在涡轮发动机的涡轮盘上加工槽的方法技术

本发明专利技术涉及在诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机之类的涡轮发动机的涡轮盘(2)上加工圆周槽(3)的加工方法，所述方法的特征在于，采用基本上为圆柱形的扩孔钻(7)通过扩孔来加工槽(3)，扩孔钻(7)的长度(L)大于盘(2)的轴向厚度(e)，并基本上平行于盘(2)的轴延伸，沿着每个槽(3)的轮廓，垂直于轴移动扩孔钻(7)，加工出槽(3)的外形(8)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机之类的涡轮发动机的涡轮盘上加工槽的方法。
技术介绍
这种类型的涡轮机通常包括多个装有叶片的叶轮，每个叶轮包括的外周上形成有槽的盘，用来容纳各个叶片的根部，这些槽绕盘的轴均匀分布。每个叶片在其径向内端具有连接到根部的内平台，而且，每个叶片在其径向外端具有承载擦拭片(wiper)的外平台，擦拭片在操作中与紧固到涡轮定子的可磨损材料块配合，以形成迷宫密封垫片。通常通过拉削(broaching)来加工这些槽。在该技术中，所采用的切削工具是具 有一系列彼此纵向隔开的齿的直线拉刀。相对于盘以直线方式移动拉刀来制成每个槽，一个齿一个齿地加工出盘的外周。从拉刀的一端到另一端，齿的形状和尺寸均不同，用来加工盘的最后一个齿的形状和尺寸对应于槽的形状和尺寸。通常来讲，连续使用多个拉刀，使得要获得的槽的最终截面是通过一次次拉削渐进获得的。对于每个要制成的槽重复这种操作。可以理解的是，这种方法需要耗费大量的时间来执行，并由于这些拉刀的长度都很大，可能在6到8米之间，这些方法需要大量的空间。另外，涡轮具有多个组装在一起的盘。由于必须能够接触到盘的两侧，而且必须在相当的长度上获得这种接触，在同一时间只能对一个盘来执行这种拉削来加工槽。从而，这些槽需要单独加工，然后彼此紧密地组装在一起。最后，这种加工技术不适用于所有材料。具体来讲，在盘由镍基合金制成时，这种合金的可加工速率是通常钛基合金的两倍，不能采用拉削技术。为了部分地解决这些缺陷，专利文献US 2009/0187269中提出了一种加工盘的方法，用成型刀具加工每个槽。刀具的截面对应于要获得的槽的截面，工具的轴相对于盘基本上是径向的，将工具从盘的一个面移动到平行于盘的轴的另一个面来形成槽。不过，由于这种类型的刀具比较脆，采用成型刀具加工并不适于小截面的槽或镍基合金制成的盘。另外，对于每个形状的槽，在开始加工时必须制成具有相应形状的刀具，由于刀具的轮廓一旦磨损就不再对应于要制成的槽的轮廓，这使得整个加工非常昂贵，必须频繁地更换刀具。
技术实现思路
本专利技术的一个具体目的是为上述问题提供一种简单、有效而且成本低廉的解决方案。为了实现这个目的，本专利技术提供了一种在诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机之类的涡轮发动机的涡轮盘上加工圆周槽的加工方法，所述方法的特征在于，其在于通过采用基本上为圆柱形的扩孔钻扩孔来加工这些槽，所述扩孔钻的长度大于盘的轴向厚度，所述扩孔钻基本上平行于所述盘的轴延伸，沿着每个槽的轮廓垂直于轴移动扩孔钻加工出槽的外形。从而，扩孔钻不是沿轴向切入盘的外圆周，而是沿着径向切入盘的外圆周，使得即使在所有的盘组装在一起并相距不远的情况下也可以采用本专利技术。另外，圆柱形扩孔钻是通常的扩孔钻，没有成型刀具那么脆，从而使得可以加工难以加工的材料，例如镍基合金。最后，可以采用同一扩孔钻来加工多个不同形状的槽。根据本专利技术的另一个特征，扩孔钻的旋转方向是使得通过同向铣削执行扩孔，gp，扩孔钻的齿的进给方向对应于扩孔钻相对于要被加工的材料的进给方向。同向铣削进行扩孔产生较少的振动，从而改善切割质量。很自然，还可以以相反的方向或者“通常的”方向执行扩孔，S卩，扩孔钻的齿的进给方向与扩孔钻相对于用于加工的材料的进给速度相反。·根据本专利技术的另一个特征，涡轮盘是低压涡轮盘，由镍基合金制成。在本专利技术的一个实施例中，扩孔钻在其每一端由刀架所保持，扩孔钻的两端中的至少一端由驱动装置驱动旋转。以这种方式保持扩孔钻用来限制扩孔钻的变形，并因此限制错误地确定被加工的槽的尺寸，同时还限制了任何破坏刀具的风险。扩孔钻可以由碳化钨、陶瓷或高速钢(high-speed steel, HSS)制成。在优选方式中，扩孔钻具有两到八个齿，扩孔钻的螺旋角，S卩，扩孔钻的轴和齿的倾斜方向之间的角度在10°至20°的范围内。优选地,扩孔钻的切割速度在40m/min至70m/min之间。具体来讲，当刀具由碳化鹤制成时，当盘由钛基合金制成时，切割速度在60m/min至70m/min之间，当盘由镍基合金制成时，切割速度在40m/min至50m/min之间。采用陶瓷制成的刀具时切割速度会更快。有利地，所述加工方法至少包括打孔阶段和抛光阶段。本专利技术还提供了诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机之类的涡轮发动机的涡轮，其特征在于，包括至少一个通过执行上述方法所加工而成的盘。本专利技术还提供了一种扩孔刀具，特别是一种用于在涡轮发动机的涡轮盘的圆周上加工槽的扩孔刀具，所述扩孔刀具的特征在于，其包括具有两个平行臂的扩孔钻支撑，每个臂均具有容纳扩孔钻的相应端部的端部，所述扩孔刀具还包括用于驱动扩孔钻的两个端部中的至少一个端部旋转的驱动装置。有利地，扩孔钻是圆柱形的。附图说明阅读下文通过非限定性实施例和参照附图给出的说明，可以更好地理解本专利技术，本专利技术的其他细节、特征和优点会变得更加清楚，其中图I是涡轮喷气发动机的低压涡轮的两个盘所形成的组件的局部剖视图；图2是扩孔钻和其支撑的示意性透视图；图3是示出了在图I中的两个盘中的一个盘中钻出槽的透视图；图4是示出了钻出槽的详细透视图，其中只示出了扩孔钻的一个支撑臂；以及图5是槽的适宜性面视图，其中示出了扩孔钻的旋转方向以及其在槽中的移动方向。具体实施例方式图I示出了飞机涡轮喷气发动机的低压涡轮中的两个盘2所组成的组件I。通过将两个盘2焊接在一起形成每个组件1，随后对以这种方式形成的焊缝进行热处理。低压涡轮机包括多个这种类型的组件1，通过螺栓将这些组件相对于彼此固定，从而将这些组件固定在一起。每个盘2由镍基合金制成并包括楔形槽3，槽3在盘2的外圆周4上敞开，以与叶片根部(图中未示出)配合。下文中将更多的注意力放在这些槽3的加工上。出于这个目的，采用了扩孔钻，该扩孔钻有着具有两个平行臂6的扩孔钻支撑5，这两个臂的端部均相应地承载圆柱状扩孔·钻7的一个端部。扩孔钻7的长度L大于盘2的轴向厚度e，并由碳化钨或HSS制成。扩孔钻具有两到八个齿，扩孔钻的螺旋角，即，扩孔钻7的轴和它的齿的倾斜方向之间的角度在10°至20°之间。扩孔钻的直径小于它的长度。扩孔钻支撑5还具有将旋转驱动传递至扩孔钻7的至少一端的装置，这种装置在现有技术中是已知的。为了在盘2中加工出槽3，扩孔钻7沿径向向盘2的外周4移动，其中，扩孔钻的旋转轴平行于盘的轴。然后，驱动扩孔钻7进入材料，在垂直于轴的方向上沿着槽3的轮廓移动扩孔钻7，加工出槽3的外形8 (槽的轮廓是其在垂直于盘的轴的平面上的剖面)。在给定扩孔钻7的长度L的情况下，扩孔钻7从盘2的每一侧突出，扩孔钻支撑5的支撑臂6在盘2的每一侧上延伸。如图5所示，扩孔钻的旋转方向9为使得通过同向铣削执行扩孔的方向，即，扩孔钻7的齿的进给方向对应于扩孔器相对于被加工的材料的进给方向。这使得可以限制扩孔钻的振动，从而改善扩孔钻所执行的加工的质量。扩孔钻7的加工速率在40m/min至70m/min之间。该方法可以包括至少一个打孔阶段和抛光阶段，每个阶段可以包括一个或多个循环。对每个盘2上的每个槽3重复同一方法。权利要求1.一种用于在诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机之类的涡轮发动机的涡轮盘(2)上加工圆周槽(3)的加工方法，所述方法的特征在于，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利维耶·贝尔蒙特，吉恩皮埃尔·勒鲍兰格尔，布鲁诺·维罗纳，莱昂内尔·雷内·亨利·韦勒，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：
国别省市：