专利名称：在加工机床或铣床中从各个方向加工毛坯的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及借助一个加工机床如铣床从各个方向对毛坯或预加工了的工件进行加工、来生产在其三维形状上最终被加工好的部件的方法，及用于实施这种方法的加工机床如铣床。
背景技术：
在涡轮叶片制造领域中通常用多轴加工方式进行加工。这意味着，毛坯首先接受一个前置粗加工，接着精加工叶片区域，然后加工头端及最后加工基部。在各个加工步骤之间必需用手或通过机器人转换工件的夹持，因为通常铣床仅能够进行单一的加工步骤及尤其因为工件的每次夹持或保持仅允许加工一定的区域。这种类型的加工通常称为所谓的“箱式加工”，因为每个机床仅对一个确定的加工步骤负责及因为工件在每个加工步骤后被中间存储在一个箱中。
这种加工的问题主要在于这样的事实这种加工线中的速度总是被最慢的加工步骤确定。此外在各个单元如铣床、测量站、清洗工位等昂贵的装置之间需要多个工件传送过程及在制造过程中导致大量的时间损耗。
发明内容
因此本发明的任务在于，提出一种借助一个单一的加工机床如铣床从各个方向加工毛坯的方法及装置，它能用尽可能少的加工步骤及装卡来实现成品部件的加工。在此，该加工机床能够进行不同的操作如铣，钻、车和/或腐蚀等。因此在这方面铣床的概念应被广泛地理解，即涉及这样的加工机床，它不仅能铣，而且需要时也可车、钻、电化学腐蚀、磨削、淬火等。
本发明这样地解决该任务毛坯在第一加工步骤中被至少一个夹持适配器固定及由加工机床/铣床将一个第一区域加工成其最后的、与按照规定的使用相应的部分形状，及接着在第二加工步骤中该部分被加工的毛坯由至少一个专用适配器夹持在已被最终加工好的所述第一区域中，及由该同一加工机床/铣床将其余区域加工成其最后的、与按照规定的使用相应的整体形状。
因此本发明的技术方案为根据独立权利要求的方法及根据权利要求11的加工机床/铣床以及根据权利要求20的该加工机床/铣床的应用。
本发明的核心在于，在第一步骤中为了加工，毛坯被这样夹持或在加工机床如铣床的加工空间中借助适配器被这样地固定，即，工件的每个未通过固定被适配器覆盖的区域或不是加工机床如铣床的加工不能触及到的区域在第一步骤中被加工成其最后的、与按照规定的使用相应的三维形状。这允许以后工件可借助另一专用适配器固定，该专用适配器作用在工件上确定的、已被最终加工好的区域上，及该专用适配器可运动地支承在加工机床或铣床的同一床身单元上，以便继续地加工。当然，在此，该固定这样地进行，即被最终继续加工的、所述部分已被加工的毛坯的所有还未被加工的区域可被同一加工机床如铣床不受限制地触及。因此可以作到，在第二加工步骤中在同一加工机床如铣床上无需该部分被加工的毛坯的再次转换夹持即可最终被加工到其整体的三维形状。
这是完全出人意料的，因为各个加工步骤包括铣削操作，如粗加工及精加工，它们使大的力施加在工件上及迄今这始终阻碍着技术人员做到在单一机床上仅用两次装卡使工件加工到其最终的形状。通常其原因总是在加工时产生的力导致工件的损坏或导致最终工件的质量不够(例如由于振动、力矩等)。但本发明表明，在第一加工步骤中就可以使这些功能面加工到其最终形状，及这时这些功能面立即可用于第二加工步骤的夹持，及该第二加工步骤可用同一加工机床如铣床来实现。
装卡次数的减少及仅使用一个加工机床如铣床导致了制造过程的显著简化，成本的节约(较少的加工时间，较少的部件传送装置，较少的铣床等)，及仍允许符合最高质量要求的最终形状的制造。用于第一加工步骤的适配器到用于第二加工步骤的专用夹持适配器的直接转交无需使用机器人，这允许以极其简单、确定的方式从一个装卡转换到另一装卡，这导致必要的调整的减少。在这方面“确定的方式”表示用于取出该部分被加工的工件的装置、即专用夹持适配器在完全确定的位置上抓住工件，以使得该部分被加工的工件接着可在同样完全确定的位置上在第二加工步骤中被完全加工好。因此该专用夹持适配器的有效构型(夹持点的距离及类型)通常取决于工件的所述部分被加工区域的轮廓。
可由上述方法实现的符合规定的整体形状可以是由一个毛坯通过所述操作得到的任何部件。特别适合的是，该方法用来制造如在涡轮机(汽轮机或燃气轮机)中使用的部件。优选该部件是一个涡轮机的转子叶片或导向叶片。
根据本发明的第一优选实施形式，毛坯是由金属或陶瓷材料制造的矩形或圆柱形或多面体形状的毛坯，尤其优选的是平行六面体形状的块件形式的毛坯或是一个铸件毛坯或锻压毛坯。同样可能的是，毛坯以已预加工好的形状提供给根据本发明的方法。出人意料地，根据本发明的方法也可成功地制造这种难以加工的工件，且对最后形状部分的质量无影响。
根据本发明的另一优选实施形式，所述部分形状是在端头部分和基部部分上留有未加工的超出部分的形状，其中尤其优选的是在第一加工步骤时在这些超出部分与所述部分形状之间设有切槽(Einschnitte)。被证实合适的是，所提出的方法用于制造例如导向叶片或转子叶片或涡轮叶片，其中所述部分形状在该情况下是叶片头端，叶片的片区及叶片的基部，及其中在第一加工步骤后在头端及基部上留有被夹持适配器夹持的超出部分，这些超出部分接着在第二加工步骤中被去除。
根据本发明的另一优选实施形式，在两个加工步骤中，工件被一个单一的、在三个空间方向(X，Y，Z)可移动的、及携带用于夹持一个加工刀具的可旋转主轴的铣削主轴加工。
尤其是在大的毛坯情况下被证实有利的是，不仅设有一个夹持适配器，而且设置两个可在它们之间夹持工件的夹持适配器。相应地根据本发明的另一优选实施形式，在第一加工步骤中工件被固定在两个在端头侧及基部侧夹持毛坯的夹持适配器中，及在两个夹持适配器之间的露出区域中的第一区域被加工出来，其中优选的是，夹持适配器被两个夹持滑座这样地引导，以使得工件相对加工该工件的铣削主轴可沿一个第一轴移动及可绕该第一轴转动。工件绕该第一轴的可转动性具有其优点，即工件也可由铣削主轴进行车削加工。沿该第一轴的可移动性将导致当铣削主轴与夹持滑座同时相对移动时可实现加工刀具与工件的高相对速度，而无需工件或加工刀具单独以相应的更高速度移动。
在绕该第一轴的可转动性方面尤其优选的是，对于两个夹持适配器可彼此无关地构造该可转动性。这意味着，两个夹持适配器在夹持滑座上可被以不同速度及以相反或相同方向地控制。基本地且与本方法无关地被证实出人意料地实用的、两个夹持适配器的这种彼此无关的可转动性的优点在于，当工件在两侧上被夹持适配器夹持后，通过两个夹持适配器的轻微的相反转动可使工件夹紧，这导致了工件在夹持适配器中更好的夹持。该夹紧状态可通过电子方式记录及在整个第一加工步骤中被保持或需要时也可再校正或增高。对于工件上出现的相应扭转可在铣削主轴的电子控制的程序中考虑及被校正。
为了在同一加工机床如铣床上在使用同一铣削主轴的情况下简单地实现第二加工步骤，根据本发明方法的另一实施例，在用铣削主轴的第一加工步骤后，所述部分被加工的毛坯由至少一个专用夹持适配器自动夹持在已被最终加工好的所述第一区域中，即不需要由机器人转换夹持。接着该至少一个夹持适配器被松开及从铣削主轴的工作区域中移走，以便不干扰第二加工步骤。然后该部分被加工的毛坯在被夹持在专用夹持适配器中的情况下被同一铣削主轴加工成其最后的、与按照规定的使用相应的整体形状，即当在第一加工步骤期间用于夹持在适配器中的超出部分这时在第二加工步骤中被去除及在涡轮叶片的情况下使其头端及基部加工成最终形状。在此，被证实有利的是，至少一个专用夹持适配器被固定在至少一个可绕一个第二轴转动的摆动架上，该摆动架本身被安装在一个摆动滑架单元上，该滑架单元可沿一个第三轴移动及可绕该第三轴转动地支承，其中必要时摆动架还可垂直于该第三轴移动。这样构成的摆动架一方面允许从用于第一加工步骤的适配器直接自动转换地夹持到用于第二加工步骤的专用夹持适配器上，另一方面它允许通过其可运动性通过同一铣削主轴实现第二加工步骤，因为摆动架能够使部分被加工的工件可运动地夹持在铣削主轴的加工区域中。由此完全地取消了通常具有的、借助机器人从一个夹持部分向第二夹持部分转移所述工件的中间步骤。如在第一加工步骤期间夹持在适配器中那样，这时摆动架绕第二轴的可转动性也可有利地在使用两个摆动架的情况下彼此无关地被调节，以致对于第二加工步骤可通过两个摆动架轻微的相反转动使工件夹紧及很好地固定。
根据本发明的另一优选实施形式，在第一或第二加工步骤后被最终加工好的整体形状被净化和/或测量和/或在第二步骤后包装。用于实施这些步骤的相应装置可在同一加工机床或铣床上实施，这些步骤还可包括施加材料码或部件材料码，但它们也可在后置步骤上在其它单元上实现。同样可以，在加工前通过一个材料码阅读工位导入毛坯，它或是单独地或构成为加工机床或铣床的一部分。该材料码阅读工位用于将一定的NC(数控)程序分配给加工过程的控制部分。
本发明的方法被证实特别适用于制造导向叶片或动叶片或具有或不具有围带的涡轮叶片。尤其在制造具有范围从N4至N5及公差为+-0.002mm的表面的、长度在120至2400mm范围中的、及旋转直径为50至400mm的、及重量为10至400kg的这种大部件时，本发明的方法可在单个加工机床如铣床上应用，而在此情况下不会出现稳定性(尽管力臂大)及加工头可接近性的问题。
根据本发明的方法的其它优选实施形式被描述在从属权利要求中。
如开始部分所述地，本发明还涉及用于实施如上所述的方法的加工机床如铣床。该加工机床如铣床的特征在于它具有一个可在三个空间方向上移动的铣削主轴，借助该铣削主轴可在一个加工区域加工工件；该加工机床如铣床具有至少一个夹持滑座，借助它可对于第一加工步骤夹持被固定在夹持适配器中的工件；及该加工机床如铣床还具有至少一个摆动架，借助它所述部分被加工的工件可由至少一个专用夹持适配器夹持在工件的已被最终加工好的所述第一区域中，以用于第二加工步骤。在此情况下铣削主轴以有利方式设置在夹持滑座的一侧上，而摆动架设置在夹持滑座的另一侧上。因此在第二加工步骤中当夹持在摆动架中进行加工时该至少一个夹持滑座可简单地从铣削主轴的加工区域中移开。
典型地，在此，为铣削主轴设有一个可在设于床身上的后导轨上在X方向移动的基部滑架单元，一个在该基部滑架单元上可在Y方向上移动的Y滑架单元，及一个在Y滑架单元上可在Z方向上移动的Z滑架单元以及一个在Z滑架单元上可绕一个旋转轴(Rundachse)转动的、携带加工刀具的UNI主轴。对于尤其加工上面所给出尺寸的叶片，铣削主轴相对机床结构零点可沿X方向移动+/-1000至1200mm，及可沿Y方向移动+/-300至350mm以及可沿Z方向移动+900至1000mm及-90至110mm，及其中尤其优选的是UNI主轴可绕该旋转轴转动+/-90至100度。
根据本发明的加工机床如铣床的另一优选实施形式，设有两个夹持滑座，它们在第一加工步骤中使工件保持在两个在头端侧及基部侧夹持毛坯的夹持适配器中。其中优选的是，这些夹持适配器被这两个夹持滑座这样地引导，以使得所述工件相对加工工件的铣削主轴沿第一轴移动及可绕该第一轴转动，及其中尤其优选的是，绕这两个夹持适配器的第一轴的所述转动可彼此无关地、同步地或异步地、以不同或相同的转速地实现。特别简单及实际地、即紧凑及具有大的可相对运动性地，最好夹持滑座的移动轴与铣削主轴的X方向平行地设置。为了能尤其加工如上所述的大叶片，夹持滑座应可沿第一轴在床身单元上移动+或-130至170mm(相对左或右夹持滑座)及移动-或+1100至1600mm(相对左或右夹持滑座)，及可绕第一轴形成无限的转动。
根据本发明的加工机床如铣床的另一优选实施形式的特征在于所述至少一个专用夹持适配器这样地构成，即它可自动地夹持固定在夹持适配器中的部分被加工的工件；及该至少一个夹持滑座可从铣削主轴的加工区域中移开，其中优选该至少一个专用夹持适配器被固定在至少一个可绕一个第二轴转动的摆动架上，该摆动架本身设置在一个摆动滑架单元上，该摆动滑架单元可沿一个第三轴移动，及可绕该第三轴转动地支承，其中该摆动架还可垂直于该第三轴移动地支承。如上所述，在使用两个摆动架的情况下绕所述第二轴的可转动性以有利方式构成彼此无关的，以致对于第二加工步骤可通过轻微的相反转动夹紧工件。对于轴彼此的相对配置应指出，摆动架的第二轴有利地与铣削主轴的X方向平行地设置，和/或第三轴与铣削主轴的X方向平行地设置。为了例如能加工如上所述的大叶片，摆动架可绕第二轴转动+/-50至60度，摆动滑架单元可沿第三轴移动+或-1200至1800mm及-或+80至120mm(相对左或右摆动滑架单元)及绕该轴转动+/-50至60度，及摆动架可垂直于第三轴移动-50至60mm或+140至150mm。
根据本发明的加工机床如铣床的其它优选实施形式被描述在从属权利要求中。
此外本发明还涉及如上所述的方法或装置在制造导向叶片或转子叶片或涡轮叶片上的应用，尤其是用于制造具有或不具有围带的、具有范围从N4至N5及公差为+-0.002mm的表面的、长度在120至2400mm范围中的、及旋转直径为50至400mm的、及重量为10至400kg的涡轮叶片。
以下将借助实施例并结合附图来详细描述本发明。附图为图1具有21个轴的铣床的透视图；图2可更好看到摆动架的、图1中铣床的另一视图；图3当在夹持滑座中夹持着工件(带有用于铸造或锻造的叶片的专用适配器的涡轮叶片)时的根据图1的铣床的加工区域的细节图；图4在机床零点的位置上的根据图1的铣床的视图；图5一个被夹持的毛坯的视图；图6夹持在夹持适配器中的部分被加工好的叶片的侧视图；及图7夹持在NC摆动架上的部分被加工好的叶片的侧视图。
具体实施例方式
图1及2表示一个叶片铣床的透视图。该铣床具有一个床身1，在该床身上支承着各个部件。在床身1上在其后侧以一个确定的角度设有两个用于UNI铣削主轴7的基部滑架单元3的导轨2。在中间区域设有用于A轴滑架11及12的两个导轨9。在前部设有用于两个摆动架21的导轨10。在导轨2与9之间整体地形成一个切屑通道13。为了不造成床身的削弱，床身被横向筋加固。在执行主轴的X-行程(X)的UNI铣削主轴7的基部滑架单元3上安装着UNI铣削主轴7的Y-滑架单元4，借助该Y-滑架单元可进行主轴的Y-行程(Y)。Z-滑块5相对Y-滑架4上的Y-行程转过90度地安装。借助该Z-滑块主轴进行Z-行程(Z)。UNI主轴7本身被安装在一个旋转轴8上，借助该旋转轴，该UNI主轴7可摆动+/-110度。
为了纯的转动工作，在快速运行的主轴的法兰盘部分中设有一个固定的刀具夹具系统，例如一个HSK接口。借助两个夹持滑座11及12的两个绕轴A或C转动的叶片旋转轴16及17，被夹持的叶片既可运行在旋转工作方式也可运行在NC(数控)运行方式。它们构成两个叶片旋转轴A及C。为了接收夹持适配器，这些旋转轴设有标准HSK接口。这两个叶片旋转轴16及17安装在两个旋转直线滑架11及12上，通过它们，这些旋转直线滑架可执行直线运动U及V。
当需要时，这两个NC直线轴U及V可作为GANTRY轴工作。对于更高的进给速度，铣削主轴6的X直线轴逆着两个NC直线轴U及V地被驱动，使得不仅可使加速度斜率(Beschleunigungsrampen)减半，而且使最大铣削速度加倍。
UNI电动机主轴本身组合在一个旋转轴8中及通过快速夹持系统固定。从机床到UNI电动机主轴7的能量及信号传送是通过所谓的插接式接口来实现的。
在前侧上装有两个摆动滑架单元18及19，它们进行两个直线运动X’及U’。在这些摆动滑架单元上安装了两个推杆翻转轴B’及V’，它们可使推杆及由此使摆动架21连同它们的专用夹持适配器22翻转到所需位置。两个推杆进行直线运动Z’及W’，以便到达正确的驶出点。
在推杆上安装了两个NC摆动架21，它们进行转动或者说调节运动A’及C’。
在摆动架上装有两个专用夹持适配器22，用于在完成的区域上接收被部分铣削好的叶片，这些专用夹持适配器液压地夹持(对此尤其参见图7)。
为了更换专用夹持适配器22可将每个专用夹持适配器向右及向左向床身端部移动到一个被保护区域中。在这里可在主时间上并行地被更换。
图3表示当进行第一加工步骤期间铣床的加工区域中的细节部分。在此可看到，毛坯是如何在其两端上由两个适配器14通过成型夹持适配器被夹持的，及尽可能整个设置在两个夹持点之间的区域被通过加工刀具25加工。
图4表示在机床零点上的机床位置，各个滑架及单元相对该机床零点具有以下的偏移量。它针对两个不同的机器类型，一个为小的类型(HSTM800)及一个为大的类型(HSTM2000)。
其中主要轴的值如下轴HSTM800HSTM2000X+/-1050mm +/-1200mm
Y+/-310mm +/-310mmZ+910mm +910mm-100mm -100mmU+150mm +150mm-1100mm-1550mmV-150mm -150mm+1100mm+1550mmA/C 无限 无限B+/-95度+/-95度对于具有摆动架21的前置装置的值如下左摆动架轴HSTM800HSTM2000X’ +1260mm+1700mm-100mm -100mmZ’ -55mm -55mm+145mm +145mmB’ 0 0+50度 +50度A’ +/-55度+/-55度右摆动架轴HSTM800HSTM2000U’ -1260mm-1700mm
+100mm +100mmW’ -55mm -55mm+145mm +145mmV’ 0 0+50度 +50度C’ +/-55度 +/-55度对于上面给出的不同量值，一个这样的铣床具有6×9×4.5m的尺寸。
接下来将描述使用刚才所述的机床从各个方向加工毛坯的方法。这里所要实现的整体形状例如是一个涡轮叶片。在此情况下，图5至7表示该制造方法的各个步骤。
作为原材料，这里使用下列形状及材料棒料(矩形，圆形或其它任意的横截面)，锻造或铸造的毛坯，并设有用于质量管理的材料标记(被激光加工出的、敲击出或旋出的数字，字母标记)。
在此，待实现的整体形状要求有下列质量叶片质量表面N4-N5公差 +/-0.002mm尺寸长度 ＞120mm＜2400mm旋转直径 ＞50mm＜800mm重量 ＞10kg
＜400kgHSTM机床的装料及卸料为此将一个任意形状的毛坯1用手和/或借助一个装卸系统装入该叶片铣床，后者可位于一个柔性加工单元中，及在加工后通过相同的传送系统取出。该方法在此借助两种不同的毛坯来演示，其中一种是指使用原材料棒形式的毛坯1(以下给出的方法步骤顺序中的第1点)及另一种是指使用铸造或锻造叶片形式的毛坯1(以下给出的方法步骤顺序中的第2点)。在使用原材料棒的情况下，它直接地通过一个机器人夹持；而在复杂部件如铸造或锻造叶片的情况下，毛坯首先被夹持在一个适配器中，及接着毛坯与适配器一起通过机器人导入机床中。这样的毛坯1的真正加工接着被描述在以下的第3点中。
1)原材料棒形式的毛坯11.1)将该原材料棒放置在一个装料带或装料斜坡上，通过它使得原材料棒达到向装卸系统传送的过渡位置上。
1.2)这里原材料棒被定向用于确定的转交。
1.3)这时原材料棒被一个抓取器夹持及借助装卸系统移动到材料码阅读工位上。
1.4)材料码被读出及传送给加工导控系统。
1.5)由此进行单义登记及对原材料棒分配一个生产号。
1.6)然后借助装卸系统将原材料棒传送到铣床(HSTM)。
1.7)然后将原材料棒移到铣床中两个A轴(NC旋转轴16及17)
之间的转交位置或夹持位置上。
1.8)通过装卸系统向A轴16或17的方向上的移动和/或通过其上装有轴16，17的两个NC直线轴11，12的移动，使原材料棒达到一些/或一个原材料棒夹持适配器14中。在原材料棒夹持适配器14夹紧(例如通过止挡31精确定位及通过夹爪30固定)后，装卸系统将离开机床加工空间及接收FMS(柔性加工系统)中的其它任务。(图5及6)。
1.10)开始真正的加工步骤(以下的第3点)。
2)铸造或锻造叶片形式的毛坏12.1)在铸造及锻造叶片的情况下，在加工单元的外部在一个专门设计的夹持面上将一个夹持叶片基部和/或头端的成型夹持适配器14夹持在一个调节及夹持装置中，在该装置上使叶片向中心定向。然后带有一侧或两侧的成型夹持适配器14的叶片被引入到托架站中的一个夹持托架上。
2.1)然后使被装料的托架引入托架轨道站中。
2.2)为了取出一个夹持在成型夹持适配器中的叶片(GSS)必需使它移动到向装卸系统的转交位置上。
2.3)在取出GSS以前读出其材料码及传送到加工导控系统。
2.4)为了该叶片的进一步单义识别，通过一个标记系统标记一个施加在所述成型夹持适配器14之一上的芯片。
2.5)由此进行GSS的单义登记及分配给GSS一个生产号。
2.6)然后通过装卸系统的抓取器抓住该GSS及由它交给铣床(HSTM)。(对此参见图3，其中夹持适配器14被表示为用于一个GSS的成型夹持适配器)。
2.7)然后将GSS在铣床中移动到两个A轴(NC旋转轴11，12)之间的转交位置或夹持位置上。
2.8)通过装卸系统向A轴方向上的移动和/或通过两个NC直线轴11，12的移动，使这些或这个成型夹持适配器14被固定及夹持在该一个或这些A轴中。
2.9)在成型夹持适配器14被夹持后，装卸系统将离开机床加工空间及接收FMS中的其它任务。(图5及6)。
2.10)开始真正的加工步骤(以下的第3点)。
现在毛坯1通过两个夹持滑座11及12之间的两个夹持适配器14夹持或在单边支座的情况下仅由一个夹持滑座夹持，见图5及6。在此，如图6中所见，毛坯的通常位于夹持滑座11，12的旋转轴线33上的重心35与叶片旋转中心34通常不重叠。
3)铣床中的真正加工步骤3.1)在第一加工步骤内的第一步骤中，在第一次装卡中进行被夹持叶片的菱形部分、通道及头端区域的所有粗铣操作，直到进行到叶片最终轮廓的一个确定的加工余量上。该操作可通过通常的铣削或螺旋(线，面)粗加工进行。为此借助一个集成的刀具更换器在UNI电动机主轴7中夹持粗铣刀具。粗铣本身借助一个NC程序进行。
3.2)在该第一加工步骤内的第二步骤中，借助所谓半精加工刀具将已夹持的、已粗铣的叶片通过螺旋铣(Helifrsen)及直线铣相对最终轮廓加工到一个恒定的加工余量(+0.2至1.2mm)上。该加工余量与叶片类型相关。对于一些不同的叶片类型也可省掉该步骤3.2)。
3.3)在第一加工步骤内的第三步骤中，然后借助所谓的精加工刀具将完整的叶片通道通过螺旋铣(Helifrsen)加工到所需的轮廓及表面质量上。
3.4)在第一加工步骤内的第四步骤中，加工出头端及基部的菱形面-包括叶片悬挂及密封部分在内，即在该步骤中加工出基部几何结构的功能面(H型基部等)。
3.5)然后仍然在第一次装卡中借助位置或轮廓测量系统(卡规或激光测量系统)进行涡轮叶片的测量。这些测量数据被提供用于建文挡，及必要时建立用于下个涡轮叶片加工所需的校正数据并且将它们传送给控制部分及导控系统，用于包括在相应的NC程序中。
在该操作后除了头端及基部上的两个端面外叶片已被加工好及第一加工步骤到此结束。
3.6)为了能加工这两个端面，通过两个A旋转轴16，17及直线轴U，V使叶片的菱形位置移动到一个确定的转交位置(A轴的转角)上。
为了转交，两个摆动架21被移到铣床前侧的该转交位置中。
然后这些摆动架21(参见图7)通过其摆动轴B’或V’摆入及然后向机床中心移动。在该推杆上设有一个专用夹持装置22，然后通过该专用夹持装置将叶片液压夹紧在专用夹持及接收爪中。
为了精确地定位，该专用夹持装置22通过NC摆动轴A’或C’附加地定位。对于不同的叶片几何结构，可在工作空间的外部在机床前侧的左及右面，主时间上并行地更换专用夹持及接收爪14。此外夹持行程可通过更换伸长的液压缸来增大。
3.7)当叶片被夹紧在两个专用夹持装置22中后，使两个成型夹持适配器14松开及使A轴11，12向右、左外侧移动到所谓的停放位置上。这对于避免以后与铣削主轴7及轴Y，Z及B相撞是有必要的。
3.8)为了基部及头端端面的实际加工，在长叶片的情况下，使两个摆动架21向右或左移动，以便使UNI主轴7等得到足够的自由空间。
3.9)然后通过在UNI主轴7上换入所需的刀具，必要时通过B电机轴转过90度完成这两个面的铣削。
3.10)需要时，在一定情况下进行位置检查。
3.11)在从叶片清除所有脏污的清洗过程后，在UNI主轴7上夹持一个或多个位置或轮廓测量系统(卡规或激光测量系统)。此外可在此换入一个表面质量测量系统。借助这些仪器对叶片进行测量。测量数据在一个操作计算机中被处理及必要时可进行校正处理。此外在这里可建立质量文挡。
因此在第二次装卡中结束了第二加工步骤。
3.12)接着通过抬起摆动架21使叶片翻转到向装卸系统的转交工位上。
3.13)然后借助相同的装卸系统-需要时在事先更换抓取器后-使叶片移动到标记工位上，以便在这里对叶片设置一个单义码(通常为数字码)。
3.14)在作上该标记后，使叶片到达一个清洗及防腐机，然后从这里引出叶片。
权利要求
1.用于借助一个加工机床如铣床(10)从各方向对毛坯(32)加工的方法，其特征在于在第一加工步骤中，毛坯(32)被至少一个夹持适配器(14)固定及由一个加工机床如铣床将一个第一区域(26-28)加工成其最后的、与按照规定的使用相应的部分形状，及在第二加工步骤中，部分被加工的毛坯由至少一个专用夹持适配器(22)夹持在已被最终加工好的所述第一区域(26-28)中，及由该相同的加工机床如铣床将其余区域(36)加工成其最后的、与按照规定的使用相应的整体形状。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述毛坯(32)是由金属或陶瓷材料制成的矩形或圆柱形或多面体形状的毛坯，尤其优选的是平行六面体形块件形式的毛坯或者是一个铸造或锻造的毛坯。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于该毛坯(32)还没经受过预加工步骤。
4.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于所述部分形状(26-28)是在端头部分和基部部分上留有未加工的超出部分(36)的形状，其中尤其优选的是在第一加工步骤时在这些超出部分(36)与所述部分形状(26-28)之间设有切槽。
5.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于所述整体形状(26-28)是一个涡轮叶片或一个导向叶片或转子叶片；及所述部分形状(26-28)是叶片头端(26)，叶片的片区(27)及叶片的基部(28)，其中在第一加工步骤后在头端(26)及基部(28)上留有被夹持适配器(14)夹持的超出部分(36)，这些超出部分接着在第二加工步骤中被去除。
6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于在两个加工步骤中，所述工件被一个单一的、可在三个空间方向(X，Y，Z)上移动的、及携带一个用于夹持一个加工刀具(25)的可旋转主轴(7)的铣削主轴(6)加工。
7.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于在第一加工步骤中所述工件被夹持在两个在端头侧及基部侧夹持住毛坯(32)的夹持适配器(14)中，及在这两个夹持适配器(14)之间的露出区域中的第一区域(26-28)被加工出来，其中优选夹持适配器(14)被两个夹持滑座(11，12)这样地引导，以使得工件相对加工该工件的铣削主轴(6)可沿一个第一轴(U，V)移动及可绕该第一轴转动(A，C)，及其中尤其优选绕这两个夹持适配器(14)的所述第一轴(A，C)的所述转动可彼此无关地、同步地或异步地、以相同的或不同转速地实现。
8.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于在用铣削主轴(6)加工的第一加工步骤后，部分被加工的毛坯由至少一个专用夹持适配器(22)自动夹持在已被最终加工好的所述第一区域(26-28)中，该至少一个夹持适配器(14)被松开及从铣削主轴(6)的工作区域中移走，及该部分被加工的毛坯在被夹持在专用夹持适配器(22)中的情况下被该同一铣削主轴(6)加工成其最后的、与按照规定的使用相应的整体形状，其中尤其优选该至少一个专用夹持适配器(22)被固定在至少一个可绕一个第二轴(A’，C’)转动的摆动架(21)上，该摆动架(21)本身被安装在一个摆动滑架单元(18，19)上，该滑架单元可沿一个第三轴(X’，U’)移动及可绕该第三轴转动(B’，V’)地支承，其中摆动架(21)还可垂直于该第三轴(W’，Z’)移动。
9.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于该被最终加工好的整体形状(68，82)在第二加工步骤后被净化和/或测量和/或包装。
10.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于所述被最终加工好的整体形状是一个导向叶片或一个具有或不具有围带的涡轮叶片，尤其是具有范围从N4至N5及公差为+-0.002mm的表面的、长度在120至2400mm范围中的、及旋转直径为50至400mm的、及重量为10至400kg的涡轮叶片。
11.用于实施根据权利要求1至10中一项的方法的加工机床如铣床，其特征在于该加工机床如铣床具有一个可在三个空间方向上移动的铣削主轴(6)，借助该铣削主轴可在一个加工区域加工工件；该加工机床如铣床具有至少一个夹持滑座(11，12)，借助它可对于第一加工步骤夹持被夹持在夹持适配器(14)中的工件；及该加工机床如铣床还具有至少一个摆动架(21)，借助它所述部分被加工的工件可由至少一个专用夹持适配器(22)夹持在工件的已被最终加工好的所述第一区域(26-28)中，以用于第二加工步骤。
12.根据权利要求11的加工机床如铣床，其特征在于为铣削主轴(6)设有一个可在设于床身(1)上的后导轨(2)上在X方向移动的基部滑架单元(3)，一个在该基部滑架单元上可在Y方向上移动的Y滑架单元(4)，及一个在Y滑架单元(4)上可在Z方向上移动的Z滑架单元(5)以及一个在Z滑架单元(5)上可绕一个旋转轴(8)转动的、携带加工刀具(25)的UNI主轴(7)。
13.根据权利要求12的加工机床如铣床，其特征在于铣削主轴(6)相对机床结构零点可沿X方向移动+/-1000至1200mm，及可沿Y方向移动+/-300至350mm以及可沿Z方向移动+900至1000mm及-90至110mm，及其中尤其优选UNI主轴(7)可绕该旋转轴(8)转动+/-90至100度。
14.根据权利要求11，12或13的加工机床如铣床，其特征在于设有两个夹持滑座(11，12)，它们在第一加工步骤中使工件保持在两个在头端侧及基部侧夹持毛坯(32)的夹持适配器(14)中，其中优选这些夹持适配器(14)被这两个夹持滑座(11，12)这样地引导，以使得所述工件相对加工工件的铣削主轴(6)沿第一轴(U，V)移动及可绕该第一轴转动(A，C)，及其中尤其优选绕这两个夹持适配器(14)的第一轴(A，C)的所述转动可彼此无关地、同步地或异步地、以相同的或不同转速地实现，及其中尤其优选夹持滑座(11，12)的移动轴(U，V)与根据权利要求12的铣削主轴(6)的X方向平行地设置。
15.根据权利要求14的加工机床如铣床，其特征在于这些夹持滑座(11，12)可沿所述第一轴(U，V)相对机床结构的零点在床身单元(1)上分别移动+或-130至170mm及分别移动-或+1100至1600mm；及可绕第一轴(A，C)无限地转动。
16.根据权利要求11至15中一项的加工机床如铣床，其特征在于所述至少一个专用夹持适配器(22)这样地构成，即它可自动地夹持固定在夹持适配器(14)中的部分被加工的工件上；及该至少一个夹持滑座(11，12)可从铣削主轴(6)的加工区域中移开，其中优选该至少一个专用夹持适配器(22)被固定在至少一个可绕一个第二轴(A’，C’)转动的摆动架(21)上，该摆动架(21)本身设置在一个摆动滑架单元(18，19)上，该摆动滑架单元可沿一个第三轴(X’，U’)移动，及可绕该第三轴转动(B’，V’)地支承，其中该摆动架(21)还可垂直于该第三轴移动(W’，Z’)。
17.根据权利要求16的加工机床如铣床，其特征在于该摆动架(21)的该第二轴(A’，C’)与根据权利要求12的铣削主轴(6)的X方向平行地设置。
18.根据权利要求16或17中一项的加工机床如铣床，其特征在于该第三轴(X’，U’)与根据权利要求12的铣削主轴(6)的X方向平行地设置。
19.根据权利要求16至18中一项的加工机床如铣床，其特征在于摆动架(21)可绕该第二轴(A’，C’)转动+/-50至60度，这些摆动滑架单元(18，19)相对机床结构零点可沿该第三轴(X’，U’)移动+或-1200至1800mm及-或+80至120mm及相对机床结构零点绕该轴(B’，V’)转动+/-50至60度；及摆动架(21)相对机床结构零点可垂直于第三轴(W’，Z’)移动-50至60mm或+140至150mm。
20.根据权利要求11至19中一项的装置应用于制造一种导向叶片或转子叶片或涡轮叶片，尤其是具有或不具有围带的、具有范围从N4至N5及公差为+-0.002mm的表面的、长度在120至2400mm范围中的、及旋转直径为50至400mm的、及重量为10至400kg的涡轮叶片。
全文摘要
用于实施根据本发明的方法的加工机床如铣床具有一个可在三个空间方向上移动的铣削主轴(6)，借助该铣削主轴可在一个加工区域加工工件，其中该加工机床如铣床具有至少一个夹持滑座(11，12)，借助它可对于第一加工步骤夹持被固定在夹持适配器(14)中的工件。该加工机床如铣床还具有至少一个摆动架(21)，借助它，所述部分被加工的工件可由至少一个专用夹持适配器(22)夹持在所述已被最终加工好的第一区域(26－28)中，以用于第二加工步骤。
文档编号B23C3/18GK1646247SQ03807598
公开日2005年7月27日 申请日期2003年1月24日 优先权日2002年1月31日
发明者弗朗兹·基勒, 约瑟夫·舍雷尔 申请人:阿尔斯通技术有限公司