CN100496880C - 用于加工面板的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工面板的方法。根据所述方法，在面板(2)的所谓加工表面(2T)上的加工区域(50)处布置至少一个加工刀具(11)；在支承区域(52)布置至少一个保持元件(13)，该支承区域位于面板(2)的与加工表面(2T)相对的、称为保持面的面(2M)上，并且相对于面板(2)与加工区域(50)相对；使加工刀具(11)和保持元件(13)在面板上进行协同运动，其中运动具有至少一个与面板的表面相切的分量，从而在加工期间使支承区域(52)和加工区域(50)保持相对，以便加工至少一部分加工面。本发明还涉及用于实施所述方法的设备。

Description

用于加工面板的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于加工预成形的坯件或面板的设备和方法，所述面板例如为制造航空器机舱或机身所用的面板。
背景技术
在上述领域，我们熟悉的是通过电腐蚀将预成形的面板加工成不可展开的形状的方法。这种加工包括掩盖不需处理的区域，然后(将面板)浸没到电解液溶液中。因此，这种方法允许有效地对总体为不可展形状的面板进行局部加工。但是，此方法有两个主要缺点。
首先，通过电腐蚀进行加工要求一个需要处理的重要排放源，从而首先必须在加工结束后通过除去掩盖物来清洁面板，然后通过循环来冲洗清洁溶液以及所使用不同电解溶液。
通过电腐蚀进行加工的另一个缺点是，该方法不可能在一次操作中加工出不同深度的加工区域。
针对上述缺点，尤其是对从电腐蚀加工所使用的装置排放出的污染物的处理费用，提出一种从凹形或凸形或甚至复杂形状的面板上去除材料以进行加工的方案。
为此，专利US 5 163 793提出建造一种加工设备，该加工设备包括一系列液压起重器垫，在它们的顶端与安装在旋转件上的夹紧装置相配合。该设备还在起重器垫的上端包括柱廊，所述柱廊可以沿水平方向平移并且承载着加工头。
在每个起重器的高度都可单独调节的情况下，固定扭曲的或复杂形状的面板将是可能实现的。
显然，虽然该设备实际上可以通过从不可展的扭曲或者复杂形状的面板上去除材料来进行有效的加工，但它不能用于进行高精度的加工，这尤其是因为不能可靠地保证所固定的待加工面板的足够的刚性。
发明内容
因此，需要提出一种新的(机)加工方法，以及用于实施该加工方法的设备，使其可以实现不同的加工操作，尤其是通过去除材料进行的加工，并且仍然可以保证比以前的方法和设备好的加工精度，此外还能大大减少污染物的排放。
为了达到这些目的，本发明涉及一种用于加工面板的方法，其包括：
-在面板的称为加工面的面上的加工区域处安放至少一个加工刀具，
-在支承区域安放至少一个保持元件，该支承区域首先位于面板的与加工面相对的、称为保持面的面上，其次相对于面板与加工区域相对，
-在面板的高度处进行协同运动，其中保持元件和操作中的加工刀具的运动具有至少一个与面板的表面相切的分量，从而使加工区域和支承区域在运动中保持相对以加工该加工面的至少一部分。
有利地，操作中的加工刀具和保持元件的协同运动，使得能以相当高的精度在一比刀具加工区域更大的伸展区域内实现对面板的连续加工。
根据本发明，保持元件可以在面板的保持面处的支承区域上以不同的方式动作。因此，根据本发明，保持元件可以引导加压流体流—例如水或者甚至压缩空气，以便平衡在加工区域处加工刀具的力。使用这种加压流体也能够冷却所加工的面板。
根据本发明的一个特征，刀具和保持元件的协同运动可以通过自动化方法自动完成。
根据本发明加工方法的一种优选但非排他性实施形式，在协同引导运动中，保持元件与面板相接触。以一种优选的方式，保持元件沿与支承区域的表面垂直的方向向面板施加支承力。而且，保持元件将优选在保持面上具有按时的或类按时的动作。这种按时的特征可在尤其是但不限于直接接触的情况下提供在复杂表面上的非常大的活动自由度。
根据本发明的另一特征，并且为了避免加工刀具在面板上的拖拉，可在加工面上安装至少一个反支承元件。
根据本发明，可将加工刀具设计成用于实现不同类型的加工。因此，例如可将加工刀具设计成通过投射(project)材料或者颗粒进行加工，从而能够修改待加工面板的表面状态，或者修改待加工面板上的约束或压力，例如通过所谓的“敲击成形”技术或者通过投射颗粒或弹丸而“成形”。
在用于实施本发明加工方法的一种优选形式中，可将加工刀具设计成通过剥去(arracher)或切除(切削)材料而实现加工，并且加工刀具可绕方向Δ自转，该方向Δ沿加工刀具的长度方向延伸。例如，这种加工刀具可用于通常所指的高速加工或者“HSM”。
根据本发明的一个特征，保持元件在Δ’方向上向支承区域施加力，并且当加工时，在加工刀具和支承元件协同运动期间，方向Δ和方向Δ’基本重合。
根据本发明的又一个特征，将装置设计成可通过设置反支承元件来减轻至少在保持元件的位置的加工振动。
根据本发明，保持元件和操作中的加工刀具的相对运动可以以不同的方式实现，例如通过使面板的运动与加工刀具和保持元件的运动相结合来实现。
根据一种优选实施形式，保持元件和加工刀具各自以至少五个自由度运动。那么，在这种构型中，在整个加工过程中给面板分配一个固定位置也是可能的。
根据本发明的一个优选但非必要的特征，加工刀具和保持元件各自具有三个分别沿轴X、Y、Z和X’、Y’、Z’的平移自由度以及两个分别绕轴R1、R2和R’1、R’2的旋转自由度，其中，轴X具有水平的定向，轴Z具有竖直的并且垂直于轴X的定向，轴Y垂直于由轴X和Z所限定的平面，轴X’是水平的，轴Z’垂直于轴X’并且是竖直方向的，轴Y’垂直于由轴X’和Z’限定的平面，所述竖直方向是指垂直于水平面的方向，R1、R’1分别平行于轴Y、Y’，并且R2、R’2分别平行于平面X，Z和X’，Z’。
根据本发明的又一特征，将待加工面板以竖直定向，也就是垂直于水平面的定向，安放。本发明的这种放置使得能在加工过程中通过重力去除从面板剥去或切除的颗粒，或者能够在加工过程中容易地回收投射到该面板上的任何颗粒。
此外，根据本发明的另一特征，该方法可以在加工前确定保持面的实际几何形状，以及在协同运动过程中，通过以对应于预定厚度的距离安放保持元件和加工刀具来将面板加工成预定的深度。
根据本发明，可以以不同的方式组织对面板的保持。这样，可以将保持元件用来加工面板，为此该保持元件也包括加工刀具。
然而，在本发明的加工方法的一种优选实施形式中，保持元件用于对面板的保持面进行保持，而不需要加工该保持面。
本发明还涉及一种能够实施本发明加工方法的设备。因此，本发明涉及一种用于加工至少一个面板的设备，其包括：
-面板支承装置，该面板支承装置用于允许同时接近面板的两个相对面，即加工面和保持面；
-用于使至少一个加工刀具移动的装置；
-用于至少使保持元件移动的装置；
-用于控制该加工刀具移动装置和该保持元件移动装置的单元，该单元用于在面板的加工阶段控制所述移动装置，从而：
将加工刀具定位在面板加工面上的加工区域；
将保持元件定位在位于保持面上并与加工区域相对的接触区域；
实现面板处的协同运动，其中保持元件和操作中的加工刀具的运动具有至少一个与面板的表面相切的分量，从而在运动中使加工区域和支承区域保持相对，以便加工加工表面的至少一部分。
根据本发明的一个特征，刀具移动装置和保持元件移动装置均具有至少五个运动轴，从而使刀具和保持元件具有至少五个自由度。
在本发明的含义中，可以以不同的方式实现这种使刀具和保持元件相对于待加工面板移动的能力，例如通过两个具有六个自由度的自动臂，其中三个为旋转自由度而三个为平移自由度，其中一个臂在其末端承载加工刀具，而另一个臂承载保持元件。
还可以通过所谓的平行自动结构来实现刀具和保持元件的运动。
根据一种使得自动操作和控制更简单的优选实施形式，刀具移动装置和保持元件移动装置均包括三个分别在轴X、Y、Z和X’、Y’、Z’上的平移自由度和两个分别在轴R1、R2和R’1、R’2上的旋转自由度，其中轴X具有水平的定向，轴Z具有竖直的并且垂直于轴X的定向，轴Y垂直于由轴X和Z所限定的平面，轴X’是水平的，轴Z’垂直于轴X’并且是竖直方向的，轴Y’垂直于由轴X’和Z’限定的平面，所述竖直方向是指垂直于水平面的方向，R1、R’1分别平行于轴Y、Y’，而R2、R’2分别平行于由X’Z和X’，Z’限定的平面。
在本发明加工设备的优选实施形式中，刀具移动装置包括：
-可沿轴X上的至少一个导轨平移的梁，该梁由底架支承并且与通过控制单元控制的马达装置相关联；
-可沿轴Z上的导轨平移的托架，该托架由该梁承载并且与通过控制单元控制的马达装置相关联，其中轴Z基本垂直于轴X；
-在轴Y上伸缩式平移的第一臂，该第一臂由托架承载并且与通过控制单元控制的马达装置相关联，轴Y基本垂直于由轴X，Z限定的平面；
-第一头支承件，该第一头支承件用于安装到伸缩的第一臂的一个端部、可以在与轴Y平行的轴R1上相对于该第一臂旋转、并且与通过控制单元控制的马达装置相关联；
-刀具承载头，该刀具承载头用于安装到第一头支承件上、可以在与轴Y垂直的轴R2上相对于该第一头支承件旋转、并且与通过控制单元控制的马达装置相关联。
作为其中的一部分，保持元件移动装置包括：
-可沿轴X’上的至少一个导轨平移的梁，该梁由底架支承并且与通过控制单元控制的马达装置相关联；
-可沿轴Z’上的导轨平移的托架，该托架由该梁承载并且与通过控制单元控制的马达装置相关联，其中轴Z’基本垂直于轴X’；
-在轴Y’上伸缩式平移的第二臂，该第二臂由托架承载并且与通过控制单元控制的马达装置相关联，轴Y’基本垂直于由轴X’，Z’限定的平面；
-第二头支承件，该第二头支承件用于安装到伸缩的第二臂的一个端部、可以在与轴Y’平行的轴R’1上相对于该第二臂旋转、并且与通过控制单元控制的马达装置相关联；
-保持元件承载头，该保持元件承载头用于安装到第二头支承件上、可以在与轴Y’垂直的轴R’2上相对于该第二支承件旋转、并且与通过控制单元控制的马达装置相关联。
然后，将支承装置安装到该底架上，从而插置在该刀具移动装置和该保持元件移动装置之间。
根据本发明的另一特征，并且为了提供一种能够解决任何控制问题的方法：
-用于刀具承载头的第一头支承件首先安装于装在伸缩的第一臂的一个端部并且可以绕轴R1旋转的支架上；其次，该第一头支承件可以绕垂直于轴R1的轴R3相对于该支架旋转；
-用于保持元件承载头的第二头支承件首先安装于装在伸缩第二臂的一个端部并且可以绕轴R’1旋转的支架上；其次，该第二头支承件可以绕垂直于轴R’1的轴R’3相对于该支架旋转。
以一种优选方式，轴X，Z以及轴X’，Z’限定了基本上相平行的垂直面，因此在加工过程中面板的方向基本垂直的。
根据本发明，可将刀具支承头设计成能容纳不同类型的刀具，例如用于投射颗粒的刀具，或者用于切除或剥去材料的刀具。因此，在一种优选形式中，刀具承载头包括用于驱使刀具绕基本垂直于轴R2的轴Δ旋转的装置。
根据本发明的又一特征，为了避免通过加工刀具吸引面板—或者称为拖拉—的现象，移动装置包括至少一个在面板加工面上的反支承元件。
根据本发明的另一特征，为了实现高精度的加工，本设备还包括用于减少加工振动的装置。
以一种优选方式，为了尽可能近生产位置来吸收加工振动，在保持元件移动装置上安装有减振装置。这种减振装置可以由例如液压系统或者液-气系统组成，从而支承用于保持元件的移动装置的头。
根据本发明，保持元件可以以不同的方式实现。因此，保持元件可由用于投射加压流体的喷嘴组成构成，或者其形式为由摩擦系数小的材料制成的滑动件，以用于在协同运动期间压靠面板的保持面，并且在该保持面上滑动。以一种优选方式，保持元件将在保持面上按时地或者类按时地动作，该动作优选在应用点基本垂直于保持面。
根据优选的实施特征，保持元件包括至少一个球状支承部，以用于在加工过程中在面板的保持面上滚动。在一个特别有利的方法和实施方式中，该球状支承部由可弹性变形的材料组成，以便减轻加工振动。
根据本发明，面板的支承装置可以用任何适当的方式提供。
在一种优选实施形式中，面板的支承装置是可以去除的，以便使加工设备的操作和其它操作一致。事实上，在将面板安装到支承装置的过程中，该设备也可加工由例如其它支承装置支承的其它面板，因此是可以替换的。
根据一种优选实施形式，支承装置包括与用于固定待加工面板的装置相配合的可去除的框架。
因此，可以设计一定数量的可去除框架，以使该设备的使用最佳。同样地，可以设计不同类型的框架以用于配合不同形式的易于在本发明的设备上加工的面板。
以一种优选实施方式，可去除框架包括至少一个可移动的十字形件，从而可以调整框架的尺寸以配合待加工面板的尺寸。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的各种其它特征，附图示出了本发明的加工设备的优选但非限定性的实施形式：
图1是本发明的加工设备的一优选实施形式的总体示意性透视图；
图2是沿图1的平面II-II的示意性剖面图；
图3是一正视图，其示出在根据本发明的方法加工面板的过程中，加工刀具和保持元件的优选安装构型；
图4是根据本发明的用于待加工面板的支承装置的优选但非排他性的形式的比例较大的透视图；
图5是类似于图3的视图，其示出了本发明的加工设备的变型实施例；
图6是本发明的加工设备另一种实施形式的侧面正视图；
图7是类似于图5的视图，其示出本加工设备的另一种变型实施例。
具体实施方式
图1示出本发明的加工设备，其总体标号为1并且能够加工面板2，该面板经常具有复杂且不可展开的总体形状，例如，凸形或凹形或者局部为凸形且局部为凹形。
为了实施该加工方法，设备1包括底架3，根据所示出的实施例，该底架3形成为某种形式的基本垂直的柱廊，其内部限定了一窗4，待加工的面板可定位在该窗内并被支承装置5保持在该处。根据所示出的实施例，该支承装置5的形式为活动框架，其能够通过以任何适当形式设置的锁止装置6而固定在底架3的窗4中。
根据本发明的一个基本特征，该加工设备1还包括用于至少一个刀具—在所示出的示例中确切地为一个加工刀具11—的移动装置10，以及用于至少一个保持元件—在所示出的示例中确切地为一个保持元件13—的移动装置12。特别如图2所示，移动装置10和12安装在底架3的两侧，从而面板2可插置在加工刀具11和保持元件13之间。
根据所示出的实施例，用于刀具的移动装置10包括一梁20，该梁可以沿至少一个—在本实施例中为两个—由底架3支承的、处在轴X上的导轨21平移。导轨21的轴X具有基本水平的定向。
同样地，如机械刀具设计建造领域的专业技术人员所熟知的，该梁20与马达装置(未示出)相关联并由控制单元22控制，后面将说明该控制单元的不同功能，应该理解，可将控制单元22设计成使得加工设备1能自动操作。
刀具11的移动装置10还包括托架23，该托架可沿轴Z上的导轨24平移并由梁20承载。根据所示出的实施例，轴Z具有基本是垂直的并且垂直于轴X的定向，因此轴X和轴Z限定了一个同样为垂直的平面。托架23也与马达装置(为示出)相关联，该马达装置由控制单元22控制以使托架沿导轨24移动。
移动装置10还包括一第一臂25，该第一臂由托架23承载并可在轴Y上伸缩式地平移。根据所示出的实施例，该平移轴Y基本垂直于由托架23的相交的平移轴X和Z所限定的平面。该伸缩的第一臂也与由控制单元22控制的马达装置(未示出)相关联。
根据所示出的实施例，该伸缩的第一臂25在朝向底架3的一端安装有第一头支承件26，该第一头支承件可以沿平行于Y轴—在所示实施例中与Y轴重合—的旋转轴R1相对于第一臂25旋转。像构成移动装置10的其它可动装置20、23和25一样，该第一头支承件26也与由控制单元22控制的马达装置(未示出)相关联。
最后，移动装置10包括刀具承载头27，该刀具承载头用于安装在第一头支承件26上以便绕与轴R1基本垂直的旋转轴R2相对于第一头支承件26旋转。当然，该刀具承载头27绕轴R2的旋转运动与由控制单元22控制的马达装置(未示出)相关联。
如上所述，因此该结构为安装在刀具承载头27上的刀具11提供了五个自由度，即在轴X、Y和Z上的三个平移自由度和在轴R1、R2上的两个旋转自由度。
最后，根据所示出的实施例，该刀具承载头27配备有马达装置(未示出)，该马达装置用于驱动刀具11在沿轴Δ加工的同时旋转，根据图2所示的实施例，该轴Δ基本与轴Y重合，从而该附图对应于等待或休止位置。当然，根据刀具承载头27不同自由度，轴Δ可具有不同的定向，但总是保持与轴R2基本垂直。安装了该刀具承载头27的用于使刀具11旋转的马达装置也由控制单元22控制。
根据本发明，加工刀具11可以由不同的方式形成，并且根据所示出的实施例，尤其是如图3所示，刀具11的形式为由安装有刀具承载头27的马达装置驱动而在轴Δ上旋转的铣刀。
用于保持元件13的移动装置12具有与用于刀具11的移动装置10基本相似的结构。因此，用于保持元件13的移动装置12包括：
-梁30，该梁可沿至少一个—在本实施例中为两个—由底架3支承的、处在轴X’上的导轨31平移，并且与由控制单元控制的马达装置(未示出)相关联，其中轴X’是水平的；
-托架33，该托架可在轴Z’上沿导轨34平移、由梁30承载、并且与由控制单元2控制的马达装置(未示出)相关联，其中轴Z’基本垂直于轴X’；
-第二臂35，该第二臂由托架33承载并可在轴Y’上伸缩式平移，并且与由控制单元22控制的马达装置(未示出)相关联，其中轴Y’基本垂直于由轴X’和Z’限定的平面；
-第二头支承件36，该第二头支承件用于安装到伸缩的第二臂35的一个端部、可以沿平行于轴Y’的轴R1’相对于该第二臂35旋转、并且与由控制单元22控制的马达装置(未示出)相关联；以及
-保持元件承载头37，该保持元件承载头用于安装到第二头支承件36上、可沿垂直于轴R1’的轴R2’相对于该第二头支承件36旋转、并且与由控制单元22控制的马达装置(未示出)相关联。
根据本发明，保持元件13可以通过任何适当的方式实施，并且根据所示出的实施例，该保持元件13在与承载头37相对的一个端部40处具有球状部41，以用于向面板2施加大致为间歇的压力，这将在后面详细说明。在一种优选方式中，球状部41由可弹性变形的材料例如合成聚合物材料或者塑料材料制成。球状部的弹性变形特性有利地用于减弱加工振动。当然，该球状部也可以由其它材料制成，例如金属如钢或者其它合适的合金。根据所示出的实施例，该球状部41基本定位在与承载头37的旋转轴R2’基本垂直的轴Δ’上的锥形体部42的一端。该球状部41安装在锥形体部42上，从而能够在面板2上滚动，这将在后面详细说明。另外，在一种优选形式中，保持元件13可拆卸地安装在承载头37上，因此，可快速更换该保持元件，或者用刀具替换该保持元件。为此，在一种优选形式中，与承载头27一样，承载头37配备有用于使刀具围绕轴Δ’旋转的装置，其中这些驱动装置由控制单元22控制。
因此，所组成的加工设备可以按下列方式实现。首先，将面板2安装在窗4中。为此，根据所示出的实施例，底架3具有横向窗50，通过该横向窗，由活动框架5构成的支承装置可将面板2安放在刀具11和保持元件13之间的位置，如图2所示。在这种状态下，将框架5锁止在底架3上，从而面板2完全相对于底架3固定。
这种装配已经完成后，并根据本发明的一个基本特征，控制单元22控制用于移动刀具11的移动装置10和用于保持元件13的移动装置12的动作，从而使刀具11在操作中在称为加工区域的区域50与面板2的称为加工面的面2T相接触，如图3所示。以基本类似的方式，控制单元22控制移动装置12的动作，从而将保持元件13—更具体地是球状部41—安放成在保持区域52处与面板2的称为保持面的面2M相接触，该保持区域52位于与加工面2T相对的保持面2M上，该保持区域52相对于面板2与加工区域50相对。
该定位已经完成后，控制单元22在操作中控制与面板2相接触的加工刀具11和保持元件13的协同运动，以加工面板2的加工面2T的至少一部分。
根据本发明的基本特征，控制单元使刀具11和保持元件13协同运动，从而确保接触区域(保持区域)52和加工区域50在该关联运动中相对。从而在该运动中，球状部41在面板2的保持面2M上滚动。这意味着可将刀具11和保持元件13相对于该面板的运动分解成在切向平面内的分量和在垂直于加工区域的面板表面的平面中的分量，其中至少该切向分量不为零。因此该协同运动至少具有一个与面板的表面相切的分量，并且至少在加工过程的某些阶段还具有垂直于面板表面的分量，如对于刀具来说尤其是在调整切削深度的过程中。
优选地，在面板2的所有加工阶段期间，控制单元22控制这些运动，以便首先确保保持元件13的承载轴Δ’与支承区域52的表面垂直，其次确保刀具11的旋转轴Δ.和该轴Δ’的结合，从而在整个加工和协同运动期间使轴Δ和Δ’重合。
因此，可通过使保持元件和加工刀具11的联合来对面板2进行高精度的加工，并且不会使面板变形。保持元件13和加工刀具11的联合与装有控制单元22的数字控制装置的高精度性一起使得能够在面板2的不同位置进行不同深度的经过或者不同的加工，这取决于所要求的力。尤其是通过使由面板2两侧的刀具11和保持元件13施加的加工力和保持力平衡，就能实现非常高的精度。
在一优选但非限制性实施形式中，为了获得理想的精度，可设计遥测装置55—例如激光遥测装置，以便能在加工面板2之前产生对该面板的保持面2M的特别精确的描绘。从而该遥测允许获得一个理想的基准，以便很精确地获知在对面板2加工后该面板2上所有点的深度。事实上，在加工过程中，剩余深度可通过刀具11的端部与保持元件13尤其是球状部41之间的距离来确定，因为此距离对应于加工后的面板2的残留深度。
根据本发明的另一个特征，还可设置遥测装置56以便能精确地测量面板的工作面2T的坐标。因此，遥测装置55和56的组合使用使得能在加工前和加工后获得面板2的几何形状的完整情况。
面板2加工完成后，将框架5释放以便能将其移走并且可以安装另一个框架。
因此，由此构成的本发明能够同步工作，并能通过使用不同的框架来加工不同类型的面板2。
应当注意，根据所示出的实施例，该框架5与一个十字形元件57安装在一起，该十字形元件可以平移，并且允许调整框架5的有效尺寸，以便可以用单一的一种框架来容纳不同尺寸的面板。
如图5所示，根据本发明，在加工区域50中可包括至少一个反支承元件58。根据此实施例，该反支承元件58包括三个伸缩式的、均衡的指状件59，所述指状件与面板2的工作面2T保持连续接触。所述指状件59优选布置成三角形，当然也可设计任何其它构型。
构成反支承元件的指状件59用于防止刀具11在面板上的任何拖拉现象，并且还可减弱加工振动。
此外，根据本发明的其它变型实施例，还在刀具承载头27处使用用于使刀具沿垂直于旋转轴R2的方向Δ平移的装置。同样地，在保持元件承载头37处使用用于使保持元件沿垂直于旋转轴R’2的方向Δ’平移的装置。当然，这些平移移动装置与由控制单元控制的马达装置相关联。
这种构型特别适合于有效加工面板，从而成为根据所要求的理论模型理想构型。
在此例子中，控制单元根据待加工面板的理论三维描述文件来进行对装置的控制，从而为此控制该加工设备不同部分的操作。
当然，也可在称为修正法的加工方法中控制本发明的加工设备，该修正法是指在能够检测面板实际形状的遥测阶段之后，控制单元将控制设备的操作从而由实际形状生产出所需的形状。
如图3所示，通过利用第一和第二臂25和35的端部的动力特性以及第一头支承件26和保持元件的动力特性，这种对面板的三维加工操作将特别有利。
然而，在某些运动组合中，控制单元在计算沿轴R1、R2和R’1、R’2的旋转以获得加工区域面积和支承区域面积方面会遇到困难。
为了提供一种针对这些计算困难和相关联的控制的解决方案，在一种实施形式中，尤其是如图6所示，本发明提出了取消绕第一和第二头支承件26和36的轴R1和R’1的旋转运动。根据此变型，沿R1和R’1的旋转运动被第一和第二头支承件26、36分别绕轴R3和R’3的旋转代替，所述轴R3和R’3基本是垂直的或者在一个垂直面内。在这种构型中，旋转轴R2和R’2放置成分别垂直于R3和R’3。当然，该加工设备包括由控制单元控制并且与绕轴R3和R’3的旋转相关联的马达装置。
图7示出图6中所示的加工设备的实施变型。根据这种实施变型，沿轴R1和R’1的旋转运动与沿轴R2、R3和R’2、R’3的旋转运动相结合。
为此，第一臂25的端部包括一支架60，该支架可绕平行于轴Y的水平轴R1旋转。第一头支承件26则安装在该支架60上并可绕垂直于轴R1的轴R3相对于该支架旋转，而刀具承载头27绕垂直于轴R1和R3的轴R2相对于第一头支承件26旋转。该组件包括安装了支架60的第一臂25的端部、第一头支承件26和刀具承载头27，它们形成所描述的头组件。
同样地，第二臂35的端部包括一个绕水平轴R’1旋转的支架61。
第二头支承件36安装在支架61上，并可相对于所述支架绕垂直于轴R’1的轴R’3旋转。最后，保持元件承载头37相对于第二头支承件36绕垂直于旋转轴R’1和R’3的轴R’2旋转。
在这种构型中，在轴R1、R2、R3和轴R’1、R’2、R’3之间存在冗余。然后控制单元22实现对加工设备的控制，并分别给予沿分别相对于R1的R2、R3和R’2、R’3的运动组合以及沿R’1的运动结合的优选权。
当然，对于图6和图7的实施形式，提供刀具沿轴Δ的平移以及保持元件沿轴Δ’的平移。

Claims (28)

1.用于面板(2)的加工方法，包括：
在面板(2)的称为加工面(2T)的面上的加工区域(50)处安放至少一个加工刀具(11)；
在支承区域(52)安放至少一个保持元件(13)，该支承区域首先位于面板(2)的与加工面(2T)相对的、称为保持面的面(2M)上，其次相对于面板(2)与加工区域(50)相对；
在面板上进行协同运动，其中操作中的加工刀具(11)和保持元件(13)的运动具有至少一个与面板的表面相切的分量，从而使支承区域(52)和加工区域(50)在运动中保持相对，以便加工该加工面的至少一部分。
2.一种如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述保持元件(13)在协同运动过程中与面板(2)相接触。
3.一种如权利要求1或2所述的加工方法，其特征在于，所述保持元件(13)沿垂直于支承区域(52)的表面的方向Δ’向面板施加支承力。
4.一种如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在加工区域(50)设置至少一个反支承元件(58)。
5.一种如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述加工刀具(11)通过剥去或切除材料来进行加工，并且该加工刀具可以绕方向Δ自转，方向Δ沿加工刀具(11)的长度方向延伸。
6.一种如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述保持元件(13)在Δ’方向上向支承区域施加力；在加工过程中并且在加工刀具(11)和保持元件(13)协同运动期间，方向Δ和Δ’重合。
7.一种如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，至少在保持元件(13)处减轻加工振动。
8.一种如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述保持元件(13)和加工刀具(11)均在至少五个自由度上运动。
9.一种如权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述保持元件(13)和加工刀具(11)各自以分别在轴X、Y、Z和X’、Y’、Z’上的三个平移自由度运动，并且以分别在轴R1、R2和R’1、R’2上的两个旋转自由度运动，其中，轴X具有水平的定向，轴Z具有竖直的并且垂直于轴X的定向，轴Y垂直于由轴X和Z所限定的平面，轴X’是水平的，轴Z’垂直于轴X’并且是竖直方向的，轴Y’垂直于由轴X’和Z’限定的平面，R1、R’1分别平行于Y、Y’，而R2、R’2分别平行于平面X，Z和平面X’，Z’，所述竖直方向是指垂直于水平面的方向。
10.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，将待加工面板(2)以竖直定向也就是垂直于水平面的定向安放。
11.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在加工过程中，面板(2)是不动的。
12.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在加工前确定所述保持面(2M)的实际几何形状；在协同运动加工期间，通过以对应于预定厚度的距离安放保持元件(13)和加工刀具(11)来将面板(2)加工成预定的深度。
13.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述保持元件固定面板的保持面(2M)而不加工该保持面(2M)。
14.用于加工至少一个面板(2)的设备，其包括：
用于支承面板(2)的支承装置(5)，该支承装置允许同时接近面板的两个相对面，即加工面(2T)和保持面(2M)；
用于使至少一个加工刀具(11)移动的装置(10)；
用于至少使保持元件(13)移动的装置(12)；
用于控制加工刀具(11)移动装置(10)和保持元件(13)移动装置(12)的单元(22)，该单元(22)用于在面板(2)的加工阶段控制所述移动装置(10，12)，从而：
在面板(2)加工面(2T)上的加工区域(50)处定位加工刀具(11)，
在位于保持面(2M)上并与加工区域(50)相对的支承区域(52)处定位保持元件(13)，
实现在面板上的协同运动，其中操作中的加工刀具(11)和保持元件(13)的运动具有至少一个与面板(2)的表面相切的分量，从而在运动中使支承区域(52)和加工区域(50)保持相对，以便加工面板(2)的至少部分加工面(2T)。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述刀具(11)移动装置(10)和所述保持元件(13)移动装置(12)均具有至少五个运动轴，从而可以为刀具(11)和保持元件(13)提供至少五个自由度。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述刀具(11)移动装置(10)和所述保持元件(13)移动装置(12)各自包括三个分别在轴X、Y、Z和X’、Y’、Z’上平移的运动自由度，以及两个分别绕轴R1、R2和R’1、R’2旋转的运动自由度，其中，轴X具有水平的定向，轴Z具有竖直的并且垂直于轴X的定向，轴Y垂直于由轴X和Z所限定的平面，轴X’是水平的，轴Z’垂直于轴X’并且是竖直方向的，轴Y’垂直于由轴X’和Z’限定的平面，R1和R’1分别平行于轴Y、Y’，而R2、R’2分别平行于由轴X，Z限定的平面和由轴X’，Z’限定的平面，所述竖直方向是指垂直于水平面的方向。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于：
所述用于使刀具(11)移动的装置(10)包括：
-梁(20)，该梁可沿轴X上的至少一个导轨(21)平移、由底架(3)支承、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联；
-托架(23)，该托架可沿轴Z上的导轨(24)平移、由梁(20)承载、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联，其中轴Z垂直于轴X；
-第一臂(25)，该第一臂可在轴Y上伸缩式平移、由托架(23)承载、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联，其中轴Y垂直于由轴X和Z限定的平面；
-第一头支承件(26)，该第一头支承件用于安装到伸缩的第一臂(25)的一个端部、可以绕平行于轴Y的轴R1相对于该第一臂旋转、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联；
-刀具承载头(27)，该刀具承载头用于安装到第一头支承件(26)上、可以绕垂直于轴Y的轴R2相对于该第一头支承件(26)旋转、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联；
所述用于使保持元件(13)移动的装置(12)包括：
-梁(30)，该梁可沿轴X’上的至少一个导轨平移、由底架(3)支承、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联；
-托架(33)，该托架可沿轴Z’上的导轨(31)平移、由梁(30)承载、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联，其中轴Z’垂直于轴X’；
-第二臂(35)，该第二臂可在轴Y’上伸缩式平移、由托架(33)承载、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联，其中轴Y’垂直于由轴X’和Z’限定的平面；
-第二头支承件(36)，该第二头支承件用于安装在伸缩的第二臂(35)一个端部、可以绕平行于轴Y’的轴R’1相对于该第二臂旋转、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联；
-保持元件承载头(37)，该保持元件承载头用于安装在第二头支承件(36)上、可以绕垂直于轴Y’的轴R’2相对于该第二头支承件旋转、并且与由控制单元(22)控制的马达装置相关联；
以及，所述支承装置(5)安装在底架上，从而插置在所述用于使刀具(11)移动的装置和用于使保持元件(13)移动的装置(12)之间。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于：
所述用于刀具承载头(27)的第一头支承件(26)首先安装在设置于伸缩的第一臂(25)的一端并可绕轴R1旋转的支架(60)上，其次该第一头支承件可以绕垂直于R1的轴R3相对于该支架(60)旋转，
所述用于保持元件承载头(37)的第二头支承件(36)首先安装在设置于伸缩的第二臂(35)的一端并可绕轴R’1旋转的支架(61)上，其次该第二头支承件可以绕垂直于轴R’1的轴R’3相对于该支架(61)旋转。
19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述刀具承载头(27)包括用于使刀具在与轴R2垂直的轴上旋转的装置。
20.如权利要求16所述的设备，其特征在于，其包括：
用于使刀具(11)在垂直于旋转轴(R2)的方向Δ上平移的装置，
用于使保持元件(13)在垂直于旋转轴(R’2)的方向Δ’上平移的装置。
21.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述刀具(11)移动装置(10)包括处在面板(2)的加工面(2T)上的至少一个反支承元件(55)。
22.如权利要求14所述的设备，其特征在于，该设备包括用于减轻加工振动的减振装置(41)。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述减振装置(41)安装在保持元件(13)移动装置(12)上。
24.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述保持元件(13)包括至少一个球状支承部(41)，该球状支承部用于在加工过程中在面板(2)的保持面(2M)上滚动。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，所述球状支承部(41)由可弹性变形的材料制成，以便减轻加工振动。
26.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述面板(2)的支承装置(5)是可移除的；该设备包括用于在面板加工过程中使该支承装置(5)固定不动的装置(6)。
27.如权利要求26所述的设备，其特征在于，所述支承装置包括可移除的框架(5)，该框架安装有用于固定待加工面板的装置。
28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述框架包括至少一个可移动的十字形部件，以便能调整框架的尺寸。
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