专利名称：自由流动研磨孔抛光的制作方法
技术领域：
本发明与孔抛光有关，尤其与改善气流和有效组件冷却效率的自由流动研磨孔抛光系统有关。
目前生产的许多航空器发动机零件具有很多小孔，以便输送冷却的空气，防止有关零件的高温损害。在许多情况下，这类零件具有参照在图纸上的孔尺寸，但是验收的标准是空气流量(单位时间穿过有关孔的空气)。因为这类零件的许多孔通常是铸造成的并要求空气分布的均匀性，孔尺寸的公差相当小。许多情况下这类孔过小，或者符合规定但不能输送所要求的空气流量。在这种情况下，加大孔尺寸的选择余地是有限的，或者费用昂贵。
过去已经应用的几种处理方法是通过再钻孔来对孔进行处理，这种操作具有产生废品的高风险，因为在再钻孔时，在几百个孔上定位并保持孔的精确中心线几乎是不可能。
另一种处理方法是研磨流动加工孔。但是因为载体对流动有较高的阻力，在媒介孔壁界面上的研磨颗粒将保持在表面上，由于磨料的研磨作用，这导致材料既在高点上去除又在凹点上去除。这一方法的另一缺点包括限制单位时间的研磨颗粒、可观的模具制造成本、加工时间，和在某些情况下由于变形引起的零件破坏，因为需要高压力去移动加工介质(一种含有研磨颗粒的磨粉状物质)通过小孔。
这些现有的处理方法昂贵、费时，并且具有使零件报废的高度可能性。
理想的是，要能够提供一种不具有上述缺点的改善的研磨孔抛光设备。本发明的目的、特性和优点将随与附图一起的下列描述更容易地显现出来。
本发明提供一种自由流动研磨孔抛光技术，利用这种技术，研磨颗粒整体数量多、速度快，并不跟载体随动。按照本发明，自由流动研磨孔抛光将提供给所有具有小型空气冷却的孔，这些孔对于输送规定的空气流量来说过小。
按照本发明，自由流动研磨孔抛光设备和方法以便多孔的产品改善空气流量和合成组件的冷却效率。自由流动研磨孔抛光设备用载体介质混合研磨颗粒成分，以便产生自由流动的研磨颗粒载体介质配料。这种配料经泵压通过由产品中孔壁确定的孔，以便改善空气流量和产品的合成冷却效率。因为研磨颗粒数量多，速度快，并且自由流动介质对流动没有阻力，研磨颗粒碰击孔壁高点，主要去除孔壁内中高的部位。
如下文的描述，在附图中描绘一优选的实施例；但是许多其他的改进和替换的结构此外也能制出而不脱离本发明的真实意义和范围。
本发明的新颖特征详细陈述在附加的权利要求书中。但是，本发明自身，既作为结构又作为应用方法，与本发明的目的和优点一起，通过附图一起参照下列的描述可以得到最好的理解，其中
图1表明本发明自由流动研磨孔抛光技术应用在一元件上；图2表明按本发明技术抛光孔的放大的和局部切开的视图；图3A和3B表明现有技术研磨流动加工“之前”和“之后”的效果，其间全新的孔表面产生，它复制原始孔的表面但有所变化，从而产生一更大的孔；和图4A和4B表明按本发明自由流动研磨孔抛光“之前”和“之后”的效果，该方法只产生局部新的孔表面、其并不复制原始孔表面，因为主要的材料去除发生在高点。
参照图1，它描绘了按本发明自由流动研磨孔或孔抛光技术的简图10。在这一方法中，细研磨颗粒12或是含有研磨颗粒的并孔聚氨基甲酸酯，通过搅拌而悬浮在水或其它自由流动介质14中。搅拌后的磨料经泵16输送，通过管线28到达元件18，元件18含有许多待抛光的小孔，然后磨料通过尺寸偏小的孔20，以便抛光小孔20的壁22并扩大孔20。
继续图1并同时参照图2，图1的元件18被放大并局部切开，以便进一步描绘本发明的研磨孔抛光技术。这种抛光的结果是，当空气穿过孔20时，空气涡流大量减少。最终的效果是，随着涡流的减少，空气流量增加，同时使得足量的冷却空气穿过小孔，并因此既满足设计对孔尺寸的要求，又满足对空气流量的要求。图1和2显示，图1中的回流泵24持续搅拌研磨料12通过回流管线26。由于研磨颗粒12数量多并由以高速移动的水携带，它们对改善孔壁机械误差的作用大大增加，超过像使用高粘度介质，以高压携带研磨颗粒的研磨流动加工方法。
研磨流动加工的效果描绘在图3A和3B中，分别表示为“之前”和“之后”，以便显示研磨流动加工孔的效果。由于研磨流动加工介质是高粘度的，并且载体对流动具有高阻力，在媒介孔壁的界面上，正如图3A的表示，研磨颗粒30将随媒介孔壁界面的轮廓线保留在流动媒介的表面。这将导致孔壁36的材料在高点32和凹点34去除。通过对比图3A的孔壁36与图3B的孔壁36’可清楚地表明这一点。如所示，磨料30的研磨作用沿壁36的整个长度方向去除材料。因此，孔壁已变化为较大的孔，同时保持原始孔的轮廓。
回到图4A和4B，它们表明本发明自由流动研磨孔抛光技术的作用“之前”和“之后”的比较。按照本发明的这一技术，由于研磨颗粒具有12质量和速度并由自由流动介质携带而不是由对流动具有高阻力的载体携带，研磨颗粒将不完全跟随载体。如通过图4A与图4B的比较表明，这个技术的优点是，研磨颗粒将仅撞击孔壁40的高点38，由此通过颗粒12的撞击主要去除孔壁40上的高部位。与研磨流动加工不同，应用本方法，由于载体介质14的流动能力，研磨颗粒穿过孔的单位时间的数量也大大增加。
本发明自由流动研磨孔抛光技术没有零件变形的危险，因为所需便于加工的载体介质压力不高。夹紧力同样减轻，正如图2的最佳描绘，因为通过自由流动研磨孔或孔抛光处理的许多零件中，具有顶部和底部封板42的零件18事实上就是夹具。当不需要处理的许多孔是大量孔其体的一部分时，非处理孔可以简单地胶带封贴或用其他方法遮盖，以便防止载体介质和研磨颗粒的进入，因为本技术使用比较低的载体压力。
在自由流动研磨孔抛光时，孔尺寸只有较小的变化，通过自由流动研磨孔抛光处理的零件的结果是抛光孔壁并去除孔壁高点，这些高点使经过的空气断流和引起涡流，并因此减少空气流量。
本发明自由流动研磨孔抛光技术对所有具有小型空气冷却孔是有用的，这类孔对于输送规定的空气流量来说过小。例如，有许多航空器发动机零件的孔的边缘半径不理想。由于水载体的移动的研磨颗粒有小的制约，孔的半径大大小于应用高压和高粘度介质的传统研磨流动加工。通过研磨流动加工处理的零件的主要结果之一是产生孔入口处半径。因此，按照本发明应用自由流动研磨孔抛光，结果使在孔入口处的半径大大减小，以及使空气通过孔时的空气涡流减小。其最终结果是，随着涡流的减小，空气流量增加并使得足量的冷却空气穿过小孔。
自由流动研磨孔抛光处理将导致孔壁高部位的降低，同时对孔壁的低部位没有严重影响。此外，孔壁中高部位的降低将使通过的空气在抛光好的零件中不“断流”。减少穿过小孔的空气断流，将减少或消除涡流。减少空气涡流，将导致空气流量的增加。
在本发明优选的实施例已经在本文中显示时，显然对本领域的技术人员来说所提供的这类实施例仅是一种列举方式。对那些本领域的技术人员来说存在大量的改动、变化和替代而不脱离本发明。因此，本发明仅受附加权利要求书的意义和范围的限制。
权利要求
1.抛光孔(20)的方法，该孔具有确定孔的壁(22)，该方法包括下列步骤提供许多研磨颗粒(12)；使许多研磨颗粒(12)悬浮在自由流动介质(14)中，以便产生研磨颗粒流动介质混合物；和输送研磨颗粒流动介质混合物(12、14)通过孔(20)，以便抛光孔壁(22)。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，许多研磨颗粒(12)包括含有研磨颗粒的开孔聚氨基甲酸酯。
3.抛光多孔物品的抛光系统包括研磨颗粒成分(12)；与研磨颗粒成分混合的载体介质(14)，以便产生研磨颗粒载体介质混合物；和输送(16、24)研磨颗粒载体介质混合物(12、14)通过带孔物品(18)中由孔壁(22)确定的孔(20)的装置，以便改善空气流量和物品的有效冷却效果。
4.按权利要求3的抛光系统，其特征在于，研磨颗粒成分(12)包括含有研磨颗粒的开孔聚氨基甲酸酯。
5.按权利要求4的抛光系统，其特征在于，研磨颗粒(12)具有质量和速度。
6.按权利要求3的抛光系统，其特征在于，研磨颗粒(12)主要去除孔壁(22)的高部位。
7.按权利要求3的抛光系统，其特征在于，载体介质(14)包括自由流动介质。
8.按权利要求3的抛光系统，其特征在于，输送研磨颗粒流动介质混合物的装置包括一回流泵(24)，以便持续搅拌研磨颗粒载体介质混合物(12、14)。
9.按权利要求8的抛光系统，其特征在于，输送研磨颗粒流动介质混合物的装置还包括回流管线(26)，以便建立闭合的回路系统并在载体介质(14)中持续使用研磨颗粒(12)。
10.按权利要求9的抛光系统，其特征在于，回流管线(26)还有助于载体介质(14)中研磨颗粒(12)悬浮。
全文摘要
自由流动研磨孔抛光系统和改善多孔物品(18)空气流量和带孔物品有效组件冷却效率的方法。自由流动研磨孔抛光系统使研磨颗粒成分(12)与载体介质(14)混合,以便产生自由流动研磨颗粒载体介质混合物。该混合物被输送,通过物品(18)中由孔壁(22)确定的孔(20),以便改善空气流量和物品的有效冷却效率。由于研磨颗粒(12)具有质量和速度并且自由流动介质(14)对流动没有阻力,研磨颗粒(12)撞击孔壁(22)的高点,主要去除孔壁(22)的高部位。
文档编号B24B31/116GK1261019SQ9912691
公开日2000年7月26日 申请日期1999年12月21日 优先权日1998年12月21日
发明者J·S·肖 申请人:通用电气公司