WO2022228620A1 - Vorrichtung zum halten eines bauteils - Google Patents

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WO2022228620A1
WO2022228620A1 PCT/DE2022/100323 DE2022100323W WO2022228620A1 WO 2022228620 A1 WO2022228620 A1 WO 2022228620A1 DE 2022100323 W DE2022100323 W DE 2022100323W WO 2022228620 A1 WO2022228620 A1 WO 2022228620A1
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WO
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component
machine table
clamping system
integrated
sensor
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Application number
PCT/DE2022/100323
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French (fr)
Inventor
Daniel PFIRRMANN
Bastian KAISER
Martin Bussmann
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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    • 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
    • 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
    • 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
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0966—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring a force on parts of the machine other than a motor

Definitions

  • the present invention relates to a device for clamping a component for machining.
  • the components of an aircraft engine can, for example, be exposed to high temperatures, pressures and the number of load cycles. Due to these operating conditions and the high material stress, high demands can already arise during production, e.g. on the machining accuracy.
  • the present subject is aimed specifically at a machining production, in particular re to the mounting of the component.
  • the present invention is based on the technical problem of specifying an advantageous device for holding a component for machining.
  • this is achieved with the device according to claim 1 .
  • This includes a component clamping system, in which the component is clamped, and a sensor system that is integrated into the component clamping system.
  • the sensor system includes a force measurement sensor and a transmission unit that is set up to read out force measurement data from the force measurement sensor and to transmit this wirelessly. Both the force measurement sensor and the transmitter unit are integrated in the component clamping system.
  • the integrated sensors can allow force measurement on the part, for example during machining.
  • Component-side measurements can be compared to tool-side measurements, i.e. an integration of the measuring sensors in the tool zeug, also measure relatively small process forces and vibrations on component surfaces and thus enable e.g. B. precise control of the cutting process, even during machining.
  • the integration of the sensors in the component clamping system can, for example. B. can be exchanged comparatively easily between identical machines.
  • the component clamping system is used to clamp the component for processing and can, for example, include a clamping tool, a machine table and optionally a clamping adapter.
  • the clamping tool applies the necessary clamping force to fix the component securely on the machine table. It can, for example, be screwed to the machine table or held in a form-fitting manner.
  • the clamping adapter can hold the component and can be clamped between the component and the machine table. In general, the component can also be fixed directly on the machine table, i.e. without the clamping adapter.
  • the clamping adapter can have the advantage that, for example, components with a complex shape can be accommodated and clamped or supported in a stable manner.
  • the sensors can be integrated into the machine table and/or into the clamping adapter and/or into the clamping tool.
  • the force measurement sensor integrated into the component clamping system can measure force measurement data during machining.
  • the transmitter unit which is also integrated into the component clamping system, can use this, e.g. B. wirelessly transmitted in real time to a receiver outside the device. This wireless transmission can allow greater freedom of movement of the component clamping system, which can have a particularly positive effect on three-dimensional machining with a complex shape, because then e.g. B. the component clamping system can also be moved (viewed in a stationary reference system).
  • the transmission unit can be equipped with radio technology in order to set up a local radio network or to communicate with an existing radio network.
  • Such a radio network can be a WLAN network, which, for example, enables coupling with existing data receivers.
  • the data receiver can therefore be a WLAN receiver, for example, which is connected to a computer and/or a control unit.
  • the sensors are integrated into the machine table, ie both the force measuring sensor and the transmitter unit.
  • the machine table absorbs, for example, the component-side forces that result from the interaction of the component with a cutting tool. This can be recorded with the force measuring sensor.
  • the machine table with the integrated sensors is located in the zero point clamping system of the metal cutting machine.
  • the machine table can generally be in several parts, for example having an upper and a lower plate element, with the upper plate element being intended to carry the component and/or the clamping adapter.
  • the lower plate element on the other hand, can be fixed on or in the zero point clamping system of the metal cutting machine.
  • the force measuring sensor for example, is then arranged between the two plate elements and can thus measure the forces on the part of the construction.
  • the machine table has a support surface on which the component can be clamped.
  • the support surface has an average extension of at least 30 cm, increasing in the order in which they are named, preferably at least 40 cm, 50 cm or 60 cm.
  • Advantageous upper limits can e.g. at a maximum of 100 cm, 90 cm or 80 cm.
  • the mean extent corresponds to an average of the smallest and largest extent. If the contact surface is circular, for example, the mean extension results in the circle diameter.
  • a circular support surface can be formed, for example, by a machine table designed overall as a flat cylinder.
  • the extension is taken in the bearing surface, the bearing surface preferably being planar so that the extension is taken in one plane.
  • the device has a power storage device that is integrated into the component clamping system, preferably into the machine table.
  • the power supply of the force measuring sensor and the transmitter unit can preferably be self-sufficient, ie z. B. during the measurement independently of a Energyzu drove from the outside.
  • the power storage device can store electrical energy on an electrochemical basis.
  • Conceivable accumulators include nickel-metal hydride, nickel-cadmium or lithium-ion accumulators, the latter can, for example, ensure space-saving integration into the component clamping system with a long service life at the same time.
  • the device is provided with a coupling unit for wireless power supply from the outside, which is integrated into the component clamping system, preferably into the machine table.
  • the wireless power supply can, for. B. enable wireless operation of the sensors and / or wireless charging of an integrated power storage.
  • the wireless power supply can, for. B. by means of an inductive coupling.
  • the sensor system has at least three and at most six force measuring sensors, four force measuring sensors being particularly preferred, which are integrated in the component clamping system, preferably in the machine table.
  • the force measurement sensors can measure the forces that occur in at least one spatial direction.
  • the combination of several force measuring sensors then enables e.g. B. the detection of a torque with a known lever arm.
  • Possible force measurement Sensors are, for example, sensors on a piezoelectric or magnetoelastic basis or on the basis of elastic deformation with path measurement or resistance measurement, for example strain gauges (DMS), with these sensor types also being disclosed independently of the number of sensors.
  • DMS strain gauges
  • the sensor system has a measuring force amplifier which is integrated into the component clamping system, preferably into the machine table.
  • This amplifier can amplify the output signals of the force measuring sensor or sensors, for example in connection with filtering.
  • the measuring force amplifier can e.g. B. have a logic unit that further processes the output signals, z. B. digitized.
  • the logic unit can thus in particular be or include an analog/digital converter.
  • the output signals can be sent to the transmitter unit and z. B. can be transmitted to an external receiver via the WLAN network.
  • the invention also relates to a cutting machine with a component clamping system disclosed in the present case and a cutting tool.
  • the metal-cutting machine can, for example, be a milling machine, but generally z. B. also a grinding or broaching machine.
  • the invention also relates to a method for producing a component in a cutting machine, wherein the component is clamped in the component clamping system and is machined with the cutting tool.
  • component is used independently of the processing state, ie it relates both to the original workpiece and to the finished component.
  • force measurement data from the force measurement sensor are read out during the machining process and transmitted wirelessly to a receiving unit using the transmitting unit.
  • This can, for example, enable real-time production process control and/or real-time process monitoring.
  • This can, for example, already detect manufacturing errors during production and the installation of a faulty help prevent defective components, and documentation is also possible, please include.
  • the component is machined on the machine table in a plurality of successive machining steps, and the machine table is rotated in segments between the machining steps.
  • This is easily possible due to the wireless data transmission and can, for example, enable segmental processing, for example a disk or running disk from blade root mount to blade root mount.
  • the axis of rotation can, for example, be perpendicular to the bearing surface that carries the component.
  • the component produced can be a blade, a disk or a blisk (so-called “blade-integrated disk”) of a turbomachine.
  • the turbomachine can, for example, be an aircraft engine, e.g. B. to a mantle power engine.
  • the blade may be a compressor, fan or turbine blade and the disk may be a compressor or turbine rotor disk.
  • several blade root mounts distributed around the circumference can be machined in (see above), into which the blade roots are then placed.
  • the blade profiles can be worked out directly, e.g. B. also in segments.
  • the component-side forces for each component produced can also be documented in series production without a complex measurement setup.
  • Aircraft engine manufactured or repaired i.e. the component can be renewed or remanufactured.
  • FIG. 1 shows a turbomachine, specifically a ducted power plant, in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows a metal-cutting machine with a device according to the invention for machining a component of the turbomachine according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a machine table according to the invention with integrated sensors.
  • FIG. 1 shows a turbomachine 1, specifically a ducted turbofan engine, in an axial section.
  • the turbomachine 1 is divided functionally into compressor la, combustion chamber lb and turbine lc. Both the compressor la and the turbine lc are each made up of several stages, each stage is composed of a guide blade ring and a rotor blade ring. During operation, the rotor blade rings rotate about the longitudinal axis 2 of the turbomachine 1.
  • the compressor 1a the intake air is compressed and then burned in the downstream combustion chamber 1b with added kerosene.
  • the hot gas is expanded in the turbine lc and drives the rotor blade rings.
  • the reference number 3 references an example of a rotor disk in the high-pressure compressor, e.g. B. in blisk design.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a metal-cutting machine 21 with a holding device 10 according to the invention, a component 13 being machined with a metal-cutting tool 22 .
  • the component 13 can be, for example, the rotor disk 3 in blisk design according to FIG. a rotor disk for accommodating rotor blades or another component can also be produced.
  • the component 13 is clamped in the device 10 by means of a clamping tool 14 on the machine table 11.
  • a clamping adapter 12 is arranged between the latter and the component 13, these form the component clamping system 16.
  • FIG. 3 shows a sectional representation of the machine table 11, in which the sensor system 15 is integrated.
  • the component or the clamping adapter (both not shown here) is placed on a support surface 34 .
  • the sensor system 15 includes four force measurement sensors 42, a transmitter unit 41, a power storage device 45, a measuring force amplifier 46 and a coupling unit 44 for the inductive power supply.
  • the transmission unit 41, the power storage device 45 and the coupling unit 44 are integrated in the lower part of the machine table 32, the upper and the lower part 31, 32 are mounted on one another via the force measuring sensors 42.
  • the force measuring sensors 42 can thus measure the component-side forces occurring on the upper part of the machine table 31 on which the component 13 is arranged.
  • the machine table 11 then sits in the zero-point clamping system of the cutting machine 11, so it is attached to the holding devices 33.
  • the diameter 35 of the circular support surface of the machine table 34 is 70 cm in the present case.
  • the component 13 can be machined on the machine table 11 in several successive machining steps and the machine table can be rotated in segments between the machining steps (axis of rotation lies in the plane of the drawing).

Abstract

Vorrichtung zum Halten eines Bauteils für eine spanende Bearbeitung mit einem Bauteilspannsystem, in welches das Bauteil einspannbar ist, und einer Sensorik, wobei die Sensorik in das Bauteilspannsystem integriert ist.

Description

VORRICHTUNG ZUM HALTEN EINES BAUTEILS BESCHREIBUNG Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines Bauteils für eine spanende Bearbeitung.
Stand der Technik
Die Bauteile eines Flugtriebwerks können im Betrieb bspw. hohen Temperaturen, Drücken, sowie Lastwechselzahlen ausgesetzt sein. Aufgrund dieser Einsatzbedin gungen und der hohen Materialbeanspruchung können sich bereits in der Fertigung hohe Anforderungen ergeben, bspw. an die Bearbeitungsgenauigkeit. Dabei richtet sich der vorliegende Gegenstand speziell auf eine spanende Herstellung, insbesonde re auf die Halterung des Bauteils dabei.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine vorteilhafte Vorrichtung zum Halten eines Bauteils für eine spanende Bearbeitung anzugeben.
Dies wird erfindungsgemäß mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Diese umfasst ein Bauteilspannsystem, in welches das Bauteil eingespannt wird, und eine Sensorik, die in das Bauteil spannsystem integriert ist. Die Sensorik umfasst einen Kraftmesssensor und eine Sendeeinheit, die dazu eingerichtet ist, Kraftmessdaten des Kraftmesssensors auszulesen und diese drahtlos zu übertragen. Sowohl der Kraft messsensor als auch die Sendeeinheit ist in das Bauteilspannsystem integriert.
Die integrierte Sensorik kann eine bauteilseitige Kraftmessung erlauben, bspw. wäh rend der spanenden Bearbeitung. Bauteilseitige Messungen können im Vergleich zu werkzeugseitigen Messungen, also einer Integration der Messsensoren in das Werk- zeug, auch relativ geringe Prozesskräfte und Schwingungen auf Bauteiloberflächen messen und ermöglichen damit z. B. eine präzise Regelung des Zerspanungsprozes ses, auch während der Bearbeitung. Die Integration der Sensorik in das Bau teilspannsystem kann bspw. auch einen Anpassungs- bzw. Umrüstaufwand verrin- gern, das Bauteilspannsystem kann z. B. vergleichsweise einfach zwischen bauglei chen Maschinen getauscht werden.
Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der ge samten Offenbarung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Ein- zelnen zwischen Vorrichtungs- und Verfahrens-, bzw. Verwendungsaspekten unter schieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher An spruchskategorien zu lesen. Wird bspw. ein Vorteil der Vorrichtung in einer be stimmten Anwendung beschrieben, ist dies zugleich als Offenbarung einer entspre chenden Verwendung zu verstehen. „Ein“ und „eine“ sind als unbestimmte Artikel und damit ohne ausdrücklich gegenteilige Angabe immer auch als „mindestens ein“ bzw. „mindestens eine“ zu lesen.
Das Bauteil spannsystem dient der Einspannung des Bauteils für die Bearbeitung und kann bspw. ein Spannwerkzeug, einen Maschinentisch und optional einen Spanna- dapter umfassen. Das Spannwerkzeug bringt die notwendige Spannkraft auf, um das Bauteil sicher auf dem Maschinentisch zu fixieren, es kann bspw. an dem Maschi nentisch verschraubt oder formschlüssig gehalten sein. Der Spannadapter kann das Bauteil aufnehmen und kann zwischen dem Bauteil und dem Maschinentisch einge spannt werden. Das Bauteil kann im Allgemeinen auch unmittelbar, also ohne den Spannadapter auf dem Maschinentisch fixiert werden. Der Spannadapter kann aber den Vorteil haben, dass bspw. Bauteile mit komplexer Formgebung aufgenommen und stabil eingespannt bzw. abgestützt werden können. Die Sensorik kann im Allge meinen in den Maschinentisch und/oder in den Spannadapter und/oder in das Spannwerkzeug integriert sein. Der in das Bauteilspannsystem integrierte Kraftmesssensor kann während der spa nenden Bearbeitung Kraftmessdaten messen. Die ebenfalls in das Bauteilspannsys tem integrierte Sendeeinheit kann diese z. B. in Echtzeit drahtlos an einen Empfänger außerhalb der Vorrichtung übertragen. Diese drahtlose Übertragung kann eine größe- re Bewegungsfreiheit des Bauteilspannsystems ermöglichen, was sich insbesondere bei einer spanenden dreidimensionalen Bearbeitung mit komplexer Formgebung vor teilhaft auswirken kann, weil dann z. B. auch das Bauteilspannsystem bewegt werden kann (in einem ruhenden Bezugssystem betrachtet). Die Sendeeinheit kann mit einer Funktechnik ausgestattet sein, um ein lokales Funknetzwerk aufzubauen oder mit einem vorhandenen Funknetzwerk zu kommunizieren. Ein solches Funknetzwerk kann ein WLAN-Netzwerk sein, was bspw. eine Kopplung mit bereits vorhandenen Datenempfängern ermöglicht. Der Datenempfänger kann also bspw. ein WLAN- Empfänger sein, der mit einem Rechner und/oder einer Steuereinheit verbunden ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Sensorik in den Maschinentisch integriert, also sowohl der Kraftmesssensor als auch die Sendeeinheit. Während der Bearbeitung nimmt der Maschinentisch dann bspw. die bauteilseitigen Kräfte auf, die aus der In teraktion des Bauteils mit einem Zerspanwerkzeug resultieren, dies kann mit dem Kraftmesssensor erfasst werden. Der Maschinentisch mit der integrierten Sensorik sitzt im Nullpunktspannsystem der Zerspanungsmaschine. Der Maschinentisch kann generell mehrteilig sein, bspw. ein oberes und ein unteres Plattenelement aufweisen, wobei das obere Plattenelement dazu bestimmt ist, das Bauteil und/oder den Spanna dapter zu tragen. Das untere Plattenelement kann dagegen am bzw. im Null punktspannsystem der Zerspanungsmaschine fixiert werden. Zwischen den zwei Plattenelementen ist dann bspw. der Kraftmesssensor angeordnet, der somit die bau teilseitigen Kräfte messen kann.
Der Maschinentisch weist eine Auflagefläche auf, worauf das Bauteil eingespannt werden kann. Die Auflagefläche hat in bevorzugter Ausgestaltung eine mittlere Er- Streckung von mindestens 30 cm, in der Reihenfolge der Nennung zunehmend be vorzugt mindestens 40 cm, 50 cm bzw. 60 cm. Vorteilhafte Obergrenzen können bspw. bei maximal 100 cm, 90 cm bzw. 80 cm liegen. Die mittlere Erstreckung ent spricht einem Mittelwert aus kleinster und größter Erstreckung. Ist die Auflagefläche bspw. kreisrund, ergibt sich die mittlere Erstreckung als Kreisdurchmesser. Eine kreisrunde Auflagefläche kann bspw. von einem insgesamt als flacher Zylinder aus- geführten Maschinentisch gebildet werden. Generell wird die Erstreckung in der Auflagefläche genommen, wobei die Auflagefläche bevorzugt plan ist, sodass die Erstreckung in einer Ebene genommen wird.
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Stromspeicher auf, der in das Bauteilspannsystem integriert ist, vorzugsweise in den Maschinentisch. Die Energieversorgung des Kraftmesssensors und der Sendeeinheit kann vorzugsweise autark erfolgen, also z. B. während der Messung unabhängig von einer Energiezu fuhr von außen. Der Stromspeicher kann als Akkumulator die elektrische Energie auf elektrochemischer Basis speichern. Vorstellbare Akkumulatoren sind unter anderem Nickel -Metallhydrid-, Nickel -Kadmium- oder Lithium-Ionen- Akkumulatoren, letzte re können bspw. eine platzsparende Integration in das Bauteilspannsystem bei gleichzeitig hoher Betriebsdauer gewährleisten.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Vorrichtung mit einer Kopplungseinheit zur drahtlosen Energieeinspeisung von außen versehen, die in das Bauteil spannsystem integriert ist, vorzugsweise in den Maschinentisch. Die drahtlose Energieeinspeisung kann z. B. einen kabellosen Betrieb der Sensorik und/oder ein kabelloses Aufladen eines integrierten Stromspeichers ermöglichen. Die drahtlose Energieeinspeisung kann z. B. mittels einer induktiven Kopplung erfolgen.
Die Sensorik weist in bevorzugter Ausgestaltung mindestens drei und maximal sechs Kraftmesssensoren auf, besonders bevorzugt sind vier Kraftmesssensoren, die in das Bauteilspannsystem integriert sind, vorzugsweise in den Maschinentisch. Die Kraft messsensoren können die auftretenden Kräfte jeweils in mindestens einer Raumrich- tung messen. Die Kombination mehrerer Kraftmesssensoren ermöglicht dann z. B. die Erfassung eines Drehmoments bei bekanntem Hebelarm. Mögliche Kraftmess- sensoren sind bspw. Sensoren auf piezoelektrischer oder magnetoelastischer Basis oder auf Basis elastischer Verformung mit Wegmessung oder Widerstandsmessung, bspw. Dehnungsmessstreifen (DMS), wobei diese Sensortypen auch unabhängig von der Sensoranzahl offenbart sein sollen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sensorik einen Messkraftverstär ker auf, der in das Bauteilspannsystem integriert ist, vorzugsweise in den Maschinen tisch. Dieser Verstärker kann die Ausgangssignale des bzw. der Kraftmessensoren verstärken, bspw. in Verbindung mit einer Filterung. Dazu kann der Messkraftver- stärker z. B. eine Logikeinheit aufweisen, die die Ausgangssignale weiter verarbeitet, z. B. digitalisiert. Die Logikeinheit kann somit insbesondere ein Analog-Digital- Wandler sein bzw. einen solchen umfassen. Die Ausgangssignale können an die Sendeeinheit und z. B. über das WLAN-Netzwerk an einen externen Empfänger übertragen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Zerspanungsmaschine mit einem vorliegend offen barten Bauteilspannsystem und einem Zerspanwerkzeug. Die Zerspanungsmaschine kann bspw. eine Fräsmaschine sein, im Allgemeinen aber z. B. auch eine Schleif oder Räummaschine.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in einer Zer spanungsmaschine, wobei das Bauteil in das Bauteil spannsystem eingespannt wird und mit dem Zerspanwerkzeug spanend bearbeitet wird. Der Begriff „Bauteil“ wird im Rahmen dieser Offenbarung unabhängig vom Bearbeitungszustand verwendet, betrifft also sowohl das originäre Werkstück als auch das fertig hergestellte Bauteil.
In bevorzugter Ausgestaltung werden während der spanenden Bearbeitung Kraft messdaten des Kraftmesssensors ausgelesen und mit der Sendeeinheit drahtlos an eine Empfangseinheit übertragen. Dies kann bspw. eine Echtzeitfertigungsprozess steuerung und/oder eine Echtzeitprozessüberwachung ermöglichen. Dies kann bspw. Fertigungsfehler bereits während der Fertigung erkennen und den Einbau eines feh- lerbehafteten Bauteils verhindern helfen, ferner ist auch eine Dokumentation mög lich.
In bevorzugter Ausgestaltung wird das Bauteil auf dem Maschinentisch in mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten bearbeitet und wird der Maschinentisch zwischen den Bearbeitungsschritten segmentweise gedreht. Dies ist aufgrund der drahtlosen Datenübertragung gut möglich und kann bspw. eine segmentweise Bear beitung ermöglichen, bspw. einer Scheibe bzw. Laufscheibe von Schaufelfußauf nahme zu Schaufelfußaufnahme. Die Drehachse kann bspw. senkrecht zur Auflage- fläche liegen, welche das Bauteil trägt.
In bevorzugter Ausgestaltung kann das hergestellte Bauteil eine Schaufel, eine Scheibe oder eine Blisk (sogenannte „Blade-Integrated Disk“) einer Strömungsma schine sein. Bei der Strömungsmaschine kann es sich bspw. um ein Flugtriebwerk handeln, z. B. um ein Mantel Stromtriebwerk. Die Schaufel kann eine Verdichter-, Fan- oder Turbinenschaufel sein, und die Scheibe kann eine Laufscheibe für den Verdichter- oder die Turbine sein. Bei der Herstellung einer Scheibe zur Aufnahme von Schaufeln können umlaufend verteilt mehrere Schaufelfußaufnahmen spanend eingebracht werden (siehe vorne), in welche dann die Schaufelfüße gesetzt werden. Bei der Fertigung einer Blisk können direkt die Schaufelprofile herausgearbeitet werden, z. B. ebenfalls segmentweise. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kön nen die bauteilseitigen Kräfte für jedes produzierte Bauteil auch in Serienfertigung ohne komplexen Messaufbau dokumentiert werden. In bevorzugter Ausgestaltung wird ein Bauteil für eine Strömungsmaschine bzw. ein
Flugtriebwerk hergestellt oder repariert, das Bauteil kann also erneuert oder neuher- gestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.
Im Einzelnen zeigt
Figur 1 eine Strömungsmaschine, konkret ein Mantel Stromtriebwerk in einem Längsschnitt;
Figur 2 eine Zerspanungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten eines Bauteils der Strömungsmaschine gemäß Fi gur 1,
Figur 3 einen erfindungsgemäßen Maschinentisch mit integrierter Sensorik.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1, konkret ein Mantel Stromtriebwerk, in ei nem Axialschnitt. Die Strömungsmaschine 1 gliedert sich funktional in Verdichter la, Brennkammer lb und Turbine lc. Sowohl der Verdichter la als auch die Turbine lc sind jeweils aus mehreren Stufen aufgebaut, jede Stufe setzt sich aus einem Leit- und einem Laufschaufelkranz zusammen. Die Laufschaufelkränze rotieren im Be trieb um die Längsachse 2 der Strömungsmaschine 1. Im Verdichter la wird dabei die angesaugte Luft komprimiert, und dann in der nachgelagerten Brennkammer lb mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt. Das Heißgas wird in der Turbine lc expan diert und treibt die Laufschaufelkränze an. Das Bezugszeichen 3 referenziert exemp- larisch eine Rotorscheibe im Hochdruckverdichter, z. B. in Blisk-Bauweise.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Zerspanungsmaschine 21 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Halten, wobei ein Bauteil 13 mit einem Zerspanwerkzeug 22 bearbeitet wird. Bei dem Bauteil 13 kann es sich bspw. um die Rotorscheibe 3 in Blisk-Bauweise gemäß Figur 1 handeln, ebenso kann aber bspw. auch eine Laufscheibe zur Aufnahme von Laufschaufeln oder ein anderes Bauteil hergestellt werden. Das Bauteil 13 wird in der Vorrichtung 10 mittels eines Spann werkzeugs 14 auf dem Maschinentisch 11 eingespannt, zwischen letzterem und dem Bauteil 13 ist ein Spannadapter 12 angeordnet, diese bilden das Bauteilspannsystem 16. Während der spanenden Bearbeitung mit dem Zerspanwerkzeug 22 werden dabei mit einer in den Maschinentisch 11 integrierten Sensorik 15 Kraftmessdaten ausgele sen und drahtlos an einen WLAN-Empfänger 25 einer Steuereinheit 23 übertragen, welche das Zerspanwerkzeug 22 ansteuert. Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Maschinentisches 11, in den die Sensorik 15 integriert ist. Das Bauteil bzw. der Spannadapter (beides hier nicht dargestellt) wird auf einer Auflagefläche 34 platziert. Die Sensorik 15 umfasst vier Kraftmess sensoren 42, eine Sendeeinheit 41, einen Stromspeicher 45, einen Messkraftverstär ker 46 und eine Kopplungseinheit 44 zur induktiven Stromversorgung. Die Sende- einheit 41, der Stromspeicher 45 und die Kopplungseinheit 44 sind in den unteren Teil des Maschinentisches 32 integriert, der obere und der untere Teil 31, 32 sind über die Kraftmesssensoren 42 aneinander gelagert.
Die Kraftmesssensoren 42 können somit die auftretenden bauteilseitigen Kräfte am oberen Teil des Maschinentisches 31 messen, auf dem das Bauteil 13 angeordnet wird. Der Maschinentisch 11 sitzt dann im Nullpunktspannsystem der Zerspanungs maschine 11, wird also an den Haltevorrichtungen 33 befestigt. Der Durchmesser 35 der kreisrunden Auflagefläche des Maschinentisches 34 beträgt vorliegend 70 cm. Während der Bearbeitung mit der Zerspanungsmaschine 21 kann das Bauteil 13 auf dem Maschinentisch 11 in mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten bearbeitet werden und kann der Maschinentisch zwischen den Bearbeitungsschritten segmentweise gedreht (Drehachse liegt in der Zeichenebene). BEZUGSZEICHENLISTE
Strömungsmaschine 1
Verdichter la
Brennkammer lb Turbine lc
Längsachse 2
Rotorscheibe in Blisk-Bauweise 3
Vorrichtung 10
Maschinentisch 11 Spannadapter 12
Bauteil 13
Spannwerkzeug 14
Sensorik 15
Bauteilspannsystem 16 Zerspanungsmaschine 21
Zerspanwerkzeug 22
Steuereinheit 23
WLAN-Empfänger 25
Oberes Teil des Maschinentisches 31 Unteres Teil des Maschinentisches 32
Haltevorrichtungen des Maschinentisches 33
Auflagefläche des Maschinentisches 34
Durchmesser der Auflagefläche 35
Sendeeinheit 41 Kraftmesssensoren 42
Kopplungseinheit zur induktiven Stromversorgung 44
Integrierter Stromspeicher 45
Messkraftverstärker 46

Claims

ANSPRÜCHE
1 Vorrichtung (10) zum Halten eines Bauteils (13) für eine spanende Bearbei tung mit einem Bauteilspannsystem (16), in welches das Bauteil (13) einspannbar ist, und einer Sensorik (15), wobei die Sensorik (15) einen Kraftmesssensor (42) und eine Sendeeinheit (41) umfasst, wobei die Sendeeinheit (41) dazu eingerichtet ist, Kraftmessdaten des Kraftmesssensors (42) auszulesen und die Kraftmessdaten drahtlos zu übertragen, wobei die Sensorik (15) in das Bauteilspannsystem integriert ist, also sowohl der Kraftmesssensor (42) als auch die Sendeeinheit (41) in das Bauteilspannsystem (16) integriert sind.
2 Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Bauteilspannsystem (16) einen Maschinentisch (11) umfasst und die Sensorik (15) in den Maschinentisch (11) integriert ist.
3. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bau teilspannsystem (16) einen Maschinentisch (11) umfasst, welcher Maschinen tisch (11) eine Auflagefläche (34) aufweist, auf welche das Bauteil (13) auf spannbar ist, welche Auflagefläche (34) eine mittlere Erstreckung (35) von mindestens 30 cm und maximal 100 cm hat.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Strom speicher (45), der in das Bauteilspannsystem (16) integriert ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Kopp lungseinheit (44) zur drahtlosen Energieeinspeisung von außen, die in das Bauteilspannsystem (16) integriert ist.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Sensorik (15), wobei die Sensorik (15) mindestens 3 und maximal 6 Kraftmesssenso- ren (42) aufweist, die in das Bauteil spannsystem (16) integriert sind.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Sensorik (15) einen Messkraftverstärker (46) aufweist.
8. Zerspanungsmaschine (21) mit einer Vorrichtung (10) zum Halten eines Bauteils (13) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einem Zerspanwerkzeug (22).
9. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (13) in einer Zerspanungsmaschine (13) nach Anspruch 8, wobei das Bauteil (13) in das Bauteilspannsystem eingespannt wird und mit dem Zerspanwerkzeug (22) spanend bearbeitet wird.
10 Verfahren nach Anspruch 9, wobei während der spanenden Bearbeitung mit der Sendeeinheit (41) Kraftmessdaten des Kraftmesssensors (42) ausgelesen und drahtlos an eine Empfangseinheit (25) übertragen werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei das Bauteil (13) auf dem Maschinentisch (11) in mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungs schritten bearbeitet wird und der Maschinentisch (11) zwischen den Bearbei tungsschritten segmentweise gedreht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Bauteil (13) eine Schaufel, eine Scheibe oder eine Blisk (3) einer Strömungsmaschine (1) ist.
13. Verwendung einer Zerspanungsmaschine (21) nach Anspruch 8 zur Herstel lung oder Reparatur eines Bauteils (13) für eine Strömungsmaschine (1).
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