ES2368242A1 - Dispositivo para el rectificado de álabes de discos rotores y método para llevar a cabo dicho rectificado. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para el rectificado de álabes de discos rotores y método para llevar a cabo dicho rectificado, comprendiendo el dispositivo una bancada (1) sobre la que va dispuesto un carro (2) que es susceptible de moverse transversal y longitudinalmente en sendas direcciones (X) y (Z), yendo sobre dicho carro (2) una columna (3) en la que va montado un cabezal (4) que incorpora una muela (5) giratoria, para el rectificado de los bordes de álabes (6) de discos rotores de tipo blisk, los cuales se disponen en un soporte móvil que es capaz de hacer girar a dichos discos rotores y desplazarlos en la dirección (Z), realizándose en el rectificado un seguimiento de los bordes de los álabes (6) mediante interpolación de giro del disco rotor y desplazamiento de la muela (5) en las direcciones (X) y (Z).
Description
Dispositivo para el rectificado de álabes de
discos rotores y método para llevar a cabo dicho rectificado.
La presente invención está relacionada con el
rectificado de álabes de discos rotores, proponiendo un dispositivo
que resulta especialmente indicado para la rectificación de los
bordes de las puntas de álabes de discos rotores de tipo blisk, así
como el método para llevar a cabo dicho rectificado.
Los rotores y compresores de las turbinas están
formados por discos rotores que presentan en su superficie exterior
una pluralidad de conformaciones a modo de palas, llamadas álabes.
Convencionalmente, estos álabes se fabrican de manera independiente
a los discos y posteriormente se acoplan a éstos, pero desde hace
unos años, se está generalizando la utilización de discos rotores
monopieza que reciben el nombre de blisk, en los que los álabes se
obtienen por mecanizado a partir del propio disco.
Tanto los discos rotores de tipo blisk, como los
discos rotores convencionales deben ser sometidos a un proceso de
rectificado del borde que determinan en la punta los álabes, y dicho
proceso de rectificado debe realizarse con los discos ya montados en
el rotor, para lograr una correcta concentricidad.
En el caso de los discos rotores convencionales,
son conocidos dispositivos y métodos de rectificado de los bordes de
los álabes, en los cuales los discos rotan sobre su eje a alta
velocidad, lo cual genera esfuerzos radiales en los álabes debido a
la fuerza centrifuga cuando la muela entra en contacto con las
puntas de dichos álabes. Estos esfuerzos radiales provocan
vibraciones en los álabes que son absorbidas por la amortiguación
que genera el propio montaje de los álabes en sus ranuras.
Sin embargo, estas soluciones de rectificado, no
son apropiadas para el rectificado de bordes de álabes de discos
rotores de tipo blisk, ya que en este caso los álabes y el disco
constituyen una misma pieza, lo que confiere a la unión entre el
disco y los álabes de una mayor rigidez que en el caso de los discos
rotores convencionales. Debido a esto, los álabes son incapaces de
amortiguar las vibraciones generadas por los esfuerzos radiales
generados durante el proceso de rectificado, las cuales impiden el
mecanizado correcto que se obtiene con el rectificado y pueden
provocar daños en la propia estructura de los
álabes.
álabes.
Debido a esto, el rectificado de los bordes de
álabes de discos rotores de tipo blisk, se ha venido realizando
previamente a su montaje en el rotor y mediante rectificadoras
verticales convencionales, obteniendo de esta manera, un grado de
precisión inadecuado en dicha rectificación así como una mala
concentricidad con respecto al resto de los blisk o las etapas de
álabes convencionales que forman parte del mismo rotor.
En este sentido, es conocida la patente EP
2030719, la cual propone un método y un dispositivo para el
rectificado conjunto de los bordes de álabes de discos rotores
convencionales y de tipo blisk en un mismo proceso. De esta manera,
el rectificado de bordes de álabes de discos rotores convencionales
se realiza de forma que dichos discos giran sobre su eje a alta
velocidad, mientras que para el rectificado de bordes de álabes de
discos rotores de tipo blisk se disminuye la velocidad de giro.
Es conocida también la Patente EP 1990131, la
cual divulga un método y un dispositivo para el rectificado de las
puntas de álabes de discos rotores de tipo blisk donde el
rectificado se realiza álabe a álabe y donde, además del movimiento
de rotación de la muela, intervienen otros cinco movimientos en el
proceso de rectificado.
Así, en esta solución los discos rotores van
montados en un soporte que les permite girar sobre su propio eje,
para de esta manera ir encarando sucesivamente la punta de cada
álabe de cada disco con respecto a la muela, momento en que se
bloquea dicho movimiento de giro para proceder al rectificado de la
punta del álabe. De esta forma, el movimiento de rotación del disco
no interviene en el proceso de rectificado, realizándose únicamente
para el posicionamiento del álabe previo a su rectificación.
De este modo, durante dicho proceso de
rectificado, el disco rotor permanece estático mientras que la
herramienta va en una disposición que realiza cinco movimientos; el
cabezal en el que va dispuesta la muela realiza un movimiento de
traslación vertical sobre la columna en la que va montado y un
movimiento de basculación en torno a un eje horizontal, normal al
eje vertical de la columna, en tanto que la columna por su parte
realiza un movimiento de giro en torno a su eje vertical y con
respecto al carro sobre el que va montada, pudiendo este carro
desplazarse longitudinal y transversalmente sobre la bancada del
dispositivo.
De acuerdo con la invención se propone un
dispositivo para el rectificado de bordes de álabes de discos
rotores especialmente diseñado para el rectificado de bordes de
álabes de discos rotores de tipo blisk, así como el método para
llevar a cabo dicho rectificado.
El dispositivo objeto de la invención, permite
resolver de una manera más sencilla que los dispositivos conocidos,
el problema de las vibraciones que se generan en los álabes durante
el proceso de rectificado y que pueden dañar la estructura de dichos
álabes, influyendo además de forma negativa en la precisión del
rectificado y en la concentricidad que se consigue.
En este sentido, se presenta una solución para
el rectificado de bordes de álabes en la que, además del movimiento
de rotación de la muela, intervienen otros tres movimientos en el
proceso de rectificado.
Así, al igual que en la solución propuesta por
la Patente EP 1990131, en la solución objeto de la presente
invención, los discos rotores van montados en un soporte que les
permite girar sobre su propio eje, para ir encarando sucesivamente
la punta de cada álabe de cada disco con respecto a la muela, pero
una vez realizado dicho movimiento de posicionamiento, a diferencia
de la solución de la Patente EP 1990131, el giro del disco no queda
bloqueado, sino que interviene activamente en el proceso de
rectificado del álabe correspondiente, siendo interpolado dicho giro
con un movimiento de translación transversal respecto de la bancada,
que es realizado por un carro que sirve de soporte a una columna en
la que va dispuesto el cabezal que contiene la herramienta, y con
otro movimiento de translación longitudinal, también respecto de la
bancada, que puede ser realizado también por el mismo carro o bien
por el soporte sobre el que se montan los discos rotores.
De esta manera, en la solución de la invención,
solamente intervienen tres movimientos en el proceso de rectificado,
siendo uno de estos movimientos el giro del disco rotor, mientras
que en la solución divulgada por la Patente EP 1990131, intervienen
cinco movimientos en el proceso de rectificado permaneciendo
estático el disco rotor durante dicho proceso.
Por todo ello, la solución objeto de la
invención resulta de unas características ciertamente ventajosas,
adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de las
soluciones conocidas.
La figura 1 es una vista del dispositivo de
rectificado según la invención en la que se muestra un álabe del
disco rotor en una posición previa al comienzo del proceso de
rectificado.
Las figuras 2a y 2b corresponden a sendas vistas
del dispositivo de rectificado, en las que se muestra un álabe del
disco rotor en las posiciones inicial y final del rectificado de su
borde.
La figura 3a muestra un detalle de una muela de
apoyo puntual respecto de un álabe a rectificar en una posición
previa al comienzo del proceso de rectificado.
Las figuras 3b y 3c muestran sendas posiciones
del detalle de la figura anterior en las posiciones inicial y final
del rectificado sobre el borde extremo del álabe.
El objeto de la presente invención está
relacionado con las rectificadoras de bordes de álabes de discos
rotores de turbinas, proponiendo una solución que gracias a sus
características constructivas y funcionales, no genera vibraciones
en los álabes y permite obtener una buena concentricidad y precisión
en el rectificado de bordes de álabes de discos rotores de
tipo
blisk.
blisk.
La solución objeto de la invención comprende una
bancada (1), sobre la que va dispuesto un carro (2) móvil, portador
de una columna (3) en la que va montado un cabezal (4) que contiene
una muela (5). El carro móvil (2) es capaz de desplazarse sobre la
bancada (1) tanto longitudinal como transversalmente en las
direcciones de (X) y de (Z) respectivamente, arrastrando a la
columna (3) que se encuentra fijada por su base a dicho carro (2).
El cabezal (4) va montado en el extremo superior de la columna (3)
en una disposición que le permite bascular según un movimiento (A),
en torno a un eje perpendicular a la columna (3).
Por su parte, los discos rotores que comportan a
los álabes (6) a rectificar, se disponen montados en un soporte
móvil (no mostrado), el cual, además de permitir la rotación de
dichos discos rotores en torno a su propio eje según un movimiento
(C), también puede moverse sobre la bancada (1) en la dirección de
(Z).
Antes de comenzar con el proceso de rectificado,
se posiciona la muela (5) en uno de los extremos del borde del álabe
(6) a rectificar, punto desde donde se comenzará a rectificar dicho
borde. Para el rectificado, la muela (5) debe realizar un
seguimiento del borde del álabe (6), lo que se consigue mediante la
interpolación del movimiento de rotación de los discos rotores con
el movimiento de traslación del carro (2) en la dirección (X), y con
un movimiento de traslación longitudinal en la dirección (Z), que
puede ser realizado o bien por el carro (2) o bien por los discos
rotores mediante la traslación del soporte móvil en el que van
dispuestos.
Por su parte, el movimiento de basculación del
cabezal (4), no interviene en el proceso de rectificado y solo se
usa en el posicionamiento de la muela respecto del álabe (6) a
rectificar, tras lo cual el cabezal permanece estático hasta el
próximo movimiento de posicionamiento.
Tras la finalización del rectificado del borde
de un álabe (6), el soporte sobre el que se disponen los discos
rotores, rota para encarar el siguiente álabe (6) a rectificar, con
respecto a la muela (5), la cual se posiciona en el extremo del
borde del álabe (6) para a continuación comenzar el rectificado.
De esta manera, el proceso de rectificado se
realiza álabe a álabe y el movimiento de rotación de los discos
rotores se produce únicamente para contribuir a que la muela (5)
pueda realizar un seguimiento de todo el borde del álabe (6) que se
rectifica, sin rotar de manera continua, y evitando así la
generación de esfuerzos radiales en los álabes (6) al entrar en
contacto con la muela (5).
Se prevé que la muela (5) sea una muela del tipo
de apoyo puntual, de manera que solo exista un punto de contacto
entre la muela (5) y el borde del álabe (6), lo cual obliga a tener
que realizar más de una pasada sobre el borde de cada álabe para
completar su rectificado. En la figura 3 se muestra una muela (5) de
apoyo puntual, siendo este un ejemplo ilustrativo y no limitativo de
este tipo de muelas.
Se prevé también, opcionalmente, que en el borde
de los álabes (6) pueda realizarse un desbaste inicial, previo al
rectificado, mediante una fresa convencional que iría acoplada en el
cabezal en lugar de la muela (5).
Claims (4)
1. Dispositivo para el rectificado de álabes de
discos rotores, del tipo destinado para la rectificación de bordes
de álabes (6) de discos rotores de tipo blisk, caracterizado
porque consta de una bancada (1) sobre la que se dispone un carro
(2) capaz de moverse transversal y longitudinalmente sobre dicha
bancada (1) según sendas direcciones (X) y (Z), un cabezal (4)
montado en una columna (3) que va fijada por su base al carro (2),
una muela (5) que va montada en el cabezal (4) con posibilidad de
girar sobre su propio eje y un soporte móvil en el que se disponen
los discos rotores incorporados en el rotor correspondiente, siendo
este soporte capaz de hacer girar a los discos rotores en torno a su
propio eje y llevarlos en desplazamiento sobre la bancada (1) en la
dirección longitudinal (Z).
2. Dispositivo para el rectificado de álabes de
discos rotores, de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque la muela (5) presenta un borde de ataque
que determina un apoyo puntual de rectificado sobre los álabes
(6).
3. Método para el rectificado de álabes de
discos rotores, del tipo destinado para la rectificación de bordes
de álabes (6) de discos rotores de tipo blisk, caracterizado
porque los bordes de los álabes (6) son rectificados uno a uno
mediante una muela (5) de apoyo puntual, la cual rota sobre su
propio eje, realizando durante el proceso de rectificado un
seguimiento del borde del álabe (6), mediante la interpolación de un
movimiento de giro del disco rotor sobre su propio eje, un
movimiento de desplazamiento transversal de la muela (5) en una
dirección (X) y un movimiento de desplazamiento longitudinal de la
propia muela (5) en una dirección (Z).
4. Método para el rectificado de álabes de
discos rotores, de acuerdo con la tercera reivindicación,
caracterizado porque el movimiento de desplazamiento
longitudinal de la muela (5) en la dirección (Z) puede ser
sustituido por un movimiento de desplazamiento longitudinal del
disco rotor en dicha dirección (Z), siendo interpolando este
movimiento con el giro del disco rotor y con el desplazamiento
transversal de la muela (5) en la dirección (X).
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