出预成型坯10从台44上面的先前加工过的翼型18垂直地卡住，以使毛燕尾32的顶部暴露于第二切削盘40，用于形成毛突起34。

图3-5也示意性示出第二卡具72，该卡具具有任何适于垂直或竖直地将单个预成型坯夹在台44上面的形状，加工过的翼型18向下伸入卡具中，毛燕尾32从台竖直向上伸出。第二卡具72具有合适的机械夹具，抓住翼型18的对立侧，一个或多个预成型坯安装在第二卡具72中，三个预成型坯小批量地装在其中。

如上所述，毛燕尾32包括形成参考数据的侧槽62，该参考数据用于第二机床30中以相对于那里精确加工最终翼型18。相应地，此时加工过的翼型18安装在第二卡具72中，为此时相对于翼型精确制成毛突起34提供相应的参考数据。因为此时毛突起是在第二ECDM操作中制成，不再需要翼型18的常规封装，因此翼型不需要封装卡在第二卡具72中。

如上所述，在以前需要用软金属基体的封装作精磨加工的刚性支架的加工工艺中加工过的翼型先前惯用于制成毛突起。打磨给预成型坯施加相当大的载荷，而且翼型的封装很容易承受那些作用载荷而不损坏预加工的翼型。

ECDM机床28不仅对从预成型坯快速去除材料有效，而且也对用贯彻预成型坯的由预成型坯的电蚀产生的相对小的反作用载荷作用在其安装卡具上有效。

图4和5示出了第二切削盘42并且特别构造成与毛突起34的预期外形一致。例如，第二盘42具有如图5最好示出的、具有由较大直径侧台76限定在对立侧上的中心槽74的圆周轮廓。

如图3和5所示，第二切削盘42沿着垂直安装在第二卡具72中的原始毛燕尾32的外露底部经过，此时台44沿着X轴平移同时从毛燕尾32切除两个侧槽62和周围的材料以形成毛突起34。中心槽74和侧台76构造成加工毛突起34的预期轮廓和平台22的底面，如图1和5所示，优选地是，一次走刀经过第二盘42，或如所期望多次走刀。

最后得到的毛突起34是小的矩形块，以平台22的下方为中心并且更近地围绕隐入其中的最终燕尾20的预期形状。

图3-5示出，多个预成型坯10使用各自的卡具68、72可以同时安装在共用台44上。通过这种方式，用其上两种不同的切削工具40、42操作同一ECDM机床28从而在各种步骤中最大化效率地加工预成型坯。

例如，图4示出一些预成型坯的生产工艺，首先在毂16的侧面上形成一个槽，然后在毂的另一侧形成对立槽。在这样加工毛燕尾32之后，它们转到图1示出的第二机床30上，其中，精加工翼型18。然后那些预成型坯回到图4所示的同一第一机床28上，并且立即重装到为此时安装加工过的翼型18特别构造成的第二卡具72中。

然而，多个预成型坯10也安装在第一卡具68中，这样，此时这两个卡具都包含各个加工阶段中的预成型坯的它们全部补充。然后操作图5所示的第一机床28使用第二切削盘42加工毛燕尾32以形成毛突起34。

通过这种方式，在串联级中使用同一ECDM机床28从原始翼型端头14第一加工毛燕尾32，从预加工毛燕尾32第二加工毛突起34，然后从它们相应的翼型端头14电化学预加工翼型18。

毛燕尾32可以在对应的第一切削工具40的单次走刀中形成，毛突起34也在第二切削盘42的单次走刀中形成。或者，也可以如连续切口所期望的，用这些切削工具40、42的多次走刀形成毛燕尾和突起。

例如，图4示意性示出的第一切削盘40在ECDM工艺中构造和操作成在连续走刀中在毂的对立侧上切割槽62，在沿着Y轴的侧向振动作用下更精确地形成最后得到的槽62。第一盘40操作成首先切割槽62只不过达不到它们所要求的深度。然后以第一盘的适当快的侧向振动用第一盘40的第二次走刀从一侧到另一侧加工掉在每个槽62的对立面上的相对薄的切口以提高其参考数据表面光洁度。

槽62及它们的参考数据是在第二机床30上随后加工翼型18所需要的，然后就不再需要了。因此，第二切削盘42构造成同时切掉毛燕尾32的两个槽62以形成单个矩形块毛突起34。

如上关于图1的描述，然后从第一机床28上取下带有最终翼型18和毛突起34的预成型坯10，随后如加工毛突起34成燕尾20的最终形状所期望地安装在一个或多个精加工机床36上，这也同时去除毛突起34中存在的重塑层和HAZ。预加工翼型18用于精加工机床36中以常规的方式为燕尾20的最后加工提供参考数据。

图1示意性示出的综合电加工单元24允许单个操作者26有效地控制第一ECDM机床28和第二ECDM机床30从而有效地顺次加工一个和多个预成型坯。第一机床28用来有利于分级地从翼型端头14快速去除材料从而先形成毛燕尾32，然后形成毛突起34，随后中间电化学加工翼型18。

可以用两个机床中的相对简单的卡具实施这些顺序，并且消除了为形成毛突起34而封装加工过的翼型18的必要。

两个切削盘40、42可以分别构造成加工毛燕尾32中的侧槽的预期形状和毛突起34的预期形状。两个盘40、42操作成多次走刀以分级地加工燕尾形毂，最终切口少于约千分之20英寸。

第一盘40的振动可以用于对每个对立槽62的粗切削的单次走刀中，以提高那些槽的表面光洁度。通过这种方式，可以消除切口。

然而，如果在刮削过程中传递第一工具40的振动以精加工那些槽，那么就可以得到两个槽62稍微提高的表面光洁度。工具的振动也可以用于补偿盘侧壁的磨损。

此外，如果需要，可以用图4和5示出的同一心轴38在其上安装磨轮组(未示出)，以从毛突起34精加工预期燕尾20。取消了制造工艺中的后续操作。

然而，然后将心轴38构造成在ECDM过程中以远大于转动这两个盘40、42所需的速度进行旋转，这些速度为如典型打磨所需的约3,000RPM或更高。

因此，上文所述的综合电加工单元在从相应的预成型坯工艺制造压气机转子叶片中提供很多重要优势。附带益处包括减少加工时间，降低相关成本，以及提高单个或小批量加工转子叶片的灵活性，这不要求预成型坯或最后得到的加工过的叶片的大量存货。

尽管本文描述了被认为是本发明的优选和示范性实施例，但根据本文的教导，本发明的其它变形对本领域技术人员示是显而易见的，并且因此希望附加权利要求保护所有落入本发明的真正精神和范围内的变形。

因此，美国专利证书要求保护的是由下列我们要求保护的权利要求限定和区别的本发明。

Claims (10)

1.一种制造转子叶片(12)的方法，包括：

提供带有翼型端头(14)和燕尾形毂(16)的预成型坯(10)；

使用第一旋转电极盘(40)第一电化学放电加工所述毂(16)以形成毛燕尾(32)；

电化学加工所述端头(14)以形成翼型(18)；

使用第二旋转电极盘(42)第二电化学放电加工所述毛燕尾(32)以形成毛突起(34)；以及

精加工所述毛突起(34)以在整体式转子叶片(12)中形成从所述翼型(18)延伸的燕尾(20)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一旋转电极盘(40)具有圆周轮廓，所述圆周轮廓具有由较小直径侧台(66)限定在对立侧上的中心隆起(64)；以及

所述第二旋转电极盘(42)具有圆周轮廓，所述圆周轮廓具有由较大直径侧台(76)限定在对立侧上的中心槽(74)。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

沿着所述毂(16)的第一侧移动所述第一旋转电极盘(40)以切割其中的第一槽(62)；

沿着所述毂(16)的与所述第一侧对立的第二侧移动所述第一旋转电极盘(40)以切割第二槽(62)；以及

沿着所述毛燕尾(32)的底部移动所述第二旋转电极盘(42)以切掉第一、第二槽(62)从而形成所述毛突起(34)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述毂(16)和第一和第二旋转电极盘(40、42)之间循环电解冷却液(54)；

电力驱动所述毂(16)和第一和第二旋转电极盘(40、42)以实现它们之间的电火花从而从所述毂(16)电蚀材料；

一起平移所述端头(14)的对立侧上的一对电极板(56、58)；

在所述端头(14)和电极板(56、58)之间循环电解质(60)；以及 

电力驱动所述端头(14)和电极板(56、58)以从所述端头(14)电化学去除材料从而形成所述翼型(18)，同时避免火花。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述端头(14)卡在电化学放电加工机床(28)的支承台(44)上方邻近支撑所述第一和第二旋转电极盘(40、42)的心轴(38)以切割其中的所述槽(62)；以及

转动所述心轴(38)和第一和第二旋转电极盘(40、42)，并且平移所述支承台(44)和预成型坯(10)以切割所述毂(16)中的第一和第二槽(62)从而形成所述毛燕尾(32)。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

将所述预成型坯(10)从所述端头(14)沿横向卡在所述支承台(44)上方，以使所述毂(16)的第一或第二侧暴露于所述第一旋转电极盘(40)，从而切割其中的所述第一或第二槽(62)；以及

将所述预成型坯(10)从翼型(18)垂直地卡在所述支承台(44)上方，以使所述毛燕尾(32)的底部暴露于所述第二旋转电极盘(42)，从而在那里形成所述毛突起(34)。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述毛燕尾(32)具有在其对立侧上的所述第一、第二槽(62)形成参考数据；以及

在所述第一电化学放电加工过程中，将所述毛燕尾(32)卡在所述第一和第二槽(62)中，以相对于所述参考数据形成所述翼型(18)。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述第二电化学放电加工过程中，卡住所述翼型(18)以相对于那里形成所述毛突起(34)。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述精加工所述毛突起(34)包括精磨以去除那里由所述第二电化学放电加工引起的重塑层和热影响区。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

用单个电化学放电加工机床(28)执行所述第一、第二电化学放电加工这两种操作；

用置于由单个操作者(26)控制的共有单元(24)中的所述电化学放电加工机床(28)附近的电化学加工机床(30)执行所述电化学加工。 

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