DE685061C

DE685061C - Device for the manufacture of blades for combat, air or gas turbines

Info

Publication number: DE685061C
Application number: DEA82601D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Paul Kliver; Lothar Stahl
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1937-04-13
Filing date: 1937-04-13
Publication date: 1939-12-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Schaufeln für Dampf-, Luftoder Gasturbinen, und zwar solche Schaufeln, welche einzeln am Turbinenrad befestigt werden. Diese Schaufeln haben meist eine hohlzylindrisch geformte Umlenkfläche, deren mechanische Bearbeitung bisher nach verschiedenen Fräs-, Hobel- und Schleif verfahren erfolgte. The invention relates to a device for producing blades for steam, air or Gas turbines, namely blades that are individually attached to the turbine wheel. These blades usually have a hollow-cylindrical deflection surface, whose Mechanical processing has so far been carried out using various milling, planing and grinding processes.

Die mechanische Bearbeitung solcher hohlzylindrischen Umlenkflächen bereitet nach den bisherigen Verfahren stets Schwierigkeiten, weil es nicht möglich ist, das Fräs-, Hobeloder Schleifwerkzeug mit einem genügend starken Schaft oder Stiel zu versehen. Besonders erschwert wird eine derartige Bearbeitung dadurch, daß bei den großen Fliehkräften und der hohen Erhitzung der heutigen Turbinen das äußere Deckblatt der Schaufel möglichst aus einem Stück mit dem Schaufelkörper herausgearbeitet werden muß. Die hohlzylindrische Umlenkfläche ist hierdurch auch auf der Außenseite durch eine feste Querwand abgeschlossen, während das innere Ende durch den Schaufelfuß verdeckt ist. Wenn die Umlenkfläche beispielsweise mit einem kleinen Fräser eingearbeitet werden soll, muß dieser Fräser daher einen sehr dünnen und langen Schaft erhalten, kann somit nur kleine Späne abnehmen oder ergibt eine ungenaue und unsaubere Arbeitsfläche, welche Nacharbeiten erfordert.The mechanical processing of such hollow cylindrical deflection surfaces prepares according to the previous methods always difficulties because it is not possible to use the milling, planing or To provide the grinding tool with a sufficiently strong shaft or handle. Particularly Such processing is made more difficult by the fact that the large centrifugal forces and the high temperature of today's turbines, the outer cover sheet of the blade is made from one piece with the blade body, if possible must be worked out. As a result, the hollow cylindrical deflection surface is also fixed on the outside Transverse wall completed, while the inner end is covered by the blade root. If the deflection surface is worked in with a small milling cutter, for example should, this milling cutter must therefore have a very thin and long shank, so it can only remove small chips or result in an imprecise and unclean work surface, which Requires rework.

Nach einem anderen noch nicht zum Stande der Technik gehörigen Verfahren werden die hohlzylindrischen Umlenkflächen mit einem Werkzeug bearbeitet, welches sich um deren Krümmungsmittelpunkt dreht und nach jedem Schnitt in radialer Richtung abgehoben wird. Da die zur Durchführung der radialen Anstell- und Abhebebewegungen notwendigen Beschleunigungen ebenso wie die zu bewegenden Massen verhältnismäßig groß sind, entstehen Schwingungen quer zu der zu bearbeitenden Fläche, die dadurch ungenau und unsauber wird. Verbessernd kann eine Verringerung der Beschleunigung wirken, wasAccording to another method, which is not yet part of the state of the art, the Machined hollow cylindrical deflection surfaces with a tool, which is around their The center of curvature rotates and is lifted off in the radial direction after each cut. Since the accelerations necessary to carry out the radial pitching and lifting movements as well as the accelerations to be moved Masses are relatively large, vibrations occur across the machine to be processed Area that becomes imprecise and unclean as a result. Improving can be a decrease the acceleration act what

jedoch bei Massenfertigung zu einer unwirtschaftlich niedrigen Arbeitsgeschwindigkeit führt.however, in mass production at an uneconomically low operating speed leads.

Der Gegenstand der Erfindung beseitigt diese Nachteile durch eine Vorrichtung mit einem die hohlzylindrische Umlenkfläche der Schaufel, welche sich um den Krümmungsmittelpunkt dieser Umlenkfläche dreht, bearbeitenden Drehwerkzeug, wobei erfindungsgemäß Schaufel und Werkzeug nach jeder Spanabnahme auf der Umlenkfläche achsig so weit gegeneinander verschiebbar sind, daß das Werkzeug bis zum Beginn des nächsten Schnittes die Schaufel nicht mehr berührt. Der von der Vorrichtung ausgeführte Arbeitsvorgang ist teilweise bekannt. Die Erfindung wird lediglich in der Vorrichtung zur Fertigung der verhältnismäßig schwierig herzustellenden Turbinenschaufeln gesehen. In den Zeichnungen ist der Arbeitsvorgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Beispielen dargestellt.The object of the invention eliminates these disadvantages by using a device one machining the hollow cylindrical deflecting surface of the blade, which rotates around the center of curvature of this deflecting surface Rotary tool, according to the invention, blade and tool after each Chip removal on the deflection surface can be axially displaced against one another so far that the tool no longer touches the shovel until the start of the next cut. The operation performed by the device is known in part. The invention is only in the device for manufacturing the relatively difficult to manufacture Turbine blades seen. In the drawings is the working process the device according to the invention shown in various examples.

Fig. ι zeigt in zwei Rissen den Arbeitsvorgang mit Abheben und Anstellen des Werkzeuges in achsiger Richtung, wobei sich die Schaufel vollständig umdreht.Fig. Ι shows in two cracks the work process with lifting and setting the tool in the axial direction, with the blade turning completely.

Fig. 2 zeigt in zwei Rissen den Arbeitsvorgang mit stillstehendem Werkzeug, wobei sich die Schaufel vollständig umdreht und während der Umdrehung die Abheb- und Anstellbewegungen in achsiger Richtung ausführt.Fig. 2 shows in two cracks the working process with the tool at a standstill, with the blade completely turns over and the lifting and pitching movements during the rotation executes in the axial direction.

Fig. 3 zeigt in zwei Rissen den Arbeitsvorgang, bei welchem die Schaufel während ihrer Umdrehung eine Abheb- und Anstellbewegung in achsiger Richtung ausführt und gleichzeitig das Werkzeug entsprechende Bewegungen in radialer Richtung macht.Fig. 3 shows in two cracks the working process in which the shovel during of their rotation executes a lifting and adjusting movement in the axial direction and at the same time the tool makes corresponding movements in the radial direction.

In Fig. ι dreht sich die Schaufel um die Achse 1-I₁ welche mit der Mittellinie der hohlzylindrischen Umlenkfläche zusammenfällt. Während sie die Stellungen m, η, ο durchläuft, steht das Werkzeug in der Stellung ρ und bearbeitet die Hohlzylinderfläche. Nachdem die Schaufel die Stellung 0 verlassen hat und der Schnittvorgang beendet ist, wird das Werkzeug in die Stellung α verschoben, d. h. in achsiger Richtung so weit bewegt, daß der Schaufelrücken und das Deckblatt an der Werkzeugkante vorbeigeht. Kurz bevor die Schaufel wieder in die Stellung m gelangt, wird das Werkzeug wieder in achsiger Richtung in die Stellung p zurückverschoben, so daß ein neuer Schnitt beginnen kann.In Fig. Ι the blade rotates about the axis 1-I ₁ which coincides with the center line of the hollow cylindrical deflection surface. While it passes through the positions m, η, ο , the tool is in position ρ and processes the hollow cylinder surface. After the shovel has left position 0 and the cutting process has ended, the tool is moved to position α , ie moved in the axial direction so far that the shovel back and the cover sheet pass the tool edge. Shortly before the shovel reaches the position m again, the tool is shifted back in the axial direction into the position p so that a new cut can begin.

In Fig. 2 steht das Werkzeug während des ganzen Vorganges still, und die Schaufel dreht sich wieder um die Achse l-l. Die Hohlzylinderfläche wird bearbeitet, während die Schaufel die Stellungen m, n, 0 durchläuft. Nach Verlassen der Stellung 0 ist der Schnitt beendet und die Schaufel verschiebt sich in achsiger Richtung um die Strecke r, so daß sie ganz außer Eingriff mit dem Werkzeug kommt. Sie dreht sich jedoch ununterbrochen weiter und wird, bevor sie die Stellung η erreicht, wieder in die ursprüngliche Lage in achsiger Richtung zurückverschoben, so daß ein neuer Schnitt beginnen kann.In Fig. 2 , the tool stands still during the entire process, and the shovel rotates again about the axis II. The hollow cylinder surface is machined while the blade passes through the positions m, n, 0. After leaving position 0 , the cut is finished and the shovel moves axially by the distance r, so that it comes completely out of engagement with the tool. However, it continues to rotate uninterruptedly and, before it reaches the position η , is shifted back to its original position in the axial direction so that a new cut can begin.

Je mehr sich der Umlenkwinkel der Schaufeln i8o° nähert, um so rascher müssen die Abhebe- und Anstellbewegungen sein, wenn eine einigermaßen wirtschaftliche Schnittgeschwindigkeit erzielt werden soll, oder es müßten sehr dünne Werkzeuge verwendet werden. Dieser Nachteil wird durch eine Vorrichtung beseitigt, deren Arbeitsvorgang in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei dreht sich die Schaufel dauernd um die Achse l-l und wird nach jedem Schnitt um die Strecke r nach links und vor Beginn des neuen Schnittes nach rechts ■— also in achsiger Richtung — verschoben. Gleichzeitig wird aber auch das Werkzeug nach jedem Schnitt um die Strecken in radialer Richtung zurückgeschoben und vor Beginn des neuen Schnittes wieder um dieselbe Strecke vorgeschoben. Auf diese Weise können übermäßig hohe Geschwindigkeiten der Abhebe- und Anstellbewegung unter gleichzeitiger Verwendung eines kräftigen Werkzeuges vermieden werden. Es ist dabei gleichgültig, ob die radiale und achsige Bewegung von der Schaufel oder vom Werkzeug ausgeführt werden, oder ob beide Bewegungen von der Schaufel ausgeführt werden, während das Werkzeug stillsteht oder umkehrt. "The closer the deflection angle of the blades approaches 180 °, the faster the lifting and pitching movements have to be if a reasonably economical cutting speed is to be achieved, or if very thin tools have to be used. This disadvantage is eliminated by a device, the operation of which is shown in FIG. Here, the blade rotates continuously around the axis II and is shifted by the distance r to the left after each cut and to the right before the start of the new cut - that is, in the axial direction. At the same time, however, the tool is also pushed back by the distances in the radial direction after each cut and advanced again by the same distance before the start of the new cut. In this way, excessively high speeds of the lifting and setting movements can be avoided with the simultaneous use of a powerful tool. It does not matter whether the radial and axial movement are carried out by the shovel or by the tool, or whether both movements are carried out by the shovel while the tool is stationary or reversing. "

Je nach den vorliegenden Verhältnissen kann eine Vorrichtung mit dem einen oder anderen Arbeitsvorgang angewendet werden. Die Vorrichtung kann sowohl dazu verwendet werden, Turbinenschaufeln aus vierkantigem, rundem oder sonst geeignet vorgeformtem Werkstoff aus dem Vollen herauszuschneiden als auch zur Fertigstellung von bereits durch Schmieden, Pressen, Walzen oder eine spanabhebende Bearbeitung vorbereiteten Schaufeln. Die Füße zur nachherigen Befestigung der Schaufeln am Turbinenrad können vor oder nach der Bearbeitung hergestellt werden. Werden sie bereits vorher fertiggestellt, so können sie mit Vorteil dazu verwendet werden, die Schaufeln während des Bearbeitungsvorganges fest und genau einzuspannen. Depending on the prevailing conditions, a device with the one or applied to another operation. The device can be used for both turbine blades made of square, round or otherwise suitably preformed To cut out material from the solid as well as for the completion of already by forging, pressing, rolling or blades prepared by machining. The feet to the after Attachment of the blades to the turbine wheel can be made before or after machining will. If they are already completed beforehand, they can advantageously do so be used to clamp the blades firmly and precisely during the machining process.

Claims

Patent claims:

i. Device for the production of blades for steam, air or gas turbines, which are individually attached to the turbine runner, with a die Hollow cylindrical deflection surface of the blade, which is around the center of curvature this deflection surface rotates, machin-

Tending turning tool, characterized in that the tool and workpiece after each chip removal on the deflection surface axially or at the same time axially and radially so far against each other are that the tool does not touch the workpiece until the start of the next cut.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the tool is axially displaceable when the workpiece is stationary in the longitudinal direction (Fig. i).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the workpiece is axially displaceable when the tool is stationary (Fig. 2).

4. Apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that the displacements of workpiece and tool in both radial and axial directions, with either the Workpiece or the tool both or workpiece and tool each perform a movement (Fig. 3).

1 sheet of drawings