DE112009002049T5

DE112009002049T5 - Entnahme von Sehnenprobekörpern aus Schmiedestücken

Info

Publication number: DE112009002049T5
Application number: DE112009002049T
Authority: DE
Inventors: Christophe Jude Mass. Day; Mark Douglas Mass. Ehresman; Clifford Edward jun. Mass. Allen; Mark Joseph Ky. Gleason; Michael Joseph Ohio Gambone
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: CA2733781C; US8338736B2; GB201102871D0; GB2474800A; JP2012500400A; US20100043517A1; WO2010021812A1; GB2474800B; DE112009002049B4; JP5752597B2; CA2733781A1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines Probekörpers aus einem ringförmigen Schmiedestück, das eine Schmiedestückdrehachse aufweist, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet: maschinelles Herausarbeiten eines Sehnenkerns aus dem Schmiedestück, wobei der Sehnenkern eine lineare Sehnenachse aufweist, die mit einer Sehne kolinear ist, die sich durch das ringförmige Schmiedestück erstreckt, und Ausbilden des Probekörpers anhand des Sehnenkerns, wobei der Probekörper um die Sehnenachse symmetrisch ist.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ringförmige Schmiedestücke und speziell eine Entnahme von Probekörpern aus den ringförmigen Schmiedestücken.
BESCHREIBUNG VON VERWANDTER TECHNIK
Gasturbinen, wie viele sonstige Produkte, enthalten mehrere ringförmige oder zylindrische Abschnitte, die aus Schmiedestücken oder ringförmigen Schmiedestücken hergestellt sind. Die Schmiedestücke weisen gewöhnlich eine nahezu Endgestalt aufweisende Gestalt auf und werden maschinell bearbeitet, um das Teil mit seinen endgültigen Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheiten hervorzubringen. Die Schmiedestücke und Teile sind um eine Drehachse definiert, um die sie gewöhnlich symmetrisch sind. Diese Teile beinhalten drehende Abschnitte von Laufrädern, beispielsweise Scheiben oder feststehende Gehäuse und dergleichen, zu denen auch Brennkammerwände gehören.
Mechanische Probekörper werden aus dem Schmiedestück hervorgebracht, um sie im Rahmen einer Qualitätskontrolle des Schmiedeverfahrens mit Blick auf Druck- und Zugfestigkeit mechanisch zu testen. Das Verfahren zum Herstellen und Testen des Probekörpers ist eine zerstörende Untersuchung, und es werden daher zu opfernde Schmiedestücke oder Proberinge in einem Arbeitsgang mit dem Schmiedestück hergestellt. Die Proberinge werden anhand von ungenutztem Schmiedestückmaterial hergestellt, das in der geschmiedeten Komponente nicht verwendet wird. Der Probering wird von dem Schmiedestück abgeschnitten oder in sonstiger Weise davon getrennt. Gekrümmte Abschnitte des Proberings werden von dem Probering abgeschnitten und für den Einsatz in einer nachfolgenden mechanischen Prüfung maschinell zu Rundstahlprobekörpern mit vorgegebenen Abmessungen geformt. Probekörper sind gewöhnlich zylindrisch und rund um eine Probekörperachse definiert und weisen einen reduzierten Abschnitt auf, der zwischen zwei Schaftabschnitten angeordnet ist. Probekörper können auch einen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen.
Für die Herstellung und Verwendung dieser Arten von Probekörpern wurden nationale amerikanische Standarduntersuchungsverfahren für die Zugfestigkeitsprüfung metallischer Werkstoffe festgelegt und in American Association State Highway and Transportation Officials Standard AASHTO No.: T68 veröffentlicht. Diese Prüfverfahren betreffen das Gebiet der Zugfestigkeitsprüfung metallischer Werkstoffe beliebiger Gestalt bei Raumtemperatur, insbesondere die Verfahren zur Bestimmung der Fließgrenze, der Streckgrenzenverlängerung, der Zugfestigkeit, der Dehnung und Querschnittsverringerung.
Der Proberingabschnitt des Schmiedestücks beinhaltet eine Verschwendung von Schmiedewerkstoff und steigert die Kosten des Schmiedestücks und des Schmiedeverfahrens und der maschinellen Bearbeitung des Schmiedestücks. Es ist sehr erwünscht, den Probering in dem Schmiedestück und in dem Schmiedeverfahren zu eliminieren. In manchen Fällen werden Schmiedestückringe zur Gänze geopfert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren zum Erzeugen eines Probekörpers aus einem ringförmigen Schmiedestück, das eine Schmiedestückdrehachse aufweist beinhaltet die Schritte: maschinelles Herausarbeiten eines Sehnenkerns aus dem Schmiedestück, und Ausbilden des Probekörpers anhand des Sehnenkerns, wobei der Probekörper um eine Sehnenachse symmetrisch ist, die mit einer Sehne kolinear ist, die sich durch das ringförmige Schmiedestück erstreckt. Eine lineare Schneidvorrichtung kann für die maschinelle Bearbeitung genutzt werden, die wenigstens einen abschnittsweise zylindrischen Schnitt um die Sehnenachse mittels des linearen Schneidwerkzeugs beinhalten kann. Der Sehnenkern kann vollständig aus überschüssigem Material des Schmiedestücks maschinell hergestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der maschinellen Bearbeitung beinhaltet aufeinanderfolgend die Schritte: ein erstes lineares Einstechen in das Schmiedestück, den abschnittsweise zylindrischen Schnitt, einen im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt um die Sehnenachse, und ein zweites lineares Einstechen aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. In einer Abwandlung kann die maschinelle Bearbeitung außerdem nacheinander beinhalten: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus durch einen Schneidspalt, der durch den ersten linearen Einstich gebildet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der maschinellen Bearbeitung beinhaltet, dass die Bearbeitung elektroerosiv durchgeführt wird, und dass die lineare Schneidvorrichtung eine Drahtfunkenerodiermaschine ist. In einer Abwandlung kann die elektroerosive Bearbeitung für die maschinelle Bearbeitung eine rohrförmige Elektrode verwenden, die aus Kupfer oder Messing hergestellt sein kann. Der Probekörper kann mit einem Eichabschnittdurchmesser in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 Zoll ausgebildet sein.
Ein spezielleres elektroerosives Bearbeitungsverfahren zum Erzeugen des Probekörpers beinhaltet ein Einspannen des ringförmigen Schmiedestücks in einen Spannkopf eines Trägers einer Funkenerodiermaschine. Die Funkenerodiermaschine weist einen Maschinenkopf auf, der dazu eingerichtet ist, in senkrechten x- und y-Richtungen bewegt zu werden und maschinell abzutragen, und der Träger lässt sich in der y Richtung senkrecht zu einer Schmiededrehachse des Schmiedestücks bewegen. Anschließend wird das Schmiedestück dem Maschinenkopf zugeführt, indem der Träger in der y-Richtung bewegt wird, und es wird ein Sehnenkern mittels des sich in der x- und y-Richtung bewegenden Maschinenkopfs maschinell durch elektroerosive Bearbeitung aus dem Schmiedestück herausgearbeitet. Der Sehnenkern weist eine lineare Sehnenachse auf, die mit einer Sehne kolinear ist, die sich durch das ringförmige Schmiedestück erstreckt. Der Probekörper wird ausgehend von dem Sehnenkerns so geformt, dass der Probekörper um die Sehnenachse symmetrisch ist.
Das elektroerosive Bearbeitungsverfahren kann außerdem beinhalten: Lenken von Strahlen eines Bearbeitungsfluids oder eines Dielektrikums in aufwärts und abwärts verlaufenden z-Richtungen, die sowohl zur x- als auch zur y-Richtung senkrecht verlaufen, und längs eines Schneideabschnitts eines Erodierdrahts, der zu den z-Richtungen parallel ist. Die Strahlen können ausgehend von oberen und unteren Düsen oberer bzw. unterer Drahtführungen gelenkt werden, die durch den Bearbeitungskopf getragen werden, und der Schneideabschnitt des Erodierdrahts erstreckt sich zwischen der oberen und unteren Drahtführung.
In einer Abwandlung kann der Träger ein in einem Behälter des Bearbeitungsfluids oder Dielektrikums angeordneter beweglicher Tisch sein, und das ringförmige Schmiedestück ist in das Bearbeitungsfluid oder Dielektrikum getaucht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorausgehenden Aspekte und andere Merkmale der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ringförmigen Gasturbinengehäusegussstücks mit einem Sehnenkern, der aus überschüssigem Material des Schmiedestücks entfernt ist.
2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Sehnenkerns der aus dem überschüssigen Material des in 1 veranschaulichten Schmiedestücks entfernt ist.
3 zeigt einen Umfangsquerschnitt des Sehnenkerns in dem überschüssigen Material des in 2 veranschaulichten Schmiedestücks.
4 zeigt eine axiale Querschnittsansicht des Sehnenkerns in dem überschüssigen Material des in 3 veranschaulichten Schmiedestücks.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Probekörpers, der anhand des in 4 veranschaulichten Sehnenkerns ausgebildet ist.
6 veranschaulicht schematisch ein erstes Verfahren zum elektroerosiven Herausarbeiten eines in 4 veranschaulichten zylindrischen Sehnenkerns.
7 veranschaulicht schematisch ein zweites Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines zylindrischen Sehnenkerns.
8 veranschaulicht schematisch ein drittes Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines nicht zylindrischen Sehnenkerns und zur maschinellen Bearbeitung mit Blick auf eine zylindrische Gestalt.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Funkenerodiermaschine zur maschinellen Bearbeitung von Sehnenkernen.
10 zeigt die in 9 veranschaulichte Funkenerodiermaschine in einer Seitenansicht.
11 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht eines Erodierdrahts der in 10 veranschaulichten Funkenerodiermaschine.
12 zeigt die in 9 veranschaulichte Funkenerodiermaschine in einer Draufsicht.
13 zeigt die in 9 veranschaulichte Funkenerodiermaschine in einer Ansicht von vorne.
14 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Verfahren zum elektroerosiven Herausarbeiten eines zylindrischen Sehnenkerns mittels einer ringförmigen Elektrode.
15 veranschaulicht in einer Seitenansicht eine weitere exemplarische Funkenerodiermaschine zum maschinellen Bearbeiten von Sehnenkernen eines Schmiedestücks, das in einen ein Dielektrikum enthaltenden Behälter getaucht ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen eines in 5 veranschaulichten Probekörpers 10 aus einem ringförmigen Schmiedestück 12, das eine Schmiedestückdrehachse 14 aufweist. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Herausarbeitens 30 eines Sehnenkerns 18 aus dem ringförmigen Schmiedestück 12. Der in 2 und 4 detaillierter veranschaulichte Sehnenkern 18 weist eine lineare Sehnenachse 20 auf, die mit einer Sehne 13 kolinear ist, die sich durch das ringförmige Schmiedestück 12 erstreckt. Die Sehne 13 ist definitionsgemäß senkrecht zu einem Radius R des ringförmigen Schmiedestücks 12 und wird durch ihn halbiert. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Ausbildens oder maschinellen Bearbeitens des Probekörpers 10 anhand des Sehnenkerns 18. Der Probekörper ist um die Sehnenachse 20 symmetrisch.
Unter Bezugnahme auf 5 weist der hierin veranschaulichte Probekörper 10 einen Eichabschnitt 38 auf, der zwischen mit Gewinde versehenen Schäften 44 angeordnet ist. Der Eichabschnitt 38 ist mit einer Eichlänge L und einem Eichdurchmesser D bemessen. Hohlkehlen 46 bilden einen Übergang von dem Eichabschnitt 38 zu den mit Gewinde versehenen Schäften 44. Der Sehnenkern 18 wird aus überschüssigem Material 23 des Schmiedestücks herausgearbeitet, und moderne Schmiedestücke weisen gewöhnlich nahezu die endgültige Gestalt 48 mit wenig überschüssigem Material 23 auf, wie in 3 veranschaulicht. Die Gestalt des endgültigen Teils, das als ein ringförmiges Gehäuse 47 mit einem Flansch 49 veranschaulicht ist, durch den hindurch Bolzenlöcher 51 ausgebildet sind, wird durch maschinelle Bearbeitung des Schmiedestücks 12 ausgebildet, wobei überschüssiges Materials 23 maschinell abgetragen wird. Der Eichdurchmesser D ist in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 Zoll bemessen. Dies ist besonders vorteilhaft, da das überschüssige Material sehr häufig eine sehr geringe Querschnittsfläche aufweist. Dies erlaubt außerdem die Nutzung von Maschinenköpfen mit einem verhältnismäßig kurzem Arbeitsweg von beispielsweise 4 Zoll in der x- und y-Richtung.
Das Herausarbeiten 30 des Sehnenkerns 18 kann durch elektroerosive Bearbeitung (EDM, Electrical Discharge Machining) oder ein sonstiges Verfahren durchgeführt werden, das ein lineares Schneidwerkzeug 22 verwendet. Das Verfahren der linearen elektroerosiven Bearbeitung verwendet ein Werkzeug, z. B. einen Erodierdraht 90 einer in 9–13 veranschaulichten Funkenerodiermaschine 100. Andere Arten von Funkenerodierwerkzeugen, die für das hier beschriebene Verfahren in Betracht kommen, basieren auf Kupferrohren und runden Drähten.
Das Ausführungsbeispiel des hierin veranschaulichten ringförmigen Schmiedestücks 12 ist ein ringförmiges Schmiedestück 12, das als ein einzelnes Teil und der Endgestalt nahekommend einstückig ausgebildet ist, wie in einem Ausschnitt in 3 im Querschnitt veranschaulicht. Das nahezu Endgestalt aufweisende Schmiedestück 12 weist überschüssiges Material 23 auf, das während einer endgültigen gestaltenden Bearbeitung abgetragen wird, um den in gestrichelter Linie dargestellten Umriss des ringförmigen Teils 27 hervorzubringen, das als das oben beschriebene Gehäuse veranschaulicht ist. Der Sehnenkern 18 wird in dem hierin veranschaulichten Ausführungsbeispiel der maschinellen Bearbeitung 30 aus dem überschüssigen Material 23 herausgearbeitet. Die in 3 dargestellte maschinelle Bearbeitung 30 beinhaltet im Wesentlichen ein lineares Einstechen a nach innen, ein kreisförmiges Einstechen b um die Sehnenachse 20 und ein lineares Einstechen c nach außen.
Die maschinelle Bearbeitung 30, wie sie hierin veranschaulicht ist, beinhaltet wenigstens einen abschnittsweise zylindrischen Schnitt 32 um die Sehnenachse 20 mittels des linearen Schneidwerkzeugs 22 oder spezieller durch ein Drahtfunkenerodierverfahren mittels eines Erodierdrahts 90. Ein abschnittsweise zylindrischer Schnitt 32 ist in 8 veranschaulicht. In 3, 6 und 7 sind im Wesentlichen vollständige zylindrische Schnitte 40 rund um die Sehnenachse 20 veranschaulicht. Ein Ausführungsbeispiel der maschinellen Bearbeitung 30, das einen vollständigen zylindrischen Schnitt 40 verwendet, ist allgemein in 3 veranschaulicht und beinhaltet nacheinander die Schritte: einen ersten linearen Einstich 34 in das Schmiedestück 12; den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt 40 um die Sehnenachse 20; und einen zweiten linearen Einstich 36 aus dem Schmiedestück 12 heraus durch einen Schneidspalt 42, der durch den ersten linearen Einstich 34 gebildet ist.
In 6 ist die Verwendung eines oder mehrerer Träger oder Brücken 37 zwischen dem Sehnenkern 18 und dem übrigen Schmiedestück 12 dargestellt, die an Ort und Stelle belassen sind, um den Sehnenkern 18 zu stützen, während dieser herausgearbeitet wird. In einem spezielleren Ausführungsbeispiel gehören zu der den vollständigen zylindrischen Schnitt 40 beinhaltenden maschinellen Bearbeitung 30 nacheinander die Schritte: ein radial nach innen verlaufender linea rer Schnitt 1 in Richtung der Sehnenachse 20; ein gegen den Uhrzeigersinn verlaufender ringförmiger Schnitt 2 um die Sehnenachse 20, der bei der Brücke 37 anhält; ein im Uhrzeigersinn verlaufender ringförmiger Schnitt 3 um die Sehnenachse 20 durch einen ringförmigen Schneidspalt 43, der durch den gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden ringförmigen Schnitt 2 ausgebildet ist; und ein radial nach außen verlaufender linearer Schnitt 4, der sich von der Sehnenachse 20 entfernt. Die Reihenfolge der im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden Schnitte kann vertauscht werden, so dass der im Uhrzeigersinn verlaufende ringförmige Schnitt vor dem gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden Schnitt durchgeführt wird. Der Sehnenkern 18 wird in Bezug auf die Schmiededrehachse 14 tangential entfernt und durch eine durch den ringförmigen Schneidspalt 43 gebildete zylindrische Öffnung 53 gleitend herausbewegt.
Ein in 7 veranschaulichtes weiterer Ausführungsbeispiel der maschinellen Bearbeitung 30, das einen vollständigen zylindrischer Schnitt 40 verwendet, beinhaltet nacheinander die Schritte: einen ersten linearen Einstich 34 in das Schmiedestück 12; den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt 40 um die Sehnenachse 20; und einen zweiten linearen Einstich 36 aus dem Schmiedestück 12 heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse 20 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Der erste und zweite lineare Einstich 34, 36 und die im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitte sind ausreichend tief, um an der Außenseite eines ringförmigen Schneidspalts 43 eine Abdeckung 50 zu bilden, die durch den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt 40 und zwischen ersten und zweiten linearen Schneidspalten 52, 54 entsteht, die durch den ersten und zweiten linearen Einstich 34, 36 gebildet sind. Die Abdeckung 50 wird abgenommen und der Sehnenkern 18 wird anschließend in Bezug auf die Schmiededrehachse 14 radial oder tangential entfernt.
In einem spezielleren Ausführungsbeispiel beinhaltet die maschinelle Bearbeitung 30 nacheinander die Schritte: ein nach innen verlaufender linearer Schnitt 1 in das überschüssige Material 23 des Schmiedestücks 12 hinein; ein gegen den Uhrzeigersinn verlaufender ringförmiger Schnitt 2 um die Sehnenachse 20 herum, der bei einer Brücke 57 anhält; ein im Uhrzeigersinn verlaufender ringförmiger Schnitt 3 um die Sehnenachse 20 durch einen ersten ringförmigen Schneidspalt 60 hindurch, der durch den gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden ringförmigen Schnitt 2 gebildet ist; ein nach außen verlaufender linearer Schnitt 4 aus dem überschüssigen Material 23 des Schmiedestück 12 heraus, der bei einer zweiten Brücke 59 anhält. Darauf folgt nacheinander mittels des linearen Werkzeugs ein Schnitt bzw. Durchqueren 5 durch einen zweiten linearen Schneidspalt 54, der durch den nach außen verlaufenden linearen Schnitt 4 gebildet ist, durch den ersten ringförmigen Schneidspalt 60 und durch den ersten linearen Schneidspalt 52, der durch den nach innen verlaufenden linearen Schnitt 1 gebildet ist. Die Reihenfolge der im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden Schnitte kann vertauscht werden, so dass der im Uhrzeigersinn verlaufende ringförmige Schnitt vor dem gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden Schnitt durchgeführt wird. Die erste und zweite Brücke 57, 59 werden maschinell abgetragen oder in sonstiger Weise entfernt, und anschließend werden die Abdeckung 50 und der Sehnenkern 18 entfernt.
Das in 8 veranschaulichte, einen abschnittsweise zylindrischen Schnitt 32 verwendende Ausführungsbeispiel der maschinellen Bearbeitung 30 beinhaltet nacheinander: einen ersten linearen Einstich 34 in das Schmiedestück 12; den abschnittsweise zylindrischen Schnitt 32 um die Sehnenachse 20; und einen zweiten linearen Einstich 36 in einer aus dem Schmiedestück 12 herausführenden Richtung, wobei der erste und der zweite lineare Einstich 34, 36 in Bezug auf die Sehnenachse 20 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Der zweite lineare Einstich 36 hält an einer Brücke 57 an, und das Werkzeug oder der Erodierdraht verfolgt seinen Pfad durch einen Schneidspalt 55 zurück, der durch den ersten linearen Einstich 34, den abschnittsweise zylindrischen Schnitt 32 und den zweiten linearen Einstich 36 gebildet ist. Die Brücke 57 wird an Ort und Stelle belassen, um den Sehnenkern 18 zu stützen, während er herausgearbeitet wird. Der Sehnenkern 18 weist eine abschnittsweise zylindrische Gestalt 58 auf und wird mit Blick auf eine zylindrische Gestalt 39 maschinell bearbeitet, wobei die Sehnenachse 20 im Wesentlichen eine Drehachse der zylindrischen Gestalt 39 ist.
9–13 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Funkenerodiermaschine 100, die dazu eingerichtet ist, aus einem ringförmigen Schmiedestück 12 einen Sehnenkern 18 herauszuarbeiten 30, um einen Probekörper 10 herzustellen. Die hierin veranschaulichte Funkenerodiermaschine 100 enthält einen Bearbeitungskopf 102, der obere und untere Drahtführungen 104, 106 trägt, die einen Schneideabschnitt 180 des Erodierdrahts 90 führen, der sich zwischen der oberen und der unteren Drahtführung 104, 106 erstreckt. Die obere und die untere Drahtführung 104, 106 enthalten obere und untere Düsen 114, 116, die dazu eingerichtet sind, Strahlen 118 eines Bearbeitungsfluids oder Dielektrikums, wie spezieller in 11 veranschaulicht, in entgegengesetzte koaxiale Aufwärts- bzw. Abwärtsrichtungen DD, UD entlang des Schneideabschnitts 180 des Erodierdrahts 90 zu lenken. Der Bearbeitungskopf 102 ist dazu eingerichtet, sich wenigstens in zueinander senkrechten x- und y-Richtungen zu bewegen. Der Spindelstock 102 wird möglichst nahe an dem ringförmigen Schmiedestück 20 in z-Richtung bewegt. Dementsprechend werden die Bearbeitungsfluid oder Dielektrikum enthaltenden Strahlen 118 entlang des Schneideabschnitts 180 des parallel zu der z-Richtung verlaufenden Erodierdrahts 90 in z-Richtung aufwärts und abwärts gelenkt.
Ein Träger 120 zum Halten des ringförmigen Schmiedestücks 12 weist Räder 122, die mit parallelen Schienen 15 in Eingriff sind und auf diesen laufen, und einen Spindelstock 124 auf, der dazu dient, das ringförmige Schmiedestück 12 an dem Träger 120 anzubringen und zu sichern. Der Spindelstock 124 wird an dem Träger 120 positioniert, um das ringförmige Schmiedestück 12 so zu halten, dass die Schmiedestückachse 14 parallel zur x-Richtung verläuft. Das Schmiedestück 12 wird an dem Träger 120 angebracht und so ausgerichtet, das es dem Träger möglich ist, das Schmiedestück 12 dem Bearbeitungskopf 102 so zuzuführen, dass der Schneideabschnitt 180 des Erodierdrahts 90 zu dem ringförmigen Schmiedestück 12 tangential verläuft. Der Bearbeitungskopf 102 ist dazu eingerichtet, eine Bewegung in x- und y-Richtung auszuführen, um lineare und kreisförmige Schnitte oder eine maschinelle Bearbeitung in x- und y-Richtung durchzuführen, und eine beschränkte Bewegung in Bezug auf das Schmiedestück 12 in der x- und y-Richtung aufzuweisen. Der Träger 120 ist dazu eingerichtet, sich in der y-Richtung zu bewegen, um das Schmiedestück 12 dem Bearbeitungskopf 102 zuzuführen. Der Träger 120 und/oder der Bearbeitungskopf 102 können eine Positionierung des Schmiedestücks 12 in Bezug auf den Bearbeitungskopf 102 in z-Richtung bewirken. Die x-, y- und z-Richtung sind zueinander orthogonal. Sämtliche Bewegungen des Trägers 120 und des Bearbeitungskopfs 102 während der maschinellen Bearbeitung oder des Schneideschritts werden mittels einer in den Figuren nicht dargestellten CNC-Steuereinrichtung gesteuert.
Ein in 14 veranschaulichtes weiteres Ausführungsbeispiel der maschinellen Bearbeitung 30, das einen vollständigen zylindrischen Schnitt 40 verwendet, beinhaltet ein erstes tangentiales Einstechen 41 mittels einer auf Kupfer oder Messing basierenden rohrförmigen Elektrode 130, die eine ringförmige. Elektrode in Form eines Kupfer- oder Messingrohrs sein kann, durch das Schmiedestück 12 hindurch, um den Sehnenkern 18 herauszuarbeiten. Andere Arten von Funkenerodierwerkzeugen oder ringförmigen Elektroden, die für die hierin beschriebenen Verfahren in Betracht kommen, verwenden kreisförmige Drähte.
15 zeigt eine weitere Funkenerodiermaschine 112, die zum Herausarbeiten 30 des Sehnenkerns 18 aus einem ringförmigen Schmiedestück 12 zum Herstellen des Probekörpers 10 geeignet ist. Der Träger 120 ist ein beweglicher Tisch 140 in einem Behälter 142, der mit dem Bearbeitungsfluid oder Dielektrikum 144 gefüllt ist. Das ringförmige Schmiedestück 12 ist während des Funkenerodierverfahrens in das Bearbeitungsfluid oder Dielektrikum getaucht. Die hierin veranschaulichte Funkenerodiermaschine 112 enthält den Bearbeitungskopf 102, der erste und zweite Drahtführungen 134, 136 trägt, die einen Schneideabschnitt 180 des Erodierdrahts 90 führen, der sich zwischen der ersten und zweiten Drahtführung 134, 136 erstreckt. Da der Abschnitt des Schmiedestücks 12, das funkenerodiert wird, eingetaucht ist, kann auf Düsen verzichtet werden, die betätigbar sind, um Strahlen eines Bearbeitungsfluids oder Dielektrikums in entgegengesetzten Richtungen koaxial aufwärts und abwärts entlang des Schneideabschnitts 180 des Erodierdrahts 90 zu lenken. Der Bearbeitungskopf 102 ist als betätigbar dargestellt, um sich wenigstens in zueinander senkrechten x- und y-Richtungen zu bewegen, die gegenüber der Aufwärts- und Abwärtsrichtung senkrecht sind. Der Bearbeitungskopf 102 kann unter einem anderen Winkel ausgerichtet werden, z. B. unter einem Winkel von 90 Grad, so dass sich der Kopf in zueinander senkrechten x- und y-Richtungen bewegt, und entweder die x- oder die y-Richtung parallel zu der Aufwärts- und Abwärtsrichtung verläuft.
Der Spindelstock 124 ist an dem Tisch 140 angebracht. Der Spindelstock 124 ist auf dem Tisch 140 positioniert, um das ringförmige Schmiedestück 12 so zu halten, dass die Schmiedestückachse in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Bearbeitungskopfs 102 parallel zu der x- oder der y-Richtung verläuft. Das Schmiedestück 12 ist an dem Träger 120 angebracht und so ausgerichtet, das es dem Träger möglich ist, das Schmiedestück 12 dem Bearbeitungskopf 102 so zuzuführen, dass der Schneideabschnitt 180 des Erodierdrahts 90 gegenüber dem ringförmigen Schmiedestück 12 tangential verläuft. Der Bearbeitungskopf 102 ist dazu eingerichtet, eine Bewegung in x- und y-Richtung auszuführen, um lineare und kreisförmige Schnitte bzw. eine maschinelle Bearbeitung in der x- und y-Richtung durchzuführen, und eine beschränkte Bewegung in Bezug auf das Schmiedestück 12 in der x- und y-Richtung aufzuweisen. Der Tisch 140 ist dazu eingerichtet, sich in der y-Richtung zu bewegen, um das Schmiedestück 12 dem Bearbeitungskopf 102 darzubieten. Der Tisch 140 und/oder der Bearbeitungskopf 102 können eine Positionierung des Schmiedestücks 12 in Bezug auf den Bearbeitungskopf 102 in z-Richtung bewirken. Die x-, y- und z-Richtung sind zueinander orthogonal. Sämtliche Bewegungen des Tisches 140 und des Bearbeitungskopfs 102 während der maschinellen Bearbeitung oder des Schneideschritts werden mittels einer in den Figuren nicht dargestellten CNC-Steuereinrichtung gesteuert.
Während hierin als bevorzugt erachtete Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, werden dem Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Ausführungen weitere Abwandlungen der Erfindung offensichtlich erscheinen, und es ist daher gewünscht, in den beigefügten Patentansprüchen sicherzustellen, dass sämtliche derartige Änderungen in den Schutzbereich der Erfindung fallen.
Während das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung vollständig beschrieben wurde, um deren Grundzüge zu erläutern, versteht sich, dass vielfältige Änderungen oder Abänderungen an dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt ist, zu verlassen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Erzeugen eines Probekörpers beinhaltet die Schritte, aus einem ringförmigen Schmiedestück einen Sehnenkern maschinell herauszuarbeiten und den Probekörper symmetrisch um eine Sehnenachse des Kerns maschinell zu bearbeiten. Eine lineare Schneidvorrichtung, beispielsweise eine Draht-Funkenerodiermaschine, wird für die maschinelle Bearbeitung verwendet, die wenigstens einen abschnittsweise zylindrischen Schnitt um die Sehnenachse mittels des linearen Schneidwerkzeugs beinhaltet. Es kann eine auf Kupfer oder Messing basierende rohrförmige Funkenerodierelektrode genutzt werden. Der Sehnenkern kann anhand von überschüssigem Material des Schmiedestücks maschinell ausgebildet werden. Der Probekörper kann einen Eichabschnittdurchmesser in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 Zoll aufweisen. Das Funkenerodierverfahren kann beinhalten, dass Strahlen eines Bearbeitungsfluids oder Dielektrikums längs eines Schneideabschnitts eines Erodierdrahts der Funkenerodiermaschine in Aufwärts- und Abwärtsrichtungen gelenkt werden, oder dass das Funkenerodierverfahren in einem Behälter durchgeführt wird, der ein Bearbeitungsfluid oder Dielektrikum enthält, wobei das ringförmige Schmiedestück in das Fluid oder Dielektrikum getaucht ist.

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Probekörpers aus einem ringförmigen Schmiedestück, das eine Schmiedestückdrehachse aufweist, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet: maschinelles Herausarbeiten eines Sehnenkerns aus dem Schmiedestück, wobei der Sehnenkern eine lineare Sehnenachse aufweist, die mit einer Sehne kolinear ist, die sich durch das ringförmige Schmiedestück erstreckt, und Ausbilden des Probekörpers anhand des Sehnenkerns, wobei der Probekörper um die Sehnenachse symmetrisch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Verwendens eines linearen Schneidwerkzeugs für die maschinelle Bearbeitung.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines wenigstens abschnittsweise zylindrischen Schnitts um die Sehnenachse mittels des linearen Schneidwerkzeugs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den abschnittsweise zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner einen im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt um die Sehnenachse beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 5, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus durch einen Schneidspalt, der durch den ersten linearen Einstich gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines elektroerosiven Bearbeitens beinhaltet, und wobei die lineare Schneidvorrichtung eine Drahtfunkenerodiermaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines wenigstens abschnittsweise zylindrischen Schnitts um die Sehnenachse mittels des linearen Schneidwerkzeugs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 9, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den abschnittsweise zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner einen im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt um die Sehnenachse beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus durch einen Schneidspalt, der durch den ersten linearen Einstich gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines elektroerosiven Bearbeitens ein Verwenden einer rohrförmigen Elektrode für die maschinelle Bearbeitung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei zu dem Verfahren ferner gehört, dass die rohrförmige Elektrode eine auf Kupfer oder Messing basierende rohrförmige Elektrode ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zu dem Verfahren ferner gehört, dass der Sehnenkern vollständig anhand überschüssigen Materials des Schmiedestücks maschinell bearbeitet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner mit dem Schritt des Verwendens eines linearen Schneidwerkzeugs für die maschinelle Bearbeitung.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines wenigstens abschnittsweise zylindrischen Schnitts um die Sehnenachse mittels des linearen Schneidwerkzeugs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 18, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den abschnittsweise zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner einen im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt um die Sehnenachse beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 20, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus durch einen Schneidspalt, der durch den ersten linearen Einstich gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 20, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines elektroerosiven Bearbeitens beinhaltet, und wobei die lineare Schneidvorrichtung eine Drahtfunkenerodiermaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines wenigstens abschnittsweise zylindrischen Schnitts um die Sehnenachse mittels des linearen Schneidwerkzeugs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 24, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den abschnittsweise zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner einen im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt um die Sehnenachse beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 26, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus durch einen Schneidspalt, der durch den ersten linearen Einstich gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 26, zu dem ferner gehört, dass der Schritt des maschinellen Bearbeitens nacheinander beinhaltet: einen ersten linearen Einstich in das Schmiedestück, den im Wesentlichen vollständigen zylindrischen Schnitt, und einen zweiten linearen Einstich aus dem Schmiedestück heraus, wobei der erste und der zweite lineare Einstich in Bezug auf die Sehnenachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 16, zu dem ferner gehört, dass das maschinelle Bearbeiten ein elektroerosives Bearbeiten beinhaltet, das eine rohrförmige Elektrode für die maschinelle Bearbeitung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 29, zu dem ferner gehört, dass die rohrförmige Elektrode eine auf Kupfer oder Messing basierende rohrförmige Elektrode ist.
Verfahren nach Anspruch 2, zu dem ferner gehört, dass der Probekörper mit einem Eichabschnittdurchmesser in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 Zoll ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines elektroerosiven Bearbeitens beinhaltet, und wobei die lineare Schneidvorrichtung eine Drahtfunkenerodiermaschine ist.
Elektroerosives Bearbeitungsverfahren zum Erzeugen eines Probekörpers aus einem ringförmigen Schmiedestück, das eine Schmiedestückdrehachse aufweist, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet: Einspannen des ringförmigen Schmiedestücks in einem Spindelstock einer Halterung einer Funkenerodiermaschine, wobei die Funkenerodiermaschine einen Maschinenkopf aufweist, der dazu eingerichtet ist, sich in zueinander senkrechten x- und y-Richtungen zu bewegen und maschinell abzutragen, und wobei die Halterung dazu eingerichtet ist, sich in der y-Richtung senkrecht zu einer Schmiededrehachse des Schmiedestücks zu bewegen; Zuführen des Schmiedestücks zu dem Maschinenkopf durch Bewegen der Halterung in der y-Richtung; maschinelles Herausarbeiten eines Sehnenkerns aus dem Schmiedestück heraus durch elektroerosive Bearbeitung unter Verwendung einer Bewegung des Maschinenkopfs in der x- und y-Richtung, wobei der Sehnenkern eine lineare Sehnenachse aufweist, die mit einer Sehne kolinear ist, die sich durch das ringförmige Schmiedestück erstreckt; und Ausbilden des Probekörpers anhand des Sehnenkerns, wobei der Probekörper um die Sehnenachse symmetrisch ist.
Verfahren nach Anspruch 33, ferner mit dem Schritt des Lenkens von Strahlen eines Bearbeitungsfluids oder eines Dielektrikums in aufwärts und abwärts verlaufenden z-Richtungen, die sowohl zur x- als auch zur y-Richtung senkrecht verlaufen, und längs eines Schneideabschnitts eines Erodierdrahts, der zu den z-Richtungen parallel ist.
Verfahren nach Anspruch 34, ferner mit dem Schritt des Lenkens der Strahlen ausgehend von oberen und unteren Düsen oberer bzw. unterer Drahtführungen, die durch den Bearbeitungskopf getragen werden, wobei der Schneideabschnitt des Erodierdrahts sich zwischen der oberen und unteren Drahtführung erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei der Träger ein beweglicher Tisch in einem Behälter des Bearbeitungsfluids oder Dielektrikums ist, und wobei das ringförmige Schmiedestück in das Bearbeitungsfluid oder Dielektrikum getaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 33, ferner mit dem Schritt des Ausbildens des Probekörpers mit einem Eichabschnittdurchmesser in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 Zoll.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei der Schritt des maschinellen Bearbeitens ferner den Schritt eines elektroerosiven Bearbeitens beinhaltet, und wobei die lineare Schneidvorrichtung eine Drahtfunkenerodiermaschine ist.