DE2656070C2

DE2656070C2 - Vorrichtung zum Einarbeiten von Ringnuten um eine mit Dehnungsmeßstreifen versehene Meßstelle

Info

Publication number: DE2656070C2
Application number: DE19762656070
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 4330 Mülheim Böhm; Erwin 4300 Essen Stücker; Helmut Dr.-Ing. 4100 Duisburg Wolf
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1983-12-08
Also published as: DE2656070A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einarbeiten von Ringnuten im Rahmen der Durchführung eines Verfahrens zur Messung von Eigenspannungen an Werkstücken des Maschinen- oder Apparatebaues, bei welchem um eine kreisförmige, mit Dehnungsmeßstreifen versehene Meßstelle eine Ringnut schichtweise eingearbeitet wird und die durch das Abtragen von Materialschichten im stehenbleibenden Meßstellenkern jeweils ausgelösten Eigenspannungen in Form entsprechender Oberflächendehnungen mittels der Dehnungsmeßstreifen gemessen werden; dabei besteht die Vorrichtung aus

— einer im Bereich der Meßstelle auf das Werkstück aufsetzbaren Halterung,

— einer in der Halterung drehbar gelagerten Exzenterbuchse und

— einem in der Exzenterbuchse aufgenommenen und auf das Werkstück absenkbaren Werkzeug zum Einarbeiten der Ringnut.

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Eine solche Vorrichtung ist durch die DE-PS 16 118 bereits bekannt. Als Werkzeug zum Einarbeiten der Ringnut ist dort ein Schneidwerkzeug, und zwar insbesondere ein in ein Bohrwerk eingesetzter Fingerfräser, vorgesehen. Die Verwendung derartiger Schneidwerkzeuge ist jedoch nicht möglich bei Werkstücken aus sehr hartem Material oder mit sehr harter Oberfläche, wie z. B. bei Sintermetallen oder gehärteten Werkstücken. Darüber hinaus müssen bei der bekannten Vorrichtung vor jedem weiteren Einfräsvorgang die Meßleitungen von den Dehnungsmeßstreifen abgetrennt und anschließend wieder angelötet werden, was wegen der Kleinheit der Meßstelle mit erheblichem Aufwand verbunden ist Dieser Aufwand ist zwar bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Einarbeiten einer Ringnut um eine mit Dehnungsmeßstreifen versehene Meßstelie nach der DE-PS 2142 463 vermieden, und zwar durch die Verwendung eines Kronenbohrers mit durchgehend hohlem Schaft, wobei die Meßleitungen mit Hilfe eines sich nicht mitdrehenden Abstandsrohres durch den hohlen Schaft und eine hohle Bohrspindel geführt werden, aber auch mit derartigen Kronenbohrern sind Werkstücke mit harter Oberfläche nicht zu bearbeiten.

Ausgehend von der Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung so weiterzubilden, daß mit ihr größere Werkstücke des Maschinen- und Apparatebaues, die eine harte Oberfläche aufweisen, mit einer Ringnut versehen werden können, innerhalb welcher ein Dehnungsmeßstreifen mit seinen Meßleitungen angeordnet ist Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art dadurch gelöst, daß

a) das Werkzeug ein Schleifstrahlgebläse ist und daß

b) die Exzenterbuchse eine Durchführungsbohrung für Meßleitungen der Dehnungsmeßstreifen aufweist. Dabei ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Exzenterbuchse eine aus Außenbuchse und Innenbuchse bestehende doppelt exzentrische Buchse.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß nun das sogenannte Ring-Kern-Verfahren zur Messung von Eigenspannungen an Werkstücken des Maschinen- oder Apparatebaues nun auch bei Werkstücken angewendet werden kann, welche sehr harte Oberflächen aufweisen, wobei sich herausgestellt hat, daß dabei relativ formtreue Ringnuten in die Werkstückoberfläche eingearbeitet werden können. Als Strahlgut für das Schleifstrahlgebläse kommt, wie an sich bekannt, Sand, Metallpulver, gebrochenes Glas oder Aluminiumoxyd in Frage. Die gemäß Anspruch 2 gegebene Einstellbarkeit der Exzentrizität hat den Vorteil nicht nur der genauen Einstellung des Ringnutdurchmessers, sondern auch den einer nachträglichen Korrekturmöglichkeit, was wegen der von Hause aus geringeren Genauigkeit der Schleifstrahlbearbeitung von besonderer Bedeutung ist. Die durch die Durchführungsbohrung der Exzenterbuchse hindurchgeführten Meßleitungen der Dehnungsmeßstreifen werden lose verlegt, so daß die Drehung der Exzenterbuchse 7 während des Schleifvorganges nicht behindert ist; dabei empfiehlt sich eine hin- und hergehende Drehung, um eine zu starke Verdrillung der Meßleitungen zu vermeiden.

Die Lagerung eines Schleifkopfes mittels doppelter Exzenterbuchse ist bei einem Zusatzgerät für den Anbau an Bohrmaschinen o. dgl. zum Ausschleifen von Bohrungen durch die DE-AS 10 47 663 bereits bekannt.

Es ist ferner bereits bekannt, mit dem Schleifstrahlverfahren Umfangsnuten in scheibenförmige Körper aus hartem Werkstoff einzuarbeiten (US-PS 39 53 941) oder mit diesem Verfahren Ringnuten in Halbleiterkörper einzuarbeiten (DE-AS 12 23 953). Ferner ist

grundsätzlich bekannt (siehe Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 1968, S. 555), die normalerweise mit spanabhebender Verformung durchgeführten Operationen des Schneidens, der Flächenbearbeitung, des Entgratens und des Reinigens bei harten, spröden oder sonst schwer zu bearbeitenden Werkstoffen, wie z.B. Germanium, Silizium, Glimmer, Glas, Keramik oder Kristallen durch das Schleifstrahlverfahren zu ersetzen.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die auf ein Werkstück mit gewölbter Oberfläche aufgesetzte Vorrichtung und

F i g. 2 eine Aufsicht auf diese Vorrichtung.

Wie insbesondere aus F i g. 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 Magnetplatten 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 Exzenterbuchse 7 zur Aufnahme des Strahlgebläses trägt Diese doppelt-exzentrische Buchse 7 besteht aus einer Außenbuchse 8 mit einer exzentrischen Bohrung 9, in die eine Innenbuchse 10 mit einer weiteren exzentrischen Bohrung 11 eingesetzt ist. In diese Bohrung 11 der Innenbuchse 10 ist nunmehr über eine mitiels Kugellager 12 drehbar gelagerten Halterung IS die Düse 14 des nicht näher dargestellten Strahlgebläses eingesetzt. Zum rotierenden Antrieb der Exzenterbuchse 7 ist am oberen, den Ring 6 überragenden Ende der Außenbuchse 8 ein Antriebszahnkranz 15 angebracht, in den das Antriebsritzel 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 reingeschnitten werden soll. Dazu wird über der Meßstelle die Vorrichtung 2 aufgesetzt und ggf.

noch zusätzlich verspannt Durch entsprechendes Verdrehen der Buchsen 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 doppek-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 Ringnut 22 auch aus sehr harten Werkstückoberflächen herausgeschnitten.

Um während des Ausarbeitens der Ringnut 22 weiter kontinuierlich messen zu können, sind die Meßleitungen 25 vom Dehnungsmeßstreifen 21 durch eine schräg zur Achse verlaufende Durchführungsbohrung 26 in der Innenbuchse 10 der Ex7enterbuchse 7 lose nach außen zu den nicht näher dargestellten Meßgeräten geführt, so daß die Meßleitungen 25 während der Drehung der Exzenterbuchse 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 in der Innenbuchse 10 drehbar gelagert, so daß sie sich nicht mit tier Exzenterbuchse 7 mitdreht und damit evtl. die Zuleitung 24 abreißen würde. Das Einarbeiten der Ringnut 22 geschieht in der Weise, daß nach einer oder mehreren Kreisbewegungen der Düse 14 eine Drehrichtungsumkehr erfolgt.

Ferner kann in die Halterung 13, die zweckmäßigerweise als Spannhülse ausgebildet ist, eine Tiefenmeßeinrichtung zur Bestimmung der Nuttiefe eingesetzt werden, die bei Drehung der Exzenterbuchse 7 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 Ringnut gleichmäßiger Tiefe auszuarbeiten, wobei gleichzeitig eine kontinuierliche Dehnungsmessung des stehenbleibenden Meßstellenkerns bei angelöteten Meßleitungen möglich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einarbeiten von Ringnuten im Rahmen der Durchführung eines Verfahrens zur Messung von Eigenspannungen an Werkstücken des Maschinen- oder Apparatebaues, bei welchem um eine kreisförmige, mit Dehnungsmeßstreifen versehene Meßstelle eine Ringnut schichtweise eingearbeitet wird und die durch das Abtragen von Materialschichten im stehenbleibenden Meßstellen- ίο kern jeweils ausgelösten Eigenspannungen in Form entsprechender Oberflächendehnungen mittels der Dehnungsmeßstreifen gemessen werden; dabei besteht die Vorrichtung aus

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— einer im Bereich der Meßstelle auf das Werkstück aufsetzbaren Halterung,

— einer in der Halterung drehbar gelagerten Exzenterbuchse und

— einem in der Exzenterbuchse aufgenommenen und auf das Werkstück absenkbaren Werkzeug zum Einarbeiten der Ringnut,

dadurch gekennzeichnet, daß

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a) das Werkzeug ein Schleifstrahlgebläse ist und daß

b) die Exzenterbuchse (7) eine Durchführungsbohrung (26) für Meßleitungen (25) der Dehnungsmeßstreifen (21) aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterbuchse (7) eine aus Außenbuchse (8) und Innenbuchse (10) bestehende doppelt exzentrische Buchse (7) ist.