DE102007061542A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Kaplanturbinenschaufeln - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Kaplanturbinenschaufeln Download PDF

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Abstract

Bei der Bearbeitung von Kaplanturbinenschaufeln er (2), der Schaufelnabe (3) und des Schaufelzapfens (4) der Kaplanturbinenschaufel (1) in mehreren Aufspannungen. Ein Schaufelrohling wird in einer Aufspannung aufgenommen, vermessen und ausgerichtet. In einem ersten Bearbeitungsschritt werden der Schaufelzapfen (4) und die Schaufelnabe (3) bearbeitet. Die Kaplanturbinenschaufel (1) wird in nachfolgenden Bearbeitungsschritten am Schaufelzapfen (4) aufgenommen und zentriert. Die Kaplanturbinenschaufel (1) wird auf einen Maschinentisch (5) einer Bearbeitungsmaschine auf höhenverstellbaren Stützen (6, 7, 8) aufgenommen, vermessen und in die Bearbeitungsposition ausgerichtet. Für den Vermessungsvorgang wird ein Streifenlaser (10) entlang der Schaufelachse (9) verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Kaplanturbinenschaufeln, wobei eine spanende Bearbeitung des Schaufelblatts, der Schaufelnabe und des Schaufelzapfens der Kaplanturbinenschaufeln in mehreren Aufspannungen erfolgt. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Kaplanturbinenschaufeln stellen wegen ihrer Abmessungen von bis zu 10 × 14 m und ihrem Gewicht von bis zu 80 t schwierig zu handhabende und zu bearbeitende Werkstücke dar. Nach dem Schmieden oder Gießen müssen in zwei bis drei Aufspannungen Schruppfräsoperationen ausgeführt werden, um die feste Schmiede- oder Gusshaut abzutragen. Diese Schruppfräsbearbeitung erfolgt herkömmlich wahlweise auf zwei unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinentypen. Bei Verwendung einer Fräsmaschine der Tisch-, Portal- oder Gantry-Bauweise wird die Kaplanturbinenschaufel auf Stützen aufgelegt und mittels Zugspannelementen auf den Maschinentisch gezogen. Hierzu werden auf der Blattoberfläche der Kaplanturbinenschaufel Lochblechanker angeschweißt, in denen die Zugspannelemente eingehakt werden können. Nach der zeilenförmigen Fräsbearbeitung der ersten Schaufelblattseite wird die Kaplanturbinenschaufel umgespannt. Hierzu sind zwei Krananlagen notwendig. Außerdem ist erneut ein Anschweißen von Lochblechankern erforderlich, um die Zugspannelemente einhaken zu können. Nach der zweiten zeilenförmigen Fräsbearbeitung der zweiten Schaufelblattoberfläche wird ein weiteres Umspannen notwendig, um die Schaufelzapfen vorzufräsen.
  • Bei der Verwendung eines Bohrwerks wird die Kaplanturbinenschaufel in ein Spanngestell eingelegt und ebenfalls mittels angeschweißter Lochblechanker nach hinten hin verspannt. Danach wird die erste Schaufelblattseite zeilenförmig durch Schruppfräsen bearbeitet. Anschließend erfolgt ein Umspannen in ein neues Spanngestell, das Auflagepunkte für die zuerst bearbeitete Schaufelblattseite aufweist. Nach dem Spannen mittels Zugspannelementen wird dann die zweite Schaufelblattseite durch zeilenförmiges Schruppfräsen bearbeitet. Anschließend wird der Maschinentisch um 90° gedreht und der Schaufelzapfen wird durch Spiralfräsen vorgefräst.
  • Anschließend erfolgt in entsprechender Weise die Schlichtbearbeitung der beiden vorgefrästen Schaufelblattseiten. Die Fertigbearbeitung des Schaufelzapfens erfolgt durch Drehbearbeitung auf einer Karusselldrehmaschine.
  • Anschließend wird die schlichtgefräste Kaplanturbinenschaufel wiederum auf ein Spanngestell auf das Bohrwerk gespannt. Dort werden dann die Befestigungsbohrungen der Schaufelnabe hergestellt. Der letzte Bearbeitungsschritt besteht im Handschleifen der Schaufeloberfläche, an die eine hohe Oberflächenqualitäts-Anforderung gestellt wird.
  • Somit sind bisher mindestens drei Maschinentypen mit bis zu 12 Aufspannungen für die Herstellung einer Kaplanturbinenschaufel notwendig, wobei Handschleifarbeiten bestimmter Oberflächenbereiche und Randkantenbereiche noch hinzukommen. Dies führt zu einem sehr hohen Aufwand für die Handhabung und das Aufspannen der Kaplanturbinenschaufeln, wobei für jede Spannlage das Zentrum der Kaplanturbinenschaufel neu bestimmt werden muss. Man benötigt hierzu einen außerordentlich großen Zeitaufwand auf den jeweiligen Bearbeitungsmaschinen, der ein Vielfaches der reinen Bearbeitungszeit einnimmt und somit zu hohen Kosten führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bearbeitung von Kaplanturbinenschaufeln zu schaffen, bei dem die gesamte Bearbeitung, ausgehend von einem geschmiedeten oder gegossenen Rohling, auf einer einzigen Bearbeitungsmaschine ausgeführt werden kann, so dass die Fertigung der Kaplanturbinenschaufeln in möglichst wenigen Bearbeitungsschritten und zwei bis höchstens drei Aufspannungen ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Schaufelrohling in einer Aufspannung aufgenommen, vermessen und ausgerichtet wird, dass in einem ersten Bearbeitungsschritt der Schaufelzapfen und die Schaufelnabe bearbeitet werden und dass die Kaplanturbinenschaufel in nachfolgenden Bearbeitungsschritten am Schaufelzapfen aufgenommen und zentriert wird.
  • Die Bearbeitungsmaschine, vorzugsweise eine Gantry-Maschine mit mindestens drei Bearbeitungsachsen, die mit einer Messeinrichtung, einer Fräseinheit, einer Bohreinheit und einer Bandschleifeinheit auswechselbar ausgerüstet ist, ist dabei in der Lage, unterschiedliche Operationen wie Schruppfräsen, Schlichtfräsen, Bohren, Rückwärtssenken, Bandschleifen und Messen von Flächen, Konturen und Punkten durchzuführen.
  • In Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Kaplanturbinenschaufel auf einem Maschinentisch einer Bearbeitungsmaschine auf höhenverstellbaren Stützen aufgenommen, vermessen und in die Bearbeitungsposition ausgerichtet wird. Für den Vermessungsvorgang wird vorzugsweise ein Streifenlaser entlang der Schaufelachse verfahren.
  • Sodann wird die Schaufelachse in Richtung einer Bearbeitungsachse der Bearbeitungsmaschine ausgerichtet. Die Kaplanturbinenschaufel wird um ihre Schaufelachse in die Bearbeitungsstellung geschwenkt und gespannt.
  • Die Kaplanturbinenschaufel wird an ihren Blattkanten mittels einzeln wegschwenkbarer Klemmpratzen gespannt. Der Schaufelzapfen wird durch Zirkulardrehfräsen bearbeitet.
  • Weitere Bearbeitungsschritte werden nachfolgend näher beschrieben.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
  • 1 eine auf einem Maschinentisch der Bearbeitungsmaschine aufgenommene und ausgerichtete Kaplanturbinenschaufel,
  • 2 eine Draufsicht auf 1,
  • 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils III in 1,
  • 4 in einer Seitenansicht entsprechend der 1 eine auf Stützen aufgenommene Kaplanturbinenschaufel,
  • 5 eine Draufsicht auf die Kaplanturbinenschaufel gemäß 4,
  • 6 eine der in den 4 und 5 verwendeten Stütze im klemmenden Zustand,
  • 7 die Stütze gemäß 6 im geöffneten Zustand,
  • 8 die Bearbeitung des Schaufelzapfens mittels eines Drehvorsatzes,
  • 9 das Bohren und Senken von Befestigungsbohrungen an der Schaufelnabe,
  • 10a–d die in einer Wende- und Dreheinheit aufgenommene Kaplanturbinenschaufel in mehreren Stellungen,
  • 11 eine Draufsicht auf die Kaplanturbinenschaufel gemäß 5 mit eingezeichnetem Fräsweg und
  • 12 die Schleifbearbeitung der Kaplanturbinenschaufel.
  • Die zu bearbeitende Kaplanturbinenschaufel 1 weist ein Schaufelblatt 2 auf, das über eine Schaufelnabe 3 mit einem Schaufelzapfen 4 verbunden ist. Wie in den 13 gezeigt, ist der gegossene oder geschmiedete Rohling der Kaplanturbinenschaufel 1 auf einem Maschinentisch 5 oder einer Spannpalette einer Bearbeitungsmaschine angeordnet. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine 3–4-Achsen-Gantry-Maschine in Doppelplatzausführung.
  • In der in den 13 gezeigten Anordnung wird die Kaplanturbinenschaufel auf dem Maschinentisch 5 vermessen und in die Bearbeitungsposition ausgerichtet. Am Zapfenende ist eine höhenverstellbare Prismaunterstützung 6 angeordnet. Eine verstellbare Höhenstütze 7 ist am Schaufelblattende vorgesehen; zwei verstellbare Seitenstützen 8 dienen zur Querlageausrichtung. Diese Stützen werden so platziert, dass man die beispielsweise gegossene Kaplanturbinenschaufel auflegen und grob zu einer der beiden Maschinenachsen X oder Y ausrichten kann.
  • Im ersten Schritt des Ausrichtens wird die Kaplanturbinenschaufel 1 nach einer der beiden Maschinenachsen ausgerichtet, vorzugsweise so, dass die Schaufelachse 9 in Richtung der Bearbeitungsachse X der Bearbeitungsmaschine ausgerichtet wird.
  • Zum Ausrichten wird zweckmäßigerweise ein berührungslos arbeitendes Längenmessgerät verwendet, beispielsweise ein Streifenlaser 10. Für diese Lagebestimmung der Kaplanturbinenschaufel 1 kann aber auch ein übliches tastendes Messsystem eingesetzt werden. Dieses wird dann wie ein Werkzeug in die Werkzeugspindel der Gantry-Maschine aufgenommen, und mittels der Gantry-Achsen wird dann die Lage der Kaplanturbinenschaufel zur X- oder Y-Achse vermessen. Mit Hilfe eines Auswerteprogramms wird dann der jeweilige Y- oder X-Lageversatz ermittelt, der dann durch Verschieben der Schaufelblattspitze oder des Schaufelzapfens korrigiert wird. Am Ende dieser Operation ist die Kaplanturbinenschaufel 1 zur X- oder Y-Maschinenachse ausgerichtet.
  • Der Streifenlaser 10 wird beim Vermessungsvorgang entlang der Schaufelachse 9 verfahren und bewegt sich dabei aus der in 1 links gezeigten Stellung in die in 1 rechts gezeigte Stellung.
  • In einem zweiten Schritt des Ausrichtens wird die Höhenlage der Kaplanturbinenschaufel 1 bestimmt. Nachdem die Kaplanturbinenschaufel 1 mit ihrem Schaufelzapfen 4 in der Prismaunterstützung 6 so positioniert wurde, dass alle benötigten Werkzeugvorsatzköpfe der Gantry-Maschine unter dem Schaufelzapfen 4 vorbeigehen, wird nun mittels der verstellbaren Stütze 7 am Blattende die Kaplanturbinenschaufel 1 in ihre Horizontallage zur Prismaunterstützung 6 gebracht. Hierbei werden die beiden äußeren Stützen 8 ebenfalls hinsichtlich der Höhe angepasst.
  • In einem dritten Ausrichtschritt wird dann die Querlage der Kaplanturbinenschaufel 1 bestimmt. Hierzu werden mittels des eingesetzten Messsystems 10 die äußeren Referenzpunkte der Kaplanturbinenschaufel 1 vermessen und die jeweiligen Höhendifferenzen durch Anheben oder Absenken der beiden äußeren Stützen 8 so lange kompensiert, bis die gewünschte Querfluchtung erzielt ist. In einem vierten Schritt wird die ausgerichtete Kaplanturbinenschaufel 1 gespannt (4). Hierzu werden unter die Außenkanten der Kaplanturbinenschaufel 1 höhenverstellbare Stützen 11 gestellt. Außerdem werden innerhalb der Blattinnenkontur noch Unterstützungen 12 gesetzt, die der Durchbiegung entgegenwirken.
  • Nach dem Ausrichten der Kaplanturbinenschaufel 1 werden an den höhenverstellbaren Stützen 11 am Schaufelumfang Klemmpratzen 12, die im Ausgangszustand nach außen gedreht sind (7) um 180° nach innen zur Kaplanturbinenschaufel 1 hin gedreht und gespannt (6). Diese Funktion des Umdrehens, Spannens und Entriegelns der Klemmpratzen 12 kann in einer automatisierten Version numerisch gesteuert erfolgen. Stattdessen ist aber auch eine manuelle Betätigung möglich.
  • Nachdem die Kaplanturbinenschaufel 1 in der beschriebenen Weise in ihrer ausgerichteten Stellung gespannt wurde, wird die Prismaunterstützung 6 des Schaufelzapfens 4 entfernt. Dann kann der Schaufelzapfen 4 bearbeitet werden.
  • In einem ersten Schritt wird der Schaufelzapfen 4 durch eine Zirkularschruppfräse so bearbeitet, dass die Schmiede- oder Gusshaut, die oftmals sehr verschmutzt ist, entfernt wird. Hierbei kommen unterschiedliche Schruppfräswerkzeuge zum Zirkulardrehfräsen zum Einsatz.
  • In einem zweiten Schritt kommt der in 8 dargestellte Universal-Drehkopf 13 zum Einsatz. Der Drehkopf 13 ist in Richtung der Schaufelachse 9 verfahrbar und weist um die Schaufelachse 9 umlaufende Drehwerkzeuge zur drehenden Fertigbearbeitung auf. Hierzu ist der Drehkopf 13 mit einem NC-Planschieber 14 versehen, auf dem ein Drehmeißel 15 montiert ist. Die Zylinderbearbeitung des Schaufelzapfens 4 erfolgt, indem man mittels dieses NC-Planschiebers 14 den gewünschten Zapfendurchmesser einstellt. Die Innenhülse 16 des Universal-Drehkopfes 13 wird mittels des Spindelhauptantriebs oder eines eigenen Antriebs 17 in Rotation versetzt, so dass der Planschieber 14, an dem der Drehmeißel 15 befestigt ist, rotiert. Der Vorschub in Richtung der Schaufelachse 9 erfolgt dann durch die Gantry-Achse X.
  • Die Planbearbeitung des Schaufelzapfens 4 erfolgt, indem man den Drehmeißel mittels der betroffenen Gantry-Achse an der Planlage des Schaufelzapfens 4 positioniert und mittels der rotierenden Innenhülse 16 des Universal-Drehkopfs 13 den NC-Planschieber 14 nach außen oder innen fährt. Beliebige Flanschkonturen der Kaplanturbinenschaufel 1 können durch die Kombination der beiden oben beschriebenen Bearbeitungsvorgänge erzielt werden.
  • Mehrere Befestigungsbohrungen 18, die am Umfang der Schaufelnabe 3 verteilt sind, werden mittels einer Bohreinheit 19 der Bearbeitungsmaschine gebohrt (9). Die Bohreinheit 19 ist als Winkelkopf der Gantry-Maschine ausgeführt und nimmt ein Bohrwerkzeug 20 auf. In einem zweiten Schritt werden durch den Einsatz eines Rückwärtssenkwerkzeugs 21 die erforderlichen Schraubenkopf-Anlageflächen herausgefräst.
  • Bei den späteren Bearbeitungsschritten muss die Kaplanturbinenschaufel 1 oftmals gedreht werden. Um sicherzustellen, dass die Kaplanturbinenschaufel 1 immer wieder bei diesen neuen Blattpositionen in der richtigen Lage ist, wird an der Blattspitze ein Referenzzentrum 9a angearbeitet. Hierzu wird mittels der geeigneten Werkzeuge mit der Gantry-Maschine der angegossene Zylinderzapfen auf ein Zylinderpassmaß drehgefräst und die Planfläche mit einer Zentrierbohrung als Zentrierzentrum versehen.
  • Anschließend wird mit einer Höhenbezugseinstellvorrichtung 9b das reale Blattspitzen-Höhenmaß ermittelt und festgehalten. Hierzu wird die Körnerspitze der Höhenbezugseinstellvorrichtung in die Blattspitzenzentrierung geschoben und festgehalten. Bei allen anderen neuen Blattpositionen kann so in einfacher Weise das richtige Höhenmaß der Kaplanturbinenschaufel 1 ermittelt werden.
  • Nachdem in der ersten Aufspannung der Schaufelzapfen 4 und die Blattspitzenzentrierung sowie die Befestigungsbohrungen bearbeitet wurden, muss die Kaplanturbinenschaufel 1 umgespannt werden. Hierzu wird der Schaufelzapfen 4 in der in 10 gezeigten Wende- und Dreheinheit 22 aufgenommen. Die Wende- und Dreheinheit 22 kann mit unterschiedlichen Zapfeneinsätzen bestückt werden. Die Kaplanturbinenschaufel 1 wird mittels Befestigungsschrauben an die Wende- und Dreheinheit 22 geschraubt, die auf dem Maschinentisch der Gantry-Maschine befestigt ist. Im Anschluss daran können einige Stützen entfernt werden, da die Kaplanturbinenschaufel nunmehr fest am Schaufelzapfen 4 aufgenommen ist.
  • Anschließend werden die beiden Schaufelblattseiten nacheinander durch Spiralfräsen bearbeitet. Durch mehrachsiges Schruppfräsen wird die Schmiede- oder Gussoberhaut mittels eines Schwerzerspanwerkzeugs 23 entfernt. Der Fräsvorgang kann in herkömmlicher Weise durch Zeilenfräsen erfolgen. Zweckmäßiger ist jedoch ein Spiralfräsen, wie es in 11 dargestellt ist.
  • Bei dieser Spiralfrästechnologie startet man das NC-Programm an einer Außenkontur des Schaufelblatts 2 und fährt auf Spiralbahnen nach innen. Die Blattkontur wird durch das Anstellen des 5-Achsen-Kopfes während der Spiralbahn erzeugt.
  • Kommt das Fräswerkzeug 23 auf der Außenbahn in die Nähe einer Klemmpratze 12, wird diese automatisch gelöst, leicht angehoben und so weit gedreht (im Normalfall um 180°), dass das Fräswerkzeug 23 daran vorbeifahren kann. Die Klemmpratzen 12 werden somit einzeln gelöst und weggeschwenkt, so bald sich das Fräswerkzeug 23 auf seiner umfangsnahen Fräsbahn nähert. Danach schwenkt die Klemmpratze 12 zurück und spannt die Kaplanturbinenschaufel 1 automatisch wieder. Somit ist es möglich, die gesamte Randkontur des Schaufelblatts 2 durch das entlang der Schaufelkante geführte Fräswerkzeug zu bearbeiten, ohne dass hierbei der Fräsvorgang unterbrochen werden muss.
  • Bei halbautomatischen Systemen wird dieses Wegklappen der Klemmpratzen 12 vom Bediener ausgeführt. Man legt hier vorteilhaft die Fräsbahn so, dass nur jede zweite Klemmpratze 12 gespannt ist, und führt dann einen zweiten Umrissfräsvorgang aus, wobei der Werkstoff dann unter diesen zunächst gespannten Klemmpratzen abgenommen wird. Hierzu wird die Kaplanturbinenschaufel 1 durch die vorher weggeklappten Klemmpratzen 12 gespannt. Durch diese Technik der schwenkbaren Klemmpratzen 12 erspart man sich das Anschweißen von Lochblechankern oder anderen Seilspannösen, die nach der Bearbeitung wieder mechanisch entfernt werden müssen.
  • Nach diesen Bearbeitungsschritten ist die erste Blattoberfläche sauber gefräst. Sollten sich dabei Lunkerstellen ergeben, werden diese bearbeitet und durch Füllschweißung geschlossen. Außerdem erfolgt ein Induktiv-Entspannungsglühen an diesen Stellen.
  • Durch mehrachsiges Schruppfräsen wird die Schmiede- oder Gussoberhaut der Randkontur des Schaufelblatts auf der ersten Blattseite durch ein entlang der Schaufelkante geführtes Fräswerkzeug entfernt. Hierzu wird in den 5-Achsen-Kopf der Gantry-Maschine ein Schaft- oder Formfräswerkzeug eingespannt. Mittels eines NC-Programms wird dann das Material auf der Schaufelrandkontur abgefräst. Hierbei fährt das eingespannte Fräswerkzeug mittels eines NC-Programms die Außenrandkontur ab. Kommt ein Fräswerkzeug auf dieser Außenbahn in die Nähe einer Klemmpratze 12, so wird diese wie oben beschrieben, automatisch gelöst, leicht angehoben und so weit gedreht, dass das Fräswerkzeug daran vorbeifahren kann. Danach schwenkt die Klemmpratze zurück und spannt die Kaplanturbinenschaufel 1 automatisch wieder. Somit ist es möglich, die gesamte Außenrandkontur der Kaplanturbinenschaufel herzustellen, ohne den Fräsprozess zu unterbrechen. Bei halbautomatischen Systemen wird ähnlich wie oben beschrieben vorgegangen.
  • Für die Schruppfräsbearbeitung der zweiten Blattseite werden zunächst die Klemmpratzen 12 der Randunterstützungen gelöst und nach außen gedreht. Danach ist das Anheben der Kaplanturbinenschaufel möglich. Hierfür gibt es je nach Ausbaustufe mehrere Möglichkeiten.
  • In einer automatischen Ausbaustufe ist die Wende- und Dreheinheit 22 mit eigenen Antriebssystemen ausgestattet, die beispielsweise elektrischer, hydraulische oder anderer Art sind. Damit wird die Schwenkachse, an der die Kaplanturbinenschaufel 1 angeschraubt ist, angehoben (10b).
  • In der senkrechten Stellung (10c) wird die Kaplanturbinenschaufel 1 dann um 180° gedreht und danach wieder abgelassen (10d). Somit ist die vorher bearbeitete Blattoberfläche jetzt Unterfläche. Die Rand- und Innenstützen werden neu gesetzt, nachdem die Blattspitze ihre exakte Höhenlage, die durch die Körnerspitze der Höhenbezugseinstellung positioniert wird, erreicht hat. Danach erfolgt eine Kontrollvermessung in der schon beschriebenen Weise. Nach gegebenenfalls notwendigen Korrekturen der Lage erfolgt die Bearbeitung wie vorher beschrieben.
  • Bei einer halbautomatischen Ausbaustufe ist die Wende- und Dreheinheit 22 nicht mit eigener Antriebstechnik versehen. Hier wird an der Blattspitze der Kaplanturbinenschaufel eine Hakenklemmeinheit befestigt, an der ein Kranhaken eingehängt wird. Die Kaplanturbinenschaufel 1 wird dann mittels des Krans um 90° angehoben, danach um 180° gedreht und anschließend wieder abgelassen. Danach folgen die gleichen Schritte wie bei der automatischen Ausbaustufe.
  • Die zweite Schaufelblattkontur wird ebenso hergestellt, wie dies bei der ersten Blattkontur beschrieben wurde. In entsprechender Weise erfolgt das Schlichtfräsen der Blattkontur.
  • Anschließend werden die beiden Schaufelblattseiten und die Randkontur mittels einer Bandschleifeinheit 24 (12) bearbeitet, wenn eine besonders hohe Oberflächenqualität gefordert wird. Hierzu wird an der Gantry-Maschine ein 3-Achsen-NC-Bandschleifvorsatz eingesetzt. Damit werden alle Bereiche der Blattkonturen nachbearbeitet, bis die gewünschte Oberflächengüte erzielt ist.
  • Zum Vermessen werden anschließend die äußeren Spannelemente gelöst und weggeklappt. Danach erfolgt die Vermessung mit den schon beschriebenen Messsystemen. Nach dem Wenden der Kaplanturbinenschaufel 1 wird das Referenzzentrum zur Blatthöhenlagebestimmung durch Fräsen entfernt. Anschließend wird die erste Blattoberkontur bearbeitet, wobei erforderlichenfalls die Bandschleifeinheit 24 eingesetzt wird. Zum Vermessen der ersten Blattkontur werden die äußeren Spannelemente gelöst und weggeklappt.
  • Danach erfolgt die Vermessung mit den schon beschriebenen Messsystemen.
  • Zum Entladen der fertig bearbeiteten Kaplanturbinenschaufel 1 wird diese in eine Spezialspannvorrichtung aufgenommen. Die Befestigungsschrauben zur Wende- und Dreheinheit 22 werden gelöst und entnommen. Mittels eines Krans oder eines anderen Hebezeugs wird die Kaplanturbinenschaufel 1 aus der Wende- und Dreheinheit 22 gezogen und abtransportiert.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Bearbeitung von Kaplanturbinenschaufeln, wobei eine spanende Bearbeitung des Schaufelblatts, der Schaufelnabe und des Schaufelzapfens der Kaplanturbinenschaufel in mehreren Aufspannungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaufelrohling in einer Aufspannung aufgenommen, vermessen und ausgerichtet wird, dass in einem ersten Bearbeitungsschritt der Schaufelzapfen und die Schaufelnabe bearbeitet werden, und dass die Kaplanturbinenschaufel in nachfolgenden Bearbeitungsschritten am Schaufelzapfen aufgenommen und zentriert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaplanturbinenschaufel auf einen Maschinentisch (5) einer Bearbeitungsmaschine auf höhenverstellbaren Stützen (6, 7, 8) aufgenommen, vermessen und in die Bearbeitungsposition ausgerichtet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Vermessungsvorgang ein Streifenlaser (10) entlang der Schaufelachse (9) verfahren wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelachse (9) in Richtung einer Bearbeitungsachse der Bearbeitungsmaschine ausgerichtet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaplanturbinenschaufel (1) um ihre Schaufelachse (9) in die Bearbeitungsstellung geschwenkt und gespannt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaplanturbinenschaufel (1) an ihren Blattkanten mittels einzeln wegschwenkbarer Klemmpratzen (12) gespannt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelzapfen (4) durch Zirkulardrehfräsen bearbeitet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelzapfen (4) nach der Schruppbearbeitung durch Zirkulardrehfräsen mittels eines in Richtung der Schaufelachse (9) verfahrbaren Drehkopfes (13) mit um die Schaufelachse (9) umlaufenden Drehwerkzeugen (15) drehend fertigbearbeitet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Schaufelnabe (3) Befestigungsbohrungen (18) gebohrt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Blattspitze des Schaufelblatts (2) in der Schaufelachse (9) eine Zentrierbohrung gebohrt wird, die ein Referenzzentrum (9a) für nachfolgende Bearbeitungsschritte bildet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaplanturbinenschaufel (1) nach dem Bohren des Referenzzentrums (9a) am Schaufelzapfen (4) in einer Wende- und Dreheinheit (22) aufgenommen und befestigt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schaufelblattseiten nacheinander durch Spiralfräsen bearbeitet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randkontur des Schaufelblatts (2) durch ein entlang der Schaufelkante geführtes Fräswerkzeug bearbeitet wird.
  14. Verfahren nach Ansprüchen 6, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmpratzen (12) einzeln gelöst und weggeschwenkt werden, sobald sich ein Fräswerkzeug (23) auf seiner umfangsnahen Fräsbahn nähert.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schaufelblattseiten und die Randkontur mittels einer Bandschleifeinheit (24) bearbeitet werden.
  16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine eine Gantry-Maschine mit mindestens drei Bearbeitungsachsen ist, die mit einer Messeinrichtung, einer Fräseinheit, einer Bohreinheit und einer Bandschleifeinheit auswechselbar ausgerüstet ist.
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