DE2656070A1

DE2656070A1 - Vorrichtung zum einarbeiten einer ringnut um eine mit dehnungsmesstreifen versehene messtelle

Info

Publication number: DE2656070A1
Application number: DE19762656070
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Boehm; Erwin Stuecker; Helmut Dr Ing Wolf
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE2656070C2

Description

Vorrichtung zum Einarbeiten einer Ringnut um eine mit Dehnurgs-
meßstreifen versehene Meßstelle ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einarbeiten einer Ringnut um eine kreisförmige, mit Dehnungsmeßstreifen versehen Meßstelle zur Messung von Eigenspannungen an Werkstücken des Maschinen- oder Apparatebaues, wobei in einer im Bereich der Mc'-stelle auf das Werkstück aufgesetzten Halterung ein die Ringnut ausschneidendes Werkzeug auf das Werkstück at)senlzbar geführt ist Eine derartige Vorrichtung ist aus der DT-PS 2 142 463 bekannt Dabei wird zum Einarbeiten der Ringnut ein Kronenbohrer mit durchgehend hohlem Schaft verwendet, in dem die von den Dehnungs meßstreifen kommenden Meßleitungen nach außen geführt werden.
Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Ringnut gefräst werde kann, ohne daß beim Einfräsen die Mcßleitungen von den Deemungsr meßstreifen abgetrennt werden müssen. Die Verwendung eines derartigen Kronenbohrers ist jedoch nicht möglich bei Werkstücken aus sehr hartem Material oder mit sehr harter Oberfläche, wie z. B. bei Sintermetallen oder gehärteten Werkstücken.
Weiter ist es aus der DU-AS 2 016 118 bekannt, in einer exzentrischen Bohrung einer auf das Werkstück aufgesetzten Halterung ein Bohrwerk mit einem Hingerfraser zu führen, der bei entsprechender Absenken die Ringnut fräst. Aber auch mit einem derartigen Fingerfräser sind Werkstücke mit sehr harter Oberfläche nicht zu bearbeiten. Darüber hinaus müssen bei dieser Vorrichtung vor jedem weiteren Einfräsvorgang die Meßleitungen von den Dehnungsneßstreifen abgetrennt und anschließend wieder angelötet werden, was wegen der Kleinheit der Meßstelle von etwa nur 12 mm Durchmesser mit erheblichem Aufwand verbunden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der derartige Ringnuten auch in Werkstücke mit sehr harter Oberfläche oder auch in Werkstücke mit stark gewölbter oder unregelmäßig geformter Oberfläche leicht eingeschnitten werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art darin, daß als Werkzeug ein Strahlgebläse vorgesehen ist, dessen Düse dicht oberhalb der auszuarbeitenden Ringnut auf einer kreisförmigen Bahn geführt ist.
Durch die Verwendung eines derartigen Strahlgebläses, bei dem als Strahlgut Sand, Metallpulver, gebrochenes Glas oder Aluminiumoxid verwendet werden kann, können somit auch aus härtesten Oberflächen relativ formtreue Ringnuten ausgearbeitet werden, was mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen nicht möglich war.
Zur genauen Führung der Düse auf einer kreisförmigen Bahn kann die Düse des strahlgebläses mit ihrer Halterung in einer motorisch angetriebenen, doppelt-exzentrischen Buchse gehalten sein, wobei die Buchse drehbar in einen Ring eingesetzt ist, der seinerseits in die Gewindebohrung einer mit Stützfüßen auf dem Werkstück befestigten Platte höhenjustierbar eingeschraubt ist.
Dabei besteht die Buchse zweckmäßigerweise aus einem Außenring mit einer exzentrischen Bohrung sowie mit einem Antriebszahnkranz am Außenumfang und einem in die exzentrische Bohrung eingesetzten Innenring mit einer weiteren exzentrischen Bohrung für die Strahldüse.
Um beim Drehen der Buchse ein Verdrehen der Strahlgebläsezufuhrungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, wenn die Halterung der Strahldüse drehbar in den Innenring eingesetzt ist.
Um ferner die Meßleitungen zu den Dehnungsmeßstreifen während des Einarbeitens der Nut nicht von den Dehnungsmeßstreifen abtrennen zu müssen, ist es ferner zweckmäßig, wenn der Innenring eine schräg zur Achse verlaufende weitere Bohrung aufweist, in der die Meßleitungen von den auf der Meßstelle applizierten Dehnungsmeßstreifen lose nach außen geführt sind.
Zum Antrieb der Buchse kann auf der Oberseite des äußeren Gewinderinges ein Motor angeordnet sein, der mit seinem Abtriebsritzel in den Antriebszahnkranz der Buchse eingreift.
Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung naher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die auf ein Werkstück mit gewölbter Oberfläche aufgesetzte Vorrichtung und Fig. 2 eine Aufsicht auf diese Vorrichtung.
Wie insbesondere aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist auf das auszumessende Werkstück 1, das beispielsweise eine Turbinenwelle sein kann, die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 aufgesetzt. Diese Vorrichtung weist zunächst eine Grundplatte 3 auf, die sich mit entsprechend arretierbaren Füßen 4 in Form von Nagnetplatten oder mittels eines zusätzlichen Spannbandes auf dem Werkstück 1 abstützt. Diese Grundplatte 4 ist mit einer Gewindebohrung 5 versehen, in die ein Ring 6 mit Außengewinde eingeschraubt ist' der die eigentliche Buchse 7 zur Aufnahme des Strahlgebläses trägt.
Diese doppelt-exzentrische Buchse 7 besteht aus einen Außenring 8 mit einer exzentrischen Bohrung 9, in die ein Innenring 10 mit einer weiteren exzentrischen Bohrung 11 eingesetzt ist. In dicse Bohrung 11 des Innenringes 10 ist nunnehr über eine nittels Kugellager 12 drehbar gelagerten Halterung 13 die Düse 14 des nicht näher dargestellten Straillgebläses eingesetzt. Zum rotierenden Antrieb der Buchse 7 ist am oberen, den Rinx überra0crc Ende des Außenringes 8 ein Abtriebszahnkranz 15 angebracht, in den das Abtriebsritzel 16 eines auf dem Ring 6 befestigten Motors 17 eingreift.
Die Funktions- und Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nunmehr die folgende: Es sei angenommen, daß in dem Werkstück 1 zur Ermittlung der vorhandenen Restspannungen um. eine kreisförmige Meßstelle 20, auf die bereits ein ebenfalls kreisförmiger Dehnungsmeßstreifen 21 aufgeklebt ist, eine Ringnut 22 mit dem Radius r eingeschnitten werden soll. Dazu wird über der Meßstelle die Vorrichtung 2 aufgesetzt und ggf. noch zusätzlich verspannt. Durch entsprechendes Verdrehen der Ringe 8 und 10 der doppelt-exzentrischen Buchse 7 kann die Düse 14 auf eine Exzentrizität entsprechend dem Radius r eingestellt werden. Nach Einschalten des Motors 17 dreht sich dann die doppelt-exzentrische Buchse 7 in dem äußeren Ring 6 so, daß die Düsenspitze 23 oberhalb der Werkstückoberfläche eine kreisförmige Bahn entsprechend der bereits eingezeichneten Nut 22 beschreibt. Durch Zuführen beispielsweise von Quarzsand aus dem nicht näher dargestellten Strahlgebläse über die Zuleitung 24 wird nach Austreten aus der Düsenmündung 23 mit hohem Druck allmählich eine entsprechende Nut 22 auch aus sehr harten Werkstückoberflächen herausgeschnitten.
Um während des Ausarbeitens der Nut 22 weiter kontinuierlich messen zu können, sind die Meßleitungen 25 vom Dehnungsmeßstreifen 21 durch eine schräg zur Achse verlaufende Bohrung 26 im Innenring 10 der Buchse 7 lose nach außen zu den nicht näher dargestellten Meßgeräten geführt, so daß die Meßleitungen 25 während der Drehung der Buchse 7 frei hängen können und nicht verdrillt werden und damit abreißen. Aus dem gleichen Grunde ist auch die Halterung 13 der Düse 14 über Kugellager 12 im Innenring 10 drehbar gelagert, so daß sie sich nicht mit der Buchse 7 mitdreht und damit evtl.
die Zuleitung 24 abreißen würde.
Ferner kann in die Halterung 13, die zweckmäßigerweise als oannhülse ausgebildet ist, eine Tiefenmeßeinrichtung zur Bestimmung der Nuttiefe eingesetzt werden, die bei Drehung der Buchse 7 auch feststellen kann, ob der gestrahlte Nutgrund auch plan ist.
Mit der beschriebenen Vorrichtung ist es also auf einfache Weise möglich, nicht nur aus sehr harten, sondern auch aus konkav oder konvex gewölbten Oberflächen kontinuierlich eine entsprechende Nut gleichmäßiger Tiefe auszuarbeiten, wobei gleichzeitig eine kontinuierliche Dehnungsmessung des stehenbleibenden Meßstellenkerns bei angelöteten Meßleitungen möglich ist.
Leerseite

Claims

Patentansprüche f. IVorrichtung zum Einarbeiten einer Ringnut um eine kreisförmige, mit Dehnungsmeßstreifen versehene Meßstelle zur Messung von Eigenspannungen an Werkstücken des Maschinen- oder Apparatebaues, wobei in einer im Bereich der Meßstelle auf das Werkstück aufgesetzten Halterung ein die Ringnut aus schneidendes Werkzeug auf das Werkstück absenkbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug ein Strahlgebläse vorgesehen ist, dessen Düse (14, 23) dicht oberhalb der auszuarbeitenden Ringnut (22) auf einer kreisförmigen Bahn geführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (14) des Strahlgebläses mit ihrer Halterung t13) in einer motorisch angetriebenen, doppelt exzentrischen Buchse 27) gehalten ist, und daß die Buchse (7) drehbar in einen Ring (6) eingesetzt ist, der seinerseits in die Gewindebohrung (5) einer mit Stützfüßen (4) auf dem Werkstück (1) befestigten Platte (3) höhenjustierbar eingeschraubt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (7) aus einem Außenring (8) mit einer exzentrischen Bohrung (9) sowie mit einem Antriebszahnkranz (15) am Außenumfang und einem in die exzentrische Bohrung (9) eingesetzten Innenring (10) mit einer weiteren exzentrischen Bohrung (11) für die Strahldüse (14) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (13) der Strahldüse (14) drehbar in den Innenring (10) eingesetzt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (10) eine schräg zur Achse verlaufende, weitere Bohrung (26) aufweist, in der die Meßleitungen (25) von den auf der Meßstelle (20) applizierten Dehnungsmeßstreifen (21) lose nach außen geführt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des äußeren Gewinderinges (6) ein Motor (17) angeordnet ist, der mit seinem Abtriebsritzel (16) in den Antriebszahnkranz (15) der Buchse (7) eingreift.