DE2544612B2

DE2544612B2 - Rundfräsverfahren

Info

Publication number: DE2544612B2
Application number: DE2544612A
Authority: DE
Inventors: Viktor Leonidovitsch Dobroslavsky; Nikolai Ivanovitsch Ivanov; Pavel Pavlovitsch Lebedev; Isai Beniaminovitsch Schraiman; Evgenia Isaevna Schraimin; Eduard Iosifovitsch Zesevitsch
Original assignee: Leningradskoe Specialnoe Konstruktorskoe Bjuro Tyaschelych I Unikalnych Stankov, Leningrad (Sowjetunion)
Priority date: 1974-10-14
Filing date: 1975-10-06
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE2544612A1; DE2544612C3; CH612369A5; US4031809A; FR2287962A1; FR2287962B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rundfräsverfahren zur Bearbeitung der Oberflächen von Turbinenschaufeln, bei dem das Werkstück um seine Längsachse gedreht wird und bei dem relative Bewegungen zwischen Fräser und Werkstück rechtwinklig zur Längsachse des Werkstücks ausgeführt «> werden, für eine Bearbeitung entlang schraubenlinienförmig verlaufender Fräszeilen.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird dem Werkstück und dem Fräser zusätzlich zu ihrer Drehung noch eine Relativbewegung längs der Drehachse des ^Μ Werkstücks nach einem vorgegebenen Programm oder von einer Kopierschablone und eine Profilabwälzbewegung mitgeteilt, deren Richtung zur Drehachse des Werkstücks unter einem Winkel im Bereich von ca. 45" bis ca. 135° verläuft

Die Bearbeitung einer Turbinenschaufel beginnt im allgemeinen an ihrem Kopfteil, wo der Profilquerschnitt der kleinste ist, und verläuft unter ununterbrochener Drehung des Werkstücks um seine Aufspannungsachse und gleichzeitiger Relativvorschubbewegung des Werkstücks und Fräsers längs der Werkstückdrehachse in Richtung zum Schaufeliluß. Der Fräser vollführt eine Abwälzbewegung des Schaufelprofils in einer Richtung, die unter einem Winkel von ca. 45^D bis ca. 135° zur Werkstücksachse verläuft

Die Spur des Fräsers hat die Form einer Spirale, die am Schaufelkopf beginnt und am Schaufelfuß endet so daß auf der Turbinenschaufel nach dem Fräsen die sogenannten Fräszeilen zu sehen sind, die in Querrichtung verlaufen und eine kammförmige Berippung auf der bearbeiteten Fläche bilden.

Der Abstand benachbarter Fräszeilen übersteigt im allgemeinen nicht 2,5 mm. Die Höhe jedes Kammes muß der vorgeschriebenen Bearbeitungsgüte der Oberfläche entsprechen. Die Größe des Kammes hängt sowohl vom Abstand zwischen den benachbarten Fräszeilen als auch von der Form ijes Fräserschneidteils und der Schaufelkrümmung in Querrichtung (der Krümmung der Profilquerschnitte der Schaufel) wie auch in der Längsrichtung ab.

Bei dem Rundfräsen von Turbinenschauteln ist die Fräserdrehachse parallel zur Schaufeldrehachse orientiert oder bildet mit dieser einen spitzen Winkel, der jedenfalls wesentlich kleiner als 90° ist. Es wird also mit dem Profilschneidteil des Fräsers gefräst, d. h. es findet das sogenannte Walzenfräsen statt

Nach den bekannten Rundfräsverfahren kann zwar das Arbeitsprofil der Turbinenschaufel fertiggefräst werden, es können jedoch nicht mit ein und demselben Fräser stufenlos das Arbeitsprofil der Schaufel und die Übergangsflächen zum Schaufelfluß bearbeitet werden. In der Nähe der Übergangsflächen verbleiben an den Arbeitsprofilabschnitten unvollständig bearbeitete Flächenstücke, weil der zum Walzenfräsen in bezug auf das Werkstück orientierte Fräser diese Bearbeitungszonen mit seinem Schneidteil nicht erreichen kann.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Technik ist es, daß der den Fräser tragende Dorn weit auskragen muß, was seine Starrheit und Schwingungsfestigkeit beeinträchtigt und dadurch zu einer Verringerung der Zerspanungsleistung beim Fräsen führt.

Die Orientierung des Fräsers in bezug auf das Werkstück beim Walzenfräsen führt auch dazu, daß die Schneidkräfte bei der Bearbeitung des Arbeitsschaufelprofils (außer Schaufelkanten) in Richtung der kleinsten Quersteifigkeit der Schaufel angreifen, was die Gefahr von Schaufelschwingungen mit sich bringt und ebenfalls' zu einer Verringerung der Fräsleistung zwingt.

Wegen der Beanspruchung der Schaufel in Richtung ihrer geringen Quersteifigkeit tritt eine erhebliche Durchbiegung derselben auf. Dadurch wird es notwendig, Abstützungen zwischen dem Schaufelkopf und dem Schaufelfuß vorzusehen. Die Notwendigkeit, Zusatzabstützungen zu benutzen, tritt auch manchmal bei der Bearbeitung der Schaufeln mit einer Länge des Arbeitsprofils von mehr als 500 mm auf, wie sie in zunehmendem Maße benötigt werden. Die auf diese Weise häufig erforderlichen Zusatzabstützungen der Schaufeln bedeuten eine Komplizierung der Werkzeugmaschinen.

Das bekannte Verfahren bedingt auch bestimmte

Einschränkungen bei Auswahl der Größe des Fräserradius. Dieser muß im wesentlichen 0,75 bis 0,85 der Größe des kleinsten Radius des konkaven Innenprofils der Schaufel betragen. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, für verschiedene Typen und Abmessungen der Schaufeln auch unterschiedlich große Fräser zu benutzen, wodurch die Herstellung der Turbinenschaufeln verteuert wird.

Die pausenlose und vorzeichenkonstante Drehung der Schaufel und die relativ geringe Differenz zwischen den Größen der Radien des Fräsers und der Schaufel auf deren Innenprofil verursachen eine hohe Belastung der Schaufel beim Fräsen von deren Innenprofil, die auch durch Verminderung der Drehgeschwindigkeit des Werkstücks nicht genügend herabgesetzt werden kann. Infolgedessen muß die Fräszeilenbreite geringer gemacht werden, was die Fräsleitung nochmals verringert

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile ein Rundfräsverfahren für Turbinenschaufeln zu schaffen, mit dem bei hoher Arbeitsleistung eine gute Qualität der bearbeiteten Schaufeloberfläche erreicht wird.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird zur Lösung der gestellten Aufgabe mit der Stirnfläche des Fräsers gefräst, dessen Achse im wesentlichen mit der Richtung der rechtwinklig zur Längsachse des Werkstückes erfolgenden Relativbewegungen zusammenfällt, wobei ein spitzer Winkel zwischen der Fräserachse und der Normalen auf der Werkstückoberfläche im jeweiligen Bearbeitungspunkt eingehalten wird, wozu das Werkstück beim Bearbeiten seiner konvexen Abschnitte in der einen Richtung und beim Bearbeiten seiner konkaven Abschnitte in der anderen Richtung gedreht wird und wozu dem Fräser noch eine weitere Bewegung bezüglich des Werkstükkes erteilt wird, die im wesentlichen rechtwinklig zur Fräserachse und zur Werkstückachse verläuft.

Aus dem Aufsatz »Möglichkeiten des fünfachsigen Fräsens« im Industrie-Anzeiger 1974, S. 353 ff., ist es an sich beim fünfachsigen numerisch gesteuerten Fräsen bekannt, rotierende Werkslücke mit der Stirnfläche des Fräsers zu bearbeiten, wobei die Fräserachse unter einem spitzen Winkel zur Normalen auf die Werkstückoberfläche gehalten wird. Hier geht es jedoch nur um das Fräsen von analytisch einfach beschreibbaren Körpern, insbesondere Zylinder, und nicht um kompliziert gestaltete Körper mit konkaven Profilabschnitten, wie es Turbinenschaufeln sind.

Durch die erfinciungsgemäße Lösung wird ein näheres Herantreten der Fräserstirnfläche an die konkav gekrümmte Schaufeloberfläche ermöglicht. Dabei greifen die Schneidkräfte vorwiegend in Richtung der größten Quersteifigkeit der Schaufel an.

Im Zusammenhang mit der Verminderung drr das Werkstück auf Biegung beanspruchenden Schneidkräfte wird auch eine Vergrößerung der Fräszeilenbreite ermöglicht, was eine hohe Arbeitsleistung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens gewährleistet. Trotzdem bleibt die Kammhöhe zwischen den Fräszeilen wegen der größeren Nähe der Fräserstirnfläche zur gekrümmten Oberfläche der Schaufel im Bereich des Zulässigen für die Güte der Bearbeitungsoberfläche. Dadurch wird bei einer hohen Arbeitsleistung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine gute Qualität der Bearbeitungsflächen gewährleistet.

Es kann zweckmäßig sein, den Fräser zum Zwecke des Überganges von einer Fräszeile auf die nächste vom Werkstück abzuheben.

Auf konvexen Abschnitten dts Scfraufelprofils wird zweckmäßigerweise die Relativstellung zwischen Werkstück und Fräser so gewählt daß der Bearbeitungspunkt hinter dem in Vorschubrichtung längs der umlaufenden Zeilen vordersten Punkt der Stirnfläche des Fräsers liegt Dadurch wird eine besonders niedrige Kammhöhe zwischen den Fräszeilen erreicht was wiederum einen größeren Abstand der Fräszeilen unter gleichzeitiger Gewährleistung der Oberflächengüte ίο ermöglicht

Es ist auch zweckmäßig, die konkaven Abschnitte des Profils in zwei Etappen zu fräsen, wobei mit dem Fräser etwa in der Mitte des konkaven Abschnitts eingeschnitten wird und bis zu einer der Profilkanten gefräst wird und danach der verbleibende Abschnittsteil in Richtung zur anderen Profilkante gefräst wird. Durch eine solche Abfolge der Bearbeitungsschritte kann die Länge des Schneidteils des Fräsers sowie die Länge des den Fräser tragenden Domes verkürzt werden. Dadurch werden eine hohe Starrheit im System Werkzeug — Werstück — Werkzeugmaschine und eine gute Schwingungsfestigkeit erreicht

Es empfiehlt sich schließlich, dem Werkstück und Fräser eine vorzeichenveränderliche Relativvorschubbewegung längs der Werkstückachse mitzuteilen. Dadurch wird ein Ausgleich der Fräszeilenbreite an den konvexen bzw. den konkaven Werkstückflächen, darunter auch an den Schaufelkanten und eine Vermeidung der Leerlaufgänge ermöglicht und somit ω auch die Arbeitsleistung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens unter gleichzeitiger Gewährleistung der Oberflächengüte gesteigert.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnun- « gen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Turbinenschaufel als Werkstück, wobei einige Profilquerschnitte gestrichelt angedeutet sind, und die Stellung des Fräsers relativ zur Schaufel sowie die gegenseitigen Bewegungsmöglichkeiten;
Fig.2 die Relativstellung des Werkstücks (im Querschnitt) zum Fräser beim Fräsen des Außenprofils der Turbinenschaufel;

Fig.3 die genannte Relativstellung beim Fräsen des Innenprofils der Turbinenschaufel;

r> Fig.4, 5, 6 die relativen Stellungen des Werkstücks im Querschnitt zum Fräser und deren Bewegungsrichtungen beim Fräsen verschiedener Stellen des Außenprofils der Turbinenschaufel;

F i g. 7,8 die Stellungen beim Fräsen der Profilvorder-M kante;

Fig.9, 10, 11 die Stellungen beim Fräsen des Innenprofils der Turbinenschaufel;

Fig. 12, 13, 14 die Stellungen beim Fräsen der Profilhinterkante;

>^r> Fig. 15 eine Stellung des Werkstückes im Querschnitt zum Fräser;

Fig. 16den Schnitt XVI-XVI der Fig. 15;

Fig. 17 die Werkstückstellung (im Querschnitt) zum Fräser, wenn der Bearbeitungspunkt hinter dem in mi Vorschubrichtung längs der umlaufenden Zeile vordersten Punkt der Stirnfläche des Fräsers liegt;

F i g. 18 den Schnitt XVIH-XVIII der F i g. 17;

Fig. 19 die Relativstellung der Turbinenschaufel (im Quersci.nitt) zum Fräser beim Einschneiden in der Mitte h"> des konkaven Profilabschnitts zum Zwecke des anschließenden Fräsens zur Profilhinterkante hin;

Fig. 20 die genannte Stellung beim Fräsen in Richtung zur Profilvorderkante hin.

Das Werkstück 1 in Gestalt einer Turbinenschaufel wird unter Ermöglichung der Drehung um die Achse X und der Verstellung längs dieser Achse eingespannt. Der Fräser 2 wird unter Ermöglichung einer Profilabwälzbewegung in Richtung Z eingestellt, die mit der Drehachse X des Werkstücks einen Winkel im Bereich von ca. 45° bis ca. 135° bildet.

Mit gleichem Erfolg kann auch statt des Werkstücks 1 der Fräser 2 längs der Drehachse X verschiebbar sein. Auch die Profilabwälzbewegung längs der Achse Zkann statt dem Fräser, wie in dem vorliegenden Beispiel, auch dem Werkstück 1 mitgeteilt werden.

Im vorliegenden Beispiel verläuft die Achse Z zur Drehachse X unter einem rechten Winkel.

Der Fräser 2 kann sich noch in Richtung der Achse Y bewegen, die mit der Drehachse X des Werkstücks 1 und auch mit der Achse Z grundsätzlich einen rechten Winkel bildet.

Es ist auch eine Variante möglich, in der die Verstellung des Werkstücks 1, nicht des Fräsers 2 in Richtung Yvorgesehen ist.

Im Beispiel ist der durch die Achse Ymit den Achsen X und Z gebildete Winkel ein rechter. Auf diese Weise bilden die Achsen X, Y, Z ein rechtwinkliges Koordinatensystem.

Der Fräser 2 wird relativ zur zu bearbeitenden Werkstücksoberfläche derart eingestellt, daß der Winkel zwischen seiner Achse O-O und der Normalen N auf der Werkstückoberfläche im Bearbeitungspunkt ein spitzer ist, so daß das Fräsen durch die Stirnfläche des Fräsers 2 erfolgt.

Im vorliegenden Beispiel verläuft die Drehachse O-O des Fräsers 2 zur Erfüllung der genannten Forderung zur Achse Zparallel.

Während des Fräsens führt der Fräser 2 gleichzeitig längs der Achsen Y und Z seine Bewegungen aus, und das Werkstück 1 dreht sich um die Drehachse X sowie bewegt sich längs dieser. Durch die Überlagerung dieser Bewegungen wird das Werkstück in umlaufenden Zeilen gefräst.

Im betrachten Beispiel ist der Fräser ein Endfräser mit ebener Stirnfläche ohne Abfasung. Ebenso kann auch ein Fräser mit einer Abfasung oder ein Fräser mit einer anderen Gestalt benutzt werden.

Jeder Oberflächenpunkt des Profilquerschnitts wird bei einer solchen Winkelstellung des Werkstücks um die Drehachse X profiliert, daß zwischen der Tangentialebene an die Profiloberfläche im Bearbeitur.gspunkt und der Ebene der Fräserstirnfläche ein spitzer Winkel aufrechterhalten wird. Durch Drehung des Werkstücks 1 um die Drehachse X und durch Verschiebung des Fräsers 2 längs den Achsen V und Z kann immer eine Berührung der Fräserstirnfläche mit dem zu profilierenden Werkstückpunkt gesichert werden. Bei einer Umdrehung der Turbinenschaufel wird eine Fräszeile aus deren Oberfläche herausgefräst Zwischen zwei Nachbarzeilen bleibt ein Kamm stehen.

Es ist bekannt, daß mit kleiner werdendem Winkel zwischen der Tangentialebene 3 (Fig.2) zur Bearbeitungsfläche und der Stirnfläche des Fräsers bzw. mit verkleinertem Winkel zwischen der Normalen auf die Bearbeitungsfläche in dem Profilpunkt und der Achse des Fräsers die Arbeitsbedingungen des Fräsers sich immer mehr den Verhältnissen des Stirnfräsens nähern, bei welchem die Schnittkräfte in Richtung der Tangente zur Bearbeitungsfläche wirken. Im vorliegenden Fall bedeutet dies, daß die Schnittkräfte auf die Außen- bzw. Innenprofilabschnitte vorwiegend in Richtung der größten Quersteifigkeit der Turbinenschaufel wirken.

Durch diese Wirkungsrichtung der Schnittkräfte vermindert sich wesentlich die Durchbiegung der Schaufel. Zusatzabstützungen der Schaufel werden daher weitgehend entbehrlich.

Wegen dieser Verminderung der das Werkstück biegenden Kräfte kann nun die Breite der Fräszeile vergrößert werden. Dabei begünstigt die bessere Annäherung der Stirnfläche des Fräsers an die

in gekrümmte Bearbeitungsfläche des Werkstücks eine Verkleinerung der Kammhöhe, welche selbst bei bedeutenden Fräszeilenbreiten (bis 10 mm) im vorgegebenen Toleranzfeld für die Oberflächengüte bleibt.
In jedem profilierten Oberflächenpunkt kann die

r, Größe des Winkels zwischen der Stirnfläche A des Fräsers 2 und der Tangentialebene 3 durch Drehung des Werkstücks um die Achse X verändert werden.

Bei Bearbeitung des Innenprofils der Turbinenschaufel muß ein garantierter Spalt a (F i g. 3) zwischen der

2(i Schaufel und dem Fräser vorhanden bleiben, so daß ein Nachschneiden mit der hinteren Kante der Fräserstirnfläche in den bereits profilierten Teil der Schaufeloberfläche vermieden wird. Dieser Spalt a kann dabei durch die Drehung des Werkstücks um die Achse X erreicht

r> werden, bei welcher der Winkel zwischen der Berührungsebene 3 in dem Profilpunkt 4, der dem Winkel zwischen der Normalen N und der Drehachse O-O des Fräsers 2 gleich ist, den Wert <x erreicht.

Beim Fräsen von Schaufeln mit veränderlichem

J" Profilquerschnitt und/oder mit Verwindung wird die Größe des Winkels <x zwischen der Stirnfläche A des Fräsers 2 und der Berührungsebene 3 in jedem Profiloberflächenpunkt 4 so gewählt, daß das Nachschneiden des bereits profilierten Schaufelblatts vermie-

r> den wird.

Die Verminderung des Winkels α bewirkt, daß die Schnittkräfte an den Außen- und Innenprofilabschnitten der Schaufel vorwiegend in Richtung von deren größter Quersteifigkeit wirken. Dies wiederum trägt zur

-io Erhöhung der Schwingungsfestigkeit des Fräsvorganges bei. Darüber hinaus wird die Kammhöhe zwischen zwei benachbarten Fräszeilen um so geringer, je geringer dieser Winkel α ist

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind große,

•π über 10 mm hinausgehende Fräszeilenabstände erreichbar, ohne daß die Oberflächengüte zu gering würde, wobei infolge guter Schwingungsfestigkeit auch eine hohe Arbeitsleistung des Verfahrens erreicht wird.
Während des Fräsens einer Zeile läuft der Fräser

jii relativ zum Werkstück einmal vollständig um. Die Besonderheiten dieses Vorgangs sind in Fig.4 bis 14 gezeigt, und zwar anhand der Abwälzung des Fräsers 2 längs des Profilumfangs einer Schaufel mit konstant bleibendem Profil ohne Verwindung, wobei eine Reihe

^r" der Relativstellungen des Werkstücks 1 (im Querschnitt) und des Fräsers 2 sowie die abzuhebende Bearbeitungszugabe gezeigt sind. In diesem Zeichnungen sind mit Pfeilen auch die Richtungen der Fräserbewegungen längs der Achsen YunA Zveranschaulicht, und mit dem

w) Pfeil B ist die Drehrichtung des Werkstücks um die Achse X in jeder der gezeigten Abwälzungsstellungen angegeben. Die Verstellung des Werkstücks längs der Achse X erübrigt sich für die Schaufel der betreffenden Gestalt

fc5 In Fig.4, 5, 6 sind drei aufeinanderfolgende Abwälzstellungen bei der Bearbeitung des Außenprofils der Turbinenschaufel, beginnend an der Profilhinterkante, in dessen Mitte bzw. am Ende des Außenprofilfräsens

an der Profilvorderkante gestellt. Während des Fräsens über das Außenprofil dreht sich das Werkstück um die Achse X in Richtung B gegen den Uhrzeigersinn; die Bewegung des Fräsers 2 längs der Achse Z ändert ihr Vorzeichen, während die Bewegung des Fräsers 2 in Richtung Vohne Richtungsänderung verläuft.

Beim Fräsen über die Profilvorderkante hinweg (Fig.7, 8) bleibt die Drehrichtung fldes Werkstücks 1 um die Achse X erhalten, während die Vorschubbewegungsrichtung des Fräsers 2 längs der Achse Y ihr Vorzeichen ändert.

Beim Fräsen des Innenprofils ändert die Drehrichtung des Werktstücks 1 (F i g. 9,10,11) um die Achse X ihr Vorzeichen und verläuft jetzt in Richtung C. Das vorzeichenveränderliche Verhalten der Bewegungen des Fräsers 2 längs der Achsen Y und Z bleibt dabei erhalten.

Beim Übergang zum Fräsen der Profilvorderkante (F i g. 12) ändert sich die Drehrichtung des Werkstücks 1 um die Achse X abermals und verläuft jetzt wieder in Richtung B.

Im weiteren bleibt die Drehrichtung des Werkstücks 1 (Fig. 13, 14) auch beim Fräsen der Profilvorderkante gegen den Uhrzeigersinn gerichtet.

Beim Fräsen einer Turbinenschaufel veränderlichen Profils mit Verwindung erhält das Werkstück 1 außer einer Drehung um die Achse X auch einen Vorschub längs dieser und diese Vorschubbewegung ist vorzeichenveränderlich. Die Drehung des Werkstücks 1 um die Achse X verhält sich auch vorzeichenveränderlich. Mit veränderlichem Vorzeichen wird auch der Fräser 2 längs der Achsen i'und Zbewegt.

Der Übergang von einer Fräszeile zu der anderen kann diskret (unter Abheben des Fräsers von dem Werkstück beim Übergang zu dem benachbarten Oberflächenpunkt und Benutzung der Bewegung längs der Achsen X, Y und Z und der Drehung des Werkstücks um die Achse Z oder ohne Abheben) und auch fortlaufend erfolgen, wobei dann die auf der Turbinenschaufel zurückbleibende Bearbeituiigsspur eine Schraubenlinienform hat, die an dem Schaufelkopf beginnt und an dem Schaufelfuß endet.

Das vorliegende Verfahren ermöglicht die Bearbeitung auch der Übergangsflächen von dem Schaufelarbeitsprofil zu den ebenen Schaufelelementen, die die Werkstückdrehachse X unter einem rechten Winkel schneiden. Auch hierbei kann der betrachtete Fräser mit ebener Stirnfläche ohne Abfasung benutzt werden.

Bei der Bearbeitung solcher Übergangsflächen wird das Werkstück 1 nur um die Achse X gedreht urd bleibt längs dieser Achse unbeweglich. In diesem Fall bildet der Fräser 2 (Fig.3) mit dem Umfangskreis seiner Stirnfläche A eine Fräszeile auf der Arbeitsfläche der Schaufel, die eine Hintereinanderfolge von Oberflächenpunkten darstellt, welche zu den verschiedenen Arbeitsprofilquerschnitten der Turbinenschaufel gehören, und gibt gleichzeitig der Obergangsfläche, die an die Fläche D angrenzt, ihre Gestalt, welche der Fräser mit seiner zylindrischen Mantelfläche bearbeitet (Fig-1).

Bei diesem Vorgang ergibt sich die Größe des Winkels <x (Fig.3) zwischen der Stirnfläche A des Fräsers 2 und der Berührungsfläche 3 an jedem der eine Fräszeile auf der Arbeitsfläche der Schaufel bildenden Punkte aus der Gestalt der Obergangsfläche und der Größe des Radius des Fräsers 2.

Mit dem gleichen Ergebnis kann die gleichzeitige Bearbeitung der Übergangsfläche und der an diese angrenzenden Fläche D mit einem Fräser durchgeführt werden, der eine andere Gestalt aufweist. So ist es beispielsweise zweckmäßig, bei der Bearbeitung von Übergangsflächen, die einen geringen Krümmungsradi^ri us besitzen, einen Fräser mit abgerundeter Stirnfläche zu benutzen, deren Radius etwa dem Krümmungsradius der Übergangsfläche entspricht.

Zweckmäßigerweise ist auf konvexen Profilabschnitten die Relativstellung zwischen Werkstück 1 und

κι Werkstück 2 so veränderlich, daß der Bearbeitungspunkt hinter den in Vorschubrichtung längs der umlaufenden Zeile vordersten Punkt der Fräserstirnfläche zurücktreten kann. Diese Verschiebung wird vermittels der Verstellung des Fräsers in Richtung der Achsen Y, Zund einer solchen des Werkstücks längs der Drehachse Xzustandegebracht.

F i g. 15 zeigt zunächst eine Einstellung des Werkstükkes 1 (quergeschnitten) in Form einer Turbinenschaufel konstantbleibenden Profilquerschnitts ohne Verwindung gegenüber dem Fräser 2, bei der der Bearbeitungspunkt 4 mit dem vordersten Punkt der Fräserstirnfläche zusammenfällt. Die sich hierbei ergebende Bearbeitungsoberfläche ist in Fig. 16 gezeigt, wobei die zwischen den Fräszeilen der Breite 5 verbleibende Kammhöhe mit <5i angegeben ist.

Fi g. 17 zeigt die Zurückverlegung des Bearbeitungspunkts 4 um den Betrag e gegenüber dem vordersten Punkt der Fräserstirnfläche. Die sich hierbei ergebende Oberflächenqualität ist in Fig. 18 gezeigt. Die sich hier ergebende Kammhöhe O2 ist bei gleicher Fräszeilenbreite Skieiner als im Fall gemäß Fig. 15/16.

Bei Bearbeitung einer Turbinenschaufel veränderlichen Querschnitts oder mit Schaufelverwindung wirkt sich die betrachtete Zurückverlegung des Bearbeitungspunkts ähnlich auf die erhaltene Oberflächengüte aus. Durch eine solche Fräserverschiebung gegenüber dem Werkstück kann somit auch die Fräszeilenbreite unter Aufrechterhaltung einer bestimmten Oberflächengüte auf den konvexen Abschnitten des Arbeitsprofils der Turbinenschaufel vergrößert werden.

Es kann zweckmäßig sein, den konkaven Profilabschnitt von dessen Mitte ausgehend zu fräsen. Fig. 19 zeigt das Einschneiden des Fräsers 2 in der Mitte des konkaven Profilabschnitts zum Zwecke des anschließenden Fräsens zur Profilhinterkante hin. Der Fräser 2 wird in Richtung zur Profilhinterkante unter einem Winkel αϊ gegen die Normale N auf das Schaufelprofil im Bearbeitungspunkt 4 geneigt Die Größe dieses Neigungswinkels bestimmt sich durch die Gestalt dieser Übergangsfläche und die Größe des Fräserradius. Die Drehrichtung B des Werkstücks 1 um seine Drehachse X entspricht dem Gegenuhrzeigersinn.

F i g. 20 zeigt die Bearbeitung des verbleibenden Teils des konkaven Profilabschnitts von dessen Mitte zur Profilvorderkante hin. Die Drehrichtung des Werkstücks 1 um seine Drehachse fällt mit dem Uhrzeigersinn zusammen, d. h. die Drehung erfolgt in Richtung C Der Fräser 2 ist gegen die Normale Win Richtung der Profilvorderkante unter einem Winkel «2 schräggestellt,

dessen Größe sich aus der Gestalt der Übergangsfläche und der Größe des Fräserradius ergibt

Auf diese Weise wird die Konkavseite der Schaufel in zwei Arbeitsgängen mit unter Abnahme des Fräsers von der Bearbeitungsfläche bearbeitet, wobei die Bearbei-

*>5 tung von der Profilmitte her beginnt Bei einer solchen Aufeinanderfolge bei der Bearbeitung kann die Länge des Schneidteils des Fräsers und des ihn tragenden Fräserdorns verkürzt werden. Dadurch wird eine hohe

Starrheit im System Werkzeug — Werkstück — Werkzeugmaschine und eine gute Schwingungsfestigkeit erreicht, was sich auf die Güte der Bearbeitungsfläche und die Arbeitsleistung des Verfahrens günstig auswirkt.

Es kann schließlich zweckmäßig sein, zwischen dem Werkstück und dem Fräser eine vorzeichenveränderliche Relativbewegung längs der Drehachse X zu erzeugen, so daß diese also gegeneinander schwingen und die Spur der Fräszeile eine Zickzackform erhält. Da die Fräszeilenbreite an einzelnen Stellen des Arbeitsprofils unterschiedlich ist, weil das Fertigstück eine

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veränderliche Krümmung aufweist, wird dadurch ein Ausgleich der Fräszeilenbreite auf den Außen- bzw. Innenabschnitten des Arbeitsprofils sowie an den Schaufelkanten ermöglicht und es werden Leergänge vermieden, wodurch sich die Arbeitsleistung des Verfahrens bei Gewährleistung der Oberflächengüte erhöht.

Abschließend soll bemerkt werden, daß die betrachtete Hin- und Herbewegung relativ zwischen Fräser und

ίο Werkstück auch in einer Richtung stattfinden kann, die im wesentlichen nicht rechtwinklig zur Werkstückachse verläuft.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rundiräsverfahren zur Bearbeitung der Oberflächen von Turbinenschaufeln, bei dem das Werkstück um seine Längsachse gedreht wird und bei dem relative Bewegungen zwischen Fräser und Werkstück rechtwinklig zur Längsachse und in Flichtung der Längsachse des Werkstücks ausgeführt werden, für eine Bearbeitung entlang schraubenlinienförmig verlaufende Fräszeilen, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Stirnfläche des Fräsers (2) gefräst wird, dessen Achse (O-O) im wesentlichen mit der Richtung der rechtwinklig zur Längsachse des Werkstückes (1) erfolgenden Relativbewegungen zusammenfällt, daß dabei ein spitzer Winkel (α) zwischen der Fräserachse und der Normalen (N) auf der Werkstückoberfläche im jeweiligen Bearbeitungspunkt (4) eingehalten wird, wozu das Werkstück beim Bearbeiten seiner konvexen Abschnitte in der einen Richtung und beim Bearbeiten seiner konkaven Abschnitte in der anderen Richtung gedreht wird und wozu dem Fräser noch eine weitere Bewegung bezüglich des Werkstückes erteilt wird, die im wesentlichen rechtwinkelig zur Fräserachse und zur Werkstückachse ^verläuft

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser zum Übergang von einer Fräszeile auf die nächste vom Werkstück abgehoben wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den konvexen Abschnitten des Profils die Relativstellung zwischen Werkstück

(1) und Fräser (2) so gewählt wird, daß der Bearbeitungspunkt (4) hinter dem in Vorschubrich- J5 tung längs der umlaufenden Zeilen vordersten Punkt der Stirnfläche des Fräsers liegt (F i g. 18).

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konkaven Abschnitte des Profils in zwei Etappen gefräst werden, wobei mit dem Fräser etwa in der Mitte des konkaven Abschnitts eingeschnitten wird und bis zu einer der Profilkanten gefräst wird und danach der verbleibende Abschnittsteil in Richtung zur anderen Profilkante gefräst wird (F i g. 20,21). «

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkstück (1) und Fräser

(2) eine vorzeichenveränderliche Relativvorschubbewegung längs der Drehachse (X) des Werkstücks

(1) verliehen wird.