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Maschine zum Bearbeiten von Werkstücken nach Flächen von wechselndem
Krümmungsradius.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten von Werkstücken nach Flächen von wechselndem Krümmungsradius. Die Maschine ist besonders zur Herstellung der Schaufeln für (ras-und Dampfturbinen bestimmt und gehört zu derjenigen Gattung, bei welcher die nach Art der Achsial-oder Jonvaltllrbinen gestalteten Schaufeln durch Einarbeiten bezw. Einhobeln U-förmig gekrümmter Kanäle in den vollen Radnmfang entstehen, zwischen denen dann die Schaufeln selbst als Abgrenzung zwischen zwei Kanälen stehen bleiben und wobei die Schnitte in einer zur Radel) ene senkrechten Ebene geführt werden.
Die Form des Schaufelquerschnittes kann unter Beibehaltung ihres U-förmigen Charakters verschieden sein ; sie ist jedoch stets so, dass die Schaufeln etwa in der Mitte der Radkranzbreito im Querschnitt dicker sind, während sie von da ab nach beiden Aussenseiten zu in scharfe Kanten verlaufen. Die Fig. 1 bis 10 in den Zeichnungen ver-
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naher besprochen werden sollen.
Es sind nun zwar Maschinen, welche den Zweck verfolgen, aus dem vollen Umfang eines Scheibenrades Laufradkanäle auszuschneiden bezw. auszuhohcin, wie sie insbesondere für Gas- und Dampfturbinen zur Anwendung gelangen, hereits vorhanden. Allein sowohl die Art und Weise der Bewegung, wie die hiezu verwendeten Mechanismen sind voll-
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und das auf derselben erzeugte Arbeitsstück.
Bisher wurde die Arbeitsweise der Maschine bezw. der Schnitt des Werkzeugstahles in der Weise ausgeführt, dass der Werkzeughalter in der hohlen Achse einer Planscheibe geführt wurde, weiche zur Ausführung des Schnittes vom Anfangspunkt des letzteren bis zum Beginn des nächsten Schnittes eine ganze Umdrehung von 3600 ausführte.
Hiebei wurde für den Schnitt selbst ungefähr die halbe Umdrehung verwendet, während die andere halbe Umdrehung dazu diente, den Werkzeughalter wieder an die Anfangsstelle für den folgenden Schnitt zu bringen.Zu diesem Zwecke musste natürlich der schneidende Stahl um mindestens die ganze jeweilige Schnittiefe zurückgezogen werden, damit die Schneide des
Werkzeagstahles an dem noch unbearbeiteten Radumfang vorbeipassieren konnte. Bei der neuen in Rede stehenden Maschine ist aber der Gang des Werkzeugstahles ein ganz anderer.
Anstatt dass die Achse des Werkzeughalters wie bisher fortlaufend volle Umdrehungen von 360 beschreibt, kehrt sie bei der neuen Maschine nach Vollendung jedes Schnittes sofort auf demselben Kurvenwege, welche den Schaufelkanal bildet, wieder zur Anfangs- steluug zurück. Während bisher sowohl auf dem Wegteil des Schneidens als auch auf
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keit in gleichen Zeiten.
Gleichwie atso die in Rede stehende neue Maschine sich durch die Art des Arbeits-
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D ! ose beiden Eigenschaften der Maschine, nämlich
1. dass der Werkzeugstahl oder Schneidstaht nach Vollendung seines Arbeitsganges wieder auf demselben Wege im Schaufelkanal auf seinen Anfangspunkt zurückkehrt, also gewissermassen in demselben hin und her-pendelt und dass
2. der Schneidstahl den Leergangsrl1ckweg schneller zurücklegt als seinen Arbeitsweg, bilden im Verein mit noch zwei weiteren, wesentlich hinzugehörenden eigentümlichkeiten das Neue an der zu beschreibenden Maschine.
3. Die dritte bildet die Einrichtung für die Herstellungsweise der Form der Schaufeln und Kanäle ; und endlich besteht 4. die vierte in der besonderen Art einer Zurückziehung des Werkzeugstahles zum Schutze der Schneide während des Rücklaufes.
Dieselben sollen bei der jetzt folgenden Beschreibung der ganzen Konstruktion der Maschine gekennzeichnet werden.
Durch irgendein Treibmittel erhält das Rad 25 (Fig. 11) eine gleichmässig drehende Bewegung, welche durch eine Räderübersetzung 20 und 26 auf die Kurbelwelle 27, die Kurbel 28 und den Kurbelzapfen, 29 übertragen wird. Dieser Kurbelzapfen trägt ein Gleitlager, welches bei der Kreisbewegung des Kurbelzapfens in einem Schlitze 31 des Hobels 14 hin und her geht und wobei gleichzeitig dom Hebel 14 eine pendelnde Bewegung um den Drehzapfen 21 erteilt wird. In Fig. 20 ist der Hebel in seiner Vorderansicht gezeichnet.
Man sieht daraus, dass der Hebel 14 an seinem unteren Ende mit einem Zahnsegment versehen ist, durch welches das Rad 13, die Welle 12 und die Kurbelscheibe samt dem einstellbaren Kurbelzapfen 11 mit bewegt werden. Särntliche Bewegungen dieser Teile sind natürlich ebenso wie die des Zahnsegments schwingende (oszillierende).
Auf dem Kurbelzapfen 11 sitzt ein Gleitstück 10, welches sich in einer entsprechenden Öffnung des Hebels 5 (Fig. 12) verschieben kann. Bei der schwingenden Bewegung des Kurbelzapfens wird nun durch das Gleitstück 10 auch das untere Ende des Hebels (Rahmen 5) mitgenommen und der letztere selbst ebenfalls in eine um den Zapfen 6 schwingende Bewegung versetzt.
Am unteren Ende des Hebels 5 ist ferner ein Zapfen 19 fest in den Hebel eingesetzt. Dieser Zapfen trägt an seinem Ende eine in ihm dreh bare Rolle 15 (Fig. 11)welche bei der schwingenden Bewegung des Hebels 5 sich in dem schleifenförmigen Kurven, gang des Schablonenstückes 16 bewegt und dadurch den Hebe ! 5 zwingt, neben seiner pendelnden Bewegung auch eine auf-und abwärts gerichtete Bewegung auszuführen, wie sie der Kurvengang der Schablone 16 vorschreibt.
Zieht man nun durch die Mitten der Zapfen J und 6 eine Verbindungslinie, sc ist leicht zu erkennen, dass jeder Punkt auf derselben verschiedene Figuren beschreiben wird, die sich nach einem gewissen Übergangsgesetz in ihrer Gestalt voneinander unter- scheiden und die je nach ihrer näheren oder entfernteren Lage von dem einen oder anderen der bei den Endpunkte 19 bezw. (j in bezug auf ihre vertikale oder horizontale Ausdehnung voneinander verschieden sind. Und so kann man den Fall setzen, dass bei der gezeichneten
Stelle des Selmeidwerli : zeuges 67 (Fig. 12) dieses letztere eine U-förmige Bewegung macht, die mit der gewünschten Form des Kanales in Fig. 1 übereinstimmt. Hiemit ist also obige
Eigenschaft ad 1 erreicht.
Wie die Zeichnung ersehen lässt, ist das Schneidwerkzeug gefasst in einem Lager- stück, welches zu einer Flansche 85 ausgebildet ist, mit welcher dasselbe durch Schrauben fest mit dem Hebel 5 verbunden werden kann.
Selbstredend muss auch bei dieser Maschine, wie bei jeder anderen die Schnittkante des Werkzeuges während seines Arbeitsganges stets senkrecht zur Bewegungsrichtung sich einstellen. Dies besorgt die Maschine selbsttätig, aber auf eine neue, von den bisherigen ebenfalls abweichende Art und Weise.
Bisher war der Werkzeughalter als Welle ausgebildet, in deren Umfang eine Stirn- radverzahnung eingearbeitet war, in welche eine Zahnstange eingriff, die an ihrem anderen freien Ende einen Zapfen mit Rollen besass, welche bei der Umdrehung des Werkzeug- halters in einer mit Kurvenbahn versehenen Schablone lief. Diese Kurvenbahn war so gestaltet, dass sie den Werkzeughaltor mit Hilfe der Zahnradstango während des Arbeits- ganges des Schneidstahles so in Drehung versetzte, dass die Schneide während dieser Zeit sich immer senkrecht zur Schnittbewegung einstellte.
In welcher Weise dieselbe Bedingung bei der neuen Maschine erreicht ist, ist aus den Fig. 20, 21, 22, 23 und 11 zu ersehen. An dem Segmenthebel 14 (Fig. 20) ist die
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Auf dem Hebel 88 befindet sich ein Schlitten 8ö mit Kreuzgelenk 37,. das mit einem Hebel 98 in Verbindung steht und welcher mit dem Werkzeughalter fest verbunden ist.
Es ist nun aus dem Zusammenbau dieses Gelenksystems und aus den Fig. 21, 23 und 20 leicht t : u erkennen, dass während der Periode der Arbeitsbewegung des Segmenthebels 14 dem Werkzeug 67 ebenfalls eine schwingende Bewegung erteilt wird, wobei das Hebelsystem so eingestellt werden kann, dass die Schneide des Werkzeuges sowohl beim Vorwärts-wie auch beim Rückwärtsgang stets senkrecht zu seiner Schnittbewegung gehalten wird.
Die Anwendung dieses Hebelsystem hat nun den grossen Vorzug vor allen Kon- struktionen, dass dabei der sonst und bisher notwendige zweite Kurvengang, die zweite
Schablone erspart wird. Das Hebelsystem passt für alle Schaufelformen und man hat deshalb nur die einzige Schablone 16 für eine neue Schaufelform nötig. Will man den
Schaufelwinkel der Einströmseite verkleinern und gleichzeitig den Ausströmwinkel ver- grössern, oder umgekehrt, so hat man nur nötig, die Schablone 16 entsprechend nach rechts oder links zu verdrehen, wozu die Schraubenlöcher länglich gestaltet sind. Bei den alten Maschinen aber müssten zn diesem Zwecke ganz neue Schablonen mit neuem Kurven- gang konstruiert und angefertigt werden, was bei den alten Maschinen bisher stets zeit- raubend, umständlich und kostspielig war.
Der Vorschub des Schnoidstahles geschieht während seines Rücklaufes und erfordert keinen toten Weg desselben, weil der Schneidstahl sofort nach Vollendung jedes Schnittes um einen kleinen Weg etwa 2 bis 5 mm in achsialer Richtung von der jeweiligen Arbeits- fläche abgehoben wird. Dieses Abheben erfolgt, wie Fig. 17 zeigt, durch einen mit Press- wasser oder Ö) bewegten Kolben 71, in dessen hohler Kolbenstange der Werkzeughalter 66 eingebaut ist. Gesteuert, d. 11. vor-oder zurückgeschoben wird derselbe durch die Rund- schieber 100 und 101 mittels der'Daumen 108, durch welche letztere bei Anfang bezw. Schluss eines Schnittes diese Rundschieber entsprechend verschoben werden.
Unabhängig von dieser Bewegung erfolgt während des Rückweges des Schneidstahles der Vorschub des
Werkzeughalters nun dadurch, dass die Sperrklinken 99 (Fig. 17 und 18) das Sperrad 91 um einen oder mehrere Zähne vorschieben, wodurch das Radersystem 90 etc. und die
Spindel 70 gedreht und der Werkzeughalter 68-66 entsprechend vorgeschoben wird. Auf dem Rücken des Daumens 93, durch welchen der Sperrklinkenhebel 98 gehoben wird, ist eine Einstellung, welche zum leichteren Einstellen des Hubes der Sperrklinken dient.
Um nun Schaufelformen von grössere oder geringerer Breite und von verschiedener
Scheitelhöhe leerstellen zu können, dazu dienen ausser dem Kurvengang 18 auch Vor-
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stellung des Werkzeughalters 85 in dem Hebel (Rahmen. 5) sowie die Verstellung des Zapfens 6, wodurch allen Anforderungen genügt ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Maschine zum Bearbeiten von Werkstücken nach Flächen von wechselndem Krümmungsradius unter Drehung des Werkzeugträgers um seine eigene Achse zwecks Konstanterhaltung des Anstellungswinkels, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen 5, in welchem der Werkzeugträger gelagert ist, eine schwingende Bewegung und eine Längsverschiebung ausführt, bei deren Vorwärtsgang das Werkzeug den Schnitt ausführt, während es beim Rückwärtsgang durch den Schnitt zurückkehrt.
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Machine for processing workpieces according to surfaces of changing
Radius of curvature.
The present invention relates to a machine for machining workpieces according to surfaces of varying radius of curvature. The machine is especially designed for the manufacture of blades for (RAS and steam turbines) and belongs to the type in which the blades, which are designed in the manner of axial or radial blades, are created by working or planing U-shaped curved channels into the full circumference of the wheel which then the blades themselves remain as a boundary between two channels and the cuts are made in a plane perpendicular to the wheel).
The shape of the blade cross-section can be different while maintaining its U-shaped character; however, it is always such that the blades are broadly thicker in cross section approximately in the middle of the wheel rim, while from there they run into sharp edges on both outer sides. FIGS. 1 to 10 in the drawings
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should be discussed in more detail.
There are machines that have the purpose of cutting out and / or cutting wheel channels from the full circumference of a disc wheel. excavation, as it is used in particular for gas and steam turbines, is available here. But both the manner of movement and the mechanisms used for it are fully
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and the workpiece produced on it.
So far, the operation of the machine was respectively. The cut of the tool steel was carried out in such a way that the tool holder was guided in the hollow axis of a faceplate, which made a full 3600 turn to make the cut from the starting point of the latter to the beginning of the next cut.
About half a turn was used for the cut itself, while the other half turn served to bring the tool holder back to the starting point for the following cut. For this purpose, of course, the cutting steel had to be withdrawn by at least the entire respective cutting depth. so that the cutting edge of the
Werkzeagstahles could pass the still unmachined wheel circumference. In the case of the new machine in question, however, the process of tool steel is completely different.
Instead of the axis of the tool holder continuously describing full revolutions of 360 as before, on the new machine it immediately returns to the starting position on the same curve path that forms the blade channel after each cut has been completed. While so far both on the way part of cutting and on
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at the same time.
Just as the new machine in question is characterized by the type of work
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D! ose two characteristics of the machine, namely
1. that the tool steel or cutting steel returns to its starting point on the same path in the blade channel after completion of its work step, so to a certain extent oscillates back and forth in the same and that
2. The cutting steel travels the empty gear return path faster than its commute, together with two other, essentially related peculiarities, form what is new about the machine to be described.
3. The third constitutes the means for making the shape of the blades and channels; and finally, 4. the fourth consists in the special type of retraction of the tool steel to protect the cutting edge during the retraction.
These are intended to be identified in the description of the entire construction of the machine which now follows.
The wheel 25 (FIG. 11) is given a uniformly rotating movement by some propellant, which is transmitted to the crankshaft 27, the crank 28 and the crank pin 29 by a gear ratio 20 and 26. This crank pin carries a slide bearing which, during the circular movement of the crank pin, goes back and forth in a slot 31 of the planer 14 and at the same time dom lever 14 gives an oscillating movement around the pivot pin 21. In Fig. 20 the lever is drawn in its front view.
It can be seen from this that the lever 14 is provided at its lower end with a toothed segment through which the wheel 13, the shaft 12 and the crank disk together with the adjustable crank pin 11 are moved. All movements of these parts, like those of the tooth segment, are of course swaying (oscillating).
On the crank pin 11 sits a slider 10 which can slide in a corresponding opening of the lever 5 (FIG. 12). During the oscillating movement of the crank pin, the lower end of the lever (frame 5) is also carried along by the slider 10 and the latter itself is also set in a movement oscillating around the pin 6.
At the lower end of the lever 5, a pin 19 is also firmly inserted into the lever. This pin carries at its end a roll 15 which can be rotated in it (FIG. 11) which, during the oscillating movement of the lever 5, moves in the loop-shaped curves, passage of the template piece 16 and thereby lifts! 5 forces, in addition to its pendulous movement, to also execute an upward and downward movement, as prescribed by the curve path of the template 16.
If one now draws a connecting line through the centers of the pins J and 6, it is easy to see that each point on the same describes different figures which, according to a certain law of transition, differ in their shape and which, depending on their closer or remote location from one or the other of the endpoints 19 respectively. (j differ from one another in terms of their vertical or horizontal extension. And so one can assume that in the case of the
Place of the Selmeidwerli: zeuges 67 (Fig. 12) this latter makes a U-shaped movement which corresponds to the desired shape of the channel in Fig. 1. So here is the above
Property ad 1 reached.
As can be seen from the drawing, the cutting tool is held in a bearing piece which is formed into a flange 85 with which the same can be firmly connected to the lever 5 by screws.
Of course, with this machine, as with any other, the cutting edge of the tool must always be perpendicular to the direction of movement during its operation. The machine does this automatically, but in a new way that is also different from the previous ones.
So far, the tool holder was designed as a shaft, in the circumference of which a spur gear toothing was incorporated, in which a toothed rack engages, which at its other free end had a pin with rollers which, when the tool holder rotates in a template provided with a cam track ran. This cam track was designed in such a way that it rotated the tool holder with the help of the gear rod while the cutting tool was in motion so that the cutting edge was always perpendicular to the cutting movement during this time.
In which way the same condition is achieved in the new machine can be seen from FIGS. 20, 21, 22, 23 and 11. On the segment lever 14 (Fig. 20) is the
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A slide 80 with a universal joint 37 is located on the lever 88. which is connected to a lever 98 and which is firmly connected to the tool holder.
It is now easy to see from the assembly of this joint system and from FIGS. 21, 23 and 20 that during the period of the working movement of the segment lever 14 the tool 67 is also given an oscillating movement, whereby the lever system can be adjusted in this way that the cutting edge of the tool is always held perpendicular to its cutting movement, both in forward and reverse gear.
The use of this lever system now has the great advantage over all constructions that the otherwise and previously necessary second curve path, the second
Template is saved. The lever system fits all shovel shapes and you therefore only need the single template 16 for a new shovel shape. Do you want that
Reducing the blade angle on the inflow side and at the same time increasing the outflow angle, or vice versa, it is only necessary to rotate the template 16 accordingly to the right or left, for which purpose the screw holes are elongated. With the old machines, however, completely new templates with a new curve path would have to be designed and manufactured for this purpose, which was always time-consuming, cumbersome and expensive with the old machines.
The cutting steel is advanced during its return movement and does not require a dead path because the cutting steel is lifted off the respective work surface by a small path about 2 to 5 mm in the axial direction immediately after each cut has been completed. This lifting takes place, as FIG. 17 shows, by means of a piston 71 which is moved with press water or O) and in whose hollow piston rod the tool holder 66 is built. Controlled, d. 11. The same is pushed forwards or backwards by the round slides 100 and 101 by means of the thumbs 108, through which the latter at the beginning or respectively. At the end of a cut this round slide can be moved accordingly.
Independent of this movement, the advance of the takes place during the return path of the cutting tool
Tool holder now in that the pawls 99 (Fig. 17 and 18) advance the ratchet wheel 91 by one or more teeth, whereby the wheel system 90 etc. and the
Spindle 70 is rotated and the tool holder 68-66 is advanced accordingly. On the back of the thumb 93, through which the pawl lever 98 is lifted, is an adjustment which serves to more easily adjust the stroke of the pawls.
To now blade shapes of greater or lesser width and of different
To be able to empty the apex height, in addition to the curve path 18 also front
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position of the tool holder 85 in the lever (frame. 5) and the adjustment of the pin 6, whereby all requirements are met.
PATENT CLAIMS:
1. Machine for processing workpieces according to surfaces of changing radius of curvature with rotation of the tool carrier about its own axis in order to maintain the angle of incidence constant, characterized in that the frame 5 in which the tool carrier is mounted performs an oscillating movement and a longitudinal displacement Forward the tool makes the cut, while in reverse it returns through the cut.