3D Frästeil: Pelton-Turbinenschaufel

1. Schritt: Aufbau des CAD Modells

Die Besonderheit beim Aufbau des CAD Modells der Turbinenschaufel liegt darin, im Raum stehende Konstruktionsebenen zu definieren, die nicht aus bereits vorhandenen Geometrien  gebildet werden können. Zuerst wird die Rotationsgeometrie des Bechers aufgebaut und danach die Haltergeometrie erzeugt. Der Einfachheit halber wurde die Bechergeometrie nicht aus Einzelprofilen (sog. Loft), so wie in der Praxis üblich,  sondern als Rotationsgeometrie erzeugt. Der Geometriebaum  für die Schaufel besteht aus folgenden Features:

2. Schritt: Erzeugen des CNC Programms

Die Erzeugung von leistungsfähigem CNC - Code  für moderne Fertigungsmaschinen erfolgt unter Einsatz der CAM Software Edge Cam, die Sie stufenweise, anhand von Benutzervorgaben  zu den gewünschten Ergebnissen führt. Durch die Vielfältigkeiten der Praxis ist eine vollautomatische Programmerstellung von komplexeren Geometrien in der Regel noch nicht  möglich. 

Im Gegensatz zum Gehäusedeckel wurde für die Peltonschaufel für jeden Bearbeitungsschritt  eine eigene EDGE - Cam Teiledatei angelegt. Das verteilt die anfallende Datenmenge.  Falls erforderlich bringt man so die Modelle auf eine 1.2 Mb Diskette. Als  Bearbeitungsschritte ergeben sich die  Außengeometrie, Spannvorrichtung und die Innengeometrie.

Die  Arbeitsgänge für die Außenbearbeitung der Turbinenschaufel sind Schruppen mit einem Zylinderfräser und Schlichten mit einem Kugelfräser.  Nach dem Schlichten wird zur der besseren Ausnutzung des Rohmaterials der die verbleinende Hohlkehle aus dem Schlichtenarbeitsgang mittels Profilfräsen mit einem Zylinderfräser geputzt. Als Alternative könnte man mit dem Radiusfräser auch tiefer eintauchen, was aber ein höheres einspannen des Rohteils erfordert, damit nicht in die Spannvorrichtung (Schraubstock) gefräst wird.   

Die Arbeitsgänge für die Spannvorrichtung sind lediglich Stirnfräsen (Planen) Schruppen und Schlichten wobei bei der Generierung der Werkzeugpfade ein leicht negatives Aufmaß berücksichtigt wurde, so dass das Frästeil sich später spielfrei in die Spannvorrichtung einlegen lässt und vor allem auch wieder daraus entfernt werden kann.

Dieser abschließende, iterative Arbeitsschritt bei der Erzeugung von CNC Programmen zeigt eine weitere große Stärke  von CAM Programmen. Spielerisch lässt  sich  durch verändern der Parameter eine Optimierung erzielen. Die Bearbeitung auf der Maschine lässt sich vorab auf dem Rechner simulieren. Dadurch können Konflikte wie Werkzeugkollision, Restmaterial, Verfahr- und Strategiefehler vorzeitig erkannt und behoben werden.

3. Schritt: Fertigen des Bauteils