CS225720B1 - Způsob výroby lopatek - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby lopatek, zejména lopatek pro axiální turbiny a pro kompresory. Způsob výroby podle vynálezu zjednodušuje výrobu lopatek a v některých případech umožňuje zmenšit rozměry i hmotnost výchozích lopatkových polotovarů. Při aplikaci, způsobu výroby podle vynálezu se lopatkový polotovar v upínacím přípravku upne za listovou část potom se na kotvicím konci lopatkového polotovaru vytvoří závěs a na volném konci se lopatkový polotovar délkově upraví, gotom se na tomto volném konci z alespoň jedné ze dvou stran jeho listové části vytvoří technologický pruh a potom se lopatkový polotovar oběma svými konci upne v ustavůvacím přípravku, přičemž se opracuje jeho listová .část.

Description

Vynález se týká způsobu výroby lopatek, zejména lopatek pro axiální turbíny a pro kompresory.

V celosvětovém měřítku je známa a průmyslově využívána celá řada výrobních postupů zhotovování turbínových a kompresorových lopatek. Tyto průmyslové výrobní postupy lze v zásadě rozdělit do tří výrobních etap, z nichž první etapu tvoří výroba polotovarů, druhá etapa zahrnuje vytvoření vlastních tvarů lopatek a třetí etapa zahrnuje některé povrchové dokončovací operace a konečnou kontrolu. V praxi se ovSem zejména první dvě výrobní etapy navzájem velmi silně ovlivňují. Hlavně první etapa, v níž, se polotovary lopatek zhotovují nejčaštěji zápustkovým kováním, případně lisováním, přesným litím, dále profilovým tažením a tvářením, případně lisováním a slinováním z práěků, má pro vlastní tvarovací opracování ve druhé etapě rozhodující význam.

Skladba operací ve druhé etapě je dále v konkrétních podmínkách ovlivněna i dalšími faktory, zejména strojním parkem, velikostmi sérií vyráběných lopatek i technologickými možnostmi, zvyklostmi a znalostmi. Základním problémem při opracování lopatek je obrábění jejich listových částí, které se nejčastěji provádějí hoblováním, kopírovacím frézováním, dále elektrochemickým obráběním, případně i broušením. Tvarové opracování listových částí polotovarů, zhotovených z těžko obrobitelných materiálů, například z nimonicových slitin, se provádí zpravidla elektrochemicky. Opracování patkových částí ne kotvicích koncích a břitových částí na volných koncích lopatek se provádějí větěinou pomocí přípravků na seřízených a na speciálních obráběcích strojích.

Konečné úpravy povrchu lopatek, spojené ve třetí etapě s vizuální kontrolou, se provádějí zpravidla ručně.

K obrábění listových částí ve druhé etapě je nezbytně nutno polotovary lopatek oboustranně koncově upnout. K vytvoření prvního upínacího místa na kotvicím konci lopatky je možno s výhodou využít stávající patku, pro druhé upínací místo na volném konci lopatky je však nutno její polotovar opatřit technologickým výstupkem, načež se na obou takto vytvořených upínacích místech opracují technologické základny. K opracování technologických základen je ovSem třeba celá řada pomocných operací, která jsou v současné době prováděny na seřízených a jednoúčelových obráběcích strojích.

U polotovarů lopatek, zhotovených z dobře obrobitelných materiálů, se pak jejich listové části nejčastěji obrábějí bu3 na speciálních hoblovacích strojích, nebo na kopírovacích frézkách řádkovacím frézováním. U většiny polotovarů, zhotovených z těžko obrobitelných materiálů, se pak v hromadné výrobě lopatek používá produktivní elektrochemické obrábění, při němž k úbšru materiálu dochází narušováním jeho povrchové vrstvy elektrickým proudem a odplavováním takto uvolněných materiálových částic proudícím tlakovým elektrolytem.

Provádění pomocných operací, nezbytně nutných k výše naznačenému obrábění listových částí lopatek, je však značnou zátěží celého technologického procesu, protože je velmi pracné. Nadto část vynaložené práce i drahého materiálu přichází v podstatě nazmar, nebol po obrobení listové části musí být technologický výstupek i s opracovanými technologickými základnami odstraněn, aby bylo možno upravit délku lopatky a na jejím volném konci vytvořit těsnicí břit.

Některé z obtíží a nevýhod, vyskytujících se u stávajících způsobů výroby lopatek odstraňuje způsob výroby lopatek podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že lopatkový polotovar se v upínacím přípravku upne za listovou část, pak se na kotvicím konci lopatkového polotovaru vytvoří závěs a na volném konci se lopatkový polotovar délkově upraví, načež se na tomto volném konci z alespoň jedné ze dvou stran jeho listové části vytvoří technologický pruh a posléze se lopatkový polotovar oběma svými konci upne v ústa vovacím přípravku, přičemž se opracuje jeho listová část.

Pro realizaci způsobu výroby lopatek podle vynálezu je možno používat relativné jednodušší polotovary, na nichž není třeba vytvářet technologické' výstupky, což se v praxi projevuje v úsporách materiálu, energie, i ve snížení zmetkovitosti.

U způsobu výroby podle vynálezu se vyloučením některých pomocných operací, spojených s vytvořením technologických základen na technologickém výstupku, bezprostředně zkrátí strojní časy a dále se v důsledku sdružení operací, potřebných k opracování lopatkového polotovaru na jeho volném konci, podstatně zkrátí průběžná doba výroby. Opracováním lopatkových polotovarů při jednom upnutí se dále zpřesní výroba, přičemž se také sníží nároky na manipulaci a na vybavenost přípravky.

Dále jsou popsány čtyři příklady provádění způsobu výroby lopatek podle vynálezu, a to s užitím vyobrazení, nakreslených na připojených výkresech. Všechny tyto příklady se týkají výroby lopatek pro axiální parní turbíny.

K vysvětlení prvního příkladu provádění způsobu výroby podle vynálezu jsou využity obr. 1, obr. 4 až obr. 14, a obr. 15, k vysvětlení druhého příkladu jsou využity obr. 1, obr. 4 až obr. 14 a obr. 16. Pro vysvětlení třetího příkladu jsou použity obr. 2, obr. 3 a obr. 15, pro vysvětlení čtvrtého příkladu pak jsou použity obr. 2, obr. 3 a obr. 16.

Na obr. 1 je v řezu znázorněn první z možných způsobů upnutí lopatkového polotovaru za jeho listovou část, na obr. 2 a na obr. 3 je v čelním pohledu a v bočním pohledu znázorněn druhý z možných způsobů upnutí lopatkového polotovaru za listovou část, na obr. 4 až obr. 14 je technologický sled jednotlivých obráběcích operací na obou koncích tohoto polotovaru, který je oběma prvním příkladům společný, na obr. 15 je čelní pohled na koncově ustavený polotovar při elektrochemickém opracování jeho listové části a na obr. 16 je čelní pohled na koncově ustavený lopatkový polotovar při hoblování jeho listové části.

U prvního příkladu je podle obr. 1 k upnutí výchozího lopatkového polotovaru 1_ využito upínací kostky 6, podle čs. autorského osvědčeni číslo 174 665, která v dalším technologickém sledu při opracování obou konců tohoto lopatkového polotovaru J_ v upínacím přípravku slouží jako technologická paleta. Lopatkový polotovar _1_ se volně vloží do dutiny upínací kostky 6_, upevněné v zalévacím přípravku, načež se v této dutině vymezovacími šablonami 2, i a ustavujícími šablonami 4.» 2. ustaví na opěrné ploše podstavce 8. Po vyplněni štěrbinového prostoru v upínací kostce 6. zalévací hmotou 2 a po ztuhnutí této zalévací hmoty 2 je lopatkový polotovar 1_ připraven k přesnému opracování svých konců v upínacím přípravku.

Na obr. 4 až obr. 12 je upínací přípravek znázorněn jako mechanický upínač 13 s plochými čelistmi. Podle obr. 4 a obr. 5 se na lopatkovém polotovaru 1_, přesně ustaveném upínací kostkou v mechanickém upínači 13. nejprve válcovou frézou 12 obvodově ofrézuje jeho kotvicí konec, načež se podle obr. 6 na tomto kotvicím konci čelní frézou 14 opracuje jeho čelo. Po natočení mechanického upinače 13 podle obr. 7 se na kotvicím konci lopatkového polotovaru _1_ válcovou frézou 12 opracují dva závěsové boky a podle obr. 8 se v těchto závěsových bocích profilovou frézou 15 vytvoří dva navzájem osově souměrné závěsové tvary, takzvaný stromeček.

Po vyfrézování závěsu se na lopatkovém polotovaru _1_ podle obr. 9 kotoučovou frézou 16 opracuje přechodové zaoblení mezi vyčnívající závěsovou částí a střední zalitou listovou částí, načež se podle obr. 10 po otočení mechanického upinače 13 čelní frézou 14 na volném konci lopatkového polotovaru J_ opracuje listové čelo. Poté se podle obr. 11 a obr.

,2 na tomto volném konci tvarovou frézou 17 vytvoří obvodový technologický pruh 1 9. který pod¹» obr. 13 sestává z fezetkovitého koncového profilového tvaru a z navazujícího výběhového přechodu. Dále se podle obr. 13 a obr. 14 na volném konci lopatkového polotovaru J_ z jeho žlábkové strany zaoblovací frézou 17 zhotoví koncové zahloubení, které je součástí obvodového technologického pruhu 1 9. čímž se na volném konci lopatky vytvoří koncový břit 20.

Upínací kostka £ se spolu s oboustranně koncově opracovaným lopatkovým polotovarem £ vyjme z mechanického upínaěe 13. ohřeje se na teplotu, potřebnou k vytavení zalévací hmoty 2, načež se z její dutiny uvolněný lopatkový polotovar £ vyjme.

Pro opracování listové části ve druhé etapě se lopatkový polotovar £ podle obr. 15 oboustranně koncově upne v ustavovacím přípravku 21 pod první funkční část elektrody 24 elektrochemického obráběcího stroje, přičemž se jeho patkový konec ustaví v tvarovaném sklíčidle 22 a jeho volný konec spočívá hřbetní stranou obvodového technologického pruhu £2 na první dosedací ploše koncové opěry 23. Po elektrochemickém opracování žlábkové strany se lopatkový polotovar £ otočí okolo své podélné osy a v ustavovacím přípravku 21 se jeho listová část opět elektrochemicky opracuje na hřbetní straně. K elektrochemickému opracování hřbetní strany se patkový konec lopatkového polotovaru £ ve sklíčidle 22 přesune pod druhou funkční část elektrody 24. takže spočívá na druhé dosedací ploěe koncové opěry 23. V praxi ověem vzhledem k produktivitě bývá první i druhá funkční část elektrody 24 upravena pro současné opracování více lopatkových polotovarů £. Při první operaci elektrochemického opracování listové části je tedy každý lopatkový polotovar £ upnut za závěs a opřen o hřbetní stranu obvodového technologického pruhu £9 na volném konci, při druhé operaci elektrochemického opracování pak je upnut za závěs a opřen o koncové zahloubení na žlábkové straně obvodového technologického pruhu 19.

Po ukončeném elektrochemickém opracování listové části se ve třetí etapě odstraní vtokové a přechodové výstupky, povrch listové části se obrousí a vyleští a nakonec se provede konečné proměření a vizuální kontrola.

U druhého příkladu provádění způsobu výroby turbínových lopatek je v první etapě k upnutí výchozího lopatkového polotovaru £ opět využito upínací kostky podle československého AO č. 174 665. Také technologický sled dalších obráběcích operací v této první etapě je stejný jako u prvního příkladu, a to až po vytvoření obvodového technologického pruhu 19 na volném konci podle obr. 11 a obr. 12 a koncového břitu 20 podle obr. 13 a obr, 14.

Pro opracování listové části ve druhé etapě se lopatkový polotovar £ podle obr. 16 oboustranně koncově upne v ustavovacím přípravku 21 pod smykadlem 26 hoblovacího stroje, přičemž jeho patkový konec se v první upínací poloze ustaví v tvarovém sklíčidle 22 a jeho volný konec, který hřbetní stranou obvodového technologického pruhu 19 spočívá na první dosedací ploše koncové opěry 23, se upínkou 27 zajistí proti nadzvedávání řeznými silami. Po opracování žlábkové strany hoblovacím nástrojem 25 se lopatkový polotovar £ otočí a přesune do druhé upínací polohy, v níž je kotvicím koncem upnut ve sklíčidle 22 a volným koncem spočívá na druhé dosedací ploše koncové opěry 23. na níž je upínkou 27 zajištěn proti nadzvedávání.

Ve třetí etapě se listová část obrousí a vyleští a nakonec se celá vyrobená turbínová lopatka znovu důkladně proměří a vizuálně zkontroluje.

Zatímco u prvních dvou příkladů byl k upnutí výchozího lopatkového polotovaru £ použit jako upínací přípravek mechanický upínač 13 s upínací kostkou 6., která v první etapě umožňuje koncové opracování jak na běžných seřízených obráběcích strojích, tak na číslicově řízeném obráběcím centru, u třetího příkladu je k upnutí lopatkového polotovaru £ za listovou část podle obr. 2 a obr. 3 využito upínacího přípravku, vytvořeného jako hydraulický upínač 2· Tento hydraulický upínač 2 j® zůe součástí obráběcího centra. Střed ní listová část lopatkového polotovaru £ je v hydraulickém upínači 2 upevněna tvarovými čelistmi £0., 11 s využitím ne znázorněných ustavovacích pomůcek v přesně určené poloze. Po obvodovém ofrézovéní válcovou frézou £2 podle obr. 2 a obr. 3 se na kotvicím konci lopatkového polotovaru £ ofrézuje čelo. Frézování čela, jakož i další neznázorněné obráběcí operace první etapy se uskutečňují podobně jako u prvního příkladu. Elektrochemické opracování podle obr. 15 ve druhé etapě i dokončovací, měřicí a kontrolní operace ve třetí etapě pak se provádějí stejně jako u prvního příkladu.

Také u čtvrtého příkladu je v první etapě k upnutí výchozího lopatkového polotovaru J_ v obráběcím centru použito jako upínacího přípravku hydraulického upínače Při následujícím obvodovém frézování válcovou frézou 12 podle obr. 2 a obr. 3 se dalěi neznázorněné obráběcí operace první etapy provádějí stejně jako u třetího příkladu, hoblování listové části ve druhé etapě probíhá stejně jako u druhého příkladu podle obr. 16» Dokončovací, měřicí a kontrolní operace ve třetí etapě pak jsou prováděny stejně jako u prvního příkladu.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob výroby lopatek, zejména lopatek pro axiální turbíny a pro kompresory, vyznačující se tím, že lopatkový polotovar se v upínacím přípravku upne za listovou část, pak se na kotvicím konci lopatkového polotovaru vytvoří závěs a na volném konci se lopatkový polotovar délkově upraví, načež se na tomto volném konci z alespoň jedné ze dvou stran jeho listové části vytvoří technologický pruh a posléze se lopatkový polotovar oběma svými konci upne v ustavovacím přípravku, přičemž se opracuje jeho listová část.