用于加工胚料的方法及設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于在加工機床，尤其是銑床中加工胚料的方法，以及用于執行所述方法的加工機床。
【背景技術】
[0002]在加工胚料時往往必須切削很大的體積。這尤其出現在由鍛造胚料制成培爾頓式葉輪時。但是其它的構件，例如透平葉輪、栗葉輪或者齒輪也能夠通過切削由鍛造胚料來制造。構件可能具有直至50噸的胚料重量，其中至多三分之二產生為切肩。這種類型的工件當今利用較大的銑床來制造，其中，這些工件在加工臺上夾緊。在加工期間，加工機床、例如銑床沿兩個方向，亦即，基本上水平且豎直地在工件上運動，而臺在徑向上轉動。在完成一個培爾頓式輪斗的加工之后，使工件轉動一個角度，從而能夠開始下一個培爾頓式輪斗的加工。
[0003]這通常持續多個星期，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雜的、三維的自由形狀的構件幾何結構，這例如是培爾頓式輪斗。為了減少加工時間和運行時間，可以以簡單的方式同時使用兩個或多個加工單元。但是這無法實現，因為多數工件是非對稱的，亦即，具有奇數數量的培爾頓式輪斗、奇數數量的在齒輪上的齒、奇數數量的在弗蘭西斯渦輪中的槳葉等。在這里，在例如兩個加工單元的對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件表面的不同位置上，由此無法實現工件的運動。
【發明內容】
[0004]當前，本發明的任務是，針對以很大的切削功率來加工胚料來說，在保持表面質量的同時，顯著減少工件的加工時間和運行時間。
[0005]因此本發明的特征在于，設置有至少兩個加工單元，這些加工單元制造并且以錯開且同步的方式加工，尤其是銑削出具有三維形狀的非對稱的工件，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動或者移行，其中，四個加工單元也能夠與以錯開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的位置，并且能夠根據結構上的預給定最佳地控制工具，其中，在相應的構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到胚料/工件上的各個位置。
[0006]本發明的有利的改進方案的特征在于，加工單元以分別與要制造的工件有關的方式彼此成角度β地布置。因此，能夠以有利的方式來制成非對稱的工件。
[0007]本發明的有利的設計方案的特征在于，工件靜止地布置并且必要時使其繞軸線逐步地運動。由于靜止的布置，工件的位置在加工期間是固定的，其中，為了下一個加工步驟，亦即，加工新的(培爾頓式輪斗)表面而使工件進一步轉動了一個角度。
[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間內加工其它的復雜的三維的表面，例如(卡普蘭式)透平葉片，因為始終已知工具相對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動的方式夾緊，并且在表面上從兩側同時加工。
【附圖說明】
[0009]當前，結合附圖示例性地描述本發明，其中:
[0010]圖1示出具有兩個加工單元的本發明的變型方案；
[0011]圖2示出具有四個加工單元的本發明的變型方案；
[0012]圖3示出加工步驟的俯視圖；
[0013]圖4示出根據圖3的加工步驟的側視圖；
[0014]圖5示出另一個加工步驟的俯視圖，并且
[0015]圖6示出所述另一個加工步驟的側視圖。
【具體實施方式】
[0016]在圖1中示出了根據本發明的帶有兩個加工單元1、2的加工機床的變型方案。在這里，這些加工單元示例性地作為工作臺機床繪出。但是原則上，也能夠用具有銑削加工單元的工業機器人來代替工作臺機床。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應很高的切削速度，在很大的工件的情況下優選使用工作臺機床。
[0017]例如對工件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。但是同樣能夠是用于很大的齒輪的很大的鍛造盤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。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。由此，在空間上給出了所有的自由度并且實際上能夠調整工具的各個位置。但是這對于各個工具而言是不同的。
[0018]在圖2中示出了四個加工單元1、2、3、4的布置。為每個加工單元分配有各自的工件載體6、7、8、9。示出為工作臺機床的各個加工單元能夠沿實際切向方向10、11、14、15并且沿方向12、13、16、17運動進入到工件中。顯而易見地，也能夠進行所有的加工單元的豎直運動并且進而是對應的工具的豎直運動，其中，所有的運動可以彼此無關地且不受限制地實施。因此，能夠塑造出所有期望的三維的幾何結構并且加工出它們的表面。
[0019]現在借助于用于培爾頓式葉輪的胚料詳細示出胚料的加工。在此，在第一步驟中，進行針對外部形狀的半成品的預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行銑削。作為下一個步驟，進行具有傾斜的角頭位置(Winkelkopfstellung)的銑削，以便盡可能深地加工靠內的輪斗輪廓。顯而易見地，首先針對靠上的工件半體進行一次該步驟。隨后，進行工件的翻轉以及重復具有90°的角頭位置和接下來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，進行輪斗內側、輪斗后側和切割部的精加工。
[0021]圖3示出了在水平加工時的俯視圖。在此，帶有工具載體(銑削頭)6的加工單元I是主機床，利用該主機床首先測試所有的加工程序。加工單元I的角頭(銑削頭)6的旋轉角度α基本上取決于工件5的直徑和構件幾何結構的工件可接近性。由要制造的培爾頓式輪斗的總數量和奇數的輪斗旋轉件的數量得出在加工單元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始終加工偶數的輪斗節段并且加工單元2始終加工奇數的輪斗節段。利用這種分配確保的是，兩個加工單元從不加工一個或同一個輪斗節段。如果兩個加工單元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，就使工作臺進一步轉動兩個輪斗角度節段。因此，按照序列加工所有的輪斗。在此，通過兩個角頭6、7的加工以錯開且同步的方式進行，亦即，兩個工具以相同的數控程序同步地工作，但是工具頭在時間上錯開地開始加工。
[0022]圖4是根據圖3的加工步驟的側視圖。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18，該工作臺設計為圓臺，并且工件5在該工作臺上夾緊。
[0023]圖5和圖6示出了帶有豎直加工的下述的加工步驟。帶有對應的角頭(銑削頭)6、7的加工單元1、2在這里以如下高度來定位，S卩，角頭(銑削頭)6、7能夠到達培爾頓式輪斗的整個縱深。以這種方式，進行輪斗內側、輪斗后側和切割部的精準的精加工。
[0024]在其它構件，例如齒輪上，不需要鍛造盤的翻轉。
【主權項】
1.一種用于在加工機床、尤其銑床中加工胚料的方法，其特征在于，設置有至少兩個加工單元(1、2、3、4)，所述加工單元制造并且以錯開且同步的方式加工，尤其是銑削出帶有三維形狀的非對稱的工件(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動或者移行。2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，四個加工單元(1、2、3、4)以錯開且同步的方式加工工件(5)。3.按照權利要求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的方式彼此成角度β地布置。4.按照權利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于，所述工件(5)靜止地布置并且必要時使所述工件繞軸線步進地進一步運動。5.按照權利要求1到4中任一項所述的方法，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段使所述工件(5)進一步運動。7.一種用于加工胚料的加工機床，尤其是銑床，其特征在于，設置有至少兩個加工單元(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動或者移行的方式來實施。8.按照權利要求7所述的加工機床，其特征在于，設置有四個加工單元(1、2、3、4)。9.按照權利要求7或8所述的加工機床，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的方式彼此成角度β地布置。10.按照權利要求7到9中任一項所述的加工機床，其特征在于，所述工件(5)靜止地布置在工作臺(18)上，并且所述工作臺(18)必要時能繞軸線步進地運動。
【專利摘要】本發明涉及一種用于加工胚料的方法及設備。設置有至少兩個加工單元(1、2、3、4)，這些加工單元制造并且以錯開且同步的方式加工，尤其是銑削出帶有三維形狀的非對稱的工件(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動或者移行。本發明還涉及一種用于執行該方法的加工機床。由此，可以顯著減少加工時間。
【IPC分類】B23C3/16
【公開號】CN105312646
【申請號】CN201510765302
【發明人】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, 馬庫斯·邁爾
【申請人】安德里特斯公開股份有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年7月29日
【公告號】EP2979809A1