DE2544612A1

DE2544612A1 - Verfahren zur bearbeitung von krummlinigen oberflaechen

Info

Publication number: DE2544612A1
Application number: DE19752544612
Authority: DE
Inventors: Wiktor Leonidowit Dobroslawsky; Nikolai Iwanowitsch Iwanow; Pawel Pawlowitsch Lebedew; Ewgenia Isaewna Schraiman; Isai Beniaminowitsch Schraiman; Eduard Iosifowitsch Zesewitsch
Original assignee: LE SP K BJURO TYASCHELYCH I UN
Current assignee: LE SP K BJURO TYASCHELYCH I UN
Priority date: 1974-10-14
Filing date: 1975-10-06
Publication date: 1976-04-22
Also published as: DE2544612B2; DE2544612C3; CH612369A5; US4031809A; FR2287962A1; FR2287962B1

Description

Leningradskoe 3petsialnoe Konstruktorskoe Bjuro Tyazhelykh i Unikalnykh Stankov

ZUL·. üüÄlubi-J-IOxvG VÜW

Dia vorliegende Lrfindung betrifft mechaixische -"eau be it wag

von kruminlini-jen überxlächen an inaschinenteilen, insbesondere Verfahren zur Bearbeitung der .krummlinigen Oberflächen, wie sie an iurbinenschaufeln tjeti'ofx'en werden, dui-ch RundfJ3.Kse2i·

Die ^rfindtmei kann in inergieraaschmenoau, Jj'luszeug- und ächiffDau vorwiegond Del isearbeitung der Turbinensohaufeln, Lul't— sohraubenflUgel und der abnehmbaren .alü&el der üchiffscnrauben ihre umfan^reiche .anwendung finden·

iiligeDiein bekannt ist ein Verfahren zur Bearbeitung der krummlinigen Oberflächen der J3'ertigstücke,des Surbineiischaufelntyps durct Rundiräseni bei dem einem werkstück und !'raser im Laufe deren Drehung noch eine xielativDewiegung längs der Drehachse des Werkstücks nach vorgesGhrleoenem Programm oder von einer üopierschablone eine Profilabwa'lzbewegüng mitgeteilt wird, deren Richtung zur Drehachse des kVerkstücks unter einem YiiiniLel im Bereich von ca· 4-5° bis ca·

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135° verlauft«,

ι·*aohsteilend soll das bekannte üearboitungsverf axirexi, auf die

Bearbeitung der Tür blnenschaux'eln bezogen, naher behandelt werden. Der Vorgang der mechanischen .Bearbeitung einer Turbinenschaufel beginnt im allgemeinen an ihrem Kopxteii, wo aer -froxilquerschnitt der kleinste lst_t und bei einer ununterbrochenen JJrehung des Werkstucks Uta seine Auf Spannungsachse, die dessen jjrehachse,ist, und gleichzeitiger Kelativvorschuobewegung des Werkstücks und erasers längs aer »/erkstückdrehachse in Richtung des oühaufelfußes wird mit dem fräser eine Abwälzbewegung des ochaufelprofils durchgeführt, der sich in Sichtung, die unter einem winkel von ca· 45° ca· 1j55° zur Werkstuckachse verläuft, bewegt« infolge des ü±e—

tallabhebens am Werkstück oildet sich das Arbeitsprol'il der Turbinenschaufel mit den iiln- und Austrittskanten zusammen. Die nach dem erfolgten i'räsen auf der Turbinenschaufel zurückbleibende Berünrungskurve des Werkstücks und des irräsers hat die jjorm einer Spirale_f die- am SchaufejLkopf beginnt und am -ruß endet· Auf diese V/eise sind auf der Turbinenschaufel nach dem fräsen

die sogenaxJiten i'räszellen au sehen, die in Verrichtung verlaufen

eine
und^vkammxörmige Berippung auf der bearbeiteten flache bilden·

Des Zwischenabstand der i'räszeilen übersteigt im allgemeinen nicht 2,5 πιω· Die xiöhe jedes iiamiiies⁷'der vorgeschriebenen -o tüngsgüte der Oberfläche en*sprechen₀ Die üröße des Kammes hängt sowohl vom Abstand zwischen den benachbarten Eräszeilen als auch

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von der Form des ü'räserschneidteils und der öchaufelkrummuna in Querrichtung (iler Krümmung de* Prof ilquer schnitte der Schaufel) wie auch in aer Längsrichtung aD.

.BekanntIXch ändert sich Kiters der Querschnitt der Turbinenschaufel über ihre Länge, und die behäufeln selbst werden außerdem oft mit eine*· Verwindung ausgeführt·

Das bekannte J5ea£beitungsverfahren sieht eine derartige Orientierung des i'räsers gegen die Turbinenschaufel vor, bei welcher die iräserdrehachse mit aer Drehachse des Werkstücks einen wesentlich kleineren Winkel im vergleich zu.dem rechten bildet· Infolgedessen wird das fräsen mit dem Jt'rofilschneldteil des iräsers verwirklich^ d.h.» es findet das sogenannte Vi/alzenfräsen statte

Auf diese Weise verläuft die Bearbeitung der krummlinigen Oberflächen der Jj'ertigstucke vom Tür binenschaufeintyp gemäß dem bekannten Verfahren mit dem Fräser, der nach dem Prinzip des »olzenfräsens arbeitet! demzufolge ist das bekannte Bearbeitungsverfahren mit folgenden Nachteilen behaltet·

Das bekannte .bearbeitungsverfahren gibt die Möglichkeit, das Ärbeitsproiil der Turbinenschaufel fertigzufräsen, gestattet aber nicht, mit ein und demselben eraser stufenlos das ürbeitsprofil der Schaufel mit anderen Schaufelflächen vereinigende Über gangst lachen zu bearbeiten» Dabei verbleiben an den Irbeitsprof!!abschnitten in aer üahe der übergangsflachen unvollständig bearbeitet« Flächen— stücke und zwar dadurch, daß aer zur .arbeit nach dem Walzeniräsen—

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verfahren in bezug auf das Weite tuck orientier te Ji¹E as ei diese Bear belt ungs Zonen mit seinem Schneidteil nicht erreichen Js.ann.

Die Anordnung der iräserachse zur ü/erkstückdrehachse wie oben erwähnt unter einem wesentlich kleineren Winkel als der rechte, führt zu einer Vergrößerung der Auskragung des Dornes, der diesen ü'räser ürägt, was zu einer Verkleinerung seiner Starrheit und Schwingungsfestigkeit sowie zu einer Verringerung der Zerspanungsleistung beim .eräsen führt und demzufolge eine Herabsetzung der Arbeitsleistung des Verfahrens verursacht·

Die Orientierung des Fräsers m bezug auf das ißikstück für das Walzenfräsen führt auch dazu, daß die öchneidkräfte bei der Bearbeitung des Arbeitsschaufelprofils (außer Schaufelkanten) m Sichtung der- kleinsten Quersteife der Schaufel eingreifen, was wiederum zu Erniedrigung der ü'raswerte zwingt und seinerseits die Arbeitsleistung des Verfahrens vermindert«

Bei Bearbeitung der eine kleine Quersteife besitzenden Schaufeln tritt eine erhebliche Durchbiegung aer Schaufel auf· Dadurch entsteht die Notwendigkeit, Abstützungen zwischen dem Schaufel-

kopf- und Schaufelfußteil vorzusehen. Die Notwendigkeit, zusatüabstützungen zu benutzen_f tritt auch manchmal bei der Bearbeitung der Schaufeln mit einer Länge des Arbeitsproflls von ca· 500 mm auf· Inzwischen wächst der Bedarf an üchauieln mit der Länge des Arbeitsprofiis bis über 1^00 mm immerzu fbrt. Auf diese Welse erfordert das bekannte Verfahren die Jienutzung der Zusatz— abstützungen bei Bearbeitung der Schaufeln in einem weiten Be-

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reich deren Typs und ilDinessungen, was zu einer Komplizierung des aufbaus der Werkzeugmaschinen führt·

jjle ürbeitsverhäxtmsse des i'räsers im bekannten Verfahren bedingen bestlmute }·; ins ehr anklingen bei Auswahl der Größe seines Radius,

Die Kadiusgrb*3e des i'räfc-ers taua iti we^entlichen 0,75 bis 0,85 der Größe des kleinsten Hadius aes lmienproi'ils aer Schaufel betragen, unter welchem der Teil des iaJbeitsproiils der bchaufel veistanden werden soll, der zwischen den Schaui'elkanten liegt und im querschnitt eine negative Jxrütnmung aufweist· Dadurch entsteht die

■ ' (en

Äotwendiakelt, lur verschiedene ^rJ}yfP und Abmessungen der Schaufeln auch untersonledlich große j/ra'ser zu benutzen, wodurch die üerstei« lung der (Eurbinensuhauieln verteuert wird*

nie pausenlose una vor^üiuiieiUi.ujiüüaxiüs .dL-enu!.^ aso Werkstücks und eine relativ geringe liifferena zwischen den Großen der Hadien des erasers und aer Schaufel auf der üeite aer en J.naenprof ils ver* Ursachen eine steigerung der lieiastung des Werkstücks beim fräsen des -!-nnenprofils der Schaufel, die durch Verminderung der Jjrehge*» schViindigkelt des «erkstücks in keinem genügenden Jwaße herabgesetzt werden kann· infoigedessen muß die Fräszeilenbreite geringer gemacht werden, und somit wird auch die Verfahrensleistung niedriger β

IiS ist das Ziel der vorliegenden Erfindung j die genannten Nachteile zu vermeidend

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundei ein Verfahren κ tu» Bearbeitung der krummlinigen Oberflächen der fertigstiicke vom Tür blnens cha uf e Int ^p durch das Rtindf rasen zu entwickeln j das solääö

N9817/ö§Si

Selativbewegung des V/erkstücks und des leasers und deren solche

zueinander

relative Stellungvvorsieht, durch welche bei einer hohen Arbeitsleistung eine q,ualltätshohe üüte der Bearbeitungsfläche erreicht

Die gestellte Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung von krummlinigen Oberflächen der Fertigteile vom Surblnenschaiif eintyp mittels Hundfrasens gelöst, nach weloheia dem i'räser und Werkstück während deren Drehung gleichzeitig auch, eine Relativbewegung längs der Drehachse des Werkstücks und Adwälzbewegung des ±^Jrofils mitgeteilt werden, deren lcichtung mit der Werkstückdrehachse einen Winkel von ca· 45° bis ca* 135° bildet· Der Erfindung gemäß erhalten der i'raser und das Werkstück die Helativbewegung in der Bichtung, die 2ur Drehachse des Werkstücks und zur Bewegungsrichtung des Schautelprofilabwälaens unter emom im wesentlichen rechten Winkel erfolgt, und der i'räser wird In bezug auf die Bearbeitungsflache derart orientiert, damit der Winkel zwischen dessen .Achse und der Normale an jedem prof ili'ormierenden Oberflächenpunkt einen im wesentlichen kleineren Aert im Vergleich mit dem rechten Winkel beträgt, wodurch die Formgebung des .Fertigst Ücks durch Stirnfräserfläche zustandekommt·

Durch diese Relativ stellung von Werkstück und fräser und durch dören erwähnte ßölatlvbewegüngsgange wird ein näheres Herantreten der fräserstirnfläche an die krummlinige Bearbeitungsfläche des fertigstücks begünstigt. Dabei grellen die Schneidkräfte vorwiegend in Richtung der größten ^uerstarrneit der Fertigstücke vom

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2urbinenschaufeintyp ein·

Im iiusammenhang mit der Verminderung der das werkstück biegenden pchneldkräfte wird auch eine Vergrößerung der Frä'szeilenbreite ermöglicht, was eine hohe Arbeitsleistung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsveri'ahren gewährleistet© Infolgedessen begünstigt das genannte nähere Herantreten der Fr as stirnfläche an die krummlinige Bearbeitungsfläche des Werkstücks eine Verminderung der Rauhspitzenhöhe, so daß bei einer bedeutenden Fräszellenoreite die Hohe der Rauhspitzen im Bereich de⁸ Zulässigen für die GÜfce der Bearbei* tungsoberflache liegt© Dadurch wird bei einer hohen Arbeitsleistung des erfindungsgemaßen Verfahrens eine qualitätshohe Gute der Bearbeitung sflachen gewährleistet·

JiS empfiehlt sich, zur erfolgreichen Lösung der gestellten Aufgabe die Relativ.stellung von Werkstück , und i'räser durch deren Schwenkung um eine Achse zu verändern, die im wesentlichen senkrecht zu den Drehachsen des Werkstücks und Fräsers verläuft·

Diese Schwenkung ermöglicht ein besseres Annäx^ern der Fräs©3"-stirn-=· .und Bear be itungsf lache, was eine Vergrößerung der träszeilen» breite bedingt und somit die Möglichkeit bietet, die Arbeitsleistung unter gleichzeitiger Sicherung einer qiflitätshohen Gute der Bearbeitungsfläche welterzustelgern·

An konvexen Werkstuckabschnitten, unter weichen die ilKchen-

stücke mit einer positiven krümmung im Profilquerschnitt verstanden

Relativ, werden sollen, ist es nicht winder zweckma'ßlg, die Stellung

von (werkstück und Fräser durch deren Verstellung in der Berüh-

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rungseoene zum Werkstück in öedem prof !!formierenden Oberflächenpunkt an diesem Abschnitt in Richtung einei¹ insultier enden de* Relativbewegungen des Werkstücks und Fräsers zu verändern* Diese Verstellung setzt die RaiüispitzengrÖße an konvexen Profilabschnitten des Werkstücks herab, was wiederum die Fräszeilenbrsi"uenver~ größerung unter gleichzeitiger Sicherung einer cj.ualitätshohen üiite der üearbeitungsflache ermöglicht«

hs ist auch zweckmäßig, an konkaven Ϋ/erkstückflachen, wo die Krümmung der Profilquerschnitte negativ-lst, die mit seinem Pro£ilteil verbundenen Übergangsilächen durch «elat^vorschubbewegung des Werkstücks und Fräsers unter hintereinanderfolgender Profilierung der Punkte an diesen Übergangsflachen von der kitte eines entsprechenden Konkavabschnitts de Werkstücks her in Richtung seiner

je

Kanten zu bilden·

Durch die genannte Hintere inander folge bei der .Bearbeitung der tJbergangsf lachen an den konkaven V^erkstückabschnitten kann die iiänge des Schsieldtells des Fräsers sowie die Länge des den Fräser tragenden Dornes verkürzt werden· in diesem Zusammenhang werden eine hohe Starrheit im System. Werkzeug-Werkstück-Werkzeug— maschine und üessen Sohwingungsfestigkeit erreicht, und es wird auch eine Verstärkung der Schnitt bedingungen ermöglicht, wodurch die Arbeitsleistung des learbeitungsverfahrens unter Sicherung hoher C^ualltätsgüte der .Bearbeitungsfläche ansteigt·

Es empfiehlt sich ferner, dem Werkstuck und Fräser eine vorzeichenvei'änderliehe Relativbewegung längs der Werkstückachse mit—

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zuteilen« Dadurch wird eine Ausgleichung der i'räszeilenbreiten an konvexen bzw· konkaven Werkst ückilacheni darunter auch an den ßchaufelkanten_f eine Vermeidung der LeerXaufgange ermöglicht und somit auch die Arbeitsleistung des erfindungsgemäßen .öearbeitungs-Verfahrens unter gleichzeitiger Sicherung der qualitätsnohen (iute der Bearbeitungsfläche gesteigert«,

Die vorliegende Erfindung wird aus einem nachstehend in üeschxeibung und . zeichnungen vorgeführten .Beispiel deren

Ausführung näner erläutert_t wobei in den Zeichnungen zeigen

., -, β "' ^ ·· Relativ _s. , . ·· ,

jc'lg· 1 die erfinauiigsgemaöe ^ellung von »Terkstuck

dabei sind durch gestrichelte .Linien

einige Profilquerschnitte angedeutet) und i'rä'ser

und die Dichtungen deren Heiativbewegungsgange im Laufe des ßundfrasens des ürbeitsprofils einer Turbinenschaufel in schematischer Darstellung}.

i'lg. 2 die erilndungsgemaße Relativs te llung des werkstücke (im querschnitt) und des irr eisers während des i'räsens das Außenpiofils der Türoinenschaufel?

i'ig· 5 dieselbe für das J-nnenprofii der Turbinenschaufel, der j&rfindung gemäß}

^lg· ^, 5, 6 die erfindungsgemäßen Relativs teilungsrälle des Werkstücks im Querschnitt und erasers und deren liewögungsrichtungen wanrend des Präsens des AußenproxjLls der Turbinenschaufel;

■dg· Vt 8 dieselben während aes ü'räsens der üintrittskante

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- ίο -

der Turbinenscuaufel, der Erfindung gemäß» Fig· 9, 10, 11 dieselben wanrend des Frasens des Innenprofils

der Turbinenschaufel, dei¹ Erfindung gemäß} jj'lg* 12, 13, 14 dieselben wankend des u'rasens del¹ üu

JF

kante de* Turbinenschaufel, cLejc Erfindung gemäß» Ji''lg· 15 den Äxialsohnitt durch das «»erkstück und bedingt auf indungSaeiuaiSe iiinsiiollungen des iuasei's in auf das Werkstück in sehe mat lscliei' Daü.ste llung; Jö'ig, 16 dl·^ ejcxindungs^eoiätie ate llung des werkstücke Im schnitt und des Jj'räsersj

S¹Ig. 17 den schnitt XVIx-aVIJ. der Flg. 16;

Jti'lg· 18 dio «erkstUcköüellung (na Querschnitt) und des erasers, der ge^en das Wertstück in der Berührungsebene zur Tür D inens chaufel in dem proxilformier enden υ Der flächenpunkt verschoben ist, der Erfindung gemäß}

1'¹Ig* 19 den Schnitt 2IjC-XIX der Fig· 18|

.I .₍₄. Relativ,

J?lg· 20 die erfindungsgema'ßQ ^stellung der Turbinenschaufel (im Querschnitt) zum Fräser wahrend des i-jcäsvorganges an den übergarigsflachen seitens konkaven Profilteils von dessen kitte her m Richtung^dessen aüstrittskante;

i'lg· 21 dieselbe beim i'räsen in Richtung dor Eintrittskante.

Ss wird ein Verfahren sum Rundfrasen der krummlinigen Oberflächen der Fertigstücke vom Türbinonachaufelnt^p vorgeschlagen.

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Dmecli das erfindungsgemaae Bearbeitungsverfauren können sowohl SurbinenschaufeXn, als auoh LurtsührauDenl'XÜ&eXi noch auch abnehmbar i'XugeX der Schiffschrauben bearbeitet weiden.

werkstück 1 (i'ig· 1) wird zum lyasen unter Kcmö^Xichung dessen urehens um die Achse X und Verstellung längs dieser eingespannt» Dar irräser 2 wird unter Simö^llGhung dessen Vorschubbewegung in Hlchtuny Z eIngestoXXt, die mit der Achse X (die Drehachse) des Werkstücks einen Winkel It .Bereich von ca, $5° bis ca. 135° bildet. 2jU gXeicheni Ergebnis rührt auca die VersteXXung Xan^s der Drehachse X nicht nur des weikstUcka, wie im Detrachteten BeispieX_t sondern noch des erasers. Die v'orschubbeviegung Xän^s der Achse 2i kann auch nicht nur dem I-räser wie in dem betreffenden jbelspieX, sondern aoch dem werkstück 1 uiitgeteiXt werden.

In dein Dotreifenden, konkreten BeispieX verXauft die lchse 'Δ aur Drehacnse X unter^einemrechüen Winkel«

kann der Fräser 2 sich auch in Eicht ung der Achse X be % e gen, die mit der Drehachse X des Werkstücks 1 und auch mit der Achse 'L· grundsätzXich einen recnten Winkel bildet.

Hs ist auch eine Variante mögXich, In der die verstellung

des Werkstücks 1, nicht des Fräsers 2jin "Richtung X vorgesehen ist.

In dem betreffenden Beispiel ist der durch die Achse X mit den ochsen X und 2i gebildete Winkel ein redhter. Auf diese Welse Dilden die AGhsen X, X, 'Δ ein rechtwinkliges Koordinatensystem.

Erfindungsgemäß wird der Fräser 2 gegen die Bearbeitungsfläche deiarii eingestellt, daß der Winkel zwischen dessen Achse 0-0 und

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aer λ ox dale in jedem prof iliormierenaen Ooerf lächenpvinkt im wesentlichen einen kleineren «ert im Vergleich zum rechten, erreicht, wodurch die Formgebung der iajumrnXinigen Oberfläche des Fertigstücks durch die Stirnfläche des irräsers 2 verwirklicht werden kann.

In dem betreffenden Beispiel verläuft die .Drehachse 0-0 aes iräsers 2 zur Efiflillung der genannten Forderung zur Achse Z parallel

Während des Fräsens übt der fräser 2 gleichzeitig längs der Achsen X und Zseine Vorschubgänge aus, und das V/erkstück 1 dreht sich um die Drehachse X sowie bewegt sich längs dieser· Durch alle diese .Bewegungsga'nge kommt die irormDildung der krummlinigen Oberflächen der ü'ei'tigstücke duich die btirnfleiche des Jj'räsers 2 zustande*

i.s soll jetzt der Vorgang des Rundfräsens des ürbeitsprofilseiner Turbinenschaufel eingehender behandelt werden·

Zum ifräsen des ürbeitspuof ils einer Turbinenschaufel wird der i-räser genommen, der der i'räsarbeit mit seiner Stirnfläche angepaßt ist, beispielsweise ein !.ndiräser mit ebener Stirnfläche ohne Äbfaeuungo i^ioht minder erfolgreich kann auch ein jj'räser genarc ter Art mit ein^r Abfassung oder ein Eraser einer anderen Gestalt benutzt werden·

eines

i>lun wird der Vorgang der For mg ebung^v einzelnen Querschnitts des Arbeltsprofils der Turbinenschaufel als Ergebnis der Abwälzung mit dem Fräser des Werkstücks in ihrer Relativbewegung näher betrachtet·

Jeder Oberflächenpunkt des betreffenden Profilquerschnitts

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wird unter solcher Winkelstellung des Wegstücks um cue Drehachse JL profiliert, bei welcher die Berührungsebene an dem. Arbeitsprof il der Schaufel in diesem Punkt mit der üüene aor brasstirnfiäche einen im wesentlichen kleineren Winkel als der rechte (90°) bildete Unter Verstellung des Werkstücks 1 längs aer Drehachse X und des .Fräsers 2 längs der Achsen Y und Z kann immer eine Berührung der j Präserstirnfläche mit dem zu profilierenden Werkstückpunkt immer gesichert werden· In einer fortlaufenden Profilierung des Querschnitts deB ir De It spr of ils der l'ur D ine im chaufel wird eine ü'räszeile an deren ÜDerflache heraus^efräst· 2iwel l^achDarzeilen bilden auf der Überfläche des ürbeitsprofils der Turbinenschaufel eine

Ls.-£st allgemein bekannt ι daß mit kleiner werdenden nVinkel zwischen der üeruhrungsebene ρ (i'lü« 2) zur üearDeituxigsf lache und der Stirnfläcne des i'räsers oder mit verkleinertem »Vinkel zwischen der iHormale in dem Profilpunkt der Bearbeitungs£läohe und aer Achse des i'räsex-s, was dasselbe ist, die .arbeitsbedingungen des ü'räsers sich immer mehr den Verhältnissen des ritirnfi&äseiis nähern,

Richtung
bei welchem die sjchnittkrafte m ^v der '!Tangente zur Bearbeitungsxläohe eingreifen·

in anwendung auf dxe Bearbeitung des Arbeitsprofils der Turbinenschaufein entspricht diese ibhangigkolt der Wirkung der vjchnittkräfte auf die Außen- uzw. J-nnenproxiistücke vorv<legend in Hichtung der größten Quersteife der Turbinenschaufel· Durch diese Wirkung der Schalt ukraf te wälirend der üOrmgebung

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des .ärbeitsproflls der Schaufel bei ihrem Rundfräsen vorwiegend in Richtung dar größten Querste lie vermindert sich wesentlich die Durchbiegung der Schaufel· In diesem Zusammenhang verengt sich bedeutend auch der .bereich der ochaufelabmessunken, für welche es der Zusatzanstützungen beim fräsen bedarf·

In Übereinstimmung mit dieser Verminderung der das Werkstück Plagenden Kräfte kann nun die Breite der i'räszeile vergrößert werden Dabei begünstigt die bessere Annäherung der Stirnfläche des Erasers und der krummlinigen ±sear De itungsf lache des tfei'kstücks die Herabsetzung der iiammspitzenhöhe· Auf diese weise verbleibt die Kammspitaenhöne selbst Del einer bedeutenden Ji'räszellenbrelte (bis 10 mni im vorgegeDenen Toleranzfeld für die Bearbeitungsoberf'lächenbeschaffenheit»

In Jedem profilierten ÖDerflächenpunkt kann die Größe des Winkels zwischen der Stirnfläche Λ des x-räsers 2 und der üerührungsebene ^ durch Drehung des «Verkstücks um die iichse X verändert werden

Für die TurDinenschaufeln, die das ürbeitsprofil eines konstant Dleibenden Querschnitts ohne Verwindung aufweisen, kann der zi us amme nf all der iser uhr ungsf lache ^ des Werkstücks 1 in jedem profilierten Oberflächenpunkt 4 und der Stirnebene A des Erasers 2 durch diese Drehung des vVerkstücks 1 um die ^chse X erreicht werden. Die normale IT in jedem Prof Hf lächenpunkt 4 Die ibt dabei parallel aur Drehachse 0-0 des erasers 2·

Bel Bearbeitung des Innenprofils dieser lurDinenscnaufein muß ein garantierter Spalt a (u'lg· 3) zwischen der Schaufel und dem i'rä-

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ser vorhanden bleiben, durch weichen sekundäres Schneiden (Nachschneiden) des bereits profilierten Teils der Schaufeloberfläche vermieden wird· Dieser Spalt a kann dabei durch die Drehung des Werkstücks um aie .achse X erreicht weiden, bei welcher der Winkel zwischen der i5er"uhrungsebene J5 in dem Profilpunkt 4» der dem Winkel zwischen der normale U und der drehachse 0-0 des erasers 2 gleich ist, den Wert QC erreicht»

Beim wrasen von Schaufeln mit veränderlichem Proi'ilquer-

schnltt und/oder mit Verwindung wird aie ü-röße des Kinkels aC zwischen der Stirnfläche A des jj'räsers 2 und der uerührungsebene ^ in gedeia Profiloberflächenpunkt 4 aus der Bedingung gewählt, bei der das sekundäre Schneiden (Hachschneiden) des bereits profilierten Schaufelblatts vermieden wird.

Die verminderung des riinkels oc wie obenerwähnt begünstigt die Wirkung der üchnittkräfte an den üußen- und J-nnenproulstücken der Schaufel vorwiegend in Richtung deren größter ^uersteife· Dadurch wird auch zur Erhöhung der Schwingungsrestigkeit des i'räsvorganges beigetragen· Darüber nixiaus wird die &ammspitzenhöhe von.; zwei benachbarten iräszellen, um so geringer, je geringer dieser winkel q£, Isto

Dadurch kann die Breite der 1-räszeilen unter Erhaltung einer qualltätshohen G-iite der Besrbeitungsflache vergrößert werden»

Durch eine im l'räsvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der großen (bis über 10 mm) ü'räszeixenbi-eite erreichbare hohe

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üchvangungsfestigkeit bei dei' Formgebung der werkstücke des Turbi-

wii'd auch eine hohe Arbeitsleistung des Verfahrens

dank Verwendung der hohen Arbeitswerte beim üchnelden gesichert·

.. der

Wahrend^-Prof ι If oraler ung des Querschnitts des Arbeltsprofils

. ■ ., sich
der Turbinenschaufel walztvder üraser 2 an allen Prof!!abschnitten, darunter auch an den üchaufe !kanten hintereinander ab. In S¹Ig. 4

bis 14 ist eine Variante dieser Abwälzung des i'räsers 2 am Quereiner "

schnitt' ν schaufel mit konstant bleibendem Proiil ohne Verwindung dargestellt und eine Heihe der Relativ Stellungen des Werkstücks 1 (Im Querschnitt) und Fräsers 2 sowie die abzuhebende .Bearbeitungszugabe in der Aowalzungshintereinanderfolge des Profils angedeutet· In diesen Zeichnungen sind mit Pfeilen auch die Richtungen der jj'iäseröewegüngen längs der Achsen Y und Z veranschaut licht, und mit dem Pfeil B ist die ürehrichtung des Werkstücks 1 um die Achse X in geder der gezeigten Abwaizungssteilungen angegeben· Die Verstellung des Werkstücks längs aer Achse X erübrigt sich für die Schaufel der betreffenden Gestalt»

In iig· 4, 5» 6 sind diel hintere inander folgende Abwäläuiigsstellungen bei der Bearbeitung des Außenprofils der (Turbinenschaufel am Anfang dieses Ausenprofils bei der üustrittskante, m dessen üultte bzw· am iaade des Außenproflls bei dessen Eintrittskante dargestellte Wahrend der Abwälzung an aem Außenprofil dreht sich das Werkstück um die Achse X in Sichtung B gegen den Uhr zeiger sinn j aie Vorschubbewegung des jjrasers 2 längs aer Achse Sü ändert ikr Vor,» wanrend aie bewegung des iräsers 2 in Hichtung Ϊ ohne

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Richtungsänderung verläuft«

Bel Abwälzung an der Eintrittskante bleibt die Drehrichtung B Ci¹Ig* 7» 8) des Werkstücks 1 um die achse X erhalten, während aie

"f

Vorschubbewegungsrichtung des i'räsers 2 längs aer Achse T veränderlich, ist.

Bei üDwä.LZung des Innenprofils ändert sioh die Dr einrichtung des Werkstücks 1 (jj'ig· 9, 10, 11) um aie üchse X auf die umgekehrte (in Richtung G)· JJas vorzeichenveranderliche Verhalten aer Vor-Schubbewegungen des ü'räsers 2 länt;s der .achsen X und δ bleibt dabei ernalten.

Beim Übergang aur ADwälzung der Eintrittskante ändert sich aie Drehrichttmg des iferkstücks 1 (jjlg. 12) und aie Achse X wiederutt und fällt jetzt mit der Richtung α zusammen· im «eiteren Dieibt die Drehrichtung des Werkstücks 1 Cb'lg· 13,

den

14) auch bei Abwälzung an der iiintritTiskante gegen^ühr zeiger sinn gerichtet, d.h. fällt mit der Richtung B zusammen·

einer Bei .aDwaizung des jarbeItsprofilquerSchnitts ν lurblnenschau*-

fel veränderlichen l³rofils mit Verwindung wird

das Werkstück 1 (i'ig. 1) mit seiner Drehung um die .achse X Zusammen längs dieser vorgeschoben und diese VorschübDewsgung ist vorzeicheüveränderlich. Die Drehung des Werkstücks 1 um die üchse A verhält, sich auch vorzeichenveränderlich, ϋιΐ veränderlichem Vorzeichen wird auch aex üraser 2 längs der ichöen Y und Z vorgeschoben»

Bei Übergang von einer ü'räszeile zu aer anderen kann diskret (unter üDnahme des tträsers von aem Werkstück De im Übergang zu aem

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benachbarten Oberflächen-unkt und Benutzung der Bewegungen längs der ichsen X, Y und 2. und der Drehung des Werkstücks um die Achse X oder ohne Abnahme) und auch fortlaufend erfolgen, wenn die auf der iOurDinenschaufel wänrend ues irr äs ν or gangs zurückgebliebene Berührungskurve des Werkstücks und fräsers eine Spiralform aufweist, die an dem Schauielkopfteil beginnt und an aem -fuß endet»

Dgs erfmdungsgemäße Verfahren ermöglicht aie .Bearbeitung auch der Übergangsflächen von dem üchaufelarbeitsproi'il üu aen ebenen bcliaufeIelernenuen, diü die viferkstÜckdrehachse X unter einem recüüen winkel "isoJaneiaeiio jjm^u cciim. usi¹ oban genanai;9 irabar mit der ebenen Stirnfläche ohne übiasung benutzt «erden·

Bei der Bearbeitung dieser genannten übergangsxlachen, wird das Werkstuck 1 nur um die iißhse X gedreht, d.h· es bleibt längs dieser ^chse unbeweglich. In diesem Fall bildet der Eraser 2 (Ii'igo 3) mit dem Umfangskreis seiner o-^irnflache Λ eine ii'räszeile auf der arbeitsfläche der Schaufel, die eine Hintere inande^f ο Ige von überflächenpunkten darstellt, welche au den verschiedenen ^rbeitsprofllcLuerschnitten der Surbinensohauf6l gehören, und gibt gleichzeitig der übergangsi'läche, die an die Fläche D angrenzt, ihre Gestalt,

welche dieser Eraser mit seiner zylindrischen iviantelfläche bearbeitet (Flg. 1).

Bei diesem Vorgang ergibt sich die Größe des Winkels ^ (i'lg· 3) zwischen der Stirnfläche A des erasers 2 und der Berührungsfläche 3 an jedem der eine l-'räszeile auf der Arbeitsfläche der Schaufel bildenden Punkte aus der Gestalt der Übergangsfläche und

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Gröje des Radius des erasers 2.»

kit dem gleichen Ergebnis kann die gleichzeitige Bearbeitung der Übergangsfläche und an diese angrenzenden i'läche D mit einem · fräser durchgeführt werden, der eine andere Gestalt aufweist· Ho ^; ist es beispielsweise zweckmäßig, bei der Bearbeitung von Ubargangsfläcuen, die eins η geringen ICrümmungsradius besitzen, einen fräser mit der Gründung in der fta'he dessen stirnfläche zu benutzen_£ deren Kadius dem iirumraungsradius der Ubergangsfiäche nah liegt,

Lrfindungsgemaß ist es auch zweckmäßig, bei Bearbeitung von Schaufeln veränderlichen Profi!querSchnitts und derer mit der

Verwindung eine EelativöQ&weakung des Werkstücks 1 und Fräsers 2

's·

um die ichse 0«-®« C^'lg· 1) zu ermöglichen, die grundsätzlich senk»» recht zu den Drehachsen X und 0-0 des vVerkstücks bzw« des Fräsers verläuft·

in dem vorgeschlagenen Beispiel kann sich das Werkstück 1 um

einem

die Schwenkachse °^~°^ drehen, die die üchse X unter ^v rechten Winkel schneidet und zur iichse X parallel verlauft» Genauso erfolgreich kann der irräser um eine zur Richtung Y

einen
parallele und die Linie 0-0 unter" ν rechten Winkel schneidende wichse geschwenkt werden·

In ii'ig» 15 ist der ,nxialschnitt der Schaufel mit der Drehachse X abgebildet, und bedingt sind drei Stellungen des ±räsers 1, ±1 und 111 dargestellt, die verschiedenen ürbeitsprofilsstelien der Turbinensohaufel entsprechen, an weichen die iocialscJanitte eine

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iseigungsstelllieit haben,

l'alls eine geringe axiale iaelgun^stelilielt des .ärbelüsprof ils der Turbinenschaufel vorliegt, kann die Schwenkung der bciiauiei um die i-GJhsexikachse 0^-0^ praktisch vermieden wenden· Die -achse 0-0 des M£ixsG£& (die Stellung i) liegt zur üöene E parallel, die zur Drehachse X des WsJJlcstaeks senkreciili land üwecb. den zu. püofilleJiBnden übeüfläGlieiipaDkti de* öcJiaüfel verlauft· Bei ¥ei^lg33Oß8J!iJiig de* ^xialnelgunifste|.llie3.1i des il'oflls dei¹

ist es z-Äecimaßiöf ^2Ui vei-muideüüDg des Winkels dej! Stirnfläche Ji des i^aseüs 2 und dei BeiHlai'ungseiaene aislobeüiläGiie in dem zu p3!O±"iliei³e33den Punkts eine Seimen— kong des weikstiicks um die ^cnse Q^r-Q^, de^axt voxzunelimen? daß JaleünacJi die J&iise 0-0 des jijeaseis (Stellung IX) sicii ζ ar Euene S untei dem Winkel S^ einstellt*

I)JLe Sröße des Kinkels Q₄. «3j:d aus dejc Beding mag einei' optimalen iBnSiiejeung dejc Stiinlläciie A des iiäseis 2 und deü Bea^bel— tun^sfläcne geaanlt«

Infolgedessen greifen die öGimittkrafte in Eiclitung deü größten ^ti6J;stei±'e de* iicliaufel an, was ein iaones isiveau ues Bchsingtuagsfestigkeit des ioüaigeisimgsvoiganges siciie^t· jiie genannte iJL.-— nähei?ung des StiinflaGne des j&asexs und dejc Beaibeitungsilaciie ermöglicht gleiciizeiti^ die iänaltang einer veübxeiteiien Eiäszeile (10 mm. und darüber,) bei einer noiien Gate äsx Eearijeitüngs£läcli-d»

Im 2jusaame2ihang alt der errelciiten nolien Sunwiugungsiestigkelt des eriliidü^sgeBaßen Veüfahrens «ird eine Erhohmig der werte des

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Schnitt vor gang es bei der .bOrmgeDung der i'ertlgstucke vom l'urbinenschauf eintyp ermöglicht, was seinerseits eine erhb'nte Arbeitsleistung des elfmdungsgemaßen Verfahrens m-it sicii bringt·

In der Stellung ±11 Dearbeitet dei¹ i'räser 2 die Ubergangsfiäche von dem iirbeitsprof il der Schaufel zur Oberfläche G, die in dem betreifenden Beispiel eben ist und zum Unterschied von der Oberfläche κ, welche M't^. 1 zeigt, mit dox' Drehachse & einen von dem rechten abweichenden Winkel bildet·

In diesem irali ist eine Schwenkung des Werkstücks 1 um die Schwenkachse C^-O. zweckmäßigerweise um den Winkel ßp vorzunehmen· Die Gröse des V/inkels ß₂ kann sich im J-aufe des üearoeitungsvorder genannten Ubergangsflache ändern und hängt mit dem

gteilungijwinkei der Überflache Ii zur Drehachse X zusammen.

iiuf diese weise erweitert die iuoglichkeit, das Werkstück um die iichse O/j-O^i ²^ verschwenken, das technologische Vermögen des erfmdungsgeniäßen Verfahrens, d.ho gewährleistet eine im Vergleich zu den bekanriuen, ähnlichen bearüeitungsverfaliren ame mehr voll»- ständige ■ Bearbeitung der i'ertigstücke vom Turbinenschaul'eltyp»

Srfindungsgemäß ist die üegeneinsteilung des Werkstücks und Fräsers an den konvexen vv'erkstückabschnitten durch deren verschiebung in aer üeruhrungsebene des werkstücke an federn Profilierungspunüt dieses iiDschnitts in dichtung der fiesuitierenden der Helativbewegungsgäüge des Werkstücks und Fräsers zweckmäßigerweise zu ändern·

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Diese genannte Vei'scmebung wird vermitaels der Vers te llung des Fräsers m Kioxitung der .achsen Y, ti und einer solchen des liileikstücks lär^s dei¹ Drenaciise JL ζustanderebracht.

In lag· 15 und 17 sind die !Umstellung des «erkstücks 1

einer
(q.uex-gefloiiÄii3tien) v. TuxDinenschaufel . konstantbleibenden illqueiscnnittis onne Ve^windung und des üäseis 2 bzw· ein diesen Einstellung fur die Bearbeitung entsprechender Schnitii durch das Aroeitsprofil der Schaufel dargestellt, der deren Drehachse X. parai-IeI verlauft und den Profilierungspunkt 4 einschließt© der i'i^· 17 sind zwei oenachbarte i'räszeilen der .Breite

S zu ersehen· Die Bearbeltungsgute der bchaufeloberflache wird durch die üainmspitzenhöhe v> ^ der Berippung angegeben·

In Fig. 18 ist die erfindungsgemäße Verschiebung des Fräsers 2 gegenüber dem Profilierungspunirt 4 des wei'kstÜcks 2 in der Berührung sr lache 3 in Richtung der i'räszeile aui die Größe e wiedergegeben·

■fc'lg· 19 zeigt die krummlinige Oberfläche nach deren Bearbeitung mit dieser Präserversohlebung· nierbel vermindert sich die iiammspitzennbne ο ~ unter Erhaltung der i'-räszeilenoreite ü itn •ergleich zur Spitzenhöhe, die bei Bearbeitung der überflache der Schaufel ohne die genannte Gegenverschiebung des Fräsers erreicht ist.

Bei Bearbeitung des ^roeitsprofils der Turbinenschaufeln eines veränderlichen Querschnitts und bei der vorhandenen Schaufel verbindung wirkt sich die genannte Verschiebung bei dem Guteniveau der

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gebildeten Oberfläche aianliciierweise aus.

Durch die genannte tfraser^erschiaDung ge^en das Westetück kann somit die £'r äszeilenoreite unter gleichseitiger Sicherung aer gualitäüshohen Güte der BearDeitungsf lache an den konvexen stellen des ÄrbeiüSprollls dex· iDurDinenschauiel vergrößert «erden·

üjjf lndungsgeiaäß ist es ss/eckraäßig, die Ober gangst'lache, die am ia¹ be ltspr of il dei^! 'lui'üinenscnaufel an dessen konkaven b angrenzen, durch die üelativvorschubbewegung des Werkstücks i-rasers unter einer hinter einander! ol^enden ^rof llierjH^j de* Punkte . an diesen ilächen von der j*itte eines entsprechenden konkaven iertigstuckabschnitts hör in liichtung der Fertigsttickkanten

j?l£j· 20 ist eine Helativ-steliung des Werkstücks 1 (in Pro-

hnitt) und Fra^era 2 während des !"räsens der Übergangs— !lache auf der Xonkavseite des ir be It spr of ils «ledergegeDen· in dlasem i'all erfolgt das Jirasen von der Mitte des Profils hei: in

zu - ■ _Ä

Riehtung^v dessen iiustrittskante önd der Jiraser 2 wird in Hichtung dieser lustrittskante unter einem iiinkel Y ^ gegen die äoxieale Ή in dem i^ofllierun&spunkt 4 des AEbeits^rofils schräg gehalten, dessen Größe durch Gestalt dieser übergangsilache und Große des j?raserradius Destillat wird. In iig« 20 ist auch die .Dreinrichtung B

des Werkstücks 1 um seine Drehachse X angedeutet, die mit dei Dreh— den -

richtung gegen Uhrzeigersinn ausaamenfäilt.

_· 21 gibt die Bearbeitung der gegenüberliegenden Seite dieser Übergangsfläche auf dex Konkavseite des irbeiüsprofil3 der

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DinansQliaufel in suhematischor Darstellung wig den· Die Di¹ ehr ichtung dos !«erkstücks 1 in dessen ^uer schnitt um aelne Drehachse iällt mit del¹ Drehrichtung im Uhr ze ig ei-sinn üuaammen, d.h. die Due· hung erfolgt In lUchtuiig G. uei fräser 2 ist go₀an die λ ο i« ma Ie -ü in i'achtung der jLmtnttäkante unter einem V/inüel Y"^ ₂ soni'Hggestellt, dessen (iröße si^h aua dei Gestalt der Ubeigangailache und der üröje des ü'üäsoi'i'adlus e-'eglbt.

üuf diese ««eise ist es zweckmäßig, die ivonkavaeite der Übe Jegangsxläche in zwei ^i'beitsgängenmit del· abnähme des üüäaeüs von der üearoeitungsiläohe zu bearDeiüen, m aem die üsarbeitung von der i^Jjco£ilinitte her ueginnto infolge solcher i-iintereinandei'±olge

der
De I^ bearbeitung kann die Länge des «achne lake ils des .'.''rHsers und aes £'r äs ei'dor ns verkürzt ν, er den, der diesen Fräser trägt. Diese üedingung bestimmt eine hone Starrneit im bystem. v/erkzeug— irertigst ück-'üVerkzeugmaschine und dessen Schwingungsfestigkeit, was sich bei der Gute der Bearbeitungsfläche und bei der Arbeitsleistung des erfindungsgemäßen Verfahrens günstig auswirkt»

ü.rf indungsgemäß wird dem Werkst UcJs: una jj'räser zwockmäßigerweise Gine vorzeichenveränderiiche Relativoe-wegung längs Drehachse Ji. mitgeteilt· Xn dem betreffenden konkreten Beispiel (S'ig. 1) wird diese 2elativbevvegung durch die vorschleüung des i'räöers 2 längs ücnsen Y und Z, verstellung des Werkstücks 1 längs der Drehachse X und durch deren Schwenkung um die Achsen Σ und 0,.-Q^ zustandegebracht·

Diese genannte Keltitivbewegung wird dabei eilt der

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zung dos ocliaufelproiiis vereinigt.

Da die x*räszeilenDreiüe an e 1112einen Stellen des iirbelusproflls unterschiedlich ist, weil das Jj'eüt a.^ stück eine vex ander liehe lljeummim^ aufweist, wird das .ausgleichen der iräszeiXenbroite auf den üufien- bawe -innenabsclinitüen des urDej.t;sprorils sowie an den üchaufelkanteiL ei-inö^iiciit, indGia dadurcii die ijeer-j'änje vermieden "werden, und dadurch .,-rhüiit sich die Arbeitsleistung des erfindungs- ^emk'ijen Verfahrens untiör oicherun^j einer qualltäushohen ulite der x>ear ueItutigsflache ·

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Claims

M. ^Verfahren zur .bearbeitung der. krummlinigen Oberflächen von Werkstücken wie Tür b inen- c häuf ein durch Sunds c hie ix" en, m

dem während der Drehung des werkstücke und ü'räsei-s diesen letztgenannten eIna Relativvorschubüewegung längs der Vi/erkatuckdrehachse und eine -^rofilabwälzbewegung cni;geteilt werden, tieren liiciitung der iVerkstückdrehachse einen winkel von ca« 4^° bis ^a. 135°

Γ C

üiiaet, dadurch gekenn zeichnet ,daß das

(1) und der i^räsei¹ (2) in inren Helatiivbewagung in Hich-

- ^: - Hesentlichen

(X) vei'Sülioben weideni die im ^v mit dei Drehaonse

(x) des WQi'kstüoks (1) und mit der Bichtung (Z) aei· ^o - ' einen '· - ■ .. _N

uev.-egung ^v iecnten «vinkol bildet, und dei^! i^asei· (2) m bezug auf die üearbeltungsfläohe derart gehalten wird, daß der »i zwischen dessen Ag'bbq und der iMormaloi in oedem -t'rofilierungsoberi'lächeiipunkt wosentiich kleiner als der rechue ist, wodurch die iOrmgebung der krummlinigen Flachen des je'ert ig Stücks mit der Stirnfläche des i'räsexs durchgerührt werden kanne
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die Relativ Stellung des Werkstücks (1) und

'■-'·."* - io\ - · wesentlichen "

Jirasers ^d) durch deren Schwenkung um eine im ^ . zu den

Drehachsen des Werkstücks und i'ra'sers senkrechte iichse verändert wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c ii g e -

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Iren η zeichnet ,daß an den konvexen Abschnitten des F stücks die Relativeüellung des werkstücke (1) und dasei'S (2) durch deren Verstellung in der lierüaruiigsf lache des iertigstücks in federn i^Jrof ilierun=;spunkt des genannten übschnitiis in Richtung der Resultierenden der Re lativvoi; Schubbewegungen des v»erkstucks und i'ra'sers verändert wird·

4» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,daß an den konkaven bteilen des i'ertigstiibls die mit dessen Arbeltsprofil verbundenen Ub er gangs flachen durch eine HelativvorschubDewegung des Werkstücks (1) und irräsers (2) bei dex hintere inander folgenden -^r of liier ung der Punkte an diesen Flächen, von der iuixite des entsprechenden -lnnenstucks der Werkstücks-' ODerflache DeginnencLi in «ichtung der «/erkstückkanten geDildet werden»

^e Verfahren nach jedem ^nsxjruch 1 Dls ^,dadurch gekennze lehne t ,daß dem Werkstück (1) und eraser (2) eine vorzeicnenveranderliehe KelätivvorschuüDewegung längs der Drehachse (X) des Vverkstücks (1) verliehen wird·

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