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Vorrichtung zur Bearbeitung der propellerähnlichen Laufräder von Wassertllrbinen und Kreiselpumpen.
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drei Flügel in gleichen Zylinderschnitten gleich ist, so genügt eine Teilung zur Abwicklung, d. h. also der Weg von der Hinterkante eines Flügels bis zur Hinterkante des nächsten Flügels. Der Antrieb der Walze erhält ein Übersetzungsverhältnis 3 : 1 zum Antrieb des zu bearbeitenden Laufrades.
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bb1... gui... ah von einer beliebigen, senkrecht zur Propellerachse liegenden Ebene E entnommen und auf einem Zylinder C radial aufgetragen (Fig. 3).
Es entsteht dann die Kurve a-b-c-d-e-f-g, die durch eine beliebige Ruckführungskurve g-a geschlossen wird, die zur Rückführung des Werkzeuges im Zwischenraum zwischen den Schaufeln nach a dient.
Wird nun dieses Verfahren für die Zylinderschnitte II, III ; IV (Fig. 1) wiederholt, so erhält man 4 verschiedene Schnitte der Profilwalze. Diese können nun, als Blechschablonen ausgeführt, in den Abständen 2-3-r."r4-r3 auf eine Welle aufgereiht werden und die Zwischenräume durch Distanzstücke, die die stetigen Übergänge zwischen den Profilen herstellen, ausgefüllt werden. Das Schaufelprofil einer Seite des Laufrades wird also in der Weise auf die Walze aufgebracht, dass den axialen Abmessungen des Laufrades die radialen Abmessungen der Walze, den einzelnen Zylinderschnitten des Rades die Axialschnitte der Walze entsprechen.
In den Fig. 4 und 5 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der gesamten Vorrichtung schematisch dargestellt.
Das dreiflügelige Laufrad 1 ist auf der Planscheibe 2 einer Drehbank aufgespannt, die sich in der durch den Pfeil angegebenen Richtung dreht. Ihr Antrieb ist nicht gezeichnet.
Ein hinter der Planscheibe mit ihr verbundenes Zahnrad 3 treibt über das Zahnrad 4, die Welle 5, die Kegelräder 6 und 7 und die Welle 8 die Profilwalze 9 an, u. zw. in dem Ausführungsbeispiel im Übersetzungsverhältnis 1 : 3, d. h. die Walze 9 dreht sich dreimal bei einer Umdrehung des Werkstückes 1. Gegen die Walze 9 legt sich die Laufrolle des Kopierstiftes 10, der in unmittelbarer mechanischer Verbindung mit dem Steuerstift 11 des Steuerventils 12 steht. Bei der Drehung der Walze 9 wird der Steuerstift durch diese Verbindung entsprechend den Änderungen der radialen Abmessungen der Walze 9 bewegt. Das Steuerventil 12 öffnet bei diesen Bewegungen des Steuerstiftes die Druckölzuführungen zum Arbeitszylinder 13 des Servomotors, u. zw. zu dem auf der einen oder andern Seite des Kolbens 14 liegenden Zylinderraum.
Durch das Drucköl, das die Pumpe 15 fördert, wird der Kolben 14 in den Bewegungen des Kopierstiftes 10 entsprechender Weise bewegt und damit auch das Werkzeug 16, das auf der Kolbenstange des Kolbens 14 sitzt. Zwischen der Kolbenstange und dem Steuerstift'11 besteht eine Verbindung durch das Gestänge 17, 18, die sogenannte Rückführung, die bei Bewegungen des Kolbens den Steuerstift wieder in seine Mittellage im Steuerventil12 zurückführt und dadurch die Bewegungen des Kolbens 14 rechtzeitig unterbricht. Der Hebel 18 ist im Punkte 19 an der Kolbenstange drehbar befestigt. hat in 20 einen mit dem Gehäuse des Servomotors festverbundenen Drehpunkt, während er bei 21 mit der Stange 17 verbunden ist.
Von dem Verhältnis der Strecken 19-20 und 20-21 hängt das Grössenverhältnis zwischen dem Wege des Kolbens 14 und der entsprechenden Bewegung des Steuerstiftes 11 ab. Um dieses Verhältnis einstellen zu können, ist der Drehpunkt 19 an der Kolbenstange verschiebbar, wobei er sich in einem Schlitze der Rückführungsstange 18 bewegt.
Rotiert die Drehbank und mit ihr das Werkstück 1, dann dreht sich auch die Walze 9, und der Drehstahl 16 beschreibt das seinem radialen Abstand von der Achse des Laufrades entsprechende Schaufelprofil, während der Kopierstift 10 auf der Walze 9 den diesem Zylinderschnitt des Laufrades entsprechenden Axialschnitt der Walze umfährt. Damit das Laufrad in seiner ganzen radialen Ausdehnung bearbeitet wird, muss der ganze Servomotor mit dem Werkzeug 16 senkrecht zur Achse des Laufrades vor ihm vorbeibewegt werden, u. zw. um ein solches Stück, wie die in radialer Richtung gemessene Schaufellänge beträgt. Zu diesem Zwecke sitzt der Servomotor auf Gleitschienen 22, auf denen er vom Planzug 23 der Drehbank verschoben wird. Der Antrieb dieses Planzuges ist nicht dargestellt.
Die Laufrolle des Kopierstiftes 10 beschreibt dabei auf der Oberfläche der Walze eine Schraubenbewegung.
Stimmt die Länge der Walze 9 mit der in radialer Richtung gemessenen Schaufellänge, d. h. dem Wege des Servomotors auf dem Planzug, überein, dann bleibt bei der Bewegung des Servomotors die Walze, abgesehen von ihrer Drehbewegung gegenüber dem Werkstück, in Ruhe.
Soll ein dem ursprünglichen Rad ähnliches in anderer Grösse hergestellt werden, dann ändern sich nicht nur die axialen, sondern auch die radialen Abmessungen. Der Änderung jener wird durch die'Einstellvorrichtung 18, 19 in der Rückführung Rechnung getragen. Die neuen radialen Abmessungen des Laufrades werden durch eine Bewegung der Walze relativ
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zum Laufrad in Richtung ihrer Achse berücksichtigt. Es wird der Walze, wenn ein Laufrad bearbeitet werden soll. dessen radiale Länge der Schaufeln kleiner oder grösser ist als die Länge der Walze, das aber der durch die Walze dargestellten Form geometrisch ähnlich ist, eine solche axiale Bewegung erteilt, dass der Kopierstift bereits die ganze Länge der Walze bestrichen hat, wenn das Werkzeug die der radialen Schaufellänge entsprechende Strecke zurückgelegt hat.
Zu diesem Zwecke ist eine Antriebsvorrichtung für die Verschiebung der Walze in axialer Richtung vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel, das durch Fig. 4 und 5 dargestellt ist, ist die Walze 9 auf dem Servomotorgehäuse gelagert. Die Walze bewegt sich also stets mit dem Servomotorgehäuse mit. Um ihr die notwendige Axialbewegung gegenüber dem Kopierstift 10 zu erteilen, wird von der die Planbewegung des Servomotors bewirkenden Schraubenspindel 23 über Zahnräder 24, 25 und 26 die Welle 27 und von dieser aus die Schraubenspindel 28 angetrieben, auf der sich die Walze 9 verschiebt. Dabei gleitet die Walze 9 auf der Welle 8, mit der sie durch Nut und Feder in Eingriff steht.
Durch die Wahl der Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder kann jede beliebige Bewegung der Walze 9 gegenüber dem Kopierstift 10 hervorgebracht werden, so dass bei Drehung und gleichzeitig seitlicher Verschiebung der Walze die Laufrolle des Kopierstiftes Schraubenlinien von verschiedener Ganghöhe auf dem Mantel der Walze beschreibt.
Es ist selbstverständlich auch möglich, einzelne Schaufeln sehr grosser Abmessungen mit der dargestellten Vorrichtung zu bearbeiten, indem das Werkzeug sich um einen auf der Schaufelfläche zweckmässig gewählten Mittelpunkt in Spiralen bewegt. Ebenso können bei vielflügeligen Laufrädern einzelne Schaufeln weggelassen werden, z. B. wenn die Schaufeln sich teilweise überdecken. Die zunächst weggelassenen werden für sich bearbeitet.
Die Art des Werkzeuges (Drehstahl. Fräser usw.) spielt für die Erfindung keine Rolle.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Bearbeitung der propellerähnlichen Laufräder von Wasserturbinen und Kreiselpumpen, mit welcher die Vorderseite oder Rückseite der Flügel in einem Arbeitsgang bearbeitet wird, gekennzeichnet durch die Kombination einer Profilwalze, bei der das zu kopierende Fläcbenprofil auf einen Kreiszylinder von beliebigem Durchmesser in der Weise aufgetragen ist, dass den axialen Abmessungen des Rades die radialen Abmessungen der Walze und den verschiedenen Zyliuderschnitten des Rades die Axialschnitt der Walze entsprechen, mit einem hydraulischen Servomotor, der mit einem Steuerventil und einer Rück- führung versehen ist, zur Steuerung des Werkzeuges, wobei die Anordnung so getroffen ist,
dass nur der Steuerstift des Steuerventils in unmittelbar mechanischer Berührung mit der sich drehenden und am Stenerstift vorbeigeführten Profilwalze steht und von ihr gesteuert wird, während das Werkzeug gegen das Werkstück vom Kolben des Servomotors bewegt wird. der seinerseits vom Planzug der Drehbank am Werkstück vorbeigeführt wird.