涡轮机的表面处理的制作方法

本公开大体上涉及涡轮机构件的处理，并且更具体地涉及表面机加工工具、处理构件(例如，涡轮机构件)以在接触沿轴向相邻的构件时提供增大的摩擦和/或呈现较大的压缩应力的方法。

背景技术：

构件的配置后处理如修理、改进、整修等(共同在本文中称为"处理"或"多个处理")可改进较大的涡轮机组件的寿命和质量，而不需要新的完整组件和/或其独立构件的制造。涡轮机的若干构件如适于将叶片接收在其中的可旋转轮可在制造和/或操作期间经由直接机械接触接合其它构件。构件之间的摩擦接触可有助于保持两个或更多个构件(例如，涡轮机组件的沿轴向相邻的转子安装的轮)之间的期望的机械关系。

在用于构件的常规处理过程中，涡轮机服务商可将涡轮机的轮从其对应的转子除去，以将湿喷砂施加于轮的一个或更多个接触表面。除改变它们的机械性质中的一些之外，过程如湿喷砂可清洁这些接触表面。然而，湿喷砂典型地需要将涡轮机轮安装在专用组件，例如喷砂柜中，由此增大用于处理中的过程和装备的总数。此外，湿喷砂常规地引起处理的表面呈现较大的表面粗糙度，连同至少部分地减小的比表面面积(例如，由在喷砂过程期间材料从表面的除去引起)。

技术实现要素：

本公开的第一方面提供了一种表面处理工具，其包括：具有构造成将构件接收在其上的车床卡盘的车床组件，其中车床卡盘使构件绕着第一旋转轴线旋转，并且其中构件包括关于第一旋转轴线沿轴向定向的暴露的轴向目标表面；通过车床组件的工具臂联接于车床组件的磨砂机，其中磨砂机包括沿与第一旋转轴线大致不平行的第二轴线延伸的砂磨表面，使得砂磨表面选择性地接触构件的目标表面；以及驱动系统，其联接于磨砂机用于使磨砂机绕着第二轴线旋转并且使磨砂机压制抵靠构件，以在构件与砂磨表面之间的接触期间，产生具有较大的比表面面积和减小的表面粗糙度的抛光目标表面。

本公开的第二方面提供了一种用于处理构件的方法，该方法包括：使构件的目标表面绕着第一旋转轴线旋转；使磨砂机的砂磨表面绕着第二轴线旋转，其中第二轴线与第一旋转轴线大致不平行；以及在目标表面的旋转和砂磨表面的旋转期间，使磨砂机的砂磨表面与构件的目标表面接触，以产生具有较大比表面面积和减小的表面粗糙度的抛光的目标表面，其中抛光目标表面与相邻构件之间的摩擦系数大于目标表面与相邻构件之间的初始摩擦系数。

本公开的第三方面提供了一种构件，其包括：具有其中的孔口用于接收涡轮机轴和车床卡盘中的一种的本体，其中响应于本体联接于车床卡盘，孔口关于本体与车床卡盘的旋转轴线大致沿轴向定向；以及联接于本体并且包括关于本体的旋转轴线沿轴向延伸的表面的凸缘，其中凸缘的表面包括凹陷，并且其中凸缘的表面的表面粗糙度大于构件的其余部分的表面粗糙度。

本公开的第四方面提供了一种表面处理工具，其包括：具有构造成将构件接收在其上的车床卡盘的车床组件，其中车床卡盘使构件绕着第一旋转轴线旋转，并且其中构件包括关于第一旋转轴线沿轴向定向的暴露的轴向目标表面；联接于车床组件并且包括其上的擦亮表面的擦亮辊，其中擦亮表面构造成绕着与第一旋转轴线大致不平行的第二旋转轴线旋转，使得擦亮表面选择性地接触构件的目标表面来相对于构件给予压缩应力；以及驱动系统，其联接于磨砂机用于使磨砂机绕着第二旋转轴线旋转并且使磨砂机压制抵靠构件，以在构件与砂磨表面之间的接触期间，产生具有较大的比表面面积和减小的表面粗糙度的抛光目标表面。

本公开的第五方面提供了一种用于涡轮机处理的方法，其包括：使构件的目标表面绕着第一旋转轴线旋转；使擦亮辊的擦亮表面绕着第二旋转轴线旋转，其中第二旋转轴线与第一旋转轴线大致不平行；以及在目标表面的旋转和擦亮表面的旋转期间，使擦亮辊的擦亮表面与构件的目标表面接触，以产生具有较大比表面面积和减小的表面粗糙度的抛光目标表面，并且将残余压缩应力给予构件，其中抛光目标表面与相邻构件之间的摩擦系数大于目标表面与相邻构件之间的初始摩擦系数。

本公开的第六方面提供了一种构件，其包括：具有其中的孔口用于接收涡轮机轴和车床卡盘中的一种的可旋转本体，其中孔口关于可旋转本体的旋转轴线大致沿轴向定向；以及联接于本体并且包括关于本体的旋转轴线沿轴向延伸的表面的凸缘，其中凸缘的表面包括凹陷，并且其中凸缘的表面的表面粗糙度和压缩应力均大于构件的其余部分的表面粗糙度和压缩应力。

技术方案1.一种表面处理工具，其包括：

车床组件，其具有构造成将构件接收在其上的车床卡盘，其中所述车床卡盘使所述构件绕着第一旋转轴线旋转，并且其中所述构件包括关于所述第一旋转轴线沿轴向定向的暴露的轴向目标表面；

磨砂机，其通过所述车床组件的工具臂联接于所述车床组件，其中所述磨砂机包括沿与所述第一旋转轴线大致不平行的第二轴线延伸的砂磨表面，使得所述砂磨表面选择性地接触所述构件的所述目标表面；以及

驱动系统，其联接于所述磨砂机，用于使所述磨砂机绕着所述第二轴线旋转，并且使所述磨砂机压制抵靠所述构件，以在所述构件与所述砂磨表面的接触期间产生具有较大比表面面积和减小的表面粗糙度的抛光的目标表面。

技术方案2.根据技术方案1所述的表面处理工具，其特征在于，所述构件包括轮凸缘，并且其中所述目标表面包括所述轮凸缘的匹配面。

技术方案3.根据技术方案1所述的表面处理工具，其特征在于，所述抛光的目标表面还呈现增大的摩擦系数。

技术方案4.根据技术方案1所述的表面处理工具，其特征在于，所述第二轴线大致垂直于所述第一旋转轴线。

技术方案5.根据技术方案1所述的表面处理工具，其特征在于，所述磨砂机包括绕着所述第二轴线沿周向定位的滚筒磨砂机。

技术方案6.根据技术方案1所述的表面处理工具，其特征在于，所述表面处理工具还包括联接于所述车床组件的修整工具，其中所述修整工具独立于所述磨砂机。

技术方案7.根据技术方案6所述的表面处理工具，其特征在于，所述修整工具包括绕着所述第二轴线和第三旋转轴线中的一个沿周向定位的修整元件，其中所述第三旋转轴线至少不同于所述第二轴线。

技术方案8.根据技术方案1所述的表面处理工具，其特征在于，所述车床组件的所述工具臂还包括用于使所述磨砂机与所述构件的所述目标表面选择性地对准的轨道。

技术方案9.一种用于处理构件的方法，所述方法包括：

使构件的目标表面绕着第一旋转轴线旋转；

使磨砂机的砂磨表面绕着第二轴线旋转，其中所述第二轴线与所述第一旋转轴线大致不平行；以及

在所述目标表面的旋转和所述砂磨表面的旋转期间，使所述磨砂机的所述砂磨表面与所述构件的所述目标表面接触，以产生具有较大比表面面积和减小的表面粗糙度的抛光目标表面，其中所述抛光目标表面与相邻构件之间的摩擦系数大于所述目标表面与所述相邻构件之间的初始摩擦系数。

技术方案10.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述构件包括轮凸缘，并且其中所述目标表面包括所述轮凸缘的匹配面。

技术方案11.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述第一旋转轴线与所述轮凸缘的旋转轴线大致平行，并且其中所述第二轴线大致垂直于所述第一旋转轴线。

技术方案12.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述构件配置在涡轮机组件中，而不在所述接触之后进一步修改所述目标表面。

技术方案13.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述抛光的目标表面引发在所述构件与所述相邻构件之间的在其间的接触期间的金属结合力。

技术方案14.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述砂磨表面的比表面面积大于所述目标表面的初始比表面面积。

技术方案15.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述目标表面包括铬(cr)、钼(mo)、镍(ni)和钒(v)中的至少一种。

技术方案16.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述目标表面的旋转期间和在所述目标表面与所述磨砂机接触之前使所述构件与修整工具接触。

技术方案17.一种构件，其包括：

本体，其具有其中的孔口用于接收涡轮机轴和车床卡盘中的一种，其中响应于所述本体联接于所述车床卡盘，所述孔口关于所述本体与所述车床卡盘的旋转轴线大致沿轴向定向；以及

凸缘，其联接于所述本体并且包括关于所述本体的所述旋转轴线沿轴向延伸的表面，其中所述凸缘的所述表面包括凹陷，并且其中所述凸缘的所述表面的表面粗糙度小于所述构件的其余部分的表面粗糙度。

技术方案18.根据技术方案17所述的构件，其特征在于，所述凸缘的所述轴向表面包括铬(cr)、钼(mo)、镍(ni)和钒(v)中的至少一种。

技术方案19.根据技术方案17所述的构件，其特征在于，所述表面包括构造成在所述构件的操作期间接触沿轴向对准的表面的所述凸缘的匹配面。

技术方案20.根据技术方案17所述的构件，其特征在于，所述本体和所述凸缘均包括涡轮轮的子构件。

附图说明

公开的系统的这些及其它的特征将从连同附图进行的系统的各种方面的以下详细描述更容易理解，该附图绘出了各种实施例，在该附图中：

图1为常规涡轮机系统的透视图。

图2提供了根据本公开的实施例的表面处理工具和构件的透视图。

图3提供了根据本公开的实施例的表面处理工具和目标表面的放大局部截面视图。

图4提供了根据本公开的实施例的接触构件的表面处理工具的局部截面视图。

图5提供了根据本公开的实施例的构件的透视图。

注意的是，附图不一定按比例。附图旨在仅绘出本发明的典型方面，并且因此不应当认作是限制其范围。在附图中，相似的标记在附图之间表示相似的元件。

部件列表

100涡轮机

102压缩机部分

104涡轮部分

106转子

108燃烧器组件

110燃烧器

112压缩机转子轮

114第一级压缩机转子轮

116第一级压缩机转子叶片

118翼型件部分

120涡轮转子轮

122转子轮

124涡轮转子叶片

200表面处理工具

202车床组件

204车床卡盘

206工具臂

208驱动机构

210构件

212轴向面

214凸缘

216轴向目标表面

218孔口

219可旋转的联接件

220砂磨工具

222砂磨表面

224促动器

225内部驱动系统

226修整工具

228元件

230轨道

232轴承

320擦亮辊

322擦亮表面

325内部驱动系统

330凹痕

400本体。

具体实施方式

在以下描述中，参照附图，该附图形成其一部分，并且其中经由图示示出了其中可实践本教导的特定示例性实施例。足够详细地描述这些实施例，以使得本领域技术人员能够实践本教导，并且将理解，可使用其它实施例，并且可作出改变而不脱离本教导的范围。因此，以下描述仅为说明性的。

本公开的实施例可提供用于涡轮机的表面处理工具、用于处理构件的方法和/或具有本文中论述的各种技术性质的构件。根据本公开的表面处理工具可实施为具有对应的车床卡盘的车床组件。车床卡盘可将构件(例如，适于联接于转子的涡轮机的轮)接收在其上。车床卡盘可使构件绕着第一旋转轴线旋转，并且构件可包括在定位在车床卡盘上时暴露的目标表面。在一个实施例中，车床组件还可包括砂磨器具(本文中称为"磨砂机")，作为常规湿表面处理工具的一种对比类型。磨砂机可包括砂磨表面，其能够绕着不同于(即，非平行于)车床卡盘的旋转轴线的第二旋转轴线旋转。在另一个实施例中，车床组件可包括用于提供不同类型的干表面处理的擦亮辊。擦亮辊因此可包括擦亮表面，并且可绕着不同于车床卡盘的旋转轴线的第二定向轴线旋转。本公开的实施例中的磨砂机和/或擦亮辊可由能够产生构件的抛光目标表面的一个或更多个结构(例如，一种或更多种金属、金属合金等)构成。抛光目标表面可呈现减小的表面粗糙度和/或增大的比表面面积作为砂磨或擦亮的直接结果。在操作期间，表面磨光和由于由磨砂机和/或擦亮辊的机加工引起的构件之间的金属结合力可增大目标表面的摩擦，并且/或者将残余压缩应力给予构件。如本文中使用的，"残余应力"是指在除去引起应力的机械力之后仍存在于材料中的应力。因此，"残余压缩应力"是指塑料的塑性变形，其中材料压缩变形(即，向内压)，使得材料在材料的擦亮之后继续呈现其表面上的压缩类型的应力。

图1示出了常规涡轮机100，其包括通过公共压缩机/涡轮轴106操作性地联接于涡轮部分104的压缩机部分102。如本文中使用的，用语"轴向"和/或"轴向地"是指物体沿轴线ar的相对位置/方向，轴线ar与涡轮机(具体而言，转子区段)的旋转轴线大致平行。此外，用语"周向"和/或"周向地"是指物体沿圆周的相对位置/方向，该圆周包绕特定轴线，但并未在任何位置处与同一轴线相交。

压缩机部分102可通过燃烧器组件108流体地连接于涡轮部分104。燃烧器组件108包括一个或更多个燃烧器110。燃烧器110可以以宽范围的构造安装于涡轮机100，包括但不限于以筒环形阵列布置。压缩机区段102包括多个压缩机转子轮112。转子轮112包括第一级压缩机转子轮114，其具有均具有相关联的翼型件部分118的多个第一级压缩机转子叶片116。类似地，涡轮部分104包括多个涡轮转子轮120，其包括第一级涡轮轮122，第一级涡轮轮122具有多个第一级涡轮转子叶片124。根据示例性实施例，一个或更多个转子轮112,114,120,122可通过实施便携式铣削装置和/或铣削技术来机加工。然而，将理解的是，涡轮机100的其它构件和/或其它涡轮机系统内的类似构件也可利用本文中论述的一个或更多个便携式铣削工具机加工，或者另外受制于本文中所述的过程的实施例。

转向图2，示出了根据本公开的实施例的表面处理工具200。表面处理工具200可包括车床组件202。车床组件202继而可包括车床卡盘204、工具臂206和组件驱动系统208，用于传送和/或产生机械功率用于操作本文中论述的构件和子构件中的一个或更多个。也可已知为并且称为"刀架"的车床卡盘204可提供为可旋转的平台，其具有构造成将构件接收在其上的简单或复合的三维形状。在示例性实施例中，车床卡盘204可为大致圆柱形形状，并且可具有大致等于涡轮机转子的直径的直径。车床卡盘204可适于绕着第一旋转轴线a1并且大致沿第一旋转路径r1旋转。如在本文中别处论述的，工具臂206可包括其上的一个或更多个机加工元件，使得工具臂206可定位成向联接于车床卡盘204的构件提供其它表面处理。

组件驱动系统208可联接于或另外可包括例如收纳在工具臂206的结构内的马达系统。组件驱动系统208的马达系统可将各种类型的功率(例如，燃料、电等)转换成机械能用于促动如本文中论述的车床组件202的构件。例如，马达系统可使车床卡盘204旋转以允许处理其上的构件，和/或驱动联接于工具臂206的一个或更多个工具。车床组件202的结构可适当地确定尺寸以收纳任何当前已知或以后开发的马达系统(例如，电动机系统)的构件。在实施例中，驱动机构208可直接地或间接地机械联接于车床卡盘204，以容许车床卡盘204绕着第一旋转轴线a1旋转。

车床组件202的车床卡盘204可将构件210接收在其上。涡轮机构件210可以以适于绕着涡轮机如燃气涡轮、蒸汽涡轮、水轮机等的转子旋转的旋转装备的一个或更多个件的形式提供。在示例性实施例中，构件210可呈涡轮轮122(图1)的形式，其适于保持例如多个叶片元件，如，从其沿径向延伸的涡轮转子叶片124(图1)。在该程度上，构件210还可包括关于第一旋转轴线a1在其径向表面上的多个径向燕尾部和/或燕尾槽(未示出)。涡轮机构件210还可包括构造成接合和/或接收涡轮机的其它构件的轴向面212。涡轮机构件210可包括或另外联接于例如定位在轴向面212上的凸缘214。因此，凸缘214可包括暴露的轴向目标表面216，用于在涡轮机如涡轮机100的操作期间接触和/或另外接合轴向相邻的构件。包括凸缘214和/或轴向目标表面216的构件210的整体或一部分可由钢和/或包括超级合金材料的合金(例如，钢基和/或镍基合金)构成，并且在一些实施例中，可包括铬(cr)、钼(mo)、镍(ni)或钒(v)中的一种或更多种。因此，理解的是，构想出构件210的许多材料成分。尽管凸缘214由图2中的实例示为直接地沿轴向联接于涡轮机210的其余部分，但理解的是，一个或更多个插置的结构可基于处理的构件210的类型而存在。

孔口218可沿轴向延伸穿过包括凸缘214的构件210。孔口218可适于在其中接收和/或可滑动地接合涡轮机的转子，例如，转子106(图1)。车床卡盘204可通过包括呈例如从车床卡盘204的轴向凸起形式的可旋转联接件219来收纳构件210，该轴向凸起具有与孔口218大致相同的截面区域。如图2中所示，可旋转的联接件219可定形成容许构件210与车床卡盘204和/或在车床卡盘204上的旋转移动。可旋转的联接件219可以可选地包括联锁特征(例如，机械地启用和/或停用的锁)来将构件210固持在关于可旋转的联接件219的固定位置，同时容许构件210在穿过车床卡盘204期间的旋转。理解的是，可旋转的联接件219可实施为构造成机械地接合和/或定位在孔口218内的一个或更多个其它构件。理解的是，车床卡盘204可由一个或更多个其它当前已知或以后开发的类型的可旋转联接件接收和可旋转地接合构件210。

在操作期间，作为涡轮机系统的一部分，构件210的凸缘214可接触和接合沿轴向相邻的构件，例如，相邻的轮的另一个凸缘。对于安装在转子114(图1)上的各个构件，操作者可期望在使用期间保持一致的相对周向位置，并且对于处理过程而言，保持该物理关系。在一些情况下并且在一些状态中，匹配表面如轴向目标表面216可由于与其它构件的延伸的接触和随后的机械磨损而呈现减小的摩擦系数(即，表示材料的表面上的摩擦力的强度的因数)，由此导致消极的效果，如，一个构件关于另一个的可能旋转滑移。车床组件202的修理器具可接触轴向目标表面216来增大轴向目标表面216的摩擦系数，例如，通过减小轴向目标表面216的表面粗糙度同时增大轴向目标表面216的比表面面积。如本文中使用的，用语"比表面面积"大体上表示微观水平上的材料的暴露的表面面积。材料的比表面面积的改变可对普通观察者而言是不可识别的，但可引起一种材料与另一种材料之间的匹配接合的相当大改变。在根据本公开的应用中，较光滑(即，较低)表面粗糙度可与一种材料与另一种之间的增大的摩擦系数(例如，通过提供增大的接触表面面积)相关联，由此增大轴向目标表面216的比表面面积和其对应的摩擦系数。在示例性实施例中，磨砂机220可通过工具臂206联接于车床组件202，并且可包括其上的砂磨表面222。砂磨表面222可绕着第二旋转轴线a2旋转，使得砂磨表面222可大致沿以箭头r2指示的方向旋转。第二旋转轴线a2可与第一旋转轴线a1大致不平行，例如，通过具有角差□1，其具有关于第一旋转轴线a1的例如在近似5°到175°之间或在近似185°到近似355°之间的值。理解的是，在一些实施例中，□1可具有近似90°的值，并且由此引起第二旋转轴线a2关于第一旋转轴线a1大致垂直地延伸。为了容许砂磨表面222的旋转移动，磨砂机222可以以例如具有沿周向设在其上的砂磨表面222的滚筒磨砂机的形式提供。在角定向的背景下，用语"大致"或"大致地"可涵盖除参考轴线之间的陈述的关系之外的限定角关系(例如，平行、垂直等)的微小误差裕度内(例如，1%、5%、10%等内)的任何和所有角关系。

参照图3，砂磨表面222和轴向目标表面216的放大截面视图提供成展示构件210(图2)的表面处理。在表面处理工具200(图2)的操作期间，砂磨表面222可选择性地接触构件210(图2)上的凸缘214(图2)的轴向目标表面216，例如，在接触区域ca内。为了减小轴向目标表面216的表面粗糙度，砂磨表面222可接触轴向目标表面216，同时绕着第二旋转轴线a2旋转。涡轮机构件210和凸缘214可绕着第一旋转轴线a1旋转。在轴向目标表面216旋转并且接触旋转砂磨表面222时，轴向目标表面216的至少一部分可由以砂磨表面222产生的轴向目标表面216中的凹陷处理。在其它实施例中，在与轴向目标表面216接触期间，砂磨表面222可保持静止，或者可沿径向振荡。因此，在轴向目标表面216绕着第一旋转轴线a1旋转时，构想出砂磨表面222与轴向目标表面216之间的许多形式的相对运动。此外，砂磨表面222与轴向目标表面216之间的接触可增大轴向目标表面216的比表面面积，由此增大构件210与定位成邻近于轴向目标表面216的任何构件之间的接触总量。

砂磨表面222的材料成分可由一种或更多种材料构成，该一种或更多种材料抛光轴向目标表面216，以具有带例如减小的表面粗糙度和增大的比表面面积的对应表面磨光。例如，在涡轮机210(图2)和/或凸缘214由金属物质(如例如，钢和/或超级合金(例如，超级合金材料))构成的情况下，砂磨表面222也可由金属物质构成。在实施例中，如本文中所述，凸缘214的轴向目标表面216可完全或部分由mo、cr和/或v构成。轴向目标表面216与相邻构件之间的金属结合力可由此由各个构件的材料成分的相似性引起，这可引起一种物质中的相似原子变为电吸引至另一物质中的原子。金属结合力的出现可由此产生构件210的轴向匹配表面216与涡轮机组件的相邻安装转子的元件之间的吸引力。轴向匹配表面216与砂磨表面222之间的压制力由图3中的实例以矢量fc和fc'表示。结果，轴向匹配表面216的抛光表面可在放置成与相邻构件接触时由于减小的表面粗糙度和增大的比表面面积两者而呈现增大的摩擦系数。此外，这些效果可在涡轮机100(图1)的操作期间增加构件210与相邻构件之间的转矩传送。

相比于可依靠例如使用研磨材料或具有粗糙表面轮廓(关于轴向目标表面216)的材料来减小处理的表面的光滑度和表面面积的常规处理技术，砂磨表面222可具有带关于轴向目标表面216的表面轮廓的更大面积的光滑表面。即，砂磨表面222可通过有意地减小轴向目标表面216的粗糙度来部分地处理轴向目标表面216以由此增大其总比表面面积，而非采用轴向目标表面216与具有相似粗糙表面轮廓的材料之间的相当大的峰到峰或谷到谷的接触。在示例性实施例中，砂磨表面222可具有低于轴向目标表面216的初始表面粗糙度的表面粗糙度。两个抛光的大致平的表面之间的该接触可增大在操作期间在轴向目标表面216与其它构件的相邻轴向表面之间的摩擦系数。

返回图2，车床组件202的工具臂206可包括附加构件，以提供涡轮构件210的另外的表面处理。具体而言，工具臂206可构造成在多个过程中处理涡轮构件210和/或凸缘214，而不从车床卡盘204除去涡轮构件210。例如，工具臂206可包括其中的促动器224，用于调整磨砂机220和/或联接于车床组件202的其它工具关于构件210的位置。促动器224可提供为任何当前已知或以后开发的装置用于在包括为结构构件的一部分时提供可变的长度大小。例如，促动器224可实施为例如线性促动器、压电促动器、气动促动器、伺服促动器、纳米促动器、液压促动器、马达驱动的促动器和/或用于提供可调整长度的任何其它当前已知或以后开发的机构中的一种或更多种。

使磨砂机220的位置和/或工具臂206的长度变化可调整构件210与工具臂210的机加工元件如磨砂机220之间的分离距离。通过例如利用促动器224调整工具臂206，可使磨砂机220与构件210接触和/或不接触。此外，磨砂机220可包括其中的内部驱动系统225，用于在处理期间使砂磨表面222压制抵靠构件210。在备选实施例中，内部驱动系统225可设在工具臂206内，并且可操作性地连接于磨砂机220，例如，通过机械联接、电联接、气动联接、液压联接等。理解的是，内部驱动系统225的功能可例如由组件驱动系统208提供。在任何情况下，内部驱动系统225可实施为例如液压驱动系统、机电马达、液压驱动系统等中的一种或更多种。

车床组件202还可包括例如联接于工具臂206的修整工具226。修整工具226可在结构上独立于磨砂机220，使得修整工具226可与磨砂机220组合和/或分开地使用。修整工具226可包括修整元件228，其以例如锯切割机、螺纹铣刀、水切割机和/或用于除去车床组件202上的工件(例如，涡轮构件210)的部分的任何其它当前已知或以后开发的类型的钻头的形式提供。不管使用的实施例，修整元件228还可构造成绕着第三旋转轴线a3(延伸到页面中)旋转，第三旋转轴线a3可不同于第一旋转轴线a1和/或第二旋转轴线a2。例如，用于修整元件228的第三旋转轴线a3可大致垂直于第一旋转轴线a1和第二旋转轴线a2，例如通过延伸入和延伸出图2的透视图中的页面。修整工具226可由此提供构件210的初步机加工，例如通过从构件210除去较大量材料，而不处理以磨砂机220处理的构件，例如，凸缘214的轴向目标表面216。

为了使磨砂机220、修整工具226和/或其它处理工具与构件210接触，工具臂206可包括轨道230。更具体而言，磨砂机220、修整工具226和/或其它工具的轴承232可机械地联接于轨道230，使得磨砂机220、修整工具226和/或其它工具可选择性地移动横跨工具臂206，例如，朝向或远离构件210。轨道230与各个轴承232之间的联接可提供为例如滚动轴承、滑动和匹配接合、磁性或磁性/机械接合等。使用者可在人工地或借助于包括在工具臂206内和/或外的其它工具操作期间，人工地移动联接于轨道230的磨砂机220、修整工具226和/或其它工具。例如，工具臂206可包括其中的促动系统(例如由电功率、液压流体等操作)，用于移动磨砂机220、修整工具226等横跨轨道230。在其中省略轨道230的实施例中，工具臂206的构件如磨砂机220和/或修整工具226可提供成固定定位在工具臂206上，使得促动器224可使磨砂机220和/或修整工具226朝构件210移动得更近或移动得更远离构件210。还理解的是，在期望和/或适用的情况下，通过轨道230的机械接合和从促动器224的移动可一起使用。在又一些实施例中，磨砂机220的内部驱动系统225和/或其它驱动系统也可使联接于工具臂206的工具移动横跨轨道230。不管使用的实施例，轨道230可允许联接于轨道230的磨砂机220、修整工具226和/或工具臂206的其它构件移动成与构件210接触和/或不接触。

参照图4，表面处理工具200的实施例可包括用于处理轴向目标表面216的其它器具。例如，工具臂206可包括具有其上的擦亮表面322的擦亮辊320。擦亮辊320可以可选地包括用于将擦亮辊320联接于工具臂206的轨道230的轴承232。擦亮表面322可以可旋转地附接于擦亮辊320的其余部分，使得擦亮表面322沿线r2绕着以关于第一旋转轴线a1的非平行方向定向的第二旋转轴线a2'旋转。旋转轴线r1,r2'之间的角定向的差异可由角差□2表示，角差□2具有例如近似5°到175°之间或近似185°到近似355°之间的值。擦亮表面322可由能够经由滑动接触来使表面变形以将残余压缩应力给予擦亮的材料的一种或更多种纯金属和/或金属合金构成。作为实例，擦亮表面322可由例如钢和/或超级合金材料构成。在操作期间，擦亮辊320的内部驱动系统325和/或擦亮辊320关于工具臂206的移动可使擦亮表面322与凸缘214的轴向匹配表面216接触，使得旋转擦亮表面322抵靠轴向匹配表面216滚动。内部驱动系统325可实施为关于内部驱动系统225(图2)在本文中别处论述的示例性系统中的一个或更多个，并且作为备选，可实施为操作性地联接于擦亮辊320的组件驱动系统208。

擦亮表面322抵靠轴向匹配表面216的滚动可在其中产生凹陷330，并且由此可增大轴向匹配表面216的残余压缩应力。在操作期间，内部驱动系统325可使擦亮表面322机械地压制抵靠构件210，以增大构件210与任何轴向相邻的构件之间的金属结合力。因此，作为车床组件202的一部分的擦亮辊320的使用可将残余压缩应力给予轴向匹配表面216。还理解的是，设在工具臂206与磨砂工具220之间的各种联接、对准和接合特征等也可适于和/或用于擦亮辊320。

一起参照图2和4，本公开的实施例还提供用于处理构件210的方法，其使用例如具有砂磨工具220和/或擦亮辊320的车床组件202。用于处理构件210的方法可包括例如通过使车床卡盘204绕着同一轴线旋转来使轴向目标表面216绕着第一旋转轴线a1旋转。如在本文中别处论述的，轴向目标表面216可为凸缘214的匹配面，其构造成与涡轮机系统如涡轮机100(图1)的其它构件接触和/或旋转。在根据本公开的方法中，砂磨工具220和/或擦亮辊320还可分别绕着第二旋转轴线a2,a2'旋转，使得砂磨工具220和/或擦亮辊320绕着与第一旋转轴线a1大致不平行的轴线旋转。在其中利用砂磨工具220处理轴向目标表面216的情况下，砂磨表面222可定向成绕着大致垂直于第一旋转轴线a1的第二旋转轴线a2旋转。在其中轴向目标表面216使用擦亮表面322处理的实施例中，第二旋转轴线a2'也可大致垂直于第一旋转轴线a1，或者可定向成具有特定角差□，例如，如图4中所示。为了处理构件210，旋转砂磨和/或擦亮表面222,322可接触旋转轴向目标表面216。各个表面之间的接触和各个表面的(多种)材料成分可通过砂磨工具222和/或擦亮辊320的施加来产生轴向目标表面216上的抛光、擦亮表面，如本文中论述的。也如本文中论述的，在接触之前，轴向目标表面216的初始表面粗糙度可大于抛光的轴向目标表面216的表面粗糙度。在达预定时间(例如，三十秒、十分钟、两小时等)的旋转表面之间的接触之后，轴向目标表面216的摩擦系数可由于具有带使用砂磨表面222和/或擦亮表面322形成的减小粗糙度的较大比表面面积而增大。在构件210的轴向目标表面216接触擦亮表面322的情况下，轴向目标表面216还可给予有残余压缩应力。摩擦和残余压缩应力(在适用的情况下)的增大可至少部分地源于轴向目标表面210与擦亮表面322之间的引发的赫兹接触。赫兹接触大体上是指两个圆形表面之间的应力引发形式的机械接触，其中两个圆形表面由于将它们压在一起的机械负载而经历变形。在该程度上，擦亮辊322与轴向目标表面216之间的接触可增大各个构件之间的赫兹接触的摩擦和/或变形效果。

除以砂磨工具220和/或擦亮辊320处理构件210之外，本公开的实施例可包括用于构件210的表面处理的附加步骤。例如，根据本公开的方法可包括在另外的方法步骤中砂磨和/或擦亮轴向目标表面216之前以修整工具226除去构件210的部分。在本文中别处论述以修整工具226实施的示例性修整过程。在磨砂机220和/或擦亮辊320之前使用修整工具226可允许单个车床组件202可在构件210上实施较大数量的处理过程，而不使用单独的机加工组件。在以砂磨工具220增大轴向目标表面216的摩擦系数和/或以擦亮辊320增大摩擦和压缩应力两者之后，根据本公开的方法还可包括将构件210配置在涡轮机组件(例如，涡轮机100(图1))中。具体而言，构件210可从车床卡盘204除去并且接着安装在涡轮机100(图1)内，而不在本文中所述的砂磨和/或擦亮之后对轴向目标表面216执行另外的修改，例如，附加处理。除其它优点外，根据本公开的方法提供了使用具有工具臂206的车床组件202来完全处理构件210和其部分，而不需要呈其它技术如构件210的湿喷砂形式的另外处理的能力。

参照图5，本公开的实施例可包括构件210，其具有源自使用根据本文中提供的本公开的表面处理工具200和/或方法的物理性质。涡轮机构件210可包括呈例如转子轮或涡轮机组件如涡轮机100(图1)的其它沿轴向安装的部分的形式的本体400。本体400可沿轴向联接于凸缘214，其可为联接于本体400的不同构件，或者可表示与本体400集成的构件210的一部分。还理解的是，本体400的几何轮廓可比图5中所示的实施例更复杂。在任何情况下，孔口218可沿轴向延伸穿过凸缘214和本体400，可选沿构件210的中心线轴线，即，第一旋转轴线a1。凸缘214可沿轴向定位成邻近于本体400，并且可包括其上的轴向目标表面216，使得轴向目标表面216可沿轴向接触和接合在操作期间沿轴向定位成邻近于轴向目标表面216并且/或者与轴向目标表面216对准的涡轮机系统的其它构件。轴向目标表面216的表面粗糙度可在由在本文中别处论述的过程处理之后减小，并且此外，轴向目标表面216可在处理之前增大关于比表面面积的较大的轴向比表面面积。此外，轴向目标表面216可包括一个或更多个凹陷330，其例如由表面处理工具200的实施例和/或在根据本公开的方法期间形成。各个凹陷330可由此定形成呈受影响的区域擦亮图案的形式。凹陷330可大致均匀地分布在凸缘214的轴向目标表面216各处，但可在其它表面(包括本体400和/或构件210的其余部分的其它轴向表面)中缺失。如在本文中别处论述的，轴向目标表面216可由钢、钢合金和/或其它金属物质构成，使得凸缘214能够操作用于用作涡轮机系统如涡轮机100(图1)中的沿轴向联接于转子114(图1)的涡轮轮的子构件。

除轴向目标表面216的增大摩擦系数和/或残余压缩应力之外，凹陷330的存在可指示构件210之前利用根据本公开的表面处理工具200和/或方法的实施例处理。此外，根据本公开的实施例的构件210还可提供其它技术和商业优点。例如，在包括为涡轮机100(图1)的一部分时，构件210可以以与安装在同一转子114上的轴向相邻的构件相同的转速旋转。在适用的情况下，轴向目标表面216中的残余压缩应力的存在还可提高构件210匹配地接合涡轮机系统的其它构件的能力。构件210的给予的残余压缩应力还可改进构件210对磨损、机械冲击和/或其它事件或物理因素的抵抗力。更具体而言，本公开的实施例可提供用于构件210的表面处理的方法，提供例如缩短的执行时间，以及以具有工具臂206和其中的其子构件的实施例的单个车床组件202实施多个处理过程的能力。

本文中使用的用语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还将理解的是，用语"包括(comprises)"和/或"包含(comprising)"在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。

该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。