Verfahren zur Herstellung eines Schaufelrades und nach dem Verfahren hergestelltes Schaufelrad Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung eines Schaufelrades und ein nach dem Ver fahren hergestelltes Schaufelrad.
Die Herstellung von Schaufelrädern, welche aus einer Scheibe mit mindestens einem Ring von Axial schaufeln und aus einem die von der Scheibe abge wendeten Schaufelenden verbindenden Ring be stehen, ist bis jetzt eine schwierige und teure Ange legenheit gewesen. Nach dem einen Verfahren wur den die Scheibe, der Ring und die verschiedenen Schaufeln getrennt hergestellt und dann zusammen genietet. Dazu war es erforderlich, dass jede Schau fel an jedem Ende mindestens einen Ansatz aufwies, und entsprechende Löcher in die Scheibe und den Ring gebohrt wurden. Beim Bohren der Löcher ist die grösste Sorgfalt erforderlich, um einen genauen Anstellwinkel und Schaufelwinkel zu erhalten; und die Ansätze müssen bei jeder Schaufel einzeln ge dreht werden.
Nach einem anderen Verfahren wurde ein Roh ling in Form einer Scheibe hergestellt, welcher Roh ling eine Umfangsrippe aufwies, aus welcher die Schaufeln herausgearbeitet wurden. Dabei war die Reihenfolge der Bearbeitungen die folgende Ein vorbereitendes Überdrehen des Scheibentei les des Rohlings, um diesen auf die Fräsmaschine aufspannen zu können.
Eine Grobfräsbearbeitung, um das meiste Ma terial zwischen den Schaufeln wegzufräsen, und eine nachfolgende Feinbearbeitung, bei welcher die Be arbeitungstoleranz. an verschiedenen Stellen der Schaufeln verschieden ist.
Als Folge des Wegfräsens der Umfangsrippe ist die Spannungsverteilung des Rohlings verändert wor den, so dass die Scheibe etwas verzogen ist. Demzu- folge muss die Scheibe in einem Endbearbeitungs- gang nochmals überdreht werden.
Dieses Verfahren ist zeitraubend und teuer, da es mindestens zwei getrennte Fräsoperationen mit verschiedenen Fräsern und zwei getrennte Dreh operationen aufweist. Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaf fung eines vereinfachten Verfahrens zur Herstellung von Axialschaufelrädern. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass ein scheibenförmiger Rohling mit einem Ring von getrennten, axialen Erhebungen, welche alle unter sich gleich, aber leicht grösser als die fertigen Schaufeln sind, gegossen wird, dass die Scheibe durch Drehen auf die endgültige Form ge bracht wird,
und dass das Schaufelprofil auf der ganzen Länge jeder Schaufel in einem einzigen Ar beitsgang durch einen Fräser erhalten wird, welcher von einem Muster so gesteuert wird, dass er zur Achse des Schaufelrades senkrechte Bewegungen ausführt.
Im nachstehenden Teil der Beschreibung sei zu nächst ein beispielsweiser Ablauf des Verfahrens nach der Erfindung näher erläutert. Mit Rücksicht auf die Bearbeitungen soll ein Gussverfahren verwen det werden, bei dem der Gusskörper nur kleine Tole ranzen und nur eine dünne Gusshaut oder überhaupt keine aufweist, d. h. Kokillenguss, so dass die Ab nützung der Bearbeitungswerkzeuge und somit die Stückzeit vermindert wird. Da zudem ein Ring an den Schaufelspitzen befestigt werden kann, ist es an gezeigt, ein Material zu verwenden, das weich ge nug ist, um das Nieten zuzulassen, zum Beispiel sphä- rolitisches Gusseisen.
Der so erhaltene Rohling wird zuerst in einem Arbeitsgang auf die erforderliche Dimension der Scheibe gedreht.
Dann werden die Schaufeln in einem Arbeits gang von einem Fräser abgelängt. Dieser Fräser wird von einem Muster in einer Richtung quer zur Schau felradachse gesteuert.
Durch dieses Verfahren werden mehrere be trächtliche Vorteile gegenüber dem Verfahren, bei dem die Schaufeln aus einer einzigen Rippe heraus gefräst werden, erzielt.
Erstens fällt das Grobfräsen weg, so dass die Fräsbearbeitung in einem Arbeitsgang ohne Fräser- wechsel vorgenommen werden kann.
Zweitens ist die Bearbeitungstoleranz der Rippe um die Schaufel herum ungefähr die gleiche, im Ge gensatz zum alten Verfahren, wo die Bearbeitungs toleranz von einem Punkt der Schaufel zum andern änderte, da der Grobfräser dem Schaufelprofil nicht so genau folgen kann. Da um die ganze Schaufel herum gleichviel Material weggeschnitten wird, ist die auf den Fräser wirkende Kraft gleichmässig, so dass er mit einem konstanten Vorschub betrieben werden kann und so am besten ausgenützt wird. Die Schnittzeit ist somit verkürzt und die Bearbeitungs kosten reduziert.
Drittens wird das Abschneiden der Umfangs rippe auf dem Rohling durch das Giessen von ge trennten Schaufeln vermieden, so dass die Span nungsverteilung im Rohling unverändert ist und da her jedes Verziehen der Scheibe vermieden wird. Die Scheibe kann daher in einem einzigen Arbeits gang vor dem Fräsen fertiggedreht werden, so dass jegliches Nachdrehen nach dem Fräsen überflüssig ist.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Schau feln so auszubilden, dass sie in zur Scheibe parallelen Ebenen geometrisch ähnliche Profile aufweisen, de ren Abmessungen mit abnehmendem Abstand von der Scheibe zunehmen. Dadurch können die Schau feln leichter gegossen werden und weisen mit ab nehmendem Abstand zur Scheibe eine zunehmende Festigkeit auf, ohne dass die Strömung im fertigen Schaufelrad wesentlich beeinflusst wird.
Weiterhin müssen die Schaufelspitzen, d. h. die der Scheibe abgewandten Enden der Schaufeln An sätze aufweisen, um einen Ring an den Schaufeln befestigen zu können. Es hat sich als vorteilhaft er wiesen, den Gussrohling mit Erhebungen in Form von Ansätzen an der Schaufelspitze zu machen; die Ansätze werden dann auf ihren Radialflächen beim Fräsen der Schaufelprofile und auf ihren Umfangs flächen durch eine allen Schaufeln gemeinsame Drehoperation bearbeitet. Durch diese Drehopera tion werden gleichzeitig die Schaufelspitzen plan gedreht und die Umfangsflächen der Ansätze ge dreht.
Die den Ansätzen entsprechenden Löcher im Ring werden zweckmässig in einem Arbeitsgang ein gestanzt, wobei die Teile des Werkzeuges, welche diesen Löchern entsprechen, durch Drehen einer Umfangsrippe erhalten werden, welche durch Fräsen in einzelne, den Löchern entsprechende Stangen un terteilt wird. Dadurch ergibt sich eine ökonomische Herstellung des Stanzwerkzeuges. Durch das Aus stanzen werden die Löcher leicht konisch, was je doch vorteilhaft ist, da die Schaufelansätze nach dem Auflegen auf den Ring leicht breitgeschlagen werden, wodurch die Ansätze verformt werden, so dass ihre Köpfe leicht konische Form annehmen, was für einen guten Halt des Ringes nur vorteilhaft ist.
Wegen den Abmessungen des die Schaufelspitzen miteinander verbindenden Ringes, besonders seiner Dicke, ist ein Ausstanzen der Löcher nicht immer möglich. Daher müssen die Löcher gebohrt werden, und die Ansätze der Schaufeln müssen zylindrisch sein. Solche zylindrische Ansätze werden durch einen Bohrer hergestellt, welcher einen zylindrischen An satz anstelle eines zylindrischen Loches macht. Ein solches Werkzeug wird an einer geeigneten Stelle der Fräsmaschine eingespannt, so dass der Ansatz in einem ersten Arbeitsgang gebohrt und das Schaufel profil in einem zweiten Arbeitsgang, wie oben er wähnt, hergestellt werden.
Die nach diesem Verfahren hergestellten Schau felräder sind besonders für hydraulische Getriebe ge eignet, welche mehrere Schaufelkränze mit einer grossen Anzahl Schaufeln aufweisen, und bei wel chen es wichtig ist, die Gestehungskosten der ver- hältnismässig teuren Beschaufelung so weit als mög lich zu senken, um mit anderen hydraulischen Ge triebetypen konkurrieren zu können.
In der Zeichnung ist eine Zwischenform eines Schaufelrades, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wird, sowie eine Giessform dar gestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch ein teilweise fertiges Schaufelrad ; Fig. 2 eine teilweise Draufsicht des Rades ; Fig. 3 einen Schnitt durch die Giessform zur Herstellung des Rades, und Fig. 4 einen Teilschnitt der Giessform.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 eine Scheibe mit Schaufelrohlingen 11 oder 12, von welchen jede einen Ansatz 14 aufweist. Jeder Schaufelrohling 11 wird entlang seines Profils, wie weiter oben erwähnt, mittels eines Fräsers 13 bearbeitet. Die Ansätze 14 weisen Radialflächen 16, 18, welche mit Flächen 20 und 22 der Schaufeln 12 zusammenfallen und zusam men mit diesen Flächen fertigbearbeitet wurden, und zylindrische Umfangsflächen 24 und 26 auf, welche durch Drehen um die Achse der Scheibe 10 fertig gedreht wurden.
Fig. 3 und 4 zeigen die Gussform, die aus zwei Hauptteilen 32 und 34 besteht. Im Teil 34 sind eine Anzahl Profilstücke 36 eingelassen, welche aus einem Kunstharz oder einem anderen, geeigneten Material bestehen und auf jeder Seite Einbuchtungen aufwei sen. Die zwei Einbuchtungen jedes Stückes entspre chen zwei Hälften von aufeinanderfolgenden Schau feln plus Bearbeitungszugabe. Die Profilstücke 36 befinden sich in einer Ringnut 38 des Teiles 34 und bilden die Form für die Schaufeln. Der Teil 34 ist zudem mit einer Gussrinne 40 versehen.