Verfahren und Maschine zur Herstellung von Schaufelwurzeln. Die Erfindung betrifft. ein Verfahren und eine Maschine zur Herstellung der Wurzeln von Schaufeln für Strömungsmaschinen, z. B. Turbinen und Kompressoren, und bezieht sich im besonderen auf solche Schaufeln, die mit Profilwurzeln ausgerüstet und zur Befesti gung in einem Sockel vorgesehen sind.
Besondere Bedeutung kommt der Erfin dung bei der Herstellung solcher Schaufeln zu, die hohen Temperaturen und Beanspru chungen ausgesetzt. sind und zu deren Her stellung deshalb Spezialstähle oder Legierun gen notwendig sind, wie z. B. Chrom-Nickel- Legierungen, deren Bearbeitung schwer und teuer ist. Beispiele solcher Schaufeln sind Schaufeln von Gasturbinen und Axialkompres- soren.
Vielfach sind die Turbinen-Rotorscheiben zur Befestigung der Schaufeln am Umfang mit gezackten Schlitzen versehen, die sich im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken, wobei die Schaufelwurzeln mit Komplementär zacken ausgebildet sind, so dass die Schaufeln in die Schlitze gepresst und z. B. durch Ver- stemmen befestigt werden können. Sind die gezackten Schaufelwurzeln konisch auslau fend, so werden sie als Föhrenwurzeln be zeichnet. Solche Föhrenwurzeln sind heute weit. verbreitet.
Derartige Wurzeln wurden bisher gewöhn lich durch spanabhebende Bearbeitung herge stellt, z. B. mit. der Räumahle, und es be zweckt die Erfindung, ein davon abweichen- des Verfahren zur Herstellung von Schaufel wurzeln zu schaffen, das eine spanabhebende Bearbeitung vermeidet oder weitgehend ver mindert, wodurch die Herstellung verbilligt werden kann. Ausserdem soll dieses Verfah ren -bei Verwendung gewisser Rohstoffe eine günstige Wirkung auf das behandelte Mate rial haben.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die vorgeformten Wur zeln der Schaufeln zwischen paarweise mit Abstand nebeneinander angeordneten Walzen durch Erzeugen einer geradlinigen Relativ bewegung zwischen Schaufeln und Walzen in Richtung quer zur Schaufellängsachse ge walzt werden, wobei die Walzenpaare nach einander an der Wurzel im Angriff sind.
Zur Herstellung der Wurzeln werden zweckmässig Kaltwalzen verwendet; doch kön nen je nach dem verwendeten Material auch Warmwalzen angewendet werden.
Die Walzen können z. B. aus gehärtetem Stahl oder aus Wolframkarbid sein. Kalt- walzung ergibt bei den meisten zur Herstel lung der Schaufeln für Gasturbinen benütz ten metallischen Werkstoffen eine bessere Oberflä.ehenhärte und kann, auch in anderer Hinsicht von Vorteil sein; bei einem 18-Chrom- 8-Nickelstahl kann zum Beispiel die Fliess brenze durch Kaltverformung erhöht werden (siehe Zsehokke, Brown Boveri, Mitteilungen 1946, Band 33, Seiten 227-233).
Kaltbear beitung hat auch bei andern hochlegierten Stählen diese Wirkung (siehe Cornelius, iUe- tallwirtschaft , 1939, Band 18, Seiten 399 bis 403 und 419-421).
In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Maschine gemäss der Erfindung dargestellt., an Hand von wel chen auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert ist. Es zeigen: Fig. 1 die Vorderansicht eines Walzwerkes, in welchem das Werkstück stationär gehalten ist.
und die Walzen sieh über dasselbe linear bewegen, Fig.2 einen Querschnitt durch den Vor- sehubkörper und den festen Ständer, an wel chem die Schaufeln befestigt werden, Fig. 3 eine Seitenansicht des Vorschub körpers, Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Um kehrwalzwerkes, bei welchem die Schaufeln linear zwischen den Walzen durchgehen, Fig. 5 eine Oberansicht zu Fig. 4 und Fig. 6 und 7 in der Form abgeänderte Walzen.
Gemäss den Fig. 1 bis 3 weist das Walz werk einen vertikal bewegbaren Vorschubkör- per 1 auf, in welchem drei Schlitten 2, die eine horizontale Gleitbewegung gestatten, vorgesehen sind. Jeder Schlitten 2 wird ela stisch in der Mittellage gehalten mit Hilfe einer federbelasteten Kugel 3, wobei der Schlitten sieh entgegen dem Federdruck hori zontal bewegen kann, um jede Ungenauig keit in der Werkstückeinspannung auszuglei chen.
Die Schlitten tragen je ein Paar von um horizontale Achsen frei drehbar angeord neten Walzen 4, wobei jede Walze 4 in einem Einstellkörper 5 befestigt ist, der mit Hilfe von Bolzen 6, die durch Schlitze im Einstell körper führen, mit dem Schlitten verstellbar verbunden ist. Die Verstellung dieser Körper 5 zur Variierung der Achsdistanz der Walzen 4 wird durch die Betätigung von Stellschrau ben 7 bewirkt, die gegen die Einstellkörper drücken.
Mehrere vorgefertigte Schaufeln 8 sind an einem ebenen Ständer 9 mit gegen die Walzen gerichteten Wurzeln vertikal über einanderliegend derart befestigt, dass die Schaufeln mit. den am Vorschubkörper 1 an- geordneten Walzenpaaren zusammenwirken können. Im Betrieb sind die drei Walzen paare mit zunehmend kleinerem Aehsabstand eingestellt, und wenn der Vorschubkörper 1 nach unten bewegt wird, so passieren die Walzenpaare nacheinander die Schaufelwur zeln, um dadurch fortschreitend die Föh- renwurzel zaeken zu walzen.
Es sind verschiedene Abänderungen des Walzwerkes möglich; z. B. können die Walzen am feststehenden Ständer und die Schaufeln am beweglichen Vorsehubkörper angeordnet sein. Im weiteren kann der Vorschubkörper, ob er nun Walzen oder Schaufeln trägt, für horizontale Bewegung ausgebildet sein. Die spezielle Anordnung gemäss Fing. 1 bis 3 ist aber die übliche, da sie eine Anpassung an die Standardausführung von Räummaschinen darstellt, wie sie zur Durchführung des ge bräuchlichen Verfahrens zur Herstellung von Föhrenwurzel schaufelii dient..
Gemäss Fig. 4 und 5 sind mehrere frei drehbare Walzen 10, 11 oberhalb und unter halb einer vertikal einstellbaren, mit Öffnun gen für die entern Walzen versehenen Füh rungsplatte 12 angeordnet, über welcher Schaufeln 13 aus einem Magazin 14 mit Hilfe eines Vorschubkörpers 15 horizontal zwischen den Walzen durchgeführt werden. Auch hier werden die Schaufelwurzeln nach und nach auf das gewünschte Profil gewalzt. Eine Füh rungsschiene 16 nimmt den Druck der Schau felspitze während des Walzvorganges auf.
Der Vorsehubkörper 15 kann einen so grossen Hub besitzen, dass er der ganzen Wal zenserie entlanggeführt wird. Sein Hub kann aber auch kürzer sein. Im letzteren Fall kön nen elastische Sehaufelatrappen nach dem Arbeitsgang über die Walzen geführt. werden.
Nach Fig.6 werden gleichzeitig die Föh- renwurzeln an zwei an den Wurzeln zusam menhängenden Schaufeln 17 hergestellt., so dass die Drucke auf die Schaufelspitzen beim -N#@'alzvorgang ausbalanciert sind. Die doppel seitigen Walzen weisen eine zentral angeord nete Rippe 18 auf, wobei die Walzen aus einem Stück, wie nach Fig. 6, oder aus einer Anzahl von Scheiben 19,\ 20, 21, 22 gemäss Fig. 7 aufgebaut sein können, die einzeln und unabhängig voneinander frei drehbar sind.
Die in Fig.7 gezeigten Walzen können auch auf die in Fig.1 bis 5 dargestellten Walzwerke angewendet werden.
Die Walzen und das Werkstück werden beim Arbeitsgang zweckmässig mit Öl gekühlt und geschmiert.. Ausserdem kann der Walz- vorgang dadurch erleichtert werden, dass die Sehaufelwurzeln vorher mit einem reibungs vermindernden Material, z. B. Cadmium oder Zink, überzogen werden.
Obwohl sich die Erfindung hauptsächlich auf die Herstellung von gezackten Schaufel wurzeln bezieht, so kann sie doch auch zur Bildung anderer Wurzelprofile angewendet werden, z. B. für eine gallige Form.
Method and machine for making blade roots. The invention relates to. a method and a machine for producing the roots of blades for turbomachines, e.g. B. turbines and compressors, and refers in particular to those blades that are equipped with profile roots and provided for fastening supply in a socket.
The invention is of particular importance in the manufacture of blades that are exposed to high temperatures and stresses. are and for the Her position therefore special steels or alloys are necessary, such. B. Chromium-nickel alloys, the processing of which is difficult and expensive. Examples of such blades are blades of gas turbines and axial compressors.
In many cases, the turbine rotor disks for fastening the blades on the circumference are provided with serrated slots which extend essentially in the radial direction. The blade roots are designed with complementary serrations, so that the blades are pressed into the slots and z. B. can be attached by caulking. If the serrated blade roots are conically tapered, they are referred to as pine roots. Such pine roots are far today. spread.
Such roots have previously been ordinarily Lich by machining Herge provides such. B. with. the reamer, and it is the purpose of the invention to create a different method for the production of blade roots that avoids or largely reduces machining, whereby production can be made cheaper. In addition, this method should have a beneficial effect on the treated material when using certain raw materials.
The method according to the invention is characterized in that the preformed roots of the blades are rolled between pairs of spaced apart rollers by generating a linear relative movement between the blades and rollers in the direction transverse to the longitudinal axis of the blades, the roller pairs being rolled one after the other at the roots Attack are.
Cold rolls are expediently used to produce the roots; however, hot rolling can also be used depending on the material used.
The rollers can, for. B. made of hardened steel or tungsten carbide. Cold rolling results in better surface hardness for most of the metallic materials used to manufacture the blades for gas turbines and can also be advantageous in other respects; In the case of an 18-chromium-8-nickel steel, for example, the flow brenze can be increased by cold deformation (see Zsehokke, Brown Boveri, Mitteilungen 1946, Volume 33, pages 227-233).
Cold machining also has this effect on other high-alloy steels (see Cornelius, iUetallwirtschaft, 1939, Volume 18, pages 399 to 403 and 419-421).
In the accompanying drawing, some exemplary embodiments of the machine according to the invention are shown, on the basis of which the method according to the invention is also explained, for example. 1 shows the front view of a rolling mill in which the workpiece is held stationary.
and the rollers move linearly over the same, FIG. 2 shows a cross section through the feed body and the fixed stand to which the blades are attached, FIG. 3 shows a side view of the feed body, FIG. 4 shows a schematic view of a reversing roller mill , in which the blades pass linearly between the rollers, Fig. 5 is a top view of Fig. 4 and Figs. 6 and 7 in the form of modified rollers.
According to FIGS. 1 to 3, the rolling mechanism has a vertically movable feed body 1 in which three carriages 2, which allow a horizontal sliding movement, are provided. Each slide 2 is ela stically held in the central position with the help of a spring-loaded ball 3, the slide can move against the spring pressure hori zontal to compensate for any inaccuracy in the workpiece clamping.
The carriages each carry a pair of freely rotatable about horizontal axes angeord designated rollers 4, each roller 4 is fixed in an adjustment body 5, which is adjustable with the aid of bolts 6, which lead through slots in the adjustment body with the carriage. The adjustment of this body 5 to vary the axial distance of the rollers 4 is effected by the actuation of adjusting screws ben 7, which press against the adjustment body.
Several prefabricated blades 8 are attached to a flat stand 9 with roots directed against the rollers vertically one above the other in such a way that the blades with. the roller pairs arranged on the feed body 1 can interact. In operation, the three pairs of rollers are set with increasingly smaller distance between them, and when the feed body 1 is moved downward, the pairs of rollers pass the blade roots one after the other, thereby gradually rolling the pine root.
Various modifications to the rolling mill are possible; z. B. the rollers can be arranged on the fixed stand and the blades on the movable Vorsehubkörper. Furthermore, the feed body, whether it carries rollers or blades, can be designed for horizontal movement. The special arrangement according to Fing. 1 to 3, however, is the usual one, as it represents an adaptation to the standard design of broaching machines, as it is used to carry out the usual process for the production of Föhrenwurzel schaufelii ..
4 and 5 are a plurality of freely rotatable rollers 10, 11 above and below a vertically adjustable guide plate 12 provided with openings for the entern rollers, above which blades 13 from a magazine 14 with the aid of a feed body 15 horizontally between the rollers. Here, too, the blade roots are gradually rolled to the desired profile. A guide rail 16 takes the pressure of the blade tip during the rolling process.
The Vorsehubkörper 15 can have such a large stroke that it is guided along the entire series of rollers. However, its stroke can also be shorter. In the latter case, elastic Sehaufelatrappen can be passed over the rollers after the operation. will.
According to FIG. 6, the pine roots are produced at the same time on two blades 17 connected to the roots, so that the pressures on the blade tips are balanced during the salting process. The double-sided rollers have a centrally angeord designated rib 18, the rollers can be constructed from one piece, as shown in FIG. 6, or from a number of disks 19, \ 20, 21, 22 according to FIG. 7, which individually and are freely rotatable independently of each other.
The rolls shown in FIG. 7 can also be applied to the rolling mills shown in FIGS.
The rollers and the workpiece are expediently cooled and lubricated with oil during the operation. In addition, the rolling process can be facilitated by the fact that the saw blade roots are previously coated with a friction-reducing material, e.g. B. cadmium or zinc are coated.
Although the invention relates primarily to the manufacture of serrated blade roots, it can also be applied to the formation of other root profiles, e.g. B. for a bilious form.