• 专利附录
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  • 权利要求
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur maßgenauen Bearbeitung von Bauteilen mit folgenden Arbeitsschritten: Auswahl zumindest eines Referenzbereichs 1 des Bauteils 2, Vermessen der Geometrie des Referenzbereichs 1, Vergleich der gemessenen Geometrie mit einer Soll-Geometrie, Berechnung der erforderlichen Nachbearbeitung eines zu bearbeitenden Bereichs 3, Nachbearbeitung des zu bearbeitenden Bereichs 3, Vermessen der Geometrie des bearbeiteten Bereichs und Vergleichen der Geometrie des bearbeiteten Bereichs mit der Sollgeometrie.
    公开号:DE102004003865A1
    申请号:DE200410003865
    申请日:2004-01-26
    公开日:2005-08-11
    发明作者:Thomas Dr. Haubold；Gregor Dr. Kappmeyer；Hubert Kilb；Klaus Ladentin
    申请人:Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG；
    IPC主号:B23P6-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur maßgenauen Bearbeitung von Bauteilen,insbesondere an Verdichter- und Turbinen-Bauteilen. Insbesonderebezieht sich die Erfindung dabei auf ein Verfahren zur Reparaturderartiger Bauteile.
    [0002] Beider Herstellung von Triebwerkskomponenten werden umlaufende Nutenund Flächen üblicherweisedurch Drehen hergestellt. Dabei werden die Bauteile in einer Vorrichtunggehalten und gespannt, sodass sich z.B. Nuten unterschiedlicher Breiteund Tiefe durch einen bahngeführtenBearbeitungsvorgang oder einen Einstechdrehprozeß herstellen lassen.
    [0003] Nachder Fertigstellung der Bauteile, in deren Verlauf diese durch weitereBearbeitungsverfahren spanend und/oder fügend bearbeitet werden, sinddie beschriebenen umlaufenden Nuten oder Flächen im allgemeinen nicht mehrideal rund bzw. umlaufend. Dies ist z.B. bedingt durch eine Verformung desBauteils durch hohe Vorspannkräftebei der weiteren Bearbeitung, durch Wärmeeinbringung während einesFügeprozesses,beispielsweise beim Schweißenoder durch im Betrieb aufgetretende Belastungen.
    [0004] Eineweitere Ursache liegt in der Geometrie des Bauteils. Dabei können durchEinbringen von weiteren Ausnehmungen, Nuten oder ÄhnlichemMaterialeigenspannungen gelöstwerden, die zu einer Verformung führen.
    [0005] Ausder US 3,784,798 istein Verfahren zur adaptiven Bearbeitung vorbekannt, bei welchemdie Schnittgeschwindigkeit und die Zustellgeschwindigkeit auf derBasis von Werten ermittelt werden, die durch Sensoren erfasst werden,welche wiederum die Bearbeitungsparameter ermitteln. Bei dem Ver fahrenwird der Bearbeitungsprozeß während des Prozessablaufsoptimiert.
    [0006] Ein ähnlichesVerfahren zeigt die US 5,288,209 .Auch bei diesem Verfahren werden während der Bearbeitung zur Optimierungdes Bearbeitungsverfahrens Werkstückdaten von bereits bearbeitetenFlächenzugrunde gelegt, um die Bearbeitung zu optimieren.
    [0007] Ausdem Stand der Technik sind keine Verfahren bekannt, bei denen eineNachbearbeitung von Bauteilen in einem späteren Herstellungsprozess, beispielsweisevon eng tolerierten Nuten, möglichist. Durch eine reine mechanische Nachbearbeitung würde sicheine deutliche Vergrößerung derNuten bei gleichzeitiger Verschlechterung der Lagetoleranz im Verhältnis zuanderen umlaufenden geometrischen Merkmalen eines Bauteils, wiez.B. den Schaufel-Nuten, ergeben.
    [0008] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangsgenannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstigerDurchführbarkeitdie Nachbearbeitung von Bauteilen unter Einhaltung höchster Präzision ermöglicht.
    [0009] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, dieUnteransprüchezeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
    [0010] Erfindungsgemäß ist somitvorgesehen, dass zunächstan einem fertig gestellten Bauteil zumindest ein Referenzbereichausgewähltwird. Dieser wird vermessen, um die Geometrie des Referenzbereichsund damit die Geometrie des nachzubearbeitenden Werkstücks oderBauteils zu bestimmen. Diese vermessene Geometrie wird mit einerSollgeometrie verglichen, wodurch die Berechnung der erforderlichenNachbearbeitung eines zu bearbeitenden Bereichs des Bauteils möglich ist.Das erfindungsgemäße Verfahrensieht dann vor, dass das zu bearbeitende Bauteil an dem nachzubearbeitendenBereich bearbeitet wird. Diese Nachbearbeitung kann durch Materialabtragerfolgen, beispielsweise spanend, beispielsweise durch einen Fräsvorgang.Die Nachbearbeitung kann durch ein NC-Programm gesteuert werden.
    [0011] Alternativhierzu ist es erfindungsgemäß auch möglich, dieNachbearbeitung durch einen Materialauftrag durchzuführen, beispielsweisedurch Plasmaspritzen, Flammspritzen, Lasercladding, Galvanisierenoder PVD/CVD-Beschichtungsverfahren. Nach einem derartigen Materialauftragkann nochmals eine Nachbearbeitung durch Materialabtrag erfolgen.
    [0012] Daserfindungsgemäße Verfahrenist nicht auf metallische Bauteile beschränkt, wird jedoch bevorzugterWeise bei diesen durchgeführt.
    [0013] Besondersvorteilhafte Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bei umlaufendenBereichen von rotierenden Bauteilen.
    [0014] Erfindungsgemäß wird somitdie Möglichkeit geschaffen,beispielsweise Nuten zu einem späteren Zeitpunktder Fertigung oder im Rahmen einer Reparatur in der gefordertenPräzisionspanend nachzuarbeiten bzw. geometrisch in ihrer Breite und Geometriezu korrigieren.
    [0015] DieErfindung ermöglichtsomit eine Kombination aus einem adaptiven Fräsprozeß und einem auftragenden Fertigungsverfahren.
    [0016] Erfindungsgemäß kann dieVermessung der Geometrie durch einen Messtaster oder Ähnliches erfolgen,der beispielsweise direkt in die Bearbeitungsmaschine integriertist. Das Messsystem kann berührendoder berührungslosarbeiten.
    [0017] ImFolgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindungmit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
    [0018] 1 eineschematische Teildarstellung eines umlaufenden, nutartigen Bereichseines rotierenden Bauteils,
    [0019] 2 einevergrößerte Darstellungder 1,
    [0020] 3 eineweitere vereinfachte Darstellung eines Bearbeitungsvorgangs durchMaterialauftrag,
    [0021] 4 eineschematische Darstellung zur Erläuterungder Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Materialauftrag,und
    [0022] 5 einAblaufdiagramm zur Verdeutlichung der Erfindung.
    [0023] 1 istim Teilschnitt als ein umlaufendes rotierendes Bauteil 2 dargestellt,bei welchem umlaufende Bereiche 4 (Nuten) vorgesehen sind.Diese Nuten sind beispielsweise durch einen nachfolgenden Bearbeitungsvorgangoder Ähnlichesgeometrisch unzureichend, beispielsweise verzogen.
    [0024] Die 2 zeigteine Auswahl von Referenzbereichen 1, an denen eine Messungder Geometrie der umlaufenden Bereiche 4 (Nuten) erfolgt.Der Referenzbereich 1 ist beispielsweise bei einer Nut 4 die derzu bearbeitenden Flächegegenüberliegende Seiteder Nut, deren tatsächlichePosition und Lage relativ zur Maschine und deren Achsen auf diese Weiseermittelt wird. Die zu vermessende Fläche des Referenzbereichs 1 istim allgemeinen in demselben Fertigungsprozess erzeugt worden, wieder umlaufende Bereich 4, sodass die entspre chenden Flächen geometrischgleich verlaufen und entsprechend gleiche geometrische Fehler haben,die zu korrigieren sind.
    [0025] Diegemessenen Werte werden erfindungsgemäß gespeichert und zur Korrekturdes fürdie zur bearbeitende Flächeoder den zu bearbeitenden Bereich 3 erzeugten NC-Programmsverrechnet. Dies geschieht individuell für das jeweilige Bauteil 2 und ermöglicht soeine hohe, von Verzug, Ausrichtfehlern und Spannfehlern unabhängige Positionierungund Bewegung eines Fräswerkzeugsparallel zu der gemessenen Fläche(Referenzbereich 1).
    [0026] Durchden Bearbeitungsvorgang (beispielsweise einen Fräsprozess) wird eine geometrische Modifizierungder umlaufenden Bereiche 4 (Nuten) oder anderer umlaufenderBauteilmerkmale mit einer Materialabnahme in der Größenordnungab ca. 0,01 mm ermöglicht.Dieser Fräsprozesskann auf dem gesamten Umfang sowie auf Teilen desselben angewandtwerden. Hierdurch ist im Vergleich zu einem Drehprozess das gezielteAussparen von sensiblen, hochbelasteten Bauteilbereichen möglich, diekeiner Nachbearbeitung unterzogen werden dürfen.
    [0027] Die 3 und 4 zeigeneine Anwendung, bei welcher ein Materialauftrag erfolgt. In dem gezeigtenAusführungsbeispielwird beispielsweise ein Plasma-Spritzverfahren oder ein anderesgeeignetes Verfahren zum Auftragen von Werkstoffen innerhalb vonNuten auf deren gesamtem Umfang oder auch von Teilen hiervon gezeigt.Hierdurch kann die Nut gezielt verkleinert werden, sodass im Nachgang eineweitere spanende Bearbeitung zur präzisen Erzeugung der funktionsgerechtenGeometrie mit Hilfe des oben beschriebenen Fräsverfahrens erfolgen kann.
    [0028] Beieinem auftragenden Verfahren, beispielsweise einem Plasma-Spritzverfahren,werden erfindungsgemäß die vonder wei teren Bearbeitung oder Reparatur auszusparenden Bereicheabgedeckt (abgedeckte Bereich sind in 3 beispielshaft durchdas Bezugszeichen 5 sowie durch eine dicke Linie wiedergegeben).
    [0029] DieAbdeckung kann durch hitzebeständige Klebebänder, Abdeckvorrichtungen,Blenden, Lacke oder andere Verfahren oder Hilfsmittel oder eine Kombinationaus diesen durchgeführtwerden, die ein Haften der aufzubringenden Schicht dort verhindern, wokein Materialauftrag gewünschtist. Es versteht sich, dass die Abdeckung auch durch Blenden oder Ähnlicheserfolgen kann. Die 4 zeigt die Verwendung derartigerAbdeckungen nochmals im Detail. Mit dem Bezugszeichen 6 istdie Abdeckung des bereits erwähntenReferenzbereichs 1 bezeichnet. Das Bezugszeichen 4 bezeichneteine hintere Planfläche 7 desumlaufenden Bereichs 4 (Nut). Mit den gepunkteten Linienist ein beschichteter Bereich 8 wiedergegeben, der sichbei dem gezeigten Ausführungsbeispielauch auf eine vordere Planfläche 9 erstreckt. EinNut-Radius 10 wurde dabei nicht beschichtet.
    [0030] Die 5 zeigtin Form eines Ablaufdiagramms nochmals eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    [0031] DieErfindung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.So ist es insbesondere möglich,unebene, nicht ideal gerade umlaufende Geometrie-Elemente, wie z.B.Nuten, Taschen oder Flansche spanend zu bearbeiten. Der Materialabtragist dabei ab ca. 0,01 mm möglich,sodass sich eine hochpräziseNachbearbeitung ergibt. Die nachzubearbeitenden Materialbereichesind in dem dargestellten Beispiel dabei ab Nuten-Breiten von ca.1 mm einsetzbar.
    [0032] Erfindungsgemäß ist essomit möglich,z.B. hochwertige Triebwerkskomponenten wie z.B. Verdichtertrommelnbei Fertigungsfehlern und/oder in der Triebwerksreparatur nachzubear beiten.Hierdurch ist es möglich,diese Bauteile weiterzuverwenden anstelle sie, wie aus dem Standder Technik bekannt, auszutauschen.
    [0033] Erfindungsgemäß ergibtsich auch die Möglichkeitvon Reparaturen von verschlissenen Dämpfungsdraht-Nuten durch Verkleinerndes Nuten-Spaltmaßes.Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Verlängerung der Nutzungsdauer ohneAustausch der gesamten Trommel.
    [0034] Daserfindungsgemäße Verfahrenist in der Produktion im Zusammenhang mit üblichen und erprobten Fertigungsverfahreneinsetzbar. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil besteht darin, dassdie Genauigkeit der Bearbeitung unabhängig vom aktuellen Zustandbzw. der Genauigkeit des Bauteils ist.
    1 Referenzbereich 2 Bauteil 3 zubearbeitender Bereich 4 umlaufenderBereich 5 abgedeckterBereich 6 Abdeckungvon Referenzbereich 1 7 hinterePlanfläche 8 beschichteterBereich 9 vorderePlanfläche 10 Nut-Radius
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Verfahren zur maßgenauen Bearbeitung von Bauteilenmit folgenden Arbeitsschritten: – Auswahl zumindest eines Referenzbereichs(1) des Bauteils (2), – Vermessen der Geometrie desReferenzbereichs (1), – Vergleich der gemessenenGeometrie mit einer Soll-Geometrie, – Berechnungder erforderlichen Nachbearbeitung eines zu bearbeitenden Bereichs(3), – Nachbearbeitungdes zu bearbeitenden Bereichs (3), – Vermessender Geometrie des bearbeiteten Bereichs, und – Vergleichender Geometrie des bearbeiteten Bereichs mit der Sollgeometrie.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Nachbearbeitung durch Materialabtrag erfolgt.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Nachbearbeitung spanend erfolgt.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Nachbearbeitung durch einen Fräsvorgang erfolgt.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Nachbearbeitung durch ein NC-Programm gesteuert wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Nachbearbeitung durch Materialauftrag erfolgt.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Nachbearbeitung durch Plasmaspritzen, Flammspritzen, Lasercladding,Galvanisieren und/oder PVD/CVD-Beschichtungsverfahren erfolgt.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,dass nach dem Materialauftrag eine Nachbearbeitung durch Materialabtrag erfolgt.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass das Verfahren bei einem metallischen Bauteil (2) durchgeführt wird.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das Verfahren bei einem umlaufenden Bereich (4) einesBauteils (2) durchgeführtwird.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das Verfahren bei einem nicht umlaufenden Bereich (4)eines Bauteils (2) durchgeführt wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004003865B4|2008-06-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-11| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2006-11-09| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2008-12-18| 8364| No opposition during term of opposition|
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410003865|DE102004003865B4|2004-01-26|2004-01-26|Verfahren zur maßgenauen Bearbeitung von Bauteilen|DE200410003865| DE102004003865B4|2004-01-26|2004-01-26|Verfahren zur maßgenauen Bearbeitung von Bauteilen|
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