DE20311730U1

DE20311730U1 - Ram configuration, for hydraulic turbine housings, has a sleeve with two inner central spindle motors and a C-axle drive motor and double drive

Info

Publication number: DE20311730U1
Application number: DE20311730U
Authority: DE
Original assignee: Schiess AG
Current assignee: Schiess De GmbH
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2013-07-31

Abstract

The ram configuration has a sleeve (1) with two inner central spindle motors, a C-axle drive motor (4), double drive (5), and C-axle hollow shaft (12). The central axle head recess (6) has a work carrier (7) with a numerically controlled head and a double gear and coupling shaft (10). The spindle driver is fixed to the work carrier and has a guiding section and Z-driver spindles (24,25).

Description

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft eine Ram-Konfiguration für senkrechte und waagerechte Großbearbeitungszentren zur spanenden Bearbeitung von Freiformflächen an Modellen und von komplizierten prismatischen Bauteilen, wie beispielsweise von Turbinengehäusen.The invention relates to a ram configuration for vertical and horizontal large-scale machining centers for machining free-form surfaces on models and complicated prismatic components, such as turbine housings.

Aus dem Stand der Technik ist bereits durch DE 203 01 661 Ul eine derartige Ram-Konfiguration bekannt. Sie hat den Vorteil, dass die C-Achse nicht Bestandteil des Werkzeugträgers ist und alle Bauteile in einer hydrostatisch geführten, gedämpften Hülse konzentrisch angeordnet sind, wodurch ein optimales Trägheitsmoment und eine optimale Zerspanungsleistung bei minimiertem Eintauchdurchmesser und großem Ausschub realisiert und somit auch höhere Bearbeiungsgenauigkeiten erreichbar sein sollen. Für diese Ram-Konf iguration ist kennzeichnend, dass in einer Hülse nacheinander zwei Spindelantriebsmotoren mittels einer Steckkupplung verbunden sind und in Richtung Werkzeug nacheinander ein C-Achsantriebsmotor, ein Doppelgetriebe, eine C-Achshohlwelle, die eine C-Achskopfaufnahme mit einem Werkzeugträger, wie z. B. einen NC-Kopf, hat, angeordnet sind. Das Doppelgetriebe treibt zusätzlich eine Kupplungswelle an, an der der Spindelantrieb des Werkzeugträgers angekoppelt ist. Zwischen den Spindelantriebsmotoren und dem Doppelgetriebe liegt eine Spindelantriebswelle und zwischen dem C-Achsantriebsmotor und dem Doppelgetriebe ist eine Spindelantriebswelle angeordnet.
Ein Kühlmittelrohr ist ebenfalls zentrisch in der Spindelantriebswelle bis zur Kupplungswelle angeordnet. Das Kühlmittel wird maschinenseitig durch eine Kühlmittel-/Drehdurchführung dem Kühlmittelrohr zugeführt. Die Spindelantriebsmotoren werden über ein separates Spindelantriebsmess-Sytem und der C-Achsenantriebsmotor wird über ein C-Achsantriebsmotormess-System geregelt. Für die Spindel-Such a ram configuration is already known from the state of the art from DE 203 01 661 Ul. It has the advantage that the C-axis is not part of the tool carrier and all components are arranged concentrically in a hydrostatically guided, dampened sleeve, which achieves an optimal moment of inertia and optimal cutting performance with a minimized immersion diameter and large extension, and thus also allows higher machining accuracies to be achieved. A characteristic of this ram configuration is that two spindle drive motors are connected one after the other in a sleeve by means of a plug-in coupling and a C-axis drive motor, a double gear, a C-axis hollow shaft, which has a C-axis head holder with a tool carrier, such as an NC head, are arranged one after the other in the direction of the tool. The double gear also drives a coupling shaft to which the spindle drive of the tool carrier is coupled. A spindle drive shaft is located between the spindle drive motors and the double gearbox and a spindle drive shaft is located between the C-axis drive motor and the double gearbox.
A coolant pipe is also arranged centrally in the spindle drive shaft up to the coupling shaft. The coolant is fed to the coolant pipe on the machine side through a coolant/rotary feedthrough. The spindle drive motors are controlled via a separate spindle drive measuring system and the C-axis drive motor is controlled via a C-axis drive motor measuring system. For the spindle

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Orientierung ist weiterhin ein separates Spindelrichtmess-System vorhanden. Die direkte Messung der Bewegungen der C-Achskopfaufnähme erfolgt über ein C-Achsmess-System. Kennzeichnend ist auch, dass vier hydrostatische Tragtasehen im werkzeugseitigen Bereich und vier hydrostatische Tragtaschen im maschinenseitigen Bereich eines Führungsteiles an der Hülse angeordnet sind. Die Dämpfungstaschen liegen längsseitig gesehen zwischen den hydrostatischen Tragtaschen. Zur Realisierung der Linearachsenbewegung Z ist an der Hülse eine Zahnstange befestigt und im Führungsteil ist ein Antriebsritzel fest angeordnet. Außerdem ist die Hülse in den hydrostatischen Tragtaschen und in den hydrostatischen Dämpfungstaschen in Längsrichtung bewegbar gehalten. Zur Bearbeitung von V-Motor-Gehäusen sind fünf interpolierende Maschinenachsen erforderlich. Die Achsen Z, C und A werden von der Ram-Konfiguration realisiert, wobei vom Antriebsritzel über eine Zahnstange die Linearachsenbewegung Z ermöglicht wird. Die zirkuläre C-Achsenbewegung wird vom C-Achsantriebsmotor über die C-Antriebswelle zum Doppelgetriebe und dann über die C-Achshohlwelle zur C-Achskopfaufnahme gekoppelt.A separate spindle alignment measuring system is also available for orientation. The movements of the C-axis head mount are measured directly using a C-axis measuring system. Another characteristic feature is that four hydrostatic support pockets are arranged in the tool-side area and four hydrostatic support pockets are arranged in the machine-side area of a guide part on the sleeve. The damping pockets are located between the hydrostatic support pockets when viewed lengthwise. To implement the linear axis movement Z, a rack is attached to the sleeve and a drive pinion is fixed in the guide part. In addition, the sleeve is held so that it can move longitudinally in the hydrostatic support pockets and in the hydrostatic damping pockets. Five interpolating machine axes are required to machine V-engine housings. The Z, C and A axes are implemented by the ram configuration, with the linear axis movement Z being enabled by the drive pinion via a rack. The circular C-axis movement is coupled from the C-axis drive motor via the C-drive shaft to the double gearbox and then via the C-axle hollow shaft to the C-axle head mount.

Die in DE 203 01 661 Ul dargestellte Ram-Konfiguration hat aber den Nachteil, dass keine großen Zerspanungsleistungen der Werkzeugspindel bis ca. 150 kW möglich sind. Deshalb besteht das Problem der Erfindung darin, eine Ram-Konfiguration für senkrechte und waagerechte Großbearbeitungszentren zur spanenden Bearbeitung von Freiformflächen an Modellen und von komplizierten prismatischen Bauteilen, wie beispielsweise von Turbinengehäusen, zu schaffen, die Zerspanungsleistungen der Werkzeugspindel bis 150 kW garantiert. Erreicht wird dies dadurch, dass jetzt lediglich ein Spindelantriebsmotor durch den C-Achsantriebsmotor mit einem Doppelplanetengetriebe verbunden ist, und außen an der Hülse zwei Spindelmuttern zur Aufnahme der Z-Antriebsspindein angeordnet sind. Vorteilhafterweise hat diese Ram-The ram configuration shown in DE 203 01 661 Ul has the disadvantage that no high cutting performance of the tool spindle up to approx. 150 kW is possible. Therefore, the problem of the invention is to create a ram configuration for vertical and horizontal large machining centers for machining free-form surfaces on models and complicated prismatic components, such as turbine housings, which guarantees cutting performance of the tool spindle up to 150 kW. This is achieved by only one spindle drive motor being connected to a double planetary gear through the C-axis drive motor, and two spindle nuts are arranged on the outside of the sleeve to accommodate the Z-drive spindles. This ram configuration advantageously has

Konfiguration durch die erreichbaren Zerspanungsleistungen von bis zu 150 kW die Voraussetzungen dafür geschaffen, dass die Großbearbeitungszentren jetzt das Leistungsvermögen moderner Schneidstoffe nutzen können. Durch den Einsatz eines Doppelplanetengetriebes wird gegenüber bisherigen Fräsantrieben die Laufruhe verbessert und im Vergleich zu bekannten leistungsgleichen mechanischen Getrieben verringert sich der Platzbedarf. Kennzeichnend ist weiterhin, dass in den Führungsteilen und am Außenmantel der Hülse im werkzeugseitigen Bereich 2x8 hydrostatische Tragtaschen symmetrisch liegend und im maschinenseitigen Bereich 4 hydrostatische Tragtaschen angeordnet sind und die Hülse bewegbar halten. Insbesondere durch die parallele Anordnung der beiden Z-Antriebsspindeln erhöht sich die Steifigkeit der Antriebssysteme, wodurch die Dämpfungstaschen nicht mehr erforderlich sind.Configuration, with the achievable cutting performance of up to 150 kW, has created the conditions for large machining centers to now be able to use the performance of modern cutting materials. The use of a double planetary gear improves the smoothness of operation compared to previous milling drives and the space requirement is reduced compared to known mechanical gears with the same performance. Another characteristic feature is that 2x8 hydrostatic support pockets are arranged symmetrically in the guide parts and on the outer casing of the sleeve in the tool-side area and 4 hydrostatic support pockets are arranged in the machine-side area, keeping the sleeve movable. In particular, the parallel arrangement of the two Z drive spindles increases the rigidity of the drive systems, which means that the damping pockets are no longer required.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in 20The invention will be explained in more detail using an embodiment. The accompanying drawings show in 20

Figur 1: die Ram-Konfiguration im Längsschnitt und Figur 2: die Anordnung der hydrostatischen Tragtaschen im Schnitt A-A von Figur 1.Figure 1: the ram configuration in longitudinal section and Figure 2: the arrangement of the hydrostatic support pockets in section A-A of Figure 1.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Ram-Konfiguration im Längsschnitt. Erkennbar ist, dass in einer Hülse 1 zentrisch, in Richtung Werkzeug nacheinander ein Spindelantriebsmotor 2, ein C-Achsantriebsmotor 4, ein Doppelplanetengetriebe 5, eine C-Achshohlwelle 12, die eine C-Achskopfaufnähme 6 mit einem Werkzeugträger 7, wie z. B. einen NC-Kopf hat, angeordnet sind. Das Doppelplanetengetriebe 5 treibt zusätzlich eine Kupplungswelle 10 an, an der der Spindelantrieb des Werkzeugträgers angekoppelt ist. Zwischen dem Spindelantriebsmotor 2 und dem Doppelplanetengetriebe 5 liegt eine Spindelantriebswelle 9 und zwischenFigure 1 shows the ram configuration according to the invention in longitudinal section. It can be seen that a spindle drive motor 2, a C-axis drive motor 4, a double planetary gear 5, a C-axis hollow shaft 12, which has a C-axis head holder 6 with a tool carrier 7, such as an NC head, are arranged in a sleeve 1 centrically, one after the other in the direction of the tool. The double planetary gear 5 also drives a coupling shaft 10, to which the spindle drive of the tool carrier is coupled. Between the spindle drive motor 2 and the double planetary gear 5 there is a spindle drive shaft 9 and between

dem C-Achsantriebsmotor 4 und dem Doppelplanetengetriebe ist eine C-Achsantriebswelle 11 angeordnet, die die Spindelantriebswelle 9 umschließt. Ebenfalls ist ein Kühlmittelrohr 13 zentrisch in der Spindelantriebswelle 9 bis zur Kupplungswelle 10 angeordnet. Die Zuführung des Kühlmittels erfolgt maschinenseitig durch eine Kühlmittel-/Drehdurchführung 14. Vorteilhafterweise hat die Ram-Konfiguration diverse Mess-Systeme. Der Spindelantriebsmotor 2 wird über ein Spindelantriebsmess-System 8 und der C-Achsantriebsmotor 4 wird über ein C-Achsantriebsmotormess-System 15 geregelt. Für die Spindelorientierung ist weiterhin ein separates Spindelrichtmess-System 16 angeordnet. Die direkte Messung der Bewegungen der C-Achskopfaufnähme 6 wird vom C-Achsmess-System 17 vorgenommen.A C-axis drive shaft 11 is arranged between the C-axis drive motor 4 and the double planetary gear, which encloses the spindle drive shaft 9. A coolant pipe 13 is also arranged centrally in the spindle drive shaft 9 up to the coupling shaft 10. The coolant is supplied on the machine side through a coolant/rotary feedthrough 14. The ram configuration advantageously has various measuring systems. The spindle drive motor 2 is controlled by a spindle drive measuring system 8 and the C-axis drive motor 4 is controlled by a C-axis drive motor measuring system 15. A separate spindle alignment measuring system 16 is also arranged for the spindle orientation. The direct measurement of the movements of the C-axis head holder 6 is carried out by the C-axis measuring system 17.

In Figur 2 ist die Anordnung der hydrostatischen Tragtaschen im Schnitt A-A von Figur 1 dargestellt. Sie zeigt, dass im werkzeugseitigen Bereich in einem Führungsteil und am Außenmantel der Hülse 1 acht hydrostatische Tragtaschen symmetrisch angordnet sind. Weiterhin sind an der Hülse 1 zwei Spindelmuttern 26;27 befestigt, die die Z-Antriebsspindeln 24; 25 aufnehmen.Figure 2 shows the arrangement of the hydrostatic support pockets in section A-A of Figure 1. It shows that eight hydrostatic support pockets are arranged symmetrically in the tool-side area in a guide part and on the outer casing of the sleeve 1. Furthermore, two spindle nuts 26; 27 are attached to the sleeve 1, which accommodate the Z drive spindles 24; 25.

Zur Bearbeitung von Turbinengehäusen mit der erfindungsgemäßen Ram-Konfiguration sind fünf interpolierende Maschinenachsen erforderlich. Die Ram-Konfiguration realisiert die Achsen Z, C und A. Die Maschinenlinearachsen X und Y sind nicht dargestellt. Von den Antriebsspindeln 24;25 wird die Linearachsenbewegung Z durchgeführt. Die zikulare C-Achsenbewegung wird vom C-Achsantriebsmotor 4 über die C-Antriebswelle 11 zum Doppelplanetengetriebe 5 und dann über die C-Achshohlwelle 12 zur C-Achskopfaufnahme 6 gekoppelt. To machine turbine housings with the ram configuration according to the invention, five interpolating machine axes are required. The ram configuration implements the axes Z, C and A. The machine linear axes X and Y are not shown. The linear axis movement Z is carried out by the drive spindles 24; 25. The circular C-axis movement is coupled from the C-axis drive motor 4 via the C drive shaft 11 to the double planetary gear 5 and then via the C-axis hollow shaft 12 to the C-axis head holder 6.

Claims

1. Ram configuration for vertical and horizontal large machining centers for the machining of free-form surfaces on models or of complicated prismatic components, such as turbine housings, consisting of a sleeve ( 1 ) with two internal, centrally arranged spindle drive motors, a C-axis drive motor ( 4 ), a double gear ( 5 ) and a C-axis hollow shaft ( 12 ) which has a C-axis head holder ( 6 ) with a tool carrier ( 7 ), such as. B. an NC head, wherein the double gear ( 5 ) additionally drives a coupling shaft ( 10 ) which is fastened to the spindle drive of the tool carrier ( 7 ), and a rack is fastened to the sleeve ( 1 ) for the linear axis movement Z and a drive pinion is fixedly arranged in the guide part, characterized in that only one spindle drive motor ( 2 ) is connected to the double gear ( 5 ) by the C-axis drive motor ( 4 ) and two spindle nuts ( 26 ; 27 ) for receiving the Z drive spindles ( 24 ; 25 ) are arranged in parallel on the sleeve ( 1 ).

2. Ram configuration for vertical and horizontal large machining centers for metal cutting according to claim 1, characterized in that the double gear ( 5 ) is a double planetary gear.

3. Ram configuration for vertical and horizontal large machining centers for metal-cutting according to claims 1 and 2, characterized in that in the guide parts ( 21 ) and on the outer casing of the sleeve ( 1 ) in the tool-side area, several hydrostatic support pockets ( 18 ), preferably two times eight support pockets arranged symmetrically, and in the machine-side area four hydrostatic support pockets ( 19 ) are arranged and hold the sleeve ( 1 ) movable.