CN100475394C - 在工件上成形三维表面的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于生产具有高质量表面抛光的、精确成形的非球形眼科镜片的光栅切削装置和方法。通过使用具有大半径的、基本上为球形的切削刀具来获得精确成形和良好的表面抛光。该方法包括利用切削路径，该切削路径提供基本恒定的切削力，例如恒定的表面切削速度光栅图。

Description

在工件上成形三维表面的方法和装置
技术领域
本发明涉及通过切削来加工高质量的三维表面，尤其是通过使用应用于光栅图中的恒定切削力切削来加工眼科镜片。
背景技术
切削用在眼科镜片的制造中，尤其用于生产具有非球形表面并且不能通过传统光学磨光制造的定制的渐进式镜片。然而，切削镜片还有重大的缺陷，主要涉及将表面形状控制在要求的光学精度和表面抛光质量方面的难度。
为了理解这些缺陷，可以进一步考虑普通切削车床，以及其用于加工出表面几何图形的螺旋切削运动。典型的三轴车床如图1所示。工件10通过一个卡盘14连接在主轴12上并绕主轴轴线16(也被称为“C”轴)旋转。通过朝向轴线16(沿“X轴”方向)移动切削刀具18，同时调节其在平行于主轴轴线16的“Z轴”方向上的位置，工件10的表面得以成形。三轴的计算机数控(“CNC”)车床可以使用传统的单点切削刀具，或者多槽的高速旋转刀具，类似于一台磨床。两者都是通过刀具按照螺旋形的切削路径来切削出表面几何形状，并且最后被切削的部分材料位于旋转工件10的正中心。
车床主轴12通常以恒定速度旋转。这样的结果是：当切削刀具18向工件10的中心移动时，表面切削速度减小，同时刀具与被加工镜片之间的切削力发生相应的变化。这个切削力的变化给被加工表面的形状带来一个渐进的误差。即使车床具有一个连续变化的主轴速度，这个速度也有个上限，因此，超过上限的半径，就不可能保持一个恒定的表面切削速度。在这个半径处，切削力发生变化并开始引起误差。
如果镜片设计要求切削掉到工件10的中心一路上所有的材料，产生的另一个问题是显著的中心缺陷。这个中心缺陷是由于在最后一部分材料被切削掉时，切削力突然降为零而产生的小凹陷。在切削时，切削力使刀头弯曲轻微偏离镜片表面。当力突然降到零时，切削刀具支架卸载(relaxes)，刀具移向还在旋转的镜片，从而在镜片中心切削出一小块凹痕。即使是高精度车床，也会产生1至5微米深数量级的中心缺陷，产生通常可见并且是从美观角度所不期望的瑕疵。
在棱镜的设计中，其中心区域是平坦的，切削力的突然损失发生在较大的半径处，但还是有显著的影响，即在棱镜向上的坡面产生凸起，而在向下的坡面产生孔。凸起通常约2微米高，而孔通常约2微米深。
由于这些力损失缺陷是关于刀具锐利度、表面几何、材料性能以及机械特性的复杂函数，所以它们基本上是无法预测的。尝试用软件算法对它们进行补偿通常使情况更糟。
使用车床切削镜片的另外一个问题产生于切削表面的质量是切削速度的函数。出于最合适的效率，应该仅在需要的镜片半径处调节表面速度以产生最高质量的抛光。对于普通车床，切削速度是半径的固定函数，不能改变。
车床的进一步问题在于切削刀具外形的瑕疵(也称为“成形瑕疵”)转移到了镜片表面。车床上通常使用的高质量切削刀具是一个单点金刚石片，其磨成大约为2mm的半径。然而这样一个金刚石边缘的精确度只能有大约2微米。这种不精确性造成裙状的形状(也称为“波浪形”)并直接传递到镜片上，即切削刀具上2微米的波浪形缺陷引起镜片表面2微米的波浪形缺陷。波浪形缺陷完全无法预测并且无法通过软件补偿。控制波浪形的工具费用相当高。超出规范，它们也很快会磨损或者破碎，所以它们的特点在于价格昂贵并且使用寿命短。
这些切削缺陷通常可以通过磨光切削镜片的方式解决，但是这会使得进一步偏离最优的镜片外形(也称为镜片表面中的“成形误差”)。在实践中，不得不在产生的成形误差数量和要移除的可见的、外观上的中心缺陷数量之间做出折衷。
另一种加工表面的传统方式是铣削。典型的铣床如图2所示。图2A示出侧视图，其中，工件10被夹持在铣床卡盘20中并在X-Y平面上的光栅图中移动，同时旋转切削刀具22沿Z轴上下移动。图2B是俯视图，示出了作为相对于工件10的切削刀具的有效路径的光栅图24。尽管传统铣削允许独立控制表面切削速度和位置，并且没有由于切削力突降为零所带来的问题，但是它会产生非常低质量的表面抛光。图2C以放大横截面的形式示出了典型铣削表面26通常具有很高的裙状形的表面。铣削面的裙状形(也称“波浪形”)很大，通常在毫米数量级。由于这个原因，这样的光栅切削技术传统上不用在光学件生产中。
对于镜片，尤其是定制的渐进镜片或其它非球面镜片设计的高效切削最期望的，是一种可以生产所需范围的非球面、三维表面并克服一种或多种与传统切削技术有关的表面质量问题的切削方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在工件上成形三维表面的方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于成形三维表面的装置。
本发明的一个方面提供一种在工件上成形三维表面的方法，包括：提供一个具有主轴轴线的主轴；提供一个具有基本上为球形切削表面的切削刀具；确定具有与所述球形切削表面一致的外表面的球体的中心；计算所述球体中心的位置，使得所述球体与所述工件之间的接触点基本上位于所述三维表面上；绕所述主轴轴线旋转所述切削刀具；和将所述球形表面的所述中心置于所述计算得到的位置处，从而成形所述的三维表面；将所述中心移至光栅图中的所述位置；以及还包括计算所述切削刀具的有效半径，该有效半径的长度等于所述主轴轴线的法线，该法线从所述主轴轴线上一点到所述切削刀具球体与所述三维表面之间的接触点；并且调节所述球形切削刀具的旋转速度，使得所述旋转速度与所述接触点半径的乘积保持基本上恒定。
本发明的另一个方面提供一种用于成形三维表面的装置，包括：主轴，其具有主轴轴线；切削刀具，其具有基本上为球形的切削表面；支撑工作台，其用于固定工件并能相对于所述切削刀具做可控的三维运动；控制模块，当所述切削刀头球体将与所述三维表面接触时，所述控制模块可以计算包括大量所述球体的中心的位置的切削路径，且其中，所述控制模块还可以控制所述支撑工作台和所述切削刀具，使得所述球体的所述中心沿着所述切削路径相对于所述工件移动，所述切削路径包括光栅图；以及还包括旋转的驱动装置，其能以可变的旋转速度旋转所述切削刀具；且其中，所述控制模块还能计算所述切削刀具的有效半径，该有效半径的长度等于所述主轴轴线的法线，该法线从所述主轴轴线上一点到所述切削刀具球体与所述三维表面之间的接触点；并且调节所述旋转速度，使得所述旋转速度与所述有效半径的乘积基本上恒定。
本发明涉及一种基本上恒定的表面切削装置和方法，其可以生产这样的表面：该表面具有相对于预定表面规范的高精度，以及具有足以用于光学工业中的高质量表面抛光。这种切削方法和装置在光学工业中非常需要，尤其是作为一种例如在生产渐进眼镜镜片中所需要的批量生产定制非球形表面的具有成本效益的方法。
附图说明
图1是典型三轴车床的示意图。
图2A是典型三轴铣床的示意图。
图2B是光栅切削图的示意性俯视图。
图2C是通过使用光栅切削图的典型三轴铣床切削出的裙状形表面的示意性放大横截面图。
图3是本发明切削装置的一种实施例的示意图。
图4是本发明切削方法的一种实施例的示意图。
图5是本发明一典型实施例中切削刀具切削路径的示意性侧视图。
图6是调节成切削眼镜镜片的光栅切削图的俯视图。
图7是沿X轴方向的恒定表面距离(steps)的示意性侧视图。
图8是沿Y轴方向的恒定表面距离的示意性侧视图。
图9是本发明一种实施例的球形工具磨削装置的示意性侧视图。
图10是本发明一种实施例中环形切削刀具的示意图。
图11A是一非球形表面的等轴测图，在其上投影了直线光栅路径。
图11B是一个非球形表面的等轴测图，其中示出了沿投影的直线光栅路径三等分点上的、该表面的法线向量。
图11C是一个非球形表面的俯视图，其中示出了为了沿直线切削，切削刀具中心运动所沿着的一条“不规则线”。
具体实施方式
在某些首选实施例中，大体上恒定切削力装置包括基本上球形的切削刀具，基本上由基本球形的切削刀具组成，和由基本上球形的切削刀具组成，切削刀具具有相对较大的、首选大约30mm的半径。首选的方法实施例是在首选切削刀具在对应于成型表面的光栅切削图中移动时，绕一条主轴轴线旋转。由于首选切削刀具的相对较大的半径，在该首选方法中，通过计算切削刀具球体中心所必须处的位置来确定切削刀具的路径，以使切削刀具球体与被成形工件之间的接触点基本位于所需求的、预定的三维表面上。因而切削头优选通过计算机控制的伺服电机在光栅图中移动，使得切削头中心沿着所需要的路径行进。
然而在进一步的优选实施例中，本方法包括保持基本恒定的表面切削速度，基本上由保持基本恒定的表面切削速度组成，和由保持基本恒定的表面切削速度组成，其用在加工进程的主要部分中，甚至更优选地用在基本上整个加工过程中。在首选实施例中，该保持步骤包括调节切削刀具的旋转速度，基本上由调节切削刀具的旋转速度组成，和由调节切削刀具的旋转速度组成。例如，可以为所有切削位置计算一个切削刀具的有效半径，并且调节切削刀具的旋转速度，以使得在加工全过程中，有效半径和旋转速度的乘积基本保持为恒量。
在更进一步的实施例中，本发明的方法包括以下步骤，基本上由以下步骤组成，和由以下步骤组成，即以基本恒定的表面速度移动切削刀具。在首选实施例中，该移动的步骤包括以下内容，基本上由以下内容组成，和由以下内容组成，即计算切削刀具球体与被切削三维表面之间接触点的分布图，并确保在两个连续接触点之间运行的时间与它们之间的距离保持基本恒定的比例。
众所周知，伺服电机驱动机器可以以很高的精度移动切削刀具。这样的机器可以由计算机控制，并且可以例如按预定规范生产出复杂的三维表面，通常这个规范以计算机文件的形式出现，它将表面的形状具体化为三维坐标系的分布图(也称为“点文件”)。
本发明非常适用于使用这样的计算机驱动伺服电机机器以及一个具有合适形状和精度的切削刀具，来提供一种自由表面切削装置和方法，其可以生产与所要求的形状精确一致的，并具有光学质量表面抛光的表面。
接下来将参照附图来详细描述本发明的首选实施例，其中同样的数字描述同样的元件。图3示出了根据本发明首选实施例的三轴线，双主轴的计算机控制加工中心的示意图。该机器优选包括一个其上安装有待切削镜片32的镜片支撑工作台30，一个主轴固定工作台40，在其上安装有一个粗切削主轴36和一个精切削主轴38，以及一个控制模块41。镜片支撑工作台30可以沿X轴34方向进行精确的、计算机控制的运动。主轴固定工作台40可以沿Y轴42和Z轴44方向进行精确的、计算机控制的运动。在首选的实施例中，粗切削主轴36和精切削主轴38分别可以夹持有合适的切削刀具，并在计算机控制下，通过合适的电机以可变的高速度被驱动旋转。在首选实施例中，安装在粗切削主轴36或精切削主轴38上的切削头适合于最好在计算机控制下，沿Z轴44的方向运动，而工作台适合于在平行于X轴34和Y轴42的平面内的光栅图中运动。这样的配置允许切削头在镜片32的上表面切削出三维的表面。可以是任何合适的计算机模块的控制模块41，可以计算切削刀具的切削路径或相对于镜片32上被切削表面的切削刀具的任意点，以及可以控制伺服电机(未示)以产生工作台30和40所需要的运动。在首选实施例中，粗切削主轴36夹持有一把带有多晶体金刚石(“PCD”)刀头的粗切削铣刀，其可以满足至少中等的精度。
图4示出了本发明首选实施例中使用的一种精切削刀具46。精切削刀具46具有弧形表面，并且安装在精切削主轴38上，该精切削主轴可以绕主轴轴线50旋转。在首选实施例中，精切削刀具46包含黄铜烧结的金刚石砂轮，优选将该砂轮修整为具有最小波浪形的弧形表面。在非常首选的实施例中，弧形表面包括至少一部分球形表面48，甚至更优选地，一部分球形表面具有不大于约0.5微米波浪形。如同下面的详细描述，当精切削刀具46连接到精切削主轴38上时，自动完成其修整，以减少维护费用。在将刀具连接到切削主轴上时对其进行的修整(在此其有时称为“在线(onboard)，自动修整”)，可以通过将精切削刀具46移向，最好是转向具有第三旋转主轴的修整站来执行。精切削刀具46也可以使用其它材料，包括，但不限于，电镀的金刚石轮，尽管不是所有这些材料都可以在原处被修整。
待切削表面52可以通过一组三维坐标(也称为“点文件”)来描述，将表面细化为许多离散的点。由于刀具46的球形表面48所在的球体的半径相比于普通车床旋转刀具的刀头的半径大，优选至少约20mm，因此相比于通过切削过程成型的表面52上的半径，如果简单的移动刀具会产生严重误差，使得刀具中心或刀头沿着基本上平行于期望表面的路径行进，如同使用普通CNC加工时一样。
图5示出了本发明一种实施例中，在切削预定三维表面54的过程期间，精切削刀具在两个位置上的情况。在第一个位置上，刀具在点56处切削表面54，而在第二个位置上，刀具在点58处切削表面54。从图5可以看出，刀具46的中心所遵循的切削路径60与待切削表面54相关。切削路径60可以计算得出，例如，球体与被切削工件51之间的每个接触点基本上位于被切削的预定三维表面54上时，通过确定与精切削刀具球形表面48具有相同半径的球体的中心点的位置来计算。例如，当球形表面48与需求表面54的点56接触时，切削路径60经过点62，该点即是与球形表面48重合的球体的中心位置。类似地，当球体与需求表面54的点58接触时，切削路径60经过点64，该点即是球体的中心位置。
图6示出了本发明典型实施例中，通过精切削刀具切削眼科镜片66的俯视图。镜片66通过工作台68支撑，同时切削点在光栅图70中的表面上移动。在首选实施例中，本方法包括控制刀具中心的步骤，以使得球体与镜片表面之间的接触点遵循基本上一条直线。在某些实施例中，成型镜片66存在不同的半径，最好控制刀具球体的中心，使其轻微偏离直线，以使得球体和镜片表面之间的接触点遵循一条直线。在这样的实施例中，切削路径有时为一条“不规则”线或“不规则”光栅图。为了使得在这样的实施例中，刀具球体和被切削工件51之间的接触点路径为具有直线的光栅图，该方法最好包括计算刀具球体中心的这个“不规则”光栅图，并基于该计算结果提供控制伺服电机驱动平台30和40的步骤。
图11A-11C详细地示出了这条“不规则”路径。图11A为非球形表面100的等轴测图，在其上投影了所需直线光栅路径102。图11B以等轴测图的形式示出了所需表面100上的法线向量104，其具有与刀具球体的半径相等的长度R。此外，向量端106即为刀具球体的中心位置。图中示出沿投影到非球形表面100上的直线光栅路径102，向量104与非球形表面100在三个等间距点108，110，112处接触。图11C为非球形表面100的俯视图，其中示出了直线光栅路径102，以及在三个等间距点108，110，112处与表面100接触的法线向量104。不规则线114是刀具球体的中心所遵循的路径，从而使得接触点108，110，112位于一条直线上。
下面将结合图3-4来描述按本发明的镜片切削过程的首选实施例。通过计算机点文件形式的预定规范来定义所需的镜片表面52。这个计算机文件通过计算机按已知技术转换成刀具路径文件，其用于生成定义粗切削刀具和精切削刀具46的切削路径的控制信号。可以安装在粗切削主轴36上的粗切削刀具，基于其刀具路径文件和由此产生的控制信号对镜片进行切削，预定的少量材料留待由精切削刀具46切削。机器最好以坐标方式移动粗切削刀具，最好使用伺服电机沿X，Y和Z轴控制工作台30和40。在粗切削工作台上，通常不需要高精度。在本发明的一个实施例中，由于在粗切削工作台上通常可以接受前面讨论的所有缺陷，所以粗切削可以在标准的三轴车床上完成。
本发明的许多实施例依赖于这里所描述的、精切削工作台的重要方面。在首选实施例中，本方法控制精切削刀具沿着一条路径，最好是计算机生成的CNC刀具路径，其基本上是光栅图。在许多首选实施例中，切削步骤沿一条单一线性轴线切削，最好基本上整个切削过程沿着基本等间距的平行线切削。最好计算、控制并调整X，Y和Z轴方向的运动，使得刀具46的球形表面48的接触点56以基本一致形式，甚至逐行移过镜片表面并切削材料。这种基本一致形式的材料削除保持切削载荷基本上恒定，从而保持表面与期望表面一致，尤其与点文件定义的表面一致。在期望有最大效率的实施例中，切削步骤最好在前后两个行程中进行切削。可以预期光栅尺寸在本方法的范围内有很大的变化，并取决于例如精切削表面所允许的波纹程度。通常情况下，使用较小光栅尺寸更适合获得较少波形的表面，但是进程花时较长，反之亦然。类似地，行程的速度在本发明的范围内可以有很大的变化，取决于所有结合已知工程原理、在这里与教导包含的内容一致的因素，如精修整时期望的原材料削除率，研磨粗度，刀具的每分钟转数(rpm)，切削深度以及光栅尺寸。
在某些首选实施例中，本方法制造精确的任意表面，尤其是通过弧形切削工具来保持基本上恒定的切削力。保持基本上恒定切削力的步骤最好在单位时间内削除基本上恒定量的镜片材料。在许多实施例中，使用基本上恒定切削力的步骤很重要，因为在镜片表面形状上单一微米的误差会基本上改变镜片的功能和外表美观。如果切削力保持恒定，则系统偏差保持恒定，以及镜片表面保持恒定。在一首选实施例中，恒定的切削力步骤切削基本上恒定的路径宽度，最好具有恒定的切削路径速度，甚至最好具有基本上恒定的表面切削速度。
图7示出了如何在被切削表面54上测量恒定的切削路径72，而不是在直线的笛卡尔坐标系中作为距离74。对于复杂的镜片形状，如复曲面透镜，半径可能不断在变，并且对于每个瞬时点，必须计算其半径并用于为精切削刀具46球形表面48的中心确定恒定切削路径60。
图8示出了在本发明的一首选实施例中，如何通过测量沿被切削表面54跨越的间距76来保持恒定的切削速度，而不是测量笛卡尔坐标系中Y轴上的间距78。调节伺服电机的直线速度，使得沿表面54的速度保持恒定。
图5示出了在一首选实施例中，如何保持精切削刀具46的表面切削速度基本上恒定。当在表面点56处切削时，有效切削半径80为精切削主轴轴线50到接触点56的法线距离。可选地，有效切削半径80还可以由球体的半径乘以正切角82的正弦值计算得到。当在接触点58处切削时，有效切削半径即为球体半径。通过改变精切削刀具的旋转率，使得有效切削半径乘以旋转速度的乘积保持恒定，则表面切削速度保持恒定。从主轴轴线到接触点作一条垂线，即可得到有效半径，在该接触点处，刀具球体与成型的三维表面接触。
在很多实施例中，正确的切削路径，恒定的路径宽度，恒定刀具速度以及恒定的切削速度都在某种程度上依赖于计算刀具球体的中心关于球体与被切削表面之间的接触点的位置。因此在很多这样的实施例中，保持精确外形和尺寸的刀具表面48很重要。图9示出了修整刀具46以保持精确球形表面48的首选方法。通过在磨石84上修整旋转表面48，该磨石绕与精切削刀具主轴50成直角的主轴86旋转，表面48在成型和表面抛光上都保持精确的球形。
在一首选实施例中，磨石84由氧化铝制成。最好旋转磨石84的同时旋转烧结的金刚石球形刀具46，并沿Z轴方向降低刀具46，两者相互磨出精确的球体。可以测量出球形表面48的最终半径，即可以直接或间接地通过在一些镜片材料上切削出印痕，再用众所周知的测量球体的光学技术进行测量。类似地，球形表面的质量可使用标准表面跟踪技术来测量。然后通过CNC机器可以使用这些测量得到的刀具半径来计算各种所需要的路径。
图10示出了一种可选实施例，其中精切削刀具88具有一个为部分环面的表面。该环面具有一个带有最低中心92的小圆90，按照这里所包含的教示，该圆90在计算各种所需切削路径中，可以按与球体中心等同的方式来使用。
利用光栅方法切削镜片的另外一个好处就是，仅需要切削最终产品所需要的镜片外形，如图6所示。对照而言，传统镜片是完全抛光成圆形镜片，然后再修整成框架形状。当修磨以与框架形状匹配时，大量切削和抛光的镜片通常被修整。只有切削最终镜片形状才可节省处理时间，并且防止检查员因为本应在最终外形中被修整掉的缺陷而将一块镜片定为废品。
尽管对本发明在结构特征和方法作用上进行了明确的文字说明，但是可以理解的是由从属权利要求定义的本发明不限定所描述的明确特征或作用。相反地，将公开的明确特征和作用作为所要求发明的实施的典型形式。

Claims (12)

1、一种在工件(51)上成形三维表面的方法，包括：
提供一个具有主轴轴线(50)的主轴(36，38)；
提供一个具有为球形切削表面(48)的切削刀具(46)；
确定具有与所述球形切削表面(48)一致的外表面的球体的中心；
计算所述球体的中心的位置，使得所述球体与所述工件(51)之间的接触点位于所述三维表面上；
绕所述主轴轴线(50)旋转所述切削刀具(46)；和
将所述球形切削表面(48)所在的所述球体的所述中心置于所述计算得到的位置处，从而成形所述的三维表面；
将所述中心移至光栅图(70)中的所述位置；以及
还包括计算所述切削刀具(46)的有效半径(80)，该有效半径的长度等于所述主轴轴线(50)的法线，该法线从所述主轴轴线(50)上一点到所述切削刀具(46)的球形切削表面(48)所在球体与所述三维表面之间的接触点(56)；并且调节所述球形切削刀具(46)的旋转速度，使得所述旋转速度与所述接触点半径的乘积保持恒定。
2、根据权利要求1所述的方法，还包括计算所述切削刀具(46)的球形切削表面(48)所在球体与所述三维表面之间的大量接触点，且其中，所述移动所述中心还包括移动使得所述两个接触点之间的移动时间与该两个接触点之间的间距为恒定的比例。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光栅图(70)位于包含所述主轴轴线(50)的平面内。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光栅图(70)包括沿平行于主轴轴线(50)的Y轴的运动，以及沿垂直于主轴轴线的X轴的运动，且其中，所述切削刀具(46)的球形切削表面(48)所在球体与所述三维表面的接触仅发生在沿X轴的所述运动期间。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球体具有大于20mm的半径。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切削刀具包括为部分环面的表面，且其中，所述环面的小圆(90)的最低中心(92)的作用等同于所述球体中心的作用。
7、一种用于成形三维表面的装置，包括：
主轴(36，38)，其具有主轴轴线(50)；
切削刀具(46)，其具有为球形的切削表面(48)；
支撑工作台，其用于固定工件(51)并能相对于所述切削刀具(46)做可控的三维运动；
控制模块，当所述切削刀具(46)的球形切削表面(48)所在的球体将与所述三维表面接触时，所述控制模块可以计算包括大量所述球体的中心的位置的切削路径，且其中，所述控制模块还可以控制所述支撑工作台和所述切削刀具(46)，使得所述球体的所述中心沿着所述切削路径相对于所述工件移动，所述切削路径包括光栅图(70)；以及
还包括旋转的驱动装置，其能以可变的旋转速度旋转所述切削刀具；且其中，所述控制模块还能计算所述切削刀具(46)的有效半径(80)，该有效半径的长度等于所述主轴轴线的法线，该法线从所述主轴轴线上一点到所述切削刀具(46)的球形切削表面(48)所在的球体(48)与所述三维表面之间的接触点；并且调节所述旋转速度，使得所述旋转速度与所述有效半径的乘积恒定。
8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块还可以计算所述切削刀具(46)的球形切削表面(48)所在的球体(48)与所述三维表面之间的大量接触点，且其中，所述切削路径还包括可调节的刀具速度，使得在所述两个接触点之间的移动时间与该两个接触点之间的间距为恒定的比例。
9、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光栅图(70)发生在包含所述主轴轴线(50)的平面内。
10、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光栅图(70)包括沿平行于主轴轴线(50)的Y轴的运动，以及沿垂直于主轴轴线的X轴的运动，且其中，所述切削刀具(46)的球形切削表面(48)所在的球体(48)与所述三维表面的接触仅发生在沿X轴的运动期间。
11、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述球体具有大于20mm的半径。
12、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述切削刀具包括为部分环面的表面，其中，所述环面的小圆(90)的最低中心(92)的作用等同于所述球体中心的作用。
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