DE102016214807A1 - Cutting tool with two cutting sections - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein spanendes Werkzeug (30), das dazu eingerichtet ist, eine endgültige Kontur an einem zwischen zwei Schaufelaufnahmen (12) einer Laufschaufelscheibe (10) angeordneten Scheibenvorsprung (14) herzustellen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Werkzeug (30) zwei in Umfangsrichtung (UR) gegenüberliegende Schneidabschnitte (32) aufweist, die über einen Basisabschnitt (34) miteinander verbunden sind, wobei die beiden Schneidabschnitte (32) dazu eingerichtet sind, nicht tragende Flankenabschnitte (18) und tragende Flankenabschnitte (16) des Scheibenvorsprungs (14) zu bearbeiten, so dass diese ihre endgültige Kontur erhalten, und wobei die beiden Schneidabschnitte (32) relativ zueinander beweglich am Basisabschnitt (34) angeordnet sind.The invention relates to a cutting tool (30) which is adapted to produce a final contour on a disk projection (14) arranged between two blade receptacles (12) of a blade disk (10). According to the invention, it is proposed that the tool (30) has two cutting sections (32) lying opposite one another in the circumferential direction (UR), which are connected to each other via a base section (34), the two cutting sections (32) being arranged to support non-bearing flank sections (18 ) and supporting flank portions (16) of the disc protrusion (14) to obtain their final contour, and wherein the two cutting portions (32) are movably disposed relative to each other on the base portion (34).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein spanendes Werkzeug, das dazu eingerichtet ist, eine endgültige Kontur an einem zwischen zwei Schaufelaufnahmen einer Laufschaufelscheibe angeordneten Scheibenvorsprung herzustellen. Ferner betrifft die Erfindung ein spanendes Fertigungsverfahren für einen solchen Scheibenvorsprung.The present invention relates to a cutting tool adapted to produce a final contour on a disk projection located between two blade seats of a blade disk. Furthermore, the invention relates to a machining process for such a disc projection.
Richtungsangaben wie „Axial-“ bzw. „axial“, „Radial-“ bzw. „radial“ und „Umfangs-“ sind grundsätzlich auf die Maschinenachse der Laufschaufelscheibe bzw. einer Gasturbine bezogen zu verstehen, sofern sich aus dem Kontext nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.Directional details such as "axial" or "axial", "radial" or "radial" and "circumferential" are basically related to the machine axis of the rotor blade or a gas turbine, unless the context explicitly or implicitly something else results.
Bei der konventionellen Herstellung von Schaufelaufnahmen, die auch als Schaufelnuten bezeichnet werden können, in Verdichter- oder Turbinenscheiben von Gasturbinen durch spanende Bearbeitung mittels Räumen wird ein spanendes Werkzeug durch die Schaufelnut geführt. Hierbei kommt es prozessbedingt zu resultierenden Schnittkräften, die in Umfangsrichtung (seitlich) und radial in die bearbeiteten nicht tragenden Flankenabschnitte und tragenden Flankenabschnitte der Schaufelaufnahme bzw. des Scheibenvorsprungs eingebracht werden. Der hier verwendete Begriff Scheibenvorsprung wird in Fachkreisen auch als Scheibenhöcker bezeichnet.In the conventional production of blade receptacles, which can also be referred to as blade grooves, in compressor or turbine disks of gas turbines by machining by means of spaces, a cutting tool is guided through the blade groove. Depending on the process, resulting cutting forces are introduced in the circumferential direction (laterally) and radially into the machined non-load-bearing flank sections and bearing flank sections of the blade receptacle or disk projection. The term disk projection used here is also referred to in the art as disk hump.
Insbesondere bei dünnen, filigranen Scheibenvorsprungdesigns wird das Werkstück, insbesondere der Scheibenvorsprung, während der Bearbeitung elastisch oder elasto-plastisch radial und insbesondere auch seitlich (in Umfangsrichtung) verformt, so dass nach der Bearbeitung nicht die gewünschte endgültige Kontur (Produktform) erreicht wird. Der Scheibenvorsprung unterliegt dabei insbesondere folgenden Typen von Verformungen: Wegfedern in Radialrichtung und in Umfangsrichtung, Wegkippen des Scheibenvorsprungs in Umfangsrichtung, Ausbauchung im Scheibenvorsprung in Axialrichtung. Dabei basiert die Art und das Ausmaß der Verformung auf der auf den Scheibenvorsprung wirkenden resultieren Kraft aus dem spanenden Bearbeitungsvorgang (Schnittvorgang) und der Biegesteifigkeit des Scheibenvorsprungs selbst.In particular, in thin, filigree Scheibenvorsprungdesigns the workpiece, in particular the disc projection, during the processing elastically or elasto-plastically radially and in particular laterally (in the circumferential direction) deformed, so that after processing not the desired final contour (product shape) is achieved. In particular, the disk projection is subject to the following types of deformations: radial and circumferential deflection, tilting of the disk projection in the circumferential direction, bulging in the disk projection in the axial direction. Incidentally, the type and extent of deformation on the resulting force acting on the disc protrusion is based on the machining operation (cutting operation) and the bending rigidity of the disc protrusion itself.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein spanendes Werkzeug und ein zugehöriges Verfahren bereitzustellen, um die obigen Nachteile vermeiden zu können.The object of the invention is to provide a cutting tool and an associated method in order to avoid the above disadvantages.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das spanende Werkzeug zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Schneidabschnitte aufweist, die über einen Basisabschnitt miteinander verbunden sind, wobei die beiden Schneidabschnitte dazu eingerichtet sind, nicht tragende Flankenabschnitte und tragende Flankenabschnitte des Scheibenvorsprungs zu bearbeiten, so dass diese ihre endgültige Kontur erhalten, und wobei die beiden Schneidabschnitte relativ zueinander beweglich am Basisabschnitt angeordnet sind.To solve this problem, it is proposed that the cutting tool has two circumferentially opposite cutting sections, which are connected to one another via a base section, wherein the two cutting sections are adapted to edit non-bearing flank sections and bearing flank sections of the disc projection, so that this final Contour obtained, and wherein the two cutting portions are arranged relative to each other movable on the base portion.
Durch das Bereitstellen von zwei Schneidabschnitten, zwischen denen ein jeweiliger Scheibenvorsprung aufgenommen wird und von beiden Seiten gleichzeitig spanend bearbeitet wird, können die oben erwähnten Verformungen minimiert werden. Insbesondere wird der Scheibenvorsprung nicht gekippt, da er von beiden Seiten durch die beiden Schneidabschnitte geführt ist. Entsprechend können auch eher dünnwandige bzw. filigrane Scheibenvorsprünge ohne wesentliche Verformungen hergestellt werden.By providing two cutting portions between which a respective disk projection is received and machined from both sides simultaneously, the above-mentioned deformations can be minimized. In particular, the disc projection is not tilted because it is guided from both sides by the two cutting sections. Accordingly, rather thin-walled or filigree disc projections can be produced without significant deformations.
Bei dem Werkzeug kann ein zwischen den beiden Schneidabschnitten vorhandener Abstand in Umfangsrichtung durch ein am Basisabschnitt vorgesehenes Abstandselement einstellbar sein. Wenn der Abstand zwischen den beiden Schneidabschnitten einstellbar ist, kann ein beim Nachschleifen der Schneidabschnitte entstehender größerer Abstand zwischen den Schneidabschnitte kompensiert werden, so dass auch bei mehrfach genutzten und nachgeschliffenen Schneidabschnitten noch immer die im Wesentlichen gleiche Endkontur am Scheibenvorsprung hergestellt werden kann.In the tool, a distance existing between the two cutting sections in the circumferential direction can be adjustable by a spacer provided on the base section. If the distance between the two cutting sections is adjustable, a larger distance between the cutting sections arising during regrinding of the cutting sections can be compensated, so that even with repeatedly used and reground cutting sections, the substantially same final contour can still be produced on the disc projection.
Das Abstandselement kann austauschbar sein. Es wird insbesondere daran gedacht, dass als Abstandselement ein Spionblech eingesetzt wird, das im Bereich des Basisabschnitts eingesetzt wird, um die beiden Schneidabschnitte auf einen gewünschten Abstand zueinander einzustellen. Beispielsweise kann bei einem neuen Satz von Schneidabschnitten ein größer dimensioniertes Abstandselement vorgesehen sein, und bei nachgeschliffenen Schneidelementen kann ein kleiner dimensioniertes Abstandselement eingesetzt sein.The spacer element can be exchangeable. It is thought in particular that a spy plate is used as a spacer, which is used in the region of the base portion to adjust the two cutting sections to a desired distance from each other. For example, with a new set of cutting sections, a larger-sized spacer element may be provided, and with reground cutting elements, a smaller-sized spacer element may be used.
Die beiden Schneidabschnitte können zueinander hin unter einem Vorhaltewinkel angeordnet sein und beim spanenden Bearbeiten des Scheibenvorsprungs entgegen dem Vorhaltewinkel voneinander entfernt sein. Dabei kann der Vorhaltewinkel insbesondere so gewählt sein, dass durch den Vorhaltewinkels ein zu erwartender Biegeeffekt beim spanenden Bearbeiten in den Schneidabschnitten selbst kompensiert werden kann.The two cutting sections can be arranged toward each other at a lead angle and be away from each other during the machining of the disc projection against the lead angle. In this case, the lead angle may in particular be selected such that an anticipated bending effect during machining in the cutting sections itself can be compensated by the lead angle.
Dabei können die beiden zueinander hin unter dem Vorhaltewinkel angeordneten Schneidabschnitte beim spanenden Bearbeiten des Scheibenvorsprungs in Umfangsrichtung gegen den Scheibenvorsprung gedrückt werden. Hierdurch werden die Schneidabschnitte entgegen dem Vorhaltewinkel bzw. der Winkelkompensation von dem Scheibenvorsprung weggedrückt bzw. aufgebogen.In this case, the two cutting portions arranged toward one another under the lead angle can be pressed against the disk projection during the machining of the disk projection in the circumferential direction. As a result, the cutting sections against the Vorhaltewinkel or the angle compensation of the disc projection pushed away or bent.
Die beiden Schneidabschnitte können einander zugewandte Schneidmittel aufweisen und in Umfangsrichtung derart dimensioniert sein, dass die Schneidabschnitte beim spanenden Bearbeiten eines betreffenden Scheibenvorsprungs in den benachbarten Schaufelfußaufnahmen angeordnet sind, ohne benachbarte Schaufelvorsprünge zu berühren.The two cutting sections may have mutually facing cutting means and be dimensioned in the circumferential direction such that the cutting sections are arranged in the machining of a respective disc projection in the adjacent Schaufelfußaufnahmen, without touching adjacent blade projections.
Die unter dem Vorhaltewinkel angeordneten Schneidabschnitte gewährleisten, dass die Schneidmittel optimal am zu bearbeitenden Scheibenvorsprung, insbesondere an dessen Flanken anliegen.The arranged under the lead angle cutting sections ensure that the cutting means rest optimally on the machined disc projection, in particular on its flanks.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein spanendes Fertigungsverfahren vorgeschlagen, insbesondere Räumverfahren, zur Herstellung von Schaufelfußaufnahmen in einer Schaufelscheibe einer Gasturbine, insbesondere Fluggasturbine, wobei die Schaufelfußaufnahme einen Grundabschnitt, mehrere im Betrieb der Gasturbine nicht tragende Flankenabschnitte und mehrere im Betrieb der Gasturbine tragende Flankenabschnitte aufweist, wobei die nicht tragenden Flankenabschnitte und die tragenden Flankenabschnitte ineinander übergehen, umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer zu bearbeitenden Schaufelscheibe;
Spanendes Bearbeiten der Schaufelscheibe mittels eines ersten Werkzeugs bis wenigstens zwei benachbarte Schaufelfußaufnahmen in einer Vorform fertiggestellt sind, wobei zwischen den beiden benachbarten Schaufelfußaufnahmen ein radial vorstehender Scheibenvorsprung in der Vorform gebildet ist, gekennzeichnet durch
abschließendes Formen des Scheibenvorsprungs mittels eines zweiten Werkzeugs durch wenigstens einen spanenden Bearbeitungsschritt, wobei die am Scheibenvorsprung beidseitig vorhandenen nicht tragenden Flankenbereiche und tragenden Flankenbereiche der benachbarten Schaufelfußaufnahmen abgetragen werden, um für diese die endgültige Kontur herzustellen, wobei der Scheibenvorsprung in Umfangsrichtung von beiden Seiten durch das zweite Werkzeug beaufschlagt wird beim spanenden Bearbeiten.According to a further aspect of the invention, a machining method is proposed, in particular clearing method, for producing Schaufelfußaufnahmen in a blade of a gas turbine, in particular aircraft gas turbine, wherein the Schaufelfußaufnahme a base portion, a plurality of operating in the gas turbine not carrying flank sections and a plurality of operating in the gas turbine supporting flank sections , wherein the non-load-bearing flank sections and the supporting flank sections merge into one another, comprising the steps:
Providing a blade disk to be processed;
Machining the blade disk by means of a first tool until at least two adjacent Schaufelfußaufnahmen are completed in a preform, wherein between the two adjacent Schaufelfußaufnahmen a radially projecting disk projection is formed in the preform, characterized by
final shaping of the disc projection by means of a second tool by at least one machining step, wherein the non-load-bearing flanking regions and supporting flank regions of the adjacent blade root receptacles are removed on the disc projection in order to produce the final contour for the latter, wherein the disc projection extends in the circumferential direction from both sides through the second tool is applied during machining.
Das Verfahren vereint zum einen konventionelle Technik, bei der mittels des ersten Werkzeugs die Schaufelaufnahme (Schaufelnut) in ihrer Vorform hergestellt wird, und zum anderen die Technik, dass der zwischen zwei Schaufelaufnahmen gebildete Scheibenvorsprung durch das zweite Werkzeug bearbeitet wird, so dass die auf den Scheibenvorsprung wirkenden resultierenden Kräfte in radialer und tangentialer Richtung möglichst minimal sind und zu keinen unerwünschten Verformungen führen.The method combines, on the one hand, a conventional technique in which the blade holder (blade groove) is produced in its preform by means of the first tool, and on the other hand the technique that the disc projection formed between two blade holders is machined by the second tool, so that the one on the Disc protrusion acting resulting forces in the radial and tangential direction are as minimal as possible and do not lead to undesirable deformations.
Bei dem Verfahren kann der Grundabschnitt der Schaufelfußaufnahme seine endgültige Kontur haben bevor das zweite Werkzeug eingesetzt wird. Anders ausgedrückt, wird der Grundabschnitt in seiner Endkontur vor dem Scheibenvorsprung fertiggestellt.In the method, the base portion of the blade root receiver may have its final contour before the second tool is inserted. In other words, the base portion is completed in its final contour before the disc projection.
Bei dem Verfahren kann ferner ein Kopfabschnitt des Scheibenvorsprungs seine endgültige Kontur haben bevor das zweite Werkzeug eingesetzt wird. Wie beim Grundabschnitt kann der Kopfabschnitt in seiner Endkontur vor dem Scheibenvorsprung, insbesondere dessen Flanken, die sich zwischen dem Kopfabschnitt und dem Grundabschnitt erstrecken, fertiggestellt sein.In the method, further, a head portion of the disc protrusion may have its final contour before the second tool is inserted. As in the basic section, the head section can be finished in its final contour in front of the disc projection, in particular its flanks extending between the head section and the base section.
Ferner kann bei dem Verfahren als zweites Werkzeug ein zuvor beschriebenes spanendes Werkzeug eingesetzt werden mit den beiden Schneidabschnitten.Furthermore, in the method as a second tool, a previously described cutting tool can be used with the two cutting sections.
In anderen Worten kann dies auch wie folgt beschrieben werden. Um also die Verformung des Scheibenvorsprungs während der spanenden Bearbeitung zu unterbinden kann über einen Wechsel der Bearbeitungsstrategie vom finalen Schlichten der Schaufelaufnahme zum finalen Schlichten des Scheibenvorsprungs ein Zustand erreicht werden, in dem sich die prozessbedingten resultierenden Schnittkräften sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung nahezu kompensieren. Es gibt nahezu keine resultierende Kraft mehr, die das Werkstück (den Schaufelvorsprung) während der Bearbeitung verbiegt bzw. verformt.In other words, this can also be described as follows. In order to prevent the deformation of the disc protrusion during the machining, a state can be achieved by changing the machining strategy from the final finishing of the blade receptacle to the final finishing of the disc protrusion, in which the process-related resulting cutting forces in the radial direction as well as in the circumferential direction almost compensate each other. There is almost no resultant force that bends or deforms the workpiece (the blade projection) during machining.
Die Herstellroute unterscheidet sich von der konventionellen Räumtechnik dabei wie folgt: Bis zur Bearbeitung der Aufmaßkontur (Vorform) wird der konventionelle Prozess verwendet. Ebenso wird der Grundabschnitt (Nutgrund) und der Kopfabschnitt (Höckerkopf) konventionell bearbeitet. Ab diesem Ausgangszustand kann der Teiltisch der spanenden Bearbeitungsmaschine (Räummaschine) von der Ausrichtung „Schaufelausnehmung mittig“ auf „Scheibenvorsprung mittig“ umgestellt werden, und dann können alle seitlichen Flanken der Scheibenvorsprünge nacheinander mit dem umschließenden Räumwerkzeug in einem separaten Zug fertig bearbeitet werden.The manufacturing route differs from the conventional clearing technology as follows: Until the machining of the oversize contour (preform), the conventional process is used. Likewise, the base portion (groove bottom) and the head portion (bump head) are conventionally machined. From this initial state, the part table of the cutting machine (broaching machine) can be switched from the "blade recess center" to "disk projection center", and then all the side flanks of the disk projections can be finished in succession with the enclosing broach in a separate train.
Durch den Wechsel der Bearbeitungsstrategie entstehen resultierende Kräfte auf das Werkzeug, welche dieses während der Bearbeitung nach außen biegen. Um diesen unter Umständen auftretenden, negativen Effekt zu kompensieren kann man den verbleibenden Raum in den Nachbarschaufelausnehmungen nutzen, um durch verstärkende Elemente, z.B. Rippen, die Biegesteifigkeit des Werkzeugs zu erhöhen. Eine andere Möglichkeit wäre – bei reproduzierbaren Verhältnissen – den während der Bearbeitung zu erwartenden Aufbiegeeffekt im Werkzeug vorzuhalten indem man die nominale Schnittkontur um den zu erwartenden Aufbiegewinkel zum Höcker hin kippt damit während der Bearbeitung – im aufgebogenen Zustand – tatsächlich die nominale Schnittkontur bearbeitet wird.By changing the machining strategy resulting forces on the tool, which bend this during machining to the outside. In order to compensate for this possibly occurring, negative effect, one can use the remaining space in the neighboring blade recesses to increase the bending stiffness of the tool by means of reinforcing elements, eg ribs. Another possibility would be - at reproducible conditions - during the Machining anticipated Aufbiegeeffekt held in the tool by tilting the nominal cutting contour by the expected Aufbiegewinkel to the hump so that during processing - in the bent state - actually the nominal cutting contour is processed.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben.The invention will be described below by way of example and not limitation with reference to the attached figures.
In
Zwischen zwei Scheibenvorsprüngen
Wenn die Vorform der Schaufelaufnahme
Die Schneidabschnitte
Das spanende Bearbeiten bzw. das Räumen mittels des ersten Werkzeugs
Aus den Darstellungen der
Durch die Verwendung des zweiten Werkzeugs
Sollen die in den Scheibenvorsprung
Bei der konventionellen Räumtechnik werden die Räumwerkzeuge auf maximale Toleranz gefertigt. Die Werkzeuge werden regelmäßig nachgeschliffen. Durch das Nachschleifen der Werkzeuge wird die Schnittkontur und damit die gefertigte Schaufelaufnahme bzw. Schaufelnut immer kleiner. Nach Erreichen eines sogenannten Kleinstmaßes wird das Werkzeug nicht mehr verwendet.In the conventional clearing technique, the broaching tools are manufactured to maximum tolerance. The tools are reground regularly. By regrinding the tools, the cutting contour and thus the manufactured blade receptacle or blade groove is getting smaller. After reaching a so-called smallest measure, the tool is no longer used.
Unter Bezugnahme auf
Unter Bezugnahme auf
Jeder der in den Figuren dargestellten Schneidabschnitte
Es wird ferner unter Bezugnahmen auf die
Durch den gemäß dem vorgestellten Verfahren vorgesehenen Wechsel der Bearbeitungsstrategie vom Räumen der Schaufelaufnahme zum Räumen des Scheibenvorsprungs ist es möglich, die Verformungen des Scheibenvorsprungs während der Bearbeitung in Radialrichtung und Umfangsrichtung zu minimieren. Hierdurch können insbesondere auch dünnwandige Scheibenvorsprünge hergestellt werden. Die bei der konventionellen Räumtechnik auftretenden Fehlerbilder bzgl. Tragflankenabstand und Abweichungen in der Ebenheit der Tragflanken werden so vermieden oder zumindest deutlich reduziert.By changing the machining strategy from clearing the blade receptacle to clearing the disk protrusion provided in accordance with the proposed method, it is possible to minimize deformation of the disk protrusion during machining in the radial and circumferential directions. As a result, in particular, even thin-walled disc projections can be produced. The occurring in the conventional clearing technique errors with respect. Supporting distance and deviations in the flatness of the support flanks are avoided or at least significantly reduced.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Laufschaufelscheibe Blisk
- 1212
- Schaufelaufnahme bucket excavation
- 1414
- Scheibenvorsprung disc protrusion
- 16, 16‘16, 16 '
- tragende Flanke supporting flank
- 1818
- nicht tragende Flanke non-bearing flank
- 2020
- erstes Werkzeug first tool
- 2222
- Mittelsteg center web
- 2424
- Schneidmittel cutting means
- 3030
- zweites Werkzeug second tool
- 3232
- Schneidabschnitt cutting section
- 3434
- Basis Base
- 3636
- Verstärkungselement reinforcing element
- 3838
- Achse für Schaufelaufnahme Axle for bucket pickup
- 4040
- Achse für Scheibenvorsprung Axle for disc protrusion
- 4242
- Abstandselement spacer
- 4444
- Grundabschnitt base portion
- 4646
- Kopfabschnitt header
- RRRR
- Radialrichtung radial direction
- URUR
- Umfangsrichtung circumferentially
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016214807.9A DE102016214807A1 (en) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Cutting tool with two cutting sections |
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DE102016214807.9A DE102016214807A1 (en) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Cutting tool with two cutting sections |
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DE102016214807A1 true DE102016214807A1 (en) | 2018-02-15 |
Family
ID=61018283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102016214807.9A Withdrawn DE102016214807A1 (en) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Cutting tool with two cutting sections |
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- 2016-08-10 DE DE102016214807.9A patent/DE102016214807A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |