DE6942822U

DE6942822U - Vorrichtung zur herstellung von hinterschnitten-kreisbogennuten.

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Publication number: DE6942822U
Application number: DE19696942822
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1969-07-31
Filing date: 1969-11-04
Publication date: 1971-08-05
Also published as: FR2053334A1; BE754082A; GB1309823A; DE1955385A1; FR2053334B1; SE358831B; NL7011193A; CH502152A

Description

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.Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Vorrichtung zur Herstellung voi* •Hinterscnriitteri-Kreisbogennuten.

Die Heuerung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von annähernd in Richtung; der Erzeugenden eines Drehkörpers verlaufenden, sit Hinterschnitten versehenen Kreisbogennuten, insbesondere Schaufelbefestigungsnuten an Rotoren von TurboscJhisen, durch einen Werkzeug-Spindelkopf, dessen Antriebsauf die Werkstückerzeugende normalstehend ist, und mit einem sich us die Achse der Antriebswelle drehenden Schneid· werkzeug für das Bearbeiten der beiden Nutflanken einer Torgearbeiteten Hut.

Es ist an sich bekannt, Profilnuten, die einem Kreisbogen folgen* durch ?ri»en herzustellen· Dabei wird ein in einem Yerkseugspindelkopf angeordneter fingerfräser in einem Radius geschwenkt, so dass seine Vorschubbewegung einen Kreis-

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bogen beschreibt und die Zähne des Fingerfräsers eine Nutenfianfce bearbeitet. Während der Schwenkbewegung in entgegengesetzter Richtimg heben die Zähne an den anderen Nutenflanken Späne ab. Durch diese Arbeitsweise sind für die Nutenstellung lange Arbeitszeiten notwendig, da die Pingerfräser nur mit

kleinstes! Vorschub und geringer Spantiefe vorangetrieben werden können.

Ausserdes treten bei diese? Herstellungsweise an den Fingerfräsern hSufig Sehlden durch die einseitige Beanspruchung des Schaftes auf, wenn is Verhältnis zur Nutbreite grosse Hinterschneidungen hergestellt werden sollen« Daher ist es z.B. bei der Fertigung von Tannenbauanuten notwendig, die beiden Flanken Jeweils in awei Durchgängen zu bearbeiten. Wegen der verlangten Oberflächengüte und den engen Bearbeitungstoleranzen wird teilweise noch ein dritter Werkzeug-Durchgang notwendig.

Bei der Herstellung von solchen gekrümmten Nuten mit Hinterstichen können die Methoden des einfachen Messens oder Fassens nicht angewandt werden, sondern es wird notwendig, mit Hilfe von Lehren oder Kalibern Vergleichsaessungen durchzuführen. Dabei ergeben sich jedoch grosse Schwierigkeiten, die auf der oftmals ungleichen Bearbeitung der Nutenflanken basieren. Vor allem muss bei der Bearbeitung der Kutenflanken mit der Gefahr von Profilverschiebungen gerechnet werden«

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Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde^ langen Bearbeitungszeiten für die Herstellung von Kreisbogennuten und Kintersehneidungen zu vermeiden und die langwierigen und dennoch ungenauen Methoden der Messung auszuschalten«

Die Lösung wird dadurch erreicht, dass zwei von der Antriebswelle angetriebene, rotierende Messerköpfe in zwei gegeneinander verschiebbaren an einer Grundplatte abgestützten Lagerelementen angeordnet sind, und dass die Messerköpfe aus Hingen mit Zahnfüssen und mit mehreren Schneidteilen gebildet sind, und die Schneiden der Schneidteile gleichzeitig je eine Nutflanke bearbeiten, deren Krümmung der des zugeordneten Messerkopfes entspricht.

Eine vorzugsweise Ausführungsform nach der Neuerung ist derart ausgebildet, dass jedes der Lagerelemente mit einem angelenkten Schwenkhebel ausgerüstet ist und die Schwenkhebel durch je ein Auge an einem feststehenden Zapfen drehbar gelagert sind, wobei Mittel zur Führung der gegeneinander verschiebbaren Lagerelemente an der Grundplatte vorgesehen sind.

Eine praktische Ausbildung der Vorrichtung gemäss der Neuerung ist dadurch ausgezeichnet, dass an der Grundplatte Mittel zur Steuerung des Vorschubs der Messerköpfe aus einer niehtkoaxialen Anfangsstellung in eine koaxiale Endstellung während des Spanabhubes und wieder in die Anfangstellung nach erfolgtem Arbeitsvorgang vorgesehen sind.

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Vorteilhaft ist eine Vorriehtang naoii der Neuerung in der gestaltet, dass die Messerköpfe aus zwei in parallelen Ebenen liegenden, mit Ausnehmungen versehenen Ringen gebildet sind und dass die Schneidteil-Püsse des zweiten Messerkopfes die Ausnehaungen des ersten Messerkopfes durchragen und dass die Schneidteil-Füsse des ersten. Messerkopfes in die Ausnehmungen des zweiten Messerkopfes hineinreichen, und dass während der Drehbewegung die Schneidteil-Füsse mit den Ausnehmungen zahnartig käminen, jedoch keine Fiächenberührung stattfindet.

Die Neuerung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werr den.

Fig. 1 und Fig. 2 stellen ein Schema des Arbeitsverfahrens der beiden Messerköpfe dar.

Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Werkzeug-Spindelkopfes bei Arbeitsbeginn und bei Ende des Spaiiabhubes.

Fig^ 5 ist eis senkrechter Schnitt durch den in Fig. 5 ins! ^ dargestellten Weriseugspindelkopf entlang der linie A-A, jedoch in vergrcssertea Mass tab.

Fig. 6 stellt einen Schnitt durch die beiden aus dem Werkzeugkopf herausgelösten Messerköpfe nach der Triple B-B dar.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf beide in Fig. 6 ge-•Chnittenen Messerkopfe -von der während der Bearbeitung der \ Mut zugewandten Seite«

In den Fig. 1 bis 7 sind entsprechende Teile alt gleichen fcezugsziffern bezeichnet·

In Fig* 1 ist ein durch eine dicke strichpunktierte linie symbolisiertes Werkzeug 9 dargestellt* wobei gleichzeitig Linien die beiden zu bearbeitenden 3iutenfian5een 7 und δ |

kennzeichnen· Bin schematisch gezeichneter Kesserkop? 1, der H

in einem Tragring 3 gleitend oder rollend, wie «torch 5 angedeutet, gelagert ist* wird in die vorgearbeitete 2fut (7»8) eingeführt. Das Einführen erfolgt durch eiae in Richtung auf eine Werkstüiikerzeugende normalstehende Zustellbswegußg des gesamten Werkzeugspindeikopfes.

Der zweite Messerkopf 2 mit kleinerem Durchmesser isit eben - ;

falls schematisch dargestellt und liegt geometrisch inner- j

I halb des ersten Messerkopfes 1, der den grösseren Durchmesser aufweist. Der Messerkopf 2 wird gleichzeitig alt öea Messerkopf 1 durch die oben beschriebene Zustellbewegüng in die vorgearbeitete Nut eingeführt, wonach die beläes Messerkopf© wafe

Rotation die beiden Flanken 7 und 8 berühre** usd der Spanabhub erfolgt.

In der in Fig. 1 dargestellten Sinfahrstellung ist erkennbar, dass sich die mit H-, und H_p bezeichneten Botationsaehsen der Messerköpfe .1 -und 2 in einer niehtkoasialen Lage befinden.

Fig. 2 zeigt ein mit der Fig. 1 übereinstiEHaendes Sehgna des Arbeitsverfahrens* Der Unterschied der beiden Figuren ist durch die während des Vorschubes vorgenommene Ver schiebung der beiden Arbeitskreise der Messerköpfe 1 und 2 gegeben. Die Verschiebung der Rotationsachsen M, und M₂ wird bei einer koaxialen Stellung der beiden beendet* Aus dieser Tatsache resultiert.» dass das Profil zu dieses Zeitpunkt die Endmasse der Nutenflanken 7*8 aufweist«

Danach werden die beiden Messerköpfe 1 und 2 wieder in die Anfangsstellung zurück verschoben und gleich der Zustellbewegung, Jedoch in entgegengesetzter Richtung aus der Nut des Werkstückes 9 ausgefahren.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform eines V/erkzeugkopfes, wie er z.B. auf den Spindelkopf einer herkömmlichen Viaagrecht-Fräsraaschine angebracht werden kann. Die beiden Messerköpfe 1*2 werden wie in Fig. 1 und 2 mit Hilfe von Lagern 5,6 in den Tragringen 5,4 drehbar aufgenommen. An die beiden Tragringe 3,4 sind voneinander unabhängige Schwenkhebel angeienkt, deren zweites Ende durch je ein Augenlager 26,27

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gebildet 1st. Diese Äageniager 26,27 sind an einem auf der Grandplatte 1% befestigten Lagerzapfen 10 drehbar angeordnet, welcher den Drehpunkt für die beiden gegeneinander schwenkbarer 'Tragringe 3**=· bildet. Zur Führung derselben sind an ihrem Ifeifang Ansätze 15 vorgesehen, die Führungssehlitze aufweisen. Die Pünrungsscplltze nehmen Bolzen 25 auf, welche ebenfalls an der Grundplatte 3Λ befestigt sind. Damit wird eine genaue Führung der Yersehiebebesiegung erreicht und zugleicxi ist ein Hittel gegessä, ^ alt beiden Tragrings an eines eventuellen Abheben voneinander zu Mndern, und ihre Anlage an der Grundplatte "L\ zu gewährleisten·

An dea beiden Tragringen 3>4 sind weitere Pratzen 15 und l6 angelenkt > die von einen (Jetriebemotor 18 Über 2£urvenwalsen 17 die Vorschubbewegung auf die Tragringe über· tragen unä daait automatisch die Messerköpfe 1>2 verschieben.

Die Drehbewegung bzw. das Drehmoment wir-i von einer nicht gezeigten Antriebswelle nit der Achse M, an die die dargestellte Mitnehmerscheibe 24 angeschlossen ist, abgenommen. lieber in der Mitnehmerscheibe 24 befestigte Bolzen 23 und daraa beweglich angeordnete Hebel 19 und 20 werden die Messerköpfe 1 und 2 in Rotation versetzt. Der Hebel 19 ist mit seinem zweiten Ende über den Bolzen 21 direkt mit dem Messerkopf 2 verbunden. Der Hebel 20 wird dagegen mit dem entsprechenden Ende über den in einem Ansatz 22 befestigten Bolzen 21a mit des» Messerkopf 1 verbunden* wobei der Ansatz 22 zum Ausgleich der verScMedeüen Hääien der Messerköpf© dient»

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Fig. 4 zeigt die koaxiale Lage der Bearbeitung der schnittenen Kreisbogennuten mit dem gleichen Werkzeugspindelkopf wie in Fig. 3* wobei die Rotationsachsen M, und Mp dieser Figur mit der bezeichneten Achse M übereinstirsmen. Diese Stellung bedeutet gleichzeitig die Endstellung des Vorschubes und des Spanabhubes. Die Kurvenwalzen 17> die die Vorsehubgeschwindigkeit durch den Anstieg der Kurvenbahnen un4 den Vorschub selbst durch die Niveaudifferenz der Kurvenbahnen regeln, übernehmen im Anschluss an diese fcndt^ jllung die Rückführung der Messerköpfe in die Anfangest ellung, in Kelcher die Messerköpfe aus der Nut ausgefahren werden»

Fig4 5 zeigt einen Schnitt durch den Werkzeugspindelkopf, wobei die Schnitt ebene durch die an der Grundplatte befestigten, in diesem Fall eingeschraubten Führungsbolzen gekennzeichnet ist.

Die gegeneinander verschiebbaren Tragringe * ufcd 4 sind derart angeordnet, öass der Tragring 4 an der Grundplatte gleiten kann und der Tragring 3 auf dem Tragring 4 gleitend verschiebbar ist» Durch weitere Lagerelemente 30 und durch Befestigungsmittel, z.B. Schraubenmuttern 31, werden die Tragringe 3,4 mit der Grundplatte 14 verspannt, ohne die Verscfcdebungsbewegung der Teile gegeneinander zu hemmen. Im ersten, in diesem Fall vorderen Tragring 3, irt ein Lagersitzring 5 für innen und 5a für aussen vorgesehen. Diese bilden einerseits den inneren und äusseren Lagsrsli'z und andererseits dienen sie zur Aufnahme der AtxUchtungsmittel 32, die

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zwischen den beiden eingebaut werden. Im anderen Tragring 4 1st ein äusserer Lagersitzring nicht notwendig, da der äussere Lagersitz im Tragring 4 selbst vorgesehen ist« Ein Lagersitzring 6 weist den inneren Lagersitz auf und die Abdichtungsmittel 33 sind wieder zwischen Tragring 4 und dem Lagersitzring 6 angeordnet.

Die Lagersitzringe 5 und 6 stehen in mechanischer Verbindung mit der Antriebswelle 34, wobei eine Mitnehmerscheibe Zk an dieser H^llei slfefeels Schrauben 27 befestigt ist. Durch die in die Mitnehmerscheibe 24 eingeschraubten Bolzen 23 und die Bolzen 21» an denen die Schlepphebel 19 und 20 drehbar angeordnet sind, wird die bewegliche Verbindung hergestellt.

Da die beicäera Lagersitzringe 5*6 in ungleicher Distanz von der Mitnehmerscheibe 2% liegen, ist es notwendig, an dem Aufnalmering 5 einen Ansatz 22 anzuordnen, indem der Bolzen eingeschraubt wird* Die Schlepphebel 19 und 20 werden Jeweils durch an den Bolzen 23 vorgeseJhene Seegerringe gegen axiale Verschiebung gesichert.

Die Lagersitzringe 5 und 6 haben Jedoch liocia einfe Aufgabe zu übernehmen, die darin liegt, die eigentlichen Messerköpfe 1 und 2 an ihnen zu befestigen und ζτ2 -justieren bzw. zentrieren. Die beiden Messerköpfe sind in dieser Figur nur djarch eine strichpunktierte ümrisslinie gekennzeichnet, wobei die Federn 35 die Mitnahme Jedes Messerkopfes gewahrleisten. Die Messerköpfe können beispielsweise sit Schrauben, die am Umfang verdickt sind, an den Lagersitzringen 5 und 6 befestigt werden.

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Dabei v;ird einerseits eine Austauschmöglichkeit für die Verwendung eines anderen Messerkopfes gegeben und andererseits kann durch die Schraubverbindung die Feineinstellung der beiden Messerköpfe 1 und 2 zueinander auf einfache Weise erfolgen.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Messerköpfe 1 und 2, wobei an den Messerköpfen grundsätzlich drei Hauptteiie zu unterscheiden sind. Beim Messerkopf 1 bildet der Ring la das Grundeleisent, in dem die vorher erwähnten Schraubendurchgangslöcher vorgesehen sind. Weiter ist auf dem Ring la der Zahnfuss 16 aufgesetzt und an diesen schliesst wiederum der Zahnteil 28 an. Beim Messerkopf 1 sind ebenso die Teile Ring 2a und Zahnfuss 2b zu unterscheiden, nur weist der Zahnteil 29 seine Schneidkanten am äusseren Umfang auf, während die Schneidkanten des Zahnteiles 28 am inneren Umfang angeordnet sind.

Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Messerköpfen 1,2 ist dadurch gegeben, .dass der Ring la am inneren Umfang Ausnehmungen Ic aufweist, die für die teilweise Aufnahme der Zahnfüsse 2b des zweiten Messerkopfes 2 dienen. Dagegen werden im Ring 2a des Messerkopfes 2 keine Ausnehmungen vorgesehen, sondern der zwischen den Zahnfüssen 2b freibleibende Raum wird durch, die Zahnfüsse Ib teilweise ausgefüllt.

Die Bewegung, die die beiden Messerköpfe ausführen, könnte als das Kämmen eines innenverzahnten. Zahnkranzes mit einem aussenverzannten Ritzel bezeichnet werden, wobei

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jedoch keine gemeinsame Berührungsfläche besteht, sondern zwischen den Schneidtcdlfüssen Ib und 2b und der jeweiligen Ausnejhmung Ic und 2c iircner ein freier Raum bestehen bleibt.

Am Messerkopf 2 iiind noch Leisten 57 vorgesehen, an denen ein Abdeckblech 3>6 befestigt wird. Um den Zahnfuss 2b des Messerkopfes 2 werden Dichtungsstreifen 58 angeordnet, die durch -Fre55käno€ii 3^ es S3»aif«ss &*> befestigt werden* Die vorgesehene Abdeckung muss beweglich verschiebbar auf dem Abdeckblech 5¹S angebracht werden und ihre Grosse dem grösstmöglichen Verstellweg der beiden Kesserköpfe zueinander entsprechen* Die vollständige Abdeckung der beiden Messerköpfe 1,2 gegen die Nut zu, ist wegen der eventuell in die Spalte zwischen Messerkopf 1 und Messerkopf 2 eindringenden Späne notwendig, da diese für die unterschiedliche Drehbewegung ein Hessanis ergeben könnten.

Fig. ? zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der beiden Messerköpfe 1,2, wobei die Ausnehmungen Ie des Messerkopfes 1 besser erkennbar sind« Der in dieser Darstellung hinter dem vorgenannten liegende Messerkopf 2 durchragt die Ausnehmungen Ic mit seiiLesa Zahnfuss 2b, während in die durch die Zahnfüsse 2b gebildeten Lücke 2e die Zahnfüsse Ib des ersten Messerkopfes 1 hineinreichen.

Dadurch, dass die Abdeckung beweglieh ausgeführt ist, werden die Leisten 57 nur über den Innenbogen Jedes Zahnfasses Ib angeordnet, woi*an das Äbdeckblech 36 z.B. durch

Nieten oder Kerbstifte befestigt sind. Die elastischen Dichtleisten 38 weisen am inneren und äusseren Bogenteil ©ine grössere Breite auf, wie die in radialer Richtung verlautenden Teile, da-die durch die axiale Verschiebung auftretenden Gleitwege in radialer* Richtung gemessen as grSssten sind.

Es erscheint zweckmässig. die Zatmfüsss Ib, 2b einzeln an den Ringen la und Ib montierbar anzuordnen, um bei den verschiedenen Profilformen nicht den ganzen Messerkopf austauschen zu müssen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Zahnteile ist darin zu sehen, dass in die Zahnteile Schneidplättchen einsetzbar sind, deren Befestigung an den Zahnteilen 28,29 in herkömmlicher Weise z.B. durch Schrauben oder durch Löten erfolgen kann.

Die Vorteile der Neuerung liegen wegen der verkürzten Bearbeitungszeit nicht nur auf wirtschaftlichem Gebiet, sondern sind auch durch die Tatsache gebeten, dass eine vorgearbeitete Nut durch einen einzigen Arbeitsgang an beiden Flanken 7,8 auf das Fertigmass gebracht wird, und dass durch die gleichzeitige Bearbeitung eine Profilversehiebung völlig ausgeschlossen ist und die Messmethoden weitgehend vereinfacht werden.

Claims

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1. Vorrichtung zur Herstellung von annähernd in Richtung; der Erzeugenden eines Drehkörpers verlaufenden, sit Einterschnitten versehenen Kreisbogennuten, insbesondere Schaufelbefestigungsnuten an Rotoren von Turboiaa schinen, durch einen Werkzeug— Spindelkopf, dessen Antriebswelle auf die Wericstücker^eugende noiisAletehend ist* und alt eise» sieh us die Achse der Antriebswelle drehenden Schneidwerkzeug für das Bearbeiten der beiden Hutflanken einer vorgearbeiteten Hut* dadurch gekennzeichnet* dass zwei von der Antriebswelle (3*) angetriebene* rotierende Messerköpfe (1*2) in zwei gegeneinander verschiebbaren an einer Grundplatte (14) abgestützten Lagereleaenten (3 bis 6) angeordnet sind, und dass die Messerköpfe (1,2) aus Hingen (la* 2a) mit Zahnfüssen (Ib,2b) und ait oehreren Schneidteilen (28, 29) gebildet sind,, und die Schneiden der Schneüteile (28,29) gleichzeitig je eine Nutflanke (7,3) bearbeiten, deren Krümmung der des zugeordneten Messerkopfes (1,2) entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« dass jedes der Lagerelemente (3 bis 6) rait einea angelenkten Schwenkhebel (11,12) ausgerüstet ist und die Schwenkhebel (11,12) durch je ein Auge (26,27) an einem feststehenden Zapfen (10) drehbar gelagert sind, wobei Mittel zur Führung <13,25>3O) der gegeneinander verschiebbaren !»agereleiiente (3 bis 6) an der grundplatte (lh) vorgesehen sind.

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-3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die \ Kraftübertragung von der Antriebswelle (34) auf die zwei Messerköpfe (1,2) mittels zweier an Zapfen (21,23) gelagerte& Schlepphebeln (19,20).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerköpfe (1,2) aus zwei in parallelen Ebenen liegenden, mit Ausnehmungen (lc*2c) versehenen Hingen (la*2a) gebildet \ sind und dass die Sehneidteil-FÜsse (2b) deft !weiten Messerkopfes (2) die Ausnehmungen (lc) des ersten Messerkopfes (1) durchragen und dass die Schneidteil-FÜsse (Ib) deft ersten Messerkopfes (1) in die Ausnehmungen (2c) des zweiten Meftfterkopfes (2) hineinreichen, und dass während der Drehbewegung die Sehneidteil-FÜsse (Ib,2b) mit den Ausnehmungen (lc,2c) zahnartig kämmen, jedoch keine Flächenberührung stattfindet.

5* Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet,durch eine bewegliche Abdeckung der Messerköpfe (1,2 mittels einer Platte (3b) und elastischen Verbindungselementen (38,39) von der Platte (36) zu den Schneidteil-Füssen (Ib,2b) über Leisten (37).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ' an den Lagereleiaenten (3 bis 6) Pratzen (15,16) angelenkt sind, die die Vorschubbewegung von einer Kurvensteuerung $uf das Werkzeug übertragen.

ÄKciengesellsöiiaft Brown, Boveri & Cie