DE2613448C3

DE2613448C3 - Maschine zum Schleifen der Längskanten von Turbinenschaufeln

Info

Publication number: DE2613448C3
Application number: DE2613448A
Authority: DE
Inventors: Don Richard Hamilton; Harry Farrell Cincinnati Ohio Weller
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-04-01
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1981-05-07
Also published as: US4001978A; GB1540854A; FR2306044A1; DE2613448B2; IT1058572B; DE2613448A1; JPS6028629B2; FR2306044B1; BE840218A; JPS51121813A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Schleifen der Längskanten von Turbinenschaufeln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Maschine ist aus der US-PS 38 63 399 bekannt. Dort wird eine Schaufel zur Endbearbeitung ihrer geradlinigen Kanten in der Aufnahme für das Werkstück fest eingespannt und ein breites Schleifband tangential gegen die Schaufelkante gedrückt. Die Aufnahme kann die Schaufel in ihrer Längsrichtung hin- und herbewegen und um ihre Längsachse drehen, um der Schaufel eine abgerundete Kante zu geben. Mit dieser Maschine können jedoch nur Schaufeln mit geradlinigen Kanten geschliffen werden. Ferner müssen für eine in Umfangsrichtung ungleichförmige Abrundung der Schaufelkante entweder besondere Steuereinrichtungen oder sehr erfahrenes Bedienungspersonal vorgesehen sein, das zeitaufwendige Justier- und Kontrollarbeiten durchführen muß.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Maschine zum Schleifen der Längskanten von Turbinenschaufeln der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß auch in Längsrichtung gedrehte Schaufeln mit ungleichförmiger Kantenabrundung und/ oder ungeraden Kanten zuverlässig und schnell nachgearbeitet werden können.

Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auch kompliziert geformte Werkstücke, wie Turbinenschaufeln mit in Längsrichtung gewundenen stromlinienförmigen Abschnitten und unsymmetrischen Kantenprofilen gut nachgearbeitet werden können, ohne daß kostspielige Steuerungen eingesetzt werden müssen. Vielmehr stellt der als ballige Rolle ausgebildete Kurvenkörper gemäß der Erfindung für einen bestimmten Schaufeltyp die richtige Halterung des Werkstückes relativ zum Schleifwerkzeug sicher. Da die horizontal und vertikal angeordneten Stützrollen, der Kurvenkörper und das Schleifwerkzeug während des Schleifens sich nicht relativ zueinander bewegen, erübrigen sich auch spezielle Führungen für diese Teile, so daß der gesamte Aufbau der Maschine vereinfacht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 in einer perspektivischen Ansicht eine übliche Turbinenschaufel,

Fig.2 in einem vergrößerten Querschnitt die Vorderkante der Schaufel,

Fig.3 die erfindungsgemäße Maschine in einer Seitenansicht, wobei einige Teile der Maschine geschnitten dargestellt sind,

Fig.4 die Maschine in der Draufsicht, wobei der vordere Teil des Stützarms mit dem Kurvenkörper weggeschnitten ist,

F i g. 5 den Schnitt 5-5 aus F i g. 3 und

Fig.6 eine der Fig.3 entsprechende Teilseitenansicht der Maschine in vergrößertem Maßstab.

F i g. 1 zeigt als zu bearbeitendes Werkstück eine Turbinenschaufel 2 mit einem stromlinienförmigen Abschnitt 4, einem Befestigungsfuß 6 und einem Plattformabschnitt 8. Die Vorderkante 10 und die Hinterkante 12 der Schaufel 2, die sich von der Schaufelplattform 8 nach außen erstrecken sind einstückig mit dem stromlinienförmigen Abschnitt 4 ausgebildet.

F i g. 2 zeigt in einem vergrößerten Querschnitt das Profil der Vorderkante 10. Diese ist ursprünglich so angefertigt worden, daß sie ein ideales Profil 11 aufweist. Im Betrieb erfolgt jedoch ein Erodieren bzw. Anfressen des Profils 11 durch das Auftreffen des Arbeitsmittels und von Fremdpartikeln auf die Schaufel 2, so daß diese ein abgestumpftes Profil 16 annimmt, was zu einem Verlust der ursprünglich hergestellten aerodynamischen Stromlinienform führt und eine Verminderung des Wirkungsgrades der Turbine bewirkt. Als Alternative zu einer Erneuerung der gesamten Schaufel 2 kann die abgestumpfte Kante 16 nachgearbeitet werden, um ein Profil 18 gemäß der Darstellung in F i g. 2 zu erhalten. Hierbei handelt es sich um eine der ursprünglichen Kontur 11 ähnelnde Kontur, wodurch die ursprünglichen aerodynamischen Eigenschaften des stromlinienförmigen Abschnittes 4 im wesentlichen wiederhergestellt werden.

Fig.3, 4 und 5 zeigen, wie die zu bearbeitende Schaufel 2 auf der Maschine 20 gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist. Die Maschine 20 enthält ein Maschinengestell 22, einen fest an diesem angebrachten Motorantrieb 24, eine gegenüber dem Maschinengestell 22 verschiebbar befestigte und von dem Motorantrieb 24 angetriebene Schleifeinrichtung 26, einen Kurvenkörper 28 sowie einen fest am Gestell 22 angebrachten Stützarm 30, an dem der Kurvenkörper 28 angebracht ist. Ferner trägt das Gestell 22 zwei rollenbockartige Werkstückaufnahmen 31 und 32 und einen Antrieb 34 zum Zustellen und Zurückfahren der Schleifeinrichtung 26 quer zur Längsachse der in die Maschine 20 eingelegten Schaufel 2. Zum Bearbeiten der nachzuarbeitenden Vorderkante

10 wird die Schaufel 2 dann, abgestützt durch die Werkstückaufnahmen 31 und 32 und den Kurvenkörper 28, an der Schleifeinrichtung 26 entlang bewegt, wobei der Antrieb 34 den erforderlichen Schleifdruck erzeugt

Das Maschinengestell 22 weist mehrere vertikale Stützen 36 auf, die gemäß F i g. 3 an ihren unteren Enden durch horizontale Streben 38 miteinander und an ihren oberen Enden fest mit einer Tischplatte 40 verbunden sind. An ihr sind der Stützarm 30, die Werkstückaufnahmen 31 und 32 und die Schleifeinrichtung 26 befestigt Ferner sind in der Platte 40 drei rechteckige Durchbrüche 42, 44 und 46 ausgebildet, um andere Maschinenteile in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise hindurchführen zu können.

Der Stützarm 30 ist an der Tischplatte 40 mit vier Schrauben 50 befestigt, die durch vier in den Füßen 54 des Stützarms 30 parallel zur Achse der Schleifeinrichtung 26 verlaufende Langlöcher 52 greifen und in die Platte 40 eingeschraubt sind. Somit kann der Stützarm 30 durch Lösen der Schrauben 50 sowie durch Verschieben des Stützarms 30 in Längsrichtung der Schleifeinrichtung 26 eingestellt werden, wonach die Schrauben 50 wieder angezogen werden.

Der Kurvenkörper 28 ist einstellbar, jedoch fest am freien Ende 56 des Stützarms 30 durch eine Schraube 58 angebracht, die sich durch ein entsprechendes Langloch 60 des Stützarms 30 erstreckt. Damit ist der Kurvenkörper 28 in bezug auf den Stützarm 30 längs einer Linie einstellbar, die rechtwinklig zu der Linie verläuft, längs derer der Stützarm 30 einstellbar ist.

Der Kurvenkörper 28 ist als ballige Rolle mit vorgewähltem Kurvenprofil 66 ausgebildet, die mit einer sie axial durchsetzenden Schraube 65 an einem Fuß 62 befestigt ist.

Auf der Tischplatte 40 sind die Werkstückaufnahmen bzw. Rollenböcke 31 und 32 im Abstand zueinander angebracht. Jeder Rollenbock 31, 32 weist einen stationären Halter 68, an diesem drehbar befestigte horizontale Rollen 70 sowie 72 zum Abstützen der Schaufel 2 gegenüber einer horizontalen Bewegung und eine Rolle 74 auf, um die Vorderkante 10 seitlich zu stützen.

Die Schleifeinrichtung 26 weist ein elastisch verformbares Schleifwerkzeug 76 auf, das als Umfangsschleifscheibe ausgebildet ist und zwischen die Rollenböcke 31,32 ragt.

Die die Schleifspindel 78 aufnehmenden Lagerböcke 80 und 82 sind auf einer beweglichen Platte 86 befestigt. Die Platte 86 ist über der Tischplatte 40 angeordnet und weist einen einteilig angeformten Ansatz 90 auf. In der Mitte ist die Platte 86 mit einer Aussparung 92, in die das Schleifwerkzeug 76 ragt, und mit einem Schlitz 94 versehen, durch den die Antriebsriemen 96 der Schleifspindel 78 verlaufen.

Die Platte 86 ist auf der Tischplatte 40 geradlinig quer verschiebbar. Hierzu sind Führungsstangen 98 und 100 mittels Halterungsansätzen 106 und 108 an der Tischplatte 40 festgelegt. Die Platte 86 wird, wie insbesondere aus F i g. 6 ersichtlich ist, auf den Stangen 98 und 100 durch vier Lagerböcke 110 verschiebbar gehalten, von denen zwei in dem Durchbruch 42 und der Stange 98 und zwei in dem Durchbruch 46 angeordnet und der Stange 100 zugeordnet sind

Die Hin- und Herverschiebung der Platte 86 wird durch den Antrieb 34 in Zusammenarbeit mit einem Anschlag 112 gesteuert und begrenzt Der Antrieb 34 besteht im wesentlichen aus einer nur einseitig bei 113 druckmittelbeaufschlagten und im übrigen gegen Atmosphärendruck arbeitenden Kolbenzylindereinheit 114, einem Seil 116 und einem Gewicht 118. Die Kolbenzylindereinheit 114 wird von einem an der Tischplatte 40 angeschweißten Arm 115 getragen.

Das Seil 116 ist mit seinem einen Ende mit der Kolbenstange 124 der Kolbenzylindereinheit 114 verbunden und trägt an seinem anderen Ende das Gewicht 118. Außerdem ist das Seil 116 über ein Verbindungsstück 121 mit der Platte 86 fest verbunden, so daß das Seil 116, wenn es durch die Kolbenzylindereinheit 114 oder umgelenkt über eine vom Maschinengestell 22 getragene Umlenkrolle (28 vom Gewicht 118 verzogen wird, die Platte 86 mitbewegt.

Der Anschlag 112 dient zum Begrenzen der Rückzugbewegung der Platte 86 durch die Kolbenzyündereinheit 114. Mittels eines in ihm vorhandenen Langlochs 136 und einer Schraube 140 ist er gegenüber der Tischplatte 40 einstellbar, so daß der Rückzugsweg den Abmessungen des Schleifwerkzeugs 76 angepaßt werden kann.

Das Schleifwerkzeug 76, die Schleifspindel 78, die Lagerböcke 80, 82 und die auf der Schleifspindel 78 sitzende Riemenscheibe 84 sind von einer Schutzhaube 138 umschlossen. Eine an der Schutzhaube 138 einstellbar befestigte Schutzplatte 141 dient der Anpassung der Schutzhaube 138 an unterschiedliche Schleifscheibendurchmesser.

Gemäß F i g. 6 weist der sich in Eingriff befindliche Abschnitt der Vorderkante 10 gegenüber dem Schleifwerkzeug 76 einen bestimmten Winkel θ auf, der so gewählt ist, daß die Vorderkante 10 wenigstens näherungsweise zu dem gewünschten Profil nachgearbeitet wird. Die Halterung der Vorderkante 10 in dem bestimmten Winkel θ in bezug auf das Schleifwerkzeug 76 wird dadurch bewirkt, daß der Schaufelabschnitt 4 gleichzeitig in Eingriff mit den horizontalen Rollen 70 sowie 72, der vertikalen Rolle 74 und der Oberfläche des Kurvenkörpers 28 gehalten wird. Die horizontalen Rollen 70 sowie 72 und die vertikalen Rollen 74 bilden für die Schaufel 2 eine Aufnahme während des Schleifens und bringen die Vorderkante 10 in bezug auf das Schleifwerkzeug 76 in die richtige Lage. Der Kurvenkörper 28 bildet dagegen die Führung für die Hinterkante 12 des Schaufelabschnittes 4 und ist so angeordnet und geformt, daß der Schaufelabschnitt 4 dann, wenn er sich in Eingriff mit den Rollen 70, 72 sowie 74 und dem Kurvenkörper 28 befindet, eine Lage einnimmt, bei der der auf das Schleifwerkzeug 76 zuweisende Abschnitt der Vorderkante 10 unter dem gewünschten Winkel θ angeordnet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Maschine zum Schleifen der Längskanten von Turbinenschaufeln mit einem Maschinengestell, einem auf diesem verschiebbar geführten, elastisehen Schleifwerkzeug, das gegen das zu bearbeitende Werkstück andrückbar ist, und einer Aufnahme für das Werkstück, die eine gegenüber der Oberfläche und Bewegungsrichtung des Werkzeugs tangential quer gerichtete Verschiebung des Werk-Stückes gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (76) als Umfangsschleifscheibe und die Werkstückaufnahme (31, 32) als Rollenbock mit zwei bezüglich ihrer Drehachse horizontal angeordneten Stützrollen (70, 72) und einer mit ihrer Achse im wesentlichen vertikal und auf der dem Schleifwerkzeug (76) abgewandten Seite des Werkstückes (2) angeordneten Stützrolle (74) ausgebildet ist und daß das Werkstück (2) mit seiner der nachzuarbeitenden Kante (10) gegenüberliegenden Kante (12) gegen einen als ballige Rolle ausgebildeten und im wesentlichen ebenfalls vertikal angeordneten Kurvenkörper (28) anliegt, der an einem am Maschinengestell (22) parallel zur Achse des Schleifwerkzeuges (76) verstellbar befestigten Stützarm (30; angebracht ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenkörper (28) am Stützarm (30) horizontal und quer zur Achse des Schleifwerkzeugs (76) verstellbar angebracht ist.