Schleifen Strategien zum wirtschaftlichen Schleifen von Turbinenschaufeln

Bei der Fertigung von Turbinenschaufeln machen gekrümmte Flächen, Innen- und Außenbearbeitung und nicht leicht zugängliche Partien sowie schwer zerspanbare Werkstoffe das Schleifen zur ersten Wahl. Zahlreiche Aspekte beeinflussen die Produktivität des Verfahrens.

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Lauf- und Leitschaufeln wandeln die Energie in Turbinen von Flugzeugtriebwerken, Gaskraftwerken und Gaspumpstationen um und bestimmen weitgehend deren Wirkungsgrad. Um den hohen thermischen Belastungen standhalten zu können, sind bei solchen Turbinenschaufeln schwer zerspanbare Werkstoffe erforderlich und im Hinblick auf ihren Wirkungsgrad auch eine hohe Form- und Maßpräzision sowie außerordentliche Oberflächengüte unumgänglich. Das Schleifen ist deshalb bei der Fertigung die erste Wahl.

Optimale Schleifstrategie und Schleifmaschine hängen auch von der Losgröße ab

Das Schleifen wird im Folgenden exemplarisch an Laufschaufeln dargestellt, die aus dem Schaufelblatt sowie einem Fuß- und Kopfteil bestehen. Beim Herstellen der Tannenbaumprofile am Fußteil muss das Werkzeug hohe Zerspanleistungen und Profiltreue gewährleisten. Zusätzlich sind am Fuß beidseitig die Seitenflächen zu schleifen. Am Kopf betreffen die Schleifprozesse das Z-Profil, die Dichtung und die parallelen Schultern.

Bevor die Flächen bearbeitet werden können, muss die Schaufel eingespannt sein. Dazu haben sich zwei Methoden bewährt: das Hardpoint-Verfahren und das Eingießen. Das Hardpoint-Verfahren erfordert eine Vorrichtung, die an verschiedenen An- und Auflagepunkten des Bauteils ansetzt und es entsprechend spannt. Beim Eingießen wird die Laufschaufel von einer Zinklegierung umschlossen. Das Gussstück hat definierte vorgearbeitete Anlageflächen zum Einspannen. Diese Methode erlaubt, das eingegossene Werkstück zu unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zu transportieren und es dort wieder relativ genau zu spannen.

Die Wahl der optimalen Schleifstrategie und -maschinen hängt auch wesentlich von der Losgröße ab. Die Genauigkeit der Schleifergebnisse und die Produktivität steigen, wenn das Schleifsystem möglichst viele Bearbeitungsoperationen in einer Aufspannung ausführt, denn dies reduziert die Rüstzeiten.

Mit Rundschwenktisch Werkstück in einer Aufspannung bearbeiten

Für kleine Losgrößen bewähren sich Verfahrsäulenmaschinen mit einem fest stehenden Tisch für das Werkstück; alle erforderlichen Bewegungen führt die Schleifscheibe aus. Diese Maschinen sind kompakter als solche mit einem Verfahrtisch. Statt eines total fest stehenden Tisches sind jedoch Rundschwenktische zu empfehlen. Darauf lässt sich ein Werkstück so positionieren, dass es in einer Aufspannung rundum bearbeitbar ist. Weitere Vorteile bieten Nullpunktspannsysteme.

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