WO2016150665A1 - Spannvorrichtung für eine werkzeugmaschine - Google Patents

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WO2016150665A1
WO2016150665A1 PCT/EP2016/054422 EP2016054422W WO2016150665A1 WO 2016150665 A1 WO2016150665 A1 WO 2016150665A1 EP 2016054422 W EP2016054422 W EP 2016054422W WO 2016150665 A1 WO2016150665 A1 WO 2016150665A1
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WO
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holder
foot
clamping device
machine
clamping
Prior art date
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PCT/EP2016/054422
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Inventor
Susanne Kamenzky
Norbert Opitz
Uwe Quinque
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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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
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06—Work-clamping means
    • B23Q3/062—Work-clamping means adapted for holding workpieces having a special form or being made from a special material
    • B23Q3/063—Work-clamping means adapted for holding workpieces having a special form or being made from a special material for holding turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/72—Auxiliary arrangements; Interconnections between auxiliary tables and movable machine elements
    • B23Q1/76—Steadies; Rests
    • B23Q1/763—Rotating steadies or rests

Definitions

  • the present invention relates to a clamping device for clamping an elongate workpiece, in particular a turbine blade, for machining by means of a machine tool, in particular by means of a 5-axis milling machine comprising a foot holder for fixing a foot ⁇ end of the workpiece and at least one other spaced from the foot bracket arranged for fixing a further portion of the workpiece, which are arranged rotatably about a rotational axis of the clamping device. Furthermore, the present invention relates to a machine tool with a ⁇ he inventive clamping device and a method for assembling a clamping device according to the invention on a machine tool.
  • Such clamping devices are known in the prior art in different embodiments and are used for fixing an elongate workpiece to a machining by means of a machine tool.
  • a machining step occurs regularly in the manufacture of turbine blades.
  • a blank is usually cast in a first step.
  • the latter is then fixed in a tensioning device in order to remove the forgings formed during the removal of material, for example by grinding, milling or the like during casting, and / or to form the precise final geometry of the blade root or of the blade.
  • special single vane blade machining centers are used for the manufacture of turbine blades. They generally comprise a foot mount and a head restraint, in each of which the foot and the head end of the turbine be picked up and clamped.
  • the foot holder and the head holder can be held displaceably, for example, on a common linear guide in order to enable the clamping of turbine blades of different lengths.
  • the present invention provides a clamping device of the type mentioned above, at least one further holder is held on a clamping ⁇ frame, wherein the foot holder and the clamping frame are formed to adjacent to a machine bed of the machine tool ⁇ in the Way to attached be that the axis of rotation is perpendicular to the machine bed.
  • the invention is thus based on the idea of providing machine tools, in particular 5-axis milling machines, with a clamping device which permits a machining of elongate workpieces such as turbine blades with high efficiency and precision. This includes the
  • a machine tool can offer the same machining precision as special single blade machining centers when machining turbine blades, since the machining neither bends nor vibrates the turbine blade fixed in the tensioning device. Therefore, a special costly single bucket blade machining center can be dispensed with.
  • the clamping frame comprises two uprights, between which the one further holder is arranged rotatable about the axis of rotation of the clamping device at least, are preferably provided on the support mounting means to mount the clamping frame on the machine bed on opposite ⁇ opposite sides of the foot bracket.
  • a tensioning frame with two supports provides a ER- higher stiffness and a symmetrical arrangement with respect to the axis of rotation of Spannvor ⁇ direction of the clamping frame, which re ⁇ rum laubt moreover, the rigidity of the chuck increases.
  • the foot mount has fastening means which are designed such that the foot mount can be connected to a machine-side coupling point for a rotationally attachable machining table. This allows the use as a "zero ⁇ span system" and, therefore, a particularly simple, time-saving and precise arms of the machine tool. When the tool ⁇ machine has no such coupling position, the foot bracket can alternatively be mounted on a rotating work table.
  • the foot holder has a receptacle for the foot ⁇ end of the workpiece, which clamping elements are assigned ⁇ assigns that the workpiece is clamped in the receptacle.
  • the receptacle serves to define a foot end of the workpiece in the foot holder.
  • the determination can be made according to form-fitting.
  • the use of adjustable clamping elements is possible, which allow the setting of differently shaped foot ends.
  • clamping elements clamping jaws or the like are known, which can be brought for example by clamping screws, elastic elements such as springs or magnets with the foot ⁇ end of the workpiece in abutment.
  • a head holder for fixing a head end of the workpiece opposite the foot end is provided as at least one further holder.
  • An elongated workpiece clamped at both opposite ends yields less under the force of the milling tool than a workpiece clamped only at one end. This he ⁇ increases the machining precision and reduces the wear of the milling tool.
  • the head holder comprises an attachment, which clamping elements are arranged for clamping the head end to ⁇ .
  • the recording is used to determine the work ⁇ piece in the headgear. Regarding their education will verwie ⁇ sen on the recording of the foot holder described above sen.
  • the head holder is preferably displaceable parallel to the axis of rotation of the tensioning device via a linear guide provided on the tensioning frame, in particular on supports of the tensioning frame.
  • a lynette for fixing a middle section of the workpiece is provided as at least one further holder, which is arranged in the rotation axis direction between the foot holder and the head holder on the clamping frame.
  • An Lynette offers the possibility of the workpiece at a central From ⁇ cut set. Characterized a bending or vibration of the workpiece during the cutting machining ⁇ tung is also counteracted by the milling tool, whereby the loading processing precision is increased and the tool wear verrin ⁇ device. Together with the foot mount and the head mount, a Lynette allows the workpiece to be locked in three sections, further increasing machining precision and further reducing tool wear.
  • the Lynette via a provided on the clamping frame linear guide pa ⁇ rallel to the axis of rotation of the clamping device is displaceable.
  • the position of Lynette between the foot and the head-holder tion depends on the milling location and the geometry of the work ⁇ tee and can be selected accordingly.
  • the Lynette an annular base body, which carries on its inner side a rotatable about the axis of rotation of the tensioning device ring element.
  • the clamped workpiece in the Lynette can easily rotate.
  • clamping elements are expediently provided on the ring element, between which a central portion of the workpiece is clamped.
  • two clamping jaws may be diametrically opposed and independently of each other in the radial direction be adjustable so that they come into contact with the central portion of the workpiece. This is possible even with complicated surfaces of the workpiece in the middle section.
  • the present invention provides a tool ⁇ machine, in particular a 5-axis milling machine, with a clamping device according to the invention.
  • An inventive method for mounting such a clamping device on a machine bed of a 5-axis milling machine comprises the steps:
  • the foot holder of the clamping device is attached to the machine bed, in particular connected to a machine-side coupling point for a rotatably attachable processing table;
  • the tensioning frame with at least one further holder, which is held in particular in a provided on the tensioning frame linear guide is attached to the machine bed instant ⁇ Lich of the foot holder, in particular two of the tensioning frame covered supports are mounted on opposite sides of the foot bracket.
  • the foot mount and the tensioning frame are mounted on the machine bed of the machine tool in such a way that the axis of rotation of the
  • Clamping device is perpendicular to the machine bed.
  • Figure 1 is a perspective side view of a Spannvor ⁇ direction according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a plan view of a Lynette of Darge ⁇ presented in Figure 1 clamping device.
  • Figure 3 is a side cross-sectional view of a partially stopped ⁇ tion of the tensioning device shown in Figure 1.
  • Figures 1 to 3 show an embodiment of a he ⁇ inventive clamping device 1 for clamping an elongated workpiece 2, in particular a turbine blade for machining by a machine tool, particularly into ⁇ using a 5-axis milling machine.
  • the Spannvor ⁇ direction 1 is attached to a machine bed MB of the machine tool and defines a rotation axis C, which is perpendicular to the machine bed MB.
  • the workpiece 2 is clamped in the clamping device 1 such that its longitudinal direction is at least substantially parallel to the axis of rotation C of
  • the tensioning device 1 comprises a foot holder 3 for fixing a foot end 4 of the workpiece 2, which is held on the machine bed MB in rotation about the rotation axis C.
  • the foot bracket 3 suitable fasteners (not Darge ⁇ represents) in order to be zero as a clamping system with a maschinenseiti- gen coupling point (not shown) for a rotationally connected at ⁇ engageable processing table.
  • the foot mount 3 may also have attachment means for attachment to a rotating machining table (not shown) of the machine tool.
  • the foot holder 3 has a receptacle 5 for the foot end 4 of the workpiece 2, which is formed in a base body 3 a of the foot holder 3.
  • the recording 5 are two Chucking 6 assigned as clamping elements to clamp the foot end 4 of the workpiece 2 in the receptacle 5.
  • one of the jaws 6 is fixed and the other jaw 6 via an adjusting screw 7, which passes through the base body 3a of the foot holder 3, adjustable.
  • the clamping elements can also be more than two clamping jaws 6 or elastic elements such as springs or magnets for adjusting one or more
  • Clamping jaws 6 include.
  • the tensioning device 1 comprises a tensioning frame 8, which has two supports 9, which are mounted on opposite sides of the foot holder 3 on the machine bed MB, extend parallel to the axis of rotation C and thus protrude vertically from the machine bed MB.
  • attachment means (not Darge ⁇ represents) of the machine tool used. If no suitable fastening means are provided on the tool ⁇ machine, the machine bed MB of the machine tool can also be retrofitted with this.
  • the headgear 10 is fixed opposite to the foot mount 3 on a cross member 13 which extends between the supports 9 and is attached end to the supports 9.
  • the supports 9 linear guides 14, via which the cross member 13 on the supports 9 in the direction of
  • Rotary axis C is slidably held.
  • the head holder 10 is provided with a receptacle (not shown), the clamping elements (not shown) for clamping the head Endes 11 of the workpiece 2 are assigned, and can be rotated relative to the cross member 13 about the axis of rotation C.
  • the Lynette 12 is disposed between the foot bracket 3 and the head mount 10 to be penetrated by the elongated workpiece 2.
  • the Lynette 12 comprises a ring ⁇ shaped base body 15 which is connected to opposite outer sides with Lynettenarmen 16, the free ends of which are attached to the supports 9 and slidably held by linear guides 17 in the direction of the axis of rotation C.
  • common linear guides may be formed on the supports 9 of the tensioning frame 8 for the head support 10 and the lyrics 12.
  • Lynette 12 is a ring member 18 is held, which can be rotated relative to the base body 15 about the rotation axis C.
  • Clamping of a workpiece 2 in a clamping device 1 begins with the provision of a workpiece 2 to be lengthened.
  • the head holder 10 in the linear guide 14 is displaced such that the distance between the foot holder 3 and the head holder 10 is sufficient to insert the workpiece 2.
  • the Lynette 12 is moved in the linear guide 17 such that the foot end 4 of the workpiece 2 can be conveniently inserted through the Lynette 12 in the receptacle 5 of the foot holder 3 and clamp there.
  • the head mount is displaced in the direction of the clamped in the workpiece 2 footpresser 3 10 until the head end is received in the up ⁇ acquisition of the head holder 10 of the workpiece 11.
  • the lyrics 12 is now moved to a suitable position for machining to include a central portion of the workpiece 2 fixing.
  • the chucks 19 of the lyrics 12 are brought into abutment with the central portion of the workpiece 2, the workpiece 2 is completely fixed in the chuck 1 and prepared for machining in the machine tool.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (1) zum Einspannen eines länglichen Werkstücks (2), insbesondere einer Turbinenschaufel, für die spanende Bearbeitung mittels einer Werkzeugmaschine, insbesondere mittels einer 5-Achs-Fräsmaschine, umfassend eine Fußhalterung (3) zum Fixieren eines Fußendes (4) des Werkstücks (2) und wenigstens eine weitere beabstandet von der Fußhalterung (3) angeordnete Halterung (10; 12) zum Fixieren eines weiteren Abschnitts des Werkstücks (2), die um eine Drehachse (C) der Spannvorrichtung (1) drehbar angeordnet sind, wobei die wenigstens eine weitere Halterung (10; 12) an einem Spanngestell (8) gehalten ist, wobei die Fußhalterung (3) und das Spanngestell (8) ausgebildet sind, um an einem Maschinenbett (MB) der Werkzeugmaschine zueinander benachbart in der Weise angebracht zu werden, dass die Drehachse (C) senkrecht zu dem Maschinenbett (MB) steht.

Description

Spannvorrichtung für eine Werkzeugmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Einspannen eines länglichen Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel, für die spanende Bearbeitung mittels einer Werkzeugmaschine, insbesondere mittels einer 5-Achs-Fräs- maschine, umfassend eine Fußhalterung zum Fixieren eines Fu߬ endes des Werkstücks und wenigstens eine weitere beabstandet von der Fußhalterung angeordnete Halterung zum Fixieren eines weiteren Abschnitts des Werkstücks, die um eine Drehachse der Spannvorrichtung drehbar angeordnet sind. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine mit einer er¬ findungsgemäßen Spannvorrichtung und ein Verfahren zum Mon- tieren einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung an einer Werkzeugmaschine .
Derartige Spannvorrichtungen sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und dienen dem Fixieren eines länglichen Werkstücks zu einer spanenden Bearbeitung mittels einer Werkzeugmaschine.
Ein spanender Bearbeitungsschritt tritt beispielsweise regel¬ mäßig bei der Herstellung von Turbinenschaufeln auf. Zur Her- Stellung einer Turbinenschaufel wird üblicherweise in einem ersten Schritt ein Rohling gegossen. Dieser wird anschließend in einer Spannvorrichtung fixiert, um unter Materialabtrag, beispielsweise durch Schleifen, Fräsen oder dergleichen beim Gießen entstandene Schmiedegrate abzutragen und/oder die prä- zise Endgeometrie des Schaufelfußes oder des Schaufelblattes auszubilden. Alternativ ist es ebenfalls möglich, Turbinenschaufeln ohne vorheriges Gießen eines Rohlings unmittelbar aus dem Vollen zu Fräsen. Für die Herstellung von Turbinenschaufeln werden daher spezielle Einzelschaufelblattbearbeitungszentren verwendet. Sie umfassen im Allgemeinen eine Fußhalterung und eine Kopfhalte- rung, in denen jeweils das Fuß- und das Kopfende der Turbi- nenschaufel aufgenommen und eingespannt werden. Dabei können die Fußhalterung und der Kopfhalterung beispielsweise an einer gemeinsamen Linearführung verschiebbar gehalten sein, um das Einspannen unterschiedlich langer Turbinenschaufeln zu ermöglichen.
Beim Fräsen von Turbinenschaufeln übt das rotierende Fräswerkzeug große Kraft auf die Turbinenschaufel aus, was trotz der Fixierung an Fuß- und Kopfende zu einem Verbiegen oder auch Schwingen der Turbinenschaufel während der spanenden Bearbeitung führen kann. Beides verringert die Bearbeitungsprä¬ zision sowie die erzielbare Abtragrate und führt insgesamt zu einer schlechteren Qualität des Bearbeitungsergebnisses. Zu¬ sätzlich verschleißt bei nachgebendem Werkstück auch das Fräswerkzeug in stärkerem Maße, was wiederum die erreichbare Bearbeitungspräzision verringert. Daher werden Einzelschau- felblattbearbeitungszentren mit einer Lynette versehen, die die Turbinenschaufel zusätzlich in einem mittleren Abschnitt fixiert. Die Lynette kann dabei beispielsweise auf derselben Linearführung verschiebbar gehalten sein wie die Fuß- oder die Kopfhalterung der Spannvorrichtung. Ein derartiges Ein- zelschaufelblattbearbeitungszentrum ist in der DE 20 2010 008 628 Ul beschrieben. Allerdings sind solche Einzelschaufel¬ blattbearbeitungszentren kostspielig in der Anschaffung und wenig flexibel in der Anwendung.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein Bearbeiten länglicher Werkstücke wie beispielsweise Tur- binenschaufein auf Werkzeugmaschinen, insbesondere auf 5- Achs-Fräsmaschine ermöglicht.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art, deren wenigstens eine weitere Halterung an einem Spann¬ gestell gehalten ist, wobei die Fußhalterung und das Spanngestell ausgebildet sind, um an einem Maschinenbett der Werk¬ zeugmaschine zueinander benachbart in der Weise angebracht zu werden, dass die Drehachse senkrecht zu dem Maschinenbett steht .
Der Erfindung liegt somit die Idee zugrunde, Werkzeugmaschi- nen, insbesondere 5-Achs-Fräsmaschinen, mit einer Spannvorrichtung zu versehen, die ein spanendes Bearbeiten von länglichen Werkstücken wie beispielsweise Turbinenschaufeln mit hoher Effizienz und Präzision erlaubt. Dazu umfasst die
Spannvorrichtung eine Fußhalterung und ein Spanngestell mit wenigstens einer weiteren Halterung und ist vollständig an dem Maschinenbett der Werkzeugmaschine anbringbar. Die Fu߬ halterung und die wenigstens eine weitere Halterung sind ge¬ meinsam um eine Drehachse der Spannvorrichtung drehbar, so dass ein längliches darin eingespanntes Werkstück sich um eine Längsachse drehen lässt. Die Drehachse der Spannvorrich¬ tung steht dabei senkrecht zu dem Maschinenbett der Werkzeug¬ maschine .
Mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann eine Werk- zeugmaschine bei der Bearbeitung von Turbinenschaufeln dieselbe Bearbeitungspräzision wie spezielle Einzelschaufel- blattbearbeitungszentren bieten, da die spanende Bearbeitung die in der Spannvorrichtung fixierte Turbinenschaufel weder verbiegt noch in Schwingungen versetzt. Deshalb kann auf ein spezielles kostspieliges Einzelschaufelblattbearbeitungszent- rum verzichtet werden.
In einer Ausgestaltung umfasst das Spanngestell zwei Stützen, zwischen denen die wenigstens eine weitere Halterung um die Drehachse der Spannvorrichtung drehbar angeordnet ist, wobei vorzugsweise an den Stützen Befestigungsmittel vorgesehen sind, um das Spanngestell an dem Maschinenbett auf gegenüber¬ liegenden Seiten der Fußhalterung anzubringen. Ein Spanngestell mit zwei Stützen bietet eine höhere Steifigkeit und er- laubt überdies eine in Bezug auf die Drehachse der Spannvor¬ richtung symmetrische Anordnung des Spanngestells, was wiede¬ rum die Steifigkeit der Spannvorrichtung erhöht. In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Fußhalterung Befestigungsmittel auf, die derart ausgebildet sind, dass die Fußhalterung mit einer maschinenseitigen Kupplungsstelle für einen drehend anbringbaren Bearbeitungstisch verbindbar ist. Dies ermöglicht die Verwendung als „Null¬ spannsystem" und daher eine besonders einfache, zeitsparende und präzise Rüstung der Werkzeugmaschine. Wenn die Werkzeug¬ maschine keine derartige Kupplungsstelle aufweist, kann die Fußhalterung alternativ an einem drehenden Bearbeitungstisch angebracht werden.
Bevorzugt weist die Fußhalterung eine Aufnahme für das Fu߬ ende des Werkstücks auf, welcher Spannelemente derart zuge¬ ordnet sind, dass das Werkstück in der Aufnahme einspannbar ist. Die Aufnahme dient dazu, ein Fußende des Werkstücks in der Fußhalterung festzulegen. Bei speziell geformten Aufnahmen kann die Festlegung entsprechend formschlüssig erfolgen. Alternativ ist auch die Verwendung verstellbarer Spannelemente möglich, die das Festlegen unterschiedlich geformter Fußenden erlauben. Als Spannelemente sind Spannbacken oder dergleichen bekannt, die beispielsweise durch Spannschrauben, elastische Elemente wie Federn oder auch Magnete mit dem Fu߬ ende des Werkstücks in Anlage bringbar sind. Vorteilhaft ist eine Kopfhalterung zum Fixieren eines dem Fußende gegenüberliegenden Kopfendes des Werkstücks als wenigstens eine weitere Halterung vorgesehen. Ein an beiden gegenüberliegenden Enden eingespanntes längliches Werkstück gibt unter der Krafteinwirkung des Fräswerkzeugs weniger nach als ein nur an einem Ende eingespanntes Werkstück. Dies er¬ höht die Bearbeitungspräzision und verringert den Verschleiß des Fräswerkzeugs.
In einer Ausgestaltung umfasst die Kopfhalterung eine Auf- nähme, welcher Spannelemente zum Einspannen des Kopfendes zu¬ geordnet sind. Die Aufnahme dient der Festlegung des Werk¬ stücks in der Kopfhalterung . Bezüglich ihrer Ausbildung wird auf die oben beschriebene Aufnahme der Fußhalterung verwie¬ sen .
Bevorzugt ist die Kopfhalterung über eine an dem Spannge- stell, insbesondere an Stützen des Spanngestells vorgesehene Linearführung parallel zu der Drehachse der Spannvorrichtung verschiebbar. Derartige Spannvorrichtungen erlauben das
Fixieren unterschiedlich langer Werkstücke und sind daher vielseitig einsetzbar.
In einer Weiterentwicklung ist eine Lynette zum fixierenden Umfassen eines mittleren Abschnitts des Werkstücks als wenigstens eine weitere Halterung vorgesehen, die in der Drehachsenrichtung zwischen der Fußhalterung und der Kopf- halterung an dem Spanngestell angeordnet ist. Eine Lynette bietet die Möglichkeit, das Werkstück an einem mittleren Ab¬ schnitt festzulegen. Dadurch wird ebenfalls einem Verbiegen oder Schwingen des Werkstücks während der spanenden Bearbei¬ tung durch das Fräswerkzeug entgegengewirkt, wodurch die Be- arbeitungspräzision erhöht und der Werkzeugverschleiß verrin¬ gert werden. Zusammen mit der Fußhalterung und der Kopfhalterung ermöglicht eine Lynette die Festlegung des Werkstücks an drei Abschnitten, wodurch die Bearbeitungspräzision weiter zunimmt und der Werkzeugverschleiß nochmals abnimmt.
In einer Variante der vorliegenden Erfindung ist die Lynette über eine an dem Spanngestell vorgesehene Linearführung pa¬ rallel zu der Drehachse der Spannvorrichtung verschiebbar. Die Position der Lynette zwischen der Fuß- und der Kopfhalte- rung hängt von der Frässtelle und der Geometrie des Werk¬ stücks ab und kann entsprechend gewählt werden.
Vorteilhaft weist die Lynette einen ringförmigen Grundkörper auf, der an seiner Innenseite ein um die Drehachse der Spann- Vorrichtung drehbares Ringelement trägt. Mit einem solchen Ringelement lässt sich das eingespannte Werkstück in der Lynette leicht verdrehen. In diesem Fall sind an dem Ringelement zweckmäßigerweise Spannelemente vorgesehen, zwischen denen ein mittlerer Abschnitt des Werkstücks einspannbar ist. Beispielsweise können sich zwei Spannbacken diametral gegenüberliegen und unabhän- gig voneinander in radialer Richtung derart verstellbar sein, dass sie mit dem mittleren Abschnitt des Werkstücks in Anlage gelangen. Dies gelingt auch bei komplizierten Oberflächen des Werkstücks in dessen mittlerem Abschnitt. Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Werkzeug¬ maschine, insbesondere eine 5-Achs-Fräsmaschine, mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung .
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Montieren einer derarti- gen Spannvorrichtung an einem Maschinenbett einer 5-Achs- Fräsmaschine umfasst die Schritte:
- die Fußhalterung der Spannvorrichtung wird an dem Maschinenbett angebracht, insbesondere mit einer maschinenseitigen Kupplungsstelle für einen drehend anbringbaren Bearbeitungs- tisch verbunden;
- das Spanngestell mit wenigstens einer weiteren Halterung, die insbesondere in einer an dem Spanngestell vorgesehenen Linearführung gehalten ist, wird an dem Maschinenbett seit¬ lich von der Fußhalterung befestigt, insbesondere werden zwei von dem Spanngestell umfasste Stützen auf gegenüberliegenden Seiten der Fußhalterung angebracht.
In einer erfindungsgemäßen Variante des Verfahrens werden die Fußhalterung und das Spanngestell derart an dem Maschinenbett der Werkzeugmaschine angebracht, dass die Drehachse der
Spannvorrichtung senkrecht zu dem Maschinenbett steht.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
Figur 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Spannvor¬ richtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine Draufsicht einer Lynette der in Figur 1 darge¬ stellten Spannvorrichtung; und
Figur 3 eine seitliche Querschnittsansicht einer Fußhalte¬ rung der in Figur 1 dargestellten Spannvorrichtung.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer er¬ findungsgemäßen Spannvorrichtung 1 zum Einspannen eines länglichen Werkstücks 2, insbesondere einer Turbinenschaufel, für die spanende Bearbeitung mittels einer Werkzeugmaschine, ins¬ besondere mittels einer 5-Achs-Fräsmaschine . Die Spannvor¬ richtung 1 ist an einem Maschinenbett MB der Werkzeugmaschine angebracht und definiert eine Drehachse C, die senkrecht zu dem Maschinenbett MB steht. Das Werkstück 2 ist derart in die Spannvorrichtung 1 eingespannt, dass seine Längsrichtung zumindest im Wesentlichen parallel zu der Drehachse C der
Spannvorrichtung 1 ausgerichtet ist.
Die Spannvorrichtung 1 umfasst eine Fußhalterung 3 zum Fixieren eines Fußendes 4 des Werkstücks 2, die um die Drehachse C drehend an dem Maschinenbett MB gehalten ist. Dazu weist die Fußhalterung 3 geeignete Befestigungsmittel (nicht darge¬ stellt) auf, um als Nullspannsystem mit einer maschinenseiti- gen Kupplungsstelle (nicht dargestellt) für einen drehend an¬ bringbaren Bearbeitungstisch verbunden zu werden. Alternativ kann die Fußhalterung 3 jedoch auch Befestigungsmittel für die Anbringung an einem drehenden Bearbeitungstisch (nicht dargestellt) der Werkzeugmaschine aufweisen.
Weiterhin weist die Fußhalterung 3 eine Aufnahme 5 für das Fußende 4 des Werkstücks 2 auf, die in einem Basiskörper 3a der Fußhalterung 3 ausgebildet ist. Der Aufnahme 5 sind zwei Spannbacken 6 als Spannelemente zugeordnet, um das Fußende 4 des Werkstücks 2 in der Aufnahme 5 einzuspannen. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist eine der Spannbacken 6 feststehend und die andere Spannbacke 6 über eine Stellschraube 7, die den Basiskörper 3a der Fußhalterung 3 durchsetzt, verstellbar. Alternativ können die Spannelemente auch mehr als zwei Spannbacken 6 oder elastische Elemente wie Federn oder Magneten zum Verstellen einer oder mehrerer
Spannbacken 6 umfassen.
Ferner umfasst die Spannvorrichtung 1 ein Spanngestell 8, das zwei Stützen 9 aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Fußhalterung 3 an dem Maschinenbett MB angebracht sind, sich parallel zu der Drehachse C erstrecken und somit senk- recht von dem Maschinenbett MB vorstehen. Für das Anbringen des Spanngestells 8 an dem Maschinenbett MB werden an dem Maschinenbett MB vorgesehene Befestigungsmittel (nicht darge¬ stellt) der Werkzeugmaschine verwendet. Sind an der Werkzeug¬ maschine keine geeigneten Befestigungsmittel vorgesehen, lässt sich das Maschinenbett MB der Werkzeugmaschine auch nachträglich mit diesen versehen.
Zwischen den Stützen 9 des Spanngestells 8 sind beabstandet von der Fußhalterung 3 eine Kopfhalterung 10 zum Fixieren eines dem Fußende 4 gegenüberliegenden Kopfendes 11 und eine Lynette 12 zum Fixieren eines zwischen dem Fußende 4 und dem Kopfende 11 liegenden mittleren Abschnitts des Werkstücks 2 angeordnet, die um die Drehachse C der Spannvorrichtung 1 drehbar sind.
Die Kopfhalterung 10 ist gegenüberliegend zu der Fußhalterung 3 an einem Querträger 13 befestigt, der sich zwischen den Stützen 9 erstreckt und endseitig an den Stützen 9 angebracht ist. Dabei weisen die Stützen 9 Linearführungen 14 auf, über welche der Querträger 13 an den Stützen 9 in Richtung der
Drehachse C verschiebbar gehalten ist. Die Kopfhalterung 10 ist mit einer Aufnahme (nicht dargestellt) versehen, der Spannelemente (nicht dargestellt) zum Einspannen des Kopf- endes 11 des Werkstücks 2 zugeordnet sind, und kann gegenüber dem Querträger 13 um die Drehachse C gedreht werden.
Die Lynette 12 ist zwischen der Fußhalterung 3 und der Kopf- halterung 10 angeordnet, um von dem länglichen Werkstück 2 durchsetzt zu werden. Dazu umfasst die Lynette 12 einen ring¬ förmigen Grundkörper 15, der an gegenüberliegenden Außenseiten mit Lynettenträgern 16 verbunden ist, deren freie Enden an den Stützen 9 angebracht und daran über Linearführungen 17 in Richtung der Drehachse C verschiebbar gehalten sind.
Alternativ können für die Kopfhalterung 10 und die Lynette 12 auch gemeinsame Linearführungen an den Stützen 9 des Spanngestells 8 ausgebildet sein. An der Innenseite des ringförmigen Grundkörpers 15 der
Lynette 12 ist ein Ringelement 18 gehalten, das relativ zu dem Grundkörper 15 um die Drehachse C gedreht werden kann. An dem inneren Ringelement 18 sind zwei einander gegenüberlie¬ gende verstellbare Spannbacken 19 vorgesehen, zwischen denen der mittlere Abschnitt des Werkstücks 2 fixiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung 1 wird an der Werkzeug¬ maschine montiert, indem zunächst die Fußhalterung 3 über das Nullspannsystem an dem Maschinenbett MB der Werkzeugmaschine angebracht wird. Dann wird das Spanngestell 8 mit der Kopf- halterung 10 und der Lynette 12 an dem Maschinenbett MB seit¬ lich von der Fußhalterung 3 befestigt, so dass die beiden Stützen 9 auf gegenüberliegenden Seiten der Fußhalterung 3 positioniert sind. Die Montage der Spannvorrichtung 1 erfolgt derart, dass die Drehachse C der Spannvorrichtung 1 senkrecht auf dem Maschinenbett MB steht.
Das Einspannen eines Werkstücks 2 in einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 beginnt mit dem Bereitstellen eines läng- liehen zu spanenden Werkstückes 2. Zunächst wird die Kopfhal- terung 10 in der Linearführung 14 derart verschoben, dass der Abstand zwischen der Fußhalterung 3 und der Kopfhalterung 10 ausreichend ist, um das Werkstück 2 einzusetzen. Nach dem Einspannen des Werkstücks 2 in der Kopfhalterung 10 wird die Lynette 12 in der Linearführung 17 derart verschoben, dass sich das Fußende 4 des Werkstücks 2 bequem durch die Lynette 12 in die Aufnahme 5 der Fußhalterung 3 einsetzen und dort einspannen lässt. Danach wird die Kopfhalterung 10 in Richtung des in der Fußhalterung 3 eingespannten Werkstücks 2 verschoben, bis das Kopfende 11 des Werkstücks 2 in der Auf¬ nahme der Kopfhalterung 10 aufgenommen ist. Nach dem Einspannen des Kopfendes 11 in der Kopfhalterung 10 wird nun die Lynette 12 an eine für die spanende Bearbeitung geeignete Stelle verschoben, um einen mittleren Abschnitt des Werkstücks 2 fixierend zu umfassen. Wenn die Spannelemente 19 der Lynette 12 mit dem mittleren Bereich des Werkstücks 2 in Anlage gebracht sind, ist das Werkstück 2 vollständig in der Spannvorrichtung 1 fixiert und zu der spanenden Bearbeitung in der Werkzeugmaschine vorbereitet.
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. Spannvorrichtung (1)
zum Einspannen eines länglichen Werkstücks (2),
insbesondere einer Turbinenschaufel,
für die spanende Bearbeitung mittels einer Werkzeug¬ maschine, insbesondere mittels einer 5-Achs-Fräsmaschine, umfassend
eine Fußhalterung (3) zum Fixieren eines Fußendes (4) des
Werkstücks (2) und
wenigstens eine weitere beabstandet von der Fußhalterung (3) angeordnete Halterung (10; 12) zum Fixieren eines wei¬ teren Abschnitts des Werkstücks (2), die um eine Drehachse (C) der Spannvorrichtung (1) drehbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine weitere Halterung (10; 12) an einem Spanngestell (8) gehalten ist,
wobei die Fußhalterung (3) und das Spanngestell (8) ausge- bildet sind, um an einem Maschinenbett (MB) der Werkzeug¬ maschine zueinander benachbart in der Weise angebracht zu werden, dass die Drehachse (C) senkrecht zu dem Maschinen¬ bett (MB) steht.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spanngestell (8) zwei Stützen (9), zwischen denen die wenigstens eine weitere Halterung (10; 12) um die Drehachse (C) der Spannvorrichtung (1) drehbar angeordnet ist, um- fasst ,
wobei vorzugsweise an den Stützen (9) Befestigungsmittel vorgesehen sind, um das Spanngestell (8) an dem Maschinenbett (MB) auf gegenüberliegenden Seiten der Fußhalterung (3) anzubringen.
3. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fußhalterung (3) Befestigungsmittel aufweist,
die derart ausgebildet sind, dass die Fußhalterung (3) mit einer maschinenseitigen Kupplungsstelle für einen drehend anbringbaren Bearbeitungstisch verbindbar ist.
4. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fußhalterung (3) eine Aufnahme (5) für das Fußende (4) des Werkstücks (2) aufweist,
welcher Spannelemente (6; 7) derart zugeordnet sind, dass das Werkstück (2) in der Aufnahme (5) einspannbar ist.
5. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kopfhalterung (10) zum Fixieren eines dem Fußende (4) gegenüberliegenden Kopfendes (11) des Werkstücks (2) als wenigstens eine weitere Halterung (10; 12) vorgesehen ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kopfhalterung (10) eine Aufnahme umfasst,
welcher Spannelemente zum Einspannen des Kopfendes (11) zu¬ geordnet sind.
7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kopfhalterung (10) über eine an dem Spanngestell (8), insbesondere an Stützen (9) des Spanngestells (8) vorge- sehene Linearführung (14) parallel zu der Drehachse (C) der
Spannvorrichtung (1) verschiebbar ist.
8. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Lynette (12) zum fixierenden Umfassen eines mittleren Abschnitts des Werkstücks (2) als wenigstens eine weitere Halterung (10; 12) vorgesehen ist,
die in der Drehachsenrichtung zwischen der Fußhalterung (3) und der Kopfhalterung (10) an dem Spanngestell (8) angeord¬ net ist.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lynette (12) über eine an dem Spanngestell (8) vorgesehene Linearführung (17) paral¬ lel zu der Drehachse (C) der Spannvorrichtung (1) verschiebbar ist.
10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Lynette (12) einen ringförmigen Grundkörper (15) auf- weist,
der an seiner Innenseite ein um die Drehachse (C) der
Spannvorrichtung (1) drehbares Ringelement (18) aufweist.
11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Ringelement (18) Spannelemente (19) vorgesehen sind, zwischen denen ein mittlerer Abschnitt des Werkstücks (2) einspannbar ist.
12. Werkzeugmaschine,
insbesondere 5-Achs-Fräsmaschine,
mit einer Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche bis 11.
13. Verfahren zum Anbringen einer Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 an einem Maschinenbett (MB) einer Werkzeugmaschine,
umfassend die Schritte:
die Fußhalterung (3) der Spannvorrichtung (1) wird an dem Maschinenbett (MB) angebracht, insbesondere mit einer maschinenseitigen Kupplungsstelle für einen drehend anbringbaren Bearbeitungstisch verbunden;
das Spanngestell (8) mit wenigstens einer weiteren Hal¬ terung (10; 12), die insbesondere in einer an dem Spanngestell (13) vorgesehenen Linearführung (14; 17) gehalten ist, wird an dem Maschinenbett (MB) seitlich von der Fu߬ halterung (3) befestigt, insbesondere werden zwei von dem Spanngestell (8) umfasste Stützen (9) auf gegenüberliegen¬ den Seiten der Fußhalterung (3) angebracht.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fußhalterung (3) und das Spanngestell (8) derart an dem Maschinenbett (MB) der Werkzeugmaschine angebracht werden, dass die Drehachse (C) der Spannvorrichtung (1) senkrecht zu dem Maschinenbett (MB) steht.
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