專利名稱：軌道式化學(xué)銑削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種新穎的化學(xué)銑削加工方法，特別是涉及一種大大改進(jìn)的、超過現(xiàn)有可比技術(shù)的成形能力的獨(dú)特的加工方法，它包括在一個(gè)平面內(nèi)的刀具和工件間的相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)，這種接觸運(yùn)動(dòng)可以是軌道式或其他方式的相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)，以及由于軌道運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或者這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)是在第二平面內(nèi)另行提供的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這個(gè)新穎的創(chuàng)造性的加工方法極大地?cái)U(kuò)展了化學(xué)銑削加工的能力即能從現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)銑削加工方法所不能獲得的高精度來加工各種工件的內(nèi)外復(fù)雜形狀。特別重要的是，本發(fā)明為高精度地加工如渦輪葉片(無論是單片地或甚至在復(fù)雜的渦輪葉輪上同時(shí)對(duì)渦輪葉片整個(gè)環(huán)形布置的葉輪進(jìn)行加工)這樣復(fù)雜的形狀提供了一種相當(dāng)簡(jiǎn)單的加工方法。
化學(xué)銑削加工方法是一種非傳統(tǒng)的加工方法，實(shí)質(zhì)上它是在加工過程中應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)有選擇地和有控制地從工件上去掉金屬。化學(xué)銑削工藝不僅理想地適用于用較傳統(tǒng)的加工方法難以加工的各種金屬，而且不會(huì)在被加工的工件內(nèi)產(chǎn)生任何殘余應(yīng)力或變形?；瘜W(xué)銑削加工方法甚至能加工經(jīng)熱處理及加工硬化金屬而對(duì)金屬在加工前的材料特性無任何反作用。
與傳統(tǒng)加工方法不同，在化學(xué)銑削加工方法中刀具與工件不直接接觸，因此是用化學(xué)方法逐個(gè)原子地去掉工件的金屬，完全不會(huì)有刀具的磨損。
與此同時(shí)，在銑削液和工件間形成的反應(yīng)產(chǎn)物往往積存在工件的表面上。這種沉淀物形成一層阻止或阻礙銑削化學(xué)反應(yīng)的“鈍化”材料薄膜。
通常采用可把工件上的鈍化層形成減小到最低程度的加工條件和化學(xué)銑削液，用以避免由鈍化層引起加工速度減慢而產(chǎn)生的時(shí)間耽擱。如果有過多的鈍化發(fā)生，為了加工過程能繼續(xù)進(jìn)行，就必須從銑削操作過程中把它去除。
一般說來，通常采用的方法是趨向要求有一個(gè)有利于避免過多的或難處理的鈍化所必需的小于最大加工速度的加工速率。
在這類系統(tǒng)中，化學(xué)銑削工序中采用對(duì)不需要銑削的區(qū)域進(jìn)行遮蓋保護(hù)保留遮蓋區(qū)域的側(cè)面的切平所需要的合適加余量。
在本領(lǐng)域所述范圍內(nèi)的一個(gè)變形方法中，泰勒的美國專利3，593，410是采用一種化學(xué)溶液與壓模構(gòu)件表面起反應(yīng)而形成萬分之幾英寸厚的反應(yīng)生成物。然后由在該表面和涂有磨料的配對(duì)件之間的相對(duì)震動(dòng)運(yùn)動(dòng)來磨去反應(yīng)生成物達(dá)到“磨光”模具的被加工表面。在泰勒的加工工序中，在采用“磨光”工序前必須把模具制作成與所需要的形狀非常地接近一致;泰勒并未考慮到采用銑削方法達(dá)到所要求的形狀和尺寸。
本發(fā)明的基本點(diǎn)是發(fā)展一種具有高準(zhǔn)確度的、高精度的及可解決復(fù)雜形狀加工能力的、加工復(fù)雜的兩維和三維形狀的新型而獨(dú)特的化學(xué)銑削加工方法。在這種獨(dú)特而新穎的化學(xué)銑削加工過程中，所用的刀具與軌道磨削中應(yīng)用的相類似，即刀具上具有表面附著磨料顆粒的刀體，由磨料顆粒磨削工件的表面。在本加工方法中，刀具是非旋轉(zhuǎn)式的，因而它可以具有任何所要求被加工的工件的表面形狀，包括三維形狀。在本發(fā)明的新穎化學(xué)銑削加工方法中，刀具和工件在化學(xué)銑削加工條件下被配置在一起，并且在它們兩部分之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng);與此同時(shí)，接觸的表面區(qū)域往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)循環(huán)，以這種方式它們處在短時(shí)間接觸運(yùn)動(dòng)之中，一會(huì)兒被此移動(dòng)分離，一會(huì)兒回復(fù)進(jìn)入接觸運(yùn)動(dòng)，將化學(xué)“銑削”加工液“泵”送通過它們的分界面。
根據(jù)分界面的幾何形狀，光是相對(duì)運(yùn)動(dòng)本身也可以產(chǎn)生往復(fù)的泵送作用，或者需要的話，也可以采用在一不同平面內(nèi)的第二個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一般情況下，雖然接觸運(yùn)動(dòng)通常是一圓形軌道運(yùn)動(dòng)，但它也可以被描述為在運(yùn)動(dòng)件上的一點(diǎn)相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軸線的橫向平面(垂直平面)內(nèi)封閉軌跡運(yùn)動(dòng)而形成的二維往復(fù)運(yùn)動(dòng);它可以要求的加工來確定多種形式，如圓形的、橢圓形的、多邊形的或別的形式幾何形狀。在接觸界面間的相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)隨著其每個(gè)循環(huán)將已被使用過的化學(xué)銑削液從分界面上清除掉并引入新的化學(xué)銑削液。和在傳統(tǒng)應(yīng)用的加工方法一樣，必須使刀具和/或工件彼此相對(duì)地以與去除金屬切削的速度成正比的進(jìn)給速度漸漸地推進(jìn)，從而當(dāng)金屬被除掉時(shí)，在刀具和工件之間維持一較佳的間隙。
用于本發(fā)明的加工的化學(xué)銑削液將鈍化而且對(duì)工件產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)烈的鈍化作用;就如下面所述，這種鈍化用于對(duì)本發(fā)明的加工過程提供一種宏觀及微觀的控制能力。
在本發(fā)明的加工過程中使用的刀具在刀體上必須有散布的磨料顆粒。在加工過程中，從刀具表面散布的磨料顆粒與工件表面只是以類似軌道式加工方式輕輕地磨削工件表面但磨削掉的只是鈍化層。與此同時(shí)，和/或一個(gè)短到幾分之一秒較短的時(shí)間，化學(xué)銑削液將化學(xué)銑削工件表面直到鈍化再次出現(xiàn)。與傳統(tǒng)的磨削法不同，本發(fā)明中的由刀具和工件間的軌道式動(dòng)作所產(chǎn)生的機(jī)械磨削對(duì)工件的加工作用并不明顯，這如上面指出的那樣它只要磨掉鈍化層就可以。但是，這種相當(dāng)有限的磨削作用將會(huì)產(chǎn)生一系列意想不到的優(yōu)點(diǎn)，這就是對(duì)化學(xué)銑削的金屬去除作用增加了重要的可控性以及增強(qiáng)這種加工的能力即大大地提高了加工精度及復(fù)雜形狀的準(zhǔn)確度。
根據(jù)本發(fā)明的基本應(yīng)用，幾乎全部的加工都是由化學(xué)銑削動(dòng)作來完成的。化學(xué)銑削液及工作參數(shù)通常選擇得使該液體能非常強(qiáng)烈地鈍化工件，特別是在加工操作結(jié)束時(shí)能獲得較高的精度。刀具表面的軌道式磨削動(dòng)作只是輕輕地磨擦工件的表面，只足以去掉或防止在要求刀具磨削工件的那些區(qū)域內(nèi)形成鈍化層?；瘜W(xué)銑削液的鈍化作用不僅能阻止在按要求不要磨掉鈍化層的那些表面上產(chǎn)生化學(xué)銑削作用，而且進(jìn)一步與合適的刀具及其運(yùn)動(dòng)相結(jié)合起作用，控制刀具在去掉的那些表面上的金屬切削。因此化學(xué)銑削加工過程只能在該刀具已除掉或者阻止鈍化層形成的那些區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，從而僅限制在由刀具結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)所確定的范圍內(nèi)。刀具的幾何形狀、其上的磨削表面的性質(zhì)以及它的相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)方式可以用來相當(dāng)仔細(xì)地確定進(jìn)行化學(xué)銑削加工的區(qū)域以及在那些不同區(qū)域上的化學(xué)銑削加工的程度，因此，本發(fā)明的加工方式可以以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)方式所能達(dá)到的程度對(duì)整個(gè)化學(xué)銑削過程，加以控制和調(diào)節(jié)。
除上述的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明的加工方式還提供了許多其它意想不到的優(yōu)點(diǎn)。例如，本發(fā)明的加工過程可以大大地減小過切削。因?yàn)橹皇悄切┍坏毒吣ミ^的表面才會(huì)被化學(xué)銑削。此外，由于不需要采用調(diào)節(jié)方法來阻止鈍化，化學(xué)銑削液的選擇范圍就比較廣，因此可以選用減少擴(kuò)散侵蝕的銑削液。另一個(gè)有利因素是本發(fā)明的加工可在高速金屬切削狀態(tài)下完成。由于是按目的要求來形成鈍化層的，因此就可防止在該加工過程中發(fā)生擴(kuò)散侵蝕及凹蝕現(xiàn)象，因此，即使在高的金屬切削速度下，工件還能形成相當(dāng)尖銳的外角。而用傳統(tǒng)的化學(xué)銑削方法要加工出尖銳的外角是十分困難的，因?yàn)閿U(kuò)散侵蝕至少要從被銑削表面侵蝕掉角周圍工件表面的一部分，從而使銳角變成圓角。然而，由本發(fā)明的加工方式可極為容易地加工出尖銳的外角，這是利用合適的刀具結(jié)構(gòu)來做到的。當(dāng)在某一表面的鄰近處加工時(shí)，合適的刀具結(jié)構(gòu)可以使該表面上很快鈍化，從而按要求加工出所需要的銳外角。從這些及別的優(yōu)點(diǎn)看來，本發(fā)明的化學(xué)銑削加工的新穎和特獨(dú)的加工過程與任何的現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)銑削加工過程相比，可明顯地對(duì)整個(gè)加工動(dòng)作有較大的可控性，因此無論對(duì)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的表面或形狀都可獲得高得多的準(zhǔn)確度和精度。
除了上述優(yōu)點(diǎn)外，本發(fā)明的加工方式還特別適用于相當(dāng)復(fù)雜的形狀如渦輪葉片等的加工，不僅可單個(gè)地而且還可以成組成組地加工，包括可對(duì)一個(gè)渦輪葉輪上的全部葉片同時(shí)進(jìn)行加工。
雖然大部分早期的渦輪葉輪是由許多單個(gè)的葉片分別緊固到葉輪上而制成的，但在較新近的開發(fā)研究已致力于減輕渦輪葉輪的重量，把葉輪設(shè)計(jì)成輪子與其上的葉片形成一體，以消除將葉片緊固聯(lián)結(jié)在葉輪上所必需的那部分的額外重量金屬。雖然這種方式對(duì)減輕渦輪葉輪的重量以及較大地提高其效率業(yè)已證明是十分有效的，然而，要加工出這種整體式渦輪葉輪是相當(dāng)困難的。正如上面所指出的，本發(fā)明的獨(dú)特的加工方式，可用相當(dāng)簡(jiǎn)單的方法加工這種整體式的渦輪葉輪，不但可達(dá)到相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，而且加工時(shí)間相當(dāng)短，成本明顯降低。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的化學(xué)銑削加工方法，它與現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)銑削加工過程相比，無論在簡(jiǎn)單的和復(fù)雜的表面和形狀的加工中都能對(duì)加工擁有較大的可控性從而能提供更高的銑削準(zhǔn)確度和精度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新的改進(jìn)的化學(xué)銑削加工方法，它使用具有強(qiáng)烈鈍化作用的液體，并且刀具有一個(gè)輕的振動(dòng)或軌道式磨削動(dòng)作，可以有選擇地、可控制地去除鈍化層，由此選擇性地控制化學(xué)銑削加工動(dòng)作。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的化學(xué)銑削加工方法，它利用在刀具和工件間產(chǎn)生一往復(fù)運(yùn)動(dòng)以泵送和加強(qiáng)化學(xué)銑削液流過分界面從而允許使用較高切削速率及改善最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種新的改進(jìn)的化學(xué)銑削加工方法，它允許對(duì)化學(xué)銑削液有較大的選擇范圍從而可選擇使用減小擴(kuò)散腐蝕的化學(xué)銑削液。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能消除或減小凹蝕的新的改進(jìn)的化學(xué)銑削加工方式。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種可以加工復(fù)雜形狀如渦輪葉片等的加工方法，可以單個(gè)地加工或成組地加工包括對(duì)一整體的渦輪葉輪上的全部葉片同時(shí)進(jìn)行加工。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)施例的橫剖立視圖，其中僅用一簡(jiǎn)單的軌道相對(duì)運(yùn)動(dòng)加工一個(gè)簡(jiǎn)單的圓筒形工件。
圖2是圖1中所示實(shí)施例的橫剖平面視圖。
圖3是本發(fā)明的另一個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)施例的橫剖立視圖。其中采用軌道相對(duì)運(yùn)動(dòng)往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合運(yùn)動(dòng)加工一工件平表面，圖中的刀具和工件處于接觸狀態(tài)。
圖4除了表示刀具與工件的非接觸關(guān)系外，其余與圖3相同。
圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的橫剖立視圖，它用向工件表面的平面傾斜的軌道運(yùn)動(dòng)加工一平面，圖中刀具與工件處在接觸狀態(tài)。
圖6是與圖5相同的橫剖立視圖，只是刀具轉(zhuǎn)過了半個(gè)循環(huán)，示出了與工件脫離接觸的情況。
圖7是一未被加工的工件的鑄坯件的橫剖立視圖。
圖8是一橫剖立視圖，圖中表示圖7所示的工件正在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例加工出幾個(gè)表面。
圖9a、9b及9c是渦輪葉片的等軸測(cè)視圖，圖中示出了修理斷裂葉片過程中的三個(gè)階段。
圖10是圖示應(yīng)用本發(fā)明的加工方法精加工圖9c所示的渦輪葉片的立體圖。
圖11是圖10中正在精加工的刀具和工件的橫剖端視圖。
圖12是置于渦輪葉輪上以同時(shí)加工渦輪上所有葉片的刀具的等軸測(cè)視圖。
本發(fā)明的整個(gè)說明中，“相對(duì)”接觸運(yùn)動(dòng)或軌道式“相對(duì)”運(yùn)動(dòng)或在工件和刀具的接觸表面間的運(yùn)動(dòng)中的“相對(duì)”一詞是指表示工件和刀具之一或工件和刀具兩者處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以對(duì)工件進(jìn)行加工，此時(shí)刀具輕微磨削工件表面。在工件和刀具間的分界面處的實(shí)際相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)工件表面的幾何形狀采用軌道式的或非軌道式的。除了主要的“相對(duì)”接觸運(yùn)動(dòng)外，至少在刀具和工件間的接觸界面部分還需有一個(gè)相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即進(jìn)入接觸和分離接觸的振動(dòng)用以泵送化學(xué)銑削液。此外，相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)還是指工件和刀具中的有一個(gè)或兩個(gè)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以形成一往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以是相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)以外、處在另一不同平面內(nèi)的專門的往復(fù)運(yùn)動(dòng)也可以是由相對(duì)接觸軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的、在接觸分界面處自然形成的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
為了當(dāng)工件表面被化學(xué)銑削反應(yīng)除掉后維持所要求的分界接觸面，除了上述的運(yùn)動(dòng)或組合運(yùn)動(dòng)以外，無論是單個(gè)接觸軌道運(yùn)動(dòng)或相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)與往復(fù)運(yùn)動(dòng)的組合運(yùn)動(dòng)，都必須要有一個(gè)進(jìn)給或推進(jìn)運(yùn)動(dòng)。如果刀具僅加工工件的一個(gè)表面，則“推進(jìn)運(yùn)動(dòng)”將應(yīng)是直線運(yùn)動(dòng)，使工件和刀具慢慢地被靠近，這樣雖然工件表面在被不斷加工掉，刀具和工件間的每次軌道式接觸都將是均勻的。如果刀具是圍繞工件的內(nèi)表面或外表面作圓周運(yùn)動(dòng)加工其圓周面的話，則“推進(jìn)”運(yùn)動(dòng)將表現(xiàn)為軌道半徑的慢慢的變動(dòng)，以便在工件的圓周面被加工掉時(shí)，仍維持刀具和工件間的恒定的接觸。
圖1和圖2是本發(fā)明的一個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)施例，其中除了一個(gè)除進(jìn)給運(yùn)動(dòng)外，只采用一在工件和刀具間的軌道式接觸運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用中，圖1是一圓筒形工件(10)和刀具(20)在加工操作時(shí)處在接合狀態(tài)的橫剖立視圖，而圖2是圖1中所示實(shí)例的橫剖俯視圖。在圖示的實(shí)施例中，金屬工件(10)的被加工的部分是筒形的外表面，它被固定在軌道工件臺(tái)(14)上，圓筒形工件(10)的軸線是垂直安放的，該軌道工作臺(tái)帶動(dòng)工件(10)作圓周運(yùn)動(dòng)，還限于一水平平面之內(nèi)與該圓周相關(guān)聯(lián)地產(chǎn)生軌道式的振動(dòng)。應(yīng)于理解的是，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)是軌道式的而并非旋轉(zhuǎn)式的。和傳統(tǒng)式的化學(xué)銑削加工相同，工件和刀具必須被接到一直流電源(未畫出)，用刀具(20)作陰極(負(fù)極)而工件(10)作陽極(正極)。
刀具(20)固定在平板(16)上，被制成具有圓筒形的通孔(22)，其壁用作加工工作表面。通孔(22)的圓筒形工作表面上有一均勻地粘著在刀具上磨粒層(24)。把磨粒粘結(jié)到刀體上的技術(shù)是眾所周知的因而無需在此詳述。刀具(20)圓筒形表面上的磨料的顆粒大小應(yīng)該相當(dāng)小;即要小于70目而理想的約為320目。磨料(22)的表面密度應(yīng)有合理的大小以確保刀具和工件間的短期接觸能完全去除鈍化層。
在加工時(shí)，如上面所述的相對(duì)軌道式接觸運(yùn)動(dòng)必須足以使工件(10)在刀具(20)內(nèi)作軌道運(yùn)動(dòng)(反之亦然)以使磨料顆粒(24)隨著接觸區(qū)域的不斷改變而輕輕地磨削工件的圓筒形表面(11);也就是徑向地圍繞圓筒形表面(11)和(22)運(yùn)動(dòng)。具體說，在任何給定的時(shí)刻，該接觸區(qū)域?qū)⑹侵本€或是延伸在工作表面(22)與之相切的圓筒形表面(11)的整個(gè)高度的非常窄的帶，如圖1和圖2中在工件(10)的左側(cè)所示。當(dāng)軌道行進(jìn)時(shí)，該接觸直線或接觸狹帶將圍繞表面(11)旋轉(zhuǎn)，使得當(dāng)軌道旋轉(zhuǎn)一整圈時(shí)將使整個(gè)圓筒形表面(11)被表面(22)接觸并被相應(yīng)地被磨削。
在加工時(shí)，通過進(jìn)口(24)把合適的化學(xué)銑削液(30)引入到工件(10)和刀具(20)間的室內(nèi)，使化學(xué)銑削液向下流過室并通過刀具(20)和軌道工作臺(tái)(14)間的縫隙流出，在此由任何合適的裝置(未畫出)進(jìn)行回收和再處理。這種化學(xué)銑削液的處理和再循環(huán)系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中是熟知的因而毋須在此進(jìn)一步說明。如圖1和圖2中所示，為了便利化學(xué)銑削液在工件(10)和刀具(20)之間的流動(dòng)，可以在工作臺(tái)(14)的上表面內(nèi)提供一通道(18)。
如已指出的那樣，如果沒有機(jī)械磨削阻止鈍化層建立的話，化學(xué)銑削液(30)可以對(duì)工件強(qiáng)烈地鈍化，以使工件表面很快被鈍化而阻止它的表面被化學(xué)銑削。當(dāng)磨料顆粒磨掉一包括形成的氧化物在內(nèi)的表面薄層而暴露新的未氧化的工件金屬時(shí)，由于接觸分界面的運(yùn)動(dòng)，該化學(xué)銑削反應(yīng)將使該處金屬被去掉。連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將使磨粒從剛被磨削的表面移開而使該處的化學(xué)銑削加工能繼續(xù)進(jìn)行。該動(dòng)作將在不斷移動(dòng)的直接接觸表面之后圍繞工件(10)的圓筒形表面進(jìn)行。由于化學(xué)銑削液流是向下流過工件(10)和刀具(20)間的室的。因此化學(xué)銑削液流按照傳統(tǒng)的化學(xué)銑削方式流經(jīng)刀具和工件之間的間隙的。然而本發(fā)明在這方面的獨(dú)特的特點(diǎn)是使工件和刀具產(chǎn)生一相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以使化學(xué)銑削液流進(jìn)一步有效地“泵送”過刀具和工件間的接觸間隙。因此，很明顯，由于這個(gè)附加的泵送作用，就不會(huì)在工件和刀具間積集對(duì)加工有不利影響的化學(xué)銑削液流的小塊死區(qū)。其結(jié)果是在化學(xué)銑削加工中可有效地采用較高的金屬除去速度，這樣就可使被化學(xué)銑削加工的表面產(chǎn)生更光滑均勻的光潔度。
在上述的實(shí)施例中，應(yīng)注意到工件(10)的上平面是不被刀具(20)接觸或磨削的。因此該平面(13)將很快地被化學(xué)銑削液鈍化，這樣無論是機(jī)械磨削或化學(xué)銑削反應(yīng)都不能施加到這部分表面上。前面已說過，只有與其相交的圓筒形表面(11)才會(huì)被加工，而正是由于只有相交的圓筒表面被加工，因此可以在表面(11)和(13)間保持一相當(dāng)尖銳的相交直角。實(shí)際上，可采用各種金屬切削速度而不會(huì)產(chǎn)生任何由化學(xué)銑削反應(yīng)使銳角“磨圓”或斜削的傾向。雖然這是本發(fā)明這個(gè)有用特點(diǎn)的相當(dāng)簡(jiǎn)單例子，它卻能用來作為說明應(yīng)用本發(fā)明的加工方法可以得到的宏觀控制的例子。具體說，如果表面(13)不被鈍化，這個(gè)表面就要被化學(xué)銑削反應(yīng)加工到某種程度。這是由于化學(xué)銑削液流經(jīng)刀具(20)的圓筒表面(22)和工件(10)的上平面之間產(chǎn)生雜散蝕刻從而去除某些金屬，其結(jié)果是在表面(11)和(13)間的交角被磨圓。
用于接觸軌道式運(yùn)動(dòng)的參數(shù)應(yīng)與軌道式磨削中使用的相同。在刀具體(20)和工件(10)之間的最接近點(diǎn)的間隙當(dāng)然將等于磨料顆粒使兩部分分開的距離，并應(yīng)被調(diào)整到適合最佳的化學(xué)銑削加工性的最佳距離。在刀具(20)和工件(10)之間在它們分開得最遠(yuǎn)的位置時(shí)的最大間距不應(yīng)大于軌道的直徑;一般不大于約0.2英寸。圖1和圖2中所示的間距比較大，這是為了便于理解而加以夸大的。
由于按要求對(duì)工件(10)的圓筒形表面加工將漸漸地減小其半徑，相對(duì)接觸軌道運(yùn)動(dòng)的半徑將不斷增加以產(chǎn)生一保持刀具和工件間的接觸的推進(jìn)運(yùn)動(dòng)。漸漸地產(chǎn)生增加軌道的半徑的能力可以使用合適的工業(yè)用機(jī)床軌道工作臺(tái)通過相當(dāng)復(fù)雜的連結(jié)方式(在此無需說明)來獲得。精確地計(jì)算加工速度然后預(yù)調(diào)軌道工作臺(tái)使軌道半徑漸漸增加以在整個(gè)加工操作過程中維持刀具和工件間所需要的恒定接觸壓力，同樣是在本技術(shù)領(lǐng)域的人所熟知的范圍之內(nèi)。推進(jìn)速度可以作為刀具和工件間的接觸力的反饋的函數(shù)來加以控制，或者，特別是在加工動(dòng)作將結(jié)束時(shí)，在某些情況下可考慮允許刀具和工件間的接觸力逐漸增加以使最終的加工動(dòng)作主要限制在機(jī)械磨擦上，以獲得一個(gè)更精確的精加工。
從上述實(shí)施例中可以看到，相對(duì)接觸軌道式運(yùn)動(dòng)將會(huì)使刀具從工件表面磨掉鈍化層或阻止鈍化層的形成，這樣該表面就可隨后立即被化學(xué)銑削液流體如工件間產(chǎn)生的化學(xué)銑削反應(yīng)加工掉。在這整個(gè)操作過程中，該刀具是先移向工件后退離工件，以有效地把化學(xué)銑削液流體泵送過間隙而提供新的化學(xué)銑削液流。在這個(gè)實(shí)例應(yīng)用中，一個(gè)接觸軌道式運(yùn)動(dòng)將實(shí)現(xiàn)這兩方面的要求。任何曲面如圓筒狀、半球狀及類似形狀通常都可由這個(gè)技術(shù)來加工，在此一個(gè)簡(jiǎn)單的接觸軌道式運(yùn)動(dòng)將可以實(shí)現(xiàn)加工操作以及化學(xué)銑削液流泵送兩種功能。
圖3和圖4示出了本發(fā)明的可用作磨削平的工件表面的有所不同的實(shí)施例。在這種平的工件表面情況下，在工件表面的平面內(nèi)的簡(jiǎn)單接觸軌道運(yùn)動(dòng)不足以產(chǎn)生泵送銑削液流流過分界面間隙所必需的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此在這樣的應(yīng)用中，有必要提供接觸軌道運(yùn)動(dòng)和相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖3和圖4中所示，刀具(50)加工的是工件(40)。工件(40)有一個(gè)帶有從其中心向上延伸的截錐狀部分(44)的圓環(huán)形上表面(42)。而刀具50有一個(gè)帶有與截錐狀部分(44)相配的截錐狀形凹進(jìn)部分的平底表面(52)。該平底表面(52)及截錐狀凹進(jìn)部分內(nèi)表面上都有如前所述的磨料。如前所示，工件(40)和刀具(50)是分別被聯(lián)結(jié)到軌道工作臺(tái)及平板上，并被置于相對(duì)接觸的軌道運(yùn)動(dòng)中。除了相對(duì)接觸軌道式運(yùn)動(dòng)外，在工件(40)和刀具(50)還產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使這兩部分不斷地運(yùn)動(dòng)到一起接觸一定時(shí)間從輕輕地磨掉工件表面，然后彼此分開。相應(yīng)地，圖3說明在該循環(huán)內(nèi)工件和刀具接觸的位置，而圖4說明該兩部分處在它們最大分離位置時(shí)的相對(duì)位置。如圖3所示，當(dāng)表面(52)上的磨料接觸工件(40)的表面(42)時(shí)，很顯然，在分界面處的相對(duì)接觸軌道運(yùn)動(dòng)將使磨料磨擦表面(42)，去掉那里的鈍化層，在放掉鈍化層后及因相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)使刀具從那里分開的一段時(shí)間內(nèi)，化學(xué)銑削反應(yīng)立即開始加工表面(42)。此后，雖然在表面(42)上將開始被鈍化，所發(fā)生的任何表面氧化將由于重復(fù)循環(huán)而再次被去掉，從而使化學(xué)銑削作用能繼續(xù)下去。
如前所述，對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)必須施加一進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以便隨著每一次循環(huán)往復(fù)，刀具比以前要下降一些，從而使刀具繼續(xù)接觸工件表面(42)，這樣，表面就漸漸地被加工到較低位置。
至于截錐形延伸部分(44)，它將以與前述實(shí)施例中加工圓筒形工件(10)壁的方法基本上相同的加工方式進(jìn)行加工，但它具有一些顯著的特點(diǎn)。這就是說，如果被加工的表面僅是一平的表面(如表面(42))，往復(fù)運(yùn)動(dòng)不會(huì)如上所說的對(duì)它們被加工產(chǎn)生不利影響。然而應(yīng)注意的是往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)在與接觸軌道運(yùn)動(dòng)不平行的表面上的加工，如在截錐延伸部分(44)的側(cè)面上的加工動(dòng)作會(huì)有相當(dāng)明顯的影響。具體說，當(dāng)接觸軌道運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)是一對(duì)一的同步關(guān)系時(shí)，可以看到，該截錐狀延伸部分(44)僅有一側(cè)面將被加工到，因?yàn)殡S著每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，刀具(50)向下運(yùn)動(dòng)，僅在同一位置接觸截錐狀表面的一部分，然后當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)動(dòng)到另一側(cè)面時(shí)，接著就從那里退回。因此對(duì)這種安排方式，當(dāng)?shù)毒邚哪抢镒魍鶑?fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了均勻地加工整個(gè)圓周表面，就必須使接觸軌道運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)同步得所有表面部分至少在若干往復(fù)循環(huán)期間被接觸和被磨削。獲得這種結(jié)果的較好途徑是在連續(xù)接觸軌道中磨削曲面的各不同部分從而使能在較少的軌道循環(huán)次數(shù)內(nèi)就可以磨削整個(gè)表面。如果截錐表面的鈍化使化學(xué)銑削加工過程延遲，因此平面(42)的化學(xué)銑削加工速度大大加快，就有必要編制好運(yùn)動(dòng)程序使磨削刀具在截錐表面每次通過時(shí)產(chǎn)生較大的機(jī)械磨削量。
再來考慮工件(40)的截錐部分(44)，可以看到，它的上平面不會(huì)被加工，就像前面說過的圓筒形工件的頂部的情況一樣。然而在本實(shí)施例中，刀具是漸漸地向下加工的，因此當(dāng)加工持續(xù)足夠長(zhǎng)時(shí)間后刀具最終會(huì)接觸它的上平面。
與上述圖1和圖2中表示的實(shí)施例相比，本實(shí)施例的接觸軌道運(yùn)動(dòng)不會(huì)使接觸表面(42)和(52)產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這是由于接觸軌道運(yùn)動(dòng)平面是與被加工平面至少是對(duì)于表面(42)是平行的。因此在本實(shí)施例中，為了把化學(xué)銑削液流泵送過表面(42)和(52)間的間隙以防止化學(xué)銑削液流變得過熱或包含了過多的溶觸在其中的工件材料，就必須施加一個(gè)分開的相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。然而，應(yīng)該清楚的是，如果接觸道軌運(yùn)動(dòng)不與被加工表面平行，而是以一角度與之傾斜(如圖5所示)，則單個(gè)相對(duì)接觸道軌運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生一往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)或位移，從而使刀具和工件將在軌道運(yùn)動(dòng)的較低點(diǎn)進(jìn)入接觸以產(chǎn)生主要的機(jī)械磨削來去除鈍化層并且隨后通過軌道運(yùn)行離開接觸關(guān)系，以有效地泵送化學(xué)銑削液流而利于銑削液的循環(huán)。
如圖5和圖6所示，具有一如上所述的旋轉(zhuǎn)中心軸線，即以一定角度向被加工表面傾斜旋轉(zhuǎn)軸線的刀具(60)，在向下、向左道軌運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離時(shí)將與工件(62)的上表面進(jìn)入接觸。接著，由于刀具(60)向上及朝右作軌道運(yùn)動(dòng)，它將離開工件(62)。因此，相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)將由接觸軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。雖然刀具(60)在整個(gè)軌道運(yùn)動(dòng)中都不與工件(62)相接觸，但這對(duì)本實(shí)施例不會(huì)產(chǎn)生什么差別，因?yàn)楣ぜ?62)的整個(gè)表面在軌道運(yùn)行通過它的最下方位置時(shí)是被刀具(60)接觸和磨削的。在這種方式的應(yīng)用中，特別重要的是在刀具表面上的磨料顆粒密度要非常高以保證在刀具快速加工時(shí)能磨削整個(gè)工件表面。
如前所述，必須提供一種裝置用于把化學(xué)銑削液流送入刀具(60)和工件(62)間的間隙中，由刀具(60)和工件(62)間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)很容易將銑削液流泵出分界面。在本實(shí)施例中，可清楚地看到，用于磨削工件(62)表面的接觸道軌運(yùn)動(dòng)及用于泵送化學(xué)銑削液體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)都是由一個(gè)道軌運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。正如針對(duì)圖1和圖2的實(shí)施例中所述的那樣，當(dāng)工件表面因被銑削而降低時(shí)，為了能繼續(xù)維持接觸，就必須調(diào)整好軌道運(yùn)動(dòng)使軌道半徑持續(xù)增大，或另一種方法是，對(duì)恒定的軌道運(yùn)動(dòng)另加一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加工工件時(shí)，使刀具和工件彼此靠緊。
上述實(shí)施例加工的都是非常簡(jiǎn)單的表面，這是為了易于說明本發(fā)明技術(shù)在實(shí)踐中可能遇到的不同形式加工情況。很明顯，所述的那些表面用其它形式的傳統(tǒng)加工技術(shù)是很容易地進(jìn)行加工的。因此，本發(fā)明的加工方法在加工用別的技術(shù)不易加工的更為復(fù)雜的形狀時(shí)才顯得更為有用。例如，加工硬幣圖案或模具以及其他多面型的表面就是本發(fā)明加工方法特別有用的一類例子，還有當(dāng)加工復(fù)雜的三維和曲面表面如渦輪葉片表面等復(fù)雜表面時(shí)用別的方法加工就相當(dāng)困難，但是用本發(fā)明的方法卻能容易地和非常有效地對(duì)渦輪葉輪的單件或組件甚至其總成進(jìn)行加工。
圖7和圖8是加工多面工件的一個(gè)例子，其中圖7是坯件(70)的橫剖視圖，而圖8是加工操作接近結(jié)束時(shí)工件和刀具的接觸情況。從圖7可以看到，工件(70)的橫剖面是不均勻的，在上表面還有一個(gè)孔(74)。在工件(70)上有兩個(gè)可引入化學(xué)銑削液小而狹的通孔(76)以便在化學(xué)銑削加工時(shí)可引入化學(xué)銑削液。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的方法加工工件(70)的情況，其中，刀具(72)被制成能在化學(xué)銑削加工過程中軌道式地接觸工件(70)的上表面。在本實(shí)施例中，軌道式旋轉(zhuǎn)的中心軸線是與工件的上平面相垂直的，因此不會(huì)由于接觸軌道式運(yùn)動(dòng)而有垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。從圖8可以看到，在刀具(72)上的一截錐狀柱體部分垂直向下延伸，用來至少在被加工范圍加工出具有錐形內(nèi)側(cè)表面的孔(74)。圍繞柱體(78)周圍的一環(huán)狀空間(80)用以形成圍繞孔(74)的環(huán)狀頸部。圍繞孔(74)的該上平面(82)以及在(84a)和(84b)處的傾斜表面(84)，由于它們未被刀具(72)接觸而未被加工到，因此，它們將被化學(xué)銑削液流所鈍化而不受化學(xué)銑削反應(yīng)的影響。如前所述在本應(yīng)用中凡是有水平表面被加工時(shí)，為了把化學(xué)銑削液流泵送過這類水平分界面必須在工件(70)和刀具(72)間施加一相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。從本實(shí)施例中可以看到，采用本發(fā)明的加工方法可加工多個(gè)不同的表面，它是利用與待加工工件表面凹凸相反配對(duì)形狀的三維刀具來進(jìn)行的。該刀具與工件配對(duì)形狀的尺寸要略大或略小些，以對(duì)道軌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)榈毒邎D形的軌跡將形成被加工的圖形形狀。
在本發(fā)明的加工方法中，在工件表面被刀具表面磨削前，工件是被鈍化的，加工變量明顯地減少，因此在刀具表面上產(chǎn)生的形狀，在根據(jù)它的接觸軌道運(yùn)動(dòng)進(jìn)行校正后，基本與被加工進(jìn)行入工件的形狀是一樣的，幾乎不要什么試車過程。作為一個(gè)例子在上述實(shí)施例中，由于本加工過程所提供的宏觀控制，未被刀具接觸的表面(82)及(84a)和(84b)，就完全不受化學(xué)銑削反應(yīng)影響。然而在傳統(tǒng)的化學(xué)銑削加工中，這些表面由于化學(xué)銑削反應(yīng)會(huì)有一些金屬被去除。例如，孔(74)的圓筒形表面將完全不受本發(fā)明加工過程的影響，而在傳統(tǒng)的化學(xué)銑削中，至少其上部，由于在孔(74)的圓筒形表面(86)上部表面間的雜散蝕刻，將有一些金屬被去掉。
本發(fā)明的另外一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)可參照加工孔(90)即(92)表面來說明。從圖1中可以看出，孔(90)是完全由刀具(72)上的凸緣的加工動(dòng)作形成的。當(dāng)凸緣(94)的的下表面向下加工孔的深度時(shí)，孔的側(cè)面，即表面(92)僅在短時(shí)間內(nèi)被凸緣(94)的側(cè)表面合適地加工和磨削。一旦凸緣(94)行進(jìn)到它剛形成的孔(90)的圓筒形側(cè)表面上的某一給定點(diǎn)之下時(shí)，法蘭(94)的磨削動(dòng)作當(dāng)然就停止，而那部分表面(92)就迅速被化學(xué)銑削液流鈍化，由此阻止進(jìn)一步加工。表面(92)上的鈍化層將阻止上面的金屬被去除，這樣就防止任何過多切削而這在傳統(tǒng)的化學(xué)銑削中是常常會(huì)發(fā)生的。
圖9a、9b、9c和10是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。它是用作加工如圖所示的補(bǔ)修過的如渦輪葉片等金屬另件的。例如，存在缺陷如洞或裂口的渦輪葉片以很容易地通過切削掉缺陷及在切削掉的區(qū)域內(nèi)淀積新金屬的方法修理好。這個(gè)修理工序可由圖9a、9b和9c說明。圖9a所示的渦輪葉片(100)上的裂口可用任何合適的方法切削掉，典型的方法是用電火花切割或磨削方法去除。經(jīng)過切割后使葉片帶有如圖9b所示的切口。此后用“補(bǔ)焊”方法把新金屬填入切口中。為了保證填補(bǔ)的金屬有適合于加工葉片所必需的高度裕量，當(dāng)然有必要要如圖9c所示那樣多填被些使它高出切口。最后，那部分新金屬應(yīng)被向下加工到重新形成原來的輪廓形狀。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的加工法，這個(gè)加工步驟正是產(chǎn)生困難之處。例如，在這個(gè)具體應(yīng)用中被加工的輪廓形狀既不是平的也不是圓的，因此不能使用傳統(tǒng)的加工方法。傳統(tǒng)的化學(xué)銑削加工也不適用，因?yàn)檎麄€(gè)渦輪葉片表面都會(huì)有金屬除去，因此就中可能恢復(fù)原來的輪廓形狀。
而本發(fā)明的加工方法能理想地適合于加工這種被修補(bǔ)過的渦輪葉片。參見圖10及圖11，在圖10中是一般性表示，圖11中則較詳細(xì)地說明了此方法的加工過程;一部分被修補(bǔ)過的渦輪葉片(100)作為工件，而刀具(102)作為一按照本發(fā)明的軌道式化學(xué)銑削加工刀具。
根據(jù)上面的說明，具有強(qiáng)烈的鈍化作用的化學(xué)銑削液流將鈍化渦輪葉片工件的整個(gè)表面，包括新填充的金屬(104)。然而在本應(yīng)用例中，該軌道運(yùn)行的刀具(102)將只接觸凸出的被充填金屬(104)部分，因此根據(jù)上述原理，只是那部分凸出的充填金屬(104)部分將受到化學(xué)銑削加工。其中原來的葉片材料，因?yàn)楸緛砭陀兴蟮妮喞螤?，在整個(gè)操作過程均保持鈍化，因而將保持原來的形狀。然而在本應(yīng)用實(shí)例中，凡是刀具(102)的接觸軌道運(yùn)動(dòng)不是軌道式運(yùn)行地離開充填金屬(104)的，就有必要在刀具(102)和充填金屬(104)間提供一個(gè)振動(dòng)式往復(fù)運(yùn)動(dòng)以增強(qiáng)刀具和工件之間的化學(xué)銑削液的循環(huán)流動(dòng)。在本實(shí)施例中，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)的另外的作用是磨削渦輪葉片的兩個(gè)側(cè)面(如圖11所示材料(104)是在其兩側(cè)面上)。
除了修理有缺陷的、用金屬充填裂口的渦輪葉片之外，上述的加工方法還可被用作改正葉片或別的由于廓形不符要求因而有缺陷的其他零部件的輪廓形狀。采用如圖11所述的應(yīng)用實(shí)例，本發(fā)明的加工方法能被用來磨掉金屬工件表面上的任何高出的缺陷部分。
然而更顯重要的是本發(fā)明的加工方法能被用作同時(shí)加工渦輪葉片組件包括已被固定在一渦輪葉輪上的整個(gè)圓周的渦輪葉片(無論是機(jī)械聯(lián)結(jié)在其上面或制作時(shí)形成一體的渦輪葉輪)。如前所述，加工一個(gè)形成一體的渦輪葉輪是一個(gè)相當(dāng)困難的操作過程。然而，如圖12所示，在一個(gè)渦輪葉輪上的全部渦輪葉片可以以所示實(shí)施例的方式同時(shí)被加工，其中刀具(110)包含一上面部分(112)及下面部分(114)，被一起固定在數(shù)片渦輪葉片(116)上。利用上述的磨削單個(gè)渦輪葉片的同一原理，數(shù)個(gè)渦輪葉片(114)可被同時(shí)磨削和加工以在一次操作中就使每個(gè)葉片都能獲得精確尺寸和輪廓形狀。
在操作中，化學(xué)銑削液應(yīng)選擇對(duì)被加工工件具有強(qiáng)烈鈍化作用的銑削液，鈍化作用的強(qiáng)烈程度取決于加工的性質(zhì)。即要進(jìn)行宏觀還是微觀控制。例如在圖1所示的實(shí)施例中，該化學(xué)銑削液的鈍化性質(zhì)僅用來產(chǎn)生化學(xué)銑削加工動(dòng)作的宏觀控制，即完全阻止在所選定的幾個(gè)表面上進(jìn)行加工。因此，鈍化的速度在該加工操作過程中不具有任何特別的重要性。
應(yīng)注意的是，鈍化取決于許多變量因素化學(xué)銑削液本身，該工件的金屬、化學(xué)銑削液的pH值、濃度和溫度以及流速。因此，對(duì)某一銑削液，它具有對(duì)所有使用都適用的鈍化特性是不可能做到的。
非常概括地說，如果工件的材料是鋼，則合適的化學(xué)銑削溶液將是三氯化鐵。如果是銑削鈦材料，應(yīng)采用氫氟酸。銑削鋁通常是用氫氧化鈉進(jìn)行的。
再概括地說，通常采取的步驟及通常為減小鈍化所加的輔助成分都應(yīng)避免使用，這是與通常的方法和設(shè)想是完全相反的。
同時(shí)，在許多情況下，可以取消通常要復(fù)蓋不被銑削區(qū)域的工件表面的要求。形成的該鈍化層要足以保護(hù)表面構(gòu)造。薄薄的一層鈍化層可以在完成加工后去掉，但是在許多情況下，如果需要的話，它可以保留下來。
由于可以避免采取阻止鈍化發(fā)生的步驟，化學(xué)作用的整體速度在本發(fā)明中常常是比較快的。此外，由道軌式磨削操機(jī)械地去除鈍化層將加速整個(gè)加工過程。
除非特別要求和設(shè)計(jì)，通常在本發(fā)明的加工工序中不會(huì)形成凹蝕的情況。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其步驟包括a.制作一刀具，它包括有一與加工工件的形狀相配對(duì)地磨料顆粒表面的一個(gè)刀體；b.將所述工件和工具安裝成相互振動(dòng)關(guān)系，安裝時(shí)所述磨料面對(duì)著被加工的表面；c.把一種化學(xué)銑削液引入刀具和工件之間的界面；d.鈍化該工件以在其表面上形成一鈍化層；e.在刀具和工件之間產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)以使刀具表面上的磨料顆粒只在工件的被進(jìn)行加工的區(qū)域上磨削工件，由此只選擇性地把工件上被選定的鈍化層部分磨削掉以暴露其下面的工件金屬，從而化學(xué)銑削加工就可把該工件的金屬面去掉并重新形成所述的鈍化層；f.在該刀具和工件之間產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以把化學(xué)銑削液泵送到刀具和工件之間；g.在該工件的金屬面被去掉的同時(shí)，在刀具和工件之間產(chǎn)生一個(gè)推進(jìn)運(yùn)動(dòng)以保持該刀具和工件的互相接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)是一種軌道運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法;其特征在于該相對(duì)的軌道運(yùn)動(dòng)是位于與被加工表面不同的一個(gè)平面上以使該相對(duì)的道軌運(yùn)動(dòng)還產(chǎn)生所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，該相對(duì)的道軌運(yùn)動(dòng)是在與所述的被加工表面相應(yīng)的一平面內(nèi)，因此所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是在獨(dú)立于且位于不同于所述相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)另一平面內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，在刀具和工件間的該軌道的線性移動(dòng)量小于約0.100英寸。
6.如權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，該被加工的表面及刀具的磨料顆粒表面包括曲面形表面。
7.如權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件至少有兩個(gè)被加工的表面，而所述的刀具至少有兩個(gè)具有磨料顆粒的表面以使該工件至少有兩個(gè)相應(yīng)表面被同時(shí)加工。
8.如權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件是一個(gè)渦輪葉片，而所述的刀具有一可適配在該葉片周圍的形狀以加工其多個(gè)側(cè)面。
9.如權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件是一個(gè)包含數(shù)個(gè)渦輪葉片的渦輪葉輪，而所述的刀具有一適配在所述的數(shù)個(gè)渦輪葉片周圍的形狀以同時(shí)加工該數(shù)個(gè)渦輪葉片的多個(gè)側(cè)面。
10.如權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的刀具和工件之間的道軌運(yùn)動(dòng)速度是每分鐘10-12英尺。
11.如權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的不導(dǎo)電的磨料顆粒的大小小于70目。
12.化學(xué)銑削工件表面的一種方法，其步驟包括a.制作一刀具，它包含一具有與工件所要求加工的形狀相匹配的磨料表面的一個(gè)刀體;b.將所述工件與所述工具安裝成相振動(dòng)的關(guān)系，安裝時(shí)使刀具的磨削表面對(duì)著該被加工的表面;c.把一種化學(xué)銑削液流引入刀具和工件之間;d.在該刀具和工件之間產(chǎn)生一相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)，使該刀具表面上的磨料顆粒磨掉在該工件上形成的鈍化層以暴露其下面的工件金屬，由此可由化學(xué)銑削加工去掉該工件的金屬;e.在所述的刀具和工件之間產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以把足夠化學(xué)銑削液泵送到刀具和工件之間的界面從而防止它產(chǎn)生的過熱現(xiàn)象。f.在該工件的金屬被磨削的同時(shí)，在刀具和工件之間產(chǎn)生一個(gè)推進(jìn)運(yùn)動(dòng)以使在每個(gè)磨削步驟中保持該刀具和工件的接觸。
13.如要求12所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)是一個(gè)軌道運(yùn)動(dòng)。
14.如權(quán)利要求13所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的相對(duì)道軌運(yùn)動(dòng)是在與被加工表面不同的一平面內(nèi)，使該相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)還產(chǎn)生一所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
15.如權(quán)利要求13所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的相對(duì)道軌運(yùn)動(dòng)是位于相應(yīng)的被加工表面的一平面內(nèi)，而所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是與該道軌運(yùn)動(dòng)相獨(dú)立的并在與所述相對(duì)的軌道運(yùn)動(dòng)不同的另一平面內(nèi)。
16.如權(quán)利要求13所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，在刀具和工件之間的軌道式線性移動(dòng)量小于約0.100英寸。
17.如權(quán)利要求12所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于所述的被加工表面及所述不導(dǎo)電磨料顆粒的刀具表面至少有一個(gè)曲面。
18.如權(quán)利要求12所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件至少有兩個(gè)被加工表面及所述的刀具至少有兩個(gè)具有磨料顆粒的表面以使該工件的所有表面可以被同時(shí)加工。
19.如權(quán)利要求12所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，該工件是一渦輪葉睡及該刀具有一適配在該渦輪葉片周圍的形狀，以加工其多個(gè)側(cè)面。
20.如權(quán)利要求12所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件是一個(gè)包含數(shù)個(gè)渦輪葉片的葉輪，而且所述的刀具有一可適配在數(shù)個(gè)渦輪葉片周圍的形狀以同時(shí)加工數(shù)個(gè)渦輪葉片的多個(gè)側(cè)面。
21.如權(quán)利要求12所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的在刀具和工件間的道軌運(yùn)動(dòng)的速度為每分鐘10～12英尺。
22.如權(quán)利要求12所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的磨料顆粒的顆粒尺寸小于70目。
23.加工工件表面的一種化學(xué)銑削加工方法，其步驟包括a.制作一種刀具，它包括帶有一與工件所要加工的形狀相配的磨料顆粒表面的一刀體;b.將所述工件和刀具安裝成相互振動(dòng)的關(guān)系，安裝時(shí)，使該磨料面對(duì)著被加工的表面;c.把一種化學(xué)銑削液泵送入該刀具和工件之間，該化學(xué)銑削液對(duì)該工件有鈍化作用因而在其上形成一鈍化層;d.在該刀具和工件間產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)，該軌道運(yùn)動(dòng)位于不同于被加工表面的一平面內(nèi)，所述的相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)在刀具和工件之間產(chǎn)生一相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把電解液泵送入刀具和工件之間以防止分界面的過熱，所述的軌道運(yùn)動(dòng)使刀具表面上的磨料顆粒只在工件的要進(jìn)行加工的那些區(qū)域去掉工件的金屬，從而只選擇性地把該工件選定的鈍化層部分磨削掉，以暴露其下的工件的金屬，由此通過電解液的電化學(xué)作用可把所述的工件的一部分金屬去掉;以及e.在該工件的金屬被磨削掉的同時(shí)，在刀具和工件之間產(chǎn)生一推進(jìn)運(yùn)動(dòng)，以此保持刀具和工件之間的接觸。
24.如權(quán)利要求23所述的一種化學(xué)銑削工件的方法，其特征在于，該相對(duì)道軌運(yùn)動(dòng)位于一相應(yīng)于被加工面的平面內(nèi)，因此所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立于所述的相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)并位于不同的另一平面內(nèi)。
25.如權(quán)利要求23所述的一種化學(xué)銑削工件的方法，其特征在于，在刀具和工件間的軌道線性移動(dòng)量小于約0.100英寸。
26.如權(quán)利要求23所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于被加工的表面的磨料顆粒的表面至少有一個(gè)曲面。
27.如權(quán)利要求23所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件至少有兩個(gè)被加工的表面以及所述的刀具至少有兩個(gè)具有磨料顆粒的表面，以使該工件的所有表面可同時(shí)被加工。
28.如權(quán)利要求23所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，該工件是一渦輪葉片，而該刀具有一適配在渦輪葉片的周圍的形狀以加工工件的多個(gè)側(cè)面。
29.如權(quán)利要求23所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件是一個(gè)含有數(shù)個(gè)葉片的葉輪，而該刀具有一適配在數(shù)個(gè)所述渦輪葉片周圍的形狀，以同時(shí)加工數(shù)個(gè)葉片的多個(gè)側(cè)面。
30.如權(quán)利要求23所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述刀具和工件之間的軌道運(yùn)動(dòng)速度為每分鐘10-12英尺。
31.如權(quán)利要求23所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的磨料顆粒的顆粒大小小于70目。
32.一種化學(xué)銑削工作的表面的方法，其步驟包括a.制作一刀具，它包括帶有與所要求的工件形狀相配的磨料顆粒表面的一刀體;b.將所述工件和工具安裝成相互振動(dòng)的關(guān)系，安裝時(shí)，使所述的磨料表面對(duì)著所述工件。;c.把化學(xué)銑削液引入刀具和工件之間;d.在刀具和工件間，且在與被加工表面不同的一平面內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)以使相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)在刀具和工件間產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)用以把化學(xué)銑削液泵送入刀具和工件之間，該軌道運(yùn)動(dòng)使刀具表面上的磨料顆粒把該工件上所形成的鈍化層磨掉以暴露出下面的工件的金屬，由此就可用本加工方法把該工件金屬加工掉;以及e.該工件金屬被磨削掉的同時(shí)，在刀具和工件之間產(chǎn)生一個(gè)推進(jìn)運(yùn)動(dòng)，從而使在每個(gè)磨削步驟中保持刀具和工件間的接觸。
33.如權(quán)利要求32所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的相對(duì)道軌運(yùn)動(dòng)是在一相應(yīng)于被加工表面的一平面內(nèi)而該往復(fù)運(yùn)動(dòng)是與相對(duì)道軌運(yùn)動(dòng)獨(dú)立且處于與其不同的另一平面內(nèi)。
34.如權(quán)利要求32所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，在刀具和工件之間的軌道線性移動(dòng)量小于約0.100英寸。
35.如權(quán)利要求32所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的被加工表面及刀具的磨料顆粒表面有曲面狀的表面。
36.如權(quán)利要求32所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，該工件至少有兩個(gè)被加工表面，而刀具至少有兩個(gè)具有磨料顆粒的表面，以使該工件的所有表面都可被同時(shí)加工。
37.如權(quán)利要求32所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件是一渦輪葉片，而刀具有可以適配在渦輪葉片周圍的形狀以能充分地加工其多個(gè)側(cè)面。
38.如權(quán)利要求32所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，所述的工件是一個(gè)包含數(shù)個(gè)渦輪葉片的一渦輪，而刀具有一可適配在數(shù)個(gè)渦輪葉片周圍的形狀以可充分地加工數(shù)個(gè)渦輪葉片的多個(gè)側(cè)面。
39.如權(quán)利要求32所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，在刀具和工件間的軌道運(yùn)動(dòng)速度是10-12英尺/分。
40.如權(quán)利要求32所述的一種化學(xué)銑削工件表面的方法，其特征在于，磨料顆粒的顆粒大小小于70目。
全文摘要
一種利用對(duì)工件產(chǎn)生鈍化作用的化學(xué)銑削液來對(duì)工件進(jìn)行化學(xué)銑削的方法，其特點(diǎn)是刀具有一磨料表面，并且隨著接觸相對(duì)運(yùn)動(dòng)刀具和工件相互接觸，由此所述磨料表面可以有選擇地對(duì)工件表面進(jìn)行磨削以去掉要加工的表面上的鈍化層，而不加工的表面區(qū)域?qū)⒈３肘g化層以阻止化學(xué)銑削，在刀具和工件之間還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，化學(xué)銑削液泵送過刀具和工件之間的間隙以防止銑削液的銑削速度的降低。
文檔編號(hào)B23P17/00GK1087047SQ9211327
公開日1994年5月25日 申請(qǐng)日期1992年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月16日
發(fā)明者勞倫斯·J·羅茲 申請(qǐng)人:擠壓磨石有限公司