[发明专利]用于加工涡轮发动机叶片后缘的方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮发动机叶片的制造，以及更特别地涉及例如由熔炼生产的这种部件的最后加工的领域。

问题概述

通过使叶片生产成最佳空气动力学外形而实现改进燃气涡轮发动机的性能。特别地，试图获得包括考虑到机械强度和制造约束具有尽可能小厚度的后缘BF的叶片。因此，在航空领域，对于如多流式涡轮喷气发动机的双转子燃气涡轮发动机，一个目的是制造低压涡轮级的转子叶片，其中后缘的厚度低至0.2毫米。对于形成低压级分配器的叶片，所寻求的厚度为0.5毫米。

通常通过熔炼和根据所谓的脱蜡技术在模具中铸造金属制造上述叶片，这使得可以直接地获得叶身(vane)的所需形状，而不需要通过实施到达所完成部件的加工步骤。

然而，当前先前技术的熔炼方法不可能获得具有这种精细后缘的叶片。通过熔炼，当使用基于镍的合金或基于钴的合金时，获得最多具有约0.7毫米的后缘厚度的叶片。

因此，面对改进涡轮发动机的空气动力学性能的要求，关于后缘的精细度，熔炼技术已经达到其极限。补充加工是必要的。

然而，用于减少其厚度的对后缘的简单加工将不可能达到所需的精细度，由于熔炼所导致的坯件—通过厚度的非接触式测量展示—展示了沿叶身后缘的变形。这些变形的检查表明，它们具有与由叶身弯曲所导致的相当的形状。

从这些发现开始，申请人设定了开发一种用于生产涡轮发动机叶片的方法的目的，其中后缘的精细度满足当前用于提高其空气动力学性能的要求。

发明内容

本发明通过一种用于制造涡轮发动机叶片的方法实现了这一目的，所述叶片包括叶身以及具有理论数字模型的所述叶身的外形，所述方法包括沿所述叶身的后缘相对于理论外形具有机械加工余量的坯件的制造；其特征在于，通过自适应加工移除了所述机械加工余量，其包括以下步骤：

在参考系中定位所述坯件；

通过在所述坯件的第一面上的预定数目的点进行探测，沿所述后缘在参考系内获取所述点的位置；

在一个方向内从在理论模型上的对应点确定位置差；

在坯件的所述第一面上生产加工格栅，从所述被探测点确定所述格栅的顶点；

确定在格栅表面上被移除的材料数量，这取决于相对于格栅顶点的格栅上点的位置以及所述位置差及其加工。

本发明的方法可以在数控机床上实施精加工的操作，提供很大的加工精密度以及满足空气动力学约束的外形。特别地，在机械加工表面部分和相邻表面之间的被处理面上没有出现突起。加工是自适应的，因为机床的路径适于在加工过程中的部件的几何形状。

根据另一特征，待加工的机械加工余量设置在吸力面上，在压力面上和/或在弦上。特别地在所述吸力面上消除了第一机械加工余量，吸力面构成所述第一面。当机械加工余量在这两个面上延伸时，推断出叶身在压力面上的变形度类似于在吸力面上的变形度，但变形方向相反。以这种方式，在第一面上的每个点测量的修正用于确定在相对面上待加工的修正。该修正数值相等但在方向上相反。

最后，在适用情况下，叶片的弦沿后缘减少，以到达具有所需厚度的所述后缘的外形。

被探测点的数量为至少三个。所述点分布在喷嘴扇区的两个平台之间或在根部平台和转子叶片的叶身顶点之间。它们被布置为平行于后缘。特别地加工格栅的顶点包括被探测点以及如下的点，其位置通过沿穿过被探测点的弦的平移导出。

所述加工优选地受到平面铣削的影响，也就是说，通过圆筒机床的切割外围壁而不通过其远端移除材料。

其它的加工方法落在本发明的方法范围内。例如，这可以是通过抛光机或抛光机器人的自适应带抛光。这可以是通过研磨或刨削的自适应加工。这也可能被铣削机器人而不是机床加工。更通常地，本发明覆盖任何自适应材料去除方法和工具。

根据另一特征以及根据一个有利的实施方式，所述方法包括在可移动支撑件上安装叶片以及在具有加工轴系统的数控机床上安装可移除支撑件，所述加工用沿该加工轴系统的三个轴的一个分量的材料移除进行实施。

更特别地，根据第一应用，所述叶片是涡轮转子叶片，所述叶片固定在可移动支撑件上，同时被夹紧在可移动爪和固定爪之间以形成刚性组件。所述固定爪被成形为所述叶身面的理论外形，优选地其吸力面的理论外形，同时剩下待加工的后缘。所述部件在可能的最大表面区域上被夹紧以减少振动，同时首先保持用于测量的探针的可接近性，然后其次用于加工的机床。