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Vorrichtung zur Herstellung der gekrümmten Rückenfläche von Turbinenschaufeln
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung der gekrümmten Rückenfläche
von Turbinenschaufeln, die .an ihrem Full stärker als an ihrem Kopf sind, aus dem
vollen Radkörper mittels eines Fingerfräsers.
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Zum Ausfräsen von Schaufelkanälen aus einem vollen Radkörper sind
Maschinen bekanntgeworden, bei denen :ein rotierender Fingerfräser selbsttätig axial
in den Radkörper vorgeschoben wird. Der Fingerfräser ist bei diesen Maschinen in
dem Spannkopf eines Rahmens befestigt, der in .der Rahmenebene allseitig verschiebbar
ist. An dem unteren Rande des Rahmens ist ein Führungsbolzen angebracht, der beim
maschinellen Hinundherschwenken des Rahmens an einer Schablone entlanggleitet und
dadurch den Rahmen entsprechend der Form der Schablone in der Rahmenebene bewegt.
Der in dem Spannkopf des Rahmens senkrecht zum Rahmen angeordnete Fingerfräser wird
dabei parallel zu sich selbst verschoben, beschreibt also eine Mantelfläche, deren.
Mantellinien unter sich und mit der Fräserachse parallel sind.
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Mit einer solchen Maschine können lediglich Kanäle gefräst werden,
deren Begrenzungsflächen parallel zueinander verlaufen, d. h. Kanäle, .die vom Radumfang
bis zum Kanalgrund ein und dieselbe Breite haben. Dagegen ist es nicht möglich,
mit dieser Maschine aus dem Radkörper Schaufeln auszufräsen, die an ihrem Fuß stärker
sind als an ihrem Kopf, und bei denen der Krümmungshalbmesser des Schaufelrückens
am Fuße der Schaufeln kleiner ist als an ihrem Kopf.
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Zur Herstellung schwach gekrümmter Nuten, in welche die fertigen Turbinenschaufeln
von der Seite des Radkörpers aus eingesetzt werden, ist auch schon eine Vorrichtung
bekanntgeworden, bei der auf der Mantelfläche eines Kegels, dessen Spitze dem Radkörper
abgekehrt ist, ein Schneidwerkzeug rotiert, das auf einer Erzeügend.en .des Kegels
eine Sthneidfläche besitzt. Dieses Schneidwerkzeug
(hohler Kegelfräser)
wird hierbei in bezug auf den Radkörper so angeordnet, daß jeweils nur ein kleiner
Teil seines Umfanges mit dem Radkörper im Eingriff steht, d. h. die Nut ausschneidet,
während der übrige Teil des Schneidwerkzeuges sich außerhalb des Radkörpers befindet.
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Eine Vorrichtung dieser Art mag geeignet sein für Fälle, in denen
nur schwach gekrümmte Nuten zu fräsen sind und dementsprechend der Durchmesser des
Fräswerkzeuges groß gemacht werden kann. Nuten mit kleinem Krümmungshalbmesser dagegen,
wie sie bei Turbinenschaufeln üblich sind, lassen sich mit der bekannten Vorrichtung
nicht herstellen, weil das für solch stark gekrümmte Nuten erforderliche Schneidwerkzeug
im Durchmesser so klein werden würde, daß schon bei geringster Frästiefe das Schneidwerkzeug
beim Fräsen auch an einer der Schneidstelle gegenüberliegenden Stelle seines Umfanges
mit dein Radkörper in Eingriff käme und diesen dadurch unbrauchbar machen würde.
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Die Erfindung geht von der bekannten Vorrichtung aus, bei der die
Herstellung der gekrümmten Rückenfläche der Turbinenschaufeln mittels eines Fingerfräsers
erfolgt, der selbsttätig axial verschoben wird, und ist dadurch gekennzeichnef,
daß der Fingerfräser bzw. der zur Aufnahme des Fingerfräsers dienende Werkzeughalter
in einem mittels eines Kurbeltriebes o. dgl. hin und her schwingbaren Schwingkörper
unter einem spitzen Winkel zur Schwenkachse drehbar gelagert ist, in dem er zur
Beistellung axial verschiebbar ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die Vorrichtung,
Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie I-I der Abbildung i.
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i ist ein .Lagergehäuse mit einer zyjindrischen Bohrung 2, in welcher
zwei Führungsbüchsen 3, 3 befestigt sind. In den Führungsbüchsen 3, 3 ist ein Schwingkörper
.I drehbar, jedoch unverschiebbar gelagert, der in Achsrichtung auf einer Seite
über das Lagergehäuse hinausragt. Auf diesem vorstehenden Ende des Schwingkörpers
.I ist ein an seiner Nabe geschlitzter Hebel 5 festgekleinint, der durch einen Kurbeltrieb,
ein Zahnradgetriebe o. dgl. (in der Zeichnung nicht dargestellt) hin und her geschwenkt
wird und dabei den Schwingkörper .4 um seine Längsachse vor-und zurückdreht. In
dem Schwingkörper .I ist. in Führungsbüchsen 6 drehbar und axial verschiebbar, ein
Werkzeughalter 7 gelagert, dessen Drehachse zur Drehachse des Schwingkörpers 4 unter
einem Winkel verläuft, der gleich dem Steigungswinkel des zu fräsenden Schaufelrückens
ist. Zum Antrieb des Werkzeuglialters 7 dient eine Schnur- oder Riemenscheibe 8,
die an dem einen über den Schwingkörper .I hinausragenden Ende des Werkzeuglialters
7 fest angebracht ist. An dem der Schnurscheibe 8 abgekehrten, ebenfalls über den
Schwingkörper .I hinausragenden Ende des Werkzeughalters 7 ist ein Fingerfräser
y befestigt. Die Nabe io der Schnurscheibe weist an ihrem Außenumfang eine Quernut
i i auf, in welche ein Nocken 12 einer Spindel 13
eingreift, die parallel
zu dem Werkzeughalter 7 in einer Bohrung 1d. des Schwingkörpers axial verschiebbar
gelagert und durch einen Keil 15, der in eine Längsnut 16 der Spindel
13 eingreift, gegen Verdrehen gesichert ist. Die Spindel 13 weist
an ihrem Umfang eine quer verlaufende Ausfräsung 17 auf, in die ein Klinkenrad
18 hineinragt. Dieses Klinkenrad i8 ist fest auf einer Schraubspindel i9 angebracht,
die in einer zu dem Werkzeughalter 7 und der Spindel 13 parallelen Gewindebohrung
2o des Schwingkörpers .I geführt ist. Eine Klinke ,2i, die an dem Lagergehäuse i
schwenkbar befestigt ist, wird durch eine Feder 22 gegen das Klinkenrad 18 gedrückt.
Uni das axiale Spiel zwischen den Spindeln 7, 13 und i9 auszuschalten, ist
zwischen der Büchse *6 des Schwingkörpers 4. und der Nabe io der Schnurscheibe 8
eine Schraubenfeder 23 angeordnet welche die Nabe io in Achsrichtung ständig gegen
den Nocken 1a der Spindel 13 drückt, die ihrerseits wieder die Schraubenspindel
i9 nach hinten zieht.
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Zum Fräsen eines Schaufelrückens wird der Fingerfräser 9 an
der Stirnfläche des Radkörpers unter einem der Steigung des Schaufelrückens entsprechenden
Winkel angestellt und mittels der Schnurscheibe 8 in Umdrehung versetzt. Gleichzeitig
wird der Hebel 5 mittels eines Kurbeltriebes o. dgl. um einen Winkel hin und her
bewegt, ,der dem Zentriwinkel der Abrundung am Schaufelrücken entspricht. Durch
das Schwenken des Hebels 5 wird der Schwingkörper .I in eine hin und her gehende
Drehbewegung versetzt find demzufolge der Werkzeughalter 7 sowie die dazu parallelen
Spindeln 13 und i9 um die Längsachse des Schwingkörpers .I geschwenkt. Beim
Schwenken des Hebels 5 nach links (Abb. -2) wird das Klinkenrad 18 nach rechts ausgeschwenkt.
wobei die Klinke 2i auf dem Umfang des Klinkenrades 18 entlanggleitet. Beim Rückschwenken
des Hebels 5 wird das Sperrad 18 durch die Klinke 21 um seine Achse gedreht und
dadurch die Schraubenspindel ig um einen geringen Betrag in die Gewindebohrung i
2o hineingeschraubt. Das Klinkenrad i8 überträgt diese Axialbewegung auf die Spindel
i3,
deren Nocken 12 wieder den Werkzeughalter 7 in Achsrichtung
mitnimmt und dadurch den Fingerfräser langsam in den Radkörper vorschiebt. Auf diese
Weise entsteht vollkommen selbsttätig am Rücken der Turbinenschaufel eine Abrundung,
deren Krümmungshalbmesser mit zunehmender Schaufeltiefe kleiner werden.
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Gewünschtenfalls können mit einer Vorrichtung gemäß -der Erfindung
auch unsymmetrische Rückenflächen hergestellt werden. In diesem Falle braucht lediglich
die Schwenkachs.e. des Fräsers zur Mittelebene des Radkörpers schief eingestellt
oder gegenüber der Mittelebene versetzt angeordnet zu werden.