[发明专利]在涡轮叶片的生产中用于铣削坯料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在涡轮叶片的生产中用于铣削坯料的方法，该涡轮叶片在最终状态具有用于固定到支架的至少一个叶片根、和邻接该叶片根并且在纵向上延伸的一个叶片体。

背景技术

由于它们必须忍受高热和高机械负载，涡轮叶片由所称的超级合金组成。这些合金总体上的特征在于例如>1000N/mm²的非常高的强度和耐高温性。工具、尤其是用于机加工这样的超级合金的铣削工具因此常常经受高度磨损。此外，与更柔软的钢材相比，机加工速率显著降低。

为生产具有勾住支架的叶片根的此类涡轮叶片，使整体式坯料，即通常具有近似平行立面体形状的工件，经受铣削操作。

当从截面观看时，涡轮叶片的叶片体通常具有近似翼型轮廓。EP1 034 865A1公开了机加工坯料的铣削方法，其中围绕坯料以近似螺旋形状引导铣刀，因此去除连续的材料直到完成期望的最终轮廓。在该方法中的机加工时间相对较长。

发明内容

由此开始，本发明基于的目的是提供用于铣削坯料以生产尤其是由超级合金组成的涡轮叶片的一种改进的方法。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的方法实现这个目标。该方法用来从单件的、整体式的坯料中生产涡轮叶片，其中该涡轮叶片具有至少一个叶片根以及在纵向上延伸的邻接的叶片体。在此，坯料在其根侧、即在叶片根处夹持到一个固定件上，然后在铣刀的辅助下机加工。在此提出，在前进方向上移动铣刀用于粗加工，根据摆线铣削方法将一种环形移动叠加到该前进移动上。

在本例子中因此可以看到，一个主要方面在于，对于这样的坯料，借助于摆线铣削方法实施粗加工以生产涡轮叶片。

在摆线方法中，环形移动总体上叠加在前进移动上。铣刀仅受到较小程度的负载可以看成摆线铣削的优点，当机加工超级合金时是特别有利的。在此描述的、从整体式坯料中生产涡轮叶片的方法中，使用合适的安装装置常常将整体式坯料在其相对端面处进行夹持。然而，可用于夹持的表面非常小，这意味着仅可以施加较小的保持力。尤其是在具有长度>50cm直到200cm的长度的涡轮叶片的情况下，在传统的铣削方法中施加较大的力会引起问题。通过摆线方法负载保持较低。

相比传统的铣削方法，该工具磨损也比较低。结果是，铣削工具的使用寿命也大幅增加。

在一个特别有利的实施方案中，提出在叶片体的区域中借助于摆线铣削方法机加工坯料。精确地说，为了在叶片体的区域中进行坯料的机加工，即远离设置在端面上的固定件，在此摆线铣削由于其很小的负载而具有决定性的优点。

优选地提出，铣刀的前进方向是纵向方向；铣刀因此从叶片根开始，沿着叶片体在叶片体的纵向上受引导。

摆线铣削方法尤其使用在大型涡轮叶片中。在此，相比传统的用于涡轮叶片的铣削方法，可以实现相当的时间节省以及因此的成本节省。

在一个有利的方式中，在粗加工过程中的整个材料的去除仅发生一个工作步骤中，即铣刀在待机加工的位置上的单一移动。因此，不像传统的铣削方法，在此不要求在待机加工的位置上多次移动铣刀即可实现期望的材料去除。在此描述的摆线铣削方法中，所称的轴向切削深度，即铣刀在其铣刀纵轴的方向上进入到工件的深度，因此对应于期望的材料去除，即待去除的材料深度。

为了实现最小的工具磨损，在此优选地进一步提出，这个轴向切削深度对应于铣刀的切削刃的切削刃长度的大部分。由此意味着铣刀例如以其切削刃长度的至少70%-80%与工件（坯料）接合。这总体上导致整个切削刃均匀地负载并且因此还均匀地磨损。相比传统的铣削方法，其中尤其在超级合金的机加工过程中，相应的铣刀仅以其切削刃长度的一部分与工件接合，在此实现了大幅度减少工具磨损的整体效果。

轴向切削深度在此优选地是>4mm并且例如在5mm的范围内。

为了实现尽可能快速的机加工方法，进一步提出，在摆线铣削过程中的环形移动的直径对应于坯料的宽度。铣刀因此在坯料的整个侧面上在前进方向上仅通过一次，因此没有要求铣刀反转即可产生多个彼此相邻的铣削路径。

为此目的，铣刀优选地具有在坯料的待机加工宽度的40%至70%范围内的直径。

为了在叶片体的区域中机加工，在一个有利的实施方案中使用了装备有可分度切削镶片的面铣刀。由此意味着一种通常具有近似圆柱体铣刀头的铣刀，在铣刀头前部圆周侧安排有多个可更换的切削镶片，尤其是可分度的切削镶片，该可分度切削镶片在圆周侧和端部侧两者上越过支架突出。