Fräsen Kraftspannfutter ermöglicht das Fräsen von Turbinenschaufeln

Im Fertigungsprozess sind Maschinen oder Werkzeuge häufig austauschbar, denn das wahre Know-how liegt meist im Detail. So auch beim automatisierten Spannen von Turbinenschaufeln für die Fräsbearbeitung. Dabei ermöglicht ein Kraftspannfutter mit verschiebbarer Zentrierspitze den Abbau von Eigenspannungen nach dem Schruppen.

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Redaktion Lerch

Für die Herstellung von Turbinenschaufeln wurden bei Alstom im schweizerischen Birr lange Zeit vorwiegend Präzisions-Schmiederohlinge eingekauft. Zu den unterschiedlichen Typen und Baugrößen benötigte man deshalb jedes Mal ein entsprechendes Gesenk. Ein kostenintensives Unterfangen, zumal die Variantenvielfalt kontinuierlich steigt. Diese Situation war deshalb in vielerlei Hinsicht kaum noch tragbar.

Die Eigenspannungen nach dem Schruppen müssen abgebaut werden

Die Entwicklungen bei Werkzeugmaschinen, Steuerungen und Werkzeugen haben die Verantwortlichen dazu veranlasst, sich über günstigere Fertigungsverfahren Gedanken zu machen. Und so wurde entschieden, die Turbinenschaufeln künftig komplett aus Grobrohlingen zu fräsen. Entsprechend wurde die Fertigung ausgeweitet und angepasst.

Wie sich aber schnell zeigte, lag das Hauptproblem weniger in der Fertigungsperipherie als vielmehr in frei werdenden Spannungen, die bei der Schruppbearbeitung der geschmiedeten Bauteile entstehen. So musste eine Lösung gefunden werden, welche es zulässt, dass die Eigenspannungen nach der Schruppbearbeitung wieder abgebaut werden können.

Einfacher gesagt als getan, denn einerseits sind die Schaufeln dünn, labil und müssen deshalb sehr sensibel gespannt werden. Anderseits reagieren die Bauteile zwar trendmäßig immer ähnlich, aber nie konstant. Man muss also beim Schruppen immer darauf achten, dass man die frei werdenden Spannungen auffangen kann und danach noch genügend Material für den nachfolgenden Schlichtprozess vorhanden ist.

Spannfutter muss Werkstück kurz loslassen, damit es spannungsfreie Position erreichen kann

Die Herausforderung bestand also darin, ein Spannfutter zu entwickeln, mit dem die Turbinenschaufeln zuerst zwischen Zentrierspitzen ausgleichend gespannt werden können und das sich nach der Bearbeitung kurz öffnen lässt, damit sich das Werkstück in die spannungsfreie Position verwerfen kann. Damit dies möglich ist, muss auch die Zentrierspitze in der Lage sein, sich aus der zentrischen Position in eine achsversetzte Position zu verschieben. In dieser neuen Position muss die Spitze wieder blockiert und danach das Werkstück erneut gespannt werden.

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