DE175329C

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Publication number: DE175329C
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PATENTAMT.PATENT OFFICE.

in BERLIN.in Berlin.

Krümmungsradius.Radius of curvature.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten von Werkstücken ' nach Flächen von wechselndem Krümmungsradius. Die Maschine ist besonders zur Herstellung der Schaufeln für Gas- und Dampfturbinen bestimmt und gehört zu derjenigen Gattung, bei welcher die nach Art der Achsial- oder Joiivalturbinen gestalteten Schaufeln durch Einarbeiten, z. B. durch EinhobelnThe present invention relates to a machine for processing workpieces 'for surfaces with varying radius of curvature. The machine is special for manufacturing of blades for gas and steam turbines and is one of those Type in which the blades designed in the manner of the axial or joiival turbines by incorporation, e.g. B. by planing

ίο U-förmig gekrümmter Kanäle in den vollen Radumfang entstehen, zwischen denen dann die Schaufeln selbst als Abgrenzung zwischen zwei Kanälen stehen bleiben, indem die Schnitte in einer zur Radebene senkrechten Ebene geführt werden.ίο U-shaped curved channels in the full Wheel circumference arise, between which then the blades themselves as a demarcation between two canals are left standing by making the cuts in one perpendicular to the plane of the wheel Level.

Die Form des Schaufelquerschnittes kann . unter Beibehaltung ihres (J-förmigen Charakters verschieden sein; sie ist jedoch-stets so, daß die Schaufeln etwa in der Mitte der Radkranzbreite im Querschnitt dicker sind, während sie von da ab nach beiden Außenseiten zu in scharfe Kanten verlaufen. Die Fig. 1 bis 10 in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen die Querschnitte der verschiedenen Schaufelformen, welche weiter unten noch näher besprochen werden sollen.The shape of the blade cross-section can. while maintaining their (J-shaped character to be different; However, it is always such that the blades are approximately in the middle of the wheel rim width are thicker in cross-section, while from then on they run into sharp edges on both outer sides. Fig. 1 10 through 10 in the accompanying drawings illustrate the cross-sections of the various Shovel shapes, which will be discussed in more detail below.

Es sind. nun zwar Maschinen, welche den Zweck verfolgen, aus dem vollen Umfange eines Scheibenrades Laufradkanäle auszu-There are. now machines that pursue the purpose from the full range of a disc wheel impeller channels

:3ο schneiden oder auszuhobeln, wie sie insbesondere für Gas- und Dampfturbinen zur Anwendung gelangen, bereits vorhanden.: 3ο cut or plan out as they are in particular for gas and steam turbines are already available.

Allein sowohl die Art und Weise der Bewegung, wie die hierzu verwendeten Mechanismen, sind von denjenigen der vorliegenden Maschine verschieden. Gleich ist nur der Zweck und das erzeugte Arbeitsstück.Alone both the manner of movement and the mechanisms used for this purpose, are different from those of the present machine. Only the purpose and the piece of work produced are the same.

Bisher wurde die Arbeitsweise der Maschine, d. h. der Schnitt des Werkzeugstahles in der Weise ausgeführt, daß der Werkzeughalter in der hohlen Achse einer Planscheibe geführt wurde, welche zur Ausführung des Schnittes vom Anfangspunkte des letzteren bis zum Beginn des nächsten Schnittes eine ganze Umdrehung von 360⁰ ausführte. Hierbei wurde für den Schnitt selbst etwa die halbe Umdrehung verwendet, während die andere halbe Umdrehung dazu diente, den Werkzeughalter wieder an die Anfangsstelle für den folgenden Schnitt zu bringen. Zu diesem Zwecke mußte natürlich der schneidende Stahl um mindestens die ganze jeweilige Schnittiefe zurückgezogen werden, damit die Schneide des Werkzeugstahles an dem noch unbearbeiteten Radumfang vorbeigehen konnte. Bei der neuen in Rede stehenden Maschine ist aber der Gang des Werkzeugstahles ein anderer.So far, the operation of the machine is, the intersection of the tool steel that is to say in the way stated that the tool holder is guided in the hollow axle of a face plate, which for execution of the cut from the origin of the latter until the start of the next cut a complete revolution of 360 ⁰ carried out. About half a turn was used for the cut itself, while the other half turn was used to bring the tool holder back to the starting point for the following cut. For this purpose, of course, the cutting steel had to be withdrawn by at least the entire respective cutting depth so that the cutting edge of the tool steel could pass the still unmachined wheel circumference. In the case of the new machine in question, however, the rate of tool steel is different.

Anstatt daß die Achse des Werkzeughalters wie bisher fortlaufend volle Umdrehungen,Instead of the axis of the tool holder continuously rotating full revolutions as before,

von 360⁰ beschreibt, kehrt sie bei der neuen Maschine nach Vollendung jedes Schnittes sofort auf demselben Kurvenwege, welcher den Schaufelkanal bildet, wieder zur Anfangsstellung zurück.describes from 360 ⁰ , in the new machine it immediately returns to the starting position after completion of each cut on the same curve path that forms the blade channel.

Gleichwie also die in Rede stehende neue Maschine sich durch die Art des Arbeitsganges und durch Mehrleistung von den bisherigen wesentlich unterscheidet, so ist auch selbstverständlich ihre Konstruktion eine wesentlich verschiedene und eigenartige.In the same way as the new machine in question is characterized by the type of operation and differs significantly from the previous ones due to its increased performance, its construction is, of course, one essentially different and peculiar.

Die Maschine ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen:The machine is shown in the drawing, namely show:

Fig. ι eine schematische Darstellung des •15 zwischen zwei nebeneinander liegenden Schaufeln gebildeten Schlitzes, wobei das untere Ende des Werkzeuges in den verschie-. denen Stellungen dargestellt ist, welche es während des Schnittes einnimmt,
Fig. 2 bis 10 verschiedene Schaufelformen, welche mit der Maschine hergestellt werden können,Fig. Ι a schematic representation of the • 15 formed between two adjacent blades, the lower end of the tool in the different. which positions are shown which it assumes during the cut,
Fig. 2 to 10 different blade shapes which can be produced with the machine,

Fig. 11 eine Seitenansicht der Maschine, nach Wegnahme des Seitenrahmens und einiger anderer Teile,11 is a side view of the machine, after removing the side frame and some other parts,

Fig. 12 eine Stirnansicht derselben, nach Wegnahme eines Teiles des Werkzeughalters, 12 is an end view of the same, after removing part of the tool holder,

Fig. 13 einen Grundriß,13 is a plan view,

Fig. 14 eine Einzelansicht des Werkzeughalters, 14 shows a detailed view of the tool holder,

Fig. 15 eine schaubildliche Ansicht des Kopfes, welcher den Werkzeughalter trägt,15 is a perspective view of the head which carries the tool holder;

Fig. 16 eine schaubildliche Ansicht des Kopfes, welcher den Werkzeughalter trägt, rechtwinklig zu der Stellung gesehen, aus welcher Fig. 15 betrachtet ist,16 is a perspective view of the head which carries the tool holder; seen at right angles to the position from which Fig. 15 is viewed,

Fig. 17 einen Längsschnitt durch den Kopf und Werkzeughalter,17 shows a longitudinal section through the head and tool holder,

Fig. 18 einen Querschnitt nach der Linie 18-18 der Fig. ΐγ~ Fig. 18 is a cross section along the line 18-18 of Fig. Ϊ́γ ~

Fig. 19 und 20 Vorderansichten des Antriebes für das Werkzeug,19 and 20 front views of the drive for the tool,

Fig. 21 bis 23 Diagramme für die Bewe-. 45 gun gen des Werkzeuges.21 to 23 diagrams for the movement. 45 towards the tool.

Durch irgend ein Treibmittel erhält das Rad 25 (Fig. 11) eine gleichmäßig drehende Bewegung, welche durch eine Räderübersetzung 20 und 26 auf die Kurbelwelle 27, die Kurbel 28 und den Kurbelzapfen 29 übertragen wird. Dieser Kurbelzapfen trägt ein Gleitlager, welches bei der Kreisbewegung des Kurbelzapfens in einem Schlitze 31 des Hebels 14 hin- und hergeht, wodurch dem Hebel 14 eine pendelnde Bewegung um den Drehzapfen 21 erteilt wird. In Fig. 20 ist der Hebel in seiner Vorderansicht gezeichnet. Man sieht daraus, daß der Hebel 14 an seinem unteren Ende mit einem Zahnsegment versehen ist, durch welches das Rad 13, die Welle 12 und die Kurbelscheibc samt dem Kurbelzapfen 11 mit bewegt werden. Sämtliche Bewegungen dieser Teile sind natürlich ebenso wie die des Zahnsegmentes schwingende. The wheel 25 (FIG. 11) is given a uniformly rotating motion by any propellant Movement which is transmitted by a gear ratio 20 and 26 to the crankshaft 27, the crank 28 and the crank pin 29 will. This crank pin carries a slide bearing, which in the circular movement of the crank pin in a slot 31 of the Lever 14 goes back and forth, whereby the lever 14 a pendulum movement around the Trunnion 21 is granted. In Fig. 20 the lever is drawn in its front view. It can be seen from this that the lever 14 is provided with a toothed segment at its lower end is through which the wheel 13, the shaft 12 and the crank disc together with the crank pin 11 can be moved with. All movements of these parts are natural just like that of the tooth segment oscillating.

Auf dem Kurbelzapfen 11 sitzt ein Gleitstück 10, welches sich in einer entsprechenden Öffnung des Hebels 5 (Fig. 12) verschieben kann. Bei der schwingenden Bewegung des Kurbelzapfens wird nun durch das Gleitstück 10 auch das obere Ende des Hebels 5 mitgenommen und der letztere selbst ebenfalls in eine um den Zapfen 6 (Fig. 12 und 19) schwingende Bewegung versetzt.A slider sits on the crank pin 11 10, which move in a corresponding opening of the lever 5 (Fig. 12) can. With the oscillating movement of the crank pin is now through the slide 10 also entrained the upper end of the lever 5 and the latter itself as well set in a swinging movement about the pin 6 (FIGS. 12 and 19).

Am unteren Ende des Hebels 5 ist ferner ein Zapfen 19 fest in den Hebel eingesetzt. Dieser Zapfen trägt an seinem Ende eine in ihm drehbare Rolle 15 (Fig. 11), welche bei der schwingenden Bewegung des Hebels S sich in dem schleif en förmigen Kurvengang des Schablonenstückes 16 bewegt und dadurch den Hebel 5 zwingt, neben seiner pendelnden Bewegung auch eine auf- und abwärts gerichtete Bewegung auszuführen, wie sie der Kurvengang der Schablone 16 vorschreibt. At the lower end of the lever 5, a pin 19 is also firmly inserted into the lever. This pin carries at its end a roller 15 rotatable in it (FIG. 11), which contributes the swinging movement of the lever S in the loop-shaped curve path of the template piece 16 moves and thereby forces the lever 5, in addition to its pendulum Movement also perform an upward and downward movement, as prescribed by the curve path of the template 16.

Zieht man nun durch die Mitten der Zapfen 19 und 6 eine Verbindungslinie, so ist leicht zu erkennen, daß jeder Punkt auf derselben verschiedene Figuren beschreiben wird, die sich nach einem gewissen Übergangsgesetze in ihrer Gestalt voneinander unterscheiden, und die je nach ihrer näheren oder entfern-' teren Lage von dem einen oder anderen der beiden Endpunkte 19 bezw. 6 in bezug auf ihre vertikale oder horizontale Ausdehnung voneinander verschieden sind. Und so kann man den Fall setzen, daß bei der gezeichneten Stelle des Schneidwerkzeuges 67 (Fig. 12) dieses letztere eine (J-förmige Bewegung macht, die mit der gewünschten Form des Kanales- in Fig. 1 übereinstimmt.If you now draw a connecting line through the centers of the pins 19 and 6, it is easy to recognize that each point on the same will describe various figures that differ in shape according to a certain transitional law, and depending on their closer or further position from one or the other of the both endpoints 19 respectively. 6 with respect to their vertical or horizontal extension are different from each other. And so you can set the case that with the drawn Place the cutting tool 67 (Fig. 12) this latter a (J-shaped movement makes which corresponds to the desired shape of the channel in FIG.

Wie Fig. 17 zeigt, ist das Schneidwerkzeug in einem Lagerstück gefaßt, welches zu einer Plantsche 85 ausgebildet ist, mit welcher dasselbe durch Schrauben fest mit dem Hebel 5 (Fig. 12) verbunden werden kann.As shown in Fig. 17, the cutting tool is held in a bearing piece, which to a Splash 85 is formed with which the same is fixed to the lever 5 by screwing (Fig. 12) can be connected.

Selbstredend muß auch bei dieser Maschine wie bei jeder anderen die Schnittkante des Werkzeuges während seines Arbeitsganges stets senkrecht zur Bewegungsrichtung sich einstellen. Dies besorgt die Maschine selbsttätig, aber auf eine neue, von den bisherigen ebenfalls abweichende Art und Weise. .It goes without saying that the cutting edge must also be used on this machine, as on any other of the tool is always perpendicular to the direction of movement during its operation adjust. The machine takes care of this automatically, but with a new one from the previous also different way. .

Bisher war der Werkzeughalter als Welle ausgebildet, in deren Umfang eine Stirnradverzahnung eingearbeitet war, in welche eine Zahnstange eingriff, die an ihrem anderen freien Ende einen Zapfen mit Rollen besaß,So far, the tool holder has been designed as a shaft with spur gear teeth on its circumference was incorporated, in which a rack engaged, the other free end had a pin with rollers,

welche bei der Umdrehung des Werkzeughalters in einer mit Kurvenbahn versehenen Schablone lief. Diese Kurvenbahn war so gestaltet, daß sie den Werkzeughalter mit Hilfe der Zahnradstange während des Arbeitsganges des Schneidstahles so in Drehving versetzte, daß die Schneide während dieser Zeit sich immer senkrecht zur Schnittbewegung einstellte.which when the tool holder rotates in a curved path Stencil ran. This cam track was designed so that it includes the tool holder Help the gear rack during the work process of the cutting steel so in Drehving offset that the cutting edge is always perpendicular to the cutting movement during this time hired.

ίο In welcher Weise dieselbe Bedingung bei der neuen Maschine erreicht ist, ist aus den Fig. 20, 21, 22, 23 und 11 zu ersehen. An dem Segmenthebel 14 (Fig. 20) ist die Gelenkstange 40 angehängt, welche mittels des Hebels 39 und der Gelenkstange 41 dem Hebel 33 ebenfalls eine schwingende Bewegung erteilt (s. Fig. 23).ίο In what way the same condition at 20, 21, 22, 23 and 11 can be seen from FIGS. 20, 21, 22, 23 and 11. To the Segment lever 14 (Fig. 20) is attached to the articulated rod 40, which by means of the lever 39 and the toggle rod 41 also gives the lever 33 an oscillating movement (see Fig. 23).

Auf dem Hebel 33 befindet sich ein Schlitten 35 mit Kreuzgelenk 37, das mit einem Hebei .38 in Verbindung steht und welcher mit dem Werkzeughalter fest verbunden ist.On the lever 33 there is a slide 35 with a universal joint 37, which with a Hebei .38 is in connection and which is firmly connected to the tool holder.

Es ist nun aus dem Zusammenbau dieses Gelenksystemes und aus den Fig. 21, 23 und 20 leicht zu erkennen, daß während der Periode der Arbeitsbewegung· ■ des Segmenthebels 14 dem Werkzeug . 67 ebenfalls eine hin und her sich drehende Bewegung erteilt' wird, wobei das Hebelsystem so eingestellt werden kann, daß die Schneide des Werkzeuges sowohl beim Vorwärts- wie auch beim Rückwärtsgange stets senkrecht zu seiner Schnittbewegung gehalten wird.It is now from the assembly of this joint system and from FIGS. 21, 23 and 20 easy to see that during the period of working movement · ■ of the segment lever 14 the tool. 67 also issued a back and forth rotating movement ' the lever system can be adjusted so that the cutting edge of the tool both forwards and backwards gear always perpendicular to his Cutting movement is held.

Die Anwendung dieses Hebe.lsystemes hat nun. den großen Vorzug vor allen Konstruktionen, daß dabei der sonst und bisher notwendige zweite Kurvengang, die zweite Schablone erspart wird. Das Hebelsystem paßt für alle Schaufelformen und man hat deshalb nur die einzige Schablone 16 für eine neue Schaufelform nötig. Will man den Schaufelwinkel der Einströmseite verkleinern und gleichzeitig den Ausströmwinkel vergrößern oder umgekehrt, so hat man nur nötig, die Schablone 16 entsprechend nach rechts oder links zu verdrehen, wozu die Schraubenlöcher länglich gestaltet sind.The application of this lifting system has now. the great advantage over all constructions, that the otherwise and previously necessary second curve path, the second template, is saved. The lever system fits all shovel shapes and you only have one template 16 for one new blade shape necessary. If you want to reduce the blade angle on the inflow side and at the same time increase the outflow angle or vice versa, then you just have necessary to rotate the template 16 accordingly to the right or left, including the Screw holes are elongated.

Der Vorschub des Schneidstahles geschieht während seines Rücklaufes und erfordert keinen toten Weg desselben, weil der Schneidstahl sofort nach Vollendung jedes Schnittes um einen kleinen W^reg, etwa 2 bis 5 mm, in achsialer Richtung von der jeweiligen Arbeitsfläche abgehoben wird. Dieses Abheben erfolgt, wie Fig. 17 zeigt, in bekannter Weise durch einen mit Preßwasser oder -öl bewegten Kolben 71, in dessen hohler Kolbenstange der Werkzeughalter 66 eingebaut ist. Gesteuert, d. h. vor- oder zurückgeschoben, wird derselbe durch die Rundschieber 100 und 101 mittels der Daumen 108 (Fig. 15), durch welche letztere bei Anfang bezw. Schluß eines Schnittes® diese Rundschieber entsprechend verschoben werden. Unabhängig von dieser Bewegung erfolgt während des Rückweges des Schneidstahles der Vorschub des _λ Werkzeughalters nun dadurch, daß die Sperrklinken 99 (Fig. 17 und 18) das Sperrad 91 (Fig. 16) um einen oder mehrere Zähne vorschieben, wodurch das Rädersystem 90 und folgende die Spindel 70 gedreht und der Werkzeughalter 68 bis 66 entsprechend vorgeschoben wird. Auf dem Rücken des Daumens 93, durch welchen der Sperrklinkenhebel 98 gehoben wird, ist eine Einteilung, welche zum leichteren Einstellen des Hubes der Sperrklinken dient.The feed of the cutting steel occurs during its return run and requires the same no dead way, because the cutter blade is lifted off immediately after the completion of each cut by a small W ^r eg, about 2 mm to 5 in the axial direction from the respective working surface. This lifting takes place, as FIG. 17 shows, in a known manner by means of a piston 71 which is moved with pressurized water or oil and in the hollow piston rod of which the tool holder 66 is installed. Controlled, ie pushed forward or backward, the same is controlled by the round slide 100 and 101 by means of the thumb 108 (FIG. 15), through which the latter respectively at the beginning. At the end of a cut® these round slides are moved accordingly. _{Independently of this movement, the advance of the λ} tool holder takes place during the return path of the cutting steel, in that the pawls 99 (FIGS. 17 and 18) advance the ratchet wheel 91 (FIG. 16) by one or more teeth , whereby the wheel system 90 and following the spindle 70 is rotated and the tool holder 68 to 66 is advanced accordingly. On the back of the thumb 93, through which the pawl lever 98 is lifted, there is a graduation which is used for easier adjustment of the stroke of the pawl.

Um nun Schaufelformen von größerer, oder geringerer Breite und von verschiedener Scheitelhöhe herstellen zu können, dazu dienen außer dem Kurvengange 18 (Fig. 21) auch Vorrichtungen zum Einstellen des Kurbelhubes des Zapfens 11 mittels Schrauben, die Verstellung des Werkzeughalters 85 in dem Hebel 5 sowie die Verstellung des Zapfens 6, wodurch allen Anforderungen genügt ist.Now about shovel shapes of greater or lesser width and of different To be able to produce vertex height, apart from the curve passage 18 (Fig. 21) also devices for adjusting the crank stroke of the pin 11 by means of screws, the adjustment of the tool holder 85 in the lever 5 and the adjustment of the pin 6, which satisfies all requirements is.

Claims

Godfather sayings:

1. Machine for processing workpieces according to surfaces of changing Radius of curvature while rotating the tool holder around its own axis in order to maintain the angle of incidence constant, characterized in that a frame (5) in which the ■ tool carrier is mounted, a composite oscillating back and forth executes a forward movement, the tool (67) executes the cut in the forward gear, while it performs the reverse gear returns through the cut.

2. Embodiment of the machine according to claim 1, characterized in that that the frame (5) in which the Aerkzeughalter (66) is mounted, the compound oscillating and reciprocating movement in a plane at right angles to that of the workpiece, partly through a oscillating the lever (14), caused in part by a positively acting curve path (18) which latter can be adjusted by simply turning in one direction or the other can that thereby, depending on the desire, the

. Blade angle on the inlet or outlet side enlarged resp. scaled down can be, so that so for the production of turbine wheels with different

Blade angles within certain limits one and the same template (16) can be used for this purpose needs to be adjusted with each small twist.

3. Embodiment of the machine according to claim 1, characterized in that that the constant »adjustment of the cutting surface of the tool steel (67) perpendicular to the cutting movement not through a curve path · (18), but by a lever system influenced by the two oscillating levers (14 and 5) is carried out, so that the only curve gear (18) for this Movement of the cutting tool is sufficient.

For this purpose 2 sheets of drawings.