DE69500808T2

DE69500808T2 - Verfahren zur herstellung von profilierten durchgangsöffnungen

Info

Publication number: DE69500808T2
Application number: DE69500808T
Authority: DE
Inventors: Edward Adamski
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JPH09509893A; JP3830509B2; WO1995023362A1; US5418345A; DE69500808D1; EP0748469B1; EP0748469A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Ausbilden gestalteter Passagen in einem Gegenstand und insbesondere auf Verfahren zum Ausbilden von Passagen mit zwei oder mehr Bereichen, für die jeweils ein separater Passagenausbildungsschritt erforderlich ist.
Obwohl die Erfindung auf dem Gebiet der Gasturbinenmaschinen entwickelt wurde, hat sie auch Anwendungen auf anderen Gebieten, in denen komplex gestaltete Passagen in Gegenständen ausgebildet werden.
Bauteile von Gasturbinenmaschinen, wie Rotorlaufschaufeln und Leitschaufeln, werden in Umgebungen verwendet, in denen Temperaturen auftreten, die die erlaubten Temperaturgrenzen der in diesen Bauteilen verwendeten Materialien erreichen oder überschreiten. Man läßt Kühlfluid durch und über die Außenoberflächen der Bauteile strömen, um ein Überhitzen der Bauteile und deren inhärente strukturelle Degradation zu vermeiden. Bei einer typischen Anwendung läßt man Kühlluft durch die Laufschaufel oder die Leitschaufel strömen und läßt sie dann durch Passagen ausströmen, die durch die Außenoberfläche verlaufen.
Um die Effektivität der Kühlung zu optimieren sind, die Kühlpassagen in einem Winkel angeordnet und gestaltet, um einen Kühlfluidfilm über der Außenoberfläche des Bauteils zu erzeugen. Ein Beispiel für eine derartige Kühlpassage ist in dem U.S. Patent Nr. 4,653,983 beschrieben, das Vehr erteilt wurde und den Titel "Cross-Flow Film Cooling Passages" trägt. Wie darin beschrieben ist, weisen diese Passagen einen Zumeßabschnitt und einen Diffundierabschnitt auf. Der Zumeßabschnitt steuert die Menge an Kühlfluid, das durch die Passage strömt. Der Diffundierabschnitt reduziert die Geschwindigkeit des ausströmenden Fluids, um die Ausbildung einer Grenzschicht aus Kühlfluid strömungsabwärts der Passage durch das Kühlfluid zu unterstützen. Außerdem maximiert der Diffundierabschnitt die Größe des Außenoberflächenbereichs, der von dem Kühlfluidfilm überdeckt wird.
Das Ausbilden gestalteter Kühlpassagen in Materialien wie denen, die bei Gasturbinenmaschinen verwendet werden, gibt Schwierigkeiten auf. Ein häufiges Verfahren ist es, die Passagen durch Bearbeiten mit elektrischen Entladungen (electric discharge machining EDM) auszubilden. Beispiele von EDM-Verfahren zum Ausbilden gestalteter Öffnungen sind in dem U.S. Patent Nr. 4,197,443, das Sidenstick erteilt wurde und den Titel "Method and Apparatus for Forming Diffused Cooling Holes in an Airfoil" trägt, und dem U.S. Patent Nr. 4,650,949 beschrieben, das Field erteilt wurde und den Titel "Electrode for Electrical Discharge Machining Film Colling Passages in an Airfoil" trägt. EDM schafft ein einfaches Verfahren zum Ausbilden der komplexen Gestalt des Diffundierbereichs und schafft auch die erforderliche Genauigkeit fur den Zumeßabschnitt.
Für viele Anwendungen ist ein Ein-Schritt-EDM-Verfahren ausreichend, um die gestalteten Passagen auszubilden. Aber für Passagen mit übermäßiger Länge kann es sein, daß ein Ein-Schritt-EDM-Verfahren infolge der zeitintensiven Eigenschaft dieses Verfahrens bezogen auf andere zur Vefügung stehende Verfahren, wie Laserbohren, ökonomisch ineffizient ist. In dem U.S. Patent Nr. 4,762,464 (das in die gleiche Patentfamihe wie EP-A-0 267 718 gehört), das Vertz et al. erteilt wurde und den Titel "Airfoil with Diffused Cooling Holes and Method and Apparatus for Making the Same" trägt, ist ein Zwei-Schritt-Verfahren zum Ausbilden einer gestalteten Passage durch Laserbohren und EDM beschrieben. Dieses Verfahren greift den Geschwindigkeitsvorteil des Laserbohrschritts zum Ausbilden der typisch längeren und einfacher gestalteten Zumeßöffnung auf. EDM wird dann verwendet, um die komplexere Gestalt der Diffundieröffnung auszubilden.
Obwohl es für längliche Passagen weniger zeitaufwendig ist als es die Ein-Schritt-EDM-Verfahren sind, gibt das bei Vertz beschriebene Zwei- Schritt-Verfahren die Schwierigkeit des genauen Ausrichtens der zwei, durch verschiedene Verfahren gebildeten Bereiche auf. Ein unkorrektes Ausrichten der zwei Bereiche der gestalteten Passage führt nicht nur zu einer weniger effektiven Kühlung, sondern kann auch eine Quelle für die Rißausbreitung in dem hergestellten Gegenstand sein. Letzteres ist auf dem Gebiet der Gasturbinenmaschinen von besonderer Bedeutung, wo die Bauteile hoch belastet sind und intensiven Wärmebelastungen ausgesetzt sind. Rißbildung reduziert die Lebensdauer der Bauteile von Gasturbinenmaschinen. Betrachtet man die Anzahl der bei typischen Turbinenbauteilen vorhandenen Kühlpassagen, so kann eine einzige unkorrekt ausgerichtete Passage kostspielige Konsequenzen haben.
Trotz des vorangehenden Stands der Technik arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure unter Leitung der Anmelderin an der Entwicklung kostengünstiger und genauer Verfahren und Vorrichtungen, um gestaltete Passagen in Gegenständen auszubilden.
Die vorliegende Erfindung basiert zum Teil auf der Erkenntnis, daß eine beträchtliche Ursache von Fehlausrichtung zwischen Bereichen von gestalteten Passagen durch das Aufsummieren der Toleranzen zwischen den zwei Apparaten verursacht wird, die verwendet werden, um die zwei Bereiche der Passagen auszubilden. Die Ungenauigkeit des einen Passagenausbildungsschritts kommt zu der Ungenauigkeit des anderen Passagenausbildungsschritts hinzu. Als Folge können die zwei Bereiche nachteilig falsch ausgerichtet sein, selbst wenn sich jeder Bereich innerhalb der Toleranz des entsprechenden Apparats zum Durchführung dieses Schritts befindet.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Ausbilden einer Mehrzahl von Passagen in einem Gegenstand, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist.
Deshalb weist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Ausbilden einer Mehrzahl von gestalteten Passagen in einem Gegenstand einen Schritt des Bestimmens eines räumlichen Fehlers zwischen den Koordinatensystemen der zwei Passagenausbildungseinrichtungen innerhalb einer durch den Ort der Mehrzahl der Passagen bestimmten Begrenzung auf. Insbesondere weist das Verfahren die Schritte des Ausbildens einer Bezugsöffnung an einer festgelegten Position in einer Schablone unter Verwendung der ersten Passagenausbildungseinrichtung, des Plazierens der Schablone in der zweiten Passagenausbildungseinrichtung und des Ausrichtens der zweiten Passagenausbildungseinrichtung mit der Bezugsöffnung und des Bestimmens des räumlichen Fehlers zwischen der tatsächlichen Position der Bezugsöffnung und der progrannnierten Position der Bezugsöffnung bezogen auf die zweite Passagenausbildungseinrichtung auf. Der räumliche Fehler wird dann vor dem Ausbilden der Passagenbereiche unter Verwendung der zweiten Passagenausbildungseinrichtung berücksichtigt.
Bei einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die ersten Bereiche durch Laserbohren und die zweiten Bereiche durch Bearbeiten mittels elektrischer Entladungen (EDM) ausgebildet. Die Bezugsöffnung wird in der Schablone an einem Ort mit einem Laser gebohrt, der dem Ort einer der Mehrzahl der in dem Gegenstand ausgebildeten, gestalteten Passagen entspricht. Die Schablone wird dann in dem EDM Apparat angeordnet und eine Elektrode wird mit der lasergebohrten Bezugsöffnung ausgerichtet. Der Unterschied zwischen der gemessenen Position der lasergebohrten Bezugsöffnung und der programmierten Position der speziellen Passage erzeugt einen Versatzwert. Der Versatzwert wird dann zu den programmierten Positionen von allen Passagen aus der Mehrzahl innerhalb der speziellen von der Mehrzahl von Passagen definierten Begrenzung addiert.
Bei Gegenständen mit räumlich getrennten Gruppen von Passagen kann für jede Gruppe eine separate Begrenzung defimert werden. Eine Bezugsöffnung wird für jede Begrenzung ausgewählt, um einen getrennten Versatz für jede Begrenzung zu erzeugen.
Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist der Schritt des Ausbildens einer Bezugsöffnung in einer Schablone innerhalb einer räumlichen Begrenzung. Dieser Schritt schafft ein Mittel zum Berücksichtigen von Toleranzunterschieden zwischen zwei getrennten Schritten. Als Folge ist die Fehlausrichtung zwischen den zwei Bereichen minimiert.
Obwohl die Erfindung auf dem Gebiet der Flugzeugtriebwerke entwickelt wurde, sollte der Fachmann erkennen, daß die hier beschriebene Erfindung Anwendungen auf anderen Gebieten hat. Die Erfindung hat insbesondere Anwendung bei sämtlichen Gegenständen, die eine darin gebildete Passage mit komplexer Gestalt besitzen und für die mehrere Schritte zum Ausbilden der Passage erforderlich sind.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Rotorlaufschaufel einer Gasturbinenmaschine mit einem Strömungsprofilbereich mit gestalteten Kühlpassagen und einer Plattform mit gestalteten Kühlpassagen.
Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Rotorlaufschaufel, der entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 genommen wurde und die Passagenachsen für jede Kühlpassage zeigt.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Rotorlaufschaufel, die die Ausrichtung der Kühlpassagen in dem Plattformbereich zeigt.
Fig. 4a und 4b sind Ansichten der Rotorlaufschaufel in einem Laserbohrapparat bzw. einem Apparat zum Bearbeiten mittels elektrischer Entladungen.
Fig. 5a und 5b sind Ansichten einer in einer Befestigung befestigten Plattformschablone von vorne und von oben.
Fig. 6a, b, c sind Ansichten einer Strömungsprofilschablone in einer Befestigung von vorne, von oben bzw. in der Perspektive.
Fig. 7 ist eine Ansicht der Befestigung und der Plattformschablone in einem Passagenausbildungsapparat.
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, das die Schritte bei dem Verfahren des Ausbildens gestalteter Passagen in einem Gegenstand zeigt.
Fig. 9 ist eine Elektrode mit einer Verlängerung zum Ausrichten des EMD Apparats mit der Bezugsöffnung und eine schematische Darstellung eines elektrischen Durchgangsschaltkreises zum Bestimmen der Ausrichtung des EDM Apparats mit der Bezugsöffnung.
Fig. 1 zeigt einen Gegenstand mit gestalteten Passagen. Wie in Fig. 1 zeigt, handelt es sich bei dem Gegenstand um eine Rotorlaufschaufel 12 einer Gasturbinenmaschine mit einem Strömungsprofil 14, einer Plattform 16 und einer Mehrzahl gestalteter Kühlpassagen 18.
Das Strömungsprofil 14 weist eine Mehrzahl gestalteter Kühlpassagen 22 auf, die entlang der Druckseite 24 des Strömungsprofils 14 angeordnet sind. Wie in der Fig. 2 gezeigt, verläuft die Mehrzahl von Kühlpassagen 22 durch die Wand 26 des Strömungsprofils 14 und schafft eine Strömungsverbindung zwischen dem hohlen Kern 28 des Strömungsprofils 14 und der Außenoberfläche 32 des Strömungsprofils 14. Kühlfluid, das die Mehrzahl von Kühlpassagen 22 verläßt, bildet einen Film oder einen Puffer aus über die Außenoberfläche 32 strömungsabwärts der Mehrzahl von Kühlpassagen strömendem Kühlfluid Dieser Kühlfluidfilm isoliert die Außenoberfläche 32 des Strömungsprofils 14 gegen die durch die Gasturbinenmaschine strömenden heißen Gase.
Die Plattform 16 weist eine weitere Mehrzahl von Kühlpassagen 34 auf, die durch die Plattform 16 verlaufen. Eine erste Gruppe aus Küffipassagen 36 ist dem Strömungsprofil 14 benachbart. Wie in Fig. 3 gezeigt, verläuft diese Gruppe aus Kühlpassagen 36 von dem hohlen Kern 28 zur Strömungsoberfläche 38 der Plattform 16, um zwischen dem Kern 28 und der Strömungsoberfläche 38 der Plattform 16 eine Strömungsverbindung zu schaffen. Eine zweite Gruppe aus Kühlpassagen 42 ist seitlich von dem Strömungsprofil 14 beabstandet. Diese Gruppe aus Kühlpassagen 42 verläuft durch die Plattform 16, um zwischen der Unterseite 44 der Plattform 16 und der Strömungsoberfläche 38 der Plattform 16 eine Strömungsverbindung zu schaffen. Die zwei Gruppen aus Kühlpassagen 36, 42 erzeugen zusammen einen über die Strömungsobeffläche 38 der Plattform 36 strömenden Kühlfluidfilm.
Jede Kühlpassage 18 ist um eine Passagenachse 46 herum angeordnet und weist einen Zumeßabschnitt 48 und einen Diffundierabschnitt 52 auf. Der Zumeßabschnitt 48 ist an der Passagenachse 46 zentriert und besitzt einen konstanten Durchmesser. Der Zumeßabschnitt 48 steuert die Menge an Kühlfluid, das durch die Kühlpassage 18 strömt. Der Diffundierabschnitt 52 erweitert sich nach außen derart, daß sich die Geschwindigkeit des durch den Zumeßabschnitt 48 strömenden Kühlfluids verringert und sich der Fluidkörper über eine größere Fläche verteilt. Die Gestalt jeder einzelnen Kühlpassage 18 ist typisch für die in dem Technikgebiet bekannten.
Jede Kühlpassage 18 ist mit einem speziellen Winkel bezogen auf die Strömungsoberfläche, über die sie das Kühlfluid leitet, schräg. Für die Strömungsprofilkühlpassagen 22 sind diese Winkel durch den Buchstaben β dargestellt und als zueinander ungefähr gleich gezeigt. Für die Plattformkühlpassagen 34 sind diese Winkel durch den Buchstaben Φ dargestellt. Die Winkel sind abhängig von dem Ort der Plattformkühlpassage 34 unterschiedlich. Außerdem bildet jede der Plattformkühlpassagen 34 einen Winkel α zu einer gemeinsamen Referenz aus, wie in Fig. 3 gezeigt. Die spezielle Orientierung jeder der Kühlpassagen 18 sowohl in dem Strömungsprofil 14 als auch in der Plattform 16 ist von Bedeutung für die Fähigkeiten der Kühlpassagen 18, den erforderlichen Kühlfluidfilm über den Strömungsoberflächen der Laufschaufel 12 zu erzeugen.
Das Ausbilden der gestalteten Kühlpassagen 18 macht zwei unabhängige Passagenausbildungsschritte erforderlich, einen für den Zumeßabschnitt 48 und einen für den Diffundierabschnitt 52 jeder Kühlpassage 18. Zu Zwecken der Darstellung werden als Verfahren zum Ausbilden des Zumeßabschnitts 48 bzw. des Diffundierabschnitts 52 ein Laserbohrschritt und ein EDM-Schritt gezeigt und beschrieben werden. Laserbohren ist ein zeit- und kosteneffektives Verfahren, um die geraden Passagen mit konstantem Durchmesser für den Zumeßabschnitt 48 herzustellen. EDM ist ein typisches Verfahren zum Herstellen von Passagen mit dreidimensional komplexen Gestaltungen, wie der Diffundierabschnitt 52. Andere Verfahren und/oder Kombinationen von Verfahren können zum Ausbilden der Bereiche der Kühlpassagen 18 wie erforderlich oder, wie es günstig ist, verwendet werden.
Wie im Stand der Technik bekannt und in den Figuren 4a und 4b gezeigt, wird die Rotorlaufschaufel 12 zuerst in dem Laserbohrapparat 54 positioniert und an einer Multi-Achsenhalterung 58 befestigt. Die Halterung erlaubt das Bewegen und das Rotieren der Rotorlaufschaufel 12 in die korrekte Position für den Laserbohrschritt. Der Ort für jede der Kühlpassagen 18 ist in den Laserbohrapparat 54 in Übereinstimmung mit dem internen Koordinatensystem des Geräts einprogrammiert, d. h. jede Kühlpassage 18 besitzt ihre eigene Position P1p. Die Halterung 58 und die Rotorlaufschaufel 12 werden durch Bewegen oder Rotieren der Halterung 58 derart umpositioniert, daß jede Kühlpassage 18 in der korrekten Position innerhalb der Toleranzen des Geräts ausgebildet wird.
Nach Abschluß des Laserbohrens des Zumeßabschnitts 48 wird die Rotorlaufschaufel 12 aus dem Laserbohrapparat 54 entfernt. Laser- Abdeckmaterial, das konventionell verwendet wird, um Treffer auf den Rückwänden während des Laserbohrens zu verhindern, wird von der Rotorlaufschaufel 12 entfernt. Die Rotorlaufschaufel 12 wird dann in dem EDM Apparat 56 angeordnet. Wieder wird eine Multi- Achsenhalterung 62 verwendet, um die Rotorlaufschaufel 12 in der korrekten Ausrichtung für das EDM-Passagenausbilden zu positionieren und zu drehen. Wie bei dem Laserbohrgerät besitzt der EDM-Apparat 56 sein eigenes internes Koordinatensystem und jede Kühlpassage 18 besitzt eine räumliche Position P2p innerhalb dieses Koordinatensystems. Die Diffundierabschnitte 52 werden an den festgelegten Orten ausgebildet, wieder innerhalb der Toleranzen des EDM-Apparats 56.
Zur Vereinfachung dieser Beschreibung wird angenommen, daß die Koordinatensysteme des Laserbohrapparats 54 und des EDM-Apparats 56 einander ähnlich sind. Das Koordinatensystem ist in den Figuren 1 bis 3 mit einer X, Y und Z-Achse dargestellt. Zu Zwecken der Klarheit sind Positionen in dem Koordinatensystem des ersten Passagenausbildungsapparts mit P1 und Positionen in dem Koordinatensystem des zweiten Passagenausbildungsapparats mit P2 bezeichnet.
Es kann zu einer Anhäufung von Toleranzen als Folge des Verwendens der zwei unabhängigen Schritte zum Ausbilden der Kühlpassagen 18 kommen. Das kann besonders dann von Bedeutung sein, wenn die Gesamtheit der Kühlpassagen 18 über einen Bereich von Orten verteilt ist und einen breiten Bereich von Orientierungen besitzt. Ein derartiger Zustand wird es erforderlich machen, daß die Halterungen 58, 62 beträchtliche Drehungen und Bewegungen ausführen, um die Rotorlaufschaufel 12 für jeden Passagenausbildungsschritt korrekt zu positionieren. Je größer die Bewegung der Halterungen 58, 62 ist, desto größer ist der Bereich der Toleranzen für jeden Passagenausbildungsapparat. Bei der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Rotorlaufschaufel 12 besteht ein beträchtlicher räumlicher Abstand zwischen den Plattformkühlpassagen 34 und den Strömungsprofilkühlpassagen 22. Außerdem gibt es innerhalb der zwei Gruppen von Plattformkühlpassagen 36, 42 einen Bereich von Winkeln bezogen auf die Strömungsoberfläche 38 der Plattform 16 und das Bezugskoordinatensystem. Der Bereich von Winkeln und räumlichen Positionen kann zu Fehlausrichtungen der Zumeßabschnitte 48 und der Diffundierabschnitte 52 führen.
Gemäß der Erfindung der Anmelderin beinhaltet ein Verfahren zum Reduzieren des Anhäufens von Toleranzen und der Wahrscheinlichkeit signifikanter Fehlausrichtung die Verwendung einer zusätzlichen Befestigung 64 und einer Schablone 66, wie die in den Figuren 5 bis 7 gezeigte. Die Befestigung 64 weist einen Rahmen 68, ein schwalbenschwanzartig geformtes Basisteil 72 und eine Mehrzahl von Befestigungselementen 74 auf. Das Schwalbenschwanzbasisteil 72 ist angepaßt, damit der Rahmen 68 in den Mulit-Achsenhalterungen 58, 62 befestigt werden kann. Die Schablone 66 weist eine flache Platte 76 auf, die geeignet bemessen ist, damit sie in die Mehrzahl von Befestigungselementen 74 derart paßt, daß die Schablone 66 an der Befestigung 64 befestigt werden kann.
Für die Plattformkühlpassagen 34 kann die in den Figuren 5a und 5b gezeigte Schablone 66 verwendet werden. Für die Strömungsprofilkühlpassagen 22 kann die in den Figuren 6a, b und c gezeigte Schablone 66 verwendet werden. Die Ausführungsform der Figuren 6a, b und c weist ein aufrechtes Teil 78 auf, das an der ebenen Platte 76 angeordnet ist, um das Strömungsprofil 14 zu simulieren.
Eine räumliche Begrenzung 82 ist für jeden Satz aus auszubildenden Kühlpassagen 18 definiert. Für die in Fig. 1 gezeigte Rotorlaufschaufel 12 definieren die Plattformkühlpassagen 34 eine Begrenzung 84, und die Strömungsprofilkühlpassagen 22 definieren eine zweite Begrenzung 86. Die Plattformkühlpassagen 34 definieren eine erste Begrenzung 84 mit der Höhe Z&sub1; (s. Fig. 1), mit X-Koordinaten zwischen X1 und X2 und Y-Koordinaten zwischen Y1 und Y2 (s. Fig. 2). Die Strömungsprofiikühlpassagen 22 definieren eine zweite Begrenzung 86 mit einer X-Koordinate X3, Y-Koordinaten zwischen Y3 und Y4 und Z- Koordinaten zwischen Z3 und Z4.
Vor dem Durchführen des zweiten Passagenausbildungsschritts für die Plattformkühlpassagen 34 werden die Befestigung 64 und die Schablone 66 in dem ersten Passagenausbildungsapparat positioniert (s. Fig. 7). Eine Bezugsöffnung 88 wird in der Schablone 66 an einer Position P1i innerhalb der Begrenzung 84 der Plattformkühlpassagen 34 ausgebildet. Eine Position innerhalb der Begrenzung 84 wird gewählt, um die Toleranzunterschiede zwischen der Bezugsöffnung 88 und der räumlichen Position jeder der Plattformkühlpassagen 34 zu minimieren. Vorzugsweise wird die Position einer der Plattformkühlpassagen 34 als die Position der Bezugsöffnung 88 gewählt. Es wird vorgeschlagen, daß eine Plattformkühlpassage 34, die innerhalb der Begrenzung zentral angeordnet ist, und mit Winkeln und mit Werten in der Mitte des Bereichs der Winkel gewählt wird. Eine derartige Auswahl wird die Unterschiede in der Anordnung und der Orientierung zwischen der Bezugsöffnung 88 und dem Rest der Plattformkühlpassagen 34 und damit die Toleranzen minimieren.
Nach dem Ausbilden der Bezugsöffnung 88 wird die Befestigung 64 und die Schablone 66 zu dem zweiten Passagenausbildungsapparat verbracht und an der Halterung 62 befestigt. Der zweite Passagenausbildungsapparat mit der Bezugsöffnung 88 ausgerichtet, und die Position P2i der Bezugsöffnung 88 bezogen auf das Koordinatensystem der zweiten Passagenausbildungseinrichtung wird aufgenommen. Diese Position P2i wird mit der Position P2t verglichen, bei der es sich um die von dem ersten Koordinatensystem in das zweite Koordinatensystem transformierte Position P1i handelt.
Der Schritt des Ausrichtens des zweiten Passagenausbildungsapparats mit der Bezugsöffnung 88 kann auf eine Anzahl von Wegen erfolgen. Wenn der zweite Passagenausbildungsapparat der EDM Apparat 56 von Fig. 5b ist, kann eine Elektrode 92 mit einer Verlängerung 94, wie in Fig. 9 gezeigt, verwendet werden. Die Verlängerung 94 ist so bemessen, daß sie einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als der Durchmesser der Bezugsöffnung 88. Wenn sie korrekt ausgerichtet ist, kann die Verlängerung 94 in der Bezugsöffnung 88 ohne die Oberfläche 96 der Bezugsöffnung 88 zu berühren, angeordnet werden. Um sicherzustellen, daß es zwischen der Elektrode 92 und der Oberfläche der Bezugsöffnung 88 zu keinem Kontakt kommt, kann ein elektrischer Durchgangstest verwendet werden. Der Durchgangstest könnte einen offenen elektrischen Stromkreis 98 zwischen der Elektrode 92 und der Schablone 66 mit einer Stromquelle 102, beispielsweise einer Batterie, und einem auf einen geschlossenen Stromkreis ansprechenden Signalgerät 104 beispielsweise ein Licht aufweisen. Jeglicher Kontakt zwischen der Elektrode 92 und der Oberfläche der Bezugsöffnung 88 wird dazu führen, daß der Stromkreis geschlossen wird und das Licht mit Energie versorgt wird.
Der sich aus dem Vergleich der tatsächlichen Position P2i der Bezugsöffnung 88 und der transformierten Position P2i,t ergebende Unterschied ist der räumliche Fehler Ep. Dieser Fehler Ep wird zu den Positionen P2p für jede der Plattformkühlpassagen 34 addiert, um korrigierte Positionen P2c zu erzeugen. Auf diese Art werden die Unterschiede zwischen den tatsächlichen Positionen P1p der von der ersten Passagenausbildungseinrichtung ausgebildeten Zumeßabschnitte 48 und der programmierten Positionen P2p der Diffundierabschnitte 52 der gleichen Kühlpassagen korrigiert.
Für die Strömungsprofilkühlpassagen 22 sind die Schritte ähnlich zu dem Verfahren, das vorangehend mit Bezugnahme auf die Plattformkühlpassagen 34 beschrieben wurde. Die Befestigung 64 der Figuren 6a, b und c wird verwendet. Man sollte erkennen, daß bei einem typischen Passagenausbildungsapparat Passagen, wie die für das Strömungsprofil 14 gezeigten, ein Drehen der Rotorlaufschaufel 12 auf ihre Seite erfordern. Der Schritt des Drehens der Rotorlaufschaufel 12, der üblicherweise bei beiden Passagenausbildungsapparaten erforderlich sein wird, kann zu einer zusätzlichen Anhäufung von Toleranzen zwischen den Schritten führen. Dieses zusätzliche Anhäufen von Toleranzen verstärkt das Erfordernis nach einer Mehrzahl von Begrenzungen für räumlich getrennte und unterschiedlich orientierte Gruppen von Passagen.
Sobald die Befestigung 64 auf ihre Seite gedreht wird, bleiben die Schritte des Auswählens einer Position für die Bezugsöffnung 88 und dessen Ausbildung, des Ausrichtens der Bezugsöffnung 88 mit dem zweiten Passagenausbildungsapparat und des Korrigierens des Fehlers zwischen den programmierten Positionen die gleichen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, sollte der Fachmann erkennen, daß verschiedene Änderungen, Auslassungen und Hinzufügungen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Verfahren zum Ausbilden einer Mehrzahl von Passagen in einem Gegenstand, wobei jede der Mehrzahl von Passagen (18) einen ersten Bereich (48) und einen zweiten Bereich (52) in Strömungsverbindung aufweist, wobei der erste Bereich von einer ersten Passagenausbildungseinrichtung (54) mit einem ersten Koordinatensystem und der zweite Bereich von einer zweiten Passagenausbildungseinrichtung (56) mit einem zweiten Koordinatensystem ausgebildet wird, wobei jede der Mehrzahl von Passagen eine vorbestimmte räumliche Position besitzt, die eine Position P1p in dem ersten Koordinatensystem und eine Position P2p in dem zweiten Koordinatensystem definiert, und wobei die Mehrzahl von Passagen eine räumliche Begrenzung (82) definieren, gekennzeichnet durch

die folgenden Schritte:

Ausbilden einer Bezugsöffnung (88) in einer Schablone (66), wobei die Bezugsöffnung von der ersten Passagenausbildungseinrichtung und an einer Position P1 in dem ersten Koordinatensystem gebildet wird, wobei sich die Position P1i innerhalb der räumlichen Begrenzung der Mehrzahl von Passagen befindet;

Entfernen der Schablone von der ersten Passagenausbildungseinrichtung und Plazieren der Schablone in der zweiten Passagenausbildungseinrichtung und Ausrichten der zweiten Passagenausbildungseinrichtung mit der Bezugsöffnung;

Bestimmen des räumlichen Fehlers Ep zwischen der tatsächlichen Position P2 der Bezugsöffnung in dem zweiten Koordinatensystem bezogen auf eine Position P2i,t, wobei P2i,t einer Verschiebung der Koordinate P1i von dem ersten Koordinatensystem in das zweite Koordinatensystem entspricht;

Ausbilden der ersten Bereiche an den Positionen P1p unter Verwendung der ersten Passagenausbildungseinrichtung; und

Ausbilden der zweiten Bereiche an Positionen P2c unter Verwendung der zweiten Passagenausbildungseinrichtung, wobei die Positionen P2c den Positionen P2p + Ep entsprechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem es sich bei der ersten Passagenausbildungseinrichtung (54) um einen Laserapparat und bei der zweiten Passagenausbildungseinrichtung (56) um einen Apparat zum Bearbeiten mittels elektrischer Entladungen handelt, wobei der Schritt des Ausbildens der ersten Bereiche (48) das Laserbohren der ersten Bereiche (48) und der Schritt des Ausbildens der zweiten Bereiche (52) das Bearbeiten der zweiten Bereiche (52) mittels elektrischer Entladungen beinhaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem es sich bei der ersten Passagenausbildungseinrichtung (54) um einen Apparat zum Bearbeiten mittels elektrischer Entladungen und bei der zweiten Passagenausbildungseinrichtung (56) um einen Apparat zum Bearbeiten mittels elektrischer Entladungen handelt, wobei der Schritt des Ausbildens der ersten Bereiche (48) das Bearbeiten der ersten Bereiche mittels elektrischer Entladungen und der Schritt des Ausbildens der zweiten Bereiche (52) das Bearbeiten der zweiten Bereiche mittels elektrischer Entladungen beinhaltet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl von Passagen (18) eine Mehrzahl von Begrenzungen (82, 84, 86) definiert und der Schritt des Ausbildens einer Bezugsöffnung (88) das Ausbilden einer Mehrzahl von Bezugsöffnungen, mindestens einer innerhalb jeder räumlichen Begrenzung, beinhaltet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Ausbildens der Bezugsöffnung (88) das Auswählen einer Position für die Bezugsöffnung beinhaltet, die der Position von einer der Mehrzahl von Passagen entspricht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Passagenausbildungseinrichtung (56) einen elektrischen Stromkreis (58) aufweist, der zwischen der zweiten Passagenausbildungseinrichtung (56) und der Schablone (66) verläuft, wobei der elektrische Stromkreis eine Stromquelle (102) und eine Signalvorrichtung (104) aufweist, und bei dem der Schritt des Bestimmens des räumlichen Fehlers Ep das Durchführen eines Durchgangstests beinhaltet, um die genaue Anordnung der Bezugsöffnung (88) in dem zweiten Koordinatensystem zu bestimmen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Passagenausbildungseinrichtung (56) einen Apparat zum Bearbeiten mittels elektrischer Entladungen und eine Elektrode (92) mit einer Verlängerung (94) aufweist, die so bemessen ist, daß sie in die Bezugsöffnung (88) paßt, und bei dem der Schritt des Bestimmens des räumlichen Fehlers Ep einen Schritt des Einsetzens der Verlängerung in die Bezugsöffnung derart aufweist, daß die Verlängerung die Oberfläche (96) der Bezugsöffnung nicht berührt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Gegenstand ein Turbinenbauteil ist und die Passagen Kühlpassagen sind, und bei dem der Schritt des Ausbildens des ersten Bereichs einen Schritt des Ausbildens einer Kühlpassage in dem Turbinenbauteil beinhaltet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Turbinenbauteil einen Strömungsprofilbereich aufweist und bei dem der Schritt des Ausbildens eines ersten Bereichs den Schritt des Ausbildens einer Kühlpassage beinhaltet, die durch den Strömungsprofilbereich verläuft.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Turbinenbauteil eine Plattform aufweist, und bei dem der Schritt des Ausbildens eines ersten Bereichs den Schritt des Ausbildens einer Kühlpassage beinhaltet, die durch die Plattform verläuft.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Passagen gestaltete Passagen mit einem Zumeßabschnitt und einem Diffundierabschnitt sind, bei dem der Schritt des Ausbildens des ersten Bereichs (48) einen Schritt des Ausbildens des Zumeßabschnitts aufweist, und bei dem der Schritt des Ausbildens des zweiten Bereichs (52) den Schritt des Ausbildens des Diffundierabschnitts aufweist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl von Passagen eine Position in einer Ebene mit einem Bereich von Werten und einen Winkel mit einem Bereich von Werten bezogen auf eine vorbestimmte Referenz besitzt, und bei dem der Schritt des Ausbildens einer Bezugsöffnung das Auswählen einer Passage mit einem Winkel aufweist, der ein mittlerer aus dem Wertebereich der Winkel ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl von Passagen eine Position in einer Ebene mit einem Bereich von Werten und einen Winkel mit einem Bereich von Werten bezogen auf eine vorbestimmte Referenz besitzt, und bei dem der Schritt des Ausbildens einer Bezugsöffnung das Auswählen einer Passage mit einer Position in der Ebene aufweist, die eine mittlere aus dem Bereich der Positionen in der Ebene ist.