CN88101230A

CN88101230A - 电化学制造翼型叶片的方法和装置

Info

Publication number: CN88101230A
Application number: CN88101230.0A
Authority: CN
Inventors: 诺布特·安东尼·布龙斯; 约翰·斯图尔特·雷诺斯; 维拉得·翰斯; 科恩莱斯·罗尔弗·休托恩
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1988-11-30
Also published as: US4851090A; ATE68738T1; EP0292213B2; JPS645732A; IL85616A0; IL85616A; EP0292213B1; CA1333783C; DE3865731D1; CN1019764B; EP0292213A1; AU602245B2; AU2225088A; JP2768947B2

Abstract

本发明揭示从一个在圆周上具有间隔开的多个坯件的工件形成叶片圆盘的方法。该方法包括如下步骤：将第一和第二电极送到靠近该坯件的第一和第二面；对坯件加正电压和对第一、第二电极加负电压；电解液流于坯件与第一和第二电极间以电化学加工该坯件；第一和第二电极移向坯件的第一和第二面；及将工件移向第一和第二电极。本发明也揭示出实现该方法的设备及电化学加工一个翼面的一对电极。

Description

本发明基本上涉及用电化学方法制造金属部件，更详细地讲关系到用电化学方法加工翼面。

电化学加工（以下也简称为加工）是一种通用的方法。在这种方法中，对工件通常加以正电压而作为一个正极，而负极是加负电压建立的。通常采用5～25伏之间的直流电压，采用的电流则为15～30000安培。电解液即流通在工件和进行电化学加工该工件用的电极之间形成的空间或间隙中。这种间隙必须确保不发生有损坏性的火花或电弧，若间隙过小或造成电解液流过太少即会发生上述现象。

已有技术中包括有许多种电化学制造翼型叶片的方法，或以单个叶片或在一整体叶片圆盘〔bl（aded-d）isk〕装配件上进行制造。特别是加工翼型叶片的前沿和后缘是很难精密加工的，所以在已有技术中都讲到了各种设备来解决这些问题。

对于在叶片圆盘上具有的高折转角、高扭转角和或高密实度的叶片进行电化学加工在经济上存在着实质问题。折转角涉及到叶片顶端与中心线的角度关系，扭转角则涉及到叶片根部和顶端之间折转角度的差值，而密实度则涉及叶片数与叶片圆盘圆周上的各叶片相邻空间的紧密程度有关，高密实度即指该紧密程度较高。

因此，用于电化学加工叶片圆盘的设备必须是操作次数相当少并且结构不太复杂，才具有高效率和经济性。

因此，本发明的一个目的是提供一个新的并改进的电化学加工翼型叶片的方法和设备。

本发明的另一目的是提供一个新的并改进的电化学加工叶片圆盘的方法和设备。

本发明的另一目的是提供一个新的并改进的方法和设备，于是以单一操作即能用电化学方法制成翼型叶片。

本发明的另一目的是提供一个新的并改进的方法和设备，用于电化学精确加工坯件的前沿和后缘，以及前后缘间的各表面。

本发明的另一目的是提供一个新的并改进的方法和设备，用于电化学制造在一个叶片圆盘上相邻叶片之间的一个平台并且同时电化学加工位于其上的一个叶片。

根据本发明叙述的一个较佳实施例，公开了把一个工件制成一个叶片圆盘的方法。该工件包括有一个坯件，该坯件具有由一个径向的内底、一个径向的外顶，一个第一边和一个第二边所限定的第一和第二两个相反的面。该方法包括有下述步骤：

将第一和第二电极定位到分别邻近该坯件的第一和第二面;

对该坯件加正电压，而对第一和第二电极施加负电压;

将电解液引流在该坯件与第一和第二电极之间，以便进行电化学中工该坯件;

将第一和第二电极移向该坯件的第一和第二面;以及

将该工件移向第一和第二电极。

根据本发明的另一个实施例，公开了实施上述方法的一个设备。

根据本发明的另一个实施例，公开了电化学制造一个翼型片的一种新的、改进的电极对。

在各待审定的权利要求中所陈述的即为按本发明所证明的新特性。根据例述的较佳实施例和所包括的附加目的和优点，对本发明结合下述附图进行详细阐述如下。

图1为一台设备的部份结构示意透视图，包括按照本发明较佳实施例完成的用于电化学加工的一台设备;

图2是示于图1电化学加工设备的部份水平平面视图;

图3是示于图1电化学加工设备的部份平面视图，垂直于图2所述的水平面;

图4是示于图1电化学加工设备的部份平面视图，是一个第二垂直平面，垂直于图2水平面和图3垂直平面;

图5是制造叶片圆盘的粗加工工件的一部份透视图;

图6是电化学加工图5所示粗工件形成的坯件的电极的示意透视图;

图7是示于图6的示意电极的一部份和图5粗工件的一部份剖视图，用来说明在该部份的电化学加工;

图8是由图5所示粗工件形成一个叶片圆盘工件的部份透视和剖视图;

图9是由图8所示工件进行电化学加工后形成叶片圆盘的部份顶视图;

图10为按照本发明的一个实施例进行电化学加工叶片圆盘上各叶片用的互补电极的前面透视图;

图11是示于图10中各电极的后面透视图;

图12是示于图10和11的电极对对图8工件进行加工位置的顶视图;

图13是示于图12中电极对的沿剖线13-13的侧视图;

图14是示于图17所示电极对的部份剖视图，取自剖线14-14;

图15是工件12的一个加工坯件刚好定位到图12所示电极对间之前的透视图;

图16为电解液出口块的透视图，取自图12剖线16-16;

图17为取自图12剖线17-17的剖视图，表示沿电解液通道中心线通过的该电极对的部份;

图18是一个电极和该加工坯件的部份剖视图，取自图14的剖线18-18。

图1所示是一个电化学加工或形成一个叶片圆盘的设备10，该叶片圆盘是在圆周上分列有多个加工坯件14的工件12。设备10包括有：具有一个外壳16的电化学机械15;第一电极18和第二电极20组成的电极对;以及把电极对安装在外壳16上的装置22;还设有将工件12装到外壳16上的装置24。

设备10还包括有：用于将电解液28导引到电极对上的装置26，对该电极对加负电压和给工件12加正电压的电源装置30。电解液28是常规的，并可包括水、氯化钠溶剂以及/或硝酸钠溶剂，或为其它合适的电解液溶剂。

导引电解液装置26包括有一个常规的电解液贮器32，它通过供液导管34将具有可控相对纯净和温度的电解液供给电极对18和20。电解液贮器32为一般装置，并在其中一部份包括一个高压泵，在线过滤器、温度监控装置和一些适当的控制阀（都没画出）。回液导管36用于收集电极对的电解液28并返送到贮器32。在外壳16上形成有排液口38，用于汇集各种漏泄的电解液28，并通过一个排液导管40将它们返送到贮器32，该排液导管40与回液导管36连接。在回液导管36上设有一个常规的液泵42，用于将电极对和排液口38处的电解液返送到贮器32。

电源装置30包括一个常规的电源44，用以实现供给直流5～25伏，及15，000安及以下的电源。电流也可升到30，000安，以用于加工相当大的工件12。一条正电缆46连接在电源44和工件12之间，一根负电缆48连接电源44到第一和第二两电极18、20。负电压通过电缆48供到第一和第二电极18、20，正电压则通过电缆46供到工件12。

设备10还包括一个常规的控制装置50，配合地连接到该电极安装装置22、工件安装装置24、电源装置30和导液装置26上，并对它们实现电气控制。

电极安装装置22使该电极对配合第一电极18沿U的方向或轴线的移动、以及配合第二电极20沿X方向或平行于U方向的轴线的移动作共直线移动。该装置22也载着该电极对作如下详述的沿环形C的方向转动。设有一个常规的弹性密封52，它允许安装装置22移动和转动，而能阻止电解液28与为了在X、U和C方向的运动而设置的各种常规的机械相接触，该密封52包括有适应X和U方向移动的例如波状折叠（未示出），以及在径向外圆周处的密封52包括有一滑环密封，以适应C方向的转动。

该工件安装装置24也将在下面详述。装置24能使工件12在Z方向或轴线上有效移动和在环形B方向有效转动。设置一个常规的弹性密封54，用于允许安装装置24移动和转动，同时防止电解液28与外壳16中安装装置24的常规机械相接触。密封54包括有诸如波状折叠（未画出），用于适应Z方向移动。并且，在径向内圆周处该密封54包括有一滑环密封以适应B向转动。

图2-4更详细地描述了外壳16的一些特征。该电极安装装置22包括有一个第一转盘56，合适地附接在外壳16上，并可在C方向围绕第一中心线或即与C方向正交延伸的旋转轴线58转动。该转盘56是按常规方式装成可绕该第一轴线58在C向的正反方向旋转。

该安装装置22还包括一个第一移动装置60，它具有一个与第一转盘56配接的第一L形支架62，用于将第一电极18可移动地安装在该处。第一支架62伸过弹性密封52并被合适地接到一个常规的动力螺栓上（未示出），例如它能使支架62延U轴线的正反方向移动。

该台架装置22也包括有一个第二移动装置64，有效于使第二电极20沿X轴线移动。该第二移动装置64包括有一个第二L形支架66，合适地接在第一转盘56上，以在该处装设第二电极20，并使它能运动。第二支架66伸过弹性密封52并被合适地接到一个常规的动力螺栓上，例如它能使该第二支架66沿X轴线的正反方向移动。

该第一和第二电极18和20分别装在第一和第二支架62和66上，是沿一纵向中心线或第一移动轴线68安装的，该轴线68与X和U轴线平行，第一移动轴线68与该第一转动轴线58相垂直。

该工件安装装置24包括一个具有一台肩的轴70，例如该工件12即对着该台肩由一个螺母72合适地固定住。该轴70则同轴线配合地接在第二转盘74上。转盘74配合地接在一个滑接在外壳16上的第三移动装置76上该移动装置76包括一个壳体78，该壳体78含有常规的支持结构，以可转动地支持该第二转盘74在该处，以获得在B方向的就地转动。该壳体78系按常规方法由一条滑轨80附接在外壳16上，它包括有一个常规的传动螺杆（未画出），壳体78即可通过它沿Z轴线的正反方向移动。

该第二转盘74和轴70包括一中心线或第二转动轴线82，转盘74围绕该轴线82在B的正反方向转动。第二转动轴线82与第一转动轴线58共平面并彼此正交。

控制装置50配合地接到该第一和第二转盘56、74和第一、第二及第三移动装置60、64和76，并实现独立地控制它们的运动，该控制装置50用于控制该第二转盘74的转动，以指引一个工件12的第一坯件14进到加工位置，然后将该工件12向电极对移动。控制装置50还可控制第一转盘56的转动和连接在该处的第一及第二电极18和20的移动。如下所述，该控制装置50配合该电极对和坯件14沿X、U、C和Z方向的独立运动，以致电极18和20被送到邻近坯件14的开始加工位置。在以后的加工期间该控制装置同样协调地配合该独立运动。这样一些运动可包括该电极对扭转该坯件14的相对转动。

图5所示说明一个粗加工件84的部份透视图，该件可制成工件12。可利用常规的多轴线铣床或机器15对工件84加工形成坯件14。

图6说明的是一个示意电极86的例子，它包括一端为非导体88配合地接到一个支持环90上，及另一端有一个基本上平的板电极92。电极92和非导体88包括有一翼形孔94穿过。

电极86可配合地接到第一移动装置60的两个支架62和66或其中之一上，该粗加工件84配合地接到安装装置24的轴70上，负电缆48配接到板电极92，而正电缆46则配接到工件84。然后，将工件84沿Z方向朝电极92移动，详示在图7中。电解液28被导引到通过孔94，于是在板电极92和工件84之间即为形成该坯件14进行电化学加工。为了扭曲坯件14，在工件84在Z方向向前移动时，该第一转盘56同时将电极86在C方向转动，直到完全地加工出该坯件14为止。

工件84和电极86然后彼此退离，继而该工件84被第二转盘74指引到B方向，以对邻近的一个坯件14重复上述加工操作，这样的过程重复到在工件84上形成全部坯件14为止。

图8是由设备10完成电化学加工后的工件12的部份透视图。虚线轮廓96表示包括坯件14的工件12的原始外形，实线轮廓98表示最后形成的叶片圆盘98的形状。实线与虚线之间的差值，举例来说约为30密耳（即0.03英寸）。

该叶片圆盘98包括有许多在圆周向间隔开的叶片100，每个叶片有基本凹下的第一凹面102和一基本凸起的第二凸面104，这两个面是由一个前沿106、一个后缘108、一个顶端110和一个根底112定界。在相邻两叶片100的根底112之间的是一个平台114。该叶片圆盘98还包括一个从平台114和前沿106处伸向上游的第一肩116，以及一个从该平台114和后缘108处向后延伸的第二肩118。该第一肩116和第二肩118的形状大致如图所示，并且可包括形成其中的常规弯曲的耦接装置（未画出），用于将该叶片圆盘98固定在一台燃气轮机内与其相邻接的构件上。

每个加工坯件14包括有第一面120和相反的第二面122，它们界限在第一径向延伸边124、与第一延伸边124相对的第二径向延伸边126、径向外顶128和径向内基底130之间。在相邻坯件14的各基底130之间的是一块台面132。

该工件12的第一面120、第二面122、第一边124、第二边126、顶边128、基底130和工件12的台面132表示原始结构，它是包括有第一面102、第二面104、后缘108、前沿106，顶端110、根底112和平台114的最终叶片圆盘12进行电化学加工之前的原始结构。

图9所示是一个包括许多叶片100的叶片圆盘12的顶视图。叶片顶端110的折转角用角B表示，角B是从叶片圆盘12的轴向中心线134到由叶片顶端110上的后缘108和前沿106之间画的弦136的角度。根底112的折转角以角A表示，角A是从该中心线134到同于上述定义的但为从根底112画的弦138的角度。叶片100的扭转角用角C表示，它是折转角A和B之间的差值。本发明的一个特征就是可以用电化学方法加工一个具有叶片100的圆盘12，叶片具有相当高的折转角和扭转角，例如折转角A约30°，折转角B约65°，这时扭转角C为35°。叶片圆盘12的紧密度可用相对于圆周上的叶片100的数目表示，并且本发明能有效地加工形成具有高紧密度叶片圆盘12，例如，在一个外直径约7.5英寸的叶片圆盘12上可有22个叶片;另一例为，一个外直径约6英寸的叶片圆盘12上具有32个叶片。

图10和11是第一电极18和第二电极20分离开的透视图，表示出它们的前面及后面。该电极对可由具有足够结构强度的任意合适的导电材料构成，例如铜-铝合金。

第一电极18包括一个基本上矩形的支持部份140，并有多个孔洞142，各固定螺栓144分别穿过诸孔洞142延伸而将电极18固定到基座62上（见图15）。电极18还包括一个工作部份146，用于引导电解液28和电化学加工坯件14的第一面120。

第二电极20同样包括一个具有多个孔洞142的支持部份148，各螺栓144可分别穿过各孔洞142而将电极20固定到基座66上（见图15）。该第二电极也包括一个工作部份150，用于引导电解液28和电化学加工该坯件14的第二面122。

第一电极18的工作部份146包括有顺序布置的：一个入口端152、一个渐缩面154、第一喉面156、一个整体凸起的工作面158、第二喉面160、一个渐扩面162和一个出口端164。同样，该第二电极20的工作部份包括有顺序布置的：一个入口端166、一个渐缩面168、第一喉面170、一个整体凹下的工作面172、一个第二喉面174、一个渐扩面176和一个出口端178。

图12-14详示出，该第一和第二电极18、20可定位到一个坯件14的周围，所以加工部份146和150被界限在下述顺序布置的部份之间即：一个入口180、一个渐缩形喷咀182、第一喉道184、用于容纳坯件14的一个工作空间186、第二喉道188、一个渐扩形喷咀190和一个出口192。更具体来说，工作部份146和150是相互隔开而又面对着的，所以入口端152、166;渐缩面154、168;第一喉面156、170;工作面158、172;第二喉面160、174;渐扩面162、176;以及出口端164、178都分别界限在上述部件180-192之间。

图12和图15举例示出，电解液导引装置26还包括一个诸如非导电的入口块194，它由一对螺栓196配合地固接在第二电极20上，以及诸如一个非导电的出口块198由另一对螺栓196配合地固接到第一电极18上。各块体194、198是由一种合适的非导电、抗腐蚀且不吸附电解液的材料构成，例如采用常见的军用规范G-10的层叠纤维玻璃或环氧树脂材料。该块体194、198分别由中空套管200、202配合地连接到各导管34、36上分别液体相通，中空套管则分别以螺纹啮合在块体194、198中。

图16和17中详示出，该入口块194包括一个整体渐扩的引入液道204与套管200液体相通;以及该出口块198包括一个整体渐缩的引出液道206与套管202液体相通。图12、14和17说明引入液道204排列成基本上与该电极对的整个入口180液体相通，而引出液道206则排列成基本上与该电极对的整个出口192液体相通。

图12、14和17说明电极18和20处于工作的位置，这时第一加工坯件14位于工作面158和172之间。因为电解液28从入口块194被导引在工作部份146和150之间並从出口块198流出，故期望提供对电极18、20进行密封的合适的装置，以便防止电解液28的泄漏，这种漏泄可能会对叶片圆盘12不需加工部份造成意外的电化学加工。该密封装置包括一个由入口块194的密封部份210所界限的入口密封208，它与第一电极18的入口端152为滑动啮合。由于入口块194固装在第二电极20上，故在其间形成一个有效密封。该入口密封208允许第一电极18对入口块194相对运动，并对入口180提供一个实质上防止漏泄电解液28的有效密封。

该密封装置也包括一个同样的出口密封212，由出口块198的一个密封部份214所界限，它与第二电极20的出口端178滑动啮合。由于出口块198固装在第一电极18上，故在其间形成有效密封。该出口密封212提供的密封能适应出口块198和第二电极20之间的相对运动，并实质上能防止电解液28在出口192处泄漏。

图10、13和17示出，该密封装置还包括一个顶部密封216，它位于该坯件14的顶部128之上。该顶部密封216由第一和第二电极18、20的工作部份146、150的滑动啮合密封部份所定界。更详细地说，在所述的实施例中，该顶部密封216包括有非导电密封块218由多个螺丝220固接于电极20的工作部份150的一端。该密封块218也是由类如上述G-10的一种适当的非导电材料作成。顶部密封216还包括有一个互补的凹部222形成在第一电极18上工作部份146的相对端。该顶部密封216适应电极18和20之间的相对运动，同时对块体218和凹部222之间提供滑动运动，并且该密封实质上能防止通过那里的电解液28漏泄。

密封块218和凹部222的结构对减少基本横流的电解液28产生任何径向偏斜特别有利，这一点可由图17明显看出。任何这样的径向偏斜都会使某些坯件14的外观方面在坯件顶128和第一及第二边124、126的交叉处造成加工出所不期望的半径。

在另一些设计中，可以不用相对复杂的块体218或凹部222的结构，而用比较简单的密封216代替。例如，可在块体218所示部位用一简单的舌和槽密封。可在电极对相互对面处形成适当的U形凹槽，在电极18和20被定位在一起时，嵌置一个伸长的平的元件在该凹槽中，以建成该舌和槽密封（未画出）。

如图10-13所示，该密封装置还包括一个第一底密封224和一个类同的第二底密封226，它们与顶部密封216空间分开，并定位在与其相对的地方，用于实质上至少防止电解液28从渐缩喷管182和渐扩喷管190径向地向工件12的第一和第二肩116、118漏泄（见图17）。在所示的实施例中，该底密封也被定位到防止从第一和第二喉道184、188产生类似的径向漏泄，虽然在其它设计中未必如此定位。

举例来说，该第一底密封224包括一个非导电密封垫228，由一对螺丝230合适地固接到第一电极18的工作部份146的一个支持端229。密封垫228也用上述诸如G-10的一种合适的非导电材料形成。该垫228从工作部份146延伸并盖过第一电极18的渐缩面154和第一喉面156的上方。在第二电极20的工作部份150上设有一互补的凹部232，它在第一喉面170和渐缩面168的上方，用于接受垫228构成彼此对向接合。

同样举例来说，第二底密封226包括一个相同的非导电密封垫234（G-10材料作成）由一对相同螺丝230固接到第二电极20的工作部份150的一个支持端235。该密封垫234从工作部份150伸过渐扩面176和第二喉面174。在第一电极18的工作部份146上也形成有一互补的凹部236，位于渐扩面162和第二喉面160的上方，用于接受垫234形成彼此对向接合。

将电极18和20定位到如图12所示的加工位置时，密封垫228、234即分别叠在凹部232、236上，于是适应于电极18和20相对移动的密封即被建立，并且实质上防止了电解液28在工作所在空间186和入口180、出口192两者之间（见图14）的径向漏泄。当然，这样叠接的元件之间会出现小间隙，不过它们已被有效地减小到可以忽略的地步，实质上防止了没有它们时可能出现的漏泄。

图15示出工件12和电极18、20运动到电化学加工最终位置之前的相对位置。具体来说，工件12被螺母72合适地固定到轴70上，在螺母72和工件12之间是一个导电间隔块238，例如，正电缆46的一端240由一对螺栓242固接在间隔块238上。该间隔块238与工件12经电接触提供电流。当然，工件12与轴70的其余部份具有常规的电气绝缘。例如用一些适当的绝缘套和分隔器（未示出）进气绝缘。

另外，电缆46也可改接到轴70上，通过轴70的中央供给工件12电流。在这种结构中，电缆46可全部埋装在外壳16和轴70内，因此在工件12所位居的加工设备15的工作区域中提供了附加空间。

举例来说，负电缆48包括有第一端244，由同样的螺栓242固接到第一电极18上，及其第二端246由另一螺栓242固接到第二电极20上。

图17表示工件12上第一坯件14处于电化学最终加工时工件12与电极18和20的相对关系。图14表示图17所示结构约在坯件14的50%径向高度处的横断面，实线内范围是一个加工完成的叶片100和电极18、20及块体194、198的位置，虚线所示为加工坯件14的轮廓和电极18、20及块体194、198在电化学加工刚开始之前的相对位置。利用本发明的设备在坯件14和电极18、20的加工位置之间有一个可准确地保持约为8密耳流通电解液的间隙。

本发明的较佳实施例包括有几个特征，可保证对工件12的一个坯件14进行单一电化学加工操作即可在该叶片圆盘98上精加工出一个叶片100。具体举例来讲，引入液道204形成图14和17所示的渐扩喷咀形状，使套管200中快速移动的液流在电极对入口180处变为基本均匀流动。而渐缩喷咀182和第一喉道184设置成部份地助长电解液28沿着坯件14从底边130到顶端128的整个径向范围均匀流动。

第一喉道184还具有一定长度L₁，它不是简单的单一平面，而是有效地防止形成喉道184缩脉的下流，从而更加保证了均匀流动。此外，在从坯件14上除去材料之前的起始加工位置中，将喉道184定位到伸过坯件14第一边124的至少一部份，这样能保证由第一喉面156和170所形成的部份电化学加工作业而除去任一突刺248，这种突刺可能会在加工期间在第一边124处形成的，而且是所不期望的，因为它会导致发生有害火花。

工作面172和158按适当的常规方法形成，以使叶片100的第一和第二面102、104各自获得所期望的形状。在所述的举例中，该两面通常被分别加工成凸面和凹面。

第二喉道188同样具有限定长度L₂，以助于保证电解液28沿坯件14从底部130到顶端128的整个径向范围流动均匀，并流过第二边126。L₁和L₂的长度应以在该处不致产生所不期望的压力损耗为限。该第二喉道188也伸过坯件14开始加工位置的第二边126至少一部份，以保证可能沿第二边126形成的任一突刺在电化学加工期间被除掉，避免产生所不期望的火花。

图14示出的坯件14具有一弧形曲线249，从第一边124伸到第二边126。在较佳实施例中，电极对的尺寸定到能使弧线249位于部份地伸到第一和第二喉道184、186中，以便如上所述除掉各边的突刺。同样，弧线249对第一喉道184的出口端和第二喉道188的入口端的相对位置应有助于控制叶片100的前沿和后缘106、108的最后弦长和位置。

第一和第二喉道184和188也分别具有宽度W₁和W₂，它界限出第一喉道184全部径向范围的第一喉道流通面积A₁，以及界限出第二喉道188全部径向范围的第二喉道流通面积A₂。第一喉道流通面积A₁和宽度W₁最好分别比第二喉道流通面积A₂和宽度W₂大些。这样有利于在工作空间186的下游侧提供一予定流限，以便部份地保证通过坯件14全部径向范围的电解液28径向流通均匀。这也部份地保证了电化学加工均匀，以及减少任何不期望的打火，这种打火在不均匀流或不充足流的区内是可能发生。这种结构也有助于防止在坯件14的第一和第二面120、122上因电化学加工产生放电条纹。

该渐扩喷咀190有利于减小第二喉道188的下游流限。

该渐缩喷咀182和第一喉道184基本上形成对称于中心轴线252也比较有利，该中心轴线252位于基本与第一边124垂直并与弧线249共线。这对部份地保证流过第一面和第二面120、122的电解液28保持等量有利。第二喉道188和渐扩喷咀190设在基本对称于中心轴线254也比较有利，该中心轴线位于正交于第二边126并与弧线249共线。这也附加有助于保证电解液28流过第一和第二面120、122保持等量。但是，对于某些叶片形状，对上述取向也可为不对称式，以便获得流过该面120和122的电解液28等量。

出口块198的引出液道206最好是渐缩地接到套管202，以相对短的距离从相当长的出口192传输到循环的回液导管36。

由于密封垫228和234防止了从渐缩喷咀182、第一喉道184、第二喉道188和渐扩喷咀190漏泄，所以有助于取得电解液28均匀的径向流通断面。

本发明还包括用于同时电化学加工工件12的台面132成为一个最终平台114的装置。图10、11和15表明第一电极18的工作面158的一个底工作边（或台面）256，它基本上与密封垫228的一个外表面257共线;第二电极20的工作面172的一个第二底工作边（或台面）258，它基本上与密封垫234的一个外表面259共线。两个底边256、258适当地拱起到与平台114的曲度相匹配。

图18表示围绕着底边258的电化学加工，和围绕底边256的加工相同。所示的底边258是在就要开始电化学加工之前的位置，所示的叶片100和平台114是在加工完成的位置。各虚线所示为坯件14和台面132在加工刚开始前的起始位置。同样地，虚线260所示是在加工以后底边258的最终位置。

图18说明部份电解液28从工作空间186被径向向内引到台面132，然后轴向向外其流向基本平行于该台面流通。底边258包括有一个角缘262，用于电在叶片100的根部112电化学加工一个互补角缘264、该底边258同时加工叶片100的根部112和电化学加工一个互补角缘264、该底边258同时加工叶片100的根部112和叶片圆盘12的平台114的一部份。

须指出，电解液28起初从该第一边124横向流过坯件14而到达第二边126，如图17所示，因为底密封224和226不伸过加工部份186，如图12和14所示，电解液28能够径向流出加工空间186外部，然后横向流经底边256和258，以加工台面132，如上所述。因此，电解液28从横向转到径向流动，于是横向地加工该台面132。

按照本发明的较佳实施例，设有转向装置以保证液流不致发生突变，这种突变会引起电解液28局部减少或缺乏。经验证明，电解液28供给不足时会发生不期望的打火或起弧，以及在坯件14中产生放电条纹。

现以图10-12和图15所示实施例更详细地说明这种转向装置。具体来讲，所示的第一底密封224被定位在坯件14的入口侧（或上游），电解液28流过第一密封224的密封垫228后，必须从横向流转换到径向流，如同图15所示，它流过垫228的下游端266。该转向装置包括具有一个内表面268的垫228，该表面268为弧形并按照电解液28的横向流逐渐扩展，如图10、11所示。在所示实施例中，这是由具有厚度向下游方向递减的垫228实现的。垫228连接到支持端229，支持端229具有与垫228互补的形状，并具有一部份与该垫的下游端266隔开的一部份，它界限出一个第一间隙270。同样，该凹部232包括一个弧形部份272，它与内表面268互补。并被在该处隔开而界限出一个第二间隙274。

间隙270和274与渐缩喷咀182液流相通，所以一部份电解液28即被引导通过这些间隙并流过各底边256和258，如图15所示。

因此，转向装置，包括该弧形内表面268和间隙270、274使电解液28缓和地从横向流转换到坯件14的径向上流。这就保证了有充足的电解液28流经底台面256和258，特别是由此流过各终端，从而打火和放电条之类得以减少。

此外，对于第二底密封226也设置了同样的转向装置，这对于电解液28有反向流之处特别需要，例如，它从第二边126横向地流到第一边124，也即与图17所示的流向相反。

该第二转向装置包括一个相似的弧形、密封垫234的渐扩内表面276和凹部236的互补形支持端235与弧形部份278。该转向装置也包括间隙280和282，分别界限在该垫234的一端284和支持端235的一部份以及弧形部份278之间。间隙280、282与渐扩喷管190液流相通。因此，当电解液28的流向反转于图17所示方向时，包括内表面276和间隙280、282的装置对由横向转到径向的流动提供一同样的平滑转换。

当电解液28为如图17所示流向时，可见到垫228的内表面268逐渐开扩，而垫234的内表面276为逐渐收缩（见图10、11和14）。在这种工作方式下，处于坯件14下游端的内表面276有助于电解液由靠近底边256、258的工作空间186缓和地转流到第二喉道188。

因此，经一道操作即可从工件12上最后加工形成单个叶片100和平台114的一部份，无需附加其它加工操作。当然，各叶片顶端110系按常规在组件上研磨以精确地适合于汽轮机外壳的内部。对叶片圆盘同样仍采用常规方法加工。

流过底边256和258的电解液28部份被汇集在排液口38以打回到电解液贮槽32。当采用电极对18、20加工一个叶片圆盘98时，如图12中虚线所示，必须防止该电解液流过相邻近的各坯件14，以避免所不需要的加工。因此电极18、20可分别设置如图11所示配合的背面或后表面286和288，由它们提供空间以容纳邻近的各坯件14。该后表面286和288适当地敷以常规的非导电材料，例如环氧树脂，以便藉此后表面286和288来阻止对各邻近叶片14产生不需要的加工。

虽然电极18、20也可用来加工未与叶片圆盘形成整体的翼形坯件14，不过当用它们加工叶片圆盘98上的各坯件14时，该密封垫228和234还具有降低漏过肩部116和118的电解液28流量的好处，不然的话，电解液28将从工作部份146、150之间流出工作空间186。

为了进一步减少漏泄电解液28，密封垫228和234的各自外表面257和259做成与肩部116和118的曲面曲度分别互补，以尽量缩小其间的间隙。在图15和17所示实施例中，前述元件外表面的曲度相当小，且在该图中察觉不到。不过，对相对小直径的工件12来讲，该曲度将相当大得明显可见。

密封垫228和234也起电气绝缘作用。可以防止对肩116和118产生不需要的加工，否则就会发生这种现象。

由于喉道的宽度W₁和W₂在加工开始时相当大（图14和17），所以大部份电解液28从入口180横向经过坯件14流到出口190，只有相当少量的电解液28绕底边256和258流动。因此，在引出液道206设置了提供背压的配合装置，以保证将一部份电解液28适当地引流过底边256和258来加工该台面132。在本发明的一个实施例中，利用图1所示的一个阀294即可取得合适的背压，该阀294串接在回液导管36上。适当调节该阀294，即能在出口液道206处得到背压。

按照本发明的另一个实施例，提供一个新的和改进的方法，将具有多个圆周向空间分开的坯件14的工件12制成叶片圆盘98，该方法如下。首先，第二转盘74导引坯件14之一对准加工位置。该第三移动装置76将工作12移动到电极对。图15示出该第一坯件14刚要被插到电极对之间前的位置。控制装置50协调第一和第二电极18、20和工件12在X、U、C和Z方向的运动，以将第一和第二电极18、20定位到邻近第一坯件14的第一和第二面120、122。然后电源装置30通过电缆46、48分别对第一坯件14加正电压，对第一和第二电极18、20加负电压。电解液导引装置26实现将电解液28导流到坯件14的第一和第二面120、122与第一电极和第二电极18、20的工作面158、172之间，用作电化学加工该第一坯件14。然后，控制装置50实现将第一和第二电极18、20以U和X方向移向第一坯件14的第一和第二面120、122，基本上正交地移动。同时，控制装置50将工件12以Z方向有效地移向第一和第二电极18、20。

该设备15实现电极18、20和工件12在X、U和Z方向的独立移动，但是，这样的移动是相配合的，以维持坯件14和电极18、20之间具有相对合适关系。此外，电极18和20还可在第一转盘56上沿C方向一齐转动，这就配合电极18、20的向下运动附加一个扭转作用，将一个坯件14扭曲。

在电化学加工期间，坯件14和电极18、20协调地在X、U、Z和C方向运动，以维持在工作面158和172与坯件14之间保持基本均匀空间，例如约8密耳，电化学加工基本上进行均匀，不致发生所不期望的打火。具有X、U、Z、C和B五维方向的本发明设备15是按照本发明构成的一台相对简单的设备，它使电极对和工件12两者同时运动，精确地维持其间的相对位置，从而通过对一个坯件14进行单一操作即能电化学加工完成一个叶片。

在加工完成第一坯件14后，该控制装置50将电极18、20和工件12反向运动，从电极18、20当中撤出第一坯件14，并将工件12引向B方向，置于邻近的第二坯件14的位置上。然后，以对第一坯件14的相同方式电化学加工第二坯件14。以后相继加工其它各坯件14，直到将工件12最终制成叶片圆盘98为止。

本发明中一个实施例的最大特点即是，电解液28基本上沿圆周方向从第一边124被导流经过第一和第二面120、122流向第二边126。该第一和第二边124、126分别相应于或是前沿和后缘106、108，或是后缘和前沿108、106。根据本发明的一个较佳实施例，电解液28从第一边124被导流向第二边126，以资分别形成一个后缘108和一个前沿106。多次试验证明，如果电解液流是从后缘108流向前沿106，则前沿106的尺寸获得较佳控制。

利用本发明制成的设备已精确地制出具有半径约0.005英寸的前沿106和后缘108。

本改进的方法还可包括：加速电解液28流过渐缩喷管182;然后导引电解液28流过第一喉道184，该喉道具有一个截面相当于喷咀182的最小截面;然后，导引电解液28沿着坯件14的第一和第二两个面120、122流通;再后，电解液28被导流过具有相当于渐扩喷管190最小截面的第二喉道188;随后导引电解液28流过渐扩喷咀190。

本方法还可包括：将第一和第二电极18、20相向移动，以致第一和第二喉道184和188的各部份对坯件14进行电化学加工，从坯件14的第一和第二边124、126上除掉部份材料，从而制成最终加工的前沿106和后缘108，不需任何其它加工操作。

本方法还包括导引一部份电解液28从工作空间186流过底边256和258以及在坯件14的基底130与第一、第二电极18、20之间，以将工件12的台面132电化学加工成该叶片圆盘98的平台114。

本发明中较佳实施方案的构思已详述如上，但本领域技术人员会根据上述教导作出其它修改。

所以，期望确认在待审定的权利要求中所有诸如上述产生的修改都将属于本发明的构思范围。例如，尽管公开在本说明中的密封装置是固接到一个电极叠盖在另一电极上，但是它们可被相对地支持。此外，由于利用了基本上互补的电极18和20，所以在一个电极方面的特征都可被另一电极上的特征代换。例如，工作面158和172的具体形状即是。还有，除翼型形状以外的形状也能按照本发明进行加工。

此外，电解液28也能从后缘流到前沿或相反流动，或是交替地在其间流动;并因此该入口块194和出口块198的流动功能关系可以根据第一和第二电极18、20的关系相互代替。

再有，本发明可用于加工轴向邻接的多个级联的叶片圆盘（也即两个叶片圆盘形成一体）上的各叶片。但在这种结构中，在各叶片圆盘之间的空间可能相对地小，因此放不下电极对18、20。故在本发明的另一实施例中，省略了出口块198、密封垫234和大部份渐扩面162、176以适应叶片圆盘中间的空间。用了一个简单的电气绝缘块（G-10材料）代替上述这些元件，该绝缘块可固定到电极之一下并重叠地置放，来回挪动另一电极，以在其间形成一予定大小的间隙。该绝缘块导致电解液流过间隙，该间隙变成第二喉道188的引出口。该间隙提供受控制的背压代替阀294的作用，并且放出的电解液被汇集在排液口38而不用回液导管36。这个实施例适用一对较短小电极安置在两个级联叶片圆盘之间，该绝缘块同样可防止对第二叶片圆盘作不期望的加工，因为它是一个电绝缘体。上述的本发明较佳实施例即作为下面有新颖性的权利要求的依据，并期望获得美国的许可专利。

Claims

1、将一个工件形成一个叶片圆盘的一种方法，该工件具有多个在圆周上空间分开的加工坯件，每个坯件具有第一和第二相反的面，该面由一个径向的内底、一个径向的外顶、一个第一边和一个第二边所界限，所述的方法包括：

将第一和第二电极分别定位到邻近所述各坯件中第一坯件的第一和第二面；

提供正电压到所述第一坯件和提供负电压到所述第一和第二电极；

将电解液导引到所述第一坯件与所述第一和第二电极之间，用于电化学加工所述第一坯件；

将所述第一和第二电极移向所述第一坯件的第一和第二面；以及

将所述第一坯件移向所述第一和第二电极。

2、如权利要求1的一种方法，其中所述第一和第二电极与所述工件在所述移动步骤中为相互独立地移动。

3、如权利要求1的一种方法，其中所述第一和第二电极移向所述第一坯件并在那里相关地转动，并且所述第一坯件移向所述第一和第二电极。

4、如权利要求3的一种方法，其中所述第一和第二电极与所述工件在所述各移动步骤期间为相互独立运动，并且调协地使所述第一坯件被电化学加工成第一叶片。

5、如权利要求4的一种方法，还包括指引所述工件通过旋转而将第二坯件对准到所述第一和第二电极，并顺序地以同样方式形成第二叶片。

6、如权利要求4的一种方法，其中所述电极被实质上圆周向地导引通过所述第一和第二面。

7、如权利要求6的一种方法，其中所述电解液被从所述第一坯件的第一边导引到所述第一坯件的第二边，以形成一个叶片，该叶片具有一个后缘相应于所述第一边和一个前沿相应于所述第二边。

8、如权利要求6的一种方法，其中一部份所述电解液被导引在所述第一坯件的所述面与所述第一和第二电极的各边之间，以在所述工件的该基底上电化学加工出一个平台。

9、如权利要求6的一种方法，其中所述电解液被通过在所述第一和第二电极之间的一个渐缩喷咀加速，然后被导引通过第一喉道，然后被导引沿所述第一坯件的第一和第二两个面流通，然后被导引通过第二喉道，以及然后被导引通过一个渐扩喷咀。

10、如权利要求9的一种方法，其中所述第一和第二喉道为所述第一和第二电极的各部份所界限，以及第一和第二电极相向移动以致从所述坯件的第一和第二边上除去被电化学加工部份的材料。

11、将一个工件通过电化学方法形成一个叶片圆盘的设备，该工件具有多个在圆周上空间分开加工坯件，每个坯件具有第一和第二相反的面，该面由一径向的内底、一径向的外顶、第一边和第二边所界限，所述的设备包括：

一个外壳;

一对电极，包括第一和第二电极;

用于将所述电极对装到所述外壳上的装置;

用于将所述工件装到所述外壳上的装置;

用于将电解液导引到所述电极对的装置;

用于赋与所述电极对以负电压和所述工件以正电压的装置;

所述安装电极对的装置包括：

第一转盘，附加在所述外壳上并能绕第一轴线旋转;

第一移动装置，附加在所述第一转盘上以安装所述第一电极;

第二移动装置，附加在所述第一转盘上以安装所述第二电极;以及

安装所述电极的装置，能实现将所述第一和第二电极相向移动，以及使所述第一和第二两电极围绕所述第一轴线旋转。

安装所述工件的装置包括：

第三移动装置，附加在所述外壳上;

第二转盘，附加在所述第三转动装置上并能围绕第二轴线旋转;

所述安装工件的装置，能实现将所述工件移向所述第一和第二电极，并使所述工件围绕所述第二轴线旋转;以及

用于控制所述电极对安装装置和所述工件安装装置运动的装置。

12、如权利要求11的一台设备，其中所述的控制装置为实现控制转动所述第二转盘指引第一坯件进到一加工方位，并将所述工件移动到所述电极对，以及用于控制所述电极对移动和转动到对所述第一坯件进行全部加工的位置。

13、如权利要求12的一台设备，其中所述的控制装置可实现独立控制所述第一和第二转盘和所述第一、第二和第三移动装置。

14、如权利要求11的一台设备，其中所述第一和第二轴线是共平面的，并且实质上相互垂直。

15、如权利要求11的一台设备，其中所述的电极对包括：

一个导电的第一电极，具有一个支持部份和一个工作部份，用于电化学加工所述坯件的第一面，所述工件部份具有一入口端和一出口端;

一个导电的第二电极，具有一个支持部份和一个工作部份，用于电化学加工所述坯件的第二面，所述工作部份具有一个入口端和一个出口端;以及

所述第一和第二电极可定位于围绕所述坯件在所述第一和第二电极的所述工作部份的入口端和出口端之间分别界限出一个入口和一个出口;

导引电解液从所述入口到所述出口的装置，所述导引装置的各部份是固接于至少所述第一和第二电极之一上;以及

密封所述第一和第二电极的工作部份的装置，实质上阻止从所述入口和出口漏电解液，所述密封装置的各部份为固接于至少所述第一和第二电极之一上。

16、如权利要求15的一台设备，其中：

所述的导引装置包括：一个非导电入口块固接于所述第二电极上，所述入口块具有一引入通道，它与界限在所述第一和第二电极之间的所述入口相对正;以及

一个非导电出口块固接于所述第一电极上，所述出口块具有一引出液道，它与界限在所述第一和第二电极之间的所述出口相对正，以及

所述密封装置包括：一个入口密封，它由所述入口块与所述第一电极的入口端滑动啮合的密封部份所界限;以及

一个出口密封，它由所述出口块与所述第二电极的出口端滑动啮合的密封部份所界限。

17、如权利要求16的一台设备，其中所述的密封装置还包括有一个顶部密封，它由一个非导电密封块固接于所述第一和第二电极之一上，以及一个互补状凹部，它设置在所述第一和第二电极中的另一个上，所述顶部密封可被定位于所述坯件的顶部之上。

18、如权利要求17的一台设备还包括：一个第一底部密封，用于阻止电解液从所述渐缩喷咀和所述第一喉道径向向外漏泄;以及一个第二底部密封，用于阻止电解液从所述第二喉道和所述渐扩喷咀径向向外漏泄。

19、如权利要求18的一台设备，其中所述的第一和第二底部密封的每个密封都包括一个固接于该电极对之一上的密封垫，和一个嵌在该电极对中的另一个上的互补状凹部，用于接受所述的垫结合成密封啮合。

20、如权利要求19的一台设备，其中所述的第一底部密封系被设在相对于所述第二底部密封的上游位置;以及还包括有移动装置，它包括所述第一底部密封的密封垫的一个弧形、渐扩的内表面，用于使电解液由横向流转换到径向流，以流过所述的底工作边。

21、如权利要求20的一台设备，其中所述的移动装置还包括形成在所述第一底部密封的部份所述密封垫和所述电极对之间的间隙，用于导引经过该处的电解液流过所述底工作边。

22、如权利要求15的一台设备，其中：

所述第一电极的所述工作部份包括从所述入口端到所述出口端顺序布置的一个渐缩面、第一喉面、一个工作面、第二喉面和一个渐扩面;

所述第二电极的所述工作部份包括从所述入口端到所述出口端顺序布置的一个渐缩面、第一喉面、一个工作面、第二喉面和一个渐扩面;以及

所述第一和第二工作部份可布置成相互面向和界限出：在所述各渐缩面之间的一个渐缩喷咀;在所述各第一喉面之间的第一喉道;在所述各工作面之间的一个工作空间，所述坯件可被定位在其中;在所述各第二喉面之间的第二喉道;以及在所述各渐扩面之间的一个渐扩喷咀。