CN104722867A - 用于环扇区的多用途电火花加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞机涡轮机的环扇区(18a)的电火花加工机床(80)。环扇区(18a)包括耐磨构件和耐磨构件固定于其上的支撑元件。该环扇区包括通向该支撑元件的中心主体的径向外表面的一个或多个夹持孔(40)。机床(80)包括从凹槽(130)、槽口(140)、开口(150)、纵切(110)或耐磨元件(120)电加工装置中选择的至少两个加工装置(110、120、130、140、150)。所述机床(80)通过夹持孔(40)也具有环扇区(18a)的夹持装置(70)。夹持装置(70)被配置成在电加工装置(110、120、130、140、150)之间移动环扇区(18a)。

Description

用于环扇区的多用途电火花加工机床

技术领域

本发明涉及用于飞机涡轮机的涡轮的环扇区的领域，以及涉及用于这些环扇区的电火花加工机床的领域。更准确地，这涉及被设置在这些环扇区上的夹持孔，专用于在电火花加工机床上的加工操作过程中保持这些扇区。这进一步涉及多功能电火花加工机床，特别是用于加工这种环扇区。

根据本发明的环扇区适用于任何类型的涡轮机，特别是涉及涡轮喷气发动机和涡轮螺旋桨发动机。

背景技术

在现有的涡轮机中，涡轮环包括一系列端对端布置的扇区，每个都具有耐磨构件以及用于耐磨元件的支撑元件。一旦这两个部件组装，环扇区通常经历几个放电加工操作。为此，这些扇区被保持在介质浴槽内的适当位置。

所实施的加工操作的质量具体取决于在这些操作过程中对扇区的适当保持。通常，为了实施该保持，夹持孔被设置在该耐磨元件上。然而，为了确保校正保持保证了高质量加工，这些孔必须很大，其随后对耐磨元件的密封性能是不利的。

因此，为了不恶化耐磨元件的密封能力，通常有限数量地制造小尺寸的夹持孔。然而，这可能导致在加工操作过程中的问题，其从而导致重做和/或浪费，不利于生产率。

放电加工操作必须一个接一个地实施，因为在没有这种夹持孔的耐磨元件上的夹持能够一次实施所有这些操作。它们需要在高度专业的机床上对环扇区的连续安装和拆卸步骤。这些安装/拆卸步骤不利于生产率并增加了不良定位环扇区的风险。

由于它们是高度专业的，带有已知结构的电火花加工机床，特别是用于通过这些孔保持环扇区的这些，往往是笨重和沉重的。此外，制造环扇区通常仅在这些刀具上以分批模式进行，从而损害环扇区的生产灵活性。

因此需要优化涡轮环扇区的设计，特别是用于提供一种对在放电加工操作中对环扇区适当保持和在操作中的密封性能之间对立的解决方案。存在对电火花加工机床的进一步需要，如果可能带有有限的整体尺寸，能具有更大的生产灵活性。

发明内容

本发明的目的是至少局部地解决在上述现有技术的解决方案中经历的问题。

为此，本发明的目的是一种用于飞机涡轮机的涡轮的环扇区的电火花加工机床，被配置成制造一种如下描述的环扇区，所述机床包括：

框架，所述框架用于被集成到介质浴槽，以及

夹持装置，所述夹持装置被配置成夹持被加工的所述环扇区。

根据本发明，所述夹持装置被配置成夹持以经由被加工的所述环扇区的夹持孔被加工的所述环扇区。

所述框架进一步包括从以下组中的，被加工环扇区的至少两个电加工装置：

纵切电加工装置，所述纵切电加工装置被配置成校正所述环扇区的圆周长度，

耐磨元件电加工装置，所述耐磨元件电加工装置特别地是蜂窝型的，

凹槽电加工装置，所述凹槽电加工装置被配置成容纳被布置在所述环扇区的圆周边缘上的至少一个内扇区密封片，

槽口电加工装置，所述槽口电加工装置位于环扇区下游端的下游边缘上，所述下游端具有径向向外打开的U形形状，以及

开口电加工装置，所述开口电加工装置设置在所述环扇区的上游端，所述上游端具有C形截面，其开口在所述环扇区的上游部分上打开。此外，所述夹持装置相对于所述框架是可移动的，以将被加工的所述环扇区移动在电加工装置之间移动。

在制造环扇区时，根据本发明的电火花加工机床需要对环扇区的更少安装/拆卸步骤。鉴于它们的多功能特征，通过更不专业以及通过提供更快地加工少量环扇区的可能性，它们提供了更多的生产灵活性。

有利地，所述框架包括具有两个纵切电加工站的纵切电加工装置，所述纵切电加工站被配置成校正被加工的环扇区的圆周长度，这两个纵切电加工站用于彼此面对。

根据一个实施例的特征，所述框架包括一个包括两个凹槽电加工站的凹槽电加工装置，所述凹槽电加工站被配置成在被加工的环扇区的圆周边缘上电加工一个或多个凹槽，这两个凹槽电加工站用于彼此面对。

根据一个有利的实施例，所述框架包括开口电加工装置，所述开口电加工装置用于被布置在基本垂直于所述凹槽电加工装置和/或所述纵切加工装置的方向上。

根据另一实施例的特征，所述框架包括耐磨元件电加工装置以及开口电加工装置，所述耐磨元件电加工装置用于面对所述开口电加工装置。

根据另一有利的实施例，所述框架包括用于被布置在基本垂直于所述耐磨元件电加工装置的方向内的耐磨元件电加工装置和纵切电加工装置。

根据一个实施例的特征，这两个凹槽电加工站包括单个电极。在这种情况下，这两个凹槽电加工站的至少一个优选地更具体地专用于保持所述环扇区，而包括电极的所述站形成被加工的所述环扇区。

有利地，所述框架包括：

第一加工板，其上布置有至少一个电加工装置，以及

第二加工板，其上布置有至少一个电加工装置，所述第二加工板相对于所述第一加工板被提升。这种布置特别地有利于所述机床的小型整体尺寸。

所述电加工装置特别地被配置成实施滚齿电加工。

根据另一有利的实施例，所述夹持装置和/或所述框架在至少一个轨道上是可移动的。

所述框架在通过一个用于被加工环扇区的加工组的电加工操作中优选地是固定的。

本发明的另一目的是一种用于飞机涡轮机的涡轮的环扇区，包括耐磨部件以及用于所述耐磨元件的支撑部件，所述支撑元件具有中心主体以及被布置在所述中心主体两侧上的两个轴端部件，这两个轴端部件每个都形成用于将所述环扇区保留到涡轮壳体的设备，所述环扇区包括用于实施放电加工的夹持设备。

根据本发明，所述夹持设备包括一个或多个夹持孔，所述夹持孔通向所述支撑元件的所述中心主体的径向外表面。

本发明因此与现有技术不同，根据该现有技术夹持孔被设置在耐磨元件上。现在通过以以上呈现的方式放置它们，这些孔可具有所有必需的特征，特别地在数目和尺寸上，以能够在其加工操作中适当地保持所述环扇区，而不改变其功能性。特别地，耐磨元件不涉及这些夹持孔，不降低密封性能。

本发明此外提供了一个或多个以下可选特征的实施。

每个夹持孔通向一个由所述支撑元件的中心主体的所述径向外表面所限定的凹部。

径向外表面在所述凹部内界定了至少一个凸台，以及至少一个夹持孔在所述凸台打开。

所述夹持孔是狭槽型的。

存在优选地沿所述环扇区的圆周方向对齐的三个夹持孔。然而，孔的数目可不同于三个，而不背离本发明的范围。

每个夹持孔具有在8和11毫米之间的长度。

所述耐磨元件的支撑元件在其两端沿所述环扇区的圆周方向具有凹槽边缘以容纳密封片。

本发明还涉及一种飞机涡轮机的涡轮环，包括如上所述的，端对端布置的几个环扇区。

本发明还涉及一种飞机涡轮机，包括安装有至少一个这种环的涡轮。

最后，本发明涉及一种通过如上所述的电火花加工机床制造如上所述的这种环扇区的方法，包括以下步骤：

-在其支撑元件上组装所述耐磨元件，以形成将被加工的环扇区，

-经由被设置在所述支撑元件上的夹持孔，使用所述电火花加工机床的夹持装置，夹持所述环扇区，以及

-通过电火花加工机床实施多个放电加工操作，在该加工操作中，所述环扇区被保持在所述夹持装置上。

所述制造方法优选地包括以下步骤：

-使用所述机床的纵切电加工装置，校正所述环扇区的圆周长度，然后

-通过所述机床的凹槽电加工装置，在所述环扇区的至少两个相对的圆周边缘上放电加工一个或多个凹槽，

其中，一个或多个凹槽在所述圆周边缘的一个上制成，然后在在相对圆周边缘上制造一个或多个凹槽之前，所述环扇区在所述凹槽电加工装置上翻转。

以下，在阅读非限制性的详细描述后，本发明的其他优点和特征将会出现。

附图说明

将结合附图进行该描述，其中：

—图1示出了根据本发明一个优选实施例，涡轮机的纵向截面示意图；

—图2示出了在前一附图中示出的涡轮机的低压涡轮的一部分的纵向截面视图；

—图3示出了在前一附图中示出的低压涡轮的一个环扇区的透视图；

—图4是在前一附图示出的环扇区的侧视图；

—图5和6是分别沿图3的径向平面P1和P2采取的环扇区的截面视图；

—图7是沿图6的线VII—VII采取的环扇区的一部分的截面视图；

—图8示出了由夹持装置承载的，在前一附图示出的环扇区的透视图；

—图9示出了在前一附图示出的环扇区上，用于实施放电加工的刀具的示意图；

—图10是图9的电火花加工机床的示意性顶视图。

具体实施方式

首先参考图1，根据本发明的一个优选实施例，示出了飞机涡轮机1。这里是双轴涡扇发动机。然而，它可能是另一类型的涡轮机，例如涡轮螺旋桨发动机，而不背离本发明的范围。

通常，涡轮机1具有纵轴线3，它的各种部件在该纵轴线周围延伸。根据横跨该涡轮机的主气流方向从上游到下游，它包括风机2、低压压缩机4、高压压缩机6、燃烧室8、高压涡轮10和低压涡轮12。

低压涡轮12的一部分更详细地在图2中。然而，本发明还可适用于高压涡轮10，而不背离本发明的范围。

涡轮12具有几个级，每个级都包括由涡轮的壳体14承载的固定叶片的环形行所形成的分配器12、13，以及被安装在分配器13上游并在一个被钩到壳体14上的环18内旋转的叶轮16。环18被划分成扇区，并由几个沿周向端对端布置的扇区18a形成，每个都安装在涡轮的壳体14上。

每个环扇区18a包括优选通过钎焊和/或焊接固定在元件20的径向内表面上的支撑元件20和块状耐磨元件22。

支撑元件20优选地为金属的，而耐磨元件22是蜂窝型的。后者通过叶轮16的轮叶的外环形唇部24上的摩擦而磨损，以减少在叶轮和环扇区18a之间的径向间隙。

支撑元件20包括中心主体25，上游轴端部件32和下游轴端部件33位于其两侧。这些元件25、32、33都是环形的。它们端对端固定，例如通过钎焊/焊接，或制成单件。端部件32、33各自形成用于将扇区18保持到壳体14的设备。

还参考图2，上游端部件32具有打开的C形截面，以朝上游部分打开。该C形截面具有被设置在其边缘之一内的中心开口350。一方面在朝向分配器12的下游部分的圆柱形边缘34上，另一方面在该分配器被钩到的壳体14的圆柱形导轨36上，上游端部件32与该下游部分轴向地接合。

同样，下游端部件33具有径向向外打开的大致U形的截面，其中接合有保持钩30，该钩是壳体14的整体部件。

通常，在环扇区18a之间的密封由片35提供，所述片35在它们的周向端的适当凹槽中插入，所述凹槽设置在扇区18a的周向边缘60上，现在将参考图3-7详细地描述其中一个。

本发明的特征之一在于在支撑元件的主体25的径向外表面42具有夹持孔40。更准确说，该主体25在其径向外部件内具有材料凹部44，该凹部44实际上由表面42限定。所显示的凹部44在主体25的径向外部件的很大部分上延伸，仅一大致矩形的边缘48被保持在凹部44的外围。后者允许重量增加，并促进夹持孔与实施放电加工操作的机械进行配合。

凹部44由底部46、彼此轴向地偏移的两个壁50，以及彼此周向偏移的两个壁52所界定。壁50、52从底部46大致沿径向向外方向延伸。

在作为表面42的整体部件的下游壁50上，提供了在凹部44内凸出的三个凸台56。这些凸台56是从下游壁50朝上游部分轴向延伸的凸起。

在每个这些凸台56上，设有一个通向凹部40的夹持孔40。更准确说，每个孔40都具有朝向上游部分的开口，具有大致沿周向延伸的狭槽的形状，沿该方向三个狭槽40基本对齐。

通过指示性示例，每个狭槽40都具有约9毫米的长度“L”。这是狭槽的最大长度，其在这里沿周向方向。此外，每个狭槽40都具有约2.5毫米的最大宽度“l”，此宽度由于其圆形形状因而是渐进的，如在图7中可以看到的那样。狭槽的宽度方向是径向方向。最后，正如图6所示，每个狭槽40的最大深度“p”不超过2毫米，如孔40被限制在主体25内。这里，深度方向对应于轴向。

图4表示环扇区18a的两个周向边缘60中的一个，在其上设有用于引入内扇区密封片35的一个或多个凹槽62。

这些凹槽62通过放电加工制成，该技术也被称为EDM加工(放电加工)。在这方面，在制造扇区18a时，注意到首先实施在其支撑元件20上耐磨元件22的组装，优选通过钎焊和/或焊接，以获得将被加工的环扇区。因此，在该获得组上制成有凹槽62，以及其他EDM加工操作，如耐磨元件22表面状况的再加工，扇区周向长度的校正，或槽口66在端部件33的下游边缘340上的形成，这些槽口可在图3中看到。这些加工操作优选通过位于电火花加工机床80的框架100上的多个电加工装置110、120、130、140、150实施，例如参考图8到10表示的这个。

电火花加工机床80具有参考图8和9更详细地表示的，被配置成夹持被加工的环扇区18a的夹持装置70。夹持装置70相对于刀具80的框架100是可移动的，以将被加工的环扇区18a在电加工装置110、120、130、140、150之间移动。更具体地，框架100在通过电加工装置110、120、130、140、150之一的电加工操作中是固定的，而夹持装置相对于用于包含电介质的贮存器81移动。夹持装置70和框架100可移动地安装在导轨103上。

更准确地，夹持装置70具有拧到加工主体79上的钩78，每个钩78进入凹部44并具有插入到相应夹持孔40内的端部。钩78因此能使扇区18a压靠在加工主体79上。已经指出的是，夹持装置70的其他元件有助于确保这种挤压，如拧到加工主体79上并与扇区18a的上游轴端部件32配合的钩82。在整个所需的加工操作中，该优选实施例以及相关夹持装置的环扇区18a的特定设计都能更好地保持环扇区18a。

电火花加工机床80的框架100包括纵切电加工装置110，耐磨元件电加工装置120，被配置成容纳至少一个密封片35的凹槽电加工装置130，位于下游端33的下游边缘340上的槽口电加工装置140，以及被设置在上游端32内的开口电加工装置150。电加工装置110、120、130、140、150被配置成实施滚齿电加工。每个这些组110、120、130、140、150的位置在框架100上都是可调节的，具体通过旋转螺纹来调节。此外，可以单独地从框架100拆卸每一组110、120、130、140、150，例如以替换它或当相关的加工操作已经发生在环扇区18a上时。

纵切电加工装置110被配置成校正环扇区18a的周向长度。该组包括彼此面对的两个纵切电加工站110a、110b。该对纵切电加工站110a、110b可移动地调节，以获得在站110a、110b之间的间隙和适当对齐。纵切组110包括在电极支撑件111a、111b上彼此面对的两个电极112a、112b。纵切电极112a、112b的位置相对于纵切组110是可调节的，具体通过位置预调节装置113。

同样，凹槽电加工装置130被配置成电加工凹槽62。该组130包括彼此面对的两个凹槽电加工站130a、130b。类似地，凹槽电加工站130a、130b可移动地调节，以获得一间隙和在站130a、130b之间的适当对齐。该对纵切电加工站110a、110b以及凹槽电加工站130a、130b在框架100上平行地设置。凹槽电加工装置130包括位于电极支撑件131内侧的一个或多个电极132，该电极支撑件具有马蹄形状，其中凹槽电极132的位置相对于凹槽电加工装置130是可调节的。

由于电极152，其位置相对于开口电加工装置150是可调节的，开口电加工装置150被设计成使中心开口350在朝上游部分打开的C形截面边缘32上实施。开口电加工装置150设置为沿大致垂直于凹槽电加工装置130和纵切加工装置110的方向，以使电火花加工机床80更紧凑。电火花加工机床80的结构首先防止环扇区18a在凹槽加工操作62和开口加工操作350之间移动。这两个加工操作因此可基本同时地发生。

在纵切加工装置110和凹槽电加工装置130之间，框架100包括一槽口电加工装置140，该槽口电加工装置140设置为制造下游端33的下游边缘340的槽口66电加工装置。槽口66具有不同的结构，该槽口电加工装置具有几个电极支撑件141a、141c、141b、141d。开口电加工装置150设计成面对耐磨元件电加工装置120，用于研磨耐磨元件22的表面状况。该组120包括固定凸缘122，在该凸缘122上布置有一个符合耐磨元件22的形状的凸出固定板124。

开口电加工装置150和耐磨元件电加工装置120被设置在两个沿框架的高度方向间隔开的加工板101、102上。耐磨元件电加工装置120是直接固定在第一加工板101上的唯一组，而其他组120、130、140、150位于第二加工板102上，相对于第一加工板101上升。加工板101，102的存在是在一方面电火花加工机床80的较大紧密度以及另一方面环扇区18a在组与组之间运动的优化之间的良好折中。

更具体地参考图9和10，扇区18a，其中耐磨元件22已经组装到在其支撑元件20上，经由夹持孔40被夹持装置70夹持。夹持装置70然后将环扇区18a浸没在电火花加工机床80的介质浴槽72内。在浴槽72的底部，电极被设置在电极支撑件111a、111b、131、141a、141c、141b、141d和151内，以实施环扇区18a的所有电加工操作。

在单个步骤中进行校正环扇区18a的周向长度的操作，而在此操作中不移动环扇区18a。通过被阻塞在纵切电加工站110a、110b之间，环扇区18a总保持指向相同方向。

在校正环扇区18a的长度之后进行电加工槽62的操作。首先在周向边缘60中的一个上制造一个或多个凹槽62，然后在相对的周向边缘60上制造一个或多个凹槽62之前，环扇区18a在凹槽电加工装置130上翻转。

再加工耐磨元件22的表面状况、形成槽口66和制造开口350的操作顺序可以很自由地选择。

通常来说，对环扇区18a的所有电加工操作同时发生在电介质浴槽72内，这通过保持环扇区18a被夹持到夹持装置70内而实现。换句话说，扇区18a既不离开介质浴槽72，也不在各种EDM加工步骤之间从夹持装置70拆卸。在刀具80浸没在介质浴槽72内之前，通过组装环扇区18a作为它们相关的夹持装置70上的后台任务的可能性而进一步提高，这导致生产率增加。

当然可由本领域技术人员实施刚刚描述的本发明的各种修改，而不背离本发明披露的范围。

Claims (6)

1.一种电火花加工机床(80)，其设置为制造用于飞机涡轮机(1)的涡轮的环扇区(18a)，所述机床(80)包括：

框架(100)，所述框架将浸入到介质浴槽(72)中，以及

夹持装置(70)，所述夹持装置设置为夹持待加工的所述环扇区(18a)，

其特征在于，所述夹持装置(70)设置为经由该待加工的所述环扇区(18a)的夹持孔(40)夹持所述待加工的环扇区(18a)，

所述框架(100)包括所述待加工的环扇区(18a)的以下电加工装置(110、120、130、140、150)中的至少两个，所述电加工装置包括：

纵切电加工装置(110)，所述纵切电加工装置设置为校正所述环扇区(18a)的周向长度，

耐磨元件电加工装置(120)，所述耐磨元件电加工装置设置为加工所述环扇区(18a)的耐磨元件(22)，特别地是蜂窝型的耐磨元件(22)，

凹槽电加工装置(130)，所述凹槽电加工装置设置为加工布置在所述环扇区(18a)的周向边缘上的凹槽(62)，所述凹槽(62)设置为容纳至少一个扇区间的密封片(35)，

槽口电加工装置(140)，所述槽口电加工装置设置为加工一个位于环扇区(18a)的下游端(33)的下游边缘(340)上的槽口(66)，所述下游端(33)具有径向向外打开的U形形状，以及

开口电加工装置(150)，所述开口电加工装置设置为加工一个设置在所述环扇区(18a)的上游端(32)内的开口，所述上游端(32)具有C形截面，C形的开口面向在所述环扇区(18a)的上游部分中，

所述夹持装置(70)相对于所述框架(100)是可移动的，以将待加工的所述环扇区(18a)在电加工装置(110、120、130、140、150)之间移动。

2.根据权利要求1所述的电火花加工机床(80)，其中，所述框架(100)包括一个具有两个纵切电加工站(110a、110b)的纵切电加工装置(110)，所述纵切电加工站设置为校正该待加工的环扇区(18a)的周向长度，这两个纵切电加工站(110a、110b)相互面对。

3.根据权利要求1或2所述的电火花加工机床(80)，其中，所述框架(100)包括一凹槽电加工装置(130)，该凹槽电加工装置具有两个凹槽电加工站(130a、130b)，所述凹槽电加工站设置为在该待加工的环扇区(18a)的周向边缘(60)上电加工一个或多个凹槽(62)，这两个凹槽电加工站(130a、130b)相互面对。

4.根据权利要求2或3所述的电火花加工机床(80)，其中，所述框架(100)包括一开口电加工装置(150)，所述开口电加工装置(150)设置为沿大致垂直于所述凹槽电加工装置(130)和/或所述纵切加工装置(110)的方向。

5.一种用于通过根据权利要求1至4中任何一项所述的电火花加工机床(80)制造涡轮机的环扇区(18a)的方法，包括以下步骤：

-在支撑元件(20)上组装耐磨元件(22)，以形成待加工的环扇区(18a)，

-经由设置在所述支撑元件(20)上的至少一个夹持孔(40)，通过所述电火花加工机床(80)的夹持装置(70)来夹持所述环扇区(18a)，以及

-通过所述电火花加工机床(80)实施多个放电加工操作，在所述加工操作过程中，所述环扇区(18a)被保持在所述夹持装置(70)上。

6.根据权利要求5所述的制造方法，包括以下步骤：

-使用所述机床(80)的纵切电加工装置(110)，校正所述环扇区(18a)的周向长度，然后

-通过所述机床(80)的凹槽电加工装置(130)，在所述环扇区(18a)的至少两个相对的周向边缘(60)上放电加工一个或多个凹槽(62)，

其中，一个或多个凹槽(62)在所述周向边缘(60)中的一个上制成，然后在位于相对的周向边缘(60)上制造一个或多个凹槽(62)之前，所述环扇区(18a)在所述凹槽电加工装置(130)上翻转。