Verfahren und Einrichtung zurr Profilieren der in Umfangsrichtung verlaufenden; vorgearbeiteten Schaufelbefestigungsnuten von Turbinenrotoren Zur Befestigung von Turbinenschaufeln dienen im allgemeinen in das Laufrad eingedrehte, profilierte Nuten,
die an einer Stelle eine Erweiterung zum Ein bringen der Laufschaufeln und allfälliger Schaufel zwischenstücke und zur Aufnahme des Schaufel- schlosses besitzen: Die bisher übliche Herstellung sol cher profilierter Läufernuten durch Drehen ist nicht nur sehr zeitraubend und damit kostspielig, sondern stellt auch an die Geschicklichkeit des:
Drehers. grosse Anforderungen. Die Profilierung der Flanken der vorgedrehten quadratischen oder rechteckigen Nuten mittels Formdrehmesser verlangt hohe Genauigkeit, die ihrerseits wieder nur geringe Vorschübe und geringe Schnittgeschwindigkeiten möglich macht. Ausserdem ist eine Vielzahl von Arbeitsgängen er forderlich, bis in: die Grundhut die gewünschte Profi lierung eingedreht ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Profilieren der in Umfangsrichtung verlaufenden, vor gearbeiteten Schaufelbefestigungsnuten von Turbi nenrotoren, wobei in erfindungsgemässer. Weise, ab weichend von der bisher üblichen Profilierung durch Drehen, die Profilierung durch Fräsen mit einem Profilfräser erfolgt, der senkrecht zum sich drehen den Werkstück angeordnet ist.
An Hand der Fig. 1 bis 4 der beiliegenden Zeich nungen soll das erfindungsgemässe Verfahren und die zu seiner Durchführung maschinelle Einrichtung nä her erläutert werden.
Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung zum Fräsen von profilierten Läuferumfangsnuten. Hiezu wird der Turbinenrotor 1 in Lagern 2 drehbar gelagert und von einem Elektromotor 3 über ein vorzugsweise stufenlos regelbares Getriebe 4 angetrieben. über das stufenlose Getriebe 4 ist es möglich, die gewünschte Läuferdrehzahl und! damit die erforderliche Vor- schubgeschwindigkeit einzustellen. Wie in Fig. 1 ge zeigt, können mehrere Nuten gleichzeitig über un abhängig voneinander arbeitende Fräseinheiten profi liert werden.
Jede Fräseinheit besteht aus einem Elektromotor 6 mit Fräserspindel 7 und Fräser 8 und ist auf einem Kreuzsupport 5 gelagert. Durch Verstellen des Supportes in Richtung senkrecht zur Läuferachse werden die Fräser 8 in die vorgedrehte, rechteckige oder quadratische Nut 9 eingeschoben. Die gewünschte Frästiefe der Profilierung der- Nut flanken wird durch eine Verstellung des Supportes in Richtung der Läuferachse eingestellt.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine fertig gefräste Nut mit dem zugehörigen Profilfräser, der- in diesem Fall einzackig ausgebildet ist.
Fig. -3 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch ,eine fertiggestellte Nut samt zugehörigem Fräser, wobei der Profilfräser vierzackig ausgebildet ist, so dass eine Nutflanke bei einer einzigen Läuferdrehung fer tiggestellt werden kann. Ein Verschieben des Fräsers 8 über den Support 5 in Richtung der Turbinen Läuferachse gestattet, die jeweils andere Nutflanke zu fräsen.
Ein gleichzeitiges Fräsen beider Nutflanken lässt sich gemäss Fig. 4 erreichen, wenn der Fräser durch eine örtliche Ausnehmung 10 im Turbinenläufer, die später zur Aufnahme des Schaufelschlosses verwen det wird, eingeführt wird.
Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen wer den, dass das Einfräsen von Umfangsnuten in zylin drische Körper mit Fräsern, deren Achse parallel liegt zur Zylinderachse (siehe US-Patent Nr. 2776 604) bzw. auch mit Hilfe von senkrecht zur Zylinderachse stehenden Fräsern (siehe A treatise an milling and r dliing machines , <B>3.</B> Ausgabe,<B>1951, C</B> innati m# in± Milling Machire Co., Fig. 14-32 und 14-27) an sich bekannt ist,
doch handelt es sich in diesem Fall um die Herstellung einfacher (also nicht profilierter, das heisst nicht unterfräster) Umfangsnuten. Bei der Her- stellung der Befestigungsnuten für Turbinenschaufeln treten ganz andere Probleme auf, so dass das,
erfin dungsgemässe Fräsverfahren für die Nutprofilierung durch diese Literaturstellen weder vorweggenommen noch nahegelegt wird. Die bekannten Fräsverfahren zur Herstellung irgendwelcher, auf einem Zylinder mantel verlaufender, unprofilierter Führungsnuten sind ja keineswegs ohne weitere Überlegungen auf die Herstellung von der Turbinenschaufelbefestigung die nenden Rotorumfangsnuten zu übertragen und nur unter gewissen Voraussetzungen, die aber, wie die Anmelderin erkannte,
für den gegenständlichen An- meldungsfall gegeben sind, wird es möglich, von der Bearbeitung durch Fräsen: Gebrauch zu machen. Die wesentlichste Voraussetzung für die Profilierung von Umfangsnuten durch Fräsen ist ein bestimmtes Ver- hältnis der Durchmesser der Schaufelnut und des Fräsers, damit die Profilverzerrungen in tragbaren Grenzen bleiben. Ein:
solches Durchmesserverhältnis ist aber bei der Herstellung von Schaufelnuten stets gegeben, wo es sich um Nutdurchmesser von 150 bis 1500 mm und Fräserdurchmesser von 5,5 bis. 40 mm handelt, wobei die meistverwendeten Fräserdurchmes ser zwischen 15 und 20 mm liegen.
Es hat sich ge zeigt, dass für eine bestimmte Tiefe der Nutflanken profilierung die Abweichung des bei rotierendem Läufer gefrästen Profils von der Profilform, die sich beim.
selben Fräserprofil, aber bei einer geradlinigen Vorschubbewegung ergeben würde, so gering wird, dass sie gegenüber den Sitztoleranzen und den Mate- rialdeformationen beim Einsetzen der Schaufeln, welches ja insbesondere bei einer Schaufelbefestigung durch T-Fuss unter Verwendung von Zwischenstücken mit Vorspannung erfolgt, ausser Betracht bleiben können. Diese unvermeidlichen Abweichungen in der Profilform lassen sich durch Wahl einer trapezför migen Profilierung noch weiter verringern.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Nutprofilie rung durch Fräsen liegen vor allem in der stark ver ringerten Bearbeitungszeit. Nach den Erfahrungen der Anmelderin gelingt es, durch Übergang von der Nutprofilierung durch Drehen zur Nutprofilierung durch Fräsen die Bearbeitungszeit auf etwa 1/s des vorher erforderlichen Zeitaufwandes herabzusetzen (wobei die Nutflanken nacheinander bearbeitet wer- den; bei gleichzeitiger Bearbeitung beider Nutflanken dürfte das Arbeitszeitverhältnis bei etwa 1 : 10 lie- gen). Hiezu kommt noch, dass die erforderlichen:
Kon trollen der Profilform während der Bearbeitung gleichfalls weniger Zeit und auch weniger Geschick lichkeit erfordern., vor allem,
weil beim Fräsen nur die Tiefe des eingefrästen Profils gemessen werden muss und die Kontrolle auf Übereinstimmung der Pro- file der Nutflanken und des Zwischenstückes auf eine einfache Kontrolle der Fräser für die Nutprofilierung und für die Zwischenstücke durch Lehren hinausläuft und daher ohne grossen Aufwand mit grösster Ge nauigkeit erfolgen kann. Wenn, wie dies gleichfalls möglich ist, beide Nutflanken gleichzeitig bearbeitet werden, ist überdies in einfachster Weise eine voll kommene Übereinstimmung der Profile der beiden Nutflanken gewährleistet.
Bei der Nutprofilierung durch Drehen hingegen sind hiefür Rechts- und Linksmesser erforderlich, die nicht notwendigerweise vollkommen gleich in ihren Profilen sind und nur bei grosser Sorgfalt mit Sicherheit richtig angesetzt werden.
Auch handelt es sich bei den in Rede stehen den Schaufelbefestigungsnuten im allgemeinen um schmale und tiefe Nuten, so dass für die Profilierung der Nutflanken Drehmesser mit langen und dünnen Hälsen erforderlich sind, die nur allzuleicht abbre chen, weshalb nur geringe Schnittdrücke und Vor schübe anwendbar sind, während beim Fräsen die Beanspruchung des Werkzeugschaftes zufolge der stabilisierenden Wirkung des sich drehenden Werk- zeuges geringer ist.