DE578623C

DE578623C - Verfahren und Vorrichtung zum Fraesen von Propellerflaechen

Info

Publication number: DE578623C
Application number: DE1930578623D
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH GEBERS DR ING
Current assignee: FRIEDRICH GEBERS DR ING
Priority date: 1930-01-22
Filing date: 1930-11-09
Publication date: 1933-06-15
Also published as: DE535518C; GB369226A; FR709835A; US1933798A; GB369652A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das, unter Benutzung des Erfindungsgedankens des Hauptpatentes, gestattet, beide Seiten der Flügel eines Propellers gleichzeitig und selbsttätig zu bearbeiten. Hierfür sind für Sog- und Druckseite eines Flügels je ein Fräser vorgesehen, wobei der Fräser so eingestellt ist, daß die Erzeugende in der Ebene des Fräsers liegt. Das Verfahren besteht nun darin, daß der Fräser für das Fräsen der Propellersogfläche nach einer aus einem Zylinderschnitt durch den Propellerflügel entwickelten Kurve der Flügeldicke oder nach einem Hilfsmodell gesteuert wird,_ das nach einer ähnlichen Kurve hergestellt ist.

Eine zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung dienende Vorrichtung ist nebst dem zeichnerischen Verfahren in den beiliegenden Zeichnungen schematisch beispielsweise veranschaulicht. Es stellen dar:

Fig. ι die Anordnung der Fräser nach den bekannten Verfahren,

Fig. 2 und 3 die Anordnung der Fräser nach der Erfindung,

Fig. 4 und 5 Lage der Fräser nach den bekannten Verfahren bei verschiedener Steigung,

Fig. 6 Profilkurvenzüge für das Fräsen nach bekannten Verfahren und nach der Erfindung,

Fig. 7 das zeichnerische Verfahren, um die Propellersogfläche ohne Anwendung eines Hilfsmodells mit der weiter unten beschriebenen Vorrichtung bearbeiten zu können,

Fig. 8 die für die Bearbeitung der Propeller erforderliche Einrichtung, um sowohl nach einer Zeichnung als auch nach, einem Hilfsmodell, welches seinerseits nach einer Zeichnung bearbeitet wird, die Propellersogfläche zu fräsen,

Fig. 9 das zeichnerische Verfahren, um die für die Bearbeitung eines Hilfsmodells notwendige zeichnerische Unterlage zu gewinnen,

Fig. 10 die durch dieses zeichnerische Verfahren gewonnene Kurve,

Fig. 11 die besondere Konstruktion einer Führungsrolle für die Übertragung der Form des Modells auf die Fräsvorrichtung,

Fig. 12 die besondere Form eines Fräsers der Fräsvorrichtung, welcher eine genaue Formgebung ermöglicht.

Bei den bisher üblichen Fräsverfahren liegen die Fräskreise senkrecht zur Richtung der Erzeugenden (siehe hierzu Fig. 1 des Hauptpatentes) und berühren das Profil, wie in Fig. ι gezeigt, so, daß die Verbindungslinien der Berührungspunkte a-b, c-d eine verschieden starke Neigung gegenüber der horizontalen Propellerachse besitzen. In Fig. 2 ist die Anordnung der Fräser nach der Er-

findung an dem gleichen Profil wie in Fig. ι und in gleichen Lagen dargestellt, und es ist zu ersehen, daß die Verbindungslinien der Berührungspunkte Ci^b₁, C₁-O₁, die gleichzeitig die gefrästen Profildicken darstellen, stets in die Richtung der Propellerachse fallen. Der hieraus entstehende Vorteil ergibt sich aus den folgenden Betrachtungen:

Die Verstellung des Fräserabstandes erfolgt ίο allgemein in Richtung der Propellerachse. Nach der Erfindung (Fig. 2) ist diese Verstellung lediglich abhängig von der jeweiligen Flügeldicke parallel zur Propellerachse. Bei der bekannten Anordnung nach Fig. 1 wird diese Verstellung, d. h. der Fräserabstand, nicht allein von der Flügeldicke bestimmt, sondern ist auch noch von der Größe der Steigung und vom Fräserradius abhängig, wie aus Fig. 4 und 5 klar ersichtlich. Da sich die Steigung des Flügels mit dem Abstand von der Propellerachse ändert, so wäre eine dauernde zusätzliche Verstellung des Fräserabstandes erforderlich (vgl. o-f der Fig. 4 mit °i"/i der Fig. 5) und damit eine selbsttätige Bearbeitung unmöglich.

Erfindungsgemäß wird dagegen nach Fig. 2, wie unten näher ausgeführt, ein solches automatisches Arbeiten möglich gemacht, da hier der Abstand der Fräser nur proportional der Dickenänderung des Flügels verstellt zu werden braucht.

Aus bestimmten Gründen wird erfindungsgemäß der Fräser für die Sogseite des Flügels, wie Fig. 3 zeigt, abgerundet. Der bei der automatischen Fräsung entstehende Fehler ist jedoch, wie man schon aus Fig. 3 entnehmen kann, sehr klein und hat keine praktische Bedeutung.

Bei den bekannten Fräseinrichtungen für Propeller wird eine gezeichnete Profilkurve, in Fig. 6 mit A-C bezeichnet, mit einer Visiervorrichtung umfahren, die die Steuerung der Fräser bewirkt. Das Visieren ist aber bei großen Propellern wegen der großen Steigungshöhe B-C sehr unbequem, und es werden dadurch leicht Fehler verursacht. Erfindungsgemäß wird nun ein aus einem Zylinderschnitt entwickelter Kurvenzug A-B umfahren, dessen größte Höhe etwa nur ein Fünftel der Höhe B-C beträgt. Damit wird der Tisch für die Kurve erheblich kleiner, die Organe der Visier- und Steuereinrichtung werden einfacher, und das Visieren wird wesentlich erleichtert.

In Fig. 7 ist ein Propellerflügel in Aufsicht mit verschiedenen Zylinderschnitten dargestellt, die gestreckt und um senkrecht zur Flügelmittellinie stehende Achsen in die Zeichenebene geklappt werden. Beispielsweise erscheint Zylinderschnitt a-a in der Zeichenebene als Schnitt b-b. Aus den Zylinderschnitten werden nun erfindungsgemäß durch einfache Umwandlung Kurvenzüge gewonnen, nach denen der Flügel auf der Sogseite bearbeitet wird. Zylinderschnitte, z. B. a-a, werden von der Propellerachse 0 aus senkrecht auf einen Zylindermantel c-c projiziert und diese Projektion auf einer den- Zylindermantel c-c berührenden Vertikalebene d-d abgewickelt. Legt man diese Vertikalebene in die Zeichenebene um, so wird die Projektion des Zylindersc'hnittes a-a durch den Kurvenzug / wiedergegeben. Der Zylinderschnitt ist durch die Projektion in horizontaler Richtung gestreckt worden, wobei jedoch die Flügeldicken /_t, f₂, f₃ des Schnittes a-a in der abgewickelten Projektion/ an entsprechenden Stellen in gleicher Größe .wiedererscheinen. Für die in der Nähe der Nabe liegenden Zylinderschnitte und besonders für große Steigungen würde der Kurvenzug f eine große Vertikalausdehnung besitzen. Die Beschränktheit senkrechter Einvisierungsmöglichkeit zwingt aber zu einer Beschränkung dieser Höhe auf ein bestimmtes Maß. Deshalb werden erfindungsgemäß die Dicken Z₁, f₂, f₃ usw. senkrecht von der horizontalen Geraden e-e aus aufgetragen, und es entsteht so die Kurve g. Diese Kurve gibt also nur die Dicke des Flügels in der Richtung einer Parallelen zur Propellerachse an. Für die Ermittlung von dem Kurvenzug g braucht man nicht alle Einzelhandlungen, die hier zum Verständnis beschrieben· wurden, praktisch auszuführen, sondern man kann aus den meist auf Propellerzeichnungen angegebenen abgewickelten Zylinderschnitten unmittelbar unter Berücksichtigung der Steigung die Kurve g aufzeichnen. Alle Kurven haben stets die gleiche Grundlinie e-e gemeinsam.

Nach Fig. 8 wird die Zeichnung der Kurve g auf einen Tisch I aufgelegt. Dieser Tisch wird entsprechend dem Radius o-c der Fig. 7 durch Abrollung der jeweiligen Flügeldrehung eines zu bearbeitenden Propellers bewegt. Mit Hilfe einer Handkurbel 3 kann mittels einer Schraubspindel 5 über dieser Zeichnung eine Visiereinrichtung 6 senkrecht zur Grundlinie dieser Zeichnung bewegt werden. Dabei wird durch Zahnräderüber-Setzungsgetriebe 4, Welle 4_ß, Kegelräderpaar 7, Welle 7_a, ein weiteres Kegelräderpaar 8, von dem das Kegelrad 9 verschiebbar auf seiner Welle angeordnet ist, ferner durch ein Zahnrad 10 und eine Zahnstange 11, die an dem Support 19 für die Fräsvorrichtung der Sogseite befestigt ist, die jeweilige Dicke des Flügels auf diese Fräsvorrichtung übertragen. Diese Übertragung kann auch durch andere bekannte Mittel, etwa unter Anwendung einer Schraubspindel und Antrieb mit gleitendem Zahnradeingriff, geschehen.

Die Steigung des Flügels wird nun, wie schon im Hauptpatent angegeben, sowohl für die Druck- als auch für die Sogseite durch eine Rolle 12, an der sich ein Führungslineal 13 in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Propellers vorbeibewegt oder auch in bekannter Weise, wenn es sich um konstante Steigungen handelt, durch ein nicht eingezeichnetes Rädervorgelege auf beide Fräser übertragen. Der von dem Lineal 13 den beiden Fräsern 14 und I4_a erteilten Bewegung zur Erzielung der Steigung wird nun durch die vorher geschilderte Einrichtung eine zweite Bewegung des Fräsers I4_ß überlagert, die dazu dient, dem Flügel an jeder Stelle die gewünschte Dicke zu geben. Es kann somit gleichzeitig auf der Druck- und der Sogseite in dem betreffenden Zylinderschnitt die maschinelle Bearbeitung des Propellers durch einen Fräser 14 für die Druckseite und einen Fräser I4_e für die Sogseite des Propellers stattfinden.

Die Fräsvorrichtung besteht aus einem für beide Fräser 14 und I4_O gemeinsamen Support 15, der in der geschilderten Weise parallel zur Propellerachse gesteuert wird, und auf welchen die getrennten Vorschubapparate aufgesetzt sind. Die Fräser selbst lassen sich außerdem mit Hilfe von in die Richtung der Erzeugenden einzustellenden Supporten i6-i6_a nach der Propellermitte zu bewegen, und es kann somit die Fräsung auf jedem beliebigen Zylinderschnitt stattfinden.

Der Kurvenzug g wird für etliche Zylinderschnitte angefertigt, und man kann, wenn man die Abstände der Zylinderschnitte entsprechend verkleinert, beliebig viel derartige Schnitte auf den Propeller übertragen. Im allgemeinen wird die Zeichnung einer bestimmten Anzahl genügen, wenn man die Visiereinrichtung 6 mit einer Verstellvorrichtung gegenüber ihrer Schraubspindelmutter versieht, die gestattet, Unterstufen in der Dicke einzuschalten und dann immer die benachbarte Kurve zu umfahren.

Das Übersetzungsgetriebe 4, welches durch die vorerwähnte Handkurbel 3 für die Umfahrung der Kurve g bewegt wird, ermöglicht Zeichnungen auch in vergrößertem Maßstab der Dicke zu verwenden, wenn man dadurch die Genauigkeit der Fräsung zu steigern glaubt.

Der zu fräsende Propeller 2 sitzt auf einer Welle 17, die motorisch mit einem bestimmten Ausschlag hin und her gedreht wird.

Die oben beschriebene Einrichtung zur Steuerung des Fräsers I4_a wird durch die Kurbel 3 von Hand betätigt.

Um nun selbsttätig die ganze Propellerfläche bearbeiten zu können, ,ist für die Steuerung des Fräsers I4_a ein Hilfsmodell 22 und eine Abtastvorrichtung vorgesehen. Für das Modell ist eine weitere Welle 18 angeordnet, die mit der Welle 17 durch ein nicht gezeichnetes Rädervorgelege gleich oder entgegengesetzt gedreht werden kann. Ein Zahnrad 20 ist auf der Welle 17 lose aufgesetzt und kann mit einem Schneckenrad 21, welches fest auf der Welle 17 sitzt, jeweils gekuppelt werden. Dieses Schneckenrad dient dazu, um nach Fertigstellung eines Propellerfiügels den Propeller mittels der Welle 17 so weit zu drehen, daß der nächste Flügel zwischen den Fräsern zur Bearbeitung kommt. Auf die Welle 18 ist das Hilfsmodell 22 aufgesetzt. Dieses Hilfsmodell kann entweder mit der vorher angegebenen Propellerfräsvorrichtung bearbeitet wenden, dann muß man es auf die Welle 17 umstecken, oder man kann es auch unmittelbar an der gezeichneten Stelle bearbeiten. Diese Bearbeitung wird weiter unten näher erläutert.

Das Hilfsmodell 22 ist lediglich ein Modell der Dicke des Propellers parallel zur Propellerachse. An dem schwenkbaren Hilfsmodell 22 liegt eine Führungsrolle 23 an, die mittels einer Zahnstange 24, eines Zahnrades25, einer Welle25_a und mittels des Kegelraderpaares 26 und des Kegelrades 9 auf den Support des Sogseitenfräsers I4_a wirkt, so daß bei gleichem selbsttätigen Vorrücken der entsprechenden Fräser- und Führungsrollensüpporte während der Propellerschwenkung eine vollkommen selbsttätige Vorder- und Rückseitenfräsung des Propellerfiügels gleichzeitig stattfindet.

Um die selbsttätigen Vorschübe in radialer Richtung für die Rolle am Hilfsmodell und für die Fräser in der Richtung beliebig geneigter Erzeugenden gleich zu machen, wird man dem Flügel des Hilfsroodells die Länge der Erzeugenden des Propellers geben.

Die Führungsrolle 23 hat zweckmäßig eine Form, wie bei 30 in Fig. 11 veranschaulicht. Es ist dies eine bombierte Außenform mit einem Radius 31, welcher gleich ist dem Radius 32 des zur Verwendung gelangenden Fräsers, der in Fig. 12 veranschaulicht ist.

Der Fräser weist in Übereinstimmung mit der Führungsrolle zweckmäßig einen kreisbogenförmigen Querschnitt, Radius 34, auf, dessen Krümmung durch den Radius der Führungsrolle an der die Erzeugende des Propellers tangierenden Stelle bestimmt ist, Radius des Durchmessers 33, Fig. 11.

Den verschiedenen Neigungen der Erzeugenden entsprechend müßten dann auch Fräser mit verschiedenem Radius 34 verwendet werden. Wenn man jedoch eine Anordnung trifft, daß angenähert immer der groß te Durchmesser der Rolle 30 mit der Erzeugenden in Berührung kommt, so ist nur ein einziger

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Fräser erforderlich, dessen Radius 34 dann gleich dem halben größten Durchmesser der Rolle ist. Diese Anordnung kann so getroffen sein, daß entweder die Rolle 30 um den Drehpunkt 35 bis in die gestrichelte Lage, Fig. 11, geschwenkt wird, oder daß der Flügel so angeordnet wird, daß dessen Erzeugende annähernd parallel zur Rollenachse liegt.

ίο In der Fig. 9 stellt h einen Zylinderschnitt durch· einen Propellerflügel mit seiner Neigung dar. An der Sogseite entlang rollt ein Führungsrollenkreis i entsprechend dem Durchmesser an der betreffenden Anlagestelle, ig Durchmesser 33, bzw. größter Rollendurchmesser nach Fig. 11, wie vorher geschildert. Der Abstand k des Mittelpunktes dieses Kreises von der Steigungslinie wird nun über der horizontalen Grundlinie aufgetragen als Abstand I des Mittelpunktes des Führungsrollenkreises für den Kurvenzug ha. Um diesen Mittelpunkt wird ein Kreis entsprechend dem Radius der betreffenden Anlagestelle der Führungsrolle geschlagen, und man erhält so einen Punkt m der Kurve ha.

Nachdem in dieser Weise die Kurve/ία hergestellt ist, wird diese nun in analoger Weise, wie vorher in Fig. 7 der betreffende Zylinderschnitt a~a auf den Zylindermantel c-c, projiziert und die Projektion auf der Ebene d-d (Fig. 7) abgewickelt. Man erhält dann einen gestreckten Profilschnitt, wie mit p in Fig. 10 angegeben.

Fig. 10 enthält außer diesem Schnitt p noch einen in die Länge gestreckten, gestrichelten weiteren Dickenschnitt q. Dies ist ein Schnitt in der Nähe der Nabe, und er soll zeigen, daß man in diesem Fall entweder nur nach einer Richtung, nämlich immer von der Mitte des Schnittes aus nach beiden Enden, fräsen kann, da das Aufrollen der Rolle wegen zu großer Steilheit der Bahn nicht mehr möglich wäre^ oder idaß man gezwungen ist, an diesen Stellen die Zylinderschnitte des Hilfsmodells bedeutend stärker zu strecken, <d. h. die Flügelbreite des Hilfsmodells an der Nabe wesentlich zu vergrößern und durch entsprechende Übersetzungsgetriebe dafür zu sorgen, daß die Bewegung des Hilfsmodells sich über einen entsprechend größeren Kreisbogen erstreckt als die Schwenkbewegung des Propellers.

In der Fig. 8 ist noch eine Vorrichtung angedeutet, die ermöglicht, das Hilfsmodell für die Dicken des Propellers unmittelbar nach der Zeichnung zu bearbeiten. Man steuert zu diesem Zweck mittels der Handkurbel 3, Zahnräder4, Welle 4_a, Kegelräder 7, Welle 7₀, Kegelräder 26, Welle 25_e, Zahnrad 25, Zahnstange 24 unmittelbar einen Fräser 27. Diesen Fräser kann man zur Wirkung bringen, entweder indeni man ihn auf den Support der Führungsrolle setzt, oder ihn mittels einer Drehvorrichtung zu dem Hilfsmodell heranschwenkt. .

Für Rechts- und Linkspropeller bedarf es nur der einmaligen Herstellung dieses Flügeldickenmodells,, da es durch ein nicht gezeichnetes Übersetzungsgetriebe möglich ist, das Hilfsmodell entgegen der Drehrichtung des Propellers zu bewegen.

Es ist auch ohne weiteres möglich, mit der angegebenen Einrichtung einen beliebigen Propeller direkt zu kopieren.

Weitere Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung sind folgende:

Nach einem und demselben Dickenmodell kann ein Propeller beliebiger Steigung, aber gleicher projizierter Flügelfläche gefräst werden.

Durch Einschaltung entsprechender Übersetzungsgetriebe können ähnliche Propeller verschiedener Größe und schließlich auch durch Anwendung eines verschiedenen Hubes für die Propeller- und die Dickenmodellachse Propeller in der Breite 'gestreckterer oder zusammengezogener Flügel gefräst werden.

Claims

Patenta nspr ü chk:

ι. Verfahren zum Fräsen von Propellerflügelflächen nach Patent 535 51S, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser für das Fräsen der Propellersogfläche, der so eingestellt ist, daß die Erzeugende in der Ebene des Fräsers liegt, nach einer aus einem Zylinderschnitt durch den Propellerflügel entwickelten Kurve der Flügeldicke oder nach einem mit einer ähnlichen Kurve hergestellten Hilfsmodell (22) gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Fräsers nur in bezug auf die jeweilige, der Propellerachse parallelen Flügeldicke von einer Zeichnung oder von einem Modell aus geschieht, während die Steuerung der Steigung von einem Steigungslineal (13) oder von einem Rädergetriebe aus erfolgt, so daß der Steigungsbewegung des Fräsers die Bewegung zur Erzielung der jeweiligen Dicke überlagert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Führungsrolle (23),anwelchersichdasModell (22) vorbeibewegt, die Überlagerungsbewegung des Fräsers zur Erzielung der jeweiligen Flügeldicke selbsttätig erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zeichnung der Zylinderschnitte für das Modell der Rollkreis der Führungsrolle in der

Weise maßgebend ist, daß er sowohl an dem Zylinderschnitt des Propellers selbst als auch an der Krümmung der Dickenauftragung tangiert, und daß der Abstand des Mittelpunktes dieses Kreises in beiden Fällen von der Steigungslinie bzw. von der Waagerechten der Dickenauftragung aus gleich ist.
S. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Hilfsmodell gesteuerte Führungsrolle eine bombierte Form (30) aufweist, deren Krümmungsradius (31) gleich dem größten Fräserradius (32) ist.
6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser selbst einen kreisbogenförmigen Querschnitt, Radius 34, besitzt, dessen Krümmung durch den Radius der Führungsrolle an der die Erzeugende des Propellers tangierenden Stelle, Radius des Durchmessers 33, bestimmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen