DE1051680B - Method and device for preprocessing three-dimensional curved surfaces - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorbearbeitung dreidimensionaler Kurvenflächen durch Einschneiden von der Fiächenform entsprechenden Nuten. Die Erfindung zielt dabei darauf ab, ein solches Verfahren sowie eine Vorrichtung für die Vorbearbeitung der Triebflächen an den Schaufeln von roh gegossenen Schiffspropellern zu entwickeln. Hierdurch soll die endgültige Bearbeitung der Schiffspropeller vorbereitet bzw. erleichtert werden.The invention relates to a method and a device for preprocessing three-dimensional curved surfaces by cutting grooves corresponding to the surface shape. The invention aims at this ab, such a method and a device for the pre-machining of the drive surfaces on the blades of raw cast ship propellers. This should make the final edit the ship's propeller must be prepared or relieved.

Zum Verständnis des Erfindungsgegenstandes ist von den Begriffsbestimmungen für die an einem Propellerblatt vorkommenden wesentlichen Winkel auszugehen:In order to understand the subject matter of the invention, the definitions of terms for an It is assumed that there is a significant angle occurring in the propeller blade:

Die Gestalt der Treibfläche einer S chiffsprop eil erschaufei ist durch den Neigungswinkel und durch den Steigungswinkel bestimmt. Der Neigungswinkel ist der Winkel zwischen einer senkrecht zur Propellerachse gelegenen Ebene und einer Linie, die auf der Schaufelmitte vom Fuß zur Spitze verläuft, d. h. von dem der Propellernabe am nächsten gelegenen Schaufelteil zu dem Schaufelteil, der auf dem größten Durchmesser des Propellers liegt. Der Steigungswinkel ist der Winkel, der zwischen der Schaufeloberfläche und einer senkrecht zur Propellerachse gelegenen Ebene liegt, und zwar gemessen in einer Ebene, die am Meßpunkt tangential einen hinsichtlich der Propellenchse koaxialen Zylinder berührt. Der Steigungswinkel gibt also den Drall der Schaufeln an, während der Neigungswinkel die vom Schiffsheck nach rückwärts gerichtete Schaufelneigung darstellt. The shape of the driving surface of a ship prop eil is created by the angle of inclination and by determines the pitch angle. The pitch angle is the angle between one perpendicular to the propeller axis located plane and a line running on the center of the shovel from root to tip, d. H. from the blade part closest to the propeller hub to the blade part on the largest Diameter of the propeller. The lead angle is the angle between the blade surface and a plane perpendicular to the propeller axis, measured in a Plane that tangentially touches a cylinder that is coaxial with respect to the propeller axis at the measuring point. Of the The angle of inclination indicates the twist of the blades, while the angle of inclination indicates that of the stern of the ship represents backward blade inclination.

Der Neigungswinkel bleibt vom Fuß bis zur Spitze der Schaufel konstant. Aber nahezu alle Schiffspropeller von moderner Form haben Schaufeln, deren Steigungswinkel im Bereich zwischen Fuß und Spitze der Schaufel variiert. Daher ist es nur mit großem Aufwand möglich, die Treibflächen der Schaufeln nach Herstellungsverfahren zu bearbeiten, die seinerzeit gebräuchlich waren, als die Propellerschaufeln normalerweise einen im Bereich zwischen Fuß und Spitze konstanten Steigungswinkel aufwiesen.The angle of inclination remains constant from the foot to the tip of the shovel. But almost all of them Ship propellers of modern shape have blades, the pitch angle of which is in the range between The base and tip of the shovel vary. Therefore, it is only possible with great effort to remove the drift surfaces to process the blades according to manufacturing processes that were common at the time, as the Propeller blades usually have a pitch angle that is constant in the area between the root and the tip exhibited.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines verhältnismäßig einfachen Verfahrens und einer entsprechenden Maschine, die es ermöglichen, eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung eines Propellers zu erzielen, dessen Steigungswinkel sich im Bereich zwischen Schaufelfuß und Schaufelspitze ändert, gleichgültig wie groß die Änderung des Steigungswinkels ist. Es sind zur Bearbeitung solcher Schaufeln bereits Maschinen vorgeschlagen worden, mit denen auf der Schaufeloberfläche eine Reihe von Nuten eingeschnitten werden können.The invention aims to provide a relatively simple method and a corresponding one Machine that make it possible to achieve a high level of accuracy in the manufacture of a propeller achieve whose pitch angle changes in the area between the blade root and the blade tip, indifferent how big the change in the pitch angle is. There are already for processing such blades Machines have been proposed for cutting a series of grooves on the blade surface can be.

Verfahren und VorrichtungMethod and device

zur Vorbearbeitung
dreidimensionaler Kurvenflächenfor preprocessing
three-dimensional curved surfaces

Anmelder:Applicant:

Bull's Metal & Marine Limited,
Yoker, Glasgow (Großbritannien)Bull's Metal & Marine Limited,
Yoker, Glasgow (Great Britain)

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,Representative: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,

Berlin-Grunewald,Berlin-Grunewald,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nürnberg 2,
Essenweinstr. 4-6, Patentanwälteand Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nuremberg 2,
Essenweinstrasse 4-6, patent attorneys

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 23. Oktober 1952Claimed priority:
Great Britain 23 October 1952

Joseph Francis Tucker, Troon, Ayrshire,
und Peter Mathieson, Princess Crescent, RenfrewshireJoseph Francis Tucker, Troon, Ayrshire,
and Peter Mathieson, Princess Crescent, Renfrewshire

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden(Great Britain),
have been named as inventors

Hierbei wird das Bearbeitungswerkzeug durch ein Folgegetriebe synchron mit dem Ablauf einer an einem Modell bzw. einem Musterstück geführten Kopierrolle gesteuert.In this case, the processing tool is synchronized with the sequence of an on by a follow-up gear controlled by a model or a sample piece guided copy roller.

Man hat auch eine Maschine zur Herstellung komplizierter Kegelstumpfflächen mit gerader Erzeugenden vorgeschlagen. Das Werkzeug wird hierbei an einem um einen vertikalen Drehzapfen verschwenkbaren Arm angeklemmt, wobei der Arm in einer vertikalen Ebene um jeden Punkt seiner Länge oder in Verlängerung seiner Längsrichtung schwenkbar ist. Der Arm wird dabei auf zwei Umrißplatten geführt und durch Schwenkung des Armes um den senkrechten Drehzapfen zusammenn mit dem Schneidwerkzeug kann ein begrenzter Streifen der Oberfläche des Werkstückes mit der gewünschten Kurvenform versehen werden. Anschließend wird bei dieser bekannten Ausführung das Werkzeug abgeklemmt, ein kurzes Stück entlang des Armes verschoben und dort zur Durchführung eines neuen Schnittes wieder angeklemmt. A machine is also available for producing complex frustoconical surfaces with straight generatrices suggested. The tool can be pivoted about a vertical pivot pin Arm clamped, with the arm in a vertical plane around any point of its length or is pivotable in extension of its longitudinal direction. The arm is guided on two outline plates and by pivoting the arm about the vertical pivot along with the cutting tool can be a limited strip of the surface of the workpiece with the desired curve shape be provided. In this known embodiment, the tool is then clamped off, a Moved a short distance along the arm and clamped there again to make a new cut.

Diese Maschine ist jedoch zur Bearbeitung von Schiffspropellerschaufeln im allgemeinen ebenfalls nicht anwendbar, da diese Werkstücke sehr groß sind, so daß sie nur unter sehr erschwerten Umständen zwischen Umrißplatten angebracht werden könnten.However, this machine is also generally used for machining ship propeller blades not applicable because these workpieces are very large, so that they can only be used under very difficult circumstances could be attached between contour plates.

8OJ 767/548OJ 767/54

Claims (1)

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zur Vorbearbeitung dreidimensionaler Kurvenfiächen durch Einschneiden von der Flächenform entsprechenden Nuten. Das Erfinderische wird hierbei darin gesehen, daß bei Schaufeln von Schiffspropellern zuerst eine radiale Nut vom Fuß zur Spitze und dann in Abständen mit entsprechender Steigung Kreissektornuten «ingeschnitten werden, wobei Radialnut und Kreisnut gleich tief sind. Durch dieses Verfahren wird die Einstellung bzw. Erzielung der genauen Schnitt-Tiefe der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten sehr vereinfacht. Hierbei ist es auch von wesentlicher Bedeutung, daß dieses Verfahren bei Schiffspropellern von sehr großen Abmessungen ohne weiteres anwendbar ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Maschine zur Vorbearbeitung derartiger dreidimensionaler Kurvenflächen mit einer längs eines um eine Vorrichtungshauptachse schwenkbaren Führungsarmes gleitenden Schleifeinrichtung, wobei der Führungsarm in Höhe und Neigung einstellbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Lage des Führungsarmes einerseits durch ein Gelenk nahe der Vorrichtungshauptachse und andererseits am freien Ende durch eine in ihrer Neigung einstellbare Kreisschiene bestimmt \vird. Man benötigt also bei der erfindungsgemäßen Maschine weder Modelle oder Muster, die von einem Kopierwerkzeug abgetastet werden müssen, noch ist es notwendig, die genannten Umrißplatten vorzusehen. Die zur Führung des Armes dienende, in ihrer Neigung einstellbare Kreisschiene ist gegenüber den bekannten Einrichtungen von einem wesentlich einfacheren Aufbau, und sie kann vor allen Dingen auch ohne weiteres bei der Bearbeitung großer Flächen verwendet werden. Die von der Schleifeinrichtung eingeschnittenen Nuten dienen bei der endgültigen manuellen Fertigstellung, bei der sie letzten Endes zum Verschwinden gebracht werden, als Mittel zur genauen Kontrolle. Es sei nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine Ansicht der Maschine, teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Grundriß, wobei gewisse Teile der Deutlichkeit halber weggelassen sind, Fig. 3 einen Aufriß der Führung und ihrer Befestigung und Fig. 4 eine Teilansicht. Bei dieser Ausführungsform ist der Propeller 1 auf einem kreisförmigen Tisch 2 mittels Klauen oder Klemmschrauben 3 (Fig. 2) zentriert. Der Tisch 2 ist auf einem Kolben 4 befestigt, der in einem zylindrischen Hohlraum der Grundplatte 5 geführt wird. Mit dem Boden des zylindrischen Hohlraumes ist ein Rohr 6 verbunden, .das von einer von Hand betätigten Kolbenpumpe 7 kommt. Wenn ein Propeller 1 in dieser Weise befestigt ist, so kann der Tisch 2 infolge der Reibung nicht leicht gedreht werden; bei genügender Erhöhung des Öldruckes durch die Handpumpe 7 kann dagegen der Tisch 2 mit dem Propeller 1 leicht in jede gewünschte Stellung gedreht werden. Der Zweck dieser an sich bekannten Anordnung ist, zu ermöglichen, daß der Propeller Schaufel für Schaufel zur Bearbeitung mit einem Minimum an Arbeit und Hilfsmitteln in die richtige Winkellage gebracht -werden kann. In dem Tisch 2 ist eine zylindrische Achse 8 befestigt, die an ihrem oberen Ende durch abnehmbare Stützen 9 gehalten ist. Auf der Säule 8 ist eine Konsole 10 senkrecht verschiebbar und in Umfangsrichtung verschwenkbar angeordnet. An einer nach unten gerichteten Verlängerung 11 der Konsole 10 ist mit einem Gelenk 11 a ein rohrförmiger Führungsarm 12 befestigt, welcher an seinem äußeren Ende durch eine verstellbare Zugstange 13 unterstützt ist, deren Länge mittels eines schraubbaren Endteiles 13 a einstellbar ist und die an ihrem anderen Ende mit dem oberen Teil der Konsole 10 gelenkig verbunden ίο ist. Auf dem rohrförmigen Führungsarm 12 gleitet ein Schlitten 14, der durch eine Leitspindel 15 gesteuert wird. Der Schlitten 14 ist an dem Führungsarm 12 gegen Drehung längs der Nut 16 gesichert. Auf dem Schlitten 14 ist eine Schleifmaschine 17 mit dünner, vorzugsweise kunstharzgebundener Schleifscheibe 18 befestigt. Um die Arbeit der Schleifmaschine 17 zu erleichtern, während die Konsole 10 auf der Säule 8 gleitet und geschwenkt wird, ist letztere durch Gegengewichte 19, 20 ausbalanciert und mit dazugehörigen Gegenhebeln 21 versehen. Am äußeren Ende des Führungsarms 12 ist ein kleiner Schlitten 22 befestigt, der mit einer Rolle 23 versehen ist, die auf der Oberfläche einer Schiene 24 aufliegt. Die Länge des Führungsarms 12 kann mittels eines verschiebbaren Endteiles 12a und eines Klemmbolzens 12 b eingestellt werden, um die Rolle 23 in Berührung mit der Schiene 24 zu halten, wenn der Neigungswinkel des Führungsarms 12 durch Einstellung dtr Zugstange 13 geändert wird. Die Schiene 24 wird durch eine Anzahl von einstellbaren Stützen 25 getragen, die auf einem bogenförmigen Konsol 26 von starrer, aber leichter Konstruktion befestigt sind, die radial zu der SäuleS liegen. Die Stützen 25 sind jeweils mit eingravierten Zahlen versehen, derart, daß die Schiene 24 leicht auf irgendeinen gewünschten Steigungswinkel eingestellt werden kann. Bei Betätigung der Einrichtung -wird der Propeller 1, nachdem er auf dem Tisch 2 mit nach oben gerichteter Triebfläche befestigt wurde, bezüglich der Säule 8 zentriert. Anschließend wird der Tisch 2 nach geringfügigem Anheben mittels Handpumpe 7 so gedreht, daß eine Schaufel zur Mitte der Führungsschiene 24 ausgerichtet ist Nach entsprechender Einstellung des Fühningsarmes 12, wobei die Rolle 23 die Schiene 24 berührt, wird zuerst mittels der Schleifmaschine 17 eine Nut von der Spitze bis zum Fuß des Propellerblattes geschnitten. Durch Verschwenken des Führungsarms 12 um die Säule 8 werden dann die Kreissektornuten eingeschnitten, deren Abstände in radialer Richtung je mach den Umständen zwischen 75 und 150 um betragen können. Der jeweils zu den in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten gehörende Steigungswinkel -wird an der Schiene 24 eingestellt Die Radialnut stimmt an ihren Kreuzungspunkten mit den Kreisnuteia hinsichtlich der Schnitt-Tiefe übereim. Die eingeschnittenen Nuten ergeben mit ihrer Bodenfläche für die Fertigbeaibeitung eine Führung. Die Fertigbearbeitung kann in an sich bekannter Weise mit von Hand betätigten Maschinen durchgeführt werden. Zwecks Herausnahme des bearbeiteten Propellers sind die Stützen 9 seitlich zu verschwenken;, und über eine an der Oberseite der Säule S .befestigte öse kann ein Kran zur Herausnahme der gesamten Vorrichtung einschließlich des Werkstücks angr-eifea. Patentansprüche:The invention relates first of all to a method for pre-machining three-dimensional curved surfaces by cutting grooves corresponding to the surface shape. What is inventive here is that in the blades of ship propellers, first a radial groove is cut from the base to the tip and then circular sector grooves are cut at intervals with a corresponding pitch, the radial groove and the circular groove being the same depth. This process greatly simplifies setting or achieving the exact depth of cut of the grooves running in the circumferential direction. It is also of essential importance here that this method is readily applicable to ship propellers of very large dimensions. The invention also relates to a machine for pre-machining such three-dimensional curved surfaces with a grinding device sliding along a guide arm pivotable about a main axis of the device, the height and inclination of the guide arm being adjustable. According to the invention it is provided that the position of the guide arm is determined on the one hand by a joint near the main axis of the device and on the other hand at the free end by a circular rail whose inclination is adjustable. In the machine according to the invention, there is therefore no need for models or patterns that have to be scanned by a copying tool, nor is it necessary to provide the contour plates mentioned. The circular rail, which is used to guide the arm and whose inclination is adjustable, is of a much simpler construction than the known devices, and above all it can be used without further ado when machining large areas. The grooves cut by the grinding device serve as a means of precise control during the final manual finishing, in which they are ultimately made to disappear. An embodiment of the invention will now be described with reference to the drawings. 1 shows a view of the machine, partly in section, FIG. 2 a plan view, with certain parts being omitted for the sake of clarity, FIG. 3 an elevation of the guide and its fastening and FIG. 4 a partial view. In this embodiment, the propeller 1 is centered on a circular table 2 by means of claws or clamping screws 3 (FIG. 2). The table 2 is fastened on a piston 4 which is guided in a cylindrical cavity in the base plate 5. A tube 6 is connected to the bottom of the cylindrical cavity. It comes from a manually operated piston pump 7. When a propeller 1 is attached in this way, the table 2 cannot be easily rotated due to friction; if the oil pressure is increased sufficiently by the hand pump 7, on the other hand, the table 2 with the propeller 1 can easily be rotated into any desired position. The purpose of this arrangement, known per se, is to enable the propeller to be brought into the correct angular position, blade by blade, for machining with a minimum of labor and resources. A cylindrical shaft 8 is fixed in the table 2 and is held at its upper end by removable supports 9. A bracket 10 is arranged on the column 8 so as to be vertically displaceable and pivotable in the circumferential direction. On a downward extension 11 of the console 10, a tubular guide arm 12 is attached to a joint 11 a, which is supported at its outer end by an adjustable pull rod 13, the length of which is adjustable by means of a screwable end part 13 a and the other End with the upper part of the console 10 is hinged ίο. A slide 14, which is controlled by a lead screw 15, slides on the tubular guide arm 12. The slide 14 is secured on the guide arm 12 against rotation along the groove 16. A grinding machine 17 with a thin, preferably synthetic resin-bonded grinding wheel 18 is attached to the slide 14. In order to facilitate the work of the grinding machine 17 while the console 10 slides and is pivoted on the column 8, the latter is balanced by counterweights 19, 20 and provided with associated counter levers 21. At the outer end of the guide arm 12, a small carriage 22 is attached, which is provided with a roller 23 which rests on the surface of a rail 24. The length of the guide arm 12 can be adjusted by means of a slidable end part 12a and a clamping bolt 12b in order to keep the roller 23 in contact with the rail 24 when the angle of inclination of the guide arm 12 is changed by adjusting the pull rod 13. The rail 24 is supported by a number of adjustable supports 25 mounted on an arched bracket 26 of rigid but light construction which lie radially to the column S. The supports 25 are each engraved with numbers so that the rail 24 can easily be adjusted to any desired pitch angle. When the device is actuated, the propeller 1 is centered with respect to the column 8 after it has been fastened on the table 2 with the propulsion surface directed upwards. Then the table 2 is rotated after a slight lifting by means of the hand pump 7 so that a shovel is aligned with the center of the guide rail 24 Tip cut to the base of the propeller blade. By pivoting the guide arm 12 about the column 8, the circular sector grooves are then cut, the distances between which in the radial direction can be between 75 and 150 μm, depending on the circumstances. The angle of inclination belonging to the grooves running in the circumferential direction is set on the rail 24. The incised grooves with their bottom surface provide a guide for finishing. The finishing can be carried out in a manner known per se with manually operated machines. In order to remove the machined propeller, the supports 9 are to be swiveled sideways, and a crane can be used to remove the entire device including the workpiece via an eyelet attached to the top of the column S. Patent claims: 1. Verfahren zur Vorbearbeitung dreidimensionaler Xurvenflächen durch Einschneiden von der1. Method for pre-processing three-dimensional x-curve surfaces by cutting into the