用于在工件中钻至少一个孔的方法

用于在工件中钻至少一个孔的方法
【专利摘要】公开了用于在工件中钻至少一个孔的方法。本方法用于通过由液体形成的加工射流在工件（12）的前壁部中钻至少一个孔，按需要将研磨材料混合到该加工射流。如在钻孔方向上观看所看到的，前壁部位于工件的后壁部的前面，后壁部被设置在距前壁部一定距离处且与前壁部有中间空间。至少部分地通过以脉冲方式冲击前壁部的加工射流来钻孔。通过循环地中断液体和/或研磨材料对前壁部的冲击来生成该脉冲射流。
【专利说明】用于在工件中钻至少一个孔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在工件中钻至少一个孔的方法。
【背景技术】
[0002]在工件中钻孔是困难的，尤其是在工件具有被布置成以一个在另一个后方的方式偏移的一个或更多个空腔或通常来说壁部的情况下。例如，如在钻孔方向上观看所看到的后壁部妨碍在前壁部中钻孔。此外，当在前壁部中进行穿透时，必须采取防止对该壁部的损坏的措施。例如，这样难以钻孔的工件以涡轮叶片的形式存在，其中为了冷却要设置多个孔。
[0003]已知通过激光或放电加工来在这种工件中钻孔(例如参见US7，041，933B1)。这些方法具有由于产生热而发生材料烧蚀的缺点，这会导致对敏感层的不期望的损坏。放电加工还具有这样的缺点，其只能用于导电的工件。
[0004]已知的替代方案是使用液体加工射流来钻孔的方案。这种类型的加工具有下述优点，即钻孔期间没有产生热并且也可以加工非导电的工件。根据EP1408196A2已知，将在钻孔期间加工射流从其射出的加工头引入工件的空腔中并且从内到外钻孔。此方法具有下述缺点，即其只能用于特殊几何形状的工件和孔。例如，当空腔不可接近加工头和/或钻孔方向被定向成垂直于工件表面时，钻孔尤其是不可能的。
[0005]根据US4，955，164，用于借助于持续地作用于工件上的研磨射流来钻孔的方法是公知的。因此，当射流穿透工件时难以精确地停止射流的影响。
[0006]W092/13679A1公开了一种方法，其中超声波发生器用于在由纯净水形成的加工射流中产生空化泡。所公开的方法不适于以使得防止不期望的损坏的方式在工件中钻孔。

【发明内容】

[0007]本发明的目的是提供一种用于通过液体加工射流而在具有以一个在另一个后方的方式设置的壁部的工件中钻至少一个孔的方法，其中该方法可以用于各种工件几何形状并且基本上防止了不期望的壁损坏。
[0008]在权利要求1中提供了实现该目的的方法。其余的权利要求提供了该方法的优选实施方式、可以进行该方法的加工设备、计算机程序以及数据载体。
[0009]在根据权利要求1的方法中，至少部分地通过以脉冲方式冲击前壁部的加工射流来钻孔。
[0010]这允许节约地进行钻孔。如果通过脉冲加工射流进行穿透，则可以以及时的方式终止钻孔，并且可以基本避免对在钻孔方向上观看所看到的被布置在钻孔壁部后方的壁部的损坏。此外，从工件的外侧指向内侧的钻孔方向是可以的，以使得该方法可以用于各种工件几何形状和钻孔方向。
[0011]优选地，至少部分地通过使用液体和研磨材料钻孔来产生孔。
[0012]为了进一步减少壁损坏的风险，优选地使用自由流动的保护剂来填充工件和/或将传感器装置用于检测加工射流穿透前壁部的时间。
[0013]下文将参照附图、基于示例性实施方式来描述本发明。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]在附图中:
[0015]图1是用于钻孔的设备的透视图；
[0016]图2是图1的局部剖切的详细视图；
[0017]图3是图2的详细视图；
[0018]图4示出了用于根据图1的设备的馈送装置的一个变型的局部剖切正视图；
[0019]图5是可以在根据图1的设备中使用的分支部件的侧视图；
[0020]图6示出了作为工件的涡轮叶片的一个示例的剖面图；
[0021]图7示出了在根据图1的设备中使用的、传感器的不同处理参数和不同测量信号的时序进展；以及
[0022]图8示出了用于钻孔的方法的流程的一个示例。
【具体实施方式】
[0023]图1示出了一种用于对工件进行加工的设备，其包括加工装置1、操作装置2、控制柜3和泵装置4。
[0024]加工装置I包括在操作期间加工射流(machining jet)从其射出的加工头10、以及用于对工件12进行保持的保持装置11。在本示例性实施方式中，加工装置I被配置成生成由包含研磨材料或者不包含研磨材料的液体制成的加工射流。例如，水适于作为该液体，并且例如研磨材料是砂。其他介质也可以作为该液体,例如油。此外,可想到向该液体添加一种或更多种添加剂，例如聚合物，以改善加工射流的效能。
[0025]加工装置I还包括盆lb，盆Ib由壁Ia定界，保持装置11连同工件12 —起被设置在盆Ib中，并且加工头10伸出到盆Ib中。
[0026]操作装置2包括用于输出和/或输入信息的单元，例如键盘、监视器和/或指向装置。控制柜3包括控制器，该控制器包括用于数据处理和用于生成用于操作加工装置I的控制信号的装置。控制器装配有程序，在执行该程序期间可以进行下文描述的用于在工件12中钻孔的方法。例如，以CNC控制器的形式来设计控制器。
[0027]泵装置4被配置成在高压下将液体(例如水或另外的介质)引导到加工头10。
[0028]可以在多个轴上移动加工头10，在本示例性实施方式中，其是5个轴。为此目的，加工头10包括桥13，可以在Y轴上移动桥13，并且承载体15设置在桥13上。例如，设置在壁Ia上的轨14用于移置桥13。承载体15携带加工头10，并且承载体15可以沿着桥13在X轴上并且因此相对于Y轴横向地被移置。
[0029]如图2中的详细视图所示，以下述方式将加工头10保持在承载体上:该方式使得可以在Z轴上并且因此相对于X轴横向地移置加工头10。还关于两个旋转轴B和C可旋转地安装加工头10。这里，旋转轴C在Z轴方向上延伸。关于彼此成一定角度地设置两个轴B和C。该角度适于该设备的应用目的并且该角度的范围可以在45度至90度之间。设置在承载体15上的驱动单元17用于使加工头10在Z轴、B轴和C轴上移动。驱动单元17包括可以关于C轴旋转并且具有倾斜端部的旋转头17a。该端部包括可以关于B轴旋转并且其上保持有加工头10的旋转部件17b。
[0030]此外，用于添加研磨材料的馈送装置40和测量装置19设置在承载体15上。
[0031]例如，测量装置19用于测量工件12并且包括测量激光器。测量装置19包括测量头19a，这里，以下述方式将测量头19a设置在承载体15上，该方式使得测量头19a可以沿着与Z轴平行的轴Zl移置并且测量头19a可以关于相对于Z轴横向地设置的旋转轴A旋转。
[0032]在处理之前，例如由于工件12的制造类型，例如是否将工件12生产作为铸件，和/或作为卡紧的结果，可能仍然没有限定工件表面的准确位置。使用测量装置19，可以检测工件12的轮廓，以使得能够相对于工件表面精确地定位加工头10并且能够在工件12的期望位置中钻孔。
[0033]这里，保持装置11包括卡盘21，用于对工件12进行保持的适配部件22卡紧在卡盘21中。保持装置11具有旋转轴D，工件12可以关于旋转轴D旋转。
[0034]设备在这里被设计成专门用于在工件12中钻孔，工件12包括被布置成以一个在另一个后方的方式偏移的一个或更多个空腔或通常来说壁部。保持装置11包括用于引入液体作为保护剂的端口 26，在加工期间要用保护剂来填充工件12。优选地，对于加工射流和保护剂，使用相同的液体，例如水。为了密封的目的，工件12的自由端设置有包括合适的密封件的凸缘27。阀装置28设置在例如凸缘27上，阀装置28允许在用保护剂填充工件12时放空(vent)工件12。此外，可以设计阀装置28，以使得当保护剂的压力P超过特定阈值时，保护剂能够从工件12溢出。为此，阀装置28包括压力控制阀。
[0035]设置传感器装置7、8和9以用于对处理进行监视。以下述方式来设计这些传感器装置，该方式具体为使得当加工射流穿透工件12的壁时可以检测时间。
[0036]这里使用的传感器装置包括用于测量工件12中的保护剂的压力P的压力传感器7以及可以检测在液体保护剂中传播的声音的声换能器9。例如，如果使用的保护剂是水，则以水下麦克风的形式来设计声换能器9。根据图2，传感器7和9位于适配部件22处。然而，也可以将传感器7和9设置在用于测量压力和声音的其他位置。通过对阀装置28的合适设计可以使声换能器9在操作期间免受过多的压力负荷。
[0037]传感器装置还包括位于工件12的外部的，例如如图2所示在保持装置11上的传感器8。然而，传感器8也可以设置在加工装置I的不同位置。
[0038]在加工期间，在机器元件中产生结构噪音(structure-borne noise),这导致振动。例如，因此声发射传感器适合作为传感器8。由于加工射流以高速射出加工头10，所以同样生成了在空气中传播的可测量的声音。因此，附加地或者可替选地，还可以使用麦克风作为传感器8。
[0039]当在钻孔期间加工射流穿透工件12的壁时，由传感器装置7、8和9提供的测量信号显著变化(参见下文关于图7的说明)。
[0040]还如图3所示，用于将加工射流接通和切断的高压阀31位于加工头10的入口侧端。该阀包括入口 32，泵装置4在高压下将液体经由高压线路(未示出)引入入口 32。其上放置的致动装置33用于切换高压阀31。
[0041]在本示例中以可旋转的方式安装加工头10。高压线路通过允许加工头10相对于固定的泵装置4枢转的常规组件(例如螺旋形高压线路和旋转接头)耦接到入口 32。
[0042]为了形成加工射流，加工头10还包括准直管35，准直管35用于引导所引入的液体并且用于使其流动稳定，并且准直管35通过中间部件36连接到集中管37。用于将压力能转换为动能的喷嘴、以及入口连接器38引导到其以供应研磨材料的混合室位于中间部件36中。集中管37用于加速研磨材料并且用于对液体或液体/磨料混合物进行对齐和聚集。
[0043]根据图3，馈送装置40也很明显。馈送装置40包括用于存储研磨材料的容器41以及具有馈送出口 42a的计量装置42，馈送出口 42a经由线路43连接到中间部件36上的入口连接器38。
[0044]计量装置42被配置成允许以受控的方式来设定射出馈送出口 42a的研磨材料的量QA(例如，以克每分钟为单位)。在这个示例中，以下述方式来设计计量装置42，该方式使得可以在短时间tu内在Qa等于零和Qa大于零这两种状态之间进行切换。计量装置42特别地被配置成使得研磨材料在Qa>0的状态下以恒定的Qa射出馈送出口 42a。通常，切换时间tu在10毫秒至200毫秒的范围内，并且优选地在20毫秒至100毫秒的范围内。
[0045]在本示例性实施方式中，计量装置42包括图3中以虚线方式示出的并且回转且可以被驱动的传送带48、优选由锥形壁定界的入口 45、包括在图3中以虚线方式示出的两个通道46a和46b的滑动部件46、以及排出管42b。计量装置42还包括被设计成对量Qa进行确定的测量装置49。测量装置49用作标度并且为此包括例如应变仪。该应变仪倾斜地延伸，以使得从传送带48脱落的研磨材料能够继续降落到滑动部件46。应变仪根据降落到其上的研磨材料的量而变形并且提供相应的测量信号。
[0046]如箭头47所指示的，可以在两个移置位置之间相对于入口 45将滑动部件46来回移置。例如，通过电驱动或压缩空气来进行滑动部件46的移置。
[0047]在滑动部件46的一个移置位置，通向馈送出口 42a的通道46a连接到入口 45。在操作期间，由传送带48传送的研磨材料由于重力而降落到入口 45，其中，研磨材料经由线路43到达加工头10并且最终被混合到液体中。在滑动部件46的另一个移置位置，通向排出管42b的通道46b连接到入口 45，以使得所输送的研磨材料经由排出管42b到达外部并且落入盆Ib中。因此，通道46b用作旁路通道。可选地，排出管42b可以连接到线路以便将研磨材料弓I导到收集容器中。
[0048]作为滑动部件46的平移移动的替选方案，也可想到以下述方式设计计量装置42，该方式使得可以在两个位置之间相对于容器41来回旋转滑动部件46。
[0049]使用可移动的滑动部件46具有下述优点，即可以在短时间tu内在两个位置之间来回切换并且传送带48持续地保持运行，以使得避免Qa的波动，并且要被混合到液体的研磨材料经由线路43尽可能均匀地传送到加工头10。
[0050]在更简单的实施方式中，可以将滑动部件46连同排出管42b —起省去，以使得通过例如停止传送带48来中断将研磨材料供应到加工头10。
[0051]还可想到计量装置42的其他实施方式，从而选择性地允许和中断研磨材料的供应。
[0052]例如，计量装置42可以包括允许研磨材料的可调体积输送的装置。为此，例如，设置了在旋转期间通过通道引导研磨材料的可驱动旋转部件。还可想到通过负压来引入和/或重定向研磨材料。
[0053]图4示出了馈送装置40’的一个变型，其中，设置了具有与空气导管52交叉的通道51的交叉部件50，而不是图3中的滑动部件46。空气管道52的两端连接到线路53a和线路53b，以便根据需要在排出管42b中生成负压。
[0054]在混合的状态下，研磨材料使其路径从入口 45经由通道51到馈送入口 42a，并且然后经由线路43到加工头10。如果应该中断混合，则在空气管道52中产生负压，以使得不再将研磨材料引导到馈送入口 42a，而是通过空气管道52的下端引导到排出管42b，然后通过线路53b排出。因此空气管道52用作旁路通道。
[0055]可选地，当来自加工头10的液体回升到线路43中并且研磨材料因此潮湿时，采取措施以防止计量装置42堵塞。
[0056]图5示出了分支部件60，分支部件60用于防止这种堵塞并且例如被安装到线路43中。分支部件60包括通道61，通道61具有入口 61a并且通向具有入口 62a和出口 62b的辅助通道62中。例如，入口 61a连接到计量装置42的馈送入口 42a。出口 62b连接到加工头10。用于供应处理气体如空气的线路连接到入口 62a。辅助出口 62c在辅助通道62中延伸。以下述方式来设定处理气体的压力，该方式使得在操作期间，通过入口 62a供应比在出口 62b中排放的处理气体更多的处理气体。从而，处理气体的一部分流出辅助出口 62c。
[0057]可以调节经由入口 62a供应的处理气体，以便支持加工操作。例如，以下述方式来调节处理气体，该方式使得处理气体具有最低可能的水分含量，从而防止被研磨材料堵塞。
[0058]将可以检测从加工头10倒流的液体的传感器63也设置在辅助通道62中。例如，传感器63被设计为电容性传感器。
[0059]在正常操作期间，研磨材料使其路径从馈送装置40经由入口 61a和通道61以及62到出口 62b，并且然后到加工头10。如果现在发生回流，则液体使其路径通过出口 62b到辅助通道62中，在辅助通道62中由传感器63检测液体。在这种情况下，中断该设备的操作，并且然后用户可以消除回流的原因。
[0060]下文描述用于在工件中钻孔的方法。
[0061]要加工的工件12包括至少两个壁部，这两个壁部设置成彼此相距一定距离并且如在钻孔方向观看所看到的那样一个在另一个后方。当在第一壁部中钻孔时，如在钻孔方向观看所看到的，第二壁部位于第一壁部后方。当加工射流穿透第一壁部时，通常应该避免射流冲击第二壁部从而损坏第二壁部。
[0062]图6示出了具有多个空腔12a的已生产的工件12的一个示例，多个空腔12a经由所钻的孔12b、12c以及12d连接到外表面。在本示例中，工件12是要在高工作温度下可用的涡轮叶片。通过设置孔12b、12c和12d，可以以高压吹出空气以便冷却涡轮叶片。可以看出，孔可以非常靠近内壁部而终止(参见孔12b)，所以在那里损坏的风险特别高。此外，孔可以具有不是圆柱形的形状(例如，参见具有朝向外表面加宽的一个端部的孔12c)和/或可以具有大的长度(参见孔12d)。
[0063]在下文描述的方法中，例如，可以如图6所示那样设计要钻的孔。
[0064]为了钻孔，对设备进行操作以使得加工射流连续地(在下文中称为“连续模式”)或者以脉冲方式(在下文中称为“脉冲模式”)选择性地作用在工件上。在连续模式中，加工射流持续地从加工头10射出到工件12上，其中，研磨材料连续地混合到加工射流。因此，研磨液体射流连续地作用在工件12上。在脉冲模式中,循环地(recurrently)中断对研磨材料的混合以使得仅由液体构成的加工射流冲击工件，或者循环地中断整个加工射流对工件的冲击。
[0065]图7示出了下述参数的时序进展的一个示例:
[0066]-T (例如，以毫米为单位):
[0067]还要钻的孔深度；最初，T与要钻的孔的总长度L对应，穿透时T=O ;
[0068]-Q (例如，以升每分钟为单位):
[0069]射出加工头10的液体的体积流量；
[0070]-Qa (例如，以克每分钟为单位):
[0071]每单位时间射出加工头10的研磨材料的量；
[0072]-U1 (例如，以伏特或安培为单位):
[0073]与针对由传感器8提供的所测量的结构噪音的传感器信号对应；
[0074]-U2 (例如，以伏特或安培为单位):
[0075]与针对由传感器7提 供的液体保护剂中的声发射的传感器信号对应；
[0076]-U3 (例如，以伏特或安培为单位):
[0077]与针对由传感器9提供的液体保护剂的压力的传感器信号对应。
[0078]在各个时间轴t上标注不同的时间t0、tl、t2、……、t24。图7没有示出整个进展，但是时间轴在t8和t9之间中断。在这个时间间隔期间，例如，相应的进展类似于之前或之后的时间间隔。
[0079]钻孔处理在时间t0处开始。这里示出的示例中的加工首先以连续模式进行，直到所钻的深度达到要钻的孔的总长度L的特定部分为止。然后以脉冲模式继续加工。这是根据图7的示例中的在时间t4开始的情况。取决于L的大小，也可以进行加工以使得以脉冲模式来钻总长度L。这通常是针对下述总长度的情况，即总长度L不超过2毫米并且优选地不超过I毫米，和/或至少8毫米并且优选地为至少10毫米。在中间范围内，其中，L在I毫米和10毫米之间，并且优选地在2毫米和8毫米之间，可以进行加工以使得以连续模式来钻总长度L的一部分并且以脉冲模式来钻总长度L的一部分。
[0080]还可想到在连续模式内中断对研磨材料的供应。例如，取决于要钻的孔的深度，研磨材料可以聚集在由加工射流推进所得的钻孔端。这可以具有缓冲作用，以使得加工射流以降低的能量冲击工件。为了将该聚集的研磨材料传输出钻孔端，可以在连续模式期间中断对研磨材料的供应一次或多次，以使得直到那时所钻出的孔仅用液体清洗干净。在图7中,通过示例在t2至t3的时间间隔中示出了曲线Qa中的中断。
[0081]在脉冲模式下，间歇地切断整个加工射流或者仅研磨材料的供应。后者如上所述可能是必要的以将所聚集的研磨材料从钻孔中洗出。在根据图7的示例中，可以看到tlO至tl3的时间间隔期间的研磨材料的供应的中断。
[0082]钻孔期间的脉冲模式被设计为使得脉冲宽度(例如，从tl2到tl3的间隔)小于脉冲之间的时间间隔(例如，从tl3到tl4的间隔)。通常，脉冲的持续时间的范围是80毫秒至200毫秒，而脉冲之间的中断的持续时间的范围是50毫秒至120毫秒。
[0083]当加工射流现在穿透工件的壁时，由传感器装置7、8和9提供的测量信号显著变化。在根据图7的示例中，这是时间tl7不久后的情况，其中各个信号UpU2以及U3显著减少或增加。然后中断加工，并且然后仅以特定预定数目的加工射流的脉冲来加工该孔。在根据图7的示例中，存在有3个脉冲。取决于应用目的，数目可以更高或更低。这些后续脉冲确保了孔的出口开口被加宽到期望的最终直径。在重新定形期间，单独脉冲的长度优选地选择为小于在穿透之前的脉冲的长度。在图7中，例如，这意味着tl3至tl4的时间间隔优选地大于tl9至t20的时间间隔。最后，终止钻孔操作，这在根据图7示例中是在时间t24处。
[0084]在根据图7的示例中，参数Q总是达到相同的水平，而Qa随着时间而减少。取决于应用目的，可以在钻孔期间针对Q和/或Qa设定其他水平。
[0085]为了能够以受控的方式进行钻孔，例如采用例如根据要钻的孔的参数如深度和形状来确定处理参数的数学模型。这种处理参数是例如:材料大小例如厚度和成分、要钻的各个孔的长度L、针对工件表面的位置坐标的测量值、根据钻孔深度T的Q和Qa的量、由泵装置4传输的液体的压力、从连续模式到脉冲模式进行转变的时间(在根据图7的示例中，其是时间t4)、仅由加工射流清洗干净所钻的孔的时间(在根据图7的示例中，在t2和t3之间以及在til和tl2之间)、脉冲宽度和脉冲速率、穿透后的脉冲的数目(在根据图7的示例中，三个脉冲)、工件被填充的保护剂的压力。另一处理参数也可以是加工射流借以冲击工件的表面的角度α。这个角度α在对相同的孔进行钻孔期间也可以不同。例如，在图7中的孔12c的情况下，首先将加工射流定位为稍微较平坦且然后较陡，以便在将射流设定成最终角度之前靠近外表面形成加宽，以使得对该孔的剩余部分进行钻孔。
[0086]例如，可以基于通过给工件钻测试孔而获得的测量结果来创建数学模型。
[0087]在本方法的一个延续中，用液体形式的保护剂例如水填充工件的空腔。当加工射流现在穿透壁部时，加工射流被液体保护剂缓冲，以使得加工射流以减小的能量冲击如在钻孔方向上观看所看到的被设置在孔后方的壁部。因此保护该壁部免受损坏。
[0088]针对工件的填充来密封通向空腔的外侧开口，以使得可以经由至少一个馈送线路将保护剂泵入空腔。在图1中，例如，凸缘27用于提供密封作用，并且端口 26用于引入保护剂。
[0089]在已经钻了的第一孔之后，保护剂射出第一孔。在根据图1的示例中，该剂可以聚集在盆Ib中并且可以以循环方式被泵送通过工件。
[0090]如果在穿透之后通过单独脉冲将孔重新定形，则通常将脉冲之间的各个时间间隔选择成大于单独脉冲的长度。(在根据图7的示例中，从t20至t21的中断的时间间隔大于从tl9至t20的脉冲长度。)因此实现了以下述方式来减弱(subside)—个脉冲对保护剂的作用，该方式使得保护剂针对下一脉冲再次具有尽可能大程度地最优缓冲作用。以下述方式优选地选择中断，该方式使得在潜在打开阀装置28的压力控制阀的情况下，在启动下一脉冲之前该阀再次关闭。
[0091]在本方法的一个延续中，从所钻的孔流出的保护剂的瞬时流量可以用于评估所钻的孔的质量。例如，使用要钻的孔的期望尺寸，可以确定预期的通过泵的保护剂的流动速率Qs(例如，以升每分钟为单位)。可以通过流量计确定瞬时流量。还可想到，例如在光学上通过激光器(例如，测量装置19的激光器)或照相机在穿透之后评估保护剂射出孔的射流的形状。例如，如果孔太小，则射流将不会如预期那样远地射出工件表面。
[0092]当在工件中钻多个孔时基于保护剂的流动的质量控制是特别有用的，这是因为可由此免除钻孔之后对所有孔的复杂测量。
[0093]图8示出了方法的流程的一个示例，其中在作为工件的涡轮叶片中钻多个孔，以多个行设置所述孔。将在下文中更详细地描述各个方法步骤100、101和102等。在分支
111、123和133中，响应于判定，Y表示“是”以及N表示“否”。
[0094]100:准备涡轮叶片，为包括密封，以允许用保护剂填充，并且
[0095]101:将涡轮叶片卡紧到保持装置11。
[0096]102:通过测量装置19测量涡轮叶片。以这种方式，例如，确定叶片表面相对于坐标原点的瞬时位置坐标，以使得能够将加工头精确地定位在用于钻孔的期望位置处。
[0097]103:现在根据在步骤102中获得的数据创建程序和/或改编(adpat)程序，以便给当前卡紧的涡轮叶片在期望位置上设置孔。
[0098]104:用自由流动的保护剂填充涡轮叶片。在根据图2的示例中，经由端口 26并且通过卡盘21来进行该步骤。
[0099]105:检查涡轮叶片是否是密封的，以使得没有保护剂泄漏。
[0100]106:使用压力P给保护剂加压。打开阀28进行放空。
[0101]107:设定用于监视压力P的装置。
[0102]108:馈送装置40位于下述位置:其中研磨材料不可以使其路径到加工头10。在根据图3的示例中，滑动部件46位于下述位置:其中旁路通道46b连接到入口 45。
[0103]109:接通传送带44。
[0104]110:监视研磨材料的流动速率，并且
[0105]111:检查流动速率是否是可接受的(就是说恒定)的效果。如果不是这种情况(“N”分支)，则
[0106]112:存在故障，用户消除该故障。在其他情况下(“Y”分支)，
[0107]113:清除该处理继续进行。
[0108]114:加工头20移动到钻孔位置并且被定向成使得加工射流能够以期望的角度冲击工件表面。
[0109]115:接通传感器装置7、8和9。
[0110]116:接通用于生成高压的泵装置4。
[0111]117:设定并监视由泵装置4传输的液体的压力。
[0112]118:打开高压阀31。
[0113]119:按照处理规范启动钻孔操作。
[0114]120:设定计量装置42以使得研磨材料使其路径到加工头10。
[0115]121:取决于要钻的孔长度在连续模式下进行钻孔，或已经进行了发脉冲。在根据图3的示例中，通过使滑动部件46移动和/或通过致动高压阀31来进行脉冲模式。
[0116]122:在所计算的时间处终止第一钻孔操作。
[0117]123:不断检查以确保通过壁的穿透还没有发生。如果穿透比预期发生早(123a分支)，
[0118]124:则进行加工射流的快速关断。在其他情况下(“Y”分支)，
[0119]125:以脉冲模式继续钻孔直到检测到穿透为止。
[0120]126:使用少数脉冲对所钻的孔定形。[0121]127:可选地，如果处理规范需要这样和/或对给孔的形状的评估还没有示出期望的质量，则例如使用附加的脉冲进一步加工孔。
[0122]128:移动到工件上的下一位置以便钻下一孔，由此
[0123]129:处理从步骤108重新开始。
[0124]130:重复步骤108至129直到钻出同一行的孔为止。
[0125]131:设定保护剂的压力P，测量通过所钻的孔的行的保护剂的流动速率，并将其与预期值相比较。作为替选或另外地，
[0126]132:测量保护剂以射流的形式射出各个孔直达的高度，并且将该高度与预期值相比较。例如，在包括激光器的测量装置19的帮助下进行测量。
[0127]133:检查步骤131或132中的比较结果是否在容差内。如果不是(“N”分支)，
[0128]134:则所讨论的孔有缺陷并且使用附加的脉冲对其进行再加工。可选地，例如通过在步骤103改编程序来对该处理进行适应性修改。如果测量结果在容差范围内(“Y”分支)，
[0129]135:则钻下一行。
[0130]136:重复钻孔处理直到钻出所有期望的孔为止。
[0131]137:清洗工件12以例如去除研磨材料。
[0132]138:通过再次测量保护剂通过孔的流动速率并且将其与预期值相比较，来对所钻的孔进行最终检查。
[0133]在不脱离如权利要求所限定的本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员根据上面的描述可得到许多修改。
[0134]在上述示例性实施方式中，例如，加工头10可以在多个轴上移动，而保持装置11仅可以关于一个旋转轴旋转。取决于应用目的，加工头和保持装置可以关于其移动的轴的数量可以是不同的，以便允许加工头和工件之间的相对移动。例如，在一个变型中，可以以固定的方式布置加工头10，而保持装置关于多个轴(例如关于三个平移轴和两个旋转轴)可移动。例如，可以将保持装置设计为机械臂。
[0135]在上述示例性实施方式中，工件12被水平地定向。也可以将设备设计成使得工件12保持在不同位置，例如还保持成竖直地延伸。
[0136]根据图2的示例示出了用于检测穿透的三个传感器7、8和9。以这种方式，实现了测量的冗余。传感器的数量也可以不同并且可以是一个、两个或更多个。
[0137]在上述示例性实施方式中，保护剂通过所钻的孔的流动被用于评估孔的质量。也可想到使用不同的介质。例如，可以引导空气通过各个孔，并且可以记录空气的流动。如果测量到与理论值的偏差，则孔的形状(例如孔的最小直径)与期望尺寸不对应。可以适当地再加工该孔。
【权利要求】
1.一种用于通过由液体形成的加工射流在工件(12)的前壁部中钻至少一个孔(12b，12c, 12d)的方法，按需要将研磨材料混合到所述加工射流，如在钻孔方向上观看所看到的，所述前壁部位于所述工件的后壁部的前面，所述后壁部被设置在距所述前壁部一定距离处且与所述前壁部有中间空间，其特征在于， 至少部分地通过以脉冲方式冲击所述前壁部的所述加工射流来钻所述孔(12b，12c，12d)，脉冲加工射流是通过循环地中断所述液体和/或所述研磨材料对所述前壁部的冲击来生成的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过传感器装置(7，8，9)来检测所述加工射流穿透所述前壁部的时间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加工射流穿透了所述前壁部的时间之后，使用所述脉冲加工射流再加工所述孔(12b，12c，12d)的形状，其中，用于再加工的脉冲的数目优选地小于20，更优选地小于15，并且最优选地小于10。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用自由流动的保护剂来填充所述前壁部和所述后壁部之间的所述中间空间(12a)，所述自由流动的保护剂还优选地用于生成所述加工射流，优选地对所述中间空间(12a)中的所述保护剂加压以使得当所述加工射流穿透所述前壁部时所述保护剂流出所述孔(12b，12c, 12d)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，对通过所述孔的所述保护剂的流动和/或所述保护剂在射出所述孔时具有的流的形状进行评估，以分析所钻的孔(12b，12c, 12d)的质量。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据要钻的孔长度L，使用脉冲加工射流来钻整个孔(12b，12c, 12d)，或者通过持续地冲击所述前壁部的所述加工射流来钻所述孔长度L的第一部分并且通过以脉冲方式冲击所述前壁部的所述加工射流来钻所述孔长度L的第二部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述加工射流持续地冲击所述前壁部的所述钻孔期间中断所述研磨材料对所述前壁部的冲击一次或多次，以驱除在所钻的孔中聚集的研磨材料。
8.—种加工设备，通过所述加工设备能够进行根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当在工件(12)中钻孔(12b，12c，12d)的操作期间，所述加工设备生成至少一个加工射流，并且所述加工设备能够在由液体和研磨材料形成的所述加工射流连续地冲击所述工件的连续模式和所述加工射流被脉冲化的脉冲模式之间进行切换，以使得所述液体和/或所述研磨材料对所述工件(12)的冲击被中断，所述加工设备包括装配有程序的控制器(3)，在所述程序的执行期间，能够进行所述方法。
9.根据权利要求8所述的加工设备，包括用于用自由流动的保护剂填充所述工件(12)的填充装置(26)。
10.根据权利要求8或9所述的加工设备，包括用于检测所述加工射流穿透所述工件(12 )的壁的时间的传感器装置(7，8，9 )，所述传感器装置优选地被配置成检测固体、液体和/或空气中的振动，特别优选地，所述传感器装置包括声发射传感器和/或麦克风，特别是水下麦克风。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的加工设备，包括用于馈送研磨材料的馈送装置(40，40’)，所述馈送装置包括用于确定研磨材料的馈送量(QA)的装置(49)和/或借以能够引导研磨材料以中断对所述加工射流的混合的旁路通道(46b，52)。
12.根据权利要求11所述的加工设备，其中，所述旁路通道(46b)能够在两个位置之间来回移动和/或连接到出口(42b)以排放研磨材料。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的加工设备，包括加工头(10)和保持装置(11 )，在操作期间所述加工射流从所述加工头(10)射出，以及所述保持装置(11)包括用于保持所述工件(12)的保持头(22)，所述加工头和所述保持头以平移和旋转的方式相对彼此能够移动，优选地能够进行沿着三个平移轴(X，Y，Z)以及关于至少两个旋转轴(B，C，D)的移动。
14.一种计算机程序，其中，在所述计算机程序在根据权利要求8至13中任一项所述的设备上的执行期间，进行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
15.一种数据载体，其上存储有根据权利要求14所述的计算机程序。
【文档编号】B24C1/04GK104002245SQ201410060308
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2013年2月21日
【发明者】沃尔特·莫勒 申请人:喷水机器人公司