CN103079738A - 用于折断金属部件上的边的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过电化学加工方式折断部件上的边的电极，所述电极包括至少一个导电区域（62，68），所述导电区域被设计为布置得面向所述部件上的待折断的边，所述电极的特征在于，所述导电区域（62，68）的形状与被加工的折断的边的形状互补，所述导电区域布置在第一绝缘部分和第二绝缘部分之间，第一绝缘部分形成了额外的绝缘厚度，第二绝缘部分用于对所述导电区域进行定位，使得所述导电区域面向待折断的边。

Description

用于折断金属部件上的边的装置

技术领域

本发明涉及一种电极，还涉及一种用于折断金属部件上的边，例如航空中所用的部件上的边的装置。

背景技术

很多种工业部件，例如，涡轮机的压缩机或涡轮转子盘，都具有尖锐的边，涡轮机的压缩机或涡轮转子盘具有绕其外周分布的多个用于安装叶片根部的槽，这些槽的底部在多个边上与盘的上游面和下游面相交。在盘组装在一起的组装凸缘上也有绕固定孔和沿着所述凸缘的华彩（festoon）的边的边。

这种边通常包括作为在所述部件上制成特定形状（槽、孔、切口等）的产物的毛刺。例如，通过机械方式折断边缘可以消除这些毛刺。

对于这个目的，已知方式是在形成于两个表面的结合部分上的边上采用倒角。另一种已知的方式是在两个表面之间制成凸面部分的连接区域。这种边折断操作用来在搬运这些部件时避免任何伤害的风险，并使得可以消除毛刺。

当前，大部分边折断操作是人工通过磨光、研磨、钢丝刷清理、或者采用研磨带来执行的。这些操作不但费时，而且，由于人工加工会导致被加工区域产生缺陷，例如擦伤等，这些操作还难以进行。另外，还会在部件上观察到由于这些操作而产生的损伤，例如，工具的碰伤或者局部受热等。从而，难以在待加工的边缘上获得整齐一致的边折断。由于边折断操作是人工执行的，并由不同的操作人员执行，不能保证良好的加工重复性。

另一个缺点在于折断的边的测试。该测试步骤通常是通过下列操作进行的：在已加工区域上按压可淬硬的糊剂以获得印记，对印记进行照明，然后通过放大镜放大，将被加工区域的放大倒影投影出来。这种测试不但费时，而且，由于这种测试取决于照明的朝向以及淬硬的印记相对于放大镜的位置，还取决于所形成的印记的质量，发现这种测试并不十分可靠。

本发明为现有技术中存在的这些问题提出了一种简单有效而又成本低廉的解决方案。

发明内容

为了实现这个目的，本发明提供了一种用于通过电化学加工折断金属部件的边的电极，所述电极包括至少一个导电区域，该导电区域被设计为布置得朝向要折断的部件的边，所述电极的特征在于，所述导电区域的形状与待生产的被折断的边的形状互补，并被布置在第一绝缘部分和第二绝缘部分之间，第一绝缘部分形成额外绝缘厚度，第二绝缘部分用于对导电区域进行定位，使得所述导电区域面向待折断的边。

电极的导电区域的与要获得的折断的边的形状互补的形状使得可以，例如，在导电区域具有特定的凹的弯曲形时，获得具有相应的凸的弯曲形的折断的边。

电极布置在两个绝缘部分之间使得电化学加工限制在待折断的边的区域。以这种方式，由于绝缘材料制成的第一绝缘部分和第二绝缘部分的出现，金属部件的不面对导电区域的区域不受到电化学加工的作用。

最后，第二绝缘部分使得电极优选地位于待加工区域的附近。

根据本发明的另一个特征，电极的导电区域具有凹的弯曲形部分。

根据本发明的又一个特征，第一绝缘部分是环形的。

在本发明的一个可行实施例中，电极的导电区域具有凹的弯曲环形，并在额外绝缘厚度和圆柱形的第二绝缘部分之间延伸。

这种类型的电极特别适于加工形成在孔的开出口处的边，圆柱形的第二绝缘部分被设计为插入在孔中，以相对于孔确定电极的中心，确保环形导电区域正确地面向待折断的边定位。

在本发明的另一个可行实施例中，电极具有两个凹的弯曲区域，这两个弯曲区域直线延伸并相互平行，这些弯曲区域的凹侧沿公共轴在相对方向上相向。

这种类型的电极特别适于加工形成在例如涡轮机的盘的外周上的凹槽或槽之类的槽的出口处的直线形边。

有利地，电极的每个导电区域形成在第一绝缘部分和第二绝缘部分的楔形侧翼的结合部分。当沿着槽移动电极时，这种楔形形状使得电极在转子盘的槽中被正确地导引。

本发明还提供了一种用于折断金属部件上的边的装置，所述装置的特征在于，其包括：

容器，用于容纳所述金属部件，并被设计为充满电解溶液，以至少浸没待加工的边；以及

支撑和定位装置，用于对上文所述的电极进行支撑，并用于确定被浸没的电极的导电区域的位置，使其面向待折断的边并距所述的边确定的距离，以通过电化学加工方式折断所述的边。

不采用人工执行的方式，采用专用的支撑和定位装置，使得可以确保电极的导电区域的定位面对待折断的边，本发明的边折断是通过电化学加工执行的。这使得可以独立于操作人员的技能并以可再现的方式执行边折断。而且，可以消除由此带来损害的风险。

根据本发明的另一个特征，支撑和定位装置包括台架，该台架可以在相对于所述容器的三个相互垂直的方向上移动，从而使得电极可以沿着三维空间中的所有的三个轴移动，使得导电区域面对待折断的边被精确定位。

在本发明的一个优选实施例中，所述台架还具有用于检查所述部件上的边折断的非破坏性测试装置，以在电化学加工阶段之后立即执行测试，从而使得可以很大程度上降低边折断所需的总时间。例如，这些非破坏性测试装置可以是光学测试装置或超声波测试装置。

当所述测试装置是光学测试装置时，所述测试装置包括激光发生器和相机，所述激光发生器直接向所述部件的已加工区域发射激光束，所述相机用于对已加工区域成像，所述相机连接到用于对相机所拍摄的图像进行解释的信息处理器装置。图像的这种解释实质上在于确定已加工区域的曲率半径的值，以从中推导出边折断操作是否被正确执行。

在本发明的一个实际实施例中，电极的导电区域由石墨制成，电极的绝缘部分由聚合树脂制成。对电极的导电区域提供电流密度在10A/cm²至100A/cm²范围内、优选在50A/cm²至60A/cm²范围内的直流电流。

优选地，所述部件安放在例如通过活塞可以相对于包含所述电解溶液的容器在垂直方向上移动的支撑上，以在希望用光学方式检查已加工区域时将所述区域移出电解溶液。

附图说明

阅读下文通过非限定性实施例并参照附图给出的说明，可以更好地理解本发明，本发明的其他细节、优点和特征也会变得清楚。其中：

图1是涡轮机的转子盘的示意性透视图；

图2是图1中的盘的凸缘上的孔的剖面的示意性视图；

图3实处了本发明的装置；以及

图4和图5是适用于本发明的装置的两个电极的示意性透视图。

具体实施方式

最初参照示出了涡轮机中的转子盘10的图1，转子盘10在其外周上具有多个键条12，这些键条12中间夹杂着用来接纳楔形类型的叶片根部的槽14。

从而，每个槽14的底部表面16与盘10的上游面20和下游面形成了直角边18。当在盘10中形成槽14时会在上述直角边形成毛刺，需要对这些直角边18或角进行加工，以消除毛刺并避免操作人员在处理盘10时受到任何伤害。

转子盘还具有2被提供有多个孔24的凸缘22，这些孔24绕转子盘的轴线均匀分布，以有助于转子盘10被紧固至辅助结构。孔24的每个端部具有形成在孔24的内表面和孔24所敞开到的表面30的交面上的边缘26（见图2）。

在传统方式中，这些边缘所形成的边由操作人员人工折断，这意味着不能获得一致整齐的加工表面，还会导致上述的缺陷。

采用参照图3说明的装置，通过利用电化学加工方法，本发明为这些问题以及上述的缺陷提供了解决方案。

该装置包括充满了电解溶液34，在电解溶液34中放置有支撑36，转子盘10固定在支撑36上，使得孔24基本上垂直于容器的底部或者垂直于容器的底部对齐。支撑36借助于多个气缸38可以移动，使得可以从转子盘所浸没在的电解溶液34中取出转子盘。

该装置还具有用于对电化学加工电极进行定位和支撑的定位和支撑装置，该定位和支撑装置通过布置在容器32上的台架（gantry）40形成。台架40在三个相互垂直的方向X、Y和Z上可以移动，它的移动由控制装置42控制。电化学加工电极44由第一支撑46承载，第一支撑46固定在台架40的横杆48上，并向容器32延伸。

台架40还具有第二支撑50，该第二支撑50朝向容器32延伸，并承载有光学测试装置52，该光学测试装置包括激光发生器以及连接到计算机处理器装置的成像相机。第二支撑50还具有用于输送加压空气的导管54。

如图4和图5所示，加工电极44具有第一螺纹部分56，用于旋入第一支撑46的相应的螺纹部分。加工电极44还具有环形的额外绝缘厚度58，用于将螺纹部分56从第二绝缘部分60、64隔离开。

在本发明的电极的第一实施例中，电极具有形成在环形额外厚度58和形状为圆柱形（见图4）的第二绝缘部分64之间的连接部分处的凹环形的导电区域62。

电极连接至直流源64（见图3）。

按照以下步骤执行加工和光学测试：以导电区域62定位朝向待加工边缘26的方式将电极移动至转子盘，圆柱形第二绝缘部分60插入孔24，相对于孔24确定电极44的中心，以确保导电区域62在圆周上距边缘26预定的恒定距离。此后，将电流施加到导电区域62，以执行折断。电极44从被加工区域移开，活塞38垂直地移动部件10，使得已加工区域显现出来。在另外一个步骤中，第二支撑50被移至已加工区域，将加压空气流施加到已加工区域，以去除所有杂质或残留的电解溶液的液滴。将激光束导引至部件10的已加工区域，成像相机对该区域拍摄多个图像。然后，信息处理器装置对这些图像进行解释，以评估已加工区域的孔的半径，并确认边缘的断裂是否正确。

在图5所示的另一个实施例中，第二绝缘部分64具有两个与待安装在涡轮机转子盘10的槽14中的叶片根部的侧翼相似的楔形侧翼66。楔形侧翼66通过电极44的平行平面壁72相互连接，并关于垂直于所述平面壁的中平面对称。每个楔形侧翼66具有两个实体部分74以及位于这两个实体部分74之间的中空部分76。实体部分74和中空部分76被设计为分别与转子盘10上的相应的中空部分以及槽的实体部分配合。

电极具有两个凹的弯曲形导电区域68，这两个导电区域直线延伸而且彼此平行。这两个导电区域形成在额外的环形厚度和楔形侧翼66的连接部分处。

电极44的第二绝缘部分64的形状以及导电区域68的形状使得形成在连接键条12和相邻槽14的边缘70可以被加工。通过沿转子盘的槽移动电极可以对这种类型的边缘进行加工，第二绝缘区域64确保电极44在转子盘10的槽14中正确定位。

在本发明的一个实际实施例中，电极44的导电区域62、68由石墨制成，电极44的绝缘部分60、64由聚合物树脂制成。电解溶液34由例如氯化钠溶液或硝酸钠溶液构成。

对电极44的导电区域62、68提供电流密度在10A/cm²至100A/cm²范围内、优选在50A/cm²至60A/cm²范围内的直流电流。

本发明的装置使得可以显著地减少加工阶段和光学测试阶段所需的时间。在现有技术中，具有70个孔的涡轮机的转子盘的加工阶段和光学测试阶段大约是2小时，而采用本发明的装置，所需的时间大约是10分钟。

本发明还提供了光学测试装置之外的非破坏性测试装置，例如，通过超声波检查边缘断裂区域的装置。在这种情况下，支撑52适于容纳连接到脉冲发生器和信息处理器装置的至少一个超声波变送器。

Claims (14)

1.一种通过电化学加工折断金属部件上的边的电极（44），所述电极（44）包括至少一个导电区域（62，68），所述导电区域被设计为布置得面向所述部件上的待折断的边，所述电极的特征在于，所述导电区域（62，68）的形状与被加工的折断的边的形状互补，所述导电区域布置在第一绝缘部分（58）和第二绝缘部分（60，64）之间，第一绝缘部分形成了额外的绝缘厚度，第二绝缘部分用于对所述导电区域进行定位，使得所述导电区域面向待折断的边。

2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极（44）的所述导电区域（62，68）具有凹的弯曲形部分。

3.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述第一绝缘部分（58）是环形的。

4.根据权利要求1至3中任何一项权利要求所述的电极，其特征在于，所述电极（44）的导电区域（62）具有凹的弯曲环形形状，并在所述额外绝缘厚度（58）和圆柱形的所述第二绝缘部分（60）之间延伸。

5.根据权利要求1至3中任何一项权利要求所述的电极，其特征在于，所述电极具有两个凹的弯曲区域（68），所述弯曲区域直线延伸并相互平行，所述弯曲区域的凹侧沿公共轴在相对方向上相向。

6.根据权利要求5所述的电极，其特征在于，每个导电区域（68）形成在第一绝缘部分（58）和第二绝缘部分（64）的楔形侧翼的结合部分。

7.一种用于折断金属部件的边的装置，所述装置的特征在于，其包括：

容器（32），用于容纳所述金属部件，并被设计为充满电解溶液（34），以至少浸没待加工的边；以及

支撑和定位装置，用于对之前任何一项权利要求所述的电极进行支撑，并用于确定被浸没的电极（44）的导电区域（62，68）的位置，使其面向待折断的边并距所述的边确定的距离，以通过电化学加工折断所述的边。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述支撑和定位装置包括台架（40），所述台架可以在相对于所述容器的三个相互垂直的方向上移动。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于：

所述台架（40）具有非破坏性测试装置（52），用于检查所述部件（10）上的边折断。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述非破坏性测试装置包括光学测试装置（52），所述光学测试装置包括激光发生器和相机，所述激光发生器直接向所述部件的已加工区域发射激光束，所述相机用于对已加工区域成像，所述相机连接到用于对相机所拍摄的图像进行解释的信息处理器装置。

11.根据权利要求7至10中的任何一项权利要求所述的装置，其特征在于：所述电极的导电区域（62，68）是由石墨制成的。

12.根据权利要求7至11中的任何一项权利要求所述的装置，其特征在于：所述电极的绝缘部分（60，64）是由聚合树脂制成的。

13.根据权利要求7至12中的任何一项权利要求所述的装置，其特征在于：

对电极的导电区域（62，68）提供电流密度在10A/cm²至100A/cm²范围内、优选在50A/cm²至60A/cm²范围内的直流电流。

14.根据权利要求7至13中的任何一项权利要求所述的装置，其特征在于：

所述部件（10）安放在例如通过活塞（38）可以相对于包含所述电解溶液（34）的容器（32）在垂直方向上移动的支撑（36）上。

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