EP3331663A1 - Bearbeitungszentrum zur spanenden bearbeitung eines länglichen werkstücks - Google Patents

Bearbeitungszentrum zur spanenden bearbeitung eines länglichen werkstücks

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Publication number
EP3331663A1
EP3331663A1 EP16785370.4A EP16785370A EP3331663A1 EP 3331663 A1 EP3331663 A1 EP 3331663A1 EP 16785370 A EP16785370 A EP 16785370A EP 3331663 A1 EP3331663 A1 EP 3331663A1
Authority
EP
European Patent Office
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workpiece
longitudinal direction
machining
clamping
machine bed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16785370.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Susanne Kamenzky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3331663A1 publication Critical patent/EP3331663A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/52—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism a single rotating pair
    • B23Q1/527—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism a single rotating pair with a ring or tube in which a workpiece is fixed coaxially to the degree of freedom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B3/00—General-purpose turning-machines or devices, e.g. centre lathes with feed rod and lead screw; Sets of turning-machines
    • B23B3/06—Turning-machines or devices characterised only by the special arrangement of constructional units
    • B23B3/065—Arrangements for performing other machining operations, e.g. milling, drilling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C3/00—Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
    • B23C3/002—Milling elongated workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q1/4852—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single sliding pair followed perpendicularly by a single rotating pair
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q1/72—Auxiliary arrangements; Interconnections between auxiliary tables and movable machine elements
    • B23Q1/76—Steadies; Rests
    • B23Q1/763—Rotating steadies or rests
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y10T29/5114—Lathe and tool
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/306664—Milling including means to infeed rotary cutter toward work
    • Y10T409/307672—Angularly adjustable cutter head

Definitions

  • the present invention relates to a machining center, in particular a 5-axis milling machine, for cutting machining ⁇ tung an elongated workpiece, in particular a turbine blade, having an elongated, extending in a longitudinal direction of the machine bed, a processing device movable held on the machine bed, two Clamping devices, which are held in the longitudinal direction opposite to each other on the machine bed and designed for clamping the free ends of the workpiece and for rotating the clamped workpiece about a workpiece axis of rotation, wherein at least one clamping device in the longitudinal direction of the
  • Machine bed is movable and at least one Spannein ⁇ direction has designed for rotating the tensioned workpiece drive means, in particular a step ⁇ motor, and held on the machine bed, positioned between the clamping devices and movable in the longitudinal direction bezel. Furthermore, the present invention relates to a method for processing an elongate workpiece, in particular a turbine blade in such a machining center.
  • a blank is normally cast in a first step. This is then processed with material removal, for example, by grinding ⁇ fen, milling or the like in a machining center to remove burrs formed during casting and / or form the precise final geometry of the blade root or the blade. Alternatively, it is also possible to machine turbine blades without prior casting of a blank directly from the full.
  • machining centers of the type mentioned are used inter alia. They usually include an elongated one a machine bed extending in a longitudinal direction, and two chucks held longitudinally opposite each other on the machine bed and adapted both for gripping the free ends of the workpiece and for rotating the clamped workpiece about a workpiece axis of rotation.
  • one of the Spanneinrich ⁇ obligations in the longitudinal direction of the machine bed is at least movable to be able to arrange a workpiece to be machined between the clamping devices and at least one of the clamping devices has a designed for rotating the clamped part drive means, for example in the form of a stepping motor ,
  • a machining device which is held movably relative to the clamped workpiece and designed for receiving and for driving a machining unit.
  • a movable in the longitudinal direction bezel can be posi ⁇ tioned. This serves to support the workpiece to be machined ⁇ piece in a central region between the two clamping devices to counteract a deflection of the long workpiece.
  • the present invention provides a machining center of the type mentioned, which characterized in that is positioned on the machine bed, a second bezel between the clamping devices and movable in the longitudinal direction, and that both
  • Clamping devices each have a designed for rotating the tensioned workpiece drive means, in particular a stepper motor.
  • a second bezel may be arranged to machine a free end of a workpiece held between the chucks and centrally supported by the first bezel so as to support the workpiece immediately adjacent the free end to be machined.
  • the engagement between the clamping device holding the free end to be machined and the workpiece can be released and the clamping device moved in such a way that the free end is accessible for the pending machining. Thanks to the fact that both clamping devices are movable in the longitudinal direction and have their own drive device, the machining of both free ends of the workpiece is possible.
  • the two clamping devices and the two steady rests are arranged on a common linear guide and can be moved along it.
  • a common linear guide ensures that the relative alignment of the clamping devices and the steady rests is maintained when the clamping devices or the steady rests are moved in the longitudinal direction.
  • a common linear guide can be provided inexpensively on the machine bed of the machining center and facilitates the control of the clamping devices and the steady rests.
  • the processing device on a separate, in the
  • the clamping devices, the steady rests and the processing device are each arranged on a separate machine table, which is held on an associated linear guide and movable along it.
  • each bezel has an annular base body having on its inside a provided with clamping elements and rotatably formed around the workpiece axis of rotation ring element.
  • the ring element which is designed to be rotatable about the workpiece rotational axis, makes it possible to rotate the workpiece held by the clamping elements within the annular basic body about the workpiece axis of rotation.
  • each bezel has a separate drive device which is designed to rotate the tensioned workpiece about the workpiece axis of rotation.
  • the gesonder ⁇ th driving devices of the steady rests can prevent torsion of the workpiece about the workpiece longitudinal axis when they are driven in synchronism with the drive means of the clamping devices during machining.
  • a tensioned workpiece can also be rotated solely by the drive means of the lunettes, which may be advantageous in special cases.
  • FIG. 1 shows a perspective side view of a machining center ⁇ processing according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a designed as a 5-axis milling machine Bear ⁇ processing center 1, which is used for machining an elongated workpiece, in particular a turbine blade.
  • the machining center 1 comprises an elongated machine bed 2 extending in an X-direction, the X-direction in the present case corresponding to the longitudinal direction.
  • a processing device 3 is movable held in the present case, a milling unit 4 rotatably receives about a machining axis B and is advantageously designed for receiving alternative machining units, such as for receiving a grinding, drilling and / or
  • the processing device 3 is arranged on a machine table 5 and movable relative to this along a linear guide not shown in a Y-direction which extends perpendicular to the X-direction.
  • the machine table 5 is in turn arranged on the machine bed 2 and can be moved relative thereto along a linear guide 6 extending in the X-direction.
  • the machining center 1 further comprises two clamping devices 7, which are held in the X direction opposite one another on the machine bed 2 and designed for clamping the free ends of the workpiece and for rotating the clamped workpiece about a workpiece axis of rotation A extending in the X direction.
  • both clamping devices 7 each have corresponding clamping means and a drive device designed to rotate the clamped workpiece, for example in the form of a stepping motor.
  • the two clamping devices 7 are each arranged on a machine table 8 and are movable relative thereto along a linear guide 9 extending in a Z direction, the Z direction extending both perpendicular to the X direction and perpendicular to the Y direction ,
  • the machine tables are maintained as ⁇ derum movable along a common extending in the X-direction and secured to the machine bed 2 linear guide 10th
  • the machining center 1 comprises two lunettes 11 held on the machine bed 2 and positioned between the clamping devices 7.
  • the steady rests 11 are each arranged on a machine table 8 and movable relative thereto along a linear guide 9 extending in the Z direction.
  • the machine tables 8 are in turn movable on the linear guide extending in the X direction held on which the clamping devices 7 are positioned.
  • Each bezel 11 has an annular base body 12, which is provided on its inner side with a rotatable about the workpiece axis A ring member 13.
  • the ring element 13 is equipped with clamping elements 14, which receive and fix a clamped between the clamping devices 7 workpiece between them.
  • each bezel 11 comprises a separate drive device (not shown), which is designed for rotating the tensioned workpiece about the workpiece axis of rotation A.
  • the tensioned workpiece about the workpiece axis of rotation A.
  • Lunettes 11 but also be executed without separate drive means.
  • the free ends of the workpiece are clamped using the two clamping devices 7, wherein the workpiece is held in a central region between the two clamping devices 7 using at least one of the two lunettes 11. Then, the workpiece is machined in an area between the free ends thereof.
  • the workpiece For machining a free end of the workpiece, the workpiece is clamped immediately before the free end to be machined using the adjacently arranged bezel 11, while the other bezel 11 continues to support the workpiece in a central region between the clamping devices 7. Then, the clamping means of the free end to be machined holding clamping device 7 are released, whereupon the clamping device 7 is moved away in the X direction from the free end of the workpiece to be machined, that the free end for processing by the processing unit 4 is accessible. Then, the free end of the workpiece is processed with the processing unit 4. During this machining, the workpiece may optionally be retained by one or more of the drive means
  • An essential advantage of the method described above is that the entire workpiece can be machined with the machining center 1. During machining, at least three regions of the workpiece can always be fixed, which allows a very precise machining of the workpiece.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum, insbesondere 5-Achs-Fräsmaschine (1), zur spanenden Bearbeitung eines länglichen Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel, mit einem länglichen, sich in einer Längsrichtung (X) erstreckenden Maschinenbett (2), einer an dem Maschinenbett (2) bewegbar gehaltenen Bearbeitungseinrichtung (3), zwei Spanneinrichtungen (7), die in der Längsrichtung (X) einander gegenüberliegend an dem Maschinenbett (2) gehalten und zum Einspannen der freien Enden des Werkstücks und zum Drehen des eingespannten Werkstücks um eine Werkstückdrehachse (A) ausgelegt sind, wobei wenigstens eine Spanneinrichtung (7) in der Längsrichtung (X) des Maschinenbetts (2) verfahrbar ist und wenigstens eine Spanneinrichtung (7) eine zum Drehen des gespannten Werkstücks ausgelegte Antriebseinrichtung aufweist, insbesondere einen Schrittmotor, und einer an dem Maschinenbett (2) gehaltenen, zwischen den Spanneinrichtungen (7) positionierten und in der Längsrichtung (X) verfahrbaren Lünette (11), wobei eine zweite Lünette (11) an dem Maschinenbett (2) gehalten, zwischen den Spanneinrichtungen (7) positioniert und in der Längsrichtung (X) verfahrbar ist, und beide Spanneinrichtungen (7) jeweils in der Längsrichtung (L) verfahrbar sind und eine zum Drehen des gespannten Werkstücks ausgelegte Antriebseinrichtung aufweisen, insbesondere einen Schrittmotor.

Description

Bearbeitungszentrum zur spanenden Bearbeitung eines
länglichen Werkstücks
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum, insbesondere eine 5-Achs-Fräsmaschine, zur spanenden Bearbei¬ tung eines länglichen Werkstücks, insbesondere einer Turbi¬ nenschaufel, mit einem länglichen, sich in einer Längsrichtung erstreckenden Maschinenbett, einer an dem Maschinenbett bewegbar gehaltenen Bearbeitungseinrichtung, zwei Spanneinrichtungen, die in der Längsrichtung einander gegenüberliegend an dem Maschinenbett gehalten und zum Einspannen der freien Enden des Werkstücks und zum Drehen des eingespannten Werkstücks um eine Werkstückdrehachse ausgelegt sind, wobei wenigstens eine Spanneinrichtung in der Längsrichtung des
Maschinenbetts verfahrbar ist und wenigstens eine Spannein¬ richtung eine zum Drehen des gespannten Werkstücks ausgelegte Antriebseinrichtung aufweist, insbesondere einen Schritt¬ motor, und einer an dem Maschinenbett gehaltenen, zwischen den Spanneinrichtungen positionierten und in der Längsrichtung verfahrbaren Lünette. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines länglichen Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel in einem solchen Bearbeitungs Zentrum.
Bei der Herstellung einer Turbinenschaufel wird normalerweise in einem ersten Schritt ein Rohling gegossen. Dieser wird anschließend unter Materialabtrag beispielsweise durch Schlei¬ fen, Fräsen oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum be- arbeitet, um beim Gießen entstandene Grate zu entfernen und/oder die präzise Endgeometrie des Schaufelfußes oder des Schaufelblattes auszubilden. Alternativ ist es aber auch möglich, Turbinenschaufeln ohne vorheriges Gießen eines Rohlings unmittelbar aus dem Vollem spanend zu bearbeiten.
Für die spanende Bearbeitung von Turbinenschaufeln werden unter anderem Bearbeitungszentren der eingangs genannten Art eingesetzt. Sie umfassen normalerweise ein längliches, sich in einer Längsrichtung erstreckendes Maschinenbett sowie zwei Spanneinrichtungen, die in der Längsrichtung einander gegenüberliegend an dem Maschinenbett gehalten und sowohl für das Einspannen der freien Enden des Werkstücks als auch für das Drehen des gespannten Werkstücks um eine Werkstückdrehachse ausgelegt sind. Hierzu ist wenigstens eine der Spanneinrich¬ tungen in der Längsrichtung des Maschinenbettes verfahrbar, um ein zu bearbeitendes Werkstück zwischen den Spanneinrichtungen anordnen zu können, und wenigstens eine der Spannein- richtungen weist eine zum Drehen des gespannten Werkstücks ausgelegte Antriebseinrichtung auf, beispielsweise in Form eines Schrittmotors. An dem Maschinenbett ist eine relativ zum gespannten Werkstück bewegbar gehaltene und zur Aufnahme und zum Antreiben einer Bearbeitungseinheit ausgelegte Bear- beitungseinrichtung vorgesehen. Zwischen den Spanneinrichtungen kann eine in der Längsrichtung verfahrbare Lünette posi¬ tioniert sein. Diese dient dazu, das zu bearbeitende Werk¬ stück in einem mittleren Bereich zwischen den beiden Spanneinrichtungen zu stützen, um einer Durchbiegung des langen Werkstückes entgegenzuwirken.
Ein Nachteil solcher Bearbeitungszentren besteht darin, dass sich die freien Enden des Werkstückes, an denen dieses ge¬ spannt ist, nicht bearbeiten lassen. Entsprechend muss das Werkstück dem Bearbeitungszentrum entnommen werden, woraufhin die Bearbeitung der freien Enden in einer separaten Maschine erfolgt. Das erneute Einspannen und Ausrichten des Werkstü¬ ckes ist jedoch mit einem großen Zeitaufwand verbunden und kann mit Fertigungsungenauigkeiten einhergehen, was nicht wünschenswert ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Bearbeitungszentrum sowie ein alternatives Verfahren der eingangs genann- ten Art zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Bearbeitungszentrum der eingangs genannten Art, das da- durch gekennzeichnet ist, dass an dem Maschinenbett eine zweite Lünette zwischen den Spanneinrichtungen positioniert und in der Längsrichtung verfahrbar ist, und dass beide
Spanneinrichtungen jeweils eine zum Drehen des gespannten Werkstücks ausgelegte Antriebseinrichtung aufweisen, insbesondere einen Schrittmotor. Eine solche zweite Lünette kann zur Bearbeitung eines freien Endes eines zwischen den Spanneinrichtungen gehaltenen und mittig durch die erste Lünette gestützten Werkstücks derart angeordnet werden, dass sie das Werkstück unmittelbar benachbart zu dem zu bearbeitenden freien Ende stützt. Daraufhin kann der Eingriff zwischen der das zu bearbeitende freie Ende haltenden Spanneinrichtung und dem Werkstück gelöst und die Spanneinrichtung derart verfahren werden, dass das freie Ende für die anstehende Bearbei- tung zugänglich ist. Dank der Tatsache, dass beide Spanneinrichtungen in Längsrichtung verfahrbar sind und über eine eigene Antriebseinrichtung verfügen, ist die Bearbeitung beider freien Enden des Werkstückes möglich. Vorteilhaft sind die beiden Spanneinrichtungen und die beiden Lünetten an einer gemeinsamen Linearführung angeordnet und entlang dieser verfahrbar. Eine gemeinsame Linearführung stellt sicher, dass die relative Ausrichtung der Spanneinrichtungen und der Lünetten erhalten bleibt, wenn die Spann- einrichtungen oder die Lünetten in der Längsrichtung verfahren werden. Zudem lässt sich eine gemeinsame Linearführung kostengünstig an dem Maschinenbett des Bearbeitungszentrums vorsehen und erleichtert die Steuerung der Spanneinrichtungen und der Lünetten.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Bearbeitungseinrichtung an einer separaten, sich in der
Längsachse erstreckenden Linearführung angeordnet und entlang dieser verfahrbar. Auf diese Weise kann sichergestellt wer- den, dass jeder Bereich des gespannten Werkstücks bearbeitet werden kann. Vorteilhaft sind die Spanneinrichtungen, die Lünetten und die Bearbeitungseinrichtung jeweils an einem separaten Maschinentisch angeordnet, der an einer zugeordneten Linearführung gehalten und entlang dieser verfahrbar ist.
Bevorzugt sind die Spanneinrichtungen, die Lünetten und die Bearbeitungseinrichtung jeweils über zumindest eine weitere Linearführung mit dem zugeordneten Maschinentisch verbunden, die sich senkrecht zu der Längsrichtung des Maschinenbetts erstreckt. Eine weitere Linearführung schafft einen zusätzli¬ chen Freiheitsgrad, innerhalb dessen die Bearbeitungseinheit und das Werkstück relativ zueinander bewegt und positioniert werden können. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist jede Lünette einen ringförmigen Grundkörper auf, der an seiner Innenseite ein mit Spannelementen versehenes und drehbar um die Werkstückdrehachse ausgebildetes Ringelement aufweist. Das um die Werkstückdrehachse drehbar ausgebildete Ringele- ment erlaubt es, das von den Spannelementen innerhalb des ringförmigen Grundkörpers gehaltene Werkstück um die Werkstückdrehachse zu drehen.
Gemäß einer Weiterbildung weist jede Lünette eine gesonderte Antriebseinrichtung auf, die zum Drehen des gespannten Werkstücks um die Werkstückdrehachse ausgelegt ist. Die gesonder¬ ten Antriebseinrichtungen der Lünetten können während der spanenden Bearbeitung eine Torsion des Werkstücks um die Werkstücklängsachse verhindern, wenn sie synchron mit den An- triebseinrichtungen der Spanneinrichtungen angetrieben werden. Zudem kann ein gespanntes Werkstück auch allein durch die Antriebseinrichtungen der Lünetten gedreht werden, was in speziellen Fällen von Vorteil sein kann. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorlie¬ gende Erfindung ferner ein Verfahren zum Bearbeiten eines länglichen Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel, in einem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum, umfassend die Schritte :
- Einspannen der freien Enden des Werkstückes unter Verwendung der beiden Spanneinrichtungen, wobei das Werkstück in einem mittleren Bereich zwischen den beiden Spanneinrichtungen unter Verwendung zumindest einer der beiden Lünetten gehalten wird; und
- Bearbeiten des Werkstücks in einem Bereich zwischen dessen freien Enden, wobei zum Bearbeiten eines freien Endes des Werkstücks die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- Spannen des Werkstückes unmittelbar vor dem zu bearbeitenden freien Ende unter Verwendung einer Lünette, während die andere Lünette das Werkstück in einem mittleren Bereich zwischen den beiden Spanneinrichtungen hält;
- Lösen der Spanneinrichtung, die das zu bearbeitende freie Ende des Werkstücks hält, und Verfahren der Spanneinrich¬ tung weg von dem zu bearbeitenden freien Ende; und
- Bearbeiten des freien Endes des Werkstückes.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums unter Bezug- nähme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
Figur 1 eine perspektivische Seitenansicht eines Bearbei¬ tungszentrums gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 1 zeigt ein als 5-Achs-Fräsmaschine ausgebildetes Bear¬ beitungszentrum 1, das zur spanenden Bearbeitung eines länglichen Werkstücks dient, insbesondere einer Turbinenschaufel. Das Bearbeitungszentrum 1 umfasst ein längliches, sich in einer X-Richtung erstreckendes Maschinenbett 2, wobei die X- Richtung vorliegend der Längsrichtung entspricht. An dem Maschinenbett 2 ist eine Bearbeitungseinrichtung 3 bewegbar gehalten, die vorliegend eine Fräseinheit 4 drehbar um eine Bearbeitungsdrehachse B aufnimmt und vorteilhaft zur Aufnahme alternativer Bearbeitungseinheiten ausgelegt ist, wie beispielsweise zur Aufnahme einer Schleif-, Bohr- und/oder
Erodiereinheit, um nur einige Beispiele zu nennen. Genauer gesagt ist die Bearbeitungseinrichtung 3 auf einem Maschinentisch 5 angeordnet und relativ zu diesem entlang einer nicht näher dargestellten Linearführung in einer Y-Richtung bewegbar, die sich senkrecht zur X-Richtung erstreckt. Der Maschi- nentisch 5 ist wiederum an dem Maschinenbett 2 angeordnet und relativ zu diesem entlang einer sich X-Richtung erstreckenden Linearführung 6 verfahrbar.
Das Bearbeitungszentrum 1 umfasst ferner zwei Spanneinrichtungen 7, die in der X-Richtung einander gegenüberliegend an dem Maschinenbett 2 gehalten und zum Einspannen der freien Enden des Werkstücks und zum Drehen des eingespannten Werkstücks um eine sich in X-Richtung erstreckende Werkstückdrehachse A ausgelegt sind. Beide Spanneinrichtungen 7 weisen hierzu jeweils entsprechende Spannmittel und eine zum Drehen des gespannten Werkstücks ausgelegte Antriebseinrichtung auf, beispielsweise in Form eines Schrittmotors. Die beiden Spann¬ einrichtungen 7 sind jeweils auf einem Maschinentisch 8 angeordnet und relativ zu diesem entlang einer sich in einer Z- Richtung erstreckenden Linearführung 9 bewegbar, wobei sich die Z-Richtung sowohl senkrecht zur X-Richtung als auch senkrecht zur Y-Richtung erstreckt. Die Maschinentische sind wie¬ derum entlang einer gemeinsamen, sich in X-Richtung erstreckenden und am Maschinenbett 2 befestigten Linearführung 10 verfahrbar gehalten.
Darüber hinaus umfasst das Bearbeitungszentrum 1 zwei an dem Maschinenbett 2 gehaltene und zwischen den Spanneinrichtungen 7 positionierte Lünetten 11. Die Lünetten 11 sind jeweils auf einem Maschinentisch 8 angeordnet und relativ zu diesem entlang einer sich in Z-Richtung erstreckenden Linearführung 9 bewegbar. Die Maschinentische 8 sind ihrerseits wiederum an der sich in X-Richtung erstreckenden Linearführung verfahrbar gehalten, an der auch die Spanneinrichtungen 7 positioniert sind. Jede Lünette 11 weist einen ringförmigen Grundkörper 12 auf, der an seiner Innenseite mit einem um die Werkstückdrehachse A drehbar ausgebildeten Ringelement 13 versehen ist. Das Ringelement 13 ist mit Spannelementen 14 ausgestattet, die ein zwischen den Spanneinrichtungen 7 gespanntes Werkstück zwischen sich aufnehmen und fixieren. Weiterhin umfasst jede Lünette 11 eine gesonderte Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) , die zum Drehen des gespannten Werkstücks um die Werkstückdrehachse A ausgelegt ist. Alternativ können die
Lünetten 11 aber auch ohne gesonderte Antriebseinrichtungen ausgeführt sein.
Zum Bearbeiten eines länglichen Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel, werden die freien Enden des Werkstücks unter Verwendung der beiden Spanneinrichtungen 7 eingespannt, wobei das Werkstück in einem mittleren Bereich zwischen den beiden Spanneinrichtungen 7 unter Verwendung zumindest einer der beiden Lünetten 11 gehalten wird. Dann wird das Werkstück in einem Bereich zwischen dessen freien Enden bearbeitet .
Zum Bearbeiten eines freien Endes des Werkstücks wird das Werkstück unmittelbar vor dem zu bearbeitenden freien Ende unter Verwendung der benachbart angeordneten Lünette 11 gespannt, während die andere Lünette 11 das Werkstück weiterhin in einem mittleren Bereich zwischen den Spanneinrichtungen 7 stützt. Dann werden die Spannmittel der das zu bearbeitende freie Ende haltenden Spanneinrichtung 7 gelöst, woraufhin die Spanneinrichtung 7 in X-Richtung derart von dem zu bearbeitenden freien Ende des Werkstücks weg verfahren wird, dass das freie Ende für die Bearbeitung durch die Bearbeitungseinheit 4 zugänglich ist. Daraufhin wird das freie Ende des Werkstücks mit der Bearbeitungseinheit 4 bearbeitet. Während dieser Bearbeitung kann das Werkstück wahlweise durch eine oder mehrere der Antriebseinrichtungen der verbliebenen
Spanneinrichtung 7 oder der Lünetten 11 um die Werkstückdreh- achse A gedreht werden. In analoger Weise kann auch das andere freie Ende des Werkstückes bearbeitet werden.
Ein wesentlicher Vorteil des zuvor beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass sich das gesamte Werkstück mit dem Bearbeitungszentrum 1 bearbeiten lässt. Während der Bearbeitung können dabei stets zumindest drei Bereiche des Werkstücks fixiert werden, was eine sehr genaue Bearbeitung des Werkstückes ermöglicht.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Bearbeitungszentrum,
insbesondere 5-Achs-Fräsmaschine (1),
zur spanenden Bearbeitung eines länglichen Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel,
mit einem länglichen, sich in einer Längsrichtung (X) erstreckenden Maschinenbett (2), einer an dem Maschinenbett (2) be- wegbar gehaltenen Bearbeitungseinrichtung (3) , zwei Spanneinrichtungen (7), die in der Längsrichtung (X) einander gegenüberliegend an dem Maschinenbett (2) gehalten und zum Ein¬ spannen der freien Enden des Werkstücks und zum Drehen des eingespannten Werkstücks um eine Werkstückdrehachse (A) aus- gelegt sind,
wobei wenigstens eine Spanneinrichtung (7) in der Längsrichtung (X) des Maschinenbetts (2) verfahrbar ist und wenigstens eine Spanneinrichtung (7) eine zum Drehen des gespannten Werkstücks ausgelegte Antriebseinrichtung aufweist,
insbesondere einen Schrittmotor,
und einer an dem Maschinenbett (2) gehaltenen, zwischen den Spanneinrichtungen (7) positionierten und in der Längsrichtung (X) verfahrbaren Lünette (11),
dadurch gekennzeichnet, dass
eine zweite Lünette (11) an dem Maschinenbett (2) gehalten, zwischen den Spanneinrichtungen (7) positioniert und in der Längsrichtung (X) verfahrbar ist, und dass beide Spanneinrichtungen (7) jeweils in der Längsrichtung (L) verfahrbar sind und eine zum Drehen des gespannten Werkstücks ausgelegte Antriebseinrichtung aufweisen,
insbesondere einen Schrittmotor.
2. Bearbeitungszentrum (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Spanneinrichtungen (7) und die beiden Lünetten
(11) an einer gemeinsamen Linearführung (10) angeordnet und entlang dieser verfahrbar sind.
3. Bearbeitungszentrum (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bearbeitungseinrichtung (3) an einer separaten, sich in der Längsrichtung (X) erstreckenden Linearführung (6) angeordnet und entlang dieser verfahrbar ist.
4. Bearbeitungszentrum (1) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spanneinrichtungen (7), die Lünetten (11) und die Bearbeitungseinrichtung (3) jeweils an einem separaten Maschinentisch (5, 8) angeordnet sind, der an einer zugeordneten Linearführung (6, 10) gehalten und entlang dieser verfahrbar ist.
5. Bearbeitungszentrum (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spanneinrichtungen (7), die Lünetten (11) und die Bearbeitungseinrichtung (3) jeweils über zumindest eine weitere Linearführung (9) mit dem zugeordneten Maschinentisch (5, 8) verbunden sind, die sich senkrecht zu der Längsrichtung (X) des Maschinenbetts (2) erstreckt.
6. Bearbeitungszentrum (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Lünette (11) einen ringförmigen Grundkörper (12) aufweist, der an seiner Innenseite ein mit Spannelementen (14) versehenes und drehbar um die Werkstückdrehachse (A) ausge¬ bildetes Ringelement (13) aufweist.
7. Bearbeitungszentrum (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Lünette (11) eine gesonderte Antriebseinrichtung auf¬ weist, die zum Drehen des gespannten Werkstücks um die Werk- stückdrehachse (A) ausgelegt ist.
8. Verfahren zum Bearbeiten eines länglichen Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel,
in einem Bearbeitungszentrum (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Einspannen der freien Enden des Werkstückes unter Verwendung der beiden Spanneinrichtungen (7), wobei das Werkstück in einem mittleren Bereich zwischen den beiden Spanneinrichtungen (7) unter Verwendung zumindest einer der beiden Lünet- ten (11) gehalten wird; und
Bearbeiten des Werkstücks in einem Bereich zwischen dessen freien Enden,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Bearbeiten eines freien Endes des Werkstückes die folgen- den Schritte durchgeführt werden:
Spannen des Werkstückes unmittelbar vor dem zu bearbei¬ tenden freien Ende unter Verwendung einer Lünette (11), während die andere Lünette (11) das Werkstück in einem mittleren Bereich zwischen den beiden Spanneinrichtungen (7) hält;
- Lösen der Spanneinrichtung (7), die das zu bearbeitende freie Ende des Werkstücks hält, und Verfahren der Spannein¬ richtung (7) weg von dem zu bearbeitenden freien Ende; und
- Bearbeiten des freien Endes des Werkstückes.
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