CN108942697A - 抛光工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种抛光工具和增材制造该抛光工具的部件的方法。抛光工具包括用于对工件抛光的抛光元件。抛光元件定位在上部喷嘴与下部喷嘴之间，该上部喷嘴和下部喷嘴被增材制造以限定多个内部流体通路，以用于接收、分布、和排放抛光流体，从而有利于冷却和/或润滑抛光元件以及/或者工件。

Description

抛光工具及其制造方法
技术领域
本主题总体涉及抛光(burnishing)工具，并且更具体地，涉及包括增材制造部件的抛光工具，该等增材制造部件限定内部流体通路以促进冷却和/或润滑。
背景技术
抛光是使用抛光工具将压缩应力引入工件的表面层的过程，例如以改进工件的表面光洁度和物理性能。抛光工具大体包括被按压到工件中直到接触区域中的材料塑性变形的滚珠、圆柱滚子、或者另一个接触元件或工作尖端。值得注意的是，材料的变形和工件与抛光工具之间的摩擦产生大量热，从而可能在工件中产生不期望的热应力并且/或者过早磨损抛光工具。因此，某些抛光工具包括用于向抛光区域供给抛光流体的系统。
然而，传统的抛光流体供给系统是复杂的并且通常需要多个零件，从而造成组装更复杂、成本增加、以及可靠性降低。例如，抛光工具包括单独的专用流体供给系统，该流体供给系统包括大量流体歧管、供给管道、支承结构、喷嘴、以及朝向接触区域延伸并且向该区域提供抛光流体流的其它零件。这些零件中的每一个都必须单独定位、定向并且例如通过钎焊、焊接或者另一种联结方法连接到支承结构和抛光工具。与组装这种抛光工具和抛光流体系统相关的制造时间和成本非常高并且歧管与管道之间流体泄漏的可能性由于所形成的接头的数量而增大。此外，制造约束对可以与抛光工具包括在一起的流体分布系统和歧管的数量、尺寸、配置和位置构成限制。
因此，具有改进的抛光流体系统的抛光工具将是有用的。更具体地，包括改进冷却和/或润滑性能并且简化制造和组装的抛光流体通路的抛光工具将是特别有益的。
发明内容
本发明的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实施而得知。
在本公开的一个示范性实施例中，提供一种抛光工具，该抛光工具包括上部喷嘴，该上部喷嘴限定了下部供给通道和多个上部冷却通道，上部冷却通道中的每一个都终止于上部排放端口中。下部喷嘴限定了多个下部冷却通道，下部冷却通道中的每一个都终止于下部排放端口中。抛光元件定位在上部喷嘴与下部喷嘴之间，该抛光元件限定了流动通路，从而提供下部供给通道与下部冷却通道之间的流体连通。
在本公开的另一个示范性方面中，提供一种用于制造抛光工具的方法。该方法包括将增加材料层沉积在增材制造机的床(bed)上并且将来自能量源的能量选择性地引导到增加材料层上，以熔合一部分增加材料并且形成上部喷嘴，该上部喷嘴限定了下部供给通道和多个上部冷却通道，上部冷却通道中的每一个都终止于上部排放端口中。该方法还包括将增加材料层沉积在增材制造机的床上并且将来自能量源的能量选择性地引导到增加材料层上，以熔合一部分增加材料并且形成下部喷嘴，该下部喷嘴限定了多个下部冷却通道，下部冷却通道中的每一个都终止于下部排放端口中。抛光元件定位在上部喷嘴与下部喷嘴之间，该抛光元件限定了流动通路，从而提供下部供给通道与下部冷却通道之间的流体连通。
技术方案1.一种抛光工具，包括：
上部喷嘴，所述上部喷嘴限定了下部供给通道和多个上部冷却通道，所述上部冷却通道中的每一个终止于上部排放端口中；
下部喷嘴，所述下部喷嘴限定了多个下部冷却通道，所述下部冷却通道中的每一个终止于下部排放端口中；和
抛光元件，所述抛光元件定位在所述上部喷嘴和所述下部喷嘴之间，所述抛光元件限定了流动通路，从而提供所述下部供给通道与所述下部冷却通道之间的流体连通。
技术方案2.根据技术方案1所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴限定了：
入口通道，所述入口通道与流体供给部流体连通，以用于接收抛光流体流；和
上部分布容器，所述上部分布容器与所述入口通道流体连通，所述上部分布容器限定了多个出口，所述多个出口与所述多个上部冷却通道和所述下部供给通道流体连通，以用于在所述多个上部冷却通道与所述下部供给通道之间分配抛光流体流。
技术方案3.根据技术方案2所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴限定了：
环形分布环，所述环形分布环流体联接到所述多个上部冷却通道；和
多个上部分布通道，所述多个上部分布通道提供所述上部分布容器与所述环形分布环之间的流体连通。
技术方案4.根据技术方案2所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴限定了：
收集室，所述收集室流体联接到所述下部供给通道；和
多个下部分布通道，所述多个下部分布通道提供了所述上部分布容器与所述收集室之间的流体连通。
技术方案5.根据技术方案1所述的抛光工具，其中所述下部喷嘴限定了：
下部分布容器，所述下部分布容器与所述流动通路流体连通，所述下部分布容器限定了多个出口，所述多个出口与所述多个下部冷却通道流体连通。
技术方案6.根据技术方案1所述的抛光工具，其中所述抛光元件包括：
主轴，所述主轴限定了上部附接部分和下部附接部分，所述上部附接部分用于接合所述上部喷嘴，所述下部附接部分以用于接合所述下部喷嘴，所述流动通路被限定成穿过所述主轴；和
抛光主体，所述抛光主体围绕所述主轴定位在所述上部附接部分与所述下部附接部分之间，所述抛光主体限定了沿径向方向从所述主轴向外延伸的工作尖端。
技术方案7.根据技术方案6所述的抛光工具，其中所述抛光主体具有沿与轴向方向正交限定的平面截取的圆形横截面。
技术方案8.根据技术方案6所述的抛光工具，其中所述抛光主体具有沿与轴向方向正交限定的平面截取的非圆形横截面。
技术方案9.根据技术方案8所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴包括：
第一件，所述第一件限定了螺纹孔以用于接合所述抛光工具的主轴；和
第二件，所述第二件定位在所述第一件与所述抛光主体之间，所述第二件限定了中心孔和非圆形腔，其中所述主轴延伸穿过所述中心孔并且延伸到所述螺纹孔中，并且所述非圆形腔与所述抛光主体互补并且被构造成用于接收所述抛光主体。
技术方案10.根据技术方案9所述的抛光工具，其中所述上部冷却通道中的每一个的第一区段被限定在所述第一件中并且所述上部冷却通道中的每一个的第二区段被限定在所述第二件中，并且其中所述上部喷嘴还包括：
环形凹槽，所述环形凹槽被限定在所述第一件或所述第二件中，所述环形凹槽提供所述第一区段与所述第二区段之间的流体连通。
技术方案11.根据技术方案10所述的抛光工具，还包括：
环形密封件，所述环形密封件围绕所述环形凹槽定位在所述第一件与所述第二件之间。
技术方案12.根据技术方案1所述的抛光工具，其中所述上部排放端口和所述下部排放端口中的每一个都限定了排放角度，所述排放角度相对于轴向方向限定，其中所述排放角度被选择成将抛光流体流引导到所述抛光元件的工作尖端上。
技术方案13.根据技术方案1所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴限定了螺纹表面以用于接合工具保持器。
技术方案14.根据技术方案1所述的抛光工具，其中所述抛光元件由碳化物构成并且所述上部喷嘴和所述下部喷嘴由金属构成。
技术方案15.根据技术方案1所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴一体形成为单个整体部件并且所述下部喷嘴一体形成为单个整体部件。
技术方案16.根据技术方案1所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴和所述下部喷嘴均包括通过以下方式形成的多个层：
将增加材料层沉积到增材制造机的床上；和
将来自能量源的能量选择性地引导到所述增加材料层上以熔合一部分增加材料。
技术方案17.一种用于制造抛光工具的方法，所述方法包括：
将增加材料层沉积到增材制造机的床上并且将来自能量源的能量选择性地引导到所述增加材料层上，以熔合一部分增加材料并且形成上部喷嘴，所述上部喷嘴限定了下部供给通道和多个上部冷却通道，所述上部冷却通道中的每一个都终止于上部排放端口中；
将增加材料层沉积到增材制造机的床上并且将来自能量源的能量选择性地引导到所述增加材料层上，以熔合一部分增加材料并且形成下部喷嘴，所述下部喷嘴限定了多个下部冷却通道，所述下部冷却通道中的每一个都终止于下部排放端口中；和
将抛光元件定位在所述上部喷嘴与所述下部喷嘴之间，所述抛光元件限定了流动通路，从而提供所述下部供给通道与所述下部冷却通道之间的流体连通。
技术方案18.根据技术方案17所述的方法，其中所述上部喷嘴限定了：
入口通道，所述入口通道与流体供给部流体连通以用于接收抛光流体流；
上部分布容器，所述上部分布容器与所述入口通道流体连通，所述上部分布容器限定了多个出口，所述多个出口与所述多个上部冷却通道和所述下部供给通道流体连通，以用于在所述多个上部冷却通道与所述下部供给通道之间分配抛光流体流；和
下部分布容器，所述下部分布容器与所述流动通路流体连通，所述下部分布容器限定了多个出口，所述多个出口与所述多个下部冷却通道流体连通。
技术方案19.根据技术方案17所述的方法，其中所述上部喷嘴限定了：
环形分布环，所述环形分布环流体联接到所述多个上部冷却通道；
多个上部分布通道，所述多个上部分布通道提供所述上部分布容器与所述环形分布环之间的流体连通；
收集室，所述收集室流体联接到所述下部供给通道；和
多个下部分布通道，所述多个下部分布通道提供所述上部分布容器与所述收集室之间的流体连通。
技术方案20.根据技术方案17所述的方法，其中所述上部喷嘴一体形成为单个整体部件并且所述下部喷嘴一体形成为单个整体部件。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，且连同所述描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述本发明的完全和充分的公开，包括其对于本领域普通技术人员而言的最佳模式。
图1是根据本公开主题的示范性实施例的对工件抛光的示范性抛光工具的透视图，其中该抛光工具的一部分图示为透明的，以有利于示出内部流体通路。
图2是图1的示范性抛光工具的另一个透视图，其中抛光工具的一部分图示为透明的，以有利于示出内部流体通路。
图3提供沿图2的线3-3截取的图1的示范性抛光工具的横截面图。
图4提供图1的示范性抛光工具的分解透视横截面图。
图5提供图1的示范性抛光工具的下部喷嘴的横截面图。
图6提供根据本公开主题的另一个示范性实施例的抛光工具的透视图。
图7是根据本公开主题的对工件抛光的图6的示范性抛光工具的另一个透视图，其中抛光工具的一部分图示为透明的，以示出内部流体通路。
图8提供了沿图6的线8-8截取的图6的示范性抛光工具的横截面图。
图9提供了对工件抛光的图6的示范性抛光工具的横截面图。
图10是可以与根据本公开主题的示范性实施例的图6的示范性抛光工具一起使用的抛光元件的透视图。
图11是根据本公开主题的示范性实施例的对燃气涡轮发动机的涡轮叶片抛光的抛光工具的透视图，其中抛光工具的一部分图示为透明的，以有利于示出内部流体通路。
图12提供了图11的示范性抛光工具的横截面图。
图13是根据本公开主题的示范性实施例的图11的示范性抛光工具的工作尖端的透视图。
图14是根据本公开主题的示范性实施例的图13的示范性工作尖端的横截面图。
图15是根据本公开主题的示范性实施例的制造抛光工具的方法。
在本说明书和附图中参考标号的重复使用意图表示本发明的相同或相似特征或元件。
具体实施方式
现将详细参考本发明的当前实施例，其中的一个或多个实例示于附图中。详细描述中使用数字和字母标示来指代图中的特征。图中和描述中使用相同或类似的标记来指代本发明的相同或类似部分。如本文中所使用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个部件与另一部件，且并不在于表示个别部件的位置或重要性。此外，当在本文中使用时，例如“约”、“基本上”或“大约”的近似术语是指在百分之十(10％)的误差界限内。
本公开大体涉及抛光工具和增材制造抛光工具部件的方法。抛光工具包括用于对工件抛光的抛光元件。抛光元件定位在上部喷嘴与下部喷嘴之间，该上部喷嘴和下部喷嘴被增材制造以限定多个内部流体通路，以用于接收、分布、和排放抛光流体，从而有利于冷却和/或润滑抛光元件以及/或者工件。
现在总体参照图1至14，描述了根据本公开主题的多个实施例的抛光工具100。根据本发明主题的示范性实施例，抛光工具100被大体构造成用于对工件102抛光。然而，应当领会，根据示范性构型或实施例在本文中描述的抛光工具100仅用作对本公开主题的各个方面作出解释的目的。可以对抛光工具100作出改型和变型，同时仍然属于本公开主题的范围内。
总体而言，可以使用任何合适的工艺来制造或形成本文中所描述的抛光工具100的示范性实施例。然而，根据本公开主题的若干方面，抛光工具100可以包括使用诸如3D打印工艺等增材制造工艺形成的部件。使用此类工艺可以允许将部件一体地形成为单个整体部件，或形成为任何合适数目的子部件。具体地说，所述制造工艺可以允许这些部件一体地形成，并且包括使用先前制造方法时不可能的各种特征。例如，本文中所描述的增材制造方法使得能够制造使用先前制造方法时不可能具有的多个特征、配置、厚度、材料、密度、流体通路、和安装结构的部件。本文中描述了这些创新特征中的一些。
如本文中所使用，术语“增材制造”或“增材制造技艺或工艺”大体是指制造工艺，其中连续的材料层被提供在彼此上以逐层“堆积(build-up)”出三维部件。连续的层通常熔合在一起以形成可以具有各种一体式子部件的整体部件。尽管在本文中将增材制造技术描述为通常在竖直方向上通过逐点、逐层构建对象来实现复杂对象的制造，但其它制造方法是可能的并且在本公开主题的范围内。举例来说，尽管本文的讨论涉及添加材料以形成连续层，但所属领域的技术人员将了解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技艺或制造技术来实施。举例来说，本公开的实施例可以使用增层工艺(layer-additiveprocess)、减层工艺(layer-subtractive process)或混合工艺。
根据本公开的合适的增材制造技艺包括，例如：熔融沉积成型(FDM)；选择性激光烧结(SLS)；3D打印，例如通过喷墨和激光打印；立体光刻(SLA)；直接选择性激光烧结(DSLS)；电子束烧结(EBS)；电子束熔融(EBM)；激光工程化净成形(LENS)；激光净成形制造(LNSM)；直接金属沉积(DMD)；数字光处理(DLP)；直接选择性激光熔融(DSLM)；选择性激光熔融(SLM)；直接金属激光熔融(DMLM)，以及其它已知工艺。
本文所描述的增材制造方法可以用于使用任何合适材料形成部件。举例来说，所述材料可以是塑料、金属、混凝土、陶瓷、聚合物、环氧树脂、感光聚合物树脂，或可以是固体、液体、粉末、片材、线材或任何其它合适形式的任何其它合适材料。更具体地说，根据本公开主题的示范性实施例，本文中所描述的增材制造部件可以部分地、整体地或以材料的某一组合形成，所述材料包括但不限于纯金属、镍合金、铬合金、钛、钛合金、镁、镁合金、铝、铝合金和镍或钴基超合金(例如，可以从特种金属公司(Special Metals Corporation)以名称获得的那些)。这些材料是适于在本文中所描述的增材制造工艺中使用的材料的实例，并且可以被总体称为“增加材料”。
此外，所属领域的技术人员将了解，可以使用各种材料和用于粘合这些材料的方法，并且将其视为在本公开的范围内。如本文中所使用，对“熔合”的提及可以指用于产生上述材料中的任何一个的结合层的任何合适工艺。举例来说，如果对象是由聚合物制成，则熔合可以指在聚合材料之间产生热固性结合。如果对象是环氧树脂，则结合可以通过交联过程来形成。如果材料是陶瓷，则结合可以通过烧结过程来形成。如果材料是粉末金属，则结合可以通过熔融或烧结过程来形成。所属领域的技术人员将了解，熔合材料以通过增材制造来制造部件的其它方法是可能的，并且可以用那些方法来实施当前公开的主题。
此外，本文公开的增材制造工艺允许单个部件由多种材料形成。因此，本文中所描述的部件可以由上述材料的任何合适混合物形成。举例来说，部件可以包括使用不同材料、工艺和/或在不同增材制造机器上形成的多个层、段或部分。以此方式，可以构造具有不同材料和材料特性以满足任何特定应用的需求的部件。此外，尽管本文中所描述的部件完全由增材制造工艺构造，但应了解，在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可以通过铸造、机械加工和/或任何其它合适的制造工艺形成。实际上，可以使用材料与制造方法的任何合适组合来形成这些部件。
现将描述示范性添加剂制造工艺。增材制造工艺使用部件的三维(3D)信息，例如三维计算机模型，来制造部件。因此，部件的三维设计模型可以在制造之前限定。就此而言，可以扫描部件的模型或原型以确定部件的三维信息。作为另一实例，可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构造部件的模型以限定部件的三维设计模型。
设计模型可以包括部件的整体配置(包括部件的外表面和内表面两者)的3D数字坐标。举例来说，设计模型可以限定主体、表面、和/或诸如开口、支承结构等之类的内部通路。在一个示范性实施例中，三维设计模型例如沿着部件的中心轴线(例如，轴向方向A)或任何其它合适的轴线被转换成多个切片或段。对于切片的预定高度，每一切片可以限定部件的薄横截面。多个连续的横截面切片共同形成3D部件。接着逐切片或逐层地“堆积”所述部件，直到完成。
以此方式，可以使用增材工艺来制造本文中所描述的部件，或更具体地说，例如通过使用激光能量或热或通过烧结或熔融金属粉末来熔合或聚合塑料来连续地形成每一层。举例来说，特定类型的增材制造工艺可以使用能量束，例如电子束或电磁辐射(如激光束)，以烧结或熔融粉末材料。可以使用任何合适的激光和激光参数，包括关于功率、激光束光斑大小和扫描速度的考虑。建造材料可以通过经选择以增强强度、耐久性和使用寿命，特别是在高温下，的任何合适粉末或材料形成。
每一连续层可以例如在约10μm与200μm之间，但根据替代实施例，厚度可以基于任何数目个参数来选择，并且可以是任何合适的大小。因此，利用上文所描述的增材形成方法，本文中所描述的部件可以具有与增材形成过程期间使用的相关联粉末层的一个厚度(例如10μm)一样薄的横截面。
此外，利用增材工艺，部件的表面光洁度和特征可以取决于应用而视需要加以变化。举例来说，特别是在与部件表面相对应的横截面层的外周中，可以通过在增材工艺期间选择适当的激光扫描参数(例如，激光功率、扫描速度、激光焦点尺寸等)来调节表面光洁度(例如，使其更光滑或更粗糙)。举例来说，可以通过增大激光扫描速度或减小所形成的熔池的大小来实现更粗糙的光洁度，并且可以通过减小激光扫描速度或增大所形成的熔池的大小来实现更光滑的光洁度。还可以改变扫描图案和/或激光功率，以改变所选区域的表面光洁度。
值得注意的是，在示范性实施例中，由于制造约束，本文中所描述的部件的若干特征在先前是不可能的。然而，本发明人已经有利地利用增材制造技艺中的当前进展来大体上根据本公开来开发此类部件的示范性实施例。尽管本公开不限于大体使用增材制造来形成这些部件，但增材制造确实提供了多种制造优点，包括制造的容易性、降低的成本、更高的准确度，等。
就此而言，利用增材制造方法，甚至多零件的部件也可以形成为单件连续金属，并且因此与先前设计相比可以包括更少的子部件和/或接头。这些多零件的部件通过增材制造的一体形成可以有利地改进整个组装过程。举例来说，一体形成减少了必须组装的单独零件的数目，因此减少了相关联时间和总组装成本。此外，可以有利地减少存在的问题，例如泄漏、单独零件之间的接头质量以及总体性能。
而且，上文所描述的增材制造方法实现本文中所描述的部件的更复杂和精密的形状和轮廓。举例来说，这种部件可以包括具有一体安装特征的独特的流体通路和薄增材制造层。此外，增材制造工艺使得能够制造具有不同材料的单个部件，从而使得部件的不同部分可以展现出不同的性能特性。制造工艺的连续增材特性使得能够构造这些新颖特征。因此，本文中所描述的部件可以展示出改进的功能性和可靠性。
现在大体参照图1至5，将根据本公开主题的示范性实施例来描述抛光工具100。尽管本文中描述了抛光工具100的若干实施例，可以使用相同的附图标记来描述相似的元件和特征。抛光工具100总体限定轴向方向A、径向方向R、和围绕轴向方向A布置的周向方向C。为了清楚起见，附图中并未示出抛光工具100的所有部分。例如，在全部附图中，抛光工具100的部分示为透明的，以有利于示出如本文中所描述的内部流体通路。
如图3中示意性的示出的那样，抛光工具100总体连接到工具保持器104，该工具保持器根据需要使抛光工具100移动以执行抛光操作。例如，根据一个示范性实施例，工件102是盘106，该盘限定了多个开孔108。在该等实施例中，工具保持器104使抛光工具围绕盘106沿周向方向C平移并且沿轴向方向A进入和离开开孔108，以对每一个开孔108的表面进行抛光操作。由于抛光操作产生大量热，因此抛光流体供给系统用于将抛光流体提供到盘106上或者提供到接近接触区域的抛光工具100上。就这方面而言，例如，工具保持器104还可以与抛光流体供给部110流体连通，该抛光流体供给部设置成与抛光工具100流体连通。抛光流体供给部110可以容纳可用于抛光工艺中的任何合适的抛光流体。例如，抛光流体能够是水基冷却剂、油、冷空气、喷淋油、液氮、液体二氧化碳、其它合适的冷却剂、或其一些组合。
如图所示，抛光工具100大体包括上部喷嘴120、下部喷嘴122、和抛光元件124。上部喷嘴120联接到工具保持器104并且沿轴向方向A延伸。抛光元件124联接到上部喷嘴120并且下部喷嘴122联接到抛光元件124，使得抛光元件124定位在上部喷嘴120与下部喷嘴122之间。在抛光操作期间，抛光元件124与工件102相接触并且上部喷嘴120和下部喷嘴122将抛光流体流提供到接近接触区域的工件102和/或抛光元件124上。
总体参照图1至5，将根据示范性实施例来描述上部喷嘴120、下部喷嘴122、和抛光元件124的多个特征。例如，上部喷嘴120限定了基本沿轴向方向A延伸的多个上部冷却通道130。上部冷却通道130中的每一个都终止于上部排放端口132，该上部排放端口定位成接近抛光元件124。此外，上部喷嘴120限定了基本沿轴向方向A延伸的下部供给通道134，以将抛光流体流提供到下部喷嘴122，如下文更详细地描述的那样。
上部冷却通道130和下部供给通道134二者与入口通道136流体连通，该入口通道由上部喷嘴120限定并且与抛光流体供给部110流体连通以用于接收抛光流体流。例如，如图3中最佳示出，上部喷嘴120限定了螺纹入口孔140，该螺纹入口孔被配置成与工具保持器104的互补螺纹部分142相接合。工具保持器104的螺纹部分142限定了中心孔144，该中心孔提供抛光流体供给部110与入口通道136之间的流体连通。通过该方式，抛光流体流可以从抛光流体供给部110通过中心孔144和入口通道136被供给到上部冷却通道130和下部供给通道134。类似地，下部喷嘴122限定了基本沿轴向方向A延伸的多个下部冷却通道150。下部冷却通道150中的每一个都终止于下部排放端口152，该下部排放端口定位成接近抛光元件124。
如上文所解释的那样，抛光元件124定位在上部喷嘴120与下部喷嘴122之间并且可操作地联接上部喷嘴和下部喷嘴。仍然参照图1至5并且还参照图10，抛光元件124限定了流体通路160，从而提供下部供给通道134与下部冷却通道150之间的流体连通。更具体地，抛光元件124大体包括主轴(spindle)162，该主轴限定了上部附接部分和下部附接部分，该上部附接部分比如为用于与由上部喷嘴120限定的上部螺纹孔166相接合的上部螺纹部分164，该下部附接部分比如为用于与由下部喷嘴122限定的下部螺纹孔170相接合的下部螺纹部分168。如图所示，流动通路160被限定为穿过主轴162并且沿轴向方向A延伸。应当领会，尽管上部附接部分和下部附接部分在本文中图示为被接收在螺纹孔内的螺纹主轴，但是根据备选实施例可以使用其它的附接方法，例如摩擦配合、钎焊、保持销等。
抛光元件124还包括围绕主轴162定位在上部螺纹部分164与下部螺纹部分168之间的抛光主体172。抛光主体172大体沿径向方向R从主轴162向外延伸以限定工作尖端174。工作尖端174大体被配置成用于接触和抛光工件102。由于工件102与抛光元件124之间的接触区域附近的工件102与抛光元件124经历最高的温度，因此冷却通道130和150能够将抛光流体流引向该区域。举例来说，根据示范性实施例，上部排放端口132定位在工件102的一侧上并且沿第一方向朝向工件102喷射，而下部排放端口152定位在工件102的相对侧上并且沿第二方向朝向工件102喷射。
更具体地，举例来说，上部排放端口132和下部排放端口152限定排放角度176(见图9)，该排放角度相对于轴向方向A被限定。排放角度176被选择成使得抛光流体流被引导至抛光元件124的工作尖端174上。举例来说，如本文中所述，根据示范性实施例，排放角度176可以处于大约20至70度之间、或者为大约45度。用于将流引导至工作尖端174上的其它合适的排放角度是可能的并且处于本公开主题的范围内。
上部喷嘴120还可以包括用于保证抛光流体在多个内部容器、通道和流体通路中的合理分布的多个特征。举例来说，根据示范性实施例，可能期望将抛光流体流分成两半，从而通过下部供给通道134将一半输送到上部冷却通道130并且将另一半输送到下部冷却通道150。通过调节多个内部流体流特征的尺寸和配置，可以实现抛光流体的任何合适的分布。
举例来说，根据图示实施例，为了实现抛光流体的合理分布，上部喷嘴120限定了上部分布容器180，该上部分布容器与入口通道136流体连通。上部分布容器180限定了多个出口182，该多个出口182与上部冷却通道130和下部供给通道134流体连通。可以提供任何合适数量和尺寸的出口182，以通过期望的方式在上部冷却通道130与下部供给通道134之间分配抛光流体流。
类似地，根据图示实施例，下部喷嘴122限定了下部分布容器184，该下部分布容器与流动通路160流体连通。下部分布容器184限定了多个出口186，该多个出口与下部冷却通道150流体连通。通过该方式，抛光流体流的一部分可以通过下部供给通道134和流动通路160从上部分布容器180通入下部分布容器184中，并且通过出口186通向下部冷却通道150。
为了保证抛光流体流围绕周向方向C均匀分布，上部喷嘴120还能够限定流体联接到上部冷却通道130和多个上部分布通道192的环形分布环190，从而提供上部分布容器180与环形分布环190之间的流体连通。例如，如图所示，上部喷嘴120限定了三个上部分布通道192，该三个上部分布通道围绕周向方向C等距地间隔开并且在上部分布容器180与环形分布环190之间延伸以均匀地供给抛光流体流。抛光流体还在通过上部冷却通道130之前围绕环形分布环190分布。
此外，根据图示实施例，上部喷嘴120限定了流体联接到下部供给通道134和多个下部分布通道196的收集室194，从而提供上部分布容器180与收集室194之间的流体连通。根据示范性实施例，收集室194被配置成用于从一个或多个下部分布通道196接收一部分抛光流体并且在通过下部供给通道134供给之前收集抛光流体。应当领会，为了解释本公开主题的各个方面的目的，本文中所描述的实施例说明了特定数量、尺寸、位置、和取向的流体容器、收集室、分布通道、以及其它流体通路。其它的配置是可能的，同时仍然属于本发明主题的范围内。
如图1至5中所示，抛光主体172具有沿与轴向方向A正交限定的平面截取的非圆形横截面。通过该方式，抛光主体172可以用于抛光非圆形特征，例如图1中所示的盘106的开孔108。然而，由于抛光主体172不能相对于上部喷嘴120或下部喷嘴122旋转，本文中根据示范性实施例使用多零件上部喷嘴120和下部喷嘴122。
举例来说，现在具体参照图4和5，上部喷嘴120包括第一件(piece)200，该第一件限定了上部螺纹孔166以用于与主轴162的上部螺纹部分164相接合。此外，上部喷嘴120包括第二件202，该第二件定位在第一件200与抛光主体172之间。第二件202限定了中心孔204和非圆形腔206。在组装上部喷嘴120时，主轴162的上部螺纹部分164延伸穿过中心孔204并且延伸到上部螺纹孔166中，以用于将抛光元件124固定到上部喷嘴120。此外，非圆形腔206与抛光主体172互补并且被构造成用于接收该抛光主体，使得抛光主体172不能相对于第二件202旋转。
值得注意的是，当上部喷嘴120被分为两个件200和202时，上部冷却通道130也被分为两个区段。更具体地，每一个上部冷却通道130的第一区段210都被限定在第一件200中并且每一个上部冷却通道130的第二区段212都被限定在第二件202中。由于组装期间冷却通道130沿周向方向C间隔开并且第一件200和第二件202相对于彼此旋转，环形凹槽214被限定在第一件200或第二件202内，以提供多个第一区段210与第二区段212之间的流体连通。为了防止第一件200与第二件202之间的泄漏，一个或多个密封件、例如环形密封件216围绕环形凹槽214定位在第一件200与第二件202之间。
此外，抛光工具100可以包括额外的流体密封件，该额外的流体密封件定位成防止抛光工具100的部件之间的流体泄漏。例如，流体密封件(例如，O形环220)可以在主轴162的远端与上部喷嘴120之间定位在上部螺纹孔166内，以提供下部供给通道134与流动通路160之间的流体密封。尽管上文描述了上部喷嘴120的构造，但是应当领会，下部喷嘴122可以具有类似构造，如附图中使用相似附图标记指示的那样。
根据图6至10中所示的另一个示范性实施例，抛光主体172具有沿与轴向方向A正交限定的平面截取的圆形横截面。通过该方式，上部喷嘴120和下部喷嘴122均可以被增材制造成可通过简单的螺纹连接附接到抛光元件124的单个、一体、和整体件。此外，如图6中所示，下部喷嘴122可以被增材制造以限定六角头222，该六角头使得能够使用套筒扳手或另一种合适的工具用于紧固上部喷嘴120、下部喷嘴122、和抛光元件124。
现在总体参照图11至14，示出了根据本公开主题的示范性实施例的抛光工具100的又一个示范性实施例。如图11中所示，抛光工具100用于对燃气涡轮机的涡轮叶片抛光。然而，抛光工具100可以用于任何其它合适的抛光操作。如图所示，下部喷嘴122在图11至14中具有下部轮廓(例如，沿轴向方向测量的高度)，使得实现更紧凑的、能够对部件的更难到达的区域抛光的抛光工具。
可以根据需要使用任何合适的材料、以任何合适的几何形状、密度、和厚度来构造抛光工具100的多个部分，以提供必要的结构支承和抛光流体，从而有利于抛光工艺。举例来说，抛光工具100的抛光元件124可以由任何硬化切割材料、例如碳化物形成。此外，上部喷嘴120和下部喷嘴122可以由例如上述提供的任何合适的金属添加制造，以为抛光工具100在安装、组装、和操作期间经受的负载提供结构支承，并且允许内部流体通路。应当领会，使用这些材料仅仅是示范性的，并且其它合适的材料和配置是可能的且属于本公开主题的范围内。
应当领会，本文仅出于解释本公开主题的各个方面的目的描述抛光工具100。举例来说，本文中将使用抛光工具100来描述抛光工具100的的示范性配置、构造、和制造方法。应当领会，本文中所讨论的增材制造技术可以用于制造其它的抛光工具以用于在任何合适的部件上进行任何抛光工艺。因此，本文中所描述的示范性部件和方法仅用于说明本公开主题的示范性方面，而不意欲以任何方式限制本公开的范围。
已呈现根据本公开主题的若干示范性实施例的抛光工具100的构造和配置，现在提供根据本公开主题的示范性实施例的用于形成抛光工具的示范性方法300。方法300能够被制造者用于形成抛光工具100、或者任何其它合适的抛光工具。应当领会，本文中讨论的示范性方法300仅用以描述本公开主题的示范性方面，而不意在构成限制。
现在参照图15，方法300包括在步骤310中将增加材料沉积到增材制造机的床上并且将来自能量源的能量选择性地引导到增加材料层上，以熔合增加材料的一部分并且形成上部喷嘴。根据示范性实施例，上部喷嘴限定了下部供给通道和多个上部冷却通道，上部冷却通道中的每一个都终止于上部排放端口中。上部喷嘴可以使用例如本文中所述的任何合适的增材制造技术一体形成为单个整体部件。
方法300还包括在步骤320中将增加材料层沉积到增材制造机的床上并且将来自能量源的能量选择性地引导到增加材料层上，以熔合增加材料的一部分并且形成下部喷嘴。根据示范性实施例，下部喷嘴限定多个下部冷却通道，下部冷却通道中的每一个都终止于下部排放端口中。下部喷嘴可以使用例如本文中所述的任何合适的增材制造技术来形成为单个整体部件。
方法300还可以包括在步骤330中通过将抛光元件定位在上部喷嘴与下部喷嘴之间来可操作地联接上部喷嘴和下部喷嘴。根据示范性实施例，抛光元件限定了流动通路，从而在下部供给通道与下部冷却通道之间提供流体连通。通过该方式，抛光流体流可以例如从与入口通道流体连通的抛光流体供给源被供给到上部喷嘴。抛光流体可以通过上部冷却通道分布并且从上部排放端口被排放到抛光元件和/或工件的一侧上。此外，抛光流体可以通过下部供给通道和流动通路被分布到下部冷却通道。抛光流体随后可以从下部排放端口被排放到抛光元件和/或工件的另一侧上，从而改进冷却和/或润滑过程。
为了说明和讨论的目的，图15示出以特定次序进行的步骤。所属领域的技术人员使用本文中所提供的公开内容应理解，本文中所讨论的方法中的任一个的各种步骤可以各种方式调适、重新布置、扩展、省略或修改，而不会偏离本发明的范围。此外，尽管使用抛光工具100作为实例解释了方法300的各个方面，但是应当领会，这些方法可以适用于制造任何合适的抛光工具或者利用抛光流体来控制温度的其它工具。
上文描述了增材制造的抛光工具和用于制造该抛光工具的方法。应当注意到，抛光工具100大体可以包括增强性能的几何形状、可替换部件、内部流体通路和腔、以及改进的抛光流体分布配置，通过增材制造工艺来促进其实际实施，如下文所述。可以在设计抛光工具期间引入这些特征，使得其可以易于以较少或在不增加成本的情况下在建造工艺期间集成到抛光工具中。此外，上部喷嘴和下部喷嘴、其中包括多个内部流体通路、容器、和如本文中所述的其它特征能够一体形成为单个整体部件。
此书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例包括并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种抛光工具，包括：
上部喷嘴，所述上部喷嘴限定了下部供给通道和多个上部冷却通道，所述上部冷却通道中的每一个终止于上部排放端口中；
下部喷嘴，所述下部喷嘴限定了多个下部冷却通道，所述下部冷却通道中的每一个终止于下部排放端口中；和
抛光元件，所述抛光元件定位在所述上部喷嘴和所述下部喷嘴之间，所述抛光元件限定了流动通路，从而提供所述下部供给通道与所述下部冷却通道之间的流体连通。
2.根据权利要求1所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴限定了：
入口通道，所述入口通道与流体供给部流体连通，以用于接收抛光流体流；和
上部分布容器，所述上部分布容器与所述入口通道流体连通，所述上部分布容器限定了多个出口，所述多个出口与所述多个上部冷却通道和所述下部供给通道流体连通，以用于在所述多个上部冷却通道与所述下部供给通道之间分配抛光流体流。
3.根据权利要求2所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴限定了：
环形分布环，所述环形分布环流体联接到所述多个上部冷却通道；和
多个上部分布通道，所述多个上部分布通道提供所述上部分布容器与所述环形分布环之间的流体连通。
4.根据权利要求2所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴限定了：
收集室，所述收集室流体联接到所述下部供给通道；和
多个下部分布通道，所述多个下部分布通道提供了所述上部分布容器与所述收集室之间的流体连通。
5.根据权利要求1所述的抛光工具，其中所述下部喷嘴限定了：
下部分布容器，所述下部分布容器与所述流动通路流体连通，所述下部分布容器限定了多个出口，所述多个出口与所述多个下部冷却通道流体连通。
6.根据权利要求1所述的抛光工具，其中所述抛光元件包括：
主轴，所述主轴限定了上部附接部分和下部附接部分，所述上部附接部分用于接合所述上部喷嘴，所述下部附接部分以用于接合所述下部喷嘴，所述流动通路被限定成穿过所述主轴；和
抛光主体，所述抛光主体围绕所述主轴定位在所述上部附接部分与所述下部附接部分之间，所述抛光主体限定了沿径向方向从所述主轴向外延伸的工作尖端。
7.根据权利要求1所述的抛光工具，其中所述上部喷嘴包括：
第一件，所述第一件限定了螺纹孔以用于接合所述抛光工具的主轴；和
第二件，所述第二件定位在所述第一件与所述抛光主体之间，所述第二件限定了中心孔和非圆形腔，其中所述主轴延伸穿过所述中心孔并且延伸到所述螺纹孔中，并且所述非圆形腔与所述抛光主体互补并且被构造成用于接收所述抛光主体。
8.一种用于制造抛光工具的方法，所述方法包括：
将增加材料层沉积到增材制造机的床上并且将来自能量源的能量选择性地引导到所述增加材料层上，以熔合一部分增加材料并且形成上部喷嘴，所述上部喷嘴限定了下部供给通道和多个上部冷却通道，所述上部冷却通道中的每一个都终止于上部排放端口中；
将增加材料层沉积到增材制造机的床上并且将来自能量源的能量选择性地引导到所述增加材料层上，以熔合一部分增加材料并且形成下部喷嘴，所述下部喷嘴限定了多个下部冷却通道，所述下部冷却通道中的每一个都终止于下部排放端口中；和
将抛光元件定位在所述上部喷嘴与所述下部喷嘴之间，所述抛光元件限定了流动通路，从而提供所述下部供给通道与所述下部冷却通道之间的流体连通。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述上部喷嘴限定了：
入口通道，所述入口通道与流体供给部流体连通以用于接收抛光流体流；
上部分布容器，所述上部分布容器与所述入口通道流体连通，所述上部分布容器限定了多个出口，所述多个出口与所述多个上部冷却通道和所述下部供给通道流体连通，以用于在所述多个上部冷却通道与所述下部供给通道之间分配抛光流体流；和
下部分布容器，所述下部分布容器与所述流动通路流体连通，所述下部分布容器限定了多个出口，所述多个出口与所述多个下部冷却通道流体连通。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述上部喷嘴限定了：
环形分布环，所述环形分布环流体联接到所述多个上部冷却通道；
多个上部分布通道，所述多个上部分布通道提供所述上部分布容器与所述环形分布环之间的流体连通；
收集室，所述收集室流体联接到所述下部供给通道；和
多个下部分布通道，所述多个下部分布通道提供所述上部分布容器与所述收集室之间的流体连通。
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