[发明专利]紧固件退出用侵蚀装置和系统

说明书

相关申请

该申请要求于2010年2月26日提交的美国临时专利申请序列号61/308,799的全部巴黎公约权益和优先权，其内容通过引用全部并入本文，如同在此全部阐明。

背景

1.领域

该公开内容涉及放电加工(EDM)。

2.一般背景

单次使用(single-use)紧固件，比如铆钉或航空航天紧固件——其中紧固件在组装过程期间形成，在许多工业中是普遍的。在航空航天中，飞机机架的维护频繁地需要移除数以百计的紧固件，以便替换或修理结构元件，比如纵梁、舱壁、机身中段(center barrel)等。紧固件通常包括铆钉或螺纹紧固件，其已可延展地变形从而不能直接移除。这些紧固件中的许多是用钛或其它难以加工的材料制造的。

已经多年用于移除这些紧固件的传统方法是用手动定位的钻加工掉紧固件的头部。钻对正在钻孔的区域增加压力以及热量。此外，当紧固件是钛或其它难以加工的材料时，这种钻孔导致钻头显著损耗。紧固件操作的传统钻孔对于结合紧固件的结构具有已知的损坏风险。对周围结构的损坏可能是由于振动、钻头滑移或钻孔过深造成的。如果对周围材料发生钻头滑移损坏，或者如果钻孔应当切割过深，则在重新组装期间可能使用尺寸过大的紧固件，或者可能需要替换整个组件。用于纠正这种不期望损坏的措施可能导致与操作有关的附加费用。

放电加工，或EDM，通过利用放电进行操作，以将金属从工件上去除。在EDM过程中，使电极非常靠近工件。以高频脉冲施加高电压。该过程在介电液的存在下发生。这样一般在工件和电极之间最靠近的位置产生火花。当火花猝灭时颗粒被从工作去除。控制火花持续时间(接通时间)和恢复时间(断开时间)，以便工件和电极温度不会升高到整体熔化的温度。因此，侵蚀基本上被限制在气化过程。

概述

在一些示范性的实施方式中，将形成“键孔(key hole)”的手持EDM装置形状、导轨、通道或凹槽侵蚀入紧固件，以便所述键对应于移除工具的外形。所述键孔也可以侵蚀穿过非均质导电材料，比如其中驻留了破损钢钻头的钛紧固件。在一些情况下，所述移除工具足够坚固以用于退出/旋转被卡住的螺纹紧固件，从而可移除紧固件，以从周围的结构拆卸。在一些情况下，手持EDM装置可连接至服务模块(service module)，该服务模块不需要手持，但对手持装置提供动力、冲洗液、废冲洗液的返回通路和用于控制手持装置的动力管理中的至少一种。可以使手持EMD装置靠近工件并且以将紧固件足够的部分移除的方式进行操作，以允许从机架或结构移除紧固件而不损坏机架的结构。

根据一些示范性的实施方式，公开了一种方法，其包括：在侵蚀电极和螺旋在工件上的紧固件之间的间隙上提供电压差，该间隙含有电介质，从而间隙上电介质分解造成紧固件侵蚀；沿着穿透一部分紧固件的路径推进给定几何形状的侵蚀电极，从而在侵蚀电极的几何形状和路径限定的紧固件中形成接收驱动槽(reception drive)，其中侵蚀电极的几何形状对应于移除工具的几何形状，所述路径可称作“侵蚀通路(erosion pathway)”。该方法可进一步包括：将移除工具插入接收驱动槽中；并且使用移除工具旋转紧固件，从而从工件上旋下紧固件。使用移除工具旋转紧固件可以包括：通过接收驱动槽将扭矩从移除工具转移至紧固件。工件可以是机架和轴环中至少一个。路径可以沿紧固件的中心轴。路径可以进一步穿透除紧固件外的碎片。碎片可以是在尝试旋下紧固件之后仍留在紧固件中的一部分回收装置。接收驱动槽在深度和宽度的至少一个上可以超过碎片。紧固件可以包含处于受损状态的第一驱动槽(first drive)。接收驱动槽在深度和宽度的至少一个上可以超过第一驱动槽。路径可以穿透紧固件的头部。路径可以穿透紧固件的杆部。在一些情况下，相对于圆形的截面，侵蚀电极的几何形状利用腿状物、臂状物、折叠、壁等可以增加表面积。移除工具的几何形状对应于侵蚀通路的几何形状。

根据一些示范性的实施方式，公开了一种方法，其包括：对其中驻留了其它非均质导电材料的紧固件提供手持EDM装置；施加手持EDM装置的侵蚀电极；在紧固件中形成侵蚀通路和接收驱动槽中至少一个，其中通过使用接收驱动槽可以移除紧固件。

根据一些示范性的实施方式，公开了手持EDM装置，其包括：给定几何形状的侵蚀电极，其中侵蚀电极配置用于沿穿透螺纹紧固件头部的路径线性推进；配置用于在侵蚀电极和紧固件之间的间隙上提供电压差的电源；其中侵蚀电极的几何形状和在侵蚀期间和之后产生的侵蚀通路对应于配置用于旋转螺纹紧固件的移除工具的几何形状。