專利名稱：自由流動研磨孔拋光的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與孔拋光有關，尤其與改善氣流和有效組件冷卻效率的自由流動研磨孔拋光系統(tǒng)有關。
目前生產的許多航空器發(fā)動機零件具有很多小孔，以便輸送冷卻的空氣，防止有關零件的高溫損害。在許多情況下，這類零件具有參照在圖紙上的孔尺寸，但是驗收的標準是空氣流量(單位時間穿過有關孔的空氣)。因為這類零件的許多孔通常是鑄造成的并要求空氣分布的均勻性，孔尺寸的公差相當小。許多情況下這類孔過小，或者符合規(guī)定但不能輸送所要求的空氣流量。在這種情況下，加大孔尺寸的選擇余地是有限的，或者費用昂貴。
過去已經應用的幾種處理方法是通過再鉆孔來對孔進行處理，這種操作具有產生廢品的高風險，因為在再鉆孔時，在幾百個孔上定位并保持孔的精確中心線幾乎是不可能。
另一種處理方法是研磨流動加工孔。但是因為載體對流動有較高的阻力，在媒介孔壁界面上的研磨顆粒將保持在表面上，由于磨料的研磨作用，這導致材料既在高點上去除又在凹點上去除。這一方法的另一缺點包括限制單位時間的研磨顆粒、可觀的模具制造成本、加工時間，和在某些情況下由于變形引起的零件破壞，因為需要高壓力去移動加工介質(一種含有研磨顆粒的磨粉狀物質)通過小孔。
這些現(xiàn)有的處理方法昂貴、費時，并且具有使零件報廢的高度可能性。
理想的是，要能夠提供一種不具有上述缺點的改善的研磨孔拋光設備。本發(fā)明的目的、特性和優(yōu)點將隨與附圖一起的下列描述更容易地顯現(xiàn)出來。
本發(fā)明提供一種自由流動研磨孔拋光技術，利用這種技術，研磨顆粒整體數(shù)量多、速度快，并不跟載體隨動。按照本發(fā)明，自由流動研磨孔拋光將提供給所有具有小型空氣冷卻的孔，這些孔對于輸送規(guī)定的空氣流量來說過小。
按照本發(fā)明，自由流動研磨孔拋光設備和方法以便多孔的產品改善空氣流量和合成組件的冷卻效率。自由流動研磨孔拋光設備用載體介質混合研磨顆粒成分，以便產生自由流動的研磨顆粒載體介質配料。這種配料經泵壓通過由產品中孔壁確定的孔，以便改善空氣流量和產品的合成冷卻效率。因為研磨顆粒數(shù)量多，速度快，并且自由流動介質對流動沒有阻力，研磨顆粒碰擊孔壁高點，主要去除孔壁內中高的部位。
如下文的描述，在附圖中描繪一優(yōu)選的實施例；但是許多其他的改進和替換的結構此外也能制出而不脫離本發(fā)明的真實意義和范圍。
本發(fā)明的新穎特征詳細陳述在附加的權利要求書中。但是，本發(fā)明自身，既作為結構又作為應用方法，與本發(fā)明的目的和優(yōu)點一起，通過附圖一起參照下列的描述可以得到最好的理解，其中

圖1表明本發(fā)明自由流動研磨孔拋光技術應用在一元件上；圖2表明按本發(fā)明技術拋光孔的放大的和局部切開的視圖；圖3A和3B表明現(xiàn)有技術研磨流動加工“之前”和“之后”的效果，其間全新的孔表面產生，它復制原始孔的表面但有所變化，從而產生一更大的孔；和圖4A和4B表明按本發(fā)明自由流動研磨孔拋光“之前”和“之后”的效果，該方法只產生局部新的孔表面、其并不復制原始孔表面，因為主要的材料去除發(fā)生在高點。
參照圖1，它描繪了按本發(fā)明自由流動研磨孔或孔拋光技術的簡圖10。在這一方法中，細研磨顆粒12或是含有研磨顆粒的并孔聚氨基甲酸酯，通過攪拌而懸浮在水或其它自由流動介質14中。攪拌后的磨料經泵16輸送，通過管線28到達元件18，元件18含有許多待拋光的小孔，然后磨料通過尺寸偏小的孔20，以便拋光小孔20的壁22并擴大孔20。
繼續(xù)圖1并同時參照圖2，圖1的元件18被放大并局部切開，以便進一步描繪本發(fā)明的研磨孔拋光技術。這種拋光的結果是，當空氣穿過孔20時，空氣渦流大量減少。最終的效果是，隨著渦流的減少，空氣流量增加，同時使得足量的冷卻空氣穿過小孔，并因此既滿足設計對孔尺寸的要求，又滿足對空氣流量的要求。圖1和2顯示，圖1中的回流泵24持續(xù)攪拌研磨料12通過回流管線26。由于研磨顆粒12數(shù)量多并由以高速移動的水攜帶，它們對改善孔壁機械誤差的作用大大增加，超過像使用高粘度介質，以高壓攜帶研磨顆粒的研磨流動加工方法。
研磨流動加工的效果描繪在圖3A和3B中，分別表示為“之前”和“之后”，以便顯示研磨流動加工孔的效果。由于研磨流動加工介質是高粘度的，并且載體對流動具有高阻力，在媒介孔壁的界面上，正如圖3A的表示，研磨顆粒30將隨媒介孔壁界面的輪廓線保留在流動媒介的表面。這將導致孔壁36的材料在高點32和凹點34去除。通過對比圖3A的孔壁36與圖3B的孔壁36’可清楚地表明這一點。如所示，磨料30的研磨作用沿壁36的整個長度方向去除材料。因此，孔壁已變化為較大的孔，同時保持原始孔的輪廓。
回到圖4A和4B，它們表明本發(fā)明自由流動研磨孔拋光技術的作用“之前”和“之后”的比較。按照本發(fā)明的這一技術，由于研磨顆粒具有12質量和速度并由自由流動介質攜帶而不是由對流動具有高阻力的載體攜帶，研磨顆粒將不完全跟隨載體。如通過圖4A與圖4B的比較表明，這個技術的優(yōu)點是，研磨顆粒將僅撞擊孔壁40的高點38，由此通過顆粒12的撞擊主要去除孔壁40上的高部位。與研磨流動加工不同，應用本方法，由于載體介質14的流動能力，研磨顆粒穿過孔的單位時間的數(shù)量也大大增加。
本發(fā)明自由流動研磨孔拋光技術沒有零件變形的危險，因為所需便于加工的載體介質壓力不高。夾緊力同樣減輕，正如圖2的最佳描繪，因為通過自由流動研磨孔或孔拋光處理的許多零件中，具有頂部和底部封板42的零件18事實上就是夾具。當不需要處理的許多孔是大量孔其體的一部分時，非處理孔可以簡單地膠帶封貼或用其他方法遮蓋，以便防止載體介質和研磨顆粒的進入，因為本技術使用比較低的載體壓力。
在自由流動研磨孔拋光時，孔尺寸只有較小的變化，通過自由流動研磨孔拋光處理的零件的結果是拋光孔壁并去除孔壁高點，這些高點使經過的空氣斷流和引起渦流，并因此減少空氣流量。
本發(fā)明自由流動研磨孔拋光技術對所有具有小型空氣冷卻孔是有用的，這類孔對于輸送規(guī)定的空氣流量來說過小。例如，有許多航空器發(fā)動機零件的孔的邊緣半徑不理想。由于水載體的移動的研磨顆粒有小的制約，孔的半徑大大小于應用高壓和高粘度介質的傳統(tǒng)研磨流動加工。通過研磨流動加工處理的零件的主要結果之一是產生孔入口處半徑。因此，按照本發(fā)明應用自由流動研磨孔拋光，結果使在孔入口處的半徑大大減小，以及使空氣通過孔時的空氣渦流減小。其最終結果是，隨著渦流的減小，空氣流量增加并使得足量的冷卻空氣穿過小孔。
自由流動研磨孔拋光處理將導致孔壁高部位的降低，同時對孔壁的低部位沒有嚴重影響。此外，孔壁中高部位的降低將使通過的空氣在拋光好的零件中不“斷流”。減少穿過小孔的空氣斷流，將減少或消除渦流。減少空氣渦流，將導致空氣流量的增加。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施例已經在本文中顯示時，顯然對本領域的技術人員來說所提供的這類實施例僅是一種列舉方式。對那些本領域的技術人員來說存在大量的改動、變化和替代而不脫離本發(fā)明。因此，本發(fā)明僅受附加權利要求書的意義和范圍的限制。
權利要求
1.拋光孔(20)的方法，該孔具有確定孔的壁(22)，該方法包括下列步驟提供許多研磨顆粒(12)；使許多研磨顆粒(12)懸浮在自由流動介質(14)中，以便產生研磨顆粒流動介質混合物；和輸送研磨顆粒流動介質混合物(12、14)通過孔(20)，以便拋光孔壁(22)。
2.按權利要求1的方法，其特征在于，許多研磨顆粒(12)包括含有研磨顆粒的開孔聚氨基甲酸酯。
3.拋光多孔物品的拋光系統(tǒng)包括研磨顆粒成分(12)；與研磨顆粒成分混合的載體介質(14)，以便產生研磨顆粒載體介質混合物；和輸送(16、24)研磨顆粒載體介質混合物(12、14)通過帶孔物品(18)中由孔壁(22)確定的孔(20)的裝置，以便改善空氣流量和物品的有效冷卻效果。
4.按權利要求3的拋光系統(tǒng)，其特征在于，研磨顆粒成分(12)包括含有研磨顆粒的開孔聚氨基甲酸酯。
5.按權利要求4的拋光系統(tǒng)，其特征在于，研磨顆粒(12)具有質量和速度。
6.按權利要求3的拋光系統(tǒng)，其特征在于，研磨顆粒(12)主要去除孔壁(22)的高部位。
7.按權利要求3的拋光系統(tǒng)，其特征在于，載體介質(14)包括自由流動介質。
8.按權利要求3的拋光系統(tǒng)，其特征在于，輸送研磨顆粒流動介質混合物的裝置包括一回流泵(24)，以便持續(xù)攪拌研磨顆粒載體介質混合物(12、14)。
9.按權利要求8的拋光系統(tǒng)，其特征在于，輸送研磨顆粒流動介質混合物的裝置還包括回流管線(26)，以便建立閉合的回路系統(tǒng)并在載體介質(14)中持續(xù)使用研磨顆粒(12)。
10.按權利要求9的拋光系統(tǒng)，其特征在于，回流管線(26)還有助于載體介質(14)中研磨顆粒(12)懸浮。
全文摘要
自由流動研磨孔拋光系統(tǒng)和改善多孔物品(18)空氣流量和帶孔物品有效組件冷卻效率的方法。自由流動研磨孔拋光系統(tǒng)使研磨顆粒成分(12)與載體介質(14)混合,以便產生自由流動研磨顆粒載體介質混合物。該混合物被輸送,通過物品(18)中由孔壁(22)確定的孔(20),以便改善空氣流量和物品的有效冷卻效率。由于研磨顆粒(12)具有質量和速度并且自由流動介質(14)對流動沒有阻力,研磨顆粒(12)撞擊孔壁(22)的高點,主要去除孔壁(22)的高部位。
文檔編號B24B31/116GK1261019SQ9912691
公開日2000年7月26日 申請日期1999年12月21日 優(yōu)先權日1998年12月21日
發(fā)明者J·S·肖 申請人:通用電氣公司