DE2822828B2

DE2822828B2 - Einspann- bzw. Haltevorrichtung für Werkstücke

Info

Publication number: DE2822828B2
Application number: DE2822828A
Authority: DE
Inventors: William F. Peterborough Ontario Fisher (Kanada)
Original assignee: Fisher Gauge Ltd
Current assignee: Fisher Gauge Ltd
Priority date: 1977-05-26
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1980-03-27
Also published as: JPS53146382A; CA1065354A; US4110885A; GB1576689A; DE2822828A1; DE2822828C3; FR2391810A1; FR2391810B1; JPS5750621B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspann- bzw. Haltevorrichtung für Werkstücke wie Turbinenschaufeln und dergleichen für deren Bearbeitung auf Werkzeugmaschinen mit einem das Werkstück teilweise umgebenden, auf der Werkzeugmaschine festspannbaren Werkstückhalteblock, der aus einem verflüssigbaren Werkstoff besteht und der durch Umgießen des Werkstückes herstellbar und dabei mit diesem fest verbindbar ist, sowie mit einer Einrichtung zum Wiederablösen der Werkstückhalteblockes vom Werkstück.

Nach dem Gießen oder Schmieden einen Turbinenoder Kompressorschaufel muß mindestens ein Ende der Schaufel geschliffen oder geräumt werden. Um die Schaufel für die Bearbeitung genau auszurichten, wird sie in einem Block oder einer Ummantelung aus Metall, vorzugsweise einer Zinn-Blei-Antimonlegiermg eingekapselt. Die Schaufel kann zum Räumen vollständig

ίο eingekapselt werden. Es kann aber auch wenigstens ein Schaufelende aus dem Block vorstehen. Dann wird der Block in einer Räum-, Schleif- oder Fräsmaschine eingespannt und das Ende der Schaufel bearbeitet

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist

ι> beispielsweise aus der US-PS 37 90 152 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird das Werkstück zunächst mit einem aushärtbaren Kunststoff überzogen, der eine Verbindung zwischen dem Werkstoff und dem Metall des Blockes herstellen soll. Nach dem Abschmelzen des Blockmetalles muß dann die Kunststoffschicht entfernt werden, was umständlich und zeitraubend ist. Wird ohne eine derartige Kunststoffschicht gearbeitet, bleibt wegen der Temperatur, die zum Schmelzen des Blockes verwendet werden muß, manchmal etwas Metall von

·» dem Block an dem Werkstück hängen. Bei einer Turbinenschaufel beispielsweise müssen jedoch alle haftenden Teilchen entfernt werden, weil auf der Schaufel verbliebene Verunreinigungen die Schaufel im Betrieb zerstören würden. Eine sichere Beseitigung aller

tu Spuren von Fremdstoffen ist aber schwierig und kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglicht, das Werkstück aus dem Werksiückhalte-

fi block zu befreien, ohne daß eine Nachbearbeitung des Werkstückes erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Werkstückhalteblockes mehrere parallele Schlitze an-

4<> gebracht sind, die zwischen sich Rippen bilden, in jeder Seitenwand abwechselnd von gegenüberliegenden Rändern der Seitenwand ausgehen und jeweils an einer das Ende einer Rippe bildenden Lagerfläche und im Bereich einer Querschnittsebene des Werkstücks sowie eines in

■r> dieser liegenden Sollbruchquerschnines des Werkstückhalteblockes endigen, und daß die Einrichtung zum Wiederablösen des Werkstückhalteblockes vom Werkstück ein mechanisches Werkzeug ist, welches in die Schlitze einführbar ist, um den Werkstückhalteblock in

vi seinem Sollbruchquerschnitt zu zerbrechen.

Dadurch, daß der Werkstückhalteblock längs eines Sollbruchquerschnittes zerbrochen wird, wird das Werkstück also ohne Schmelzen des Blockmaterials befreit. Dadurch besteht auch keine Gefahr, daß

v, Material an dem Werkstück hängenbleiben kann. Gleichzeitig hat die erfindungsgemäße Ausbildung des Werkstückhalteblockes noch einen weiteren wesentlichen Vorteil: Bei bestimmten, zum Einspannen von Werkstücken verwendeten Metallen tritt eine Schrump-

ho fung des Werkstückhalteblockes bei der Abkühlung auf. Die Schrumpfung in seitlicher Richtung verstärkt zwar den Griff des Blockes am Werkstück, die Schrumpfung in Achsrichtung legt jedoch ein weiteres Stück am vorstehenden Ende des Werkstückes frei, wodurch der

w, Halt des Werkstückes für die Bearbeitung beeinträchtigt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Werkstückhalteblock dagegen wird durch die Anordnung der Schlitze eine Schrumpfung weitgehend vermieden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das mechanische Werkzeug zwei Stempel, von denen jeweils nach einer Richtung parallele Zinken abstehen, die ineinandergreifen und in den Schlitzen des Werkstückhalteblockes aufnehmbar sind, wobei sie an den Lagerflächen zur Anlage kommen, so daß beim Bewegen der Stempel aufeinander zu der Werkstückhalteblock im Sollbruchquerschnitt zerbricht.

Vorzugsweise sind die Zinken an dem zugehörigen Stempel abnehmbar befestigt Zur sicheren Abstützung der Zinken weist jeder Stempel einen Haltesockel auf, auf dem die Zinken mit den ihren freien Enden entgegengesetzten Enden aufsitzen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt Darin zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Darstellung eines einkapselnden Blockes und einer Vorrichtung zum Zerbrechen der Einkapselung, um das in dem Block eingebettete Werkstück zu entnehmen;

Kig.2 eine andere perspektivische Ansicht des Blockes der F i g. 1;

Fig.3 eine Seitenansicht, ähnlich der Fi^. 1, die die Vorrichtung beim Erfassen des Blocks zeigt:

Fig.4 eine der Fig.3 ähnliche Ansicht, die die 2". Vorrichtung zum Zerbrechen des Blockes vorgeschoben veranschaulicht;

Fig.5 eine perspektivische Ansicht der Teile des zerbrochenen Blockes nach Wegnahme des Werkstükkes in auseinandergezogener Darstellung.

Das Ausführungsbeispiel weist zwei ineinandergreifende Stempel auf, die als oberer Stempel 10 und unterer Stempel 12 bezeichnet werden und die gegen einen Block 14 wirken, der ein Werkstück 16 einkapselt. Der obere Stempel 10 besteht aus einem rechteckigen r> Körper 18, der einen Haltesockel 20 hat. Mehrere Zinken 22, die von der Seite her in Rinnen 24 im Körper 18 eingeführt sind, sind in Reihen zu beiden Seiten des Körpers angeordnet und jede Reihe wird in den Rinnen mittels einer Klemmplatte 26 gehalten, die am Körper mit Schrauben 28 wegnehmbar befestigt ist. Die Zinken 22 stehen vom Körper 18 nach unten und sind vorzugsweise an ihren freien Enden 30 zugespitzt mit abgeflachter Spitze. Die Konstruktion des unteren Stempels 12 entspricht derjenigen des oberen Stempels r, 10. Mehrere Zinken 32 sind seitlich in Rinnen 34 an beiden Seiten eines Körpers 36 eingesetzt, der einen Haltesockel 38 hat, wobei die Zinken in den Rinnen 34 durch Klemmplatten 40 festgehalten werden, die mit Schrauben 42 lösbar am Körper befestigt sind, und an -,< > ihren oberen freien Enden 44 sich verjüngen und abgeflacnt sind. Die Enden der Zinken 22 und 32 liegen an den betreffenden Haltesockeln 20 bzw. 38 an.

Der Block 14 kapselt ein Werkstück 16 ein, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schaufel 52 mit -.--. einem Endstück 54 in der Form eines »Tannenbaums« ist. Der Block 14 umgibt die Schaufel 52 so, daß das Endstück 54 aus einer Endwand 56 des Blocks vorsteht, um gefräst zu werden. Das zum Endstück 54 entgegengesetzte Ende 58 der Schaufel 52 schließt mi bündig mit dem Boden einer Einsenkung 60 in der anderen Endwand 62 des Blocks 14 ab und die Seitenkanten 64 der Schaufel liegen nächst den beiden Seitenwänden 66 des Blockes. In den beiden gegenüberliegenden Seitenwinden 66 des Blocks 14 sind mehrere h--> parallele vertikale Schlitze 68 angebracht, um die Zinken 22 des oberen Stempels 10 aufzunehmen. Eine weitere Gruppe paralleler vertikaler Schlitze 70, die in Längsrichtung und seitlicher Richtung zu den Schlitzen 68 beabuandet sind, sind in den gleichen beiden Wänden des Blocks geformt, um die Zinken 32 des unteren Stempels 12 aufzunehmen. Die Schlitze 68 und 70 sind nach dem Muster ineinandergreifender Zinken 22 und 32 gegeneinander versetzt und endigen in odei nahp einer Ebene, die durch die Kanten 64 der eingekapselten Schaufel 52 gelegt ist Die Schlitze 68 oder die Schlitze 70 sind durch Rippen 72 voneinander getrennt, die in Lagerflächen 74 endigen, gegen welche sich die freien Enden 30 und 44 der Zinken 22 und 32 anlegen. Vorzugsweise hat jede Lagerfläche 74 einen Abstand von der durch die Kanten 64 der Schaufel 52 gelegten Ebene, so daß zwischen den sich diagonal gegenüberstehenden Rippen 72 ein schmaler Steg 76 bleibt. Die Zinken 22 sind so lang, daß, wenn diese Zinken in den Schlitzen 68 aufgenommen sind, ihre Enden 30 sich gegen die Lagerflächen 74 der betreffenden Schlitze anlegen. Entsprechend sind auch die Zinken 32 lang genug, daß ihre Enden 44 an den F.tchen 74 der Schlitze 70 anliegen, wenn diese Zinken in die Schlitze eingeschoben sind. Wenn die Zinken 22 und 32 auf den Lagerflächen 74 der Schlitze 68 und 70 aufsitzen, sind die Haltesockel 20 und 38 vorzugsweise zueinander para'"el und stehen senkrecht zu den Zinken.

Im Betrieb der Vorrichtung wird der Block 14 des gezeigten Ausführungsbeispiels auf den unteren Stempel 12 gesetzt, so daß die Zinken 32 der Länge nach in den Schlitzen 70 aufgenommen werden und sich gegen die Endwände 74 der Rippen 72 anlegen. Dann wird der obere Stempel 10 gesenkt, so daß seine Zinken 22 in Längsrichtung in die Schlitze 68 des Blockes 14 eingeschoben werden, bis sie an den Endwänden 74 der Rippen 72 anstoßen, wie in F i g. 3 dargestellt.

Um den Block 14 zu zerbrechen, werden die Stempel 10 und 12 noch weiter einander genähert. Dies kann unter Zuhilfenahme einer Presse oder eines Schlagwerkzeugs geschehen. Unter dem von cien Linken 22 und 32 ausgeübten Druck, der in entgegengesetzten Richtungen wirksam ist. bricht der Block 14 quer durch die Stege 76 zwischen gegenüberstehenden Rippen 72 an jeder Seitenwand 66 und quer durch die Seitenwand nächst den Seitenkanten 64 dei Schaufel 52 des Werkstückes entzwei, wie aus F i g. 4 ersichtlich, da dies der schwächste Querschnitt auf jeder Seite 50 des Blocks ist. Nach dem Zerbrechen des Blocks 14 kann das Werkstück 16 entnommen werden, wenn die beiden Bruchteile des zerbrochenen Blockes auseinandergenommen worden sind, wie in F i g. 5 zu sehen.

Es i*t leicht pinzusehen, daß auf diese Weise ein Werkstück jeder geeigneten Form aus einem einkapselnden Block entnommen werden kann. Der Block !4 ist "je gestaltet, daß seine Querschnittsfläche an den Seitenwänden 66 des Blocks auf beiden Seiten des Werkstücks 16 dünn genug ist. um zu Bii;ch zu gehen, wobei die Schlitze 68 und 70 demgemäß angeordnet sind. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Form des Werkstückes so ist, daß ein Bruch in diesem Querschnittsbereich es möglich macht, das Werkstück wegzunehmen, wenn die beiden Bruchstücke des Blocks voneinander getrennt werden.

Es kann jede passende Anzahl vcn Zinken 22 und 32 an den Stempeln 10 und 12 verwendet werden zusammen mit den entsprechenden Schlitzen 68 und 70 im Block 14, und die Zinken können ausgewechselt werden, wozu man die Klemmplatten 26 und 40 abschraubt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Block 14 aus einem rechteckigen Körper

und an jedem Stempel 10 und 12 sind parallele Reihen von Zinken 22 bzw. 32 angebracht; doch können der Block und die Zinken auch eine andere Konfiguration haben, um für ein Werkstück mit vorgegebener Gestalt das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Auch sind die Stempel 10 und 12 vertikal übereinanderstehend dargestellt, doch können sie sich auf jeder beliebigen Achse bewegen.

Die Schlitze 68 und "0 können jede geeignete Form haben, um die Zinken 22 und 32 aufzunehmen und Endwändc 74 zu bilden. Zw;ir können die Stege 76 weggelassen werden, indem die Schlitze 68 und 70 so weit verlängert werden, daß sie sich treffen, doch werden dadurch die Seitenwände 66 geschwächt, was ungünstig sein kann, wenn an den Block 14 zur Bearbeitung des Werkstückes hohe Klemmdrücke angelegt werden.

Zu beachten ist, daß die Schrumpfung des Blockes 14 in axialer Richtung, d. i. die Schrumpfung zwischen den Endwänden 56 und 62, wenn der Block nach seiner Bildung im ninspritzvcrfahren abgckühll wird, durch die Anwesenheit der Schlitze 68 und 70 herabgesetzt wird.

Ilicr/u 2 Watt

Claims

Patentansprüche:

1. Einspann- bzw. Haltevorrichtung für Werkstükke wie Turbinenschaufeln und dergleichen, für deren Bearbeitung auf Werkzeugmaschinen, mit einem das Werkstück teilweise umgebenden, auf der Werkzeugmaschine festspannbaren Werkstückhalteblock, der aus einem verflüssigbaren Werkstoff besteht und der durch Umgießen des Werkstückes herstellbar und dabei mit diesem fest verbindbar ist, sowie mit einer Einrichtung zum Wiederablösen des Werkstückhalteblockes vom Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß in einander gegenüberliegenden Seitenwänden (66) des Werkstückhalteblokkes (14) mehrere parallele Schlitze (68, 70) angebracht sind, die zwischen sich Rippen (72) bilden, in jeder Seitenwand (66) abwechselnd von gegenüberliegenden Rändern der Seitenwand (66) ausgehen und jeweils an einer das Ende einer Rippe (72) bilöeaden Lagerfläche (74) und im Bereich einer Querschnittsebene des Werkstücks (52) sowie eines in dieser liegenden Sollbruchquerschnittes des Werkstückhalteblockes (14) endigen, und daß die Einrichtung zum Wiederablösen des Werkstückhalteblockes (14) vom Werkstück (52) ein mechanisches Werkzeug (10,12) ist, welches in die Schlitze (68,70) einführbar ist, um den Werkstückhalteblock (14) in seinem Sollbruchquerschnitt zu zerbrechen.

2. Einspann- bzw. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Enii.· des Werkstückhalteblockes (14) ausgehenden Schlitze (68. 70) anr^K.hernd die gleiche Breite haben wie die Rippen (72) zwischen den von dem jeweils anderen Ende des ^v'erkstückhaiteblockes (14) ausgehenden Schlitzen (70,68).

3. Einspann- bzw. Haltevorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Werkzeug zwei Stempel (10, 12) umfaßt, von denen jeweils nach einer Richtung parallele Zinken (22, 32) abstehen, die ineinandergreifen und in den Schlitzen (68, 70) des Werkstückhalteblockes (14) aufnehmbar sind, wobei sie an den Lagerflächen (74) zur Anlage kommen, so daß beim Bewegen der Stempel (10, 12) aufeinander zu der Werkstückhalteblock (14) im Sollbruchquerschniit zerbricht.

4. Einspann- bzw. Haltevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinken (22, 32) an dem zugehörigen Stempel (10, 12) abnehmbar befestigt sind.

5. Einspann- bzw. Haltevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stempel (10, 12) einen Haltesockel (20, 38) aufweist und die Zinken (22, 32) mit den ihren freien Enden (30, 44) entgegengesetzten Enden auf dem jeweiligen Haltesockel (20,38) aufsitzen