DE3735766C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bürstendichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Bearbeitung einer ringförmigen Bürstendichtung mit zwischen zwei ringförmigen Seitenplatten angeordneten, etwa radial vorstehenden Borsten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bürstendichtungen der genannten Art finden in Strömungsmaschinen wie beispielsweise Gasturbinentriebwerken Anwendung zur Abdichtung zwischen relativ zueinander drehbaren Bauteilen, wobei die freien Borstenenden der Bürstendichtung mit einer relativ dazu umlaufenden Gegenfläche zusammenwirken und deshalb auf den betreffenden Arbeitsdurchmesser zu bearbeiten sind. Solche Bürstendichtungen sind beispielsweise in der GB 20 01 400 A beschrieben.

Es ist bekannt, die Borsten solcher Bürstendichtungen mit einer Elektroerosionsmaschine zu bearbeiten, wobei mittels eines Schneidrads als Schneidwerkzeug ein Grobschneiden der Borsten erfolgt und die Bearbeitung dann mit einem Feinschleifen auf den Fertigdurchmesser abgeschlossen wird. Die Elektroerosionsbearbeitung der Borsten erzeugt aber einen sehr ungleichmäßigen Schnitt und erfordert das Stehenlassen von entsprechend viel Material, das dann im anschließenden Schleifvorgang entfernt werden muß. Dies macht das bekannte Bearbeitungsverfahren zeitraubend und teuer.

Eine andere bekannte Möglichkeit der Borstenbearbeitung besteht in der Anwendung einer elektrochemischen Schleiftechnik, die zwar das bei dem eben erwähnten Elektroerosionsbearbeitungsverfahren gegebene Problem eines ungleichmäßigen Schnittes nicht aufweist, aber den Nachteil hat, daß es sich um ein sehr langsames und teures Verfahren handelt.

Aus der GB 20 21 209 A ist die Fertigbearbeitung der Borstenspitzen in einer Spezialvorrichtung mittels einer Schleifscheibe beschrieben, wobei die vorausgehenden Arbeitsgänge allerdings nicht erwähnt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zu schaffen, die ein genaues, jedoch schnelles und billiges Bearbeiten der Borsten von Bürstendichtungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebene Maschine gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Maschine sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig. 1 eine Bürstendichtung,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Maschine nach der Erfindung,

Fig. 3 den Bearbeitungskopf der Maschine unmittelbar vor Beginn der Bearbeitung der Borsten der Bürstendichtung,

Fig. 4 den Bearbeitungskopf während der Bearbeitung der Borsten,

Fig. 5 den Bearbeitungskopf am Ende der Bearbeitung der Borsten,

Fig. 6 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 4, und

Fig. 7 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 5.

Gemäß der Fig. 2 weist die dort dargestellte Maschine 10 eine Grundplatte 12, eine Aufspannvorrichtung 14 und einen Schleifkopf 16 auf. Die Grundplatte 12 weist einen einer Bürstendichtung 19 angepaßten Ringteil 18 auf. Dieser Ringteil 18 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er die Borsten 42 an ihren freien Enden 42a abstützt, um eine mögliche übermäßige Ausbiegung während der Bearbeitung zu verringern. Diese Abstützung sollte aber natürlich kurz vor dem Durchmesser endigen, bei welchem der Bearbeitungsvorgang stattfindet. Die Aufspannvorrichtung 14 umfaßt einen Klemmring 20 mit einem die Bürstendichtung 19 ergreifenden Ringflansch 20a und mit einem genuteten Bereich 20b, in welchen Klemmfinger 22 eingreifen. Die Klemmfinger 22 werden mittels einer Spannschraube 24 oder dgl. nach unten gespannt, so daß der Spannring 20 die Bürstendichtung 19 während der Bearbeitung gegen die Grundplatte 12 spannt.

Der Schleifkopf 16 weist ein als kronenartige Topfschleifscheibe ausgebildetes Werkzeug 26 auf, das auf einer Antriebswelle 28 sitzt und dort mittels einer Spannscheibe 30 und einer Spannmutter 32 befestigt ist. Der Kronenbereich des Werkzeugs 26 ist an seiner Außenumfangsfläche 34, seiner Innenumfangsfläche 36 und seiner nach unten weisenden Arbeitskante 38 mit einem Schleifmittel 40 beschichtet. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist das Werkzeug 26 zentrisch über der ringförmigen Bürstendichtung 19 positioniert, so daß seine Drehachse R koaxial mit der Ringachse S der in Fig. 1 dargestellten Bürstendichtung ist und seine Außenumfangsfläche 34 auf einem größeren Durchmesser als die noch unbearbeiteten Enden der zu bearbeitenden Borsten 42 liegt.

Im Betrieb wird das Werkzeug 26 in der gleichen Drehrichtung gedreht wie das nicht dargestellte Bauteil, mit welchem die Borsten 42 der fertigen Bürstendichtung später dichtend zusammenwirken sollen. Ein anfänglicher Schnitt erfolgt durch Abwärtsvorschub des Werkzeugs 26 in die Borsten 42 der Bürstendichtung 19, so daß die Arbeitskante 38 die ersten paar Schichten der Borsten 42 abtrennt und damit zum Schleifen auf die gewünschte Fertiggröße geeignete Borstenenden schafft. Nach dieser anfänglichen Schnittphase können die übrigen Borsten 42 mit größerer Vorschubgeschwindigkeit als während der anfänglichen Schnittphase abgetrennt werden, um die vorgeschliffenen Borstenenden 44 (Fig. 5) zu erhalten. Nachdem alle Borsten bearbeitet worden sind, kann das Werkzeug 26 in einer Axialposition gehalten werden, in welcher die Außenumfangsfläche 34 die vorgeschliffenen Enden 44 der Borsten 42 auf Fertigmaß schleift.

Es hat sich gezeigt, daß sich die Borsten 42 während des Bearbeitungsvorgangs in drei verschiedenen Richtungen ausbiegen können. Die Borsten 42 können nämlich vertikal aufwärts oder abwärts über die Außenumfangsfläche 34 des Werkzeugs 26 (Pfeile X und Y in Fig. 5) oder in Drehrichtung ω des Werkzeugs 26 ausgebogen werden, wie durch den Pfeil Z in Fig. 6 dargestellt. Es ist klar, daß so ausgebogene Borsten nicht auf ihr gewünschtes Fertigmaß bearbeitet werden. Dieses Problem kann aber durch Vornahme mehrerer Bearbeitungsdurchgänge bewältigt werden, bis jede Borste unter dem korrekten Arbeitswinkel liegt und keine vertikale Auslenkung mehr vorhanden ist. Eine alternative Möglichkeit wäre die gegenseitige Befestigung der freien Enden 42a der Borsten 42 beispielsweise durch Verschweißen, Zusammenklemmen oder durch Verwendung eines Klebstoffs, wie in Fig. 3 bei 50 schematisch angedeutet ist.

Es hat sich gezeigt, daß die Borsten 42 vorteilhafterweise mittels eines Werkzeugs 26 mit einer Beschichtung 40 aus kubischem Bornitrid (CBN) mit einer Korngröße im Bereich von CBN 64 (Korn 230 bis 270) bis CBN 126 (Korn 120 bis 150) als Schleifmittel 40 mit einer Schnittgeschwindigkeit im Bereich von 17 m/s bis 60 m/s bearbeitet werden können. Es kann eine anfängliche Vorschubgeschwindigkeit von 0,25 mm/min und eine weitere Vorschubgeschwindigkeit von 0,75 mm/min gewählt werden, wenn alle Borsten 42 durch das Werkzeug 26 bearbeitet worden sind.

Es hat sich auch gezeigt, daß ein aus Stahl gefertigtes und mit CBN beschichtetes Werkzeug 26 die bei der Bearbeitung erzeugte Wärme in ausreichendem Maße von den Borsten 42 abführt, um auf Kühlmittel verzichten zu können, sofern die Schnittgeschwindigkeit unterhalb von 30 m/s liegt.

Claims (4)

1. Maschine zur Bearbeitung einer ringförmigen Bürstendichtung mit zwischen zwei ringförmigen Seitenplatten angeordneten, etwa radial vorstehenden Borsten, mit einer Aufspannvorrichtung (14) für die Bürstendichtung (19) und mit einem Werkzeug (26) zum Abtrennen überstehenden Borstenmaterials von den Borsten (42), dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (26) als Topfschleifscheibe ausgebildet ist und durch ihre Außenumfangsfläche (34) und ihre Innenumfangsfläche (36) gebildete Arbeitsflächen sowie eine stirnseitige, an die Außen- und die Innenumfangsfläche (34; 36) angrenzende Arbeitskante (38) aufweist und daß das Werkzeug (26) um eine zur Ringachse (S) der Bürstendichtung (19) koaxiale Achse (R) drehbar und mit einer Vorschubrichtung entlang dieser Achse (R) verschiebbar ist.

2. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsfläche (34) als zur Werkzeugdrehachse (R) parallele Zylinderfläche ausgebildet ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenumfangsfläche (36) von der Arbeitskante (38) aus radial einwärts konisch verläuft.

4. Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (26) mindestens an seiner Außenumfangsfläche (34) und an seiner Arbeitskante (38) eine Beschichtung aus kubischem Bornitrid aufweist.