涡轮机械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，且更特别地涉及表面加工工具、处理构件(例如，涡轮机构件)的方法以在接触轴向邻近构件时提供增加的摩擦力，和/或呈现更大的压应力。

背景技术：

构件的部署后的处理，诸如修理、改进、再磨光、等(在本文中共同地认定为“处理”或“多种处理”)，可提高大型涡轮机组件的使用寿命和质量，而不需要生产新的、完整的组件和/或其单独的构件。涡轮机的若干个构件(诸如适于在其中接收叶片的可旋转的叶轮)在生产和/或操作种可经由直接机械接触接合其他构件。构件之间的摩擦接触能够帮助维持两个或更多个构件(例如，涡轮机组件的轴向邻近安装转子的叶轮)之间期望的机械关系。

在构件的常规处理工艺中，涡轮机维修人员可将涡轮机的叶轮从其对应的转子上去除以将湿研磨喷砂处理施加至叶轮的一个或更多个接触表面。诸如湿研磨喷砂的工艺可在改变它们的机械性质中的一些之外，清理这些接触表面。然而，湿研磨喷砂处理通常必须将涡轮机叶轮安装在专用组件(例如，喷砂台)上，由此增加在处理中使用的工艺和设备的总体数量。此外，湿研磨喷砂常规地促使处理后的表面呈现更大的表面粗糙度，并伴有至少部分减小的比表面积，例如，由在喷砂处理期间从表面去除材料引起的。

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：车床组件，具有构造成在其上接收构件的车床卡盘，其中该车床卡盘围绕第一旋转轴线旋转构件，且其中该构件包括相对于第一旋转轴线轴向定向的暴露的轴向目标表面；通过其工具臂联接到车床组件的砂光机(sander)，其中该砂光机包括沿着与第一轴线基本不平行的第二轴线延伸的砂光表面(sanding surface)，使得该砂光表面选择性地接触构件的目标表面；以及联接到砂光机上的驱动系统，其用于围绕第二轴线旋转砂光机，并将砂光机压抵在构件上，以在构件和砂光表面接触期间产生抛光的目标表面，其具有更大的比表面积和降低的表面粗糙度。

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：围绕第一旋转轴线旋转构件的目标表面；围绕第二轴线旋转砂光机的砂光表面，其中第二轴线与第一旋转轴线基本不平行；以及在目标表面的旋转和砂光表面的旋转期间，使砂光机的砂光表面与构件的目标表面接触，以产生抛光的目标表面，其具有更大的比表面积和降低的表面粗糙度，其中抛光的目标表面和邻近构件之间的摩擦系数大于目标表面和邻近构件之间的原始摩擦系数。

本公开的第三方面提供了一种构件，其包括：主体，其具有在其内用于接收涡轮机轴和机床卡盘中的一个的孔，其中响应于联接到机床卡盘上的主体，孔相对于主体和车床卡盘的旋转轴线基本轴向地定向；以及凸缘，其联接到主体上并包括相对于主体的旋转轴线轴向延伸的表面，其中凸缘的表面包括凹口，且其中凸缘的表面的表面粗糙度大于构件的其他部分的表面粗糙度。

本公开的第四方面提供了一种表面处理工具，其包括：车床组件，其具有车床卡盘，车床卡盘构造成在其上接收构件，其中车床卡盘围绕第一旋转轴线旋转构件，且其中构件包括相对于第一旋转轴线轴向定向的暴露的轴向目标表面；磨光辊(burnishing roller)，其联接到车床组件并包括在其上的磨光表面，其中该磨光表面构造成围绕与第一旋转轴线基本不平行的第二旋转轴线旋转，使得该磨光表面选择性地接触构件的目标表面以抵着构件施加压应力；以及联接到砂光机上的驱动系统，其用于围绕第二旋转轴线旋转砂光机，并将砂光机压抵在构件上，以在构件和砂光表面之间的接触期间产生抛光的目标表面，其具有更大的比表面积以及降低的表面粗糙度。

本公开的第五方面提供了一种用于涡轮机处理的方法，包括：围绕第一旋转轴线旋转构件的目标表面；围绕第二旋转轴线旋转磨光辊的磨光表面，其中第二旋转轴线与第一旋转轴线基本不平行；以及在目标表面的旋转和磨光表面的旋转期间，使磨光辊的磨光表面与构件的目标表面接触，以产生抛光的目标表面，其具有更大的比表面积以及降低的表面粗糙度，并向构件施加残余压应力，其中抛光的目标表面和邻近构件之间的摩擦系数大于目标表面和邻近构件之间的原始摩擦系数。

本公开的第六方面提供了一种构件，其包括：可旋转的主体，其具有在其内用于接收涡轮机轴和机床卡盘中的一个的孔，其中该孔相对于可旋转的主体的旋转轴线基本轴向地定向；以及凸缘，其联接到主体上并包括相对于主体的旋转轴线轴向地延伸的表面，其中凸缘的表面包括凹口，以及其中凸缘的表面的表面粗糙度和压应力各自大于构件的其他部分的表面粗糙度和压应力。

技术方案1.一种表面处理工具(200)，包括：

具有车床卡盘(204)的车床组件(202)，该车床卡盘(204)构造成在其上接收构件(210)，其中所述车床卡盘(204)围绕第一旋转轴线旋转所述构件(210)，且其中所述构件(210)包括相对于所述第一旋转轴线轴向地定向的暴露的轴向目标表面(216)；

磨光辊(320)，其联接至所述车床组件(202)并在其上包括磨光表面(322)，其中所述磨光表面(322)构造成围绕与所述第一旋转轴线基本不平行的第二旋转轴线旋转，使得所述磨光表面(322)选择性地接触所述构件(210)的目标表面以抵着所述构件(210)施加压应力；以及

驱动系统，其联接至所述砂光机(220)以用于围绕所述第二旋转轴线旋转所述砂光机(220)，并将所述砂光机(220)压抵在所述构件(210)上，以在所述构件(210)和所述砂光表面(222)之间的接触期间产生抛光的目标表面，其具有更大的比表面积和降低的表面粗糙度。

技术方案2.根据技术方案1所述的表面处理工具(200)，其特征在于，所述构件(210)包括叶轮凸缘(214)，以及其中所述目标表面包括所述叶轮凸缘(214)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(200)，其特征在于，所述磨光表面(322)的几何轮廓成形为在所述磨光表面(322)和所述目标表面(216)之间引起赫兹接触。

技术方案4.根据技术方案1所述的表面处理工具(200)，其特征在于，所述第二旋转轴线基本上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(200)，其特征在于，所述磨光辊(320)包括铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)和钒(V)中的至少一种。

技术方案6.根据技术方案1所述的表面处理工具(200)，其特征在于，还包括联接至所述车床组件(202)的修整工具(226)，其中所述修整工具(226)独立于所述磨光辊(320)。

技术方案7.根据技术方案6所述的表面处理工具(200)，其特征在于，所述修整工具(226)包括围绕所述第二旋转轴线和第三旋转轴线中的一个而周向地定位的修整元件(228)，其中所述第三旋转轴线不同于至少所述第二旋转轴线。

技术方案8.根据技术方案1所述的表面处理工具(200)，其特征在于，所述车床组件(202)的工具臂(206)还包括用于将所述砂光机(220)与所述构件(210)的所述目标表面选择性对准的轨道(230)。

技术方案9.一种用于涡轮机(100)处理的方法，包括：

围绕第一旋转轴线旋转构件(210)的目标表面(216)；

围绕第二旋转轴线旋转磨光辊(320)的磨光表面(322)，其中所述第二旋转轴线与所述第一旋转轴线基本不平行；以及

在所述目标表面(216)的旋转以及所述磨光表面(322)的旋转期间，使所述磨光辊(320)的所述磨光表面(322)与所述构件(210)的所述目标表面接触，以产生抛光的目标表面(216)，其具有更大的比表面积以及降低的表面粗糙度，以及向所述构件(210)施加残余压应力，其中所述抛光的目标表面(216)和邻近构件(210)之间的摩擦系数大于所述目标表面(216)和所述邻近构件(210)之间的原始摩擦系数。

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(210)包括叶轮凸缘(214)，以及其中所述目标表面(216)包括所述叶轮凸缘(214)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叶轮凸缘的旋转轴线基本上平行，以及其中所述第二旋转轴线基本上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，还包括在接触之后将所述构件部署在涡轮机组件中，而没有对所述目标表面的进一步修改。

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在所述构件和所述邻近构件之间的接触期间在它们之间引起金属结合力。

技术方案14.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述磨光表面的几何轮廓构造成在所述磨光表面和所述目标表面之间引起赫兹接触。

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，还包括在所述目标表面的旋转期间以及在所述目标表面与所述磨光辊的接触之前，使所述构件与修整工具接触。

技术方案17.一种构件，包括：

可旋转的主体，其具有在其中用于接收涡轮机轴和机床卡盘中的一个的孔，其中所述孔相对于所述可旋转的主体的旋转轴线基本轴向地定向；以及

凸缘，其联接至主体并包括相对于所述主体的所述旋转轴线轴向地延伸的表面，其中所述凸缘的所述表面包括凹口，所述凸缘的所述表面的表面粗糙度小于所述构件的其他部分的表面粗糙度，且其中所述凸缘的所述表面的压应力大于所述构件的其他部分的表面粗糙度。

技术方案18.根据技术方案17所述的涡轮叶轮，其特征在于，所述凸缘的轴向表面包括铬(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所述的涡轮叶轮，其特征在于，所述轴向表面包括所述凸缘的匹配面，其构造成在所述构件的操作期间接触轴向对齐的表面。

技术方案20.根据技术方案17所述的涡轮叶轮，其特征在于，所述主体和所述凸缘各自包括涡轮叶轮的子构件。

附图说明

从结合描绘各种实施例的附图的本系统的各种方面的以下详细描述，本公开的系统的这些以及其他特征将更容易理解在附图中：

图1为常规的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、部分截面图。

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部分截面图。

图5提供了根据本公开的实施例的构件的透视图。

应当注意这些附图未必按比例绘制。这些附图仅意图描绘本公开的典型方面，并因此不应认定为限制其范围。在附图中，在图之间相似的附图标记表示相似的元件。

零件列表

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 压缩机转子叶轮

114 涡轮转子叶轮

116 第一级压缩机转子叶片

118 翼型件部分

120 转子叶轮

122 涡轮叶轮

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

219 可旋转的联接

220 砂光工具

222 砂光表面

224 致动器

225 内部驱动系统

226 修整工具

228 元件

230 轨道

232 轴承

320 磨光辊

322 磨光表面

325 内部驱动系统

330 凹口

400 主体。

具体实施方式

在下面的说明中，参考了形成其一部分的附图，且在本说明中通过其中可实践本教导的示例性特定的示例实施例中示出。这些实施例足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践该教导，且将理解在不脱离本教导范围的情况下可使用其他实施例且可作出改变。因此，下面的说明仅是示例性的。

本公开的实施例可提供用于涡轮机械的表面处理工具、用于处理构件的方法、和/或具有本文讨论的各种技术特性的构件。根据本公开的表面处理工具可体现为具有相对应的车床卡盘的车床组件。该车床卡盘可在其上接收构件，例如适于被联接到转子上的涡轮机的叶轮。该车床卡盘可围绕第一旋转轴线旋转构件，而当定位在车床卡盘上时，该构件可包括暴露的目标表面。在一个实施例中，该车床组件还可包括砂光工具(本文中称为“砂光机”)，作为与常规湿表面处理工具相对照的一种类型。该砂光机可包括能够围绕第二旋转轴线旋转的砂光表面，第二旋转轴线与车床卡盘的旋转轴线不同(即，不平行)。在另一实施例中，车床组件可包括用于提供不同类型的干表面处理的磨光辊。该磨光辊因此可包括磨光表面并可围绕与车床卡盘的旋转轴线不同地定向的第二轴线旋转。本公开的实施例中的砂光机和/或磨光辊可包括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。作为砂光或磨光的直接结果，该抛光的目标表面可呈现减小的表面粗糙度和/或增加的比表面积。在操作期间，由于通过砂光机和/或磨光辊的加工，构件之间的表面光洁度和金属结合力可增加目标表面的摩擦力和/或向构件施加残余压应力。“残余压应力”，当在本文中使用时，指在引起该应力的机械力已经去除之后，仍然存在于材料之中的应力。“残余压应力”因此指材料的塑性变形，在其中材料压缩变形(即向内压缩)，使得在材料磨光之后，材料在其表面上继续呈现压缩类应力。

图1示出了常规的涡轮机100，其包括经由公共压缩机/涡轮轴106可操作地联接到涡轮部分104的压缩机部分102。当在这里使用时，术语“轴向的”和/或“轴向地”指物体沿着轴线AR的相对位置/方向，轴线AR基本上平行于涡轮机(特别地，转子区段)的旋转轴线。此外，术语“周向的”和/或“周向地”指物体沿着圆周的相对位置/方向，该圆周围绕特定轴线但在任意地方不与同一轴线交叉。

压缩机部分102可经由燃烧器组件108流体连通地连接到涡轮部分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到涡轮机100，包括但不限于布置在罐环式阵列中。压缩机部分102包括多个压缩机转子叶轮112。转子叶轮112包括第一级压缩机转子叶轮114，其具有多个第一级压缩机转子叶片116，该叶片各自具有相关联的翼型件部分118。相似地，涡轮部分104包括多个涡轮转子叶轮120，该涡轮转子叶轮120包括第一级涡轮叶轮122，其具有多个第一级涡轮转子叶片124。按照示例性实施例，一个或更多个转子叶轮112、114、120、122可通过实施便携式研磨装置和/研磨技术来加工。然而，将理解的是，涡轮机100的其他构件，和/或其他涡轮机系统内的相似构件，也可利用本文讨论的一个或更多个便携式研磨工具加工，或以其他方式经历本文描述的过程的实施例。

转向图2，示出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、以及组件驱动系统208，其用于传输和/或产生机械力，以用于操作本文讨论的构件和子构件中的一个或更多个。车床卡盘204，其也被认为且被称为“工具柱(toolpost)”，可以提供为可旋转的平台，其具有构造成在其上接收构件的简单或复合三维形状。在示例实施例中，车床卡盘204基本上为圆柱状并可具有基本上等于涡轮机转子尺寸的尺寸。车床卡盘204可适于围绕第一旋转轴线A₁，并基本上沿着第一旋转路径R₁旋转。工具臂206可在其上包括一个或更多个加工元件，如本文其他地方讨论的，使得工具臂206可被定位成为联接到车床卡盘204上的构件提供其他表面处理。

组件驱动系统208可联接到或以其他方式可包括例如容纳在工具臂206的结构中的马达系统。组件驱动系统208的马达系统可将各种类型的能量(例如燃料、电、等)转化为机械能，来用于致动本文讨论的车床组件202的构件。例如，马达系统可旋转车床卡盘204以允许其上构件的处理，和/或驱动联接到工具臂206上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容纳任意当前已知的或以后研制的马达系统(例如，电子马达系统)的构件。在实施例中，驱动机构208可直接或间接地机械联接到车床卡盘204上以允许车床卡盘204围绕第一旋转轴线A₁旋转。

车床组件202的车床卡盘204可在其上接收构件210。涡轮机构件210可以旋转设备中的一件或更多件的形式提供，其适于围绕诸如汽轮机、蒸汽轮机、水轮机等的涡轮机的转子旋转。在示例实施例中，构件210可为涡轮机叶轮122的形式(图1)，其适于保持例如从其沿径向延伸的多个叶片元件(诸如涡轮机转子叶片124)(图1)。为了这个目的，构件210也可在其径向表面上、相对于第一旋转轴线A₁包括多个径向榫和/或榫槽(未示出)。涡轮机构件210也可包括轴向面212，其构造成接合和/或接收涡轮机的其他构件。涡轮机构件210可包括或以其他方式联接到凸缘214，其例如定位在轴向面212上。凸缘214因此可包括暴露的轴向目标表面216，以用于在诸如涡轮机100的涡轮机的操作期间接触和/或以其他方式接合轴向邻近构件。构件210的整体或部分(包括凸缘214和/或轴向目标表面216)可包括钢、和/或包括超级合金材料的合金(例如钢基和/或镍基合金)，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。因此应当理解能够预期构件210的很多材料组分。虽然凸缘214在图2中举例示出为直接轴向联接到涡轮机210的其他构件上，但应当理解，基于正处理的构件210的类型，可存在一个或更多个插入结构。

孔218可轴向延伸穿过构件210，包括凸缘214。孔218可适于在其内接收和/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可通过包括可旋转的联接219接收构件210，可旋转的联接219为例如自车床卡盘204轴向凸起的形式，具有和孔218基本相同的横截面面积。可旋转的联接219(如图2所示)可成形为允许构件和车床卡盘204一起或在其上的旋转运动。可旋转的联接219可任选地包括联锁特征(例如，机械启动和/或释放的锁)以将构件210相对于可旋转的联接219保持在固定位置上，同时允许构件210在通过车床卡盘204期间的旋转。应当理解，可旋转的联接219可实施为构造成机械地接合和/或定位在孔218内的一个或更多个其他构件。应当理解，车床卡盘204可通过一个或更多个其他当前已知或以后研制类型的可旋转的联接来接收和可旋转地接合构件210。

在作为涡轮机系统的一部分的操作期间，构件210的凸缘214可接触并接合轴向邻近构件，例如邻近叶轮的另一凸缘。操作人员可期望安装在转子114上的每一构件(图1)在使用期间维持一致的相对周向位置，并期望维持这一物理位置关系的处理工艺。在一些情况下并在一些条件下，由于与其他构件长期的接触以及随后的机械磨损，诸如轴向目标表面216的匹配表面可呈现降低的摩擦系数(即，代表材料表面上摩擦力强度的系数)，由此导致负面影响，诸如一个构件相对于另一个的可能的旋转滑动。车床组件202的修理工具可接触轴向目标表面216以例如通过降低轴向目标表面216的表面粗糙度，同时增加轴向目标表面216的比表面积来增加轴向目标表面216的摩擦系数。当在这里使用时，术语“比表面积”通常指材料在显微镜水平下的暴露表面面积。材料的比表面积的变化对普通观察者来说可能是不能识别的，但可引起一种材料和另一种材料之间匹配接合中的显著改变。在根据本公开的应用中，更光滑(即更低的)表面粗糙度可与一种材料和另一种之间的增加的摩擦系数相关(例如，通过提供增加的接触表面面积)，由此增加轴向目标表面216的比表面积以及其相对应的摩擦系数。在示例实施例中，砂光机220可通过工具臂206联接到车床组件202，并可在其上包括砂光表面222。砂光表面222可围绕第二旋转轴线A₂旋转，使得砂光表面222可基本上沿着箭头R₂指示的方向旋转。第二旋转轴线A₂可基本上不平行于第一旋转轴线A₁，例如通过具有角度差θ₁，其相对于第一旋转轴线A₁具有例如在大约5°和175°之间的或在大约185°和大约355°之间的值。应当理解，在一些实施例中，θ₁可具有大约90°的值并由此促使第二旋转轴线A₂相对于第一旋转轴线A₁基本垂直地延伸。为了允许砂光表面222的旋转移动，砂光机220可以以例如鼓形砂光机的形式提供，其具有圆周地设置在其上的砂光表面222。在角度定向的背景下，术语“基本的”或“基本地”可包括，在声明的参考轴线之间的关系之外，限定的角度关系(例如，平行、垂直、等)的误差(例如1％、5％、10％等内)的不显著的限度内的任意或所有角度关系。

参考图3，提供了砂光表面222和轴向目标表面216的放大横截面图以示范构件210(图2)的表面处理。在表面处理工具200(图2)的操作期间，砂光表面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C_A内。为了降低轴向目标表面216的表面粗糙度，砂光表面222可接触轴向目标表面216，同时围绕第二旋转轴线A₂旋转。涡轮机构件210和凸缘214可围绕第一旋转轴线A₁旋转。随着轴向目标表面216旋转并接触旋转的砂光表面222，轴向目标表面216的至少一部分可从轴向目标表面216内由砂光表面222创造的凹口开始处理。在其他实施例中，砂光表面222在与轴向目标表面216接触期间可保持静止或可径向振荡。因此，随着轴向目标表面216围绕第一旋转轴线A₁旋转，可预期砂光表面222和轴向目标表面216之间的很多形式的相对运动。此外，砂光表面222和轴向目标表面216之间的接触可增加轴向目标表面216的比表面积，由此增加构件210和邻近轴向目标表面216定位的任意构件之间接触的总体量。

砂光表面222的材料组分可包括一种或更多种材料，其抛光轴向目标表面216以具有相对应的表面光洁度，具有例如减小的表面粗糙度和增加的比表面积。例如，在涡轮机210(图2)和/或凸缘214由诸如钢和/或超级合金材料(例如，超级合金材料)组成的情况下，砂光表面222还可包括金属物质。在实施例中，凸缘214的轴向目标表面216可整体或部分由Mo、Cr、和/或V组成，如本文中所描述的。轴向目标表面216和邻近构件之间的金属结合力可由此通过每一构件的材料组分的相似性引起，其可促使一种物质的相似的原子变成电力地吸引另一物质中的原子。金属结合力的发生由此在构件210的轴向匹配表面216和涡轮机组件的邻近安装有转子的元件之间产生吸引力。轴向匹配表面216和砂光表面222之间的压力在图3中举例以矢量F_c和F_c′代表。由于降低的表面粗糙度和增加的比表面积两者，作为结果，当与邻近构件接触放置时，轴向匹配表面216的抛光的表面可呈现增加的摩擦系数。其中，在涡轮机100(图1)的操作期间这些效果可增加构件210和邻近构件之间的扭矩传送。

与常规的处理技术相反，其可依赖例如使用研磨材料或具有粗糙表面轮廓(相对于轴向目标表面216)的材料以降低处理表面的粗糙度和表面面积，砂光表面222可具有光滑表面，相对于轴向目标表面216的表面轮廓具有更大的面积。即，砂光表面222可部分通过有意地降低轴向目标表面216的粗糙度以由此增加其总体比表面积而处理轴向目标表面216，而不是轴向目标表面216和具有相似粗糙表面轮廓材料之间的假定基本峰对峰或谷对谷的接触。在示例实施例中，砂光表面222可具有比轴向目标表面215的原始表面粗糙度低的表面粗糙度。两个抛光的、基本上平的表面之间的接触可在操作期间增加轴向目标表面216和其他构件的邻近轴向表面之间的摩擦系数。

回到图2，车床组件202的工具臂206可包括额外的构件以提供涡轮构件210的进一步的表面处理。特别地，工具臂206可构造成在多个工序中处理涡轮构件210和/或凸缘214而不将涡轮构件210从车床卡盘204移除。例如，工具臂206可在其内包括致动器224，以用于调节砂光机220(和/或联接到车床组件202的其他工具)相对于构件210的位置。致动器224可以提供为任意当前已知的或以后研制的装置以用于当被包括为结构构件的部分时，提供可变的长度尺寸。例如，致动器224可体现为例如线性致动器，压电致动器、气压致动器、伺服致动器、纳米致动器、液压致动器、马达驱动致动器、和/或用于提供可调节长度的任意其他当前已知的或以后研制的机构中的一个或更多个。

改变砂光机220的位置和/或工具臂206的长度，能够调节构件210和诸如砂光机的工具臂206的加工元件之间的分离距离。通过调节工具臂206，例如，利用致动器224，砂光机220可被带着与构件210接触和/或不接触。此外，砂光机220可在其内包括内部驱动系统225以用于在处理期间将砂光表面220压抵在构件210上。在备选的实施例中，内部驱动系统225可设在工具臂206内并可操作地连接到砂光机220上，例如通过机械联接、电性联接、气压联接、液压连接、等等。应当理解，内部驱动系统225的功能可例如通过组件驱动系统208提供。在任意事件中，内部驱动系统225可体现为例如气压驱动系统、机电马达、液压驱动系统等中的一个或更多个。

车床组件202还可包括(例如，联接到工具臂206的)修整工具226。修整工具226可与砂光机220结构独立，使得修整工具226可与砂光机220组合和/或单独地使用。修整工具226可包括修整元件228，其以例如锯、螺纹刀具、水切机、和/或用于去除车床组件202上的工件(例如涡轮构件210)的部分的任意其他当前已知的或以后研制类型的切割头的形式提供。不管使用哪个实施例，修整元件228也可构造成围绕第三旋转轴线A₃(延伸进纸面)旋转，其可与第一和/或第二旋转轴线A₁、A₂不同。例如，用于修整元件228的第三旋转轴线A₃可基本上垂直于第一和第二旋转轴线A₁、A₂，例如，通过在图2的透视图中延伸进纸面和延伸出来。修整工具226可由此提供构件210的初步加工，例如，通过从构件210上去除更大量的材料，而不处理使用砂光机220处理过的构件，例如凸缘214的轴向目标表面216。

为了使砂光机220、修整工具226、和/或其他处理工具与构件210接触，工具臂206可包括轨道230。更具体地，砂光机220、修整工具226、和/或其他工具的轴承232可机械地联接到轨道230，使得砂光机220、修整工具226、和/或其他工具可选择性地移动跨过工具臂206，例如，朝向或远离构件210。轨道230和每一轴承232之间的联接可以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。使用者可在操作期间手动或在包括在工具臂206内和/或在工具臂206外部的其他工具的帮助下手动地移动砂光机220、修整工具226、和/或联接到轨道230的其他工具。例如，工具臂206可在其内包括致动系统(例如，通过电源、液压流体、等操作的)，以用于将砂光机220、修整工具226等移动跨过轨道230。在轨道230省略的实施例中，工具臂206的构件(诸如砂光机220和/或修整工具226)可设为固定地定位在工具臂206上，使得致动器224可将砂光机220和/或修整工具226朝向构件210更靠近或更远离构件210移动。还可理解，在期望和/或可应用的时候，通过轨道230的机械接合和自致动器224的移动可一起使用。在又另外的实施例中，砂光机220的内部驱动系统225和/或其他驱动系统也可将联接到工具臂206上的工具移动跨过轨道230。不管使用哪个实施例，轨道230可允许砂光机220、修整工具226、和/或联接到轨道230的工具臂206的其他构件移动到与构件201接触和/或不接触。

参考图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的其他工具。例如，工具臂206可包括在其上具有磨光表面322的磨光辊320。磨光辊320可任选地能够包括轴承232，以用于将磨光辊320联接到工具臂206的轨道230。磨光表面322能够可旋转地附接到磨光辊320的余部，使得磨光表面322围绕相对于第一旋转轴线A₁以非平行方向定向的第二旋转轴线A₂′沿着线R₂旋转。旋转轴线R₁、R₂′之间的角度定向的差可由角度差值θ₂表示，其具有例如在大约5°和175°之间或在约185°和约355°之间的值。磨光表面322可包括能够通过滑动接触以向要磨光的材料施加残余压应力而能够使表面变形的一种或更多种纯金属和/或金属合金。作为例子，磨光表面322可由例如钢和/或超级合金材料制成。在操作期间，磨光辊320的内部驱动系统325和/或磨光辊320相对于工具臂206的运动可将磨光表面322带到与凸缘214的轴向匹配表面216接触，使得旋转的磨光表面322抵着轴向匹配表面216转动。内部驱动系统325可体现为本文中其他地方相对于内部驱动系统225(图2)讨论的示例系统中的一个或更多个，且备选地可体现为可操作地联接到磨光辊320的组件驱动系统208。

磨光表面322抵着轴向匹配表面216的转动可在其内产生凹口330，且由此可增加轴向匹配表面216的残余压应力。在操作期间，内部驱动系统325可将磨光表面322机械地压抵在构件210上以增加构件210和任意轴向邻近构件之间的金属结合力。因此，磨光辊320(作为车床组件202的部分)的使用可以向轴向匹配表面216施加残余压应力。还可以理解，在工具臂206和砂光工具220之间设置的各种联接、对齐以及接合特征等也适用于和/或用于磨光辊320。

一起参考图2和4，本公开的实施例还提供了用于处理构件210的方法，其使用例如具有砂光工具220和/或磨光辊320的车床组件202。用于处理构件210的方法可包括围绕第一旋转轴线A₁旋转轴向目标表面216，例如通过围绕同一轴线旋转车床卡盘204。如本文中其他地方讨论的，轴向目标表面216可为凸缘214的匹配表面，其构造成接合诸如涡轮机100的涡轮机系统的其他构件和/或与其一起旋转(图1)。在根据本公开的方法中，砂光工具220和/或磨光辊320也可分别围绕第二旋转轴线A₂、A₂′旋转，使得砂光工具220和/或磨光辊320围绕基本不平行于第一旋转轴线A₁的轴线旋转。在轴向目标表面216用砂光工具220处理时，砂光表面222可定向成围绕基本垂直于第一旋转轴线A₁的第二旋转轴线A₂旋转。在轴向目标表面216使用磨光表面322处理的实施例中，第二旋转轴线A₂′也可基本上垂直于第一旋转轴线A₁或定向以具有特定角度差θ，例如如图4中所示。为了处理构件210，旋转的砂光和/或磨光表面222、322可接触旋转的轴向目标表面216。各个表面(以及各个表面的(多种)材料组分)之间的接触可通过本文中讨论的砂光工具222和/或磨光辊320的应用在轴向目标表面216上产生抛光的、磨光的表面。还如本文中讨论的，轴向目标表面216(在接触之前)的原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。在旋转表面之间的接触达预定时间(例如，三十秒、十分钟、两小时等)之后，作为由砂光和/或磨光表面222、322的使用形成的、具有带降低的粗糙度的更大的比表面积的结果，轴向目标表面216的摩擦系数增加。在构件210的轴向目标表面216接触磨光表面322的地方，轴向目标表面216也可被施加有残余压应力。摩擦和残余压应力(在可施加的地方)的增加也可至少部分来源于轴向目标表面210和磨光表面322之间的赫兹接触(Hertzian contact)。赫兹接触通常指两个圆表面之间的机械接触的应力生成形式，其中作为将它们压在一起的机械载荷的结果，该两个圆表面经历变形。为了这个目的，磨光辊322和轴向目标表面216之间的接触可增加各个构件之间的摩擦和/或赫兹接触的变形效果。

除用砂光工具220和/或磨光辊320处理构件210之外，本公开的实施例可包括用于构件210表面处理的额外的步骤。例如，根据本公开的方法可包括在进一步的方法步骤中砂光和/或磨光轴向目标表面216之前，利用修整工具226去除构件210的部分。利用修整工具226实施的示例修整工序在本文其他地方讨论。修整工具226在砂光机220和/或磨光辊320之前的使用可允许单个车床组件202能够在构件210上实施大量处理工序，而不使用单独的加工组件。在用砂光工具220增加轴向目标表面216的摩擦系数和/或用磨光辊320增加摩擦和压应力两者之后，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。特殊地，构件210可从车床卡盘204去除且然后安装在涡轮机100(图1)内，而在本文中描述的砂光和/或磨光之后，不对轴向目标表面216执行另外的修整，例如，额外的处理。在其他优点之外，根据本公开的方法还提供了使用具有工具臂206的车床组件202彻底处理构件210及其部分的能力，而不要求构件210的诸如湿研磨喷砂的其他技术的形式的进一步的处理。

参考图5，本公开的实施例可包括构件210，其具有源自本文中提供的根据本公开的表面处理工具200和/或方法的使用的物理特性。涡轮机构件210可包括主体400，其为例如诸如涡轮机100(图1)的涡轮机组件的叶轮或其他轴向安装的部分的形式。主体400可轴向联接到凸缘214，其可为联接到主体400的不同构件或可表现为与主体400一体的构件210的部分。还应理解的是，主体400的几何轮廓可比图5中示出的实施例更复杂。在任意情况下，孔218可轴向延伸穿过凸缘214和主体400，可选地沿着构件210的中心轴线，即第一旋转轴线A₁。凸缘214可邻近主体400轴向定位，并可在其上包括轴向目标表面216，使得轴向目标表面216可在操作期间轴向接触和接合涡轮机系统的和轴向目标表面216轴向邻近地定位和/或对准的其他构件。轴向目标表面216的表面粗糙度可在通过本文中其他地方讨论的工艺处理之后降低，且此外轴向目标表面216可与处理之前相比相对于比表面积增加更大的轴向比表面积。此外，轴向目标表面216可包括一个或更多个凹口330，其例如由根据本公开的表面处理工具200的实施例和/或方法期间形成。每一凹口330可由此以受影响的区域磨光模式的形式成形。凹口330可在凸缘214的全部轴向目标表面216上基本均匀分布，也可在其他表面上不存在，包括主体400和/或构件210其他部分的其他轴向表面。如本文中其他地方讨论的，轴向目标表面216可由钢、钢合金、和/或其他金属物质构成，使得凸缘214可操作成用作在诸如涡轮机100(图1)的涡轮机系统中轴向联接到转子114(图1)的涡轮叶轮的子构件。

凹口330的存在(除轴向目标表面216增加的摩擦系数和/或残余压应力之外)可以表明构件210已经在先前使用根据本公开的表面处理工具210和/或方法处理过。此外，根据本公开的实施例的构件210还可提供其他技术和经济优点。例如，当作为涡轮机100(图1)的部分被包括时，构件210可与安装在同一转子114上的轴向邻近构件以同样的旋转速度旋转。在可应用的地方，轴向目标表面216内残余压应力的存在也能增加构件210匹配接合涡轮机系统的其他构件的能力。构件210的被给予的残余压应力还可改善构件210耐磨损、机械振动和/或其他事件或物理要素。更一般地，本公开的实施例可提供用于构件210的表面处理的方法，其提供例如减少的执行时间以及使用单个车床组件202实施多个处理工序的能力，该单个车床组件具有工具臂206的实施例以及其内的子构件。

本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的而不意图是本公开的限制。当在本文中使用时，单数形式“一”、“一个”以及“该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地相反指明。将进一步理解的是，用语“包括”和/或“包括”，当在本说明书中使用时，指明说明的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或构件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组合的存在或添加。

本书面描述使用实例来公开本发明(包括最佳模式)，且使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。实施例的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。