轨道式化学铣削方法技术

一种利用对工件产生钝化作用的化学铣削液来对工件进行化学铣削的方法，其特点是刀具有一磨料表面，并且随着接触相对运动刀具和工件相互接触，由此所述磨料表面可以有选择地对工件表面进行磨削以去掉要加工的表面上的钝化层，而不加工的表面区域将保持钝化层以阻止化学铣削，在刀具和工件之间还会产生一个往复运动，化学铣削液泵送过刀具和工件之间的间隙以防止铣削液的铣削速度的降低。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及一种新颖的化学铣削加工方法，特别是涉及一种大大改进的、超过现有可比技术的成形能力的独特的加工方法，它包括在一个平面内的刀具和工件间的相对接触运动，这种接触运动可以是轨道式或其他方式的相对接触运动，以及由于轨道运动而产生一个往复运动，或者这种往复运动是在第二平面内另行提供的往复运动。这个新颖的创造性的加工方法极大地扩展了化学铣削加工的能力即能从现有技术的化学铣削加工方法所不能获得的高精度来加工各种工件的内外复杂形状。特别重要的是，本专利技术为高精度地加工如涡轮叶片(无论是单片地或甚至在复杂的涡轮叶轮上同时对涡轮叶片整个环形布置的叶轮进行加工)这样复杂的形状提供了一种相当简单的加工方法。化学铣削加工方法是一种非传统的加工方法，实质上它是在加工过程中应用化学反应有选择地和有控制地从工件上去掉金属。化学铣削工艺不仅理想地适用于用较传统的加工方法难以加工的各种金属，而且不会在被加工的工件内产生任何残余应力或变形。化学铣削加工方法甚至能加工经热处理及加工硬化金属而对金属在加工前的材料特性无任何反作用。与传统加工方法不同，在化学铣削加工方法中刀具与工件不直接接触，因此是用化学方法逐个原子地去掉工件的金属，完全不会有刀具的磨损。与此同时，在铣削液和工件间形成的反应产物往往积存在工件的表面上。这种沉淀物形成一层阻止或阻碍铣削化学反应的“钝化”材料薄膜。通常采用可把工件上的钝化层形成减小到最低程度的加工条件和化学铣削液，用以避免由钝化层引起加工速度减慢而产生的时间耽搁。如果有过多的钝化发生，为了加工过程能继续进行，就必须从铣削操作过程中把它去除。一般说来，通常采用的方法是趋向要求有一个有利于避免过多的或难处理的钝化所必需的小于最大加工速度的加工速率。在这类系统中，化学铣削工序中采用对不需要铣削的区域进行遮盖保护保留遮盖区域的侧面的切平所需要的合适加余量。在本领域所述范围内的一个变形方法中，泰勒的美国专利3，593，410是采用一种化学溶液与压模构件表面起反应而形成万分之几英寸厚的反应生成物。然后由在该表面和涂有磨料的配对件之间的相对震动运动来磨去反应生成物达到“磨光”模具的被加工表面。在泰勒的加工工序中，在采用“磨光”工序前必须把模具制作成与所需要的形状非常地接近一致;泰勒并未考虑到采用铣削方法达到所要求的形状和尺寸。本专利技术的基本点是发展一种具有高准确度的、高精度的及可解决复杂形状加工能力的、加工复杂的两维和三维形状的新型而独特的化学铣削加工方法。在这种独特而新颖的化学铣削加工过程中，所用的刀具与轨道磨削中应用的相类似，即刀具上具有表面附着磨料颗粒的刀体，由磨料颗粒磨削工件的表面。在本加工方法中，刀具是非旋转式的，因而它可以具有任何所要求被加工的工件的表面形状，包括三维形状。在本专利技术的新颖化学铣削加工方法中，刀具和工件在化学铣削加工条件下被配置在一起，并且在它们两部分之间有相对运动;与此同时，接触的表面区域往复运动通过一个循环，以这种方式它们处在短时间接触运动之中，一会儿被此移动分离，一会儿回复进入接触运动，将化学“铣削”加工液“泵”送通过它们的分界面。根据分界面的几何形状，光是相对运动本身也可以产生往复的泵送作用，或者需要的话，也可以采用在一不同平面内的第二个相对运动产生往复相对运动。在一般情况下，虽然接触运动通常是一圆形轨道运动，但它也可以被描述为在运动件上的一点相对进给运动轴线的横向平面(垂直平面)内封闭轨迹运动而形成的二维往复运动;它可以要求的加工来确定多种形式，如圆形的、椭圆形的、多边形的或别的形式几何形状。在接触界面间的相对往复运动随着其每个循环将已被使用过的化学铣削液从分界面上清除掉并引入新的化学铣削液。和在传统应用的加工方法一样，必须使刀具和/或工件彼此相对地以与去除金属切削的速度成正比的进给速度渐渐地推进，从而当金属被除掉时，在刀具和工件之间维持一较佳的间隙。用于本专利技术的加工的化学铣削液将钝化而且对工件产生相当强烈的钝化作用;就如下面所述，这种钝化用于对本专利技术的加工过程提供一种宏观及微观的控制能力。在本专利技术的加工过程中使用的刀具在刀体上必须有散布的磨料颗粒。在加工过程中，从刀具表面散布的磨料颗粒与工件表面只是以类似轨道式加工方式轻轻地磨削工件表面但磨削掉的只是钝化层。与此同时，和/或一个短到几分之一秒较短的时间，化学铣削液将化学铣削工件表面直到钝化再次出现。与传统的磨削法不同，本专利技术中的由刀具和工件间的轨道式动作所产生的机械磨削对工件的加工作用并不明显，这如上面指出的那样它只要磨掉钝化层就可以。但是，这种相当有限的磨削作用将会产生一系列意想不到的优点，这就是对化学铣削的金属去除作用增加了重要的可控性以及增强这种加工的能力即大大地提高了加工精度及复杂形状的准确度。根据本专利技术的基本应用，几乎全部的加工都是由化学铣削动作来完成的。化学铣削液及工作参数通常选择得使该液体能非常强烈地钝化工件，特别是在加工操作结束时能获得较高的精度。刀具表面的轨道式磨削动作只是轻轻地磨擦工件的表面，只足以去掉或防止在要求刀具磨削工件的那些区域内形成钝化层。化学铣削液的钝化作用不仅能阻止在按要求不要磨掉钝化层的那些表面上产生化学铣削作用，而且进一步与合适的刀具及其运动相结合起作用，控制刀具在去掉的那些表面上的金属切削。因此化学铣削加工过程只能在该刀具已除掉或者阻止钝化层形成的那些区域内进行，从而仅限制在由刀具结构及其运动所确定的范围内。刀具的几何形状、其上的磨削表面的性质以及它的相对于工件的运动方式可以用来相当仔细地确定进行化学铣削加工的区域以及在那些不同区域上的化学铣削加工的程度，因此，本专利技术的加工方式可以以远远大于现有技术方式所能达到的程度对整个化学铣削过程，加以控制和调节。除上述的本专利技术的优点之外，本专利技术的加工方式还提供了许多其它意想不到的优点。例如，本专利技术的加工过程可以大大地减小过切削。因为只是那些被刀具磨过的表面才会被化学铣削。此外，由于不需要采用调节方法来阻止钝化，化学铣削液的选择范围就比较广，因此可以选用减少扩散侵蚀的铣削液。另一个有利因素是本专利技术的加工可在高速金属切削状态下完成。由于是按目的要求来形成钝化层的，因此就可防止在该加工过程中发生扩散侵蚀及凹蚀现象，因此，即使在高的金属切削速度下，工件还能形成相当尖锐的外角。而用传统的化学铣削方法要加工出尖锐的外角是十分困难的，因为扩散侵蚀至少要从被铣削表面侵蚀掉角周围工件表面的一部分，从而使锐角变成圆角。然而，由本专利技术的加工方式可极为容易地加工出尖锐的外角，这是利用合适的刀具结构来做到的。当在某一表面的邻近处加工时，合适的刀具结构可以使该表面上很快钝化，从而按要求加工出所需要的锐外角。从这些及别的优点看来，本专利技术的化学铣削加工的新颖和特独的加工过程与任何的现有技术的化学铣削加工过程相比，可明显地对整个加工动作有较大的可控性，因此无论对简单或复杂的表面或形状都可获得高得多的准确度和精度。除了上述优点外，本专利技术的加工方式还特别适用于相当复杂的形状如涡轮叶片等的加工，不仅可单个地而且还可以成组成组地加工，包括可对一个涡轮叶轮上的全部叶片同时进行加工。虽然大部分早期的涡轮叶轮是由许多单个的叶片分别紧固到叶轮上而制成的，但在较新近的开发研究已致力于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学铣削工件表面的方法，其步骤包括：ａ．制作一刀具，它包括有一与加工工件的形状相配对地磨料颗粒表面的一个刀体；ｂ．将所述工件和工具安装成相互振动关系，安装时所述磨料面对着被加工的表面；ｃ．把一种化学铣削液引入刀具和工件之间的界面；ｄ．钝化该工件以在其表面上形成一钝化层；ｅ．在刀具和工件之间产生一个相对接触运动以使刀具表面上的磨料颗粒只在工件的被进行加工的区域上磨削工件，由此只选择性地把工件上被选定的钝化层部分磨削掉以暴露其下面的工件金属，从而化学铣削加工就可把该工件的金属面去掉并重新形成所述的钝化层；ｆ．在该刀具和工件之间产生一个相对往复运动，以把化学铣削液泵送到刀具和工件之间；ｇ．在该工件的金属面被去掉的同时，在刀具和工件之间产生一个推进运动以保持该刀具和工件的互相接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯J罗兹，
申请(专利权)人：挤压磨石有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]