DE2704812A1

DE2704812A1 - Verfahren zur herstellung einer reihe von benachbarten profilnuten in der umfangsflaeche eines drehkoerpers

Info

Publication number: DE2704812A1
Application number: DE19772704812
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Lipowsky; Karl Meyle
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1977-02-05
Filing date: 1977-02-05
Publication date: 1978-08-10
Also published as: JPS5397692A; BE863535A; SE7800665L; JPS6125488B2; FR2379346B1; IT7847901A0; GB1576992A; US4294568A; CA1087429A; DE2704812C2; FR2379346A1; SE437229B; IT1102101B

Description

MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH

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München, den 28. Januar 1977

Verfahren zur Herstellung einer Reihe von benachbarten Profilnuten in der Umfangsfläche eines Drehkörpers

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Reihe von benachbarten Profilnuten mit untereinander gleichem Abstand in der Umfangsflache eines Drehkörpers durch Räumen.

Nach bisher bekannten Verfahren werden solche Profilnuten in der Weise hergestellt, daß zur selben Zeit nur ein Räumwerkzeug an einer Profilnut des Werkstückes arbeitet, die somit einzeln und nacheinander bearbeitet werden, wobei das Werkstück jeweils nach dem Räumen einer Profilnut um die Teilung t weitergedreht wird. Aufgrund der allgemein niedrigen Räumgeschwindigkeiten, die insbesondere bei hochwarmfesten Werkstoffen bis zu 2 m/min herabreichen, ergeben sich bei diesem Räumverfahren beträchtliche Fertigungszeiten und dementsprechend hohe Fertigungskosten. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Verfahren ist in der mangelnden Anpassungsmöglichkeit der vorhandenen Maschinen-

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kapazität an die tatsächlich benötigte zu sehen. Werden nämlich tiefe und vergleichsweise komplizierte Profilnuten geräumt, so sind hierzu entsprechend große Räummaschinen mit langen Werkzeughüben und hohen Schnittkräften erforderlich. Werden dagegen nur kleine Profilnuten mit einfachem Profil und vergleichsweise geringem Werkstoffabtrag geräumt, so sind hierfür nur entsprechend kleine Räummaschinen mit geringem Werkzeughub und geringen Schnittkräften erforderlich. Da aber der Maschinenpark auf die maximal benötigte Leistung ausgelegt werden muß, arbeiten diese Maschinen dann häufig in einem unwirtschaftlichen Teillastbereich. Schließlich war man bisher gezwungen, bei besonders tiefen Profilnuten, bei denen das Räumwerkzeug länger als der Werkzeugträger der Räummaschine wird, die Gesamtbearbeitung der Profilnut in Fertigungsabschnitte aufzuteilen, was in der Weise erfolgte, daß mit einem ersten Teilstück des Räumwerkzeugs die Profilnut vorgeräumt wurde und danach dieses erste gegen ein zweites Teilstück des Räumwerkzeugs ausgewechselt wurde, mit dem die vorgeräumten Profilnuten dann in einem zweiten Durchgang fertiggeräumt wurden. Dieses Verfahren erfordert in ganz besonderer Weise lange Fertigungszeiten. Man hat versucht, die speziell beim Räumen vorhandenen Probleme im Hinblick auf die langen Fertigungszeiten und im Hinblick auf die schlechte Anpassungsmöglichkeit an die vorhandene Maschinenkapazität dadurch zu begegnen, daß man bei Werkstücken mit zur

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Werkstückachse koaxialen Profilnuten zwei Werkstücke übereinander gespannt hat, um so die Fertigungszeit zu senken. Wegen der größeren Durchdringungstiefe zweier Werkstücke müssen jedoch die Spankammern der Räumwerkzeuge erhöht werden, wodurch sich die Werkzeuglänge erhöht und damit wiederum die Bearbeitungszeit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Räumverfahren zu finden, mit dem unvertretbar lange Fertigungszeiten beim Räumen vermieden werden können und das eina bessere Ausnutzung der vorhandenen Maschinenkapazität erlaubt, unabhängig davon, ob tiefe und komplizierte Profilnuten geräumt werden müssen oder solche mit geringem Werkstoffabtrag.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren
vorgeschlagen, daß gekennzeichnet ist durch gleichzeitiges Räumen zweier benachbarter Profilnuten in einem Räumzug mittels zweier im Abstand und in der Winkellage der Teilung der herzustellenden Profilnuten aufgespannter Räumwerkzeuge.

Der wesentlichste mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Vorteil besteht in der Verkürzung der Bearbeitungszeit, indem gleichzeitig zwei Profilnuten bearbeitet werden können.
Dabei kann es sich je nach Profilart und Profiltiefe entweder um eine Fertigbearbeitung jeweils zweier Profilnuten in einem

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Räumzug handeln, oder aber es kann eines dar Räumwerkzeuge ein Vorräumwerkzeug, das andere ein Fertigräumwerkzeug sein, und mit jedem Räumzug gleichzeitig die eine Profilnut vor- und die benachbarte fertiggeräumt werden, wobei lediglich vor dem ersten mit beiden Räumwerkzeugen ausgeführten Räumzug eine erste Anfangsnut in den Drehkörper eingebracht wird. Der zweite wesentliche Vorteil des gleichzeitigen Räumens zweier benachbarter Profilnuten besteht also in der besseren Anpassungsmöglichkeit der vorhandenen Maschinenkapazität an den tatsächlich durchzuführenden Räumvorgang. Auf diese Weise wird.für tiefe und komplizierte Profilnuten nur ein verhältnismäßig kurzer Arbeitshub benötigt, in dem die Gesamtlänge des Räumwerkzeugs auf zwei Teillängen aufgeteilt ist, was im Endergebnis dazu führt, kleinere Räummaschinen für solche komplizierte Profilnuten verwenden zu können.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt folgende nacheinander auszuführende Verfahrensschritte:

a) Mittels eines allein aufgespannten Vorräumwerkzeugs wird

in einem ersten Räumzug eine Anfangsnut mit dem gewünschten Vorräumprofil hergestellt.

b) Neben das Vorräumwerkzeug wird im Abstand und in der Winkellage der Teilung der herzustellenden Profilnuten ein Fertigräumwerkzeug aufgespannt.

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c) Das Werkstück wird so eingestellt, daß die Anfangsnut in Höhe und Lage des Fertigprofils zum Fertigräumwerkzeug stimmt.

d) In einem zweiten Räumzug wird gleichzeitig mit beiden Räumwerkzeugen die Anfangsnut fertig- und eine zweite Nut vorgeräumt.

e) Durch weiteres Verdrehen des Drehkörpers jeweils um die Teilung und Ausführen jeweils eines weiteren Räumzugs mit beiden Werkzeugen gleichzeitig werden alle weiteren Nuten des Drehkörpers hergestellt.

Durch die Bearbeitung der Anfangsnut in einem ersten Räumzug mit nur einem Räumwerkzeug braucht das Werkstück nicht umgespannt zu werden, sondern kann in einer einzigen Aufspannung fertigbearbeitet werden.

Im weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein oben beschriebenes Räumverfahren, bei dem die Richtung der herzustellenden Profilnuten nicht parallel zur Richtung der Achse des Drehkörpers ist und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsabschnitt des Fertigräumwerkzeugs als Ausgleichswerkzeug ausgebildet ist, mit dem die in der vorgeräumten Nut vorhandenen Winkelfehler ausge-

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glichen werden. Da sowohl das Vorräumwerkzeug als auch das Fertigwerkzeug auf dem selben Werkzeugschlitten befestigt sind, kann nur die Bewegungsrichtung des Fertigräumwerkzeugs mit der Axialrichtung der herzustellenden Profilnut übereinstimmen, während die Bewegungsrichtung des Vorräumwerkzeugs in diesem Fall mit der Axialrichtung der von hier vorzuräumenden Profilnut einen geringen Winkel einschließt. Der hierdurch bedingte Bearbeitungsfehler wird vom Ausgleichswerkzeug, das den Anfangsabschnitt des Fertigräumwerkzeugs bildet, leicht ausgeglichen, ohne daß ein Abschnitt des Fertigräumwerkezeugs mit zu großer Spantiefe überbeansprucht würde oder andererseits nur ungenügend großes Aufmaß am Profil stehengelassen würde, so daß das Fertigprofil nicht erreicht werden könnte.

In besonders vorteilhafter Weise wird das Verfahren zur Herstellung der Haltenuten für Turboschaufeln in der Rotorscheibe einer Turbomaschine angewendet, da hier eine Vielzahl von Profilnuten in einem schwer spanabhebend bearbeitbaren Werkstoff mit niedrigen Schnittgeschwindigkeiten geräumt werden müssen.

Im weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens und ist dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Werkzeugschlitten über einem Räumbalken eine den Räumwerkzeugen und der gegenseitigen Zu-

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Ordnung der Profilnuten angepaßte T-förmige Auflageleiste befestigt ist, in deren beiden Winkelräumen die Einzelabschnitte der Vor- und Fertigräumwerkzeuge gespannt sind, v/obei Füllstücke mit dem Spannprofil der Räumwerkzeuge dort eingesetzt sind, wo sich nur auf einer Seite der Aufnahmeleiste ein Räumwerkzeugabschnitt befindet. Durch die T-förmige Auflageleiste wird ein sehr geringer Abstand zwischen den beiden nebeneinander liegenden Räumwerkzeugen möglich, was bei enger Teilung der zu räumenden Profilnuten sehr wesentlich ist. Ein weiterer Vorteil dieser Aufspannart besteht darin, daß ein bei herkömmlichen Räummaschinen üblicher Werkzeughalter nur in sehr geringem Umfang, nämlich durch Einsetzen der T-förmigen Auflageleiste geändert werden muaß, so daß also mit einer Universalmaschine gearbeitet werden kann. Schließlich ergibt sich durch das Gegeneinanderspannen der beiden Räumwerkzeuge eine sehr steife Aufspannung der Einzelwerkzeuge, indem das benachbarte Werkzeug und dessen Spannelemente jeweils mit als Abstützelement verwendet werden.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 den Querschnitt eines Werkzeughalters, wie er

zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Verwendung findet,

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Fig. 2 eine Teilansicht eines nach dem Verfahren zu

bearbeitenden Werkstückes, in dem die ersten beiden Profilnuten eingezeichnet sind,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Werkstück gemäß Fig. entsprechend der Linie III-III,

Fig. 4 eine Ansicht des Werkstücks in Pfeilrichtung IV aus Fig. 3,

Fig. 5 eine Stirnansicht eines Vorräumwarkzeuges und Fig. 6 eine Stirnansicht eines Fertigräumwerkzeuges.

Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Räumbalken ist mit 30 bezeichnet. In dem Räumbalken 30 sind Befestigungsbohrungen 31 und 32 vorgesehen, die dazu dienen, ihn auf einem nicht dargestellten Werkzeugschlitten einer Räummaschine zu befestigen. In eine Ausnehmung des Räumbalksns ist eine T-förmige Auflageleiste 35 eingesetzt und mit dem Räumbalken verspannt. Mit Hilfe von Spannpratzen 33 und 34 sind ein Vorräumwerkzeug 21 und ein Fertigräumwerkzeug 22 gegen die Auflageleiste 35 gespannt. Die Auflageleiste 35 ist in ihrer Kontur dam jeweils zu bearbeitenden Drehliörper angepaßt, indem die .Spannflächen in Neigung und Abstand zueinander der

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Lage der Profilnuten im Werkstück entsprechen. In Fig. 1 ist ein zu bearbeitender Drehkörper 23 strichpunktiert angedeutet.

In einem ersten Verfahrensschritt ist nur das Vorräumwerkzeug 21 auf die T-förmige Auflageleiste 35 aufgespannt, während an der Stelle des Fertigräumwerkzeuges 22 Füllstücke eingesetzt sind, die von der Spannpratze 34 in gleicher Weise wie das Fertigräumwerkzeug 22 erfaßt werden und in den Winkelraum der Auflageleiste 35 gepreßt werden. Mittels des Vorräumwerkzeuges .21 wird die in Fig. 1 mit 25 bezeichnete Profilnut vorgeräumt. Das Profil des Vorräumwerkzeugs 21 ergibt sich aus Fig. 5, in der die Einzelabschnitte des Vorräumwerkzeugs 21 mit den Bezugszeichen 1 bis 9 versehen sind. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das Fertigräumwerkzeug 22 auf die Auflageleiste 35 aufgespannt, wie es in Fig. 1 angedeutet ist. Der Drehkörper 23 wird um die Teilung der Profilnuten in Richtung des Uhrzeigersinns gedreht, so daß die vorgeräumte Profilnut 25, die sich vorher an der Stelle der Profilnut 24 befunden hat, sich in der in Fig. 1 dargestellten Position befindet. In einem zweiten Räumzug wird nun mit beiden Räumwerkzeugen 21 und 22 gleichzeitig geräumt und zwar wird die Profilnut 24 vorgeräumt und die Profilnut 25 fertiggeräumt. Das Profil des Fertigräumwerkzeuges 22 ist in Fig. 6 dargestellt, wobei die Einzelabschnitte des Fertigräumwerkzeugs mit den Bezugszeichen 9a bis 18 bezeichnet sind. Die

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Endkontur des Einzelabschnitts 9a des Fertxgräumwerkzeuges 22 ist die selbe wie die Kontur des Einzelabschnitts 9 des Vorräurawerkzeugs 21.

In Fig. 2 ist das Werkstück (= Drehkörper) 23 in Ansicht dargestellt, und es sind die Profilnuten 24 und 25 eingezeichnet. Im Schnittbild gemäß Fig. 3 ist eine Zentralbohrung 26 des Drehkörpers 22 zu sehen, die der zentrischen Aufnahme des Drehkörpers dient, während ein Ansatzbund 27 mit einer Radialnut der genauen Positionierung des Drehkörpers auf der Räummaschine dient. Aus der Ansicht gemäß Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Profilnuten (24, 25 und weitere) gegenüber der Drehachse des Werkstücks 23 geneigt sind. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, daß die Vorschubrichtung des Vorräumwerkzeuges 21 genau mit der Längsrichtung der zu räumenden Profilnut übereinstimmt, wenn diese Bedingung für das Fertigräumwerkzeug 22 eingehalten ist. Vor allem deshalb soll, wie oben bereits angegeben, das Anfangsprofil 9a des Fertxgräumwerkzeugs 22 mit dem Endprofil 9 des Vorräumwerkzeuges 21 übereinstimmen. Es kann auch wie oben beschrieben, ein spezielles Ausgleichswerkzeug als Anfangsabschnitt des Fertigräumwerkzeuges vorgesehen werden, um den Winkelfehler auszugleichen ohne pro Zahn des Räumwerkzeuges zu große Spandicken zu erhalten.

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Claims

Patentansprüche

M.j Verfahren zur Herstellung einer Reihe von benachbarten Profilnuten mit untereinander gleicher Teilung in der Umfangsflache eines Drehkörpers durch Räumen, gekennzeichnet durch gleichzeitiges Räumen zweier benachbarter Profilnuten in einem Räumzug mittels zweier im Abstand und in der Winkellage der Teilung der herzustellenden Profilnuten aufgespannter Räumwerkzeuge.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Räumwerkzeuge ein Vorräumwerkzeug, das andere e"'n Fertigräumwerkzeug ist und mit jedem Räumzug gleichzeitig eine Profilnut vor- und die benachbarte fertiggeräumt wird, wobei vor dem ersten mit beiden Räumwerkzeugen ausgeführten Räutnzug eine erste Anfangsnut in den Drehkörper eingebracht wurde.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende nacheinander auszuführende Verfahrensschritte:

a) Mittels eines allein aufgespannten Vorräumwerkzeugs wird in einem ersten Räumzug eine Anfangsnut mit dem gewünschten Vorräumprofil hergestellt.

b) Neben das Vorräumwerkzeug wird im Abstand und in der Winkellage der Teilung der herzustellenden Profilnuten ein Fertigräumwerkzeug aufgespannt.

c) Der Drehkörper wird so eingestellt, daß die Anfangsnut in Höhe und Lage des Fertigprofils zum Fertigräumwerkzeug stimmt.

d) In einem zweiten Räumzug wird gleichzeitig mit beiden Räumwerkzeugen die Anfangsnut fertig- und eine zweite Nut vorgeräumt.

e) Durch weiteres Verdrehen des Drehkörpers jeweils um die Teilung und Ausführen jeweils eines weiteren Räumzugs mit beiden Werkzeugen gleichzeitig werden alle v/eiteren Nuten des Drehkörpers hergestellt.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Richtung der herzustellenden Profilnuten nicht parallel zur Richtung der Achse des Drehkörpers ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsabschnitt des Fertigräumwerkzeugs als Ausgleichswerkzeug ausgebildet ist, mit dem die in der vorgeräumten Nut vorhandenen Winkelfehler ausgeglichen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper eine Rotorscheibe für eine Turbomaschine ist und die Profilnuten die Haltenuten für Turboschaufeln sind.
6.j Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Werkzeugschlitten über einen Räumbalken (30) eine den Räumwerkzeugen und der der gegenseitigen Zuordnung der Profilnuten angepaßte T-förmige Auflageleiste (35) befestigt ist, in deren beiden Winkelräumen die Einzelabschnitte der Vor- und Fertigräumwerkzeuge (21, 22) gespannt sind, wobei Füllstücke mit dem Spannprofil der Räumwerkzeuge dort eingesetzt sind, wo sich nur auf einer Seite der Aufnahmeleiste ein Räumwerkzeugabschnitt befindet.

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