DE915172C

DE915172C - Device for milling out the blades from the full wheel rim of axially loaded blade wheels of flow machines

Info

Publication number: DE915172C
Application number: DEW7164D
Authority: DE
Inventors: Hellmut Weinrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-05-27
Filing date: 1939-05-27
Publication date: 1954-07-15

Description

Einrichtung zum Herausfräsen der Schaufeln aus dem vollen Radkranz von axial beaufschlagten Schaufelrädern von Strömungsmaschinen Zusatz zum Patent 909 650 Gemäß dem Patent 9o9 650 werden die Schaufeln für axial beaufschlagte Schaufelräder von Strömungsmaschinen aus dem Vollen in der Weise herausgearbeitet, daß die Achse des Messerkopfes beim Fräsvorgang diejenige des Schaufelkranzes kreuzt und abseits des zu bearbeitenden Schaufelkranzes derart angeordnet ist, daß die Schneidwerkzeuge bei jedem Umlauf des Messerkopfes nur in einer Richtung, bezogen auf die Achse des Schaufelkranzes, durch den Zwischenraum zwischen zwei Schaufeln hindurchgehen. Wird der Kreuzungswinkel zwischen den beiden Achsen größer oder kleiner als 9o° gewählt, so entstehen Schaufeln, die an ihrem Kopf dünner als an ihrem Fuß sind, da hierbei die Achse des Messerkopfes parallel zu der Ebene liegt, die durch die Achsen des Schaufelkranzes und der jeweils gerade zu bearbeitenden Schaufel bestimmt ist.Device for milling out the blades from the full wheel rim of axially loaded blade wheels of turbomachines Addition to patent 909 650 According to patent 9o9 650 , the blades for axially loaded blade wheels of turbomachines are machined from the solid in such a way that the axis of the cutter head is the one during the milling process of the blade ring and is arranged away from the blade ring to be machined in such a way that the cutting tools only pass through the space between two blades in one direction, based on the axis of the blade ring, with each revolution of the cutter head. If the angle of intersection between the two axes is chosen larger or smaller than 90 °, the blades are thinner at their head than at their base, since the axis of the cutter head is parallel to the plane through the axes of the blade ring and the each blade to be machined is determined.

Um Schaufeln mit verwundener Oberfläche aus dem Vollen herausarbeiten zu können, wird erfindungsgemäß die Achse des Messerkopfes nicht nur schräg zur Achse des Schaufelkranzes, sondern auch schräg zur Längserstreckung der zu bearbeitenden Schaufel eingestellt. An und für sich ist es bekannt, verwundene Turbinenschaufeln getrennt von dem Laufrad in der Weise anzufertigen,. daß jede Schaufel roh vorgearbeitet auf einer schwenkbaren Unterlage festgespannt und dann mittels eines in der Längsrichtung der Schaufel verschiebbaren Formfräsers unter gleichzeitigem allmählichen Kippen der Unterlage bearbeitet wird. Dieser Vorgang ist für jede Seite der Schaufel gesondert mit verschiedenen Fräsern auszuführen, von denen der zur Bearbeitung der konvexen Fläche bestimmte Fräser schräg zur Schaufelachse anzuordnen ist. Ein solches Herstellungsverfahren ist wegen der Verwendung von Formfräsern kostspielig, außerdem aber auch zum Herausarbeiten der Schaufeln aus dem vollen Radkörper nicht anwendbar. Letztere Bedingung konnte man bisher nur bei besonders einfach gestalteten und verhältnismäßig weit voneinander abstehenden Schaufeln erfüllen, die keinerlei Verwindung zeigen.To work out shovels with twisted surfaces from the solid to be able to, according to the invention, the axis of the cutter head is not only oblique to Axis of the blade ring, but also at an angle to the longitudinal extension of the one to be machined Shovel set. In and of itself it is known to be wounded To manufacture turbine blades separately from the impeller in such a way. that each Shovel pre-machined and then clamped on a swiveling base by means of a form milling cutter displaceable in the longitudinal direction of the blade simultaneous gradual tilting of the base is processed. This process must be carried out separately with different milling cutters for each side of the blade, of which the milling cutter intended for machining the convex surface at an angle to the blade axis is to be arranged. One such manufacturing method is because of the use of form cutters expensive, but also to work the blades out of the full Wheel center not applicable. The latter condition was previously only possible with especially simply designed and relatively widely spaced blades meet, which show no distortion.

Ferner hat man zur Befestigung von Turbinenschaufein in den Laufradumfang Nuten durch ein auf einer Kegelfläche bewegtes Schneidwerkzeug eingearbeitet, das auf einer Erzeugenden des Kegels eine Schneidkante besitzt. Dieses Verfahren ist zum Herausarbeiten von Schaufelflächen aus dem Vollen ungeeignet, weil .dabei die Schaufelflächen eine keglige Form erhalten. Außerdem deutet jenes vorbekannte Verfahren keinen Weg zur Erzielung verwundener Flächen an.Furthermore, you have to attach turbine blades in the impeller circumference Grooves are incorporated by a cutting tool moving on a conical surface, the has a cutting edge on a generatrix of the cone. This procedure is unsuitable for carving out blade surfaces from solid, because .this the Blade surfaces get a conical shape. In addition, this previously known method indicates does not suggest a way to achieve twisted surfaces.

Die Zeichnung veranschaulicht in schematischer Darstellungsweise die Bearbeitungsweise von Schaufelflächen.The drawing illustrates in a schematic representation the Processing method of blade surfaces.

Abb. i und 2 stellen für die normale Bearbeitung einer Schaufelfläche deren Lage zu der Zylinderfläche des Schneidkantenweges der Fräsmesser in Vorder- und Seitenansicht dar; Abb. 3 und 4 zeigen in Stirn- und Seitenansicht eine normale Schaufelfläche; in Abb. 5 sind drei Querschnitte einer verwundenen Schaufel in derjenigen Lage zueinander dargestellt, die sie durch eine Projektion in der Richtung der Austrittskante der Schaufel erlangen; Abb. 6 und 7 zeigen die Lage der Schaufelfläche zu der Zylinderfläche des Schneidkantenweges der Fräsmesser während der Bearbeitung einer verwundenen Fläche in Vorder- und Seitenansicht; Abb. 8 und 9 lassen in Stirn- und Seitenansicht eine Schaufel mit verwundener Hohlseite erkennen; Abb. io veranschaulicht in ähnlicher Darstellungsart wie Abb. 5 eine Schaufel, deren beide Seiten verwunden sind; Abb. i i und 12 dienen zur Erläuterung einer anderen Bearbeitungsart einer verwundenen Schaufelfläche; Abb. 13 ist der Querschnitt und Abb. 14 die Lagerstelle einer Gleichdruckschaufel.Fig. I and 2 represent the normal machining of a blade surface their position in relation to the cylinder surface of the cutting edge path of the milling knives in the front and side view; Figs. 3 and 4 show a normal one in front and side views Blade surface; in Fig. 5 there are three cross-sections of a twisted blade in that Position to each other shown by a projection in the direction of the trailing edge get the shovel; Figs. 6 and 7 show the position of the blade surface in relation to the cylinder surface of the cutting edge path of the milling knife while machining a twisted one Surface in front and side view; Figs. 8 and 9 show the front and side views recognize a shovel with a twisted hollow side; Fig.io illustrates in a similar way Type of representation as in Fig. 5, a shovel, both sides of which are twisted; Fig. i i and 12 serve to explain another type of machining of a twisted one Blade surface; Fig. 13 is the cross section and Fig. 14 the bearing point of a constant pressure blade.

Die Zylinderfläche i stellt die Gesamtheit aller Punkte dar, die die Schneidkanten der Fräsmesser bzw. Schleifscheibe nacheinander während der Bearbeitung einer Schaufelfläche einnehmen, wenn man letztere als ruhend betrachtet, also die einzeln en Sch neidkantenteile auf einer Schraubenlinie längs des Zylinders i bewegtwerden. In Wirklichkeit können die Schneidkantenteile naturgemäß statt auf einer Schraubenlinie einfach im Kreis bewegt werden, und dafür ist die Schaufelfläche in der Achsenrichtung der Schneidkantenbewegung zu verschieben. In diesem Fall ist der Zylinder i der Schneidkantenweg bezogen auf die zu bearbeitende Schaufelfläche. Stets stellt also der Zylinder i die über die Schaufelkanten hinaus vergrößerte Wölbungsfläche der bearbeitenden Schaufelfläche dar.The cylinder area i represents the entirety of all points that the Cutting edges of the milling knife or grinding wheel one after the other during processing occupy a blade surface if the latter is considered to be at rest, i.e. the individually en cutting edge parts are moved on a helical line along the cylinder i. In reality, the cutting edge parts can naturally instead of on a helix can simply be moved in a circle, and for this the blade surface is in the axial direction to move the cutting edge movement. In this case the cylinder i is the Cutting edge path based on the blade surface to be machined. So always poses the cylinder i the curved surface of the enlarged beyond the blade edges machined blade surface.

Die Abb. i und 2 zeigen die Lage der Schaufel 2, deren Hohlseite in der üblichen Weise zylindrisch gestaltet werden soll, in bezug auf den Zylinder i des Schneidkantenweges während der Bearbeitung. Blickt man in Richtung des Pfeiles 3, also in Richtung der Austrittskante4 der Schaufelfläche, so sieht man die Schaufel 2 so, wie sie in den Abb. i und 3 dargestellt ist. Die Erzeugenden der zylindrischen Hohlseite sind annähernd radial zur Achse des Schaufelkranzes gerichtet. Die Eintrittskante 5 der Schaufel ist parallel zu ihrer Austrittskante.Figs. I and 2 show the position of the blade 2, the hollow side of which in to be made cylindrical in the usual way with respect to the cylinder i of the cutting edge path during machining. If you look in the direction of the arrow 3, i.e. in the direction of the trailing edge4 of the blade surface, you can see the blade 2 as shown in Figs. I and 3. Generators of the cylindrical Hollow side are directed approximately radially to the axis of the blade ring. The leading edge 5 of the blade is parallel to its trailing edge.

Um eine verwundene Schaufelfläche herzustellen, wird zur Erleichterung der Bearbeitung der Zylinder i beibehalten, aber die betreffende Schaufel wird in besonderer Weise geneigt zu ihm angeordnet, und zwar derart, daß vor dem sich dann anschließenden Bearbeitungsgang das freie Schaufelende in Richtung nach der Achse des Zylinders i gezeigt ist, aber die Verlängerung der Schaufelfläche nicht die genannte Zylinderachse schneidet, sondern kreuzt, so daß nach dem Anfräsen der Verwindungsfläche die Verlängerung der Austrittskante der Schaufel über deren Kopf hinaus windschief zur Achse des Zylinders i gerichtet ist und fast genau in einer Tangentenebene dieses Zylinders verläuft, wobei die Mittellinie der Schaufelfläche eine beliebige Richtung zum Schaufelkranz einnehmen kann.To make a twisted vane face is used for relief the machining of the cylinder i is retained, but the blade in question is in arranged inclined to him in a special way, in such a way that in front of the then subsequent processing step the free end of the blade in the direction of the axis of the cylinder i is shown, but the extension of the blade surface is not the called cylinder axis intersects, but crosses, so that after milling the twisting surface the extension of the trailing edge of the blade above its head is crooked is directed to the axis of the cylinder i and almost exactly in a tangent plane this Cylinder runs with the center line of the blade surface in any direction can take to the blade ring.

Die schräge Einsteilung der Schaufeln zum Zylinder i während der Bearbeitung kann bei Verdichterschaufeln so ausgeführt werden, daß deren Austrittskante unverändert bleibt, also die gleiche ist wie bei der Herstellung einer normalen Zylinderfläche nach den Abb. i und 2, während die Eintrittskante 6 der Schaufel eine derart schräge Lage erhält, daß der Schaufelquerschnitt 7 am Schaufelfuß größer als derjenige 8 am Schaufelkopf ist: Außerdem ist der Einstellwinkel der Schaufel an deren Kopf größer als deren Fuß. In Abb. 5 ist außer diesen beiden O_uerschnitten der Schaufel noch ein Zwischenquerschnitt zu sehen.The incline of the blades in relation to the cylinder i during machining can be designed for compressor blades in such a way that their trailing edge remains unchanged remains, so it is the same as when producing a normal cylinder surface according to Figs. i and 2, while the leading edge 6 of the blade has such an inclined The situation is that the blade cross-section 7 at the blade root is greater than that 8 at the blade head is: In addition, the setting angle of the blade is at its head bigger than their foot. In addition to these two O_uerschnitte the blade is in Fig. 5 an intermediate cross-section can still be seen.

Außer oder statt der Hohlseite der Schaufel könnte auch deren ausgebauchte Seite verwunden ausgeführt werden. Bei der in Abb. io dargestellten Schaufel ist der Einstellwinkel am Kopf kleiner als am Fuß, und außerdem sind beide Seiten derart verwunden, daß die Eintrittskante die Schaufelkranzachse annähernd rechtwinklig kreuzt und die Austrittskante geneigt ist.Apart from or instead of the hollow side of the blade, its bulged side could also be used Side twist run. In the case of the shovel shown in Fig the angle of incidence at the head is smaller than at the foot, and moreover, both sides are like that twisted that the leading edge the blade ring axis approximately at right angles crosses and the trailing edge is inclined.

Wenn eine Schaufelfläche zu verwinden ist, so empfiehlt es sich, sie zunächst in normaler Weise gemäß den Abb. i bis - 4 zu bearbeiten und erst danach die Verwindung anzufräsen, weil die letztere nicht bis zu dem Tragring g der Schaufel reichen kann. Letzteres ist durch die schräge Lage der Schaufel am Zylinder i gemäß Abb. 7 unmöglich gemacht. In der Regel ist die Abweichung der verwundenen Fläche von der normalen Schaufel an deren Fuß nur sehr gering, so daß es keine Nachteile zeitigt, daß die Verwindung nicht bis zum Tragring 9 reicht.If a blade surface is to be twisted, it is advisable to use it first to be processed in the normal way according to Figs. i to - 4 and only thereafter To mill the twist, because the latter does not extend to the support ring g of the shovel can be enough. The latter is due to the inclined position of the blade on the cylinder i Fig. 7 made impossible. Usually the deviation is the twisted surface of the normal shovel at its foot only very little, so there are no disadvantages leads to the fact that the torsion does not extend to the support ring 9.

Es ist keineswegs unbedingt erforderlich, daß die Schaufelfläche von vornherein in die beschriebene Lage zum Zylinder des Schneidkantenweges eingestellt wird. Man kann vielmehr auch in irgendeiner anderen Weise verfahren, um die einzelnen Teile der Schaufeln während deren Bearbeitung nacheinander in die erforderliche Lage zu dem Schneidkantenweg der Fräsmesser zu bringen.It is by no means absolutely necessary that the blade surface of set in advance in the position described in relation to the cylinder of the cutting edge path will. Rather, one can proceed in some other way in relation to the individual Parts of the blades during their machining one after the other in the required Bring location to the cutting edge path of the milling knife.

Dies ist z. B. dadurch zu erreichen, daß man die Schaufel beim Bearbeiten ihres Außenendes zunächst in die in den Abb. i i und 12 mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage 2i bringt und dann die Schaufel allmählich während des Arbeitsganges parallel zu sich selbst tangential zum Zylinlinder i des Schneidkantenweges verschiebt, so daß der Schaufelkopf einen anderen Einstellwinkel als der Schaufelfuß erhält, während die Schaufel beim Bearbeiten der an ihren Tragring g angrenzenden Flächenteile (Schaufelfuß) die in den Abb. i i und 12 strichpunktiert eingetragene Lage erlangt. Diese Bearbeitungsart hat den Vorteil, daß allen Teilen der betreffenden Schaufelfläche, also einschließlich derjenigen, die dem Tragring 9 benachbart sind, die der Verwindung entsprechende Gestalt gegeben werden kann.This is e.g. B. to achieve that the shovel when editing their outer end initially in the Fig. i i and 12 with solid lines position shown 2i brings and then the shovel gradually during the operation moves parallel to itself tangential to the cylinder i of the cutting edge path, so that the blade head has a different setting angle than the blade root, while the shovel when machining the surface parts adjoining its support ring g (Blade root) attained the position shown in phantom in Figs. I i and 12. This type of machining has the advantage that all parts of the relevant blade surface, thus including those that are adjacent to the support ring 9, the twist corresponding shape can be given.

Will man eine Verwindung bei Gleichdruckschaufeln anwenden, die etwa einen Querschnitt gemäß Abb. 13 besitzen, so wird jede Schaufel entweder längs ihrer Symmetrieebene oder parallel zu dieser an zwei gleich weit von ihr entfernt liegenden Stellen unterteilt, und ihre Außenteile werden dann in der oben erläuterten Weise derart bearbeitet, daß die Trennkanten der Teile unberührt bleiben.If you want to use a twist in constant pressure blades that is about have a cross-section as shown in Fig. 13, each blade is either along its Symmetry plane or parallel to this at two equidistant from it Places are divided, and their outer parts are then divided in the manner explained above machined in such a way that the separating edges of the parts remain untouched.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for milling out the blades from the full wheel rim of axially loaded blade wheels of turbomachines according to patent 9o9 65o, characterized in that, in order to achieve twisted blade surfaces, the machining point of the blade head (2) opposite that of the blade root along the cylinder (i ) is offset approximately tangentially while maintaining the axial direction of the blade ring and accordingly the processing point of the blade (2) shifts along the said cylinder (i) during the operation.

2. Device according to claim i, characterized characterized in that the blade to be machined (2) outside of the through the axis of the cutter head (i) or the grinding wheel and the center of the blade ring (9) and the axis of the cutter head (i) or the grinding wheel during the work process both obliquely to the axis of the blade ring (9) and obliquely is set for the longitudinal extension of the blades to be machined (2).

3. Establishment according to claim i, characterized in that the blade (2) is in such a way to the cylinder of the cutting edge path (i) is set so that one of the two side edges (q. or 5) the blade (2) or an intermediate straight line of the one to be produced Blade surface is parallel to the axis of said cylinder (i) and that then the shovel (2). according to the progress of the processing parallel to itself itself is displaced approximately tangentially to said cylinder.