CN108818291A

CN108818291A - 用于去除材料的工具、以及使用该工具的方法

Info

Publication number: CN108818291A
Application number: CN201710308183.7A
Authority: CN
Inventors: 迪迪尔·巴兰特; 哈科姆·加利亚; 杨若曦; 赵佳骐; 莫迪弗洛里安·勒
Original assignee: Safran Aircraft Engines Guiyang Co Ltd; Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines Guiyang Co Ltd; Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2018-11-16

Abstract

一种用于从工件(1)中的凹槽(2)去除材料的工具(10)，该工具包括可移动部分(30)和固定部分(20)；固定部分(20)包括工件支撑件和引导装置(26)，所述工件支撑件被构造成使所述工件(1)能够以刚性的方式被紧固到其上，所述引导装置(26)被构造成沿着一预定的弯曲路径相对固定部分(20)引导可动部分(30)的运动，可移动部分(30)包括工具支撑件(33)和固定到其上的材料去除工具(40)。一种使用这种工具的方法。

Description

用于去除材料的工具、以及使用该工具的方法

技术领域

本发明涉及一种用于去除工件中，特别是去除通过铸造或其他方式制造的工件中的不期望的突起或材料沉积物的工具，还涉及使用这种工具的方法。这可能具体涉及消除在低压喷嘴的凹槽中的不需要的多余材料(金属穿透缺陷)。

背景技术

涡轮叶片，特别是用于航空涡轮机的涡轮叶片通过使用铸造方法来制造。

当执行一些这样的用于制造成束的工件的铸造方法时，所得到的工件束形成在一壳体内。该壳体通常由陶瓷制成。

可惜的是，可能发生在壳体中的微裂纹导致不希望的金属泄漏或流出，被称为金属穿透缺陷，其特别是在某些叶片组(例如凹槽)的封闭区域中。

在铸造金属固化之后，通常难以从这些区域中去除这些金属穿透缺陷，这些区域本身难以进入。

因此，真正地需要有效去除这种金属穿透缺陷的系统，该系统同时是简单的、易于把握并且是低成本的。

发明内容

本公开提供一种用于从工件中的凹槽去除材料的工具，该工具包括可移动部分和固定部分；该固定部分包括工件支撑件和引导装置，该工件支撑件被构造成使所述工件能够以刚性方式固定到其上，该引导装置被构造成引导可移动部分相对于静止部分沿着预定弯曲路径运动，可移动部分包括工具支撑件以及紧固于其上的材料去除工具。

在本公开中，术语“固定”部分和“可移动”部分表示工具的两个部分，它们被设计为在去除材料的操作或步骤过程中分别是静止的和移动的，该操作包括通过去除工具去除多余的材料。

作为例子，固定部分的工件支撑件包括在其顶部表面上具有间隔件的柱，该柱使得工件能够通过夹紧(或者也可能通过夹紧紧固)定位在固定部分上，并且刚性地固定到其上，以便限制工件在水平和垂直平面中的移动。

作为例子，引导装置可以是弯曲导轨，其适于在去除材料的步骤过程中引导可移动部分弧形运动。导轨可以形成与可移动部分的行进方向垂直的T形截面。

作为例子，可移动部分可以是滑块或滑架，所述滑块或滑架优选在其底面上具有至少一个或两个轮子、滑垫或滑座元件，并且可移动部分适于在固定部分的引导装置中移动，所述滑块或滑架优选在其顶面上具有用于固定去除工具的工具支撑件。

在去除材料的过程中，可移动部分在弧形运动过程中的运动导致去除工具相同地运动。可以特别地引导工具，以至少部分地插入到工件的凹槽中，从而使存在于凹槽中的多余材料被去除。

以这种方式形成的工具构成了一种简单且易于把握的系统，并且其使得去除工具能够沿着预定的路径运动，以便能够有效地去除存在于工件上的金属穿透缺陷而不会损坏不需要处理的工件表面。此外，如果作为制造方法的限制的结果，通过铸造不能直接获得工件的某些形状(例如深而非常窄的凹槽)，则该工具还可以用于从工件中去除材料，以便形成这种形状。

在某些实施例中，工件支撑件包括设计成位于工件下方的支撑表面和适于撑靠工件顶部的固定器元件。

支撑结构是一表面，当工件定位在并且刚性地固定到固定部分上时，工件的底面支撑在该表面上。

作为例子，固定器元件可以具有一平面(例如盘)，所述平面适于撑靠工件的顶面。在去除材料的过程中，这使得可将工件固定就位，限制例如由于去除工具产生的振动而使其沿着垂直方向的可能的运动。

固定器元件可相对于固定部分铰接，并且可包括一手柄，所述手柄使其能够被手动致动。作为例子，固定器元件可以是弹簧夹、肘节紧固件、夹具或任何其他类似的设备。这使得一旦去除过程已经终止，就可从工件中撤出平表面，从而将其释放。

在某些实施例中，可移动部分的预定路径是圆弧。该圆弧形路径是特别有利的，特别是对于涡轮叶片，其中具有金属穿透缺陷的凹槽通常是圆弧形的。

在某些实施例中，去除工具可拆卸地固定到工具支撑件。这具有在例如发生故障的情况下去除工具容易移除的优点，无需拆卸工具的其余部分。

在某些实施例中，可移动部分在所述移动过程中保持不变的形状。术语“不变的形状”用于表示构成可移动部分的各种元件在可移动部分的运动过程中相互保持不变的位置(除了用于提供与引导装置的机械连接件的部分之外)；可移动部分不变形，也不会在移动过程中改变形状。因此，工具简单，可移动部分由有限数量的元件构成，并且易于在引导装置中接合和移动。这特别有利于维修可移动部分或者其必要的更换，而不需要拆卸工具的剩余部分。

在某些实施例中，可移动部分构造成能够相对于引导装置而被手动移动。因此，该工具易于使用和紧凑，并且不需要用于自动移动可移动部分的外部电源。此外，操作者可以根据需要自由地适应移动部分在引导装置中的移动速度和返回遍数。在某些实施例中，固定部分包括一基座，工件支撑件和引导装置以可拆卸的方式紧固在该基座上。

例如，这些各种元件可以通过螺栓或螺钉紧固到基座。随着引导装置因此可与基座分离(并且适应)，可以根据工件的形状以及更准确地，根据在包括待去除的多余材料的工件中的凹槽的形状，用不同的导向装置来替换它们。

在某些实施例中，工件支撑件包括至少一个工件调节元件，所述工件调节元件适于移动工件支撑件的一部分，以便相对于引导装置改变工件的方向和/或位置。

工件调节元件可以是例如设置在支撑件上的螺栓，使得转动螺栓以升高或降低一部分支撑件(取决于螺栓转动的方向)，例如，一突出件，工件的一端静止在该突出件上。因此，可以精确地调整工件的方向。在去除过程中，这使得可避免损坏不需要处理的工件的表面。

在某些实施例中，可移动部分包括工具调节元件，该工具调节元件能够使去除工具沿垂直于可移动部分的移动平面的方向移动。

作为例子，工具调节元件是设置在可移动部分上的一螺栓，使得转动螺栓导致去除工具搁置在其上的工具支撑件被升高或降低(取决于螺栓转动的方向)。在去除阶段中，这使得可沿着垂直于可移动部分的移动平面的方向逐渐改变去除工具的位置，从而逐层从工件中的凹槽中去除多余的材料。

在某些实施例中，用于去除材料的工具包括研磨盘。

研磨盘可拆卸地紧固到可移动部分，并且其被机械地连接到一电动机，该电动机使得研磨盘能够高速旋转。

本公开还提供了一种本公开的工具与工件的联合体，该工件具有凹槽，工件中的凹槽和引导装置的导轨是同心的。

以这种方式，在去除材料的阶段中，当可移动部分移动时，去除工具沿着对应于工件中凹槽的形状的一路径移动。因此，这样有助于通过朝向工件中的凹槽的底部逐渐地移动去除工具而以有效的方式去除存在于工件中的金属穿透缺陷，而不会破坏不需要处理的工件的表面。

在某些实施例中，工件是喷嘴的扇区，特别是低压喷嘴的扇区。

本公开还提供了一种使用本公开的工具或包括工具和工件的上述联合体从工件中的凹槽去除材料的方法。

在某些实施例中，该方法包括：

·在可移动部分相对于工件的运动过程中去除材料的步骤；以及

·在去除材料的两个步骤之间通过使用工具调节元件实施的该去除工具相对于可移动部分的其余部分的至少一个相对移动。

术语“交替步骤”在本文中用于表示重复至少两次的这些步骤。可移动部分在沿着引导元件的第一方向上移动，使得去除工具形成从工件中的凹槽去除材料的第一次通过(前进)，然后可移动部分在与沿着引导元件的第一方向相反的第二方向上移动，使得去除工具实施从工件中的凹槽去除材料的第二次通过(返回)。然后通过使用工具调节元件使去除工具相对于工件沿着垂直于可移动部分的移动平面的方向移动，以使得去除工具更靠近工件中的凹槽的底部。然后通过移动去除工具的步骤以交替方式重复前述步骤(去除工具的前进和返回)，以便逐渐地去除存在于工件中的凹槽中的多余材料。

本公开还提供了一种制造航空工件的方法，包括：

·通过铸造制造工件的步骤；以及

·通过使用上述方法去除不需要的多余材料的步骤。

附图说明

在阅读作为非限制性实施例给出的本发明的各种实施方案的以下详细描述后，可以更好地理解本发明及其优点。该描述指的是附图的页，其中：

图1是工件的立体图；

图2A是用于从工件去除金属穿透缺陷的工具的正视图，图2B是与工件相联合的工具的正视图；

图3A是用于从工件去除金属穿透缺陷的工具的侧视图，图3B是与工件相联合的工具的侧视图；

图4A是沿着图3A的方向IV示出的平面图，示出了用于从工件去除金属穿透缺陷的工具，图4B是与工件相关联的工具的平面图；以及

图5是用于从工件去除金属穿透缺陷的工具的透视图。

具体实施方式

图1是包括多个叶片3的低压喷嘴扇区1的立体图，在其外周的凹槽2具有曲率半径R。当通过铸造方法制造该工件时，可能存在金属穿透缺陷，从而在凹槽2的底部2b中产生过量的固化金属4。

为了去除该多余的材料，图2A至5所示的工具10包括具有通过螺钉52固定在其上的工件支撑件的一基座50、固定器元件24和引导装置26。该工件支撑件具有支撑元件22。引导装置26包括具有曲率半径R'的导轨(或轨道)26a，使得导轨26a和工件1的凹槽2是同心的。上述限定的元件一起表示工具10的固定部分。

工具10还具有可移动部分30，可移动部分30具有一元件31，该元件31可以是滑动元件或轮，适于插入引导元件26的导轨26a中，以使可移动部分30能够沿着导轨26a沿着方向A或方向B移动。该可移动部分具有工具支撑件33，可将具有电动机41和研磨盘42的去除工具40紧固到该工具支撑件上。工具支撑件33可以包括一可能是环的工件，其撑靠去除工具40，使得其能够通过使用螺栓固定到可移动部分30上。

可移动部分30还具有一螺栓32(工具调节元件)，螺栓32用于垂直地移动工具支撑件33(图3B中的方向C)，从而用于相对于基座50移动去除工具40。可移动部分30还可包括其他调节元件(螺栓34和35)，用于沿着纵向(沿着盘42的旋转轴线)和沿着径向(沿着垂直于盘42的旋转轴线的方向)定位可移动部分30，从而定位研磨盘42。

为了从工件1中去除材料，过程如下：该工件最初设置在支撑元件22上。工件1的一端撑靠支撑元件22并撑靠隔离件23，隔离件23用于阻止工件1沿轴线x和z的任何移动，还用于通过使用螺栓23a调节工件1沿轴线x的位置。工件1的相对端撑靠另一个支撑元件22，特别是撑靠突出件22b。该突出件适于(沿轴线z)垂直地移动，导致工件1绕轴线y倾斜。为此，工件1的端部所撑靠的突出件22b与螺栓22a(工件调整元件)连接，螺栓22a在被转动时用于提升或降低突出件22b，并因此提升或降低工件1的端部。这使得能够调整工件1的方向，使得其被放置在预定位置，这使得在给定去除工具的预定路径的情况下，使工具能够沿着该路径移动，以去除期望从凹槽2去除的至少一部分多余材料。在本例子中，工件1的方向被调整为确保凹槽的底部2b位于一水平面中。这用于在破坏工件1中的凹槽2的壁2a的研磨盘42的去除材料的过程中最小化任何风险。

当工件1在支撑元件22上就位时，包括盘24a、手柄24b和复位弹簧24c的固定器元件24于是通过使用手柄24b而被手动致动，从而使盘24a的下表面撑靠工件1的上表面。这使得工件1能够通过进一步限制其沿轴线z的任何移动而在去除材料的过程中刚性地固定就位。

在利用螺栓34和35定位可移动部分30，以及将去除工具40放置到位的步骤之后，机械地连接到电动机41的研磨盘42开始工作，使得研磨盘42高速旋转。

随后，可移动部分30沿着方向A沿导轨26a移动。之后，研磨盘42遵循与工件1中的凹槽2的形状相对应的路径，因此盘42执行去除材料4的第一次通过。当盘到达凹槽2的一端时，可移动部分30沿相反的方向，即沿方向B移动，使得盘42执行去除材料4的第二次通过。

上述定位阶段以及凹槽2和导轨26a的相同形状使得研磨盘42沿其路径不会与凹槽2的壁2a接触，因而其不会破坏工件1。

一旦凹槽2中的盘42的这些第一次往返通过已经完成，则盘42返回到其初始位置，螺栓32稍微转动以便沿着轴线z向下移动工具支撑件33，使得研磨盘42稍微靠近凹槽2的底部2b一点。然后重复盘42在凹槽2中的往返通过的前述步骤。

这些步骤与研磨盘42进行摆动移动以及其一点点地靠近凹槽2的底部2b交替重复，直到凹槽不再具有任何多余的材料4。

然后将工件1从工具10中去除，并且执行检查步骤，以验证已经从工件1中的凹槽2中去除金属穿透缺陷的质量。

尽管参考特定实施例描述了本发明，但是很明显，可以对该实施例进行修改和改变，而不超出由权利要求限定的本发明的一般范围。特别地，可以组合所示出和/或提及的各种实施例的各个特征以提供附加实施例。因此，说明书和附图应该在某种意义上被认为是示例性的而不是限制性的。

同样清楚的是，参考一方法描述的所有特征可以单独地或组合地转置到一设备上，相反，参考设备描述的所有特性可以单独地或者组合地转置到一方法中。

Claims

1.一种用于从工件(1)中的凹槽(2)去除材料的工具(10)，该工具包括可移动部分(30)和固定部分(20)；所述固定部分(20)包括工件支撑件和引导装置(26)，所述工件支撑件被构造成使所述工件(1)能够以刚性方式被紧固于其上，所述引导装置(26)构造成相对于所述固定部分(20)沿着一预定的弯曲路径引导所述可移动部分(30)的运动，所述可移动部分(30)包括工具支撑件(33)和固定于其上的材料去除工具(40)。

2.根据权利要求1所述的工具(10)，其中所述可移动部分(30)的预定的路径是一圆弧。

3.根据权利要求1所述的工具(10)，其中所述可移动部分(30)在所述移动过程中保持不变的形状。

4.根据权利要求1所述的工具(10)，其中所述可移动部分(30)构造成能够相对于所述引导装置(26)被手动移动。

5.根据权利要求1所述的工具(10)，其中所述工件支撑件包括至少一个工件调节元件(22a)，所述工件调节元件(22a)适于移动所述工件支撑件的一部分，以便相对于引导装置(26)改变所述工件(1)的方向和/或位置。

6.根据权利要求1所述的工具(10)，其中所述可移动部分(30)包括工具调节元件(32)，所述工具调节元件(32)使得所述去除工具(40)能够沿着垂直于所述可移动部分(30)的移动平面的方向(C)被移动。

7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的工具(10)与一工件(1)的联合体，所述工件(1)具有凹槽(2)，所述工件(1)中的所述凹槽(2)和所述引导装置(26)的导轨(26a)是同心的。

8.根据权利要求7所述的联合体，其中所述工件(1)是喷嘴的扇区，特别是低压喷嘴的扇区。

9.一种通过使用根据权利要求1至6中任一项所述的工具(10)从工件(1)中的凹槽(2)去除材料的方法。

10.根据权利要求9所述的方法，其包括：

·在可移动部分(30)相对于工件(1)的移动过程中去除材料的步骤；以及

·在去除材料的两个步骤之间通过使用一工具调节元件(32)来执行去除工具(40)相对于可移动部分(30)的剩余部分的至少一次相对运动。

11.一种制造航空工件的方法，包括：

·通过铸造制造工件的步骤；以及

·通过使用根据权利要求9所述的方法去除不需要的多余材料的步骤。

12.一种制造航空工件的方法，包括：

·通过铸造制造工件的步骤；以及

·通过使用根据权利要求10所述的方法去除不需要的多余材料的步骤。

13.一种通过使用根据权利要求7所述的联合体从工件(1)中的凹槽(2)去除材料的方法。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：

·在所述可移动部分(30)相对于所述工件(1)运动的过程中去除材料的步骤；以及

·在去除材料的两个步骤之间通过使用工具调节元件(32)来执行所述去除工具(40)相对于所述可移动部分(30)的剩余部分的至少一次相对运动。