專(zhuān)利名稱(chēng)：用于折斷金屬部件上的邊的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電極，還涉及一種用于折斷金屬部件上的邊，例如航空中所用的部件上的邊的裝置。
背景技術(shù)：
很多種工業(yè)部件，例如，渦輪機(jī)的壓縮機(jī)或渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)，都具有尖銳的邊，渦輪機(jī)的壓縮機(jī)或渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)具有繞其外周分布的多個(gè)用于安裝葉片根部的槽，這些槽的底部在多個(gè)邊上與盤(pán)的上游面和下游面相交。在盤(pán)組裝在一起的組裝凸緣上也有繞固定孔和沿著所述凸緣的華彩(festoon)的邊的邊。這種邊通常包括作為在所述部件上制成特定形狀(槽、孔、切口等)的產(chǎn)物的毛刺。例如，通過(guò)機(jī)械方式折斷邊緣可以消除這些毛刺。對(duì)于這個(gè)目的，已知方式是在形成于兩個(gè)表面的結(jié)合部分上的邊上采用倒角。另一種已知的方式是在兩個(gè)表面之間制成凸面部分的連接區(qū)域。這種邊折斷操作用來(lái)在搬運(yùn)這些部件時(shí)避免任何傷害的風(fēng)險(xiǎn)，并使得可以消除毛刺。當(dāng)前，大部分邊折斷操作是人工通過(guò)磨光、研磨、鋼絲刷清理、或者采用研磨帶來(lái)執(zhí)行的。這些操作不但費(fèi)時(shí)，而且，由于人工加工會(huì)導(dǎo)致被加工區(qū)域產(chǎn)生缺陷，例如擦傷等，這些操作還難以進(jìn)行。另外，還會(huì)在部件上觀察到由于這些操作而產(chǎn)生的損傷，例如，工具的碰傷或者局部受熱等。從而，難以在待加工的邊緣上獲得整齊一致的邊折斷。由于邊折斷操作是人工執(zhí)行的，并由不同的操作人員執(zhí)行，不能保證良好的加工重復(fù)性。另一個(gè)缺點(diǎn)在于折斷的邊的測(cè)試。該測(cè)試步驟通常是通過(guò)下列操作進(jìn)行的在已加工區(qū)域上按壓可淬硬的糊劑以獲得印記，對(duì)印記進(jìn)行照明，然后通過(guò)放大鏡放大，將被加工區(qū)域的放大倒影投影出來(lái)。這種測(cè)試不但費(fèi)時(shí)，而且，由于這種測(cè)試取決于照明的朝向以及淬硬的印記相對(duì)于放大鏡的位置，還取決于所形成的印記的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)這種測(cè)試并不十分可靠。本發(fā)明為現(xiàn)有技術(shù)中存在的這些問(wèn)題提出了一種簡(jiǎn)單有效而又成本低廉的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種用于通過(guò)電化學(xué)加工折斷金屬部件的邊的電極，所述電極包括至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域，該導(dǎo)電區(qū)域被設(shè)計(jì)為布置得朝向要折斷的部件的邊，所述電極的特征在于，所述導(dǎo)電區(qū)域的形狀與待生產(chǎn)的被折斷的邊的形狀互補(bǔ)，并被布置在第一絕緣部分和第二絕緣部分之間，第一絕緣部分形成額外絕緣厚度，第二絕緣部分用于對(duì)導(dǎo)電區(qū)域進(jìn)行定位，使得所述導(dǎo)電區(qū)域面向待折斷的邊。電極的導(dǎo)電區(qū)域的與要獲得的折斷的邊的形狀互補(bǔ)的形狀使得可以，例如，在導(dǎo)電區(qū)域具有特定的凹的彎曲形時(shí)，獲得具有相應(yīng)的凸的彎曲形的折斷的邊。電極布置在兩個(gè)絕緣部分之間使得電化學(xué)加工限制在待折斷的邊的區(qū)域。以這種方式，由于絕緣材料制成的第一絕緣部分和第二絕緣部分的出現(xiàn)，金屬部件的不面對(duì)導(dǎo)電區(qū)域的區(qū)域不受到電化學(xué)加工的作用。最后，第二絕緣部分使得電極優(yōu)選地位于待加工區(qū)域的附近。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，電極的導(dǎo)電區(qū)域具有凹的彎曲形部分。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)特征，第一絕緣部分是環(huán)形的。在本發(fā)明的一個(gè)可行實(shí)施例中，電極的導(dǎo)電區(qū)域具有凹的彎曲環(huán)形，并在額外絕緣厚度和圓柱形的第二絕緣部分之間延伸。這種類(lèi)型的電極特別適于加工形成在孔的開(kāi)出口處的邊，圓柱形的第二絕緣部分被設(shè)計(jì)為插入在孔中，以相對(duì)于孔確定電極的中心，確保環(huán)形導(dǎo)電區(qū)域正確地面向待折斷的邊定位。在本發(fā)明的另一個(gè)可行實(shí)施例中，電極具有兩個(gè)凹的彎曲區(qū)域，這兩個(gè)彎曲區(qū)域直線延伸并相互平行，這些彎曲區(qū)域的凹側(cè)沿公共軸在相對(duì)方向上相向。這種類(lèi)型的電極特別適于加工形成在例如渦輪機(jī)的盤(pán)的外周上的凹槽或槽之類(lèi)的槽的出口處的直線形邊。有利地，電極的每個(gè)導(dǎo)電區(qū)域形成在第一絕緣部分和第二絕緣部分的楔形側(cè)翼的結(jié)合部分。當(dāng)沿著槽移動(dòng)電極時(shí)，這種楔形形狀使得電極在轉(zhuǎn)子盤(pán)的槽中被正確地導(dǎo)引。本發(fā)明還提供了一種用于折斷金屬部件上的邊的裝置，所述裝置的特征在于，其包括容器，用于容納所述金屬部件，并被設(shè)計(jì)為充滿(mǎn)電解溶液，以至少浸沒(méi)待加工的邊；以及支撐和定位裝置，用于對(duì)上文所述的電極進(jìn)行支撐，并用于確定被浸沒(méi)的電極的導(dǎo)電區(qū)域的位置，使其面向待折斷的邊并距所述的邊確定的距離，以通過(guò)電化學(xué)加工方式折斷所述的邊。不采用人工執(zhí)行的方式，采用專(zhuān)用的支撐和定位裝置，使得可以確保電極的導(dǎo)電區(qū)域的定位面對(duì)待折斷的邊，本發(fā)明的邊折斷是通過(guò)電化學(xué)加工執(zhí)行的。這使得可以獨(dú)立于操作人員的技能并以可再現(xiàn)的方式執(zhí)行邊折斷。而且，可以消除由此帶來(lái)?yè)p害的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，支撐和定位裝置包括臺(tái)架，該臺(tái)架可以在相對(duì)于所述容器的三個(gè)相互垂直的方向上移動(dòng)，從而使得電極可以沿著三維空間中的所有的三個(gè)軸移動(dòng)，使得導(dǎo)電區(qū)域面對(duì)待折斷的邊被精確定位。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述臺(tái)架還具有用于檢查所述部件上的邊折斷的非破壞性測(cè)試裝置，以在電化學(xué)加工階段之后立即執(zhí)行測(cè)試，從而使得可以很大程度上降低邊折斷所需的總時(shí)間。例如，這些非破壞性測(cè)試裝置可以是光學(xué)測(cè)試裝置或超聲波測(cè)試
>J-U裝直。當(dāng)所述測(cè)試裝置是光學(xué)測(cè)試裝置時(shí)，所述測(cè)試裝置包括激光發(fā)生器和相機(jī)，所述激光發(fā)生器直接向所述部件的已加工區(qū)域發(fā)射激光束，所述相機(jī)用于對(duì)已加工區(qū)域成像，所述相機(jī)連接到用于對(duì)相機(jī)所拍攝的圖像進(jìn)行解釋的信息處理器裝置。圖像的這種解釋實(shí)質(zhì)上在于確定已加工區(qū)域的曲率半徑的值，以從中推導(dǎo)出邊折斷操作是否被正確執(zhí)行。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)際實(shí)施例中，電極的導(dǎo)電區(qū)域由石墨制成，電極的絕緣部分由聚合樹(shù)脂制成。對(duì)電極的導(dǎo)電區(qū)域提供電流密度在10A/cm2至100A/cm2范圍內(nèi)、優(yōu)選在50A/cm2至60A/cm2范圍內(nèi)的直流電流。優(yōu)選地，所述部件安放在例如通過(guò)活塞可以相對(duì)于包含所述電解溶液的容器在垂直方向上移動(dòng)的支撐上，以在希望用光學(xué)方式檢查已加工區(qū)域時(shí)將所述區(qū)域移出電解溶液。


閱讀下文通過(guò)非限定性實(shí)施例并參照附圖給出的說(shuō)明，可以更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征也會(huì)變得清楚。其中圖1是渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子盤(pán)的示意性透視圖；圖2是圖1中的盤(pán)的凸緣上的孔的剖面的示意性視圖；圖3實(shí)處了本發(fā)明的裝置；以及圖4和圖5是適用于本發(fā)明的裝置的兩個(gè)電極的示意性透視圖。
具體實(shí)施例方式最初參照示出了渦輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子盤(pán)10的圖1，轉(zhuǎn)子盤(pán)10在其外周上具有多個(gè)鍵條12，這些鍵條12中間夾雜著用來(lái)接納楔形類(lèi)型的葉片根部的槽14。從而，每個(gè)槽14的底部表面16與盤(pán)10的上游面20和下游面形成了直角邊18。當(dāng)在盤(pán)10中形成槽14時(shí)會(huì)在上述直角邊形成毛刺，需要對(duì)這些直角邊18或角進(jìn)行加工，以消除毛刺并避免操作人員在處理盤(pán)10時(shí)受到任何傷害。轉(zhuǎn)子盤(pán)還具有2被提供有多個(gè)孔24的凸緣22，這些孔24繞轉(zhuǎn)子盤(pán)的軸線均勻分布，以有助于轉(zhuǎn)子盤(pán)10被緊固至輔助結(jié)構(gòu)?？?4的每個(gè)端部具有形成在孔24的內(nèi)表面和孔24所敞開(kāi)到的表面30的交面上的邊緣26 (見(jiàn)圖2)。在傳統(tǒng)方式中，這些邊緣所形成的邊由操作人員人工折斷，這意味著不能獲得一致整齊的加工表面，還會(huì)導(dǎo)致上述的缺陷。采用參照?qǐng)D3說(shuō)明的裝置，通過(guò)利用電化學(xué)加工方法，本發(fā)明為這些問(wèn)題以及上述的缺陷提供了解決方案。該裝置包括充滿(mǎn)了電解溶液34，在電解溶液34中放置有支撐36，轉(zhuǎn)子盤(pán)10固定在支撐36上，使得孔24基本上垂直于容器的底部或者垂直于容器的底部對(duì)齊。支撐36借助于多個(gè)氣缸38可以移動(dòng)，使得可以從轉(zhuǎn)子盤(pán)所浸沒(méi)在的電解溶液34中取出轉(zhuǎn)子盤(pán)。該裝置還具有用于對(duì)電化學(xué)加工電極進(jìn)行定位和支撐的定位和支撐裝置，該定位和支撐裝置通過(guò)布置在容器32上的臺(tái)架(gantry) 40形成。臺(tái)架40在三個(gè)相互垂直的方向X、Y和Z上可以移動(dòng)，它的移動(dòng)由控制裝置42控制。電化學(xué)加工電極44由第一支撐46承載，第一支撐46固定在臺(tái)架40的橫桿48上，并向容器32延伸。臺(tái)架40還具有第二支撐50，該第二支撐50朝向容器32延伸，并承載有光學(xué)測(cè)試裝置52，該光學(xué)測(cè)試裝置包括激光發(fā)生器以及連接到計(jì)算機(jī)處理器裝置的成像相機(jī)。第二支撐50還具有用于輸送加壓空氣的導(dǎo)管54。如圖4和圖5所不,加工電極44具有第一螺紋部分56,用于旋入第一支撐46的相應(yīng)的螺紋部分。加工電極44還具有環(huán)形的額外絕緣厚度58，用于將螺紋部分56從第二絕緣部分60、64隔尚開(kāi)。
在本發(fā)明的電極的第一實(shí)施例中，電極具有形成在環(huán)形額外厚度58和形狀為圓柱形(見(jiàn)圖4)的第二絕緣部分64之間的連接部分處的凹環(huán)形的導(dǎo)電區(qū)域62。電極連接至直流源64 (見(jiàn)圖3)。按照以下步驟執(zhí)行加工和光學(xué)測(cè)試以導(dǎo)電區(qū)域62定位朝向待加工邊緣26的方式將電極移動(dòng)至轉(zhuǎn)子盤(pán)，圓柱形第二絕緣部分60插入孔24，相對(duì)于孔24確定電極44的中心，以確保導(dǎo)電區(qū)域62在圓周上距邊緣26預(yù)定的恒定距離。此后，將電流施加到導(dǎo)電區(qū)域62，以執(zhí)行折斷。電極44從被加工區(qū)域移開(kāi)，活塞38垂直地移動(dòng)部件10，使得已加工區(qū)域顯現(xiàn)出來(lái)。在另外一個(gè)步驟中，第二支撐50被移至已加工區(qū)域，將加壓空氣流施加到已加工區(qū)域，以去除所有雜質(zhì)或殘留的電解溶液的液滴。將激光束導(dǎo)引至部件10的已加工區(qū)域，成像相機(jī)對(duì)該區(qū)域拍攝多個(gè)圖像。然后，信息處理器裝置對(duì)這些圖像進(jìn)行解釋?zhuān)栽u(píng)估已加工區(qū)域的孔的半徑，并確認(rèn)邊緣的斷裂是否正確。在圖5所示的另一個(gè)實(shí)施例中，第二絕緣部分64具有兩個(gè)與待安裝在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)10的槽14中的葉片根部的側(cè)翼相似的楔形側(cè)翼66。楔形側(cè)翼66通過(guò)電極44的平行平面壁72相互連接，并關(guān)于垂直于所述平面壁的中平面對(duì)稱(chēng)。每個(gè)楔形側(cè)翼66具有兩個(gè)實(shí)體部分74以及位于這兩個(gè)實(shí)體部分74之間的中空部分76。實(shí)體部分74和中空部分76被設(shè)計(jì)為分別與轉(zhuǎn)子盤(pán)10上的相應(yīng)的中空部分以及槽的實(shí)體部分配合。電極具有兩個(gè)凹的彎曲形導(dǎo)電區(qū)域68，這兩個(gè)導(dǎo)電區(qū)域直線延伸而且彼此平行。這兩個(gè)導(dǎo)電區(qū)域形成在額外的環(huán)形厚度和楔形側(cè)翼66的連接部分處。電極44的第二絕緣部分64的形狀以及導(dǎo)電區(qū)域68的形狀使得形成在連接鍵條12和相鄰槽14的邊緣70可以被加工。通過(guò)沿轉(zhuǎn)子盤(pán)的槽移動(dòng)電極可以對(duì)這種類(lèi)型的邊緣進(jìn)行加工，第二絕緣區(qū)域64確保電極44在轉(zhuǎn)子盤(pán)10的槽14中正確定位。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)際實(shí)施例中，電極44的導(dǎo)電區(qū)域62、68由石墨制成，電極44的絕緣部分60、64由聚合物樹(shù)脂制成。電解溶液34由例如氯化鈉溶液或硝酸鈉溶液構(gòu)成。對(duì)電極44的導(dǎo)電區(qū)域62、68提供電流密度在IOA/cm2至100A/cm2范圍內(nèi)、優(yōu)選在50A/cm2至60A/cm2范圍內(nèi)的直流電流。本發(fā)明的裝置使得可以顯著地減少加工階段和光學(xué)測(cè)試階段所需的時(shí)間。在現(xiàn)有技術(shù)中，具有70個(gè)孔的渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子盤(pán)的加工階段和光學(xué)測(cè)試階段大約是2小時(shí)，而采用本發(fā)明的裝置，所需的時(shí)間大約是10分鐘。本發(fā)明還提供了光學(xué)測(cè)試裝置之外的非破壞性測(cè)試裝置，例如，通過(guò)超聲波檢查邊緣斷裂區(qū)域的裝置。在這種情況下，支撐52適于容納連接到脈沖發(fā)生器和信息處理器裝置的至少一個(gè)超聲波變送器。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)電化學(xué)加工折斷金屬部件上的邊的電極(44)，所述電極(44)包括至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(62，68)，所述導(dǎo)電區(qū)域被設(shè)計(jì)為布置得面向所述部件上的待折斷的邊，所述電極的特征在于，所述導(dǎo)電區(qū)域(62，68)的形狀與被加工的折斷的邊的形狀互補(bǔ)，所述導(dǎo)電區(qū)域布置在第一絕緣部分(58)和第二絕緣部分(60，64)之間，第一絕緣部分形成了額外的絕緣厚度，第二絕緣部分用于對(duì)所述導(dǎo)電區(qū)域進(jìn)行定位，使得所述導(dǎo)電區(qū)域面向待折斷的邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述電極(44)的所述導(dǎo)電區(qū)域(62，68)具有凹的彎曲形部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極，其特征在于，所述第一絕緣部分(58)是環(huán)形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電極，其特征在于，所述電極(44)的導(dǎo)電區(qū)域(62)具有凹的彎曲環(huán)形形狀，并在所述額外絕緣厚度(58)和圓柱形的所述第二絕緣部分(60)之間延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電極，其特征在于，所述電極具有兩個(gè)凹的彎曲區(qū)域(68)，所述彎曲區(qū)域直線延伸并相互平行，所述彎曲區(qū)域的凹側(cè)沿公共軸在相對(duì)方向上相向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電極，其特征在于，每個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(68)形成在第一絕緣部分(58)和第二絕緣部分(64)的楔形側(cè)翼的結(jié)合部分。
7.一種用于折斷金屬部件的邊的裝置，所述裝置的特征在于，其包括: 容器(32)，用于容納所述金屬部件，并被設(shè)計(jì)為充滿(mǎn)電解溶液(34)，以至少浸沒(méi)待加工的邊；以及 支撐和定位裝置，用于對(duì)之前任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電極進(jìn)行支撐，并用于確定被浸沒(méi)的電極(44)的導(dǎo)電區(qū)域(62，68)的位置，使其面向待折斷的邊并距所述的邊確定的距離，以通過(guò)電化學(xué)加工折斷所述的邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于: 所述支撐和定位裝置包括臺(tái)架(40)，所述臺(tái)架可以在相對(duì)于所述容器的三個(gè)相互垂直的方向上移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于: 所述臺(tái)架(40)具有非破壞性測(cè)試裝置(52)，用于檢查所述部件(10)上的邊折斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于:所述非破壞性測(cè)試裝置包括光學(xué)測(cè)試裝置(52)，所述光學(xué)測(cè)試裝置包括激光發(fā)生器和相機(jī)，所述激光發(fā)生器直接向所述部件的已加工區(qū)域發(fā)射激光束，所述相機(jī)用于對(duì)已加工區(qū)域成像，所述相機(jī)連接到用于對(duì)相機(jī)所拍攝的圖像進(jìn)行解釋的信息處理器裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于:所述電極的導(dǎo)電區(qū)域(62，68)是由石墨制成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于:所述電極的絕緣部分(60，64)是由聚合樹(shù)脂制成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于: 對(duì)電極的導(dǎo)電區(qū)域(62，68)提供電流密度在lOA/cm2至lOOA/cm2范圍內(nèi)、優(yōu)選在50A/cm2至60A/cm2范圍內(nèi)的直流電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于:所述部件(10)安放在例如通過(guò)活塞(38)可以相對(duì)于包含所述電解溶液(34)的容器(32)在垂直方向上移動(dòng)的支 撐(36)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)電化學(xué)加工方式折斷部件上的邊的電極，所述電極包括至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(62，68)，所述導(dǎo)電區(qū)域被設(shè)計(jì)為布置得面向所述部件上的待折斷的邊，所述電極的特征在于，所述導(dǎo)電區(qū)域(62，68)的形狀與被加工的折斷的邊的形狀互補(bǔ)，所述導(dǎo)電區(qū)域布置在第一絕緣部分和第二絕緣部分之間，第一絕緣部分形成了額外的絕緣厚度，第二絕緣部分用于對(duì)所述導(dǎo)電區(qū)域進(jìn)行定位，使得所述導(dǎo)電區(qū)域面向待折斷的邊。
文檔編號(hào)B23H9/02GK103079738SQ201180042526
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者尼古拉斯·巴蒂斯塔, 達(dá)米恩·赫比特恩, 安東尼·泰克西爾 申請(qǐng)人:斯奈克瑪