DE1000658B - Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von einzelnen in Laufraeder von Kreiselmaschinen einsetzbaren Schaufeln - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von einzelnen, in Laufräder von Kreiselmaschinen einsetzbaren Schaufeln im Kopierverfahren. Die Schaufel und Schablone sind dabei derart auf dem Maschinenbett angeordnet, daß sie um in ihrer Längsrichtung verlaufende, parallel zueinander stehende Achsen, die angenähert durch den Krümmungsmittelpunkt der zu bearbeitenden bzw. abzutastenden Flächen führen, drehbar sind und daß die Träger für Werkzeug und Taster parallel zueinander in einem Führungskörper verschiebbar sind, der für den Vorschub in Richtung der Schaufelachse um eine die Bearbeitungsumlaufachsen des Werkstückes und der Schablone kreuzende Achse schwenkbar ist.

Es sind bereits Werkzeugmaschinen zum Bearbeiten der Schaufeln von Kreiselmaschinen, beispielsweise von Gasturbinen, im Kopierverfahren derart konstruiert worden, daß die Schaufeln und die Kopierschablonen während des Bearbeitungsvorganges um in ihrer Längsrichtung verlaufende, parallel zueinander liegende Achsen gedreht werden und die Vorschubbewegung des Werkzeuges in Richtung der Schaufelachse erfolgt. Nachteilig wirkt sich dabei aus, daß der Taster, der die Kopierschablone mit -der Innenkontur abtastet, und das damit gesteuerte Werkzeug zur Bearbeitung der konkaven Schaufelfläche bei jeder Schablonen- und Werkstückumdrehung durch besondere Steuerkurven und Organe aus deni Bereich des umlaufenden Werkstückes und Modells gebracht werden muß. Dabei muß aber das Werkzeug zum Kopieren der Innenseite der Schaufel sehr weit zurückgezogen werden, um der Schaufel ein ungehindertes Umlaufen zu gestatten. Das hat jedoch ungünstige Massenbewegungen zur Folge und wirkt sich sehr nachteilig auf die Bearbeitungsgeschwindigkeit aus, weil dann den Verschiebegeschwindigkeiten der je einen Taster und je ein Werkzeug tragenden Schlitten bei verhältnismäßig niedrigen Werten Grenzen gesetzt sind.

Nach einem noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag sind bei einer Maschine der hier behandelten Art Einrichtungen zum pendelnden Antrieb der Schaufel und Schablone während der Bearbeitung und zum Abheben des Werkzeuges während der rückwärtigen Pendelbewegung vorgesehen. Hierbei ist störend, daß die größere Masse der Schablone ebenfalls hin- und hergeschwenkt werden, abgebremst und beschleunigt werden muß. Mit dem Erfindungsgegenstand wurde vermieden, die Schablone hin- und herzuschwenken, und durch deren Umlauf ein ruhiger Schablonenlauf gegeben, während nur das Werkstück mit seiner geringeren Masse ohne Schwierigkeit und Nachteile pendelt.

Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von
einzelnen in Lauf räder von Kreiselmaschinen einsetzbaren Schaufeln

Anmelder:

Georg Fischer Aktiengesellschaft,
Schaffhausen (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Blank, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 36

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 31. Mai 1954

Dipl.-Ing. Ottomar von Zelewsky,

Neuhausen am Rheinfall (Schweiz),

ist als Erfinder genannt worden

Das Ergebnis ist, daß das Werkzeug, wie erwünscht, bei Rücklauf des Werkstückes nur einen kleinen Weg beim Abheben zurückzulegen braucht.

Kennzeichnend für die Erfindung ist nun, daß Antriebsorgane vorgesehen sind, die der Schaufel während der Bearbeitung Pendelbewegungen und der bzw. den Schablonen synchron dazu während je einer vollen Werkstückpendelbewegung je eine vollständige Drehbewegung erteilen.

Zweckmäßig ist, wenn zwei je mit einem Werkzeug versehene und einen Werkzeugschlitten und einen Taster tragende Schwenkgehäuse zum gleichzeitigen Bearbeiten der Vorderseite und der Rückseite der Schaufel vorgesehen sind, wie es an sich bei Maschinen der hier behandelten Art mit umlaufender Schaufel und umlaufender Schablone schon geschützt ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß zwischen dem Taster und dem Werkzeug mechanische Ubertragungsorgane vorgesehen sind.

Als Werkzeug sollen bei einer vorteilhaften Ausführung Drehstähle Anwendung finden. Die rotierende Kopierschablone ist so ausgebildet, daß während des

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Rückwärtsschwenkens des Werkstückes das oder die im dargestellten Beispiel mechanische Übertragungs-Werkzeuge von den zu bearbeitenden Flächen abge- organe vorgesehen,
hoben werden. In der Stützwand 22 des Schwenkgehäuses 18 ist

Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführung ein doppelarmiger Hebel 23 um eine Achse 24

des Erfindungsgegenstandes dar; es zeigt 5 schwenkbar gelagert. Am einen Ende des Hebels 23

Fig. ι eine Seitenansicht der Maschine, ist auf einer Achse 26 die Tasterrolle 25 angeordnet.

Fig. 2 eine Ansicht der Maschine von oben mit Am anderen Ende des Hebels 23, das durch eine

Schnitt durch die Linie H-II der Fig. 1, Aussparung 35 des Schwenkgehäuses 18 ragt, ist auf

Fig. 3 eine Teilansicht der Maschine, von A aus einer Achse 27 eine Lasche 28 schwenkbar gelagert,

in Fig. ι gesehen, 10 deren anderes Ende unter Zwischenschaltung nicht

Fig. 4 einen Schnitt durch die Linie IV-IV der gezeichneter Einstellorgane mittels eines Bolzens 29

Fig. ι in schematischer Darstellung, im Werkzeugschlitten 19 befestigt ist. Solche Ein-

Fig. 5 einen Schnitt durch die Linie V-V der stellorgane sind notwendig zum Einstellen der Span-

Fig. 2 in schematischer Darstellung, tiefe und der richtigen Stellung der Spitze der

Fig. 6 einen Schnitt durch die Linie VI-VI der 15 Werkzeuge 20 in bezug auf die Stellung der beiden

Fig. 4. Schablonen 11 bzw. 13.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform der Eine Feder 21 ist derart am Schwenkgehäuse 18 Maschine mit zwei je mit einem Werkzeug 20 ver- und am Werkzeugschlitten 19 angeordnet, daß sie sehenen und einen Werkzeugschlitten 19 und einen den letzteren in Richtung gegen das Werkstück 12 Taster 25 tragenden Schwenkgehäusen 18 zum gleich- ao hin zu verschieben sucht. Nicht gezeichnete Organe zeitigen Bearbeiten der Vorder- und Rückseite einer dienen dazu, den Werkzeugschlitten 19 in seiner Turbinenschaufel 12. Auf einem Maschinenbett 1 zurückgezogenen Stellung festzuhalten. An Stelle der sind ein Getriebekasten 3 mit einem Antriebsmotor 64 mechanischen Ubertragungsorgane könnten indessen und zwei weitere Getriebegehäuse 59 und 65 ange- in bekannter Weise auch andere geeignete Mittel, ordnet, wobei die beiden letzteren durch einen Ober- 25 beispielsweise pneumatische oder hydraulische Nacharm 60 miteinander verbunden sind. folgesteuerungen, verwendet werden.

Aus den Fig. 4 bis 6, die, schematisch dargestellt, Auf dem Schwenkgehäuse 18 ist, wie die Fig. 3 die Wirkungsweise der Maschine zeigen, geht hervor, und 5 zeigen, eine parallel zur Verschieberichtung daß eine Antriebswelle 2 vom Getriebekasten 3 aus des Werkzeugschlittens 19 verlaufende Führungsnut durch nicht näher beschriebene Mittel vom Motor 64 30 30 angeordnet, in der ein um einen Zapfen 36 eines aus angetrieben wird; die Antriebswelle 2 ist axial Mutterstückes 32 drehbarer Gleitstein3i verschiebabgestützt in einem Lager 4 des Getriebekastens 3. bar ist. Das Mutterstück 32, das durch eine Führungs-Auf der Antriebswelle 2 sitzt ein Zahnrads, das mit stange 33 geradgeführt ist, kann auf einer Gewindeeinem Zahnrad 6 auf einer Schablonenwelle 7 kämmt. spindel 34 längs verstellt werden. Die beiden parallel Auf der Antriebswelle 2 sitzt ebenfalls ein Zahnrad 8, 35 zueinander verlaufenden Führungsstangen 33 und die das mit einem Zahnrad 9 auf einer zweiten Scha- Gewindespindeln 34 sind einerends im Gehäuse 59 blonenwelle 10 kämmt. Die Zahnräders, 6, 8 und 9 und anderends in Lagergehäusen 63 bzw. 69 gehalten· sind im Gehäuse 59 angeordnet. Die Schablonen- Die beiden Gewindespindeln 34 können durch im welle 7 mit einer Schablonen, die im dargestellten Gehäuse 59 vorgesehene Getriebeorgane in beiden Beispiel zum Kopieren der Rückseite einer Turbinen- 40 Drehrichtungen angetrieben werden, wodurch über schaufel 12 dient, ist im Getriebegehäuse 59 und in die in den Nuten 30 der Schwenkgehäuse 18 vereinem Axiallager 14 eines Lagergehäuses 70 ge- schiebbar angeordneten Mutterstücke 32 Verschwenklagert, und die Schablonenwelle 10 mit einer Scha- bewegungen der beiden Schwenkgehäuse 18 um die blone 13, die zum Kopieren der Vorderseite dient, ist Zapfen 16 und 17 zustande kommen; diese Beweim Getriebegehäuse 59 und in einem Axiallager 15 45 gungen ergeben die vorzugsweise regelbaren Vordes Lagergehäuses 70 gelagert. schub- oder Eilgangbewegungen des Werkzeuges 20

Wie die Fig. 1, 2 und 5 zeigen, sind am Oberarm beim Bearbeiten eines Werkstückes 12 oder beim

60 zwei Zapfenlager 61 und, in axialer Richtung Zurückführen der Werkzeuge 20 in ihre Ausgangs-

damit übereinstimmend, am Maschinenbett 1 zwei Stellungen. Zum Einstellen der Gewindespindeln 34

untere Zapfenlager 62 in Richtung senkrecht zur 5^ dienen andeutungsweise dargestellte Schaltorgane 66.

Maschinenachse 37 durch nicht gezeichnete Mittel Der Antrieb des Werkstückes 12, das beim Bear-

verstellbar und festklemmbar angeordnet, in denen beitungsvorgang Schwenkbewegungen um eine Dreh-

je um einen oberen und einen unteren Zapfen 16 achse 40 ausführt, erfolgt durch die nachstehend

bzw. 17 ein Schwenkgehäuse 18 schwenkbar ist. Die beschriebenen Organe.

Verstellbarkeit der Zapfenlager 61 bzw. 62 in bezug 55 Auf dem Maschinenbett 1 ist im Gehäuse 3 mit auf die Lage der Maschinenachse 37 ist erforderlich dem Antriebsmotor 64, wie oben beschrieben, die für das Einstellen des Drehpunktes der Schwenk- Antriebswelle 2 gelagert. Sie besitzt, wie die Fig. 4 gehäuse 18, wenn beispielsweise von einer Turbinen- und 6 zeigen, eine Abkröpfung 38, auf deren Zapfen Schaufelabmessung auf eine andere übergegangen 41 ein Gleitschlitten 39 drehbar angeordnet ist. Im werden soll. In jedem der Schwenkgehäuse 18 60 Getriebekasten 59 ist in zwei parallel zueinander an-(Fig. 5), die beide identisch ausgebildet sein geordneten Führungsnuten 42 ein Schlitten 43 in können, ist eine mechanische Übertragungseinrichtung Richtung des Doppelpfeiles 55 verschiebbar. Auf der zwischen dem Taster 25 und dem Werkzeugschlitten einen Fläche des Schlittens 43 sind zwei parallel zu-19 angeordnet, d. h., in Führungen 54 ist der Werk- einander verlaufende Führungsleisten 44 vorgesehen, zeugschlitten 19 mit einem Werkzeug 20, das aus 65 zwischen denen der Gleitstein 39 in Richtung des einem Drehstahl besteht, längs verschiebbar. An Stelle Doppelpfeiles 56 verschiebbar ist. Auf der gegender Drehstähle 20 könnten indessen auch durch be- überliegenden Fläche des Schlittens 43 sitzt eine sondere, nicht gezeichnete Mittel angetriebene Fräser Zahnstange 45, in die ein Ritzel 46 eingreift, das am oder Schleifscheiben verwendet werden. Als Kopier- einen Ende einer im Getriebegehäuse 59 gelagerten aggregat zwischen Taster 25 und Werkzeuge 20 sind 70 Welle 47 angeordnet ist. Am anderen Ende der Welle

47 ist eine dem Werkstück 12 angepaßte Einspannvorrichtung 48 für das eine Ende, in Fig. 4 beispielsweise das Fußende 52 des zu bearbeitenden Werkstückes 12 vorgesehen. Die Welle 47 ist in einem Halslager 51 gehalten. Gleichachsig mit der Welle 47 und durch nicht dargestellte Mittel von derselben synchron angetrieben, ist eine im Getriebegehäuse 65 in einem Halslager 50 gelagerte Gegenwelle 49 vorgesehen, die durch nicht gezeichnete Mittel in axialer Richtung um einen solchen Betrag verschiebbar ist, daß das andere Ende des Werkstückes 12, in Fig. 4 das Kopfende 53, in einer ebenfalls dem Werkstück angepaßten Mitnahmevorrichtung 67 ein- und ausgespannt werden kann.

Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung ist die folgende:

Nach dem Aufsetzen der zur Bearbeitung des Werkstückes 12 erforderlichen Schablonen 11 und 13 auf ihre entsprechenden Schablonenwellen 7 und 10 wird bei in zurückgezogener Stellung in den Schwenkgehäusen festgehaltenem Werkzeugschlitten 19 und ausgefahrener Gegenwelle 49 der bereits bearbeitete Fuß 52 des Werkstückrohlings 12 in der Einspannvorrichtung 48 der Welle 47 befestigt. Dann wird die Gegenwelle 49 in axialer Richtung gegen das Werkstück 12 vorgeschoben und der Werkstückkopf 53 mit der Mitnahmevorrichtung 67 der Gegenwelle 49 verbunden.

Entsprechend der Form und Abmessung der zu bearbeitenden Werkstücke 12 werden, wenn notwendig, die Zapfenlager 61 bzw. 62 eingestellt und festgeklemmt und damit der Drehpunkt der Schwenkgehäuse 18 in bezug auf das Werkstück 12 festgelegt.

Durch nicht dargestellte Mittel in den Werkzeugschlitten 19 werden die Werkzeuge 20 in die zum formgerechten Kopieren erforderlichen Stellungen gebracht und darin festgehalten.

Nach Inbetriebsetzen der Vorrichtung wird durch den Motor 64 mit dem Getriebe 3 die Antriebswelle 2 in Drehung versetzt. Diese Rotationsbewegung wird über die Zahnräder S, 6 auf die Schablonenwelle 7 mit der Schablone 11 und über die Zahnräder 8, 9 auf die Schablonenwelle 10 mit der Schablone 13 übertragen. Die Schablonen 11 und 13 rotieren somit synchron mit der Antriebswelle 2. Die Übertragung dieser Rotationsbewegung auf das Werkstück 12, das während des Bearbeitungsvorganges eine in Übereinstimmung mit der Schablonendrehbewegung verlaufende Schwenkbewegung ausführt, erfolgt durch die in den Fig. 4 und 6 dargestellten Organe.

Beim Rotieren der Antriebswelle 2 gleitet der auf dem Zapfen 41 der Abkröpfung 38 drehbare Gleitstein 39 in den Führungsleisten 41 in der Richtung des Doppelpfeiles 56 hin und her und verschiebt dadurch ebenfalls den Schlitten 43 in den Führungsnuten 42 des Getriebegehäuses 59 in der Richtung des Doppelpfeiles 55 hin und her. Durch die Hin- und Herbewegungen des Schlittens 43 mit der darauf befestigten Zahnstange 45 werden über das mit der letzteren im Eingriff stehende Ritzel 46 den Wellen 47 und 49 Schwenkbewegungen erteilt, wobei einer vollen Umdrehung der Schablonen 11 bzw. 13 je eine vollständige Schwenkbewegung des Werkstückes 12 entspricht.

Beim Abtasten der rotierenden Schablonen 11, 13 durch die Tasterrollen 25 kann durch die Werkzeuge 20 an dem in Übereinstimmung damit verschwenkten Werkstück 12 gleichzeitig auf der einen Seite die konkave und auf der entgegengesetzten Seite die konvexe Fläche mit den Ubergangspartien der Kopf- und Fußform kopiert werden.

Die Vorschubbewegung der Werkzeuge 20 beim Abtasten der Schablonen 11 und 13 kommt zustande durch das Rotieren der vom Getriebekasten 59 aus angetriebenen Gewindespindeln 34, indem die Mutterstücke 32 auf den Gewindespindel 34 und den Führungstangen 33 parallel zu den Schablonenwellen 7 und 10 verschoben werden. Durch die in den Führungsnuten 30 gleitenden Gleitsteine 31 erfolgt ein Verschwenken der Schwenkgehäuse 18 um die oberen und unteren Zapfen 16 bzw. 17 in Richtung der Pfeile 68. In der Fig. 2 sind in ausgezogenen Linien die beiden Schwenkkörper 18 in ihrer Mittelstellung während des Bearbeitungsvorganges oder Rücklaufes dargestellt, und in strichpunktierten Linien sind die Ausgangsstellungen der Schwenkkörper 18 dargestellt, wie auch aus der Fig. 4 hervorgeht. In der Zeichnung nicht dargestellte Organe sind vorgesehen zum Unterbrechen der Vorschub- oder Eilgangbewegungen der Schwenkgehäuse 18 bzw. der Drehbewegungen der Gewindespindeln 34 beim Erreichen der Endstellungen der Schablonen 11 und 13 durch die Tasterrollen 25. Während des Rückwärtsverschwenkens der Schaufel 12 müssen die beiden Werkzeuge 20 von den zu bearbeitenden Flächen abgehoben werden. Dies erfolgt durch geeignete Ausbildung der nicht zum Kopieren benötigten Umfangsfläche der beiden rotierenden Kopierschablonen 11 bzw. 13.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von einzelnen, in Laufräder von Kreiselmaschinen einsetzbaren Schaufeln nach Schablonen, wobei die Schaufel und Schablone derart auf dem Maschinenbett angeordnet sind, daß sie um in ihrer Längsrichtung verlaufende, parallel zueinander stehende Achsen, die angenähert durch den Krümmungsmittelpunkt der zu bearbeitenden bzw. abzutastenden Flächen führen, drehbar sind und daß die Träger für Werkzeug und Taster parallel zueinander in einem Führungskörper verschiebbar sind, der für den Vorschub in Richtung der Schaufelachse um eine die Bearbeitungsumlaufachsen des Werkstückes und der Schablone kreuzende Achse schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsorgane vorgesehen sind, die der Schaufel (12) während der Bearbeitung Pendelbewegungen und der bzw. den Schablonen (11 bzw. 13) synchron dazu während je einer vollen Werkstückpendelbewegung je eine vollständige Drehbewegung erteilen.
2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei je mit einem Werkzeug (20) versehene und einen Werkzeugschlitten (19) und einen Taster (25) tragende Schwenkgehäuse

   (18) zum gleichzeitigen Bearbeiten der Vorderseite und der Rückseite der Schaufel (12) vorgesehen sind.
3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug Drehstähle (20) verwendet werden.
4. 4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um während der Rückwärtsschwenkung des Werkstückes (12) die Werkzeuge (20) von den zu bearbeitenden Flächen abzuheben.
5. 5. Werkzeugmaschine nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abheben der Werkzeuge (20) vom Werkstück (12) durch die rotierenden Kopierschablonen (11 bzw. 13) erfolgt.
6. 6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Taster (25)

   und dem Werkzeug (20) mechanische Ubertragungsorgane (23, 28, 19, 21) vorgesehen sind.

   Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsche Patentanmeldung F 10980 Ib/49a (Patent Nr. 937449), F ii854lb/49a.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen