DE613763C - Hobelmaschine zum Bearbeiten von Formgegenstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hobelmaschine zum Bearbeiten von Formgegenständen mit mindestens einer gewölbten Fläche sowie einer einen beliebigen Winkel damit bildenden ebenen Fläche, insbesondere von Turbinenschaufeln. Es wird durch die Erfindung die Scharrung einer Maschine bezweckt, welche imstande ist, gleichzeitig sowohl die gewölbte als auch die ebene Fläche zu bearbeiten, und zwar unabhängig von dem Winkel zwischen diesen beiden Flächen. Erfindungsgemäß ist ein beide Flächen gleichzeitig erzeugendes, geradlinig hin und her bewegtes Werkzeug vorgesehen und eine Kopiervorrichtung, welche das Werkstück um eine zu seiner ebenen Fläche senkrechte Achse dreht und ihm eine Hinundherbewegung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkzeugs erteilt, so daß das Werkstück

ao gleichzeitig immer neue Teile der ebenen Fläche und auch der zylinderartigen Fläche der Einwirkung des als Formstahl ausgebildeten, hin und her gehenden Werkzeuges aussetzt.

Ferner wird dem Werkzeug gleichzeitig mit der geradlinigen Bewegung auch eine Drehung um eine in der Bewegungsrichtung des Werkzeuges sich erstreckende Achse erteilt, so daß die gegenseitige Winkellage zwischen der die zylinderartige Fläche bearbeitenden Werkzeugschneidkante und dieser Fläche des Werkstückes in einer zu dieser Bewegungsrichtung winkelrechten Ebene während der Bearbeitung unveränderlich bleibt.

Ist der Winkel zwischen der ebenen und der zylinderartigen Fläche ein Rechter, dann kann die Schwenkbewegung des Werkzeuges entfallen.

Die Dreh- und Verschiebebewegungen des Arbeitsstückes werden durch eine Schablone mit Hilfe des Kopierverfahrens gesteuert.

Die Maschine weist beispielsweise gegenüber den bekannten Vorrichtungen zum Fräsen von mit einem verstärkten Fuß versehenen Turbinenschaufeln den Vorteil auf, daß eine gemeinsame gleichmäßige Flächenbearbeitung erfolgen kann, während bei der bekannten Vorrichtung bei geneigter Anordnung der gewölbten gegen die ebene Fläche letztere von der Umfangskante des Fräsers schalenförmig ausgeschnitten wird.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform einer gemäß der Erfindung arbeitenden Hobelmaschine dargestellt.

Fig. ι ist eine Seitenansicht der Maschine;

Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt der Maschine nach der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein waagerechter Schnitt des oberen Teiles der Maschine nach der Linie B-B in Fig. 2;

Fig. 4 stellt die gegenseitige. Lage des Arbeitsstückes und des Werkzeuges beim Anfang und beim Ende einer Arbeitsperiode dar;

Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Arbeitsstückes in der Gestalt einer Turbinenschaufel ;

Fig. 6 ist ein Querschnitt_dieser Schaufel.

In einem festen Gestell ι ist ein Tisch 2 derart verschiebbar gelagert, daß er sich in der durch den Doppelpfeil α in Fig. 2 angedeuteten Richtung hin und her bewegen kann. Im Tisch 2 sind zwei drehbare Halter 3 und 4 mit Hilfe von senkrechten Drehzapfen 5 und 6 drehbar gelagert, deren lotrechte Mittellinien in der Bewegungsrichtung des Tisches 2 gerade hintereinanderliegen. Auf den unteren, freien Enden dieser Zapfen sitzen Schneckenräder 7, 8, in welche Schnecken 9, 10 greifen, die auf einer im Gestell 1 gelagerten waagerechten Welle 11 undrehbar, jedoch längs verschiebbar angeordnet sind. Die Schnecken müssen nämlich dem Tisch 2 in der Pfeilrichtung α folgen können. Durch geeignete Anschläge am Tisch 2 wird erreicht, daß sich die Schnecken 9, 10 bei Verschiebung des Tisches 2 in der Pfeilrichtung α längs der ao Welle 11 verschieben, ohne daß die Übertragung des Antriebs von der Welle 11 auf die Zapfen 5 und 6 beeinträchtigt wird. Die Welle 11 wird über ein auf ihr sitzendes Kettenrad 12 o. dgl. von einer nicht dargestellten Kraftquelle gedreht. Auf dem Halter 3 ist ein Kurvenlineal 13 festgespannt, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel schräg angeordnet ist und dessen eine seitliche Kante 14 in Übereinstimmung mit dem Profil der herzustellenden zylinderförmigen Fläche 51 des Arbeitsstückes 15 gestaltet ist. Die Neigung der genannten Kante 14 zu der waage-, rechten Ebene, die durch die obere Fläche der Scheibe 3 gebildet ist, entspricht der Neigung zwischen der zylinderförmigen Fläche 51 und der ebenen Fläche 50, die auf dem Arbeitsstück 15 bearbeitet werden sollen. Das Arbeitsstück 15 wird auf dem Halter 4 festgespannt, und zwar entsprechend der Festspannung des Kurvenlineals 13 auf dem Halter 3.

Auf dem Gestell 1 ist ein Lager 16 für eine Welle 17 befestigt, die sich quer zur Richtung der Welle 11 waagerecht erstreckt und eine Führung 18 für einen Schlitten 19 trägt, der parallel zur Welle 17 hin und her beweglich ist. Der Schlitten 19 trägt einen Halter 20 für einen Hobelstahl 21, dessen Arbeitskante zum Teil aus einem Kreisbogen besteht, dessen Mittelpunkt auf der Verlängerung der Mittellinie der Welle 17 liegt und ferner durch Tangenten an diesen Kreisbogen gebildet wird, die in einer Richtung verlaufen, wie sie durch den Winkel zwischen den beiden auf dem Arbeitsstück herzustellenden Flächen bedingt ist.

Die hin und her gehende Bewegung des

Schlittens 19 wird von einem Motor 22 über eine entsprechende Übersetzung abgeleitet, von der in der Zeichnung der Riemen 23, eine Kurbelscheibe 24 mit Kurbelstange 25 dargestellt sind. Die Verbindung zwischen der Kurbelstange 25 und dem Schlitten 19 ist geschaffen durch einen Drehzapfen 26, der in der Verlängerung der Welle 17 liegt und 6g um welchen der Schlitten sich somit drehen kann, wenn die Führung 18 um die Welle 17 gedreht wird. Die Drehung der Führung 18 um die Welle 17, deren Zweck weiter unten beschrieben werden soll, erfolgt durch Kraftübertragung von der Welle 11. Zu diesem Zweck trägt die Welle 11 eine Schnecke 27, die mit einem Schneckenrad 28 auf der Welle 29 zusammenarbeitet. Die Welle 29 trägt ferner eine Kurbelscheibe 30 mit einem Kurbeizapfen 31, auf welchem eine Rolle 32 gelagert ist. Die Rolle 32 ruht auf der oberen waagerechten Seite eines in einer lotrechten Führung 33 beweglichen Gleitstücks 34. Das Gleitstück 34 wird von dem Seil 35 gehalten, welches um eine auf der Welle 17 befestigte Seilscheibe 36 heriumgelegt und an seinem anderen Ende durch ein Gegengewicht 37 belastet ist, wodurch das Gleitstück 34 die Rolle 32 aufwärts zu bewegen sucht.

Oberhalb des Halters 3 ist ein zu der Bewegungsrichtung des Schlittens 19 parallel verschiebbares Gleitstück 39 für das Kurvenlineal 13 vorgesehen. Das Gleitstück 39 besteht aus einem zylindrischen Zapfen, der go längs desjenigen Teiles, der mit dem Kurvenlineal 13 zusammenarbeiten soll, nach einer diametralen Ebene flach gefräst ist. Das Gleitstück 39 ist derart angeordnet, daß seine Mittellinie ο in derselben waagerechten Ebene wie die Mittellinie der Welle 17 liegt, und zwar parallel dazu und gleichzeitig in einer Ebene mit der Mittellinie des Zapfens 5. Das Gleitstück 39 ist in seiner Längsrichtung leicht verschiebbar, wobei es durch zwei Rollen 40 geführt ist, die um senkrechte Zapfen drehbar sind, welche in einem auf dem Gestell 1 angebrachten Aufsatz 41 befestigt sind. Dieser Aufsatz ist in bezug auf das Gleitstück 39 mit Hilfe einer gegen die eine Seitenwand des Gestelles 1 abgestützten und durch einen Arm des Aufsatzes 41 geführten Stellschraube 42 in Pfeilrichtung α verstellbar.

Der Tisch 2 ist durch eine oder mehrere Druckfedern 43 belastet, die den Tisch in solcher Lage halten, daß das Kurvenlineal 13 immer gegen die flache Seite des Gleitstückes anliegt. Durch nicht dargestellte Handräder u. dgl. kann eine Einstellung des Tisches 2 in der Höhenrichtung sowie quer zur Pfeilrichtung α bewirkt werden.

In dem dargestellten Beispiel wird die Maschine zum Bearbeiten von Turbinenschaufeln benutzt, die an beiden Enden mit Füßen versehen sind, deren innere Stirnflächen eben sind und schräg zur Längsrichtung der Schau-

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fei liegen. In Fig. 5 ist eine solche Schaufel perspektivisch dargestellt, und in Fig. 6 ist ein Querschnitt der Schaufel gezeigt. Es sei angenommen, daß die Schaufel im wesentliehen vorgeformt ist, z. B. durch einen Preßvorgang, so daß es zunächst gilt, mit Hilfe der Maschine gemäß der Erfindung die inneren Stirnflächen 50 der Füße sowie den Übergang zwischen diesen Flächen und der konvexen Seite 51 der Schaufel fertigzustellen. In diesem Falle bedient man sich eines Kurvenlineals 13, dessen Profil 14 entsprechend der konvexen Seite 51 geformt ist. Das Arbeitsstück 15, in diesem Falle die vorgeformte Schaufel, wird auf dem Halter 4 in solcher Lage festgespannt, daß die Längsrichtung der Schaufel eine Neigung zur waagerechten Ebene erhält, die der gewünschten Neigung zwischen der Längsrichtung der Schaufel und der inneren Stirnfläche des Schaufelfußes im fertigen Zustand der Schaufel entspricht.

In Fig. 4 ist die gegenseitige Lage des Arbeitsstückes und des Werkzeuges beim Anfang der Bearbeitung dargestellt. Die Bearbeitung fängt bei der Kante des Arbeitsstückes an, die in Fig. S und 6 mit 52 bezeichnet ist. Das Kurvenlineal 13 wird in die entsprechende Lage auf der Scheibe 3 eingestellt, so daß es mit einer seiner flachen Seiten gegen die flach gefräste Seite des Gleitstückes 39 anliegt. Während sich das Werkzeug hin und her bewegt, werden die Zapfen 5 und 6 von der Welle 11 gedreht, zusammen mit den Haltern 3 und 4, so daß immer neue Teile des Arbeitsstückes in die Bahn des Werkzeuges gelangen. Das Werkzeug bewegt sich mit seiner unteren Kante in einer waagerechten Ebene, und die innere Stirnfläche des Fußes wird deshalb nach einer horizontalen Ebene gehobelt. Während der Drehung des Halters 3 rollt die Profilkante 14 auf der flach gefrästen Seite des Gleitstückes 39 ab und bewirkt dadurch eine Verschiebung des Halters 3 und damit auch des Tisches 2 in der Richtung des Pfeiles α entweder nach rechts oder nach links, .je nach der Form der Kante 14. Hierdurch erfährt auch der mit dem Halter 3 synchron umlaufende Halter 4 eine entsprechende Verschiebung, so daß durch das hin und her gehende Werkzeug auf dem Arbeitsstück ein dem Profil 14 genau entsprechendes Profil erzeugt wird. Durch die Drehung des Kurvenlineals 13 wird das Gleitstück 39 infolge seiner Abstützung gegen die Rollen 40 längs verschoben, so daß ein tatsächliches Abrollen des Profils 14 auf der flach gefrästen Seite des Gleitstückes 39 erfolgt und somit die Reibung auf einen Mindestwert herabgesetzt wird.

Durch die Drehung des Halters 4 mit dem Arbeitsstück 15 wird der Winkel, den die unter Bearbeitung befindliche Erzeugende der konvexen Seite des Arbeitsstückes mit der waagerechten Ebene in einer zur Bewegungsrichtung des Werkzeuges winkelrechten Ebene, die somit durch die Ebene des Papiers in Fig. 2 dargestellt ist, bildet, allmählich geändert, d. h. in diesem Falle kleiner. Der Winkel zwischen der mittleren Bewegungsebene des Werkzeuges und der jeweilig unter Bearbeitung befindlichen Erzeugenden der konvexen Fläche des Arbeitsstückes muß aber unverändert bleiben, damit eine genaue Bearbeitung gesichert wird; das Werkzeug muß sich deshalb um die Welle 17 in dem Maße drehen, wie der erstgenannte Winkel sich ändert. Diese Drehung des Werkzeuges erfolgt mit Hilfe der Kurbelscheibe 30, der Rolle 32 und des Gleitstückes 34 nebst den dazugehörigen Teilen, je nachdem die Welle 11 sich dreht. Die Übertragung mit Hilfe der Rolle 32 und der geraden waagerechten oberen Seite des Gleitstückes 34 ermöglicht es, eine im wesentlichen theoretisch genaue Übereinstimmung zwischen der Winkeländerung und* der Drehung zu erreichen. Die Endlage des Werkzeuges und des Arbeitsstückes ist in Fig. 4 mit strichpunktierten Linien angedeutet, und dieser Lage entspricht die go strichpunktierte Lage des Kurvenlineals 13 in Fig. 3. Während der Drehung sind verschiedene Teile der inneren Stirnfläche des Fußes der Wirkung des Werkzeuges ausgesetzt worden und gemäß einer waagerechten Ebene bearbeitet worden. Nachdem die Bearbeitung bis zur Kante 53 der zylinderförmigen Fläche 51 fortgeschritten ist, wird die Drehungsrichtung der Welle 11 umgesteuert, wonach die oben beschriebenen Bewegungen sich in entgegengesetzter Richtung wiederholen und ein Nachbearbeiten bzw. Glätten der bearbeiteten Flächen erfolgt.

Ein besonderer Vorteil der oben beschriebenen Maschine wird durch die eigenartige Ausbildung des Gleitstückes 39 erreicht. Dieses Gleitstück kann durch eine scharfe Kante ersetzt werden, die die Mittellinie ο des Gleitstückes 39 bildet. In bekannten Kopiermaschinen besteht die Führung für ahn- no liehe Zwecke im allgemeinen aus einer solchen Kante. Die Abnutzung einer solchen Kante wird jedoch sehr groß, was auf die Genauigkeit des Kopierens schädlich wirkt und zu zeitraubenden Nachstellungen Veranlassung gibt. Durch die Verwendung einer Fläche, die eine große Berührungsfläche darstellt, an Stelle der Kante wird die Abnutzung auf einen Wert herabgesetzt, der vollkommen außer Betracht gelassen werden kann. Die Genauigkeit des Kopierens wird dadurch gesichert und Nachstellungen entbehrlich.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ι. Hobelmaschine zum Bearbeiten von Formgegenständen mit mindestens einer gewölbten Fläche sowie einer einen beliebigen Winkel damit bildenden ebenen Fläche, insbesondere Turbinenschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß ein beide Flächen gleichzeitig erzeugendes, gerad-Iinig hin und her bewegtes Werkzeug (21) und eine Kopiervorrichtung (13, 39) vorgesehen sind, welche das Werkstück (15) um eine zu seiner ebenen Fläche (50) senkrechte Achse dreht und ihm eine Hinundherbewegung winkelrecht zur Bewegungsrichtung des Werkzeugs (21) erteilt, so daß das. Werkstück (15) immer neue Teile der ebenen Fläche (50) und gleichzeitig auch der zylinderartigen Fläche

   ao (51) der Einwirkung des entsprechend gestalteten, hin und her gehenden Werkzeugs (21) aussetzt, welches in einer zu seiner Bewegungsrichtung winkelrechten Ebene mittels einer vom Hauptantrieb zwangsläufig bewegten Antriebsvorrichtung (28 bis 36) schwenkbar ist, so daß die gegenseitige Winkellage zwischen der. die zylinderartige Fläche (51) bearbeitenden Werkzeugschneidkante und dieser Fläche (51) { des Werkstückes (15) in dieser Ebene unverändert bleibt.
2. 2. Hobelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein geradlinig hin und her beweglicher Werkzeughalter (19, 20) um eine in seiner Bewegungsrichtung verlaufende Achse (17) schwenkbar ist.
3. 3. Hobelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß .das Schwenken des Werkzeughalters (19.20) über ein in einer Führung (33) des Gestelles geführtes, durch einen Kurbeltrieb (30, 31, 32) auf und ab bewegtes Gleitstück (34) erfolgt, das über einen Seiltrieb (35, 36)

   o. dgl. das Schwenken des Werkzeughalters bewirkt.
4. 4. Hobelmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei synchron drehbare Halter (3, 4) für das Arbeitsstück (15) und für eine Schablone

   (13) in einem zur geradlinigen Bewegung des Werkzeuges winkelrecht hin und her beweglichen Tisch gelagert sind, dessen Bewegung durch die Schablone gesteuert wird.
5. 5. Hobelmaschine nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerlager für die aus einem Kurvenlineal (13) bestehende Schablone ein in einem verstellbaren Gestell (41) gelager- g₀ tes Gleitstück (39) dient, das ein nach einer Diametralebene flach gefräste Führungsfläche für das Kurvenlineal (13) aufweist.
6. 6. Hobelmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (39) zwecks Ermöglichens eines Abrollens des Kurvenlineals (13) auf der Führungsfläche verschiebbar gelagert ist, beispielsweise indem es mit seiner zylindrischen Rückseite gegen Rollen (40) des Gestelles (41) anliegt, und daß das Anpressen der Schablone gegen das Gleitstück durch eine auf den verschiebbaren Tisch (2) einwirkende nachgiebige Kraft (z. B. Feder 43) erfolgt,
7. 7. Werkzeug nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die arbeitende Kante des Werkzeugs (21) nach einem -Kreisbogen geformt ist, dessen Mittelpunkt auf der Verlängerung der Drehachse der Welle (17) liegt, an den sich geradlinige Schneidkanten tangential anschließen, deren Richtung durch den Winkel bestimmt wird, den die zylinderartige Fläche (51) und die ebene Fläche (50) des Werkstücks in einer zur Bewegungsrichtung des Werkzeugs senkrechten Ebene miteinander bilden.
8. 8. Hobelmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (3, 4) durch senkrechte Zapfen (5,6) in dem Tisch (2) gelagert und durch eine parallel zur Bewegungsrichtung des Tisches verlaufende Welle (11) über Schneckentriebe (7, 9; 8, 10) angetrieben werden, welche die Bewegung des Tisches (2) zulassen, ohne die Übertragung der Drehung von der Welle auf die Halter zu beeinträchtigen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen