[發明專利]用于加工渦輪發動機葉片后緣的方法

有效

• 申請號: 201380021212.1
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN104246635B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 伊馮·瑪麗-約瑟夫·羅思登;弗洛里安·勒莫迪;約瑟夫·塔米;丹尼爾·庫馳;法都·西塞;賽賓·馬塔維恩;達米恩·阿奎爾
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: G05B19/4099
• 分類號: G05B19/4099
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;曾海艷

技術領域

本發明涉及渦輪發動機葉片的制造，以及更特別地涉及例如由熔煉生產的這種部件的最后加工的領域。

問題概述

通過使葉片生產成最佳空氣動力學外形而實現改進燃氣渦輪發動機的性能。特別地，試圖獲得包括考慮到機械強度和制造約束具有盡可能小厚度的后緣BF的葉片。因此，在航空領域，對于如多流式渦輪噴氣發動機的雙轉子燃氣渦輪發動機，一個目的是制造低壓渦輪級的轉子葉片，其中后緣的厚度低至0.2毫米。對于形成低壓級分配器的葉片，所尋求的厚度為0.5毫米。

通常通過熔煉和根據所謂的脫蠟技術在模具中鑄造金屬制造上述葉片，這使得可以直接地獲得葉身(vane)的所需形狀，而不需要通過實施到達所完成部件的加工步驟。

然而，當前先前技術的熔煉方法不可能獲得具有這種精細后緣的葉片。通過熔煉，當使用基于鎳的合金或基于鈷的合金時，獲得最多具有約0.7毫米的后緣厚度的葉片。

因此，面對改進渦輪發動機的空氣動力學性能的要求，關于后緣的精細度，熔煉技術已經達到其極限。補充加工是必要的。

然而，用于減少其厚度的對后緣的簡單加工將不可能達到所需的精細度，由于熔煉所導致的坯件—通過厚度的非接觸式測量展示—展示了沿葉身后緣的變形。這些變形的檢查表明，它們具有與由葉身彎曲所導致的相當的形狀。

從這些發現開始，申請人設定了開發一種用于生產渦輪發動機葉片的方法的目的，其中后緣的精細度滿足當前用于提高其空氣動力學性能的要求。

發明內容

本發明通過一種用于制造渦輪發動機葉片的方法實現了這一目的，所述葉片包括葉身以及具有理論數字模型的所述葉身的外形，所述方法包括沿所述葉身的后緣相對于理論外形具有機械加工余量的坯件的制造；其特征在于，通過自適應加工移除了所述機械加工余量，其包括以下步驟：

在參考系中定位所述坯件；

通過在所述坯件的第一面上的預定數目的點進行探測，沿所述后緣在參考系內獲取所述點的位置；

在一個方向內從在理論模型上的對應點確定位置差；

在坯件的所述第一面上生產加工格柵，從所述被探測點確定所述格柵的頂點；

確定在格柵表面上被移除的材料數量，這取決于相對于格柵頂點的格柵上點的位置以及所述位置差及其加工。

本發明的方法可以在數控機床上實施精加工的操作，提供很大的加工精密度以及滿足空氣動力學約束的外形。特別地，在機械加工表面部分和相鄰表面之間的被處理面上沒有出現突起。加工是自適應的，因為機床的路徑適于在加工過程中的部件的幾何形狀。

根據另一特征，待加工的機械加工余量設置在吸力面上，在壓力面上和/或在弦上。特別地在所述吸力面上消除了第一機械加工余量，吸力面構成所述第一面。當機械加工余量在這兩個面上延伸時，推斷出葉身在壓力面上的變形度類似于在吸力面上的變形度，但變形方向相反。以這種方式，在第一面上的每個點測量的修正用于確定在相對面上待加工的修正。該修正數值相等但在方向上相反。

最后，在適用情況下，葉片的弦沿后緣減少，以到達具有所需厚度的所述后緣的外形。

被探測點的數量為至少三個。所述點分布在噴嘴扇區的兩個平臺之間或在根部平臺和轉子葉片的葉身頂點之間。它們被布置為平行于后緣。特別地加工格柵的頂點包括被探測點以及如下的點，其位置通過沿穿過被探測點的弦的平移導出。

所述加工優選地受到平面銑削的影響，也就是說，通過圓筒機床的切割外圍壁而不通過其遠端移除材料。

其它的加工方法落在本發明的方法范圍內。例如，這可以是通過拋光機或拋光機器人的自適應帶拋光。這可以是通過研磨或刨削的自適應加工。這也可能被銑削機器人而不是機床加工。更通常地，本發明覆蓋任何自適應材料去除方法和工具。

根據另一特征以及根據一個有利的實施方式，所述方法包括在可移動支撐件上安裝葉片以及在具有加工軸系統的數控機床上安裝可移除支撐件，所述加工用沿該加工軸系統的三個軸的一個分量的材料移除進行實施。

更特別地，根據第一應用，所述葉片是渦輪轉子葉片，所述葉片固定在可移動支撐件上，同時被夾緊在可移動爪和固定爪之間以形成剛性組件。所述固定爪被成形為所述葉身面的理論外形，優選地其吸力面的理論外形，同時剩下待加工的后緣。所述部件在可能的最大表面區域上被夾緊以減少振動，同時首先保持用于測量的探針的可接近性，然后其次用于加工的機床。