DE69000517T2 - Elektrodenstuetze. - Google Patents

Elektrodenstuetze.

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DE69000517T2
DE69000517T2 DE9090304947T DE69000517T DE69000517T2 DE 69000517 T2 DE69000517 T2 DE 69000517T2 DE 9090304947 T DE9090304947 T DE 9090304947T DE 69000517 T DE69000517 T DE 69000517T DE 69000517 T2 DE69000517 T2 DE 69000517T2
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Rolls Royce PLC
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H11/00Auxiliary apparatus or details, not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • B23H7/265Mounting of one or more thin electrodes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Haltekonstruktion für Elektroden eines elektrochemischen Bearbeitungswerkzeugs.
  • Bei der elektrochemischen Bearbeitung wird der Bearbeitungselektrolyt auf die zu bearbeitende Oberfläche durch eine Vielzahl von Glasröhrchen aufgebracht, die folglich die Elektroden des elektrochemischen Bearbeitungswerkzeugs darstellen. Die Enden dieser Röhrchen sind angrenzend an den zu bearbeitenden Gegenstand angeordnet, und wenn die Bearbeitung stattfindet, werden den Röhrchen entsprechende Öffnungen in den Gegenstand eingearbeitet. Dieses Verfahren dient beispielsweise zum Bohren von Kühlbohrungen in die Hinterkanten von Turbinenlaufschaufeln oder von Luftströmungsleitschaufeln eines Gasturbinentriebwerks. In der Terminologie solcher Triebwerke befinden sich Laufschaufeln an den umlaufenden Teilen des Triebwerks, während Leitschaufeln nichtumlaufende Teile sind.
  • Es ist notwendig, daß die Röhrchen so gehaltert werden, daß sie in der korrekten Richtung orientiert sind. Um dies zu erreichen, werden die Röhrchen üblicherweise zwischen gegenüberliegenden Flächen zweier Teile eines Führungsblocks eingeklemmt. Ein Beispiel hierzu ist in der US 4 188 522 gezeigt.
  • Bei existierenden Haltekonstruktionen dieser Bauart, wo die Röhrchen zwischen Klemmflächen zweier Teile eines Führungsblocks eingespannt sind, ist eine der Klemmflächen normalerweise mit Zahneinschnitten versehen, deren Breite in Abhängigkeit vom Röhrchendurchmesser und der Teilung zwischen den Röhrchen gewählt ist, so daß jedes Röhrchen in einer Dreipunktaufnahme gehaltert ist, die durch zwei Seiten eines Zahneinschnitts und der gegenüberliegenden Klemmfläche des anderen Teils des Blocks gebildet ist.
  • Bei der in der US-4 188 522 gezeigten Haltekonstruktion und auch bei allen anderen der Anmelderin bekannten derartigen Konstruktionen verlaufen die Längsachsen der Röhrchen parallel. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dies ein Problem verursacht, wenn beispielsweise die Hinterkante einer Turbinenlaufschaufel gebohrt wird. Eine solche Laufschaufel weist entlang ihrer Länge eine axiale Verwindung auf, und daher kann, wenn eine Reihe paralleler Röhrchen angrenzend an die Schaufelhinterkante plaziert wird, nur eine begrenzte Anzahl der Röhrchen in Sehnenrichtung mit Bezug auf die Krümmung der Hinterkante der Laufschaufel verlaufen, und diese Anzahl wird weiter dadurch begrenzt, daß nur einige der Röhrchen, die entsprechend verlaufen, die inneren Kühlkanäle innerhalb der Schaufel schneiden. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß, basierend auf einer normalen Röhrchenteilung, jeweils nur etwa 7 Bohrungen gebohrt werden können, und weil aber 40 bis 50 Bohrungen entlang der vollen Schaufellänge erforderlich sind, ist es notwendig, daß der Bohrungsvorgang in Form einer Reihe von Durchgängen des elektrochemischen Bearbeitungswerkzeugs entlang der Schaufellänge durchgeführt wird, wobei bei jedem Durchgang jeweils nur eine kleine Anzahl von Bohrungen hergestellt wird. Im Ergebnis ist daher das Bohren der Kühlbohrungen in der Hinterkante der Turbinenlaufschaufel oder Leitschaufel ein zeitraubender Vorgang.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt hingegen eine Verringerung der Anzahl der zum Herstellen einer Reihe von Bohrungen entlang einer gekrümmten Bahn wie beispielsweise einer Turbinenschaufelkante erforderlichen Anzahl von Bohrungsvorgängen.
  • In der allgemeinsten Form schlägt die vorliegende Erfindung vor, daß die Längsachsen der Röhrchen in ihrer Orientierung entlang der Reihe der Röhrchen sich verändert.
  • Infolgedessen sieht die vorliegende Erfindung eine Elektrodenhaltekonstruktion für ein elektrochemisches Bearbeitungswerkzeug vor, die einen Führungsblock mit zwei Teilen und eine Mehrzahl von Elektrodenröhrchen aufweist, wobei die Elektrodenröhrchen zwischen gegenüberliegenden Flächen der beiden Teile des Blockes so eingespannt sind, daß die Röhrchen im wesentlichen auf einer Linie angeordnet sind, wobei die Richtungen der Längsachsen der Röhrchen entlang dieser Linie variieren.
  • Normalerweise ist die Linie so gekrümmt, daß die Enden der Röhrchen der Form der Hinterkante einer Turbinenlaufschaufel angepaßt sind. Anzumerken ist, daß es nicht wesentlich ist, daß die Längsachsen der Röhrchen senkrecht zur Schaufelkante verlaufen; es gibt einige Situationen, wo es verlangt wird, daß die Bohrungen zur Hinterkante geneigt sind, und dies kann durch entsprechende Einspannung der Röhrchen erreicht werden.
  • Wie auch in den bekannten Systemen können die Röhrchen durch Vorsehen von Zahneinschnitten an einer Klemmfläche eines der Blöcke eingespannt werden, so daß die Röhrchen zwischen diesen Zahneinschnitten und der gegenüberliegenden Fläche des anderen Blocks gehalten werden. Die Bohrrichtung der Elektroden wird dann durch die Orientierung der Zahneinschnitte in dem Block bestimmt.
  • Die Veränderung der Richtung der Längsachsen der Röhrchen kann entlang der Linie kontinuierlich stattfinden. Jedoch ist es leichter, ein System zu schaffen, in welchem eine der Klemmflächen abgestuft ist, wobei eine Veränderung des Winkels dieser Abstufungen entlang der Länge der Fläche vorhanden ist. Folglich ist dann eine Reihe von Gruppen von Röhrchen entlang der Länge der Linie hergestellt, wobei jede Gruppe einer bestimmten "Stufe" zugeordnet ist, und wobei jedes Röhrchen in dieser Gruppe im wesentlichen parallel verläuft. Die Veränderung des Winkels findet dann zwischen den Gruppen statt.
  • Normalerweise ist es wünschenswert, daß die Röhrchen in einer geraden Linie auf der bezüglich des zu bearbeitenden Gegenstands entgegengesetzten Seite des Blocks eingespannt sind und, um Schaden an den Röhrchen zu vermeiden, wo sie aus dem Block in Richtung von dem zu bearbeitenden Gegenstand weg herausverlaufen, ist vorzugsweise eine Abschrägung an der Klemmfläche auf der von dem zu bearbeitenden Gegenstand abgewandten Seite des Blocks vorgesehen. Auf diese Weise verlaufen die Kanten der Klemmflächen mit Abstand von den Röhrchen.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr beispielsweise unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigen:
  • Die Fig. 1 bis 3 Seiten-, Drauf- und Stirnansicht einer Turbinenlaufschaufel,
  • Fig. 4 einen Führungsblock zur Verwendung bei einer Haltekonstruktion nach der vorliegenden Erfindung, und
  • Fig. 5 eine Stirnansicht des Führungsblocks nach Fig. 4.
  • Gemäß den Figuren 1 bis 3, auf die zuerst Bezug genommen wird, weist eine Turbinenlaufschaufel 1 eines Gasturbinentriebwerks darin gebildete Kühlbohrungen 2 bzw. 3 auf. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, können diese Kühlbohrungen senkrecht zur Hinterkante 4 der Schaufel 1 verlaufen, wie durch Bohrungen 2 dargestellt, oder sie können zur Hinterkante 4 geneigt verlaufen, wie durch die Bohrungen 3 gezeigt ist. Die Bohrungen 2 bzw. 3 verlaufen in innere Kühlkanäle 5 innerhalb der Schaufel 1 hinein, die in Fig. 2 sichtbar sind.
  • Wie aus der Stirnansicht nach Fig. 3 ersichtlich ist, verläuft die Hinterkante 4 der Schaufel 1, in welche die Bohrungen 2 bzw. 3 eingearbeitet sind, nicht geradlinieg, sondern aufgrund der axialen Verwindung der Schaufel 1 längs einer Kurve. Infolge dessen liegen nicht nur die Bohrungen 2 auf einer Kurvenlinie, sondern auch ihre Achsen müssen relativ zueinander entlang der Länge der Hinterkante 4 der Schaufel 1 variieren. Wie unten beschrieben wird, sucht die vorliegende Erfindung Elektrodenröhrchen mit Bezug auf diese Hinterkante 4 zu orientieren.
  • Fig. 4 zeigt einen Führungsblock zur Halterung der Elektrodenröhrchen in einer Haltekonstruktion nach der vorliegenden Erfindung. Dieser Führungsblock 10 weist zwei Teile 11, 12 mit gegenüberliegenden Klemmflächen 13, 14 auf, zwischen denen die Elektrodenröhrchen eingespannt werden. Abgesehen von den Flächen 13, 14 weist der Block etwa rechteckige Außenflächen auf. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist eine der gegenüberliegenden Klemmflächen 14 in Form einer Mehrzahl von Teilflächen 15, 16 und 17 abgestuft, wobei jede dieser Teilflächen eben ist, diese Teilflächen 15, 16, 17 aber relativ zueinander geneigt verlaufen. Die andere Klemmfläche 13 des Blockes 10 ist so geformt, daß sie der Fläche 14 angepaßt ist, weist aber Zahneinschnitte 18 mit einer Teilung 19 entsprechend der gewünschten Teilung der Elektrodenröhrchen auf. Die Elektrodenröhrchen sind so positioniert, das sie in den Zahneinschnitten 18 liegen und zwischen den Flächen dieser Zahneinschnitte 18 und dem entsprechenden Teil der gegenüberliegenden Klemmfläche 14 mit Dreipunktkontakt liegen. Zum Bohren von Bohrungen in einer Gasturbinenschaufel ist eine Teilung 19 von etwa 0,76 mm wünschenswert. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, verlaufen die Zahneinschnitte 18 etwa parallel zur Seite 20 des Blocks und sind also zum Bohren der senkrechten Bohrungen 2 geeignet, die in Fig. 1 dargestellt sind. Durch Neigen der Zahneinschnitte 18 unter einem geigneten Winkel können die geneigten Bohrungen 3 gebohrt werden.
  • Die Neigung der Teilflächen 15, 16 und 17 zueinander ist so, daß sie etwa der Hinterkante 4 der Gasturbinenschaufel 1 folgen. Natürlich wäre es möglich, eine kontinuierliche Veränderung entlang der Länge der Fläche 14 herzustellen, aber die in Fig. 4 dargestellte Anordnung ist leichter zu bearbeiten und erbringt noch zufriedenstellende Ergebnisse. Außerdem sollte beachtet werden, daß die Flächen 13, 14 nicht senkrecht zur Seite 20 durch den Block verlaufen, sondern so gekrümmt sind, daß sie der Krümmung der Hinterkante der Turbinenschaufel 1 entsprechen.
  • Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch den Block 10 nach Fig. 4, wobei das Ergreifen eines Glaselektrodenröhrchens 30 zwischen den beiden Teilen 11, 12 des Blockes dargestellt ist. Das in Fig. 5 dargestellte Glasröhrchen 30 tritt am Boden des Blocks 10 unter einem Winkel aus, aber die Abstufung der Fläche 14 bedeutet, daß aufeinanderfolgende Röhrchen unter jeweils einem anderen Winkel austreten, so daß eine Veränderung des Winkels entlang der Röhrchenreihe gemäß Pfeil 31 vorhanden ist.
  • Fig. 5 zeigt außerdem, daß das Röhrchen 30 zwischen den beiden Teilen 11, 12 des Blockes entlang nur einem Teil 32 seiner Länge ergriffen wird, und daß ein abgeschrägter Bereich 33 der gegenüberliegenden Flächen 13, 14 auf der mit Bezug auf den zu bearbeitenden Gegenstand entgegengesetzten Seite des Blockes vorgesehen ist. Dieser abgeschrägte Bereich ermöglicht eine weitere Biegung des Glasröhrchens 30, so daß die Glasröhrchenreihe oberhalb des Blocks 10 in einer geraden Reihe geklemmt werden kann. Falls der abgeschrägte Bereich 33 nicht vorgesehen wäre, bestünde die Gefahr einer Beschädigung des Röhrchens an der Stelle des Austritts aus dem Block 10.
  • Die Anzahl von Röhrchen entlang der Länge des Blocks hängt von der Anzahl der in die Gasturbinenschaufel einzubohrenden Bohrungen ab, aber typischerweise sind 40 bis 50 Röhrchen erforderlich.
  • Die vorliegende Erfindung ist oben mit Bezug auf das Bohren von Bohrungen in einer Gasturbinenlaufschaufel beschrieben worden, ist aber auch auf das Bohren von Bohrungen in Luftströmungsleitschaufeln und praktisch bei jeder Konstruktion anwendbar, wo herzustellende Bohrungen nicht parallel, sondern zueinander geneigt verlaufen.

Claims (4)

1. Elektrodenhaltekonstruktion für ein elektrochemisches Bearbeitungswerkzeug, wobei die Konstruktion einen Führungsblock (10) mit zwei Teilen (11, 12) und eine Mehrzahl von Elektrodenröhrchen (30) aufweist und die Elektrodenröhrchen (30) zwischen einander gegenüberliegenden Flächen (13, 14) der beiden Teile (11, 12) des Blocks (10) eingespannt sind, und wobei die Flächen (13, 14) so geformt sind, das die Röhrchen (30) im wesentlichen auf einer Linie angeordnet sind, die in einer etwa senkrecht zu mindestens einigen der Längsachsen der Röhrchen (30) verlaufenden Richtung gekrümmt ist, und wobei die Richtungen der Längsachsen der Röhrchen (30) entlang dieser Linie variieren, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der einander gegenüberliegenden Flächen (13, 14) mit einer Mehrzahl von ebenen Teilflächen (15, 16, 17) versehen ist und die Orientierung der Ebene jeder Teilfläche (15, 16, 17) relativ zur Ebene benachbarter Teilflächen geneigt ist.
2. Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Flächen (13, 14) auf einer Seite des Blocks (10) von den Röhrchen (30) weg verlaufen (33).
3. Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der gegenüberliegenden Flächen (13, 14) mit Zahneinschnitten (18) versehen ist und jedes Röhrchen (30) in einem entsprechenden Zahneinschnitt (18) liegt und zwischen dessen Seitenflächen und der gegenüberliegenden anderen Fläche (13, 14) gehalten ist.
4. Verfahren zum Bohren von Bohrungen in eine Turbinenschaufel oder Leitschaufel, dadurch gekennzeichnet, das sie Bohrungen unter Verwendung eines elektrochemischen Bearbeitungswerkzeugs mit einer Elektrodenhaltekonstruktion nach Anspruch 1 gebohrt werden.
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