-
Verfahren zur Bearbeitung von großen hohlen Werkstücken, wie z. B.
Turbinenkörpern Zur Bearbeitung der Hohlräume von Turbinenkörpern, deren Abmessungen
nicht so groß sind, daß der Arbeiter ihr Inneres betreten kann, was gestatten würde,
den Körper in einem einzigen Arbeitsgang zu bearbeiten, indem die ihn zusammensetzenden
beiden Halbkörper während der ganzen Bearbeitung zusammengesetzt bleiben, bearbeitete
man bisher den Körper in zwei Arbeitsgängen, und zwar jeden Halbkörper fertig nach
dem anderen.
-
Es ist klar, daß unter diesen Umständen notwendigerweise Unterschiede
in den bearbeiteten Maßen der beiden getrennt bearbeiteten Halbkörper auftreten.
Wenn diese Unterschiede auch sehr klein sein können, so bleibt doch die Tatsache
bestehen, daß nach der Zusammensetzung der beiden Halbkörper deren verschiedene
Hohlräume, welche einander entsprechen sollen, gegebenenfalls nicht genau einander
gegenüber zu liegen kommen.
-
Ein weiteres ebenfalls verwendetes Verfahren besteht darin, die beiden
Halbkörper zusammenzusetzen und einen Schnitt im Innern der zusammengesetzten Anordnung
auszuführen und dann einen Halbkörper zu- entfernen, das Werkzeug zu verstellen,
die Teile wieder zusammenzusetzen und wieder einen Schnitt auszuführen und so fort.
Es ist klar, daß dieses bereits sehr langwierige und infolgedessen sehr kostspielige
Verfahren weitere schwere Nachteile aufweist, indem es insbesondere nicht gestattet,
die Arbeit bequem zu verfolgen, und auch nicht die richtige Abfuhr der Späne nach
Maßgabe ihrer Bildung ermöglicht.
-
Die Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstand,
welches
gestattet, den obigen Übelständen abzuhelfen.
-
Gemäß diesem Verfahren bringt man die beiden Halbkörper auf einer
Bohrmaschine so en, daß ihre Anschlußflächen einander parallel sind und sich in
einer geigneten Entfernung voneinander befinden, regelt das Werkzeug oder die Werkzeuge
an der Bohrvorrichtung für die Ausführung eines Schnittes, nimmt im Schnellgange
eine gegenseitige Annäherung der Achse des einen Halbkörpers und der Achse der Bohrvorrichtung
vor, bis die Werkzeuge das Werkstück angreifen, verringert dann die Vorschubgeschwindigkeit
und setzt den Antrieb still, wenn die beiden Achsen zusammenfallen, da dann der
erste Schnitt für ein Werkstück beendet ist, worauf man ohne Verstellung der Werkzeuge
der Bohrvorrichtung eine gegenseitige Annäherung der Achse des anderen Halbkörpers
und der Achse der Bohrvorrichtung vornimmt und in derselben Weise verfährt, wie
für den ersten Halbkörper, worauf man die Längsstellung des Werkzeugs oder der Werkzeuge
untereinander bzw. gegenüber den Halbkörpern verändert und nacheinander in jedem
der beiden Werkstücke einen weiteren Schnitt vornimmt, wobei man in der Folge so
für jeden Schnitt verfährt; ohne jemals die gegenseitige Lage der beiden Halbkörper
zu verändern.
-
Wenn man so vorgeht, so ist man, da das Werkzeug oder die Werkzeuge
niemals zwischen der Ausführung eines Schnittes in einem Halbkörper und der Ausführung
desselben Schnittes in dem anderen Halbkörper verstellt werden, sicher, daß die
Bohrungen in den beiden Stücken genau gleich sind und keinerlei Verschiebung gegeneinander
aufweisen, wenn die beiden Halbkörper zusammengesetzt werden. Es ist ferner leicht,
die Arbeit zu überwachen, und die Späne lösen sich sehr leicht ab, da ja die Stücke
voneinander entfernt angebracht sind.
-
Die beiden Halbkörper werden vorzugswiese so auf den Arbeitstisch
der Maschine aufgebracht, daß ihre Anschlußflächen senkrecht zum Arbeitstisch und
parallel zu der Achse der Bohrvorrichtung liegen, wobei die gewünschten Annäherungs-
und Vorschubbewegungen dadurch erhalten werden, daß man den Arbeitstisch der Maschine
waagerecht in einer zu der Achse der Bohrvorrichtung senkrechten Richtung verstellt.
-
Weitere Kennzeichen der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung
sowie aus der Zeichnung hervor, welche schematisch und nur beispielshalber eine
Vorrichtung zur Ausübung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens zeigt.
-
Fig. i zeigt schematisch ein Bohrwerk, auf dessen .irl>eltstlsch zwei
Turbinenhalbkörper zur Anwendung des obigen Verfahrens aufgespannt sind.
-
Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-11 der Fig. i in größerem
Maßstab.
-
Fig. 3 ist ein Schaubild, welches die Arbeitsweise der Bohrvorrichtung
zeigt.
-
Auf Abb. i und 2 sieht man zwei innen zu bearbeitende Turbinenhalbkörper
i und 2. Sie sind auf den Arbeitstisch 3 eines Bohrwerkes aufgesetzt, welches, wie
üblich, einen lotrechten Ständer 4...lufweist, an welchem sich ein Bohrspindelkasten
5 verstellen kann, sowie einen weiteren lotrechten Ständer 6, an welchem sich eine
Lünette 7 verschieben kann. Eine eine Bohrtrommel 9 tragende Stange 8 wird an ihren
beiden Enden durch die Spindel io des Spindelkastens 5 bzw. durch die Lünette 7
gehalten. Der Arbeitstisch 3 kann waagerecht auf Gleitschienen i i eines Bettes
12 in einer zu der Achse der Bohrtrommel 9 senkrechten Richtung gleiten.
-
Auf dieser Bohrtrommel sind ein oder mehrere Werkzeughalter 13 angebracht,
die mit Hilfe der üblichen Befestigungsorgane in Nuten i.I an Ort und Stelle gehalten
werden.
-
Die Halbkörper i und 2 ruhen auf geeigneten Unterlagen 15 (Fig. 2),
welche gestatten, die geometrischen Achsen ihrer Hohlräume in dieselbe waagerechte
Ebene zu bringen. Sie stützen sich gegen zwei Sätze von großen Winkelstücken 16
und 17, an denen sie befestigt sind, wobei diese Winkelstücke ebenfalls auf dem
Arbeitstisch 3 ruhen, mit welchem sie fest verbolzt sind.
-
Um mit der soeben beschriebenen Vorrichtung das den Gegenstand der
Erfindung bildende Bearbeitungsverfahren auszuüben, geht man folgendermaßen vor:
Man beginnt z. B. mit der Bearbeitung des auf der linken Seite der Fig. 7 dargestellten
Halbkörpers i. Hierfür verstellt tnan den Arbeitstisch 3 der Maschine in der Richtung
des Pfeils f1 senkrecht zur Achse der Bohrtrommel 9. Gleichzeitig versetzt man die
Spindel i o in Umdrehung, welche bei ihrer Bewegung die Stange 8 und die die Werkzeuge
tragende Bohrtromniel9 antreibt. Die im voraus für die Ausführung eines Schnittes
eingestellten Werkzeuge beginnen die Bearbeitung des Halbkörpers i in der Nähe seiner
Anschlußfläche. Nach Maßgabe des Vorschubs des Arbeitstisches 3 und des Halbkörpers
i in der Richtung des Pfeils f, nehmen die Kreisbogenabschnitte, auf denen das Werkzeug
mit dem Halbkörper in Eingriff kommt, mehr und mehr zu, bis sie ineinander übergehen
(s. Fig. 3). In diesem Augenblick nimmt die Achse der Bohrtrommel 9 gegenüber der
Achse O des Hohlraumes im Halbkörper i die Stellung 01 ein, welche nicht
mehr sehr weit von der Achse O des fertigen Hohlraumes entfernt ist, und das Werkzeug
arbeitet längs dessen ganzem Umfang. Wenn die Achse O genau mit der Bohrtrommelachse
zusammenfällt, ist, der Schnitt in dem Halbkörper i beendet.
-
Man macht dann die \Verkzeuge frei, indem man den Tisch in der Richtung
des Pfeils f, nach links verschiebt und setzt, ohne die Einstellung der Werkzeuge
auf der Bohrtrommel 9 zu ändern; die Verstellung des Arbeitstisches 3 fort, bis
die Werkzeuge den anderen Halbkörper 2 in der Nähe seiner Anschlußfläche angreifen.
Die Vorschubbewegung des Arbeitstisches 3 und des Halbkörpers 2 wird genau unter
den gleichen Bedingungen wie für den Halbkörper i fortgesetzt, und wenn die geometrische
Achse des Hohlraumes im Halbkörper 2 genau mit der Achse der Bohrtrommel 9 zusammenfällt,
ist
der Schnitt in dem zweiten Halbkörper 2 beendet.
-
Man macht hierauf die Werkzeuge frei, indem man den Arbeitstisch in
entgegengesetzter Richtung, d. h. in dem Sinn des Pfeils f1, zurückzieht, bis sich
die Bohrtrommel 9 in dem die beiden Halbkörper trennenden Zwischenraum befindet.
Hierauf rückt man die Werkzeughalter 13 in der Achsrichtung der Bohrtrommel
vor, um ihnen die für einen neuen Schnitt richtige Stellung zu geben, welcher in
Ebenen ausgeführt werden soll, welche von denen des ersten Schnittes verschieden
sind. Hierfür kann man entweder die Werkzeughalter 13 auf der Bohrtrommel 9 längs
der Nuten 14 oder die Bohrtrommel 9 in der Längsrichtung auf der Stange 8 um die
gewünschte Strecke verstellen oder auch die Stange 8 selbst in ihrer Achsrichtung
verschieben, je nach der verwendeten Maschinengattung. Gegebenenfalls verändert
man auch die Einstellung der Werkzeuge in radialer Richtung.
-
Nach Vornahme dieser Einstellungen führt man einen zweiten Schnitt
in dem einen Halbkörper aus, um dann ohne Verstellung der Werkzeuge den gleichen
Schnitt in dem anderen Halbkörper vorzunehmen, und zwar genau unter den gleichen
Bedingungen wie bei dem ersten an jedem der beiden Halbkörper i und 2 vorgenommenen
Schnitt.
-
Wenn man in der oben beschriebenen Weise vorgeht, ist man unbedingt
sicher, daß die in den beiden Halbkörpern i und 2 getrennt vorgenommenen Schnitte
genau die gleichen Maße sowohl in der Breitenrichtung wie in der Durchmesserrichtung
wie in bezug auf die geometrische Lage aufweisen. Ferner kann die Arbeit sehr leicht
über-,vacht werden, da (las Werkzeug während der Ausführung seines Schnittes sichtbar
ist. Außerdem lösen sich die Späne sehr leicht ab, da ja die beiden Stücke voneinander
getrennt sind.
-
Man könnte zunächst den Einwand erheben, daß die Anwendung dieses
Verfahrens keine schnelle Bearbeitung liefert, da der Weg C eines jeden Halbkörpers
während der Arbeit sehr viel größer ist als die Schnittiefe, da das Werkzeug zuerst
mit (lern Werkstück an den Ecken a und b seiner Bohrung in der Nähe der Verbindungsebene
in Berührung kommt (s. Fig. 3). Zu dieser Figur ist zu bemerken, daß der Bequemlichkeit
der Darstellung wegen, entgegen dem oben betrachteten Fall, angenommen ist, daß
die Bohrtrommel 9 sich quer zu den beiden Halbkörpern i und 2 verstellt, wobei ihre
Achse nacheinander die Stellungen 03, 02, 01
und O einnimmt. Die nachstehenden
Überlegungen wären genau die gleichen, wenn sich statt dessen die Halbkörper i und
2 quer zu der Achse der Bohrtrommel 9 verstellen würden. Nach dieser Feststellung
ist noch zu bemerken, daß man dem Werkstück bei Beginn des Schnittes einen sehr
viel schnelleren Vorschub erteilen kann als am Ende desselben, wobei man jedoch
die Werkzeuge am Anfang und am Ende des Schnittes unter genau gleichen Bedingungen
arbeiten läßt. Wenn man sich nämlich auf die Fig. 3 bezieht, so ist das Endmaß eines
Schnittes durch den vollausgezogenen Halbkreis d dargestellt, während die rohe Ausgangshohrung
durch den gestrichelten Halbkreis g dargestellt ist. Der Mittelpunkt dieser beiden
Halbkreise ist der auf der Verbindungsebene des Halbkörpers i liegende Punkt O.
Die Schnittiefe ist somit durch die Strecke e dargestellt. Andererseits sieht man,
daß unter den oben erläuterten Arbeitsbedingungen das Werkzeug das Werkstück anzugreifen
beginnt, wenn sich die Achse der Bohrtrommel 9 in O$ in einer Entfernung C von dem
Mittelpunkt O befindet. Dieser Abstand O-03 ist offenbar sehr viel größer als der
fiktive Abstand O-01, der gleiche wäre. Es ist jedoch zu bemerken, daß, wenn sich
die Achse der Bohrtrommel 9 in 03 befindet und das Werkzeug das Werkstück anzugreifen
beginnt, die Dicke des Spanes für die Verstellung der Achse von 03 nach 0Q durch
die in radialer Richtung gemessene Strecke e1 dargestellt wird, und es ist klar,
daß dieser Wert ei sehr viel kleiner als der von der Achse der Bohrtrommel zurückgelegte
Weg 03-0Q ist. Man sieht infolgedessen, daß es durchaus angezeigt ist, bei Beginn
des Schnittes einen sehr großen Vorschub zu benutzen, um einen Span normaler Dicke
zu erhalten, dessen Wert durch eine trigonometrische Rechnung bestimmt werden kann.
Der Vorschub wird dann allmählich während des Arbeitens des Werkzeugs verringert,
um seinen normalen Wert von dem Augenblick an zu erreichen, an dem das Werkzeug
kontinuierlich auf dem ganzen Halbkreis arbeitet, d. h. wenn die Achse der Bohrtrommel
die Strecke O1-0 durchläuft.
-
Der Halter des Werkzeugs wurde auf Fig. i und 2 schematisch durch
eine auf die Stange 8 aufgesetzte Bohrtrommel 9 dargestellt; es ist jedoch klar,
daß man für diesen Zweck auch jede beliebige andere geeignete Vorrichtung verwenden
kann, indem man auf dieser die gewünschten Werkzeuge entsprechend den zu erhaltenden
Formen und der Leistung der Maschine .anordnet.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebene und
dargestellte Anordnung beschränkt, welche nur beispielshalber angegeben wurde.
-
So können die Werkstücke, anstatt Seite an Seite angeordnet zu sein,
wie dies aus Bequemlichkeitsgründen zweckmäßig erscheint, auch anders angeordnet
sein, z. B. übereinander. In diesem Fall würde der Vorschub des Werkzeugs durch
eine lotrechte Verstellung der Bohrvorrichtung erhalten werden.
-
Man verläßt auch nicht den Rahmen der Erfindung, wenn man Werkstücke
ähnlicher Form auf einer Maschine bearbeitet, welche von dem oben beschriebenen
und in der Zeichnung schematisch dargestellten Bohrwerk verschieden ist, welches
nur zur Erläuterung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens gewählt
wurde.