专利名称：槽加工的制作方法
技术领域：
在诸如燃气涡轮发动机的涡轮机中，扇叶、压缩机和涡轮部分可被固定在单独的盘上。一种连接方式包括提供具有与盘周边中的槽的回旋部分互补的回旋部分的叶根。一种包括横向尺寸从槽底部朝向其开口逐渐增大的回旋型面的示例性构造被称为衫树构造。已经使用或者提出多种用于形成槽的方法。示例性方法被披露在S.L.Soo等人的“Point Grinding of Nickel-Base Superalloys”，IndustrialDiamond Review，February 2002，pages 109-116中。
发明内容
因此，本发明的一个方面涉及一种用于在涡轮发动机盘元件中切割叶根保持槽的方法。一个前体槽成形在该元件中。所述前体槽具有第一和第二侧壁和底部。在成形后，在第一和第二侧壁中加工回旋型面。在加工回旋型面后，旋转钻头穿通前体槽以加工底部，钻头围绕偏离穿通方向的轴线转动。
在各个实施例中，加工可加宽或者加深底部，或者加工使底部的至少第一部分保持成形后的原样。成形可包括利用围绕基本上垂直于穿通方向并且基本上在盘元件的纵向中心轴线的圆周方向的轮轴线转动的砂轮加工。加工可包括利用具有与槽侧壁的回旋型面互补的回旋纵向型面的仿形切削钻头加工。穿通可使第一和第二侧壁和底部之间的过渡部分平滑。在穿通过程中，钻头轴线可基本上以与其穿通方向成60和85度之间的一个角度沿盘元件的一个径向平面设置。在其穿通过程中，钻头轴线可相对于其穿通方向倾斜。成形可包括利用具有不同直径的部分的砂轮加工，以使前体槽形成有作为带台阶的侧壁的第一和第二侧壁。穿通可增大底部的向外的凹度。
本发明的另一个方面涉及一种用于在涡轮发动机盘元件中切割叶根保持槽的方法。一个前体槽成形在具有第一和第二侧壁以及底部的元件中。在成形后，钻头穿通前体槽以加工底部，钻头围绕偏离穿通方向的轴线转动。
在各个实施例中，钻头可是磨削钻头。钻头可具有用于加工底部的双凸面表面部分。成形可包括利用砂轮进行磨削。成形可包括利用一系列具有不同宽度的砂轮进行磨削。所述轴线可偏离穿通方向5度至30度。所述轴线可相对于穿通方向倾斜。
在附图和下面的描述中涉及了本发明的一个或者多个实施例的细节。从说明书、附图和权利要求中可以明显地看出本发明的其他特征、目的和优点。
图1是根据本发明原理的叶片连接盘的部分纵向视图；图2是图1的盘的第一前体的视图；图3是在加工过程中图2的前体的径向剖面图；图4是图1的盘的第二前体的视图；图5是在图2的前体加工过程中的图2的前体的径向剖面图；图6是图1的盘的第三前体的视图；图7是在图4的前体加工过程中的图6的前体的径向剖面图；和图8是在图6的前体加工过程中的图1的盘的径向剖面图。
在各个附图中的相同的附图标记和表示符号表示相同的元件。
具体实施例方式
图1示出了具有中心纵向轴线500和周边22的盘20。一组周向杉树型叶片连接槽24从周边径向向内延伸，每一个叶片连接槽24被限定在形成所述槽的侧壁和底部的表面25上。在该示例性实施例中，每一个槽24沿着对称平面502延伸，对称平面502可是穿过轴线500的纵向径向平面或者可与轴线500形成一定的角度。每一个槽24具有用于接收叶片(未示出)的互补根部或者扣的回旋型面，以克服与盘围绕其轴线500转动相关的离心力将叶片固定在盘上。示例性槽在较窄的部分远端(径向向内)分别有两个较宽的部分。在该示例性实施例中，外侧宽部在平面502的任何一侧上被限定在表面25的侧壁部分26A和26B之间。在其径向外侧，相关的较窄部分形成在侧壁表面部分27A和27B之间。在其径向内侧，一个较窄部分是由侧壁表面部分28A和28B限定的。在内侧更远处，第二较宽部分(尽管没有第一较宽部分宽)是由侧壁表面部分29A和29B限定的，并且底部30以一种平滑的连续弯曲的方式在它们之间延伸。
在一种示例性制造方法中，最终的盘的前体初始形成有一个基本上连续的周边。初始的前体槽24′(图2)可被磨削，具有在较宽间隔的平行侧壁表面部分31A和31B之间的外侧部分和具有间隔较窄的表面部分32A和32B的内侧部分。基本上周向的侧壁肩部表面部分34A、34B使这些表面部分分离。平的底表面36连接表面部分32A和32B。图3示出了利用砂轮40磨削的初始槽前体，砂轮40具有大直径中心部分42，大直径中心部分42具有用于形成底表面36的周边44和用于形成表面部分32A和32B的第一和第二侧壁。砂轮具有一对较小直径部分50，每个较小直径部分50具有用于形成表面部分34A，34B中相应的一个的周边52和用于形成相关的表面部分30A、30B外侧表面。砂轮被驱动以沿着方向511围绕其中心轴线510转动，同时沿着纵向512横向移动以使砂轮在盘的第一和第二侧面60和62之间通过。
接着由每一个初始前体24′形成回旋的第二槽前体24″(图4)。在该示例性实施例中，利用超磨削套管轴70(图5)来完成，超磨削套管轴70被驱动以沿着围绕其中心纵向轴线514转动，同时沿着纵向512横向移动。示例性套管轴72具有安装在相关铣床(未示出)以及远端超磨削涂层尖端74的轴72。所述尖端设有用于形成第二凹槽前体24″的表面25″的相关部分的近端和远端较宽部分76和78。表面25″相对于最终表面25略微朝向平面502。在该示例性实施例中，尖端74包括在最终底部的类似的略微朝外的表面25″上形成平底部30″的平远端80。
每一个槽前体24″接着被进一步扩大以形成第三前体24(图6)。这由第二套管轴90来完成，第二套管轴90具有轴92和尖端94，并且第二套管轴90与套管轴70类似围绕其轴线516转动，同时沿着纵向512横向移动。相对于套管轴70的尖端74，尖端94具有直径略大的相应部分并且略长。除了在最终凹形底部略微向外的平底部30处，该示例性套管轴的尺寸使得表面25与最终表面25对准。底部30具有与光滑表面部分29A和29B急剧相交部分(表面25的情况与表面25是相同的)。提供至少一个附加的加工步骤以使表面部分30形成有其向外的凹形和向相邻的部分29A和29B的平滑连续曲线过渡。这可利用套管轴120来实现，套管轴120具有轴122和超磨削尖端124，并且套管轴120围绕其轴线520转动，同时沿着纵向512横向移动。由于转动在尖端124的远端的中心处产生零移动，因此轴线520是径向偏离的。图8示出了与纵向或者进给方向512成非直角θ的轴线，因此径向偏离θ分量。参照图8，套管轴被限定为相对于进给方向倾斜θ度，其中θ大于0度小于90度。斜度被限定为θ度，其中θ大于0度小于180度。在示例性实施例中，轴线520径向偏离5至50度(40°≤θ≤85°)，最好在10至30度之间(60°≤θ≤80°)。
已经描述了本发明的一个或者多个实施例。但是，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可进行各种变型。例如，在备选的实施例中，中间的套管轴加工可不必干扰初始槽前体的底部。该底部可仅利用有角度的套管轴来完成加工。另外，本发明的原理可用于多种现有的基本盘结构和制造技术。在这样的实施例中，实施例的特征可受到盘的特征和技术的影响。因此，其他的实施例在下列的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于在涡轮发动机盘元件中切割叶根保持槽的方法，所述方法包括一个前体槽成形在该元件中，所述前体槽具有第一和第二侧壁和底部；以及在成形后，旋转钻头穿通前体槽以加工底部，钻头围绕偏离穿通方向的轴线转动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在成形后和在所述穿通之前，在第一和第二侧壁中加工回旋型面。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加工将加宽或者加深底部。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加工使底部的至少第一部分保持不变。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加工包括利用具有与槽侧壁的回旋型面互补的回旋纵向型面的仿形切削钻头加工。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，成形包括利用围绕基本上垂直于穿通方向并且基本上在盘元件的纵向中心轴线圆周方向的轮轴线转动的砂轮加工。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述穿通使第一和第二侧壁和底部之间的过渡部分平滑。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述穿通过程中，钻头轴线基本上以相对于所述穿通方向成60和85度之间的一个角度沿元件的一个径向平面设置。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在穿通过程中，钻头轴线可相对于所述穿通方向倾斜。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工包括利用具有不同直径的部分的砂轮加工，以使前体槽形成有作为带台阶的侧壁的第一和第二侧壁。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述穿通将增大底部的向外的凹度。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，钻头是磨削钻头。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，钻头是具有用于加工底部的双凸面表面部分的磨削钻头。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成形包括利用砂轮进行磨削。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成形包括利用一系列具有不同宽度的砂轮进行磨削。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轴线偏离穿通方向5度至30度。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轴线相对于穿通方向倾斜。
全文摘要
本发明涉及一种用于在涡轮发动机盘元件中切割叶根保持槽的方法，所述方法包括在该元件中成形一个前体槽。所述前体槽具有第一和第二侧壁和底部。旋转钻头穿通前体槽以加工底部。钻头围绕偏离穿通方向的轴线转动。
文档编号B23C3/28GK1575926SQ20041005456
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月23日 优先权日2003年7月24日
发明者B·M·曼特尔 申请人:联合工艺公司