用于加工胚料的方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在加工機(jī)床，尤其是銑床中加工胚料的方法，以及用于執(zhí)行所述方法的加工機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]在加工胚料時(shí)往往必須切削很大的體積。這尤其出現(xiàn)在由鍛造胚料制成培爾頓式葉輪時(shí)。但是其它的構(gòu)件，例如透平葉輪、栗葉輪或者齒輪也能夠通過(guò)切削由鍛造胚料來(lái)制造。構(gòu)件可能具有直至50噸的胚料重量，其中至多三分之二產(chǎn)生為切肩。這種類型的工件當(dāng)今利用較大的銑床來(lái)制造，其中，這些工件在加工臺(tái)上夾緊。在加工期間，加工機(jī)床、例如銑床沿兩個(gè)方向，亦即，基本上水平且豎直地在工件上運(yùn)動(dòng)，而臺(tái)在徑向上轉(zhuǎn)動(dòng)。在完成一個(gè)培爾頓式輪斗的加工之后，使工件轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，從而能夠開(kāi)始下一個(gè)培爾頓式輪斗的加工。
[0003]這通常持續(xù)多個(gè)星期，直至完成工件的加工。在加工中，必須從完整的材料中塑造出復(fù)雜的、三維的自由形狀的構(gòu)件幾何結(jié)構(gòu)，這例如是培爾頓式輪斗。為了減少加工時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間，可以以簡(jiǎn)單的方式同時(shí)使用兩個(gè)或多個(gè)加工單元。但是這無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槎鄶?shù)工件是非對(duì)稱的，亦即，具有奇數(shù)數(shù)量的培爾頓式輪斗、奇數(shù)數(shù)量的在齒輪上的齒、奇數(shù)數(shù)量的在弗蘭西斯渦輪中的槳葉等。在這里，在例如兩個(gè)加工單元的對(duì)置地布置的工具的情況下，工具往往定位在例如培爾頓式輪斗的構(gòu)件表面的不同位置上，由此無(wú)法實(shí)現(xiàn)工件的運(yùn)動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]當(dāng)前，本發(fā)明的任務(wù)是，針對(duì)以很大的切削功率來(lái)加工胚料來(lái)說(shuō)，在保持表面質(zhì)量的同時(shí)，顯著減少工件的加工時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間。
[0005]因此本發(fā)明的特征在于，設(shè)置有至少兩個(gè)加工單元，這些加工單元制造并且以錯(cuò)開(kāi)且同步的方式加工，尤其是銑削出具有三維形狀的非對(duì)稱的工件，其中，共同地控制加工單元并且在加工期間使這些加工單元不受限制地沿所有空間方向運(yùn)動(dòng)或者移行，其中，四個(gè)加工單元也能夠與以錯(cuò)開(kāi)且同步的方式加工工件。由于共同的控制，始終已知工件和工具的相應(yīng)的位置，并且能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)上的預(yù)給定最佳地控制工具，其中，在相應(yīng)的構(gòu)件上的工具的位置是在不同的部位上并且隨著工具能夠達(dá)到胚料/工件上的各個(gè)位置。
[0006]本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案的特征在于，加工單元以分別與要制造的工件有關(guān)的方式彼此成角度β地布置。因此，能夠以有利的方式來(lái)制成非對(duì)稱的工件。
[0007]本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案的特征在于，工件靜止地布置并且必要時(shí)使其繞軸線逐步地運(yùn)動(dòng)。由于靜止的布置，工件的位置在加工期間是固定的，其中，為了下一個(gè)加工步驟，亦即，加工新的(培爾頓式輪斗)表面而使工件進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。
[0008]在此，工件可能是培爾頓式葉輪、栗葉輪或例如是齒輪。但是，也能夠這樣地在短時(shí)間內(nèi)加工其它的復(fù)雜的三維的表面，例如(卡普蘭式)透平葉片，因?yàn)槭冀K已知工具相對(duì)于工件的精確的位置。在此，卡普蘭式葉片以能繞水平的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方式夾緊，并且在表面上從兩側(cè)同時(shí)加工。
【附圖說(shuō)明】
[0009]當(dāng)前，結(jié)合附圖示例性地描述本發(fā)明，其中:
[0010]圖1示出具有兩個(gè)加工單元的本發(fā)明的變型方案；
[0011]圖2示出具有四個(gè)加工單元的本發(fā)明的變型方案；
[0012]圖3示出加工步驟的俯視圖；
[0013]圖4示出根據(jù)圖3的加工步驟的側(cè)視圖；
[0014]圖5示出另一個(gè)加工步驟的俯視圖，并且
[0015]圖6示出所述另一個(gè)加工步驟的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有兩個(gè)加工單元1、2的加工機(jī)床的變型方案。在這里，這些加工單元示例性地作為工作臺(tái)機(jī)床繪出。但是原則上，也能夠用具有銑削加工單元的工業(yè)機(jī)器人來(lái)代替工作臺(tái)機(jī)床。這基本上取決于工件的尺寸和材料，由此也得出了要施加的力。為了保持精度且也為了獲得對(duì)應(yīng)很高的切削速度，在很大的工件的情況下優(yōu)選使用工作臺(tái)機(jī)床。
[0017]例如對(duì)工件5而言在這里示出有用于培爾頓式葉輪的作為半成品的很大的鍛造盤(pán)。但是同樣能夠是用于很大的齒輪的很大的鍛造盤(pán)或者用于弗朗西斯式葉輪的很大的鍛造件。工具載體6、7能分別沿工件5的切向方向10、11以及沿與之垂直的方向12、13朝著工件5移動(dòng)。但是，工件載體6、7同樣能沿豎直方向(亦即，從附圖平面向外地)移動(dòng)。由此，在空間上給出了所有的自由度并且實(shí)際上能夠調(diào)整工具的各個(gè)位置。但是這對(duì)于各個(gè)工具而言是不同的。
[0018]在圖2中示出了四個(gè)加工單元1、2、3、4的布置。為每個(gè)加工單元分配有各自的工件載體6、7、8、9。示出為工作臺(tái)機(jī)床的各個(gè)加工單元能夠沿實(shí)際切向方向10、11、14、15并且沿方向12、13、16、17運(yùn)動(dòng)進(jìn)入到工件中。顯而易見(jiàn)地，也能夠進(jìn)行所有的加工單元的豎直運(yùn)動(dòng)并且進(jìn)而是對(duì)應(yīng)的工具的豎直運(yùn)動(dòng)，其中，所有的運(yùn)動(dòng)可以彼此無(wú)關(guān)地且不受限制地實(shí)施。因此，能夠塑造出所有期望的三維的幾何結(jié)構(gòu)并且加工出它們的表面。
[0019]現(xiàn)在借助于用于培爾頓式葉輪的胚料詳細(xì)示出胚料的加工。在此，在第一步驟中，進(jìn)行針對(duì)外部形狀的半成品的預(yù)切削以及各種孔的加工。
[0020]在另一步驟中，去除材料體積的一大部分。在此，銑削頭具有90°的角位置。在該加工步驟中，只在靠上的工件半體上進(jìn)行銑削。作為下一個(gè)步驟，進(jìn)行具有傾斜的角頭位置(Winkelkopfstellung)的銑削，以便盡可能深地加工靠?jī)?nèi)的輪斗輪廓。顯而易見(jiàn)地，首先針對(duì)靠上的工件半體進(jìn)行一次該步驟。隨后，進(jìn)行工件的翻轉(zhuǎn)以及重復(fù)具有90°的角頭位置和接下來(lái)具有用于仍未加工的工件半體的傾斜的角頭位置的銑削。緊接著，進(jìn)行輪斗內(nèi)側(cè)、輪斗后側(cè)和切割部的精加工。
[0021]圖3示出了在水平加工時(shí)的俯視圖。在此，帶有工具載體(銑削頭)6的加工單元I是主機(jī)床，利用該主機(jī)床首先測(cè)試所有的加工程序。加工單元I的角頭(銑削頭)6的旋轉(zhuǎn)角度α基本上取決于工件5的直徑和構(gòu)件幾何結(jié)構(gòu)的工件可接近性。由要制造的培爾頓式輪斗的總數(shù)量和奇數(shù)的輪斗旋轉(zhuǎn)件的數(shù)量得出在加工單元I的角頭(銑削頭)6與加工單元2的角頭(銑削頭)7之間的角β。由此得到的是，加工單元I始終加工偶數(shù)的輪斗節(jié)段并且加工單元2始終加工奇數(shù)的輪斗節(jié)段。利用這種分配確保的是，兩個(gè)加工單元從不加工一個(gè)或同一個(gè)輪斗節(jié)段。如果兩個(gè)加工單元1、2已完成到這種類型的輪斗副上的加工并且角頭6、7位于限定的且不與工件碰撞的位置中，就使工作臺(tái)進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)輪斗角度節(jié)段。因此，按照序列加工所有的輪斗。在此，通過(guò)兩個(gè)角頭6、7的加工以錯(cuò)開(kāi)且同步的方式進(jìn)行，亦即，兩個(gè)工具以相同的數(shù)控程序同步地工作，但是工具頭在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)地開(kāi)始加工。
[0022]圖4是根據(jù)圖3的加工步驟的側(cè)視圖。除了加工單元1、2和角頭(銑削頭)6、7之外，在這里也可看到工作臺(tái)18，該工作臺(tái)設(shè)計(jì)為圓臺(tái)，并且工件5在該工作臺(tái)上夾緊。
[0023]圖5和圖6示出了帶有豎直加工的下述的加工步驟。帶有對(duì)應(yīng)的角頭(銑削頭)6、7的加工單元1、2在這里以如下高度來(lái)定位，S卩，角頭(銑削頭)6、7能夠到達(dá)培爾頓式輪斗的整個(gè)縱深。以這種方式，進(jìn)行輪斗內(nèi)側(cè)、輪斗后側(cè)和切割部的精準(zhǔn)的精加工。
[0024]在其它構(gòu)件，例如齒輪上，不需要鍛造盤(pán)的翻轉(zhuǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于在加工機(jī)床、尤其銑床中加工胚料的方法，其特征在于，設(shè)置有至少兩個(gè)加工單元(1、2、3、4)，所述加工單元制造并且以錯(cuò)開(kāi)且同步的方式加工，尤其是銑削出帶有三維形狀的非對(duì)稱的工件(5)，其中，共同地控制加工單元(1、2、3、4)并且在加工期間使所述加工單元不受限制地在所有空間方向上運(yùn)動(dòng)或者移行。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，四個(gè)加工單元(1、2、3、4)以錯(cuò)開(kāi)且同步的方式加工工件(5)。3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加工單元(1、2、3、4)以分別與要制造的工件有關(guān)的方式彼此成角度β地布置。4.按照權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述工件(5)靜止地布置并且必要時(shí)使所述工件繞軸線步進(jìn)地進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。5.按照權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述工件(5)是培爾頓式葉輪、栗葉輪或齒輪。6.按照權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，以培爾頓式輪斗、葉輪葉片或齒的雙倍的角度節(jié)段使所述工件(5)進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。7.一種用于加工胚料的加工機(jī)床，尤其是銑床，其特征在于，設(shè)置有至少兩個(gè)加工單元(1、2、3、4)，所述加工單元制造并且以同步的方式加工，尤其是銑削出帶有三維形狀的非對(duì)稱的工件(5)，其中，加工單元(1、2、3、4)與共同的控制單元連接，并且以不受限制地能在所有空間方向上運(yùn)動(dòng)或者移行的方式來(lái)實(shí)施。8.按照權(quán)利要求7所述的加工機(jī)床，其特征在于，設(shè)置有四個(gè)加工單元(1、2、3、4)。9.按照權(quán)利要求7或8所述的加工機(jī)床，其特征在于，所述加工單元(1、2、3、4)以分別與要制造的工件有關(guān)的方式彼此成角度β地布置。10.按照權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的加工機(jī)床，其特征在于，所述工件(5)靜止地布置在工作臺(tái)(18)上，并且所述工作臺(tái)(18)必要時(shí)能繞軸線步進(jìn)地運(yùn)動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于加工胚料的方法及設(shè)備。設(shè)置有至少兩個(gè)加工單元(1、2、3、4)，這些加工單元制造并且以錯(cuò)開(kāi)且同步的方式加工，尤其是銑削出帶有三維形狀的非對(duì)稱的工件(5)，其中，共同地控制加工單元(1、2、3、4)并且在加工期間使這些加工單元不受限制地沿所有空間方向運(yùn)動(dòng)或者移行。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的加工機(jī)床。由此，可以顯著減少加工時(shí)間。
【IPC分類】B23C3/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105312646
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510765302
【發(fā)明人】約瑟夫·克拉塞爾, 馬丁·普雷特勒-赫勒, 馬克西米利安·察赫, 阿道夫·克拉姆鮑爾, 馬庫(kù)斯·邁爾
【申請(qǐng)人】安德里特斯公開(kāi)股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日
【公告號(hào)】EP2979809A1