[發明專利]在渦輪葉片的生產中用于銑削坯料的方法

在審

• 申請號: 201210300524.3
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN102950318A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: U·霍博姆;M·施特羅邁爾;W·B·彭克特
• 申請（專利權）人: 鈷碳化鎢硬質合金公司
• 主分類號: B23C3/18
• 分類號: B23C3/18;B23C5/06;B23P15/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 俞海舟

技術領域

本發明涉及在渦輪葉片的生產中用于銑削坯料的方法，該渦輪葉片在最終狀態具有用于固定到支架的至少一個葉片根、和鄰接該葉片根并且在縱向上延伸的一個葉片體。

背景技術

由于它們必須忍受高熱和高機械負載，渦輪葉片由所稱的超級合金組成。這些合金總體上的特征在于例如>1000N/mm²的非常高的強度和耐高溫性。工具、尤其是用于機加工這樣的超級合金的銑削工具因此常常經受高度磨損。此外，與更柔軟的鋼材相比，機加工速率顯著降低。

為生產具有勾住支架的葉片根的此類渦輪葉片，使整體式坯料，即通常具有近似平行立面體形狀的工件，經受銑削操作。

當從截面觀看時，渦輪葉片的葉片體通常具有近似翼型輪廓。EP1?034?865A1公開了機加工坯料的銑削方法，其中圍繞坯料以近似螺旋形狀引導銑刀，因此去除連續的材料直到完成期望的最終輪廓。在該方法中的機加工時間相對較長。

發明內容

由此開始，本發明基于的目的是提供用于銑削坯料以生產尤其是由超級合金組成的渦輪葉片的一種改進的方法。

根據本發明，通過具有權利要求1的特征的方法實現這個目標。該方法用來從單件的、整體式的坯料中生產渦輪葉片，其中該渦輪葉片具有至少一個葉片根以及在縱向上延伸的鄰接的葉片體。在此，坯料在其根側、即在葉片根處夾持到一個固定件上，然后在銑刀的輔助下機加工。在此提出，在前進方向上移動銑刀用于粗加工，根據擺線銑削方法將一種環形移動疊加到該前進移動上。

在本例子中因此可以看到，一個主要方面在于，對于這樣的坯料，借助于擺線銑削方法實施粗加工以生產渦輪葉片。

在擺線方法中，環形移動總體上疊加在前進移動上。銑刀僅受到較小程度的負載可以看成擺線銑削的優點，當機加工超級合金時是特別有利的。在此描述的、從整體式坯料中生產渦輪葉片的方法中，使用合適的安裝裝置常常將整體式坯料在其相對端面處進行夾持。然而，可用于夾持的表面非常小，這意味著僅可以施加較小的保持力。尤其是在具有長度>50cm直到200cm的長度的渦輪葉片的情況下，在傳統的銑削方法中施加較大的力會引起問題。通過擺線方法負載保持較低。

相比傳統的銑削方法，該工具磨損也比較低。結果是，銑削工具的使用壽命也大幅增加。

在一個特別有利的實施方案中，提出在葉片體的區域中借助于擺線銑削方法機加工坯料。精確地說，為了在葉片體的區域中進行坯料的機加工，即遠離設置在端面上的固定件，在此擺線銑削由于其很小的負載而具有決定性的優點。

優選地提出，銑刀的前進方向是縱向方向；銑刀因此從葉片根開始，沿著葉片體在葉片體的縱向上受引導。

擺線銑削方法尤其使用在大型渦輪葉片中。在此，相比傳統的用于渦輪葉片的銑削方法，可以實現相當的時間節省以及因此的成本節省。

在一個有利的方式中，在粗加工過程中的整個材料的去除僅發生一個工作步驟中，即銑刀在待機加工的位置上的單一移動。因此，不像傳統的銑削方法，在此不要求在待機加工的位置上多次移動銑刀即可實現期望的材料去除。在此描述的擺線銑削方法中，所稱的軸向切削深度，即銑刀在其銑刀縱軸的方向上進入到工件的深度，因此對應于期望的材料去除，即待去除的材料深度。

為了實現最小的工具磨損，在此優選地進一步提出，這個軸向切削深度對應于銑刀的切削刃的切削刃長度的大部分。由此意味著銑刀例如以其切削刃長度的至少70%-80%與工件（坯料）接合。這總體上導致整個切削刃均勻地負載并且因此還均勻地磨損。相比傳統的銑削方法，其中尤其在超級合金的機加工過程中，相應的銑刀僅以其切削刃長度的一部分與工件接合，在此實現了大幅度減少工具磨損的整體效果。

軸向切削深度在此優選地是>4mm并且例如在5mm的范圍內。

為了實現盡可能快速的機加工方法，進一步提出，在擺線銑削過程中的環形移動的直徑對應于坯料的寬度。銑刀因此在坯料的整個側面上在前進方向上僅通過一次，因此沒有要求銑刀反轉即可產生多個彼此相鄰的銑削路徑。

為此目的，銑刀優選地具有在坯料的待機加工寬度的40%至70%范圍內的直徑。

為了在葉片體的區域中機加工，在一個有利的實施方案中使用了裝備有可分度切削鑲片的面銑刀。由此意味著一種通常具有近似圓柱體銑刀頭的銑刀，在銑刀頭前部圓周側安排有多個可更換的切削鑲片，尤其是可分度的切削鑲片，該可分度切削鑲片在圓周側和端部側兩者上越過支架突出。