用于加工胚料的方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在加工机床，尤其是铣床中加工胚料的方法，以及用于执行所述方法的加工机床。
【背景技术】
[0002]在加工胚料时往往必须切削很大的体积。这尤其出现在由锻造胚料制成培尔顿式叶轮时。但是其它的构件，例如透平叶轮、栗叶轮或者齿轮也能够通过切削由锻造胚料来制造。构件可能具有直至50吨的胚料重量，其中至多三分之二产生为切肩。这种类型的工件当今利用较大的铣床来制造，其中，这些工件在加工台上夹紧。在加工期间，加工机床、例如铣床沿两个方向，亦即，基本上水平且竖直地在工件上运动，而台在径向上转动。在完成一个培尔顿式轮斗的加工之后，使工件转动一个角度，从而能够开始下一个培尔顿式轮斗的加工。
[0003]这通常持续多个星期，直至完成工件的加工。在加工中，必须从完整的材料中塑造出复杂的、三维的自由形状的构件几何结构，这例如是培尔顿式轮斗。为了减少加工时间和运行时间，可以以简单的方式同时使用两个或多个加工单元。但是这无法实现，因为多数工件是非对称的，亦即，具有奇数数量的培尔顿式轮斗、奇数数量的在齿轮上的齿、奇数数量的在弗兰西斯涡轮中的桨叶等。在这里，在例如两个加工单元的对置地布置的工具的情况下，工具往往定位在例如培尔顿式轮斗的构件表面的不同位置上，由此无法实现工件的运动。
【发明内容】
[0004]当前，本发明的任务是，针对以很大的切削功率来加工胚料来说，在保持表面质量的同时，显著减少工件的加工时间和运行时间。
[0005]因此本发明的特征在于，设置有至少两个加工单元，这些加工单元制造并且以错开且同步的方式加工，尤其是铣削出具有三维形状的非对称的工件，其中，共同地控制加工单元并且在加工期间使这些加工单元不受限制地沿所有空间方向运动或者移行，其中，四个加工单元也能够与以错开且同步的方式加工工件。由于共同的控制，始终已知工件和工具的相应的位置，并且能够根据结构上的预给定最佳地控制工具，其中，在相应的构件上的工具的位置是在不同的部位上并且随着工具能够达到胚料/工件上的各个位置。
[0006]本发明的有利的改进方案的特征在于，加工单元以分别与要制造的工件有关的方式彼此成角度β地布置。因此，能够以有利的方式来制成非对称的工件。
[0007]本发明的有利的设计方案的特征在于，工件静止地布置并且必要时使其绕轴线逐步地运动。由于静止的布置，工件的位置在加工期间是固定的，其中，为了下一个加工步骤，亦即，加工新的(培尔顿式轮斗)表面而使工件进一步转动了一个角度。
[0008]在此，工件可能是培尔顿式叶轮、栗叶轮或例如是齿轮。但是，也能够这样地在短时间内加工其它的复杂的三维的表面，例如(卡普兰式)透平叶片，因为始终已知工具相对于工件的精确的位置。在此，卡普兰式叶片以能绕水平的轴线转动的方式夹紧，并且在表面上从两侧同时加工。
【附图说明】
[0009]当前，结合附图示例性地描述本发明，其中:
[0010]图1示出具有两个加工单元的本发明的变型方案；
[0011]图2示出具有四个加工单元的本发明的变型方案；
[0012]图3示出加工步骤的俯视图；
[0013]图4示出根据图3的加工步骤的侧视图；
[0014]图5示出另一个加工步骤的俯视图，并且
[0015]图6示出所述另一个加工步骤的侧视图。
【具体实施方式】
[0016]在图1中示出了根据本发明的带有两个加工单元1、2的加工机床的变型方案。在这里，这些加工单元示例性地作为工作台机床绘出。但是原则上，也能够用具有铣削加工单元的工业机器人来代替工作台机床。这基本上取决于工件的尺寸和材料，由此也得出了要施加的力。为了保持精度且也为了获得对应很高的切削速度，在很大的工件的情况下优选使用工作台机床。
[0017]例如对工件5而言在这里示出有用于培尔顿式叶轮的作为半成品的很大的锻造盘。但是同样能够是用于很大的齿轮的很大的锻造盘或者用于弗朗西斯式叶轮的很大的锻造件。工具载体6、7能分别沿工件5的切向方向10、11以及沿与之垂直的方向12、13朝着工件5移动。但是，工件载体6、7同样能沿竖直方向(亦即，从附图平面向外地)移动。由此，在空间上给出了所有的自由度并且实际上能够调整工具的各个位置。但是这对于各个工具而言是不同的。
[0018]在图2中示出了四个加工单元1、2、3、4的布置。为每个加工单元分配有各自的工件载体6、7、8、9。示出为工作台机床的各个加工单元能够沿实际切向方向10、11、14、15并且沿方向12、13、16、17运动进入到工件中。显而易见地，也能够进行所有的加工单元的竖直运动并且进而是对应的工具的竖直运动，其中，所有的运动可以彼此无关地且不受限制地实施。因此，能够塑造出所有期望的三维的几何结构并且加工出它们的表面。
[0019]现在借助于用于培尔顿式叶轮的胚料详细示出胚料的加工。在此，在第一步骤中，进行针对外部形状的半成品的预切削以及各种孔的加工。
[0020]在另一步骤中，去除材料体积的一大部分。在此，铣削头具有90°的角位置。在该加工步骤中，只在靠上的工件半体上进行铣削。作为下一个步骤，进行具有倾斜的角头位置(Winkelkopfstellung)的铣削，以便尽可能深地加工靠内的轮斗轮廓。显而易见地，首先针对靠上的工件半体进行一次该步骤。随后，进行工件的翻转以及重复具有90°的角头位置和接下来具有用于仍未加工的工件半体的倾斜的角头位置的铣削。紧接着，进行轮斗内侧、轮斗后侧和切割部的精加工。
[0021]图3示出了在水平加工时的俯视图。在此，带有工具载体(铣削头)6的加工单元I是主机床，利用该主机床首先测试所有的加工程序。加工单元I的角头(铣削头)6的旋转角度α基本上取决于工件5的直径和构件几何结构的工件可接近性。由要制造的培尔顿式轮斗的总数量和奇数的轮斗旋转件的数量得出在加工单元I的角头(铣削头)6与加工单元2的角头(铣削头)7之间的角β。由此得到的是，加工单元I始终加工偶数的轮斗节段并且加工单元2始终加工奇数的轮斗节段。利用这种分配确保的是，两个加工单元从不加工一个或同一个轮斗节段。如果两个加工单元1、2已完成到这种类型的轮斗副上的加工并且角头6、7位于限定的且不与工件碰撞的位置中，就使工作台进一步转动两个轮斗角度节段。因此，按照序列加工所有的轮斗。在此，通过两个角头6、7的加工以错开且同步的方式进行，亦即，两个工具以相同的数控程序同步地工作，但是工具头在时间上错开地开始加工。
[0022]图4是根据图3的加工步骤的侧视图。除了加工单元1、2和角头(铣削头)6、7之外，在这里也可看到工作台18，该工作台设计为圆台，并且工件5在该工作台上夹紧。
[0023]图5和图6示出了带有竖直加工的下述的加工步骤。带有对应的角头(铣削头)6、7的加工单元1、2在这里以如下高度来定位，S卩，角头(铣削头)6、7能够到达培尔顿式轮斗的整个纵深。以这种方式，进行轮斗内侧、轮斗后侧和切割部的精准的精加工。
[0024]在其它构件，例如齿轮上，不需要锻造盘的翻转。
【主权项】
1.一种用于在加工机床、尤其铣床中加工胚料的方法，其特征在于，设置有至少两个加工单元(1、2、3、4)，所述加工单元制造并且以错开且同步的方式加工，尤其是铣削出带有三维形状的非对称的工件(5)，其中，共同地控制加工单元(1、2、3、4)并且在加工期间使所述加工单元不受限制地在所有空间方向上运动或者移行。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，四个加工单元(1、2、3、4)以错开且同步的方式加工工件(5)。3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加工单元(1、2、3、4)以分别与要制造的工件有关的方式彼此成角度β地布置。4.按照权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件(5)静止地布置并且必要时使所述工件绕轴线步进地进一步运动。5.按照权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件(5)是培尔顿式叶轮、栗叶轮或齿轮。6.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于，以培尔顿式轮斗、叶轮叶片或齿的双倍的角度节段使所述工件(5)进一步运动。7.一种用于加工胚料的加工机床，尤其是铣床，其特征在于，设置有至少两个加工单元(1、2、3、4)，所述加工单元制造并且以同步的方式加工，尤其是铣削出带有三维形状的非对称的工件(5)，其中，加工单元(1、2、3、4)与共同的控制单元连接，并且以不受限制地能在所有空间方向上运动或者移行的方式来实施。8.按照权利要求7所述的加工机床，其特征在于，设置有四个加工单元(1、2、3、4)。9.按照权利要求7或8所述的加工机床，其特征在于，所述加工单元(1、2、3、4)以分别与要制造的工件有关的方式彼此成角度β地布置。10.按照权利要求7到9中任一项所述的加工机床，其特征在于，所述工件(5)静止地布置在工作台(18)上，并且所述工作台(18)必要时能绕轴线步进地运动。
【专利摘要】本发明涉及一种用于加工胚料的方法及设备。设置有至少两个加工单元(1、2、3、4)，这些加工单元制造并且以错开且同步的方式加工，尤其是铣削出带有三维形状的非对称的工件(5)，其中，共同地控制加工单元(1、2、3、4)并且在加工期间使这些加工单元不受限制地沿所有空间方向运动或者移行。本发明还涉及一种用于执行该方法的加工机床。由此，可以显著减少加工时间。
【IPC分类】B23C3/16
【公开号】CN105312646
【申请号】CN201510765302
【发明人】约瑟夫·克拉塞尔, 马丁·普雷特勒-赫勒, 马克西米利安·察赫, 阿道夫·克拉姆鲍尔, 马库斯·迈尔
【申请人】安德里特斯公开股份有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年7月29日
【公告号】EP2979809A1