Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Schaufeln zum Lenken von Strömungen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaufeln zum Lenken von Strömungen, z. B. für Turbinen, Kompressoren und ähnliche, mit Schaufeln versehene Strömungsmaschinen, wobei die Schaufel ein Profil aufweist, welches an der einen Sehaufelkante von Flächen begrenzt ist, die relativ zum Profil-Krümmungsradius an der Kante einen inehrf ach grösseren Krüm- mungsradius aufweisen. Das Verfahren kann auch bei der Herstellung von Leitsehaufeln in durehströmten Apparaten angewendet werden, z.
B. bei der Herstellung der einzelnen Um- lenksehaufeln eines Sehaufel-itters in einem Rohrkrümmer.
Die Profile solcher Schaufeln werden unter Berücksichtigung ihrer Funktion, das heisst der Aufnahme oder Umlenkung der Strömung, und der Bedingung einer möglichst weitgehenden Herabsetzung ihres Strömungs widerstandes entworfen. In manchen Fällen ist die Gestaltung einer Schaufel höchst kri- tiseh in bezug auf das Profil im allgemeinen und in bezuc auf Teile des Profils. Die in den Zonen der Vorder- und Hinterkante der Schaufeln lie-enden Profilteile sind von be sonderem Einfluss auf die Wirkung der Schau feln.
Das übliche Verfahren zur Herstellung solcher Schaufeln besteht darin, das verwen dete Material durch Schmieden, Giessen oder durch Vorbearbeiten eines Rohlings annähernd in die gewünschte Form zu bringen, wobei an- C schliessend, z. B. unter Verwendung einer Lehre, die Schaufel durch Honen oder einen ähnlichen Arbeitsgang fertig bearbeitet wird-, letzteres benötigt aber einen beträchtlichen Aufwand an Zeit und Geld.
Die Profile der Schaufeln weisen ferner an den Vorder- und Hinterkanten im allgemeinen einen sehr klei nen Krümmungsradius auf in bezug auf den übrigen Profilteil und sind mittels des ge nannten Verfahrens nur schwer genau her- stellbar, da kleine Formabweiehungen von der Form der Lehre nicht leicht messbar sind. Diese Schwierigkeiten treten besonders bei der Herstellung von Schaufeln kleiner Abmessun gen auf <B>.</B>
Ferner ergeben sich bei der Formung der Kanten mittels rotierender Messer oder Zieh steine noch folgende Schwierigkeiten. Erstens müssen die vorgeformten Schaufeln<B>f</B> estgehal- ten und genau auf das Werkzeug eingestellt werden, damit das letztere eine genaue End bearbeitung ausführen kann. Dieser Nachteil, der in der genauen Einstellung jeder Schau fel liegt, überwiegt zu einem grossen Teil die Vorteile dieses Verfahrens.
Zweitens können die Sehauf eln zufolge ihrer allgemeinen Form, das heisst ihrer in bezug auf die Länge ge ringen Dicke, unter dem Druck des Werk- zeuges verborgen werden, und zwar um einen genügenden Betrag, um eine falsch geformte Schaufel zu ergeben. In vielen Fällen ändern die Sehaufelquerschnitte über die Schaufel- länge, und zwar bezüglich Grösse, Form und der Ein- und Austrittswinkel. Ein rotierendes Werkzeug, das sieh zur Bildung des einen Sehaufelquersehnittes eignet, kann für andere Querschnitte ungeeignet sein.
Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Schaufeln vor, bei welchem die Kanten der Schaufeln rasch und innerhalb genügender Genauigkeitsgren zen herstellbar sind, wobei von der Tatsache Gebrauch gemacht wird, dass der restliche Teil des Sehaufelprofils vor der Endfertigung der Vorder- und Hinterkante der Schaufel mit der gewünschten Genauigkeit hergestellt werden kann, wie dies auch meistens der Fall ist.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird von der Vorder- und Hinterkante einer Schau fel wenigstens die eine durch Pressen mittels eines Werkzeuges mit einer die Schaufel kante umfassenden Nut, unter plastischer Ver formung des Schaufelmaterials auf die end gültige Form gebracht.
Das -Werkzeug, das die Verformung des Sehaufelmaterials bewirkt, wird dabei zweek- mässig durch Berührung zwischen dem Werk zeug und Teilen des Sehaufelprofils geführt, die in bezug auf den Krümmungsradius an der Kante einen grösseren Krümmungsradius aufweisen und die an das Kantenprofil an schliessen.
Mittels einer bevorzugten Form der eben falls Gegenstand der Erfindung bildenden Einrichtung zur Durchführung des Verfah rens wird die Schaufelkante durch Pressen mit einer drehbaren Rolle hergestellt, die längs der Sehaufelkante verschiebbar ist und die in ihrem Umfang eine Nut aufweist, derart, dass der Radialquerschnitt der Nut an jedem Um fangspunkt wenigstens teilweise dem ge wünschten Querschnitt an einer Stelle der Schaufel entspricht, an welcher die Rollen nut während einer Relativbewegung zwischen der Rolle und der Schaufel augenblicklich mit der Sehau41 in Berührung ist.
Eine vorge formte Schaufel wird dabei zweckmässig so eingespannt, dass ihre Vorderkante wenigstens annähernd senkrecht zür Axe der Rolle steht, so dass, wenn die Rolle gegen die Schaufel kante gedrückt und ein oder mehrere Male von einem Ende der Kante zum andern be wegt wird, die Rolle durch plastische Verfor mung des Sehaufelmaterials die Schaufel kante auf die gewünsehte Endform bringt.
Zweckmässig ist die Anordnung derart, dass das Formwerkzeug seitlich frei verschieb bar ist. Demzufolge ist in einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemässen Einrieb- tung die Rolle axial versehiebbar angeordnet. Dadurch ist die Notwendigkeit einer genauen Einstellung der Schaufel bezüglich der Rolle unnötig, da die axial bewegliche Rolle sieh selbst durch Kontakt zwischen den Seiten der Rollennut und den fertigen, an die Schaufel kante anschliessenden Profilfläehen genau einstellt. Sollte sich die Schaufel unter dem Druck der Rolle verschieben, so kann die letz tere der Schaufelbewegung folgen und so ihre genaue Lage bezüglich der Schaufel einhalten.
Damit die zur Erreiehung genauer Profile an den Sehaufelkanten auftretenden Schwie rigkeiten besser verständlich sind, sollen die Verhältnisse im fol-enden näher beschrieben werden, und zwar insbesondere mit Bezug auf die Vorderkante, wobei in der beiliegenden Zeichnung verschiedene Sehaufelquerschnitte und eine Einrichtung zur Endfertigung der Schaufelkante beispielsweise dargestellt sind.
Fig. <B>1</B> zeigt einen Sehaufelquersehnitt (voll ausgezogene Linie), wobei die entsprechende Schaufel zum Arbeiten in einem in Riehtung des Pfeils z-1 strömenden Fluidum bestimmt ist. Es ist zu bemerken, dass die Schaufel mit ihrer Vorderkante genau in der Anström- riehtung liegt, so dass sieh die Fluidströmung so genau wie möglich an die Schaufel anlegen kann.
Die gestriehelte Linie zeigt beispiels weise einen fehlerhaft hergestellten Schaufel- quersehnitt. Es ist ersichtlich, dass Fehler des Vorderkantenprofils dann auftreten, wenn die Schaufel einen andern als den gewünsch ten Eintrittswinkel aufweist, was Störungen im Strömungsverlauf über die ganze Schaufel zur Folge hat, wogegen ein Fehler der glei chen Grösse im Schaufelteil zwischen den Kan ten weniger schwerwiegende Folgen hat. Fig. 2 zeigt in kleinerem Massstab einen Schnitt durch eine Schaufel, bei welcher die Vorderkante noch nicht fertiggestellt ist.
Diese Schaufel wurde aus einer Stange mit dem Querschnitt<B>1</B> durch spanabhebende Bearbei tung vorgefertigt, und zwar dureh ein übli- ehes Verfahren, bei welchem das Profil 2 auf beiden Seiten<B>3</B> und 4, wo der Krümmungs- radius relativ gross ist, fertig bearbeitet wurde und wobei an der Vorderkantenzone noch ein gewisser Materialübersehuss belassen wurde.
Dies ist in Fig. <B>3</B> dargestellt (in grösserem Massstab), wobei das übersehussmaterial mit gestrielielten Linien und der Endquerschnitt mit ausgezogenen Linien dargestellt ist. Das f'bersehussmaterial kann durch einen Schnitt tangential zur Vorderkante teilweise entfernt werden, wie dies in Fig. 4 bei<B>5</B> gezeigt ist, wobei zwei kleine Teile<B>6</B> und<B>7</B> mit annähernd dreieekförmio-em Querschnitt verbleiben, die zur Bildung des genauen Vorderkantenprofils noch entfernt werden müssen.
Wie voran- 0,ehend erwähnt wurde, ergibt. das Entfernen e dieser Teile durch Honen oder einen ähnlichen Arbeitsvorgang gerne Ungenauigkeiten im Profil.
Eine Einrichtung zur Endfertigung der Schaufel unter Benützung eines rotierenden Sehleifwerkzeuges entspreehender Form ist in Fig. <B>5</B> teilweise dargestellt. In der Zeichnung ist ein Ziehsehleifrad <B>8</B> dargestellt, das eine Umfangsnut<B>9</B> aufweist und das um eine Axe <B>10</B> drehbar ist.
Das Rad<B>8</B> ist bezüglich der Schaufel<B>11</B> in Richtung des Pfeils B ver- sehiebbar, wobei diese Richtung mit der Rieh- tung des einen Schenkels des Einlasswinkels der Schaufel zusammenfällt. Die Schaufel<B>11</B> kann nur dann genau fertig bearbeitet wer den, wenn die Mittellinie 12 der Ziehsehleif- nut <B>9</B> genau mit der Mittellinie<B>13</B> des Vor- derkantenprofils übereinstimmt.
Wenn dies, wie in Fig. <B>5</B> gezeigt, nicht der Fall ist, wird ein Querschnitt hergestellt, wie er mit ausge- zo,-ener Linie in Fig. <B>6</B> dargestellt ist, an Stelle des genauen Quersehnittes, der in Fig. <B>6</B> gestriehelt eingezeichnet ist. Ein ähnlicher Fehler kann zufolge einer Abbiegung der Schaufel (in Richtung der Pfeile<B>C</B> oder<B>D</B> in Fig. <B>5)</B> auftreten, und zwar bei seitlichem Druck des Werkzeuges auf die Schaufel.
Es ist deshalb klar, dass die praktischen Sch-wie- rigkeiten, die bei diesem Verfahren auftreten, dieses zur Herstellung von Schaufeln in gro ssen Serien ungeeignet machen. Wird hin gegen das erfindungsgemässe Verf ahren an gewendet, so können die beim vorangehend beschriebenen Verfahren auftretenden Sehwie- rigkeiten behoben werden, wie dies aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässenEin- riehtung unter beispielsweiser Erläuterung des Verfahrens hervorgeht.
In Fig. <B>7</B> ist eine Einrichtung dargestellt, die bei der Herstellung von Schaufeln von konstantem Querschnitt über ihre ganze Länge benützt werden kann. Die dargestellte Schau- Tel 14 ist zum Teil nach dem an Hand der Fig. 2,<B>3</B> und 4 beschriebenen Verfahren vor fabriziert, wobei die Teile<B>15</B> der Stange, aus der die Schaufel gebildet ist, an beiden Enden zur Erleichterung des folgenden Arbeitsgan ges übriggelassen wurden. Auch der Fussteil <B>17</B> der Schaufel ist in diesem Stadium vorge fertigt.
Die Schaufel ist mit ihren Teilen <B>1.5</B> mittels Einspannmittel <B>16</B> der Einrichtung in geneigter Stellung derart angeordnet, dass ihre Vorderkante oben und in einer horizon talen Ebene liegt, und dass ihr Eintrittswin kel mit einer Vertikalen zusammenfällt, wie dies in Fig. <B>8</B> im Schnitt dargestellt ist. Über der Schaufel ist ein Tragarm<B>18</B> angeordnet, und zwar derart, dass er in einer Richtung parallel zur Sehaufelvorderkante hin -und her beweglich ist, wie dies durch den Doppelpfeil F, dargestellt ist, und dass er um einen ge ringen Betrag auch vertikal verschiebbar ist.
Der Tragarm<B>18</B> besitzt ferner ein Drehlager <B>1.9</B> für eine Rolle 20. Am Umfang der Rolle 20 ist eine Nut 21 angebracht, deren Radial- quersehnitt sich über einen Teil der Nuttiefe mit dem gewünschten Profil der Schaufel- vorderkante deckt.
Das Material der Rolle 20 ist so gewählt, dass seine Härte in bezug auf diejenige der Schaufel 14 grösser ist, so dass, wenn die Rolle -unter Druck in Berüh- run- mit der Schaufelkante gebracht wird, wie zn dies in Fig. <B>7</B> und<B>8</B> dargestellt ist, und wenn der Tragarm<B>18</B> in Richtung des Pfeils<B>E,</B> zwischen den Stellungen, die mit ausgezogenen bzw. gestriehelten Linien in Fig. <B>7</B> dargestellt sind, hin und her bewegt wird,
das übersehüs- sige Material an der Vorderkante der Schaufel gleichmässig verteilt und das Profil genau ge formt wird. Die Folge davon ist, dass erstens das Sehaufelmaterial örtlich gehärtet wird, was offensichtlich ein Vorteil ist, und dass zweitens die Profilmittellinie etwas vergrössert wird. In der Praxis liegt diese Zunahme innerhalb der Grenzen, der für die Profil mittellinie notwendigen Genauigkeit und kann deshalb ausser Acht gelassen werden. Die Be wegung des Tragarmes<B>18</B> in vertikaler Rieh- tung kann durch entsprechend angeordnete Anschläge begrenzt sein.
Um eine genaue Einstellung der Rolle 20 bezüglich der Vorderkante der Schaufel 14 zu gewährleisten, ist die Nut 21 tiefer als dies zur Bildung der Vorderkante notwendig wäre, so dass die radial äussersten Teile der Seiten wände der Nut mit den vorangehend fertig bearbeiteten Teilen des Sehaufelprofils in Be rührung sind. Indem der Rolle 20 in ihrer xrichtung eine gewisse Bewegungsfreiheit be lassen ist, ist ihre genaue Einstellung bezüg- lieh der Sehaufel gewährleistet.
Nach dem beschriebenen Arbeitsgang durch Rollen der Kante wird die Schaufel 14 durch Wegschneiden der Teile<B>15</B> (wie dies durch die Linien 22 nud <B>23</B> dargestellt ist) fertig hergestellt.
Obschon bei der vorhergehenden Einrich tung die Endbearbeitung der Kanten an durch spanabhebende Bearbeitung vorgefer tigten Schaufeln beschrieben ist, ist das Ver fahren in den meisten Fällen auch anwend bar, wenn die Schaufeln durch Sehmieden oder Giessen hergestellt werden, worauf ein Arbeitsgang folgt, der sie zur Bildung der Vorderkante vorbereitet.
Das Verfahren kann, mit geringen Ände rungen, auch bei der Herstellung einer Schau fel verwendet werden, deren Querschnitt sich über ihre ganze Länge ändert. Fig. <B>9</B> zeigt eine Schaufel 24, deren Querschnitt nach der Schaufelspitze kleiner wird und deren Vor derkante geformt werden soll.
Wie oben be schrieben, wurde die Schaufel durch Vorferti- gung in das notwendige Herstellungsstadhini. gebraeht, worauf eine Nutenrolle <B>25</B> über ihre Vorderkante geführt wird, Lind zwar in einer Hin- und Herbewegung zwisehen den zwei mit ausgezogenen bzw. gestriehelten Linien darge stellten Stellungen.
Entsprechend dem sieh ändernden Schaufelquersehnitt, ändert sieh in diesem Fall auch der RadialqLiersehnitt der Rollennut an jedem Punkt ihres Umfanges, und die Rolle wälzt sieh bei ihrer Translations- bewegung ohne jedes Gleiten auf der Kante ab, indem die beiden Bewegungen synehroni- siert sind.
Der Boden der Nut ist mit der Rollenaxe konzentriseh, wie dies durch die gestrichelte Linie<B>26</B> dargestellt ist, so dass die Schaufel derart angeordnet werden kann, dass ihre Vorderkante dem Beweglingsweg der Rolle parallel ist, während der Umfang<B>27</B> der Rolle von irgendeiner, von der Tiefe der Nut abhängenden Form sein kann. Im gezeieh- neten Beispiel bildet der Umfang<B>27</B> der Rolle aus Zweekmässigkeitsgründen einen Teil eines Zylinders, der zur Rollenaxe exzentrisch ist.
Die Länge der Nut rund um den Rollen umfang ist ungefähr gleich gross wie die Länge der Schaufel. Eine Einbuehtung <B>28</B> ist am Rollenumfang vorgesehen, und zwar zwi- sehen den Enden der Nut, um Platz zu sehaf- èn für den Sehaufelfuss, wenn sieh die Rolle am Fussende der Schaufel befindet.
Uni sicherzustellen, dass Rolle und Schaufel wäb- rend des Arbeitsganges in der richtigen Re lativlage verbleiben, trägt die Rollenspindel ein Ritzel, dessen Teilkreisdurehmesser gleieh dem mittleren Durchmesser der Rollennut ist und -welche mit einer Zahnstan-e im Eingriff ist, die in bezug auf die Schaufel feststeht.
<B>Auch</B> in diesem Fall kann die Rolle, wie im vorangehend beschriebenen Beispiel, begrenzt seitlich versehiebbar sein, und in beiden Fäl len kann die Hin- und Herbewegung natür- lieh auch der Schaufel selbst anstatt der Rolle mitgeteilt werden. Obschon das letztbesehrie- bene Verfahren vor allem zur Herstellung von Schaufeln angewendet werden kann, die ver- änderliehen Querschnitt aufweisen, so ist doch zu bemerken, dass es auch zur Herstellung von.
Sehauf eln mit über die Länge änderndem Ein trittswinkel verwendbar ist. Wenn die Ände rung des Eintrittswinkels nur klein ist, kann die Sehaufelkante an der Stelle, an der der mittlere Eintrittswinkel ist, vertikal und wie im beschriebenen Beispiel parallel zum Be wegungsweg der Rolle angeordnet werden. Die Änderung des Eintrittswinkels könnte dann durch Änderung des Nutenquersehnittes aus geglichen werden. Wenn jedoch die Änderun- geil des Eintrittswinkels gross sind, so ist die ses Verfahren ungeeignet.
Um deshalb solche Sehaufeln herstellen zu können, bedarf das Verfahren einer kleinen Modifikation, indem die Schaufeln eine kleine Drehbewegung rela tiv zur Rolle ausführen müssen, und zwar um eine Längsaehse, gleichzeitig mit der Hin- und Herbewegung der Rolle, so dass in jedem ge gebenen Querschnitt die Eintrittskante (das heisst der entsprechende Schenkel des Ein trittswinkels) im Augenblick, in welchem die Rolle diesen Querschnitt passiert, vertikal steht.
Zweckmässig führt die Verdrehachse der Schaufel durch einen Punkt in jedem Querschnitt, der wenigstens in der Nähe des Krümmungszentrums des Vorderkantenprofils liegt, wobei die Rolle um einen grösseren Be trag seitlieh versehiebbar sein muss als im Fall einer feststehenden Schaufel. Die Dreh bewegung der Schaufel muss natürlich mit dem Bewegungsnieehanismus der Rolle wir kungsverbunden und synchronisiert sein.
Im erstbesehriebenen Beispiel kann die Nut durch Drehen oder einen ähnlichen Ar beitsvorgang in der Rolle angebracht werden. Dies ist jedoch bei der Rolle des andern Bei spiels unmöglich. Ein Verfahren zur Bildung der Rollennut, die sich für alle Beispiele eignet, ist in den Fig. <B>10</B> und<B>11</B> dargestellt und soll im folgenden näher beschrieben wer den. Ein Randteil<B>29</B> eines Stahlstüekes <B>30</B> wird von Hand auf die Form eines Schaufel- kantenprofils, in diesem Fall mit abgerundet auslaufendem Querschnitt, gebracht und an schliessend gehärtet, um als Lehrschablone zu dienen.
Darauf wird sie auf einem hin und her bewegbaren Tisch angeordnet, über wel- ehem sieh die auf einer geeigneten Spindel befestigte Rolle<B>31</B> befindet, in welche die Form des Vorderkantenprofils eingearbeitet werden soll. Die Rolle<B>31</B> ist mit dem Tisch drehverbunden, wie dies an Hand der Fig. <B>9</B> beschrieben wurde, so dass die Rolle<B>31</B> und die Lehrschablone<B>30</B> in der richtigen Relativ lage gehalten sind.
Wenn die Rolle in Rieh- tung nach unten gleichmässig unter Druck ge setzt und die Schablone mit dem Tisch hin und her bewegt wird, drückt sieh die Form der gehärteten Lehrschablone<B>30</B> in die Rolle <B>31.</B> ein, die in diesem Stadium aus relativ wei- ehein Metall besteht. Anschliessend wird die Rolle gehärtet und fertigbearbeitet, so dass sie gebrauchsfertig ist. Soll eine grössere Anzahl gleicher Schaufeln hergestellt werden, so kön nen mittels der gleichen Lehrsehablone meh rere Rollen hergestellt werden.
Werden Rollen verlangt zur Herstellung von Schaufeln mit variablen Eintrittswinkeln, so wird dieses Ver fahren etwas abgeändert. Sind die Änderun gen der Eintrittswinkel nur klein, so wird die Lehrsehablone derart angeordnet, dass der eine Schenkel des mittleren Eintrittswinkels ver tikal ist; wenn dagegen die Eintrittswinkel- Änderungen grösser sind, wird der Lehr- sehablone zusätzlich noch die gleiche Dreh bewegung erteilt, wie dies nachfolgend bei der Bearbeitung der Schaufel durch die Rolle mit der Schaufel der Fall ist.
Obschon sieh die beschriebenen Beispiele speziell auf die Endfertigung der Vorderkante einer Schaufel beziehen, kann natürlich die Hinterkante einer Schaufel in gleicher Weise hergestellt werden.
Method and device for the manufacture of blades for directing flows. The present invention relates to a method of making blades for directing flows, e.g. B. for turbines, compressors and similar turbomachines provided with blades, the blade having a profile which is delimited on the one blade edge by surfaces which have a slightly larger radius of curvature relative to the profile radius of curvature at the edge. The method can also be used in the manufacture of guide vanes in continuous flow apparatus, e.g.
B. in the production of the individual deflection blades of a Sehaufel-itter in a pipe bend.
The profiles of such blades are designed taking into account their function, that is, the absorption or deflection of the flow, and the condition of the greatest possible reduction in their flow resistance. In some cases, the design of a blade is extremely critical with regard to the profile in general and with regard to parts of the profile. The profile parts lying in the zones of the front and rear edges of the blades have a particular influence on the effect of the blades.
The usual method for producing such blades is to bring the used material by forging, casting or by pre-machining a blank approximately into the desired shape, and then, for. B. using a jig, the blade is finished by honing or a similar operation, but the latter requires a considerable amount of time and money.
The profiles of the blades also generally have a very small radius of curvature at the leading and trailing edges in relation to the rest of the profile part and are difficult to manufacture precisely using the method mentioned, since small deviations in shape from the form of the gauge are not easy are measurable. These difficulties arise particularly in the manufacture of blades of small dimensions. <B>. </B>
Furthermore, the following difficulties arise in the formation of the edges by means of rotating knives or drawing stones. First, the preformed blades must be held and precisely adjusted to the tool so that the latter can carry out an accurate finish. This disadvantage, which lies in the precise setting of each blade, outweighs the advantages of this method to a large extent.
Second, because of their general shape, that is, their lengthwise thickness, the vane can be hidden under the pressure of the tool by a sufficient amount to result in an incorrectly shaped vane. In many cases, the blade cross-sections change over the length of the blade, specifically with regard to size, shape and the inlet and outlet angles. A rotating tool that is suitable for forming the one Sehaufel cross section may be unsuitable for other cross sections.
The present invention proposes a method for manufacturing blades, in which the edges of the blades can be produced quickly and within sufficient accuracy limits, making use of the fact that the remaining part of the blade profile is made before the leading and trailing edges of the Blade can be produced with the desired accuracy, as is usually the case.
In the method according to the invention, at least one of the leading and trailing edges of a blade is brought to the final shape by pressing by means of a tool with a groove surrounding the blade edge, with plastic deformation of the blade material.
The tool, which causes the deformation of the blade material, is guided by contact between the tool and parts of the blade profile which have a larger radius of curvature in relation to the radius of curvature at the edge and which adjoin the edge profile.
By means of a preferred form of the device for carrying out the method, which is also the subject matter of the invention, the blade edge is produced by pressing with a rotatable roller which is displaceable along the blade edge and which has a groove in its circumference, such that the radial cross section of the groove At each starting point at least partially corresponds to the desired cross-section at a point on the blade at which the roller groove is instantly in contact with the blade during a relative movement between the roller and the blade.
A pre-formed blade is expediently clamped in such a way that its front edge is at least approximately perpendicular to the axis of the roller, so that when the roller is pressed against the blade edge and moved one or more times from one end of the edge to the other, the Roll brings the blade edge to the desired final shape by plastic deformation of the blade material.
The arrangement is expedient in such a way that the molding tool can be freely displaced laterally. Accordingly, in a preferred embodiment of the drive according to the invention, the roller is arranged to be axially displaceable. As a result, the need for a precise adjustment of the blade with respect to the roller is unnecessary, since the axially movable roller adjusts itself precisely by contact between the sides of the roller groove and the finished profile surfaces adjoining the blade edge. Should the shovel move under the pressure of the roller, the latter can follow the shovel movement and thus maintain its exact position with respect to the shovel.
In order to better understand the difficulties that arise in achieving more precise profiles at the blade edges, the relationships will be described in more detail below, in particular with reference to the leading edge, with various blade cross-sections and a device for finishing the blade edge in the accompanying drawing are shown for example.
FIG. 1 shows a cross section of a saw blade (solid line), the corresponding blade being intended for working in a fluid flowing in the direction of arrow z-1. It should be noted that the leading edge of the vane lies exactly in the flow direction so that the fluid flow can apply to the vane as precisely as possible.
The dashed line shows, for example, an incorrectly manufactured blade cross-section. It can be seen that errors in the leading edge profile occur when the blade has a different entry angle than the desired one, which results in disturbances in the flow course over the entire blade, whereas an error of the same size in the blade part between the edges is less serious Has consequences. Fig. 2 shows, on a smaller scale, a section through a shovel, in which the leading edge is not yet finished.
This shovel was prefabricated from a rod with the cross section <B> 1 </B> by machining, specifically using a conventional process in which the profile 2 on both sides <B> 3 </B> and 4 , where the radius of curvature is relatively large, has been finished and a certain excess of material was left on the leading edge zone.
This is shown in Fig. 3 (on a larger scale), the overshoot material being shown with stalked lines and the end cross-section shown with solid lines. The overshoot material can be partially removed by a cut tangential to the front edge, as shown in FIG. 4 at <B> 5 </B>, with two small parts <B> 6 </B> and <B> 7 </B> with an approximately triangular cross-section remain, which still have to be removed to form the exact leading edge profile.
As mentioned above, 0 results. The removal of these parts by honing or a similar operation tends to create inaccuracies in the profile.
A device for finishing the blade using a rotating grinding tool of the appropriate shape is partially shown in FIG. 5. The drawing shows a grinding wheel <B> 8 </B> which has a circumferential groove <B> 9 </B> and which can be rotated about an axis <B> 10 </B>.
The wheel <B> 8 </B> can be displaced with respect to the blade <B> 11 </B> in the direction of arrow B, this direction coinciding with the direction of one leg of the inlet angle of the blade. The blade <B> 11 </B> can only be machined precisely when the center line 12 of the grinding groove <B> 9 </B> exactly matches the center line <B> 13 </B> of the the edge profile matches.
If this is not the case, as shown in FIG. 5, a cross section is produced as is shown with a solid line in FIG. 6 , in place of the exact cross-section, which is shown in Fig. 6 with strokes. A similar error can occur as a result of a deflection of the blade (in the direction of the arrows <B> C </B> or <B> D </B> in FIG. <B> 5) </B>, namely with lateral pressure of the tool on the shovel.
It is therefore clear that the practical difficulties which occur with this process make it unsuitable for the manufacture of blades in large series. If, on the other hand, the method according to the invention is used, the visual defects occurring in the method described above can be eliminated, as can be seen from the following description of a preferred embodiment of the device according to the invention with an exemplary explanation of the method.
In FIG. 7 a device is shown which can be used in the manufacture of blades of constant cross section over their entire length. The display Tel 14 shown is partially fabricated according to the method described with reference to FIGS. 2, 3 and 4, the parts 15 of the rod from which the Shovel is formed, have been left at both ends to facilitate the following Arbeitsgan. The foot part <B> 17 </B> of the shovel is also prefabricated at this stage.
The blade is arranged with its parts <B> 1.5 </B> by means of clamping means <B> 16 </B> of the device in an inclined position such that its front edge is above and in a horizontal plane, and that its entry angle with a vertical coincides, as shown in Fig. 8 </B> in section. A support arm <B> 18 </B> is arranged above the blade in such a way that it can be moved back and forth in a direction parallel to the blade leading edge, as shown by the double arrow F, and that it can be moved around a ge wrestling amount can also be moved vertically.
The support arm <B> 18 </B> also has a pivot bearing <B> 1.9 </B> for a roller 20. A groove 21 is attached to the circumference of the roller 20, the radial cross section of which overlaps part of the groove depth with the covers the desired profile of the blade leading edge.
The material of the roller 20 is chosen so that its hardness is greater than that of the blade 14, so that when the roller is brought into contact with the blade edge under pressure, as shown in FIG > 7 </B> and <B> 8 </B> is shown, and when the support arm <B> 18 </B> is in the direction of arrow <B> E, </B> between the positions indicated with extended or dashed lines are shown in Fig. 7, is moved back and forth,
the excess material is evenly distributed on the front edge of the shovel and the profile is precisely shaped. The consequence of this is, firstly, that the blade material is locally hardened, which is obviously an advantage, and secondly, that the profile center line is enlarged somewhat. In practice, this increase is within the limits of the accuracy required for the profile center line and can therefore be disregarded. The movement of the support arm <B> 18 </B> in the vertical direction can be limited by appropriately arranged stops.
In order to ensure an accurate setting of the roller 20 with respect to the leading edge of the blade 14, the groove 21 is deeper than would be necessary to form the leading edge, so that the radially outermost parts of the side walls of the groove with the previously finished parts of the blade profile in Are touched. Since the roller 20 has a certain freedom of movement in its x direction, its exact setting with respect to the blade is guaranteed.
After the described operation by rolling the edge, the blade 14 is finished by cutting away the parts 15 (as shown by the lines 22 and 23).
Although in the preceding device the finishing of the edges is described on blades prefabricated by machining, the process is in most cases also applicable when the blades are made by boiling or casting, which is followed by an operation that they for Prepared for formation of the leading edge.
The method can, with minor changes, also be used in the manufacture of a blade whose cross-section changes over its entire length. FIG. 9 shows a blade 24, the cross section of which becomes smaller after the blade tip and the front edge of which is to be shaped.
As described above, the shovel was prefabricated in the necessary manufacturing stage. brewed, whereupon a grooved roller <B> 25 </B> is guided over its front edge, and although in a back and forth movement between the two positions shown with solid or dashed lines.
Corresponding to the changing blade cross-section, the radial cross-section of the roller groove also changes in this case at every point on its circumference, and the roller rolls off the edge during its translational movement without any sliding, as the two movements are synchronized.
The bottom of the groove is concentric with the roller axis, as shown by the dashed line <B> 26 </B>, so that the blade can be arranged such that its leading edge is parallel to the movement path of the roller, while the circumference <B> 26 </B> The role can be of any shape depending on the depth of the groove. In the example shown, the circumference <B> 27 </B> of the roller forms part of a cylinder which is eccentric to the roller axis for reasons of simplicity.
The length of the groove around the roller circumference is approximately the same as the length of the shovel. A bulge 28 is provided on the circumference of the roller, namely between the ends of the groove, in order to provide space for the blade root when the roller is located at the root end of the blade.
To ensure that the roller and shovel remain in the correct relative position during the operation, the roller spindle carries a pinion, the pitch circle diameter of which is the same as the mean diameter of the roller groove and which meshes with a toothed rack that is related to the shovel is fixed.
In this case, too, the roller can be laterally displaceable to a limited extent, as in the example described above, and in both cases the to-and-fro movement can of course also be communicated to the shovel itself instead of the roller. Although the last-mentioned method can be used primarily for the production of blades with a variable cross-section, it should be noted that it can also be used for the production of.
Sehauf eln can be used with an entrance angle that changes over the length. If the change in the entry angle is only small, the Sehaufelkante can be arranged at the point where the mean entry angle is vertically and, as in the example described, parallel to the path of movement of the roller. The change in the entry angle could then be compensated for by changing the groove cross-section. However, if the changes in the entry angle are large, this method is unsuitable.
In order to be able to produce such saw blades, the method requires a small modification in that the blades have to perform a small rotational movement rela tively to the roller, namely around a longitudinal saw, simultaneously with the back and forth movement of the roller, so that in each ge given Cross-section of the leading edge (i.e. the corresponding leg of the entry angle) at the moment in which the role passes this cross-section, is vertical.
The axis of rotation of the shovel expediently leads through a point in each cross-section which is at least near the center of curvature of the leading edge profile, the role having to be laterally displaceable by a larger amount than in the case of a stationary shovel. The rotary movement of the shovel must of course be linked and synchronized with the movement mechanism of the roller.
In the first example, the groove can be made in the roll by turning or a similar work process. However, this is impossible with the role of the other example. A method for forming the roller groove, which is suitable for all examples, is shown in FIGS. 10 and 11 and is to be described in more detail below. An edge part <B> 29 </B> of a piece of steel <B> 30 </B> is brought into the shape of a blade edge profile by hand, in this case with a rounded cross-section, and then hardened to serve as a teaching template .
It is then placed on a table that can be moved to and fro, above which the roller 31, which is attached to a suitable spindle and into which the shape of the leading edge profile is to be worked, is located. The roller <B> 31 </B> is rotatably connected to the table, as has been described with reference to FIG. <B> 9 </B>, so that the roller <B> 31 </B> and the teaching template < B> 30 </B> are kept in the correct relative position.
When the roller is put evenly under pressure in the downward direction and the template is moved back and forth with the table, the shape of the hardened teaching template <B> 30 </B> presses into the roller <B> 31. < / B>, which at this stage consists of relatively white metal. The roll is then hardened and finished so that it is ready for use. If a larger number of the same blades is to be produced, several roles can be produced using the same teaching template.
If roles are required for the production of blades with variable entry angles, this process will be slightly modified. If the changes to the entry angle are only small, the teaching template is arranged in such a way that one leg of the mean entry angle is vertical; if, on the other hand, the entry angle changes are greater, the template is additionally given the same rotational movement as is subsequently the case when the shovel is processed by the roller with the shovel.
Although the examples described relate specifically to the finishing of the leading edge of a blade, the trailing edge of a blade can of course be made in the same way.