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Verfahren und Vorrichtung zum Oberflächenbearbeiten von Rohlingen
für Turbinenschaufeln oder Propellerflügel Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Oberfiächenbearbeiten von Rohlingen für Turbinenschaufeln
oder Propellerflügel durch Kopierfräsen und nachfolgendes Schleifen.
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Derartige Bearbeitung solcher Rohlinge in einer Kopierfräsmaschine
oder in einer Kopierhobelmaschine unter Anwendung von beispielsweise hydraulischen
Servosystemen, welche das Werkzeug in übereinstimmung mit der Abtastung eines Kopiermodells
durch einen Kopierstift steuern, ist bekannt.
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Ferner ist bekannt, daß durch die Anwendung von mehreren Werkzeugen
und die gleichzeitige Bearbeitung des Werkstücks auf beiden Seiten eine große Bearbeitungskapazität
erreicht werden kann. Dabei läßt man zweckmäßigerweise beide Werkzeuge ein und dieselbe
Stelle des Werkstücks gleichzeitig bearbeiten, weil dadurch ein Einfedern des Werkstücks
vermieden wird.
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Nach der Bearbeitung durch Fräsen oder Hobeln muß das Werkstück geschliffen
werden, was entweder von Hand oder in einer besonderen Schleifmaschine geschehen
kann.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung
eines Verfahrens der eingangs genannten Art, welches größere Arbeitsgeschwindigkeit
und größere Genauigkeit erlaubt als die bekannten Bearbeitungsverfahren.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß von zwei um 180° zueinander
versetzt um eine waagerechte Achse im Gewicht gegeneinander ausgeglichen drehbar
angeordneten Rohlingen zuerst ein Rohling kopiergefräst wird, daß danach nach Drehen
beider Rohlinge um 180° um die Achse der zweite Rohling kopiergefräst wird, während
gleichzeitig der erste Rohling durch Schleifen fertig bearbeitet wird, wonach an
Stelle des ersten fertig bearbeiteten Rohlings ein dritter Rohling angeordnet wird,
welcher nach Drehen zusammen mit dem zweiten Rohling um 180° um die Achse kopiergefräst
wird, während gleichzeitig der zweite Rohling durch Schleifen fertig bearbeitet
wird, und gegebenenfalls so fort.
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Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zeichnet
sich nach der Erfindung dadurch aus, daß eine um eine waagerechte Achse drehbare
Nabe mit zwei um 180° zueinander versetzt angeordneten Aufspannplatten für je einen
Rohling versehen ist, daß auf einer Seite der Nabe je eine Fräsvorrichtung für jede
der beiden Oberflächen, zu den Fräsvorrichtungen um 180° versetzt auf der anderen
Seite je eine Schleifvorrichtung für jede der beiden Oberflächen angeordnet sind
und daß eine Kopiereinrichtung vorgesehen ist, die zwei gleiche Schablonen für das
Kopierfräsen gleichsinnig drehbar wie die Nabe aufweist.
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Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben unter Bezugnahme
auf die Zeichnung, die in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zeigt.
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Die Vorrichtung enthält eine Nabe 1, die drehbar in zwei Konsolen
2 und 3 gelagert ist. Die Nabe 1 wird von einem Motor 4 über ein Vorgelege 5 angetrieben,
welches in der Zeichnung als einfaches Zahnradgetriebe dargestellt wurde, jedoch
vorzugsweise als stufenloses Getriebe ausgelegt werden kann. Auf der Nabe 1 ist
eine Aufspannplatte 6 angebracht, auf der ein Rohling 7 zur Fertigung einer Kaplanturbinenschaufel
aufgespannt ist. Auf der diametral zur Nabe 1 gegenüberliegenden Seite befindet
sich ebenfalls eine Aufspannplatte, auf der ein Schaufelrohling 8 aufgespannt ist.
Die Konsolen 2 und 3 sind in einem Fundament verankert, welches eine Grube 9 im
Werkstattboden bildet. Die beiden Rohlinge 7 und 8 sind im selben Abstand voneinander
angeordnet, den die fertigen Schaufeln nach der Montage auf der Achse der fertigen
Kaplanturbine einnehmen.
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1.0 und 10 a sind zwei Fräsvorrichtungen, von denen jede aus einem
Motor besteht, der ein Fräswerkzeug antreibt. Die Fräsvorrichtung 10 ist
auf einem Querschlitten 11 montiert, welcher von einer nicht gezeigten hydraulischen
Vorschubanordnung herkömmlicher Art bewegt wird. Die jeweilige Lage des Querschlittens
11 wird von einem Drehmelder 12 registriert. Der Querschlitten 11 ist auf einem
Längsschütten
13 montiert, welcher auf einer Bodenprismenführung
14 gelagert und gleichfalls mit einer nicht gezeigten hydraulischen Vorschubanordnung
versehen ist. Die jeweilige Lage des Längsschlittens 13 auf der Prismenführung 14
wird mittels eines Drehmelders 15 registriert, welcher mit einem Zahnrad 16 versehen
ist, das im Eingriff mit einer Zahnstange 17 steht.
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Die Fräsvorrichtung 10 a ist in der entsprechenden Weise gelagert.
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Auf einer Achse 18, die eine Verlängerung der Achse der Nabe 1 bildet,
sind zwei Kopiermodelle 19 und 20 im Verhältnis zur Achse 18 diametral einander
gegenüberliegend angeordnet. Eine Kopiervorrichtung, welche der Abtastung der Modelle
19 und 20 dient und die als Miniatur der großen Prismen und der Quer- und Längsschlitten
der Vorrichtung ausgebildet ist, umfaßt zwei Kopierstifthalter 21 und 22, von denen
Kopierstifthalter 21 auf einem Querschlitten 23 gelagert ist, der hydraulisch gesteuert
und seinerseits auf einem hydraulisch gesteuerten Längsschlitten 24 gelagert ist,
der auf einer Prismenführung 25 auf einer im Werkstattboden verankerten Konsole
26 angeordnet ist. Der Querschlitten 23 und der Längsschlitten 24 werden von Drehmeldern
27 und 28 gesteuert.
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Ein Vibrationsdämpfer 29, bestehend aus einer doppeltkonischen Gummirolle
30, ist dazu vorgesehen, während des Bearbeitungsvorgangs in Kontakt mit der Kante
des Schaufelrohlings 7 bzw. 8 gebracht zu werden und dadurch eine einseitige Bearbeitung
ohne das Risiko von Federungs- oder Schwingungserscheinungen zu ermöglichen. Die
Gummirolle 30 kann durch hydraulischen Druck in Richtung zur Nabe 1 bewegt werden.
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31 und 32 sind zwei gegenläufig und parallel zur Nabe 1 verschiebbare
Schleifvorrichtungen. Ihre axialen Stellungen können in hier nicht gezeigter herkömmlicher
Weise mit Hilfe von Druckluftvorrichtungen geregelt werden.
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Ein Einstellwerkzeug 33 zur Einstellung der Fräsvorrichtungen 10 und
10 a ist auf der Nabe 1 angebracht. Ein ähnliches Einstellwerkzeug 34 für die Kopierstifthalter
21 und 22 ist auf der Achse 18 angebracht.
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35 ist eine hydraulische Pumpe, die Drucköl zu den Antriebssystemen
der Fräsvorrichtungen und Kopierstifthalter fördert. 36 ist ein Bedienungspult,
von dem aus die Arbeit der Vorrichtung von Hand gesteuert werden kann. ; Die Vorrichtung
arbeitet auf folgende Weise: Im Anschluß an das Aufspannen der Schaufelrohlinge
7 und 8 und der Modelle 19 und 20 werden die Fräsvorrichtungen 10 und 10 a gegen
das Einstellwerkzeug 33 und die Kopierstifthalter 21 und 22 gegen ; das Einstellwerkzeug
34 ausgerichtet.
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Sodann wird Rohling 7 dadurch bearbeitet, daß die Nabel gedreht
wird, bis Rohling 7 die Fräsvorrichtungen 10 und 10 a durchläuft. Die Lagen der
Fräsvorrichtungen werden von den Lagen der Kopierstifthalter 21 und 22 mit Hilfe
eines nicht gezeigten elektrohydraulischen Servosystems herkömmlicher Art gesteuert.
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Der Rohling 7 ist nach dem Fräsen mit dem Modell 19 konform.
Während des Fräsens des ersten Rohlings sind die Schleifvorrichtungen 31 und 32
außer Funktion.
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Nach Beendigung des Fräsvorgangs für Rohling 7 wird Nabe 1 um 180°
gedreht und mit dem Fräsen des Rohlings 8 begonnen, wobei Modell 20 als steuerndes
Organ dient. Gleichzeitig beginnen die Schleifvorrichtungen 31 und 32 mit dem Schleifen
des gefrästen Rohlings 7 auf die gewünschte Oberflächengüte.
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Nach Fertigfräsen von Rohling 8 wird Nabe 1 wieder um 180° gedreht,
worauf Rohling 7 abmontiert und durch einen neuen Rohling ersetzt wird. Während
des Fräsens des neuen Rohlings wird Rohling 8 geschliffen.
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Die Vorrichtung ist in bekannter Weise auf verschiedene Maßstäbe zwischen
Rohling und Modell einstellbar.