CN102137729B - 用于借助铣刀由坯件制成成品件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助铣刀(3)由坯件(2)制成成品件(1)的方法，所述铣刀(3)在插入坯件(2)材料期间关于插入路径(4)与紧接着插入路径的加工的铣刀(3)的定向(5)不同地在进给方向上和/或相对于进给方向在横向上自动偏转。

Description

用于借助铣刀由坯件制成成品件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于借助铣刀由坯件制成成品件的方法。

背景技术

通常，当铣刀必须通过很大程度上在端面接触而在轴向到达大的进刀深度时，在铣刀插入到需要加工的材料中时对铣刀进行特别的运动导向是尤为重要的。在具有插入到材料中的较大进刀深度的铣削加工中，例如在粗加工的情况下，实践中使用了不同的方法。通常，在一个单独的操作中——一般借助钻孔——预先去除起刀点上的材料，使得可以在没有切除材料的情况下在轴向上到达加工的起刀点。

如果不能预定出规定的插入点或对插入点预处理，则从坯件的轮廓出发朝起刀点的方向计算附加的斜坡形或螺旋形的铣刀路径，通过该路径铣刀在与随后加工层或切面构成较浅角度的情况下连续地靠近第一轨迹点。图2a至2c中显示了相应的、具有固定定位的铣刀轴的加工的例子。与之相对照，例如参见由DE19903216A1公开的加工方法和加工装置。在进刀运动期间刀具定向并未改变。

在多轴加工的情况下，即在具有可变的刀具轴定向的加工中，在插入路径期间的刀具定向遵循在第一轨迹点上的刀具定向，在第一轨迹点上的刀具定向在整个插入路径上保持不变，如图3a至3c中可见，或者刀具定向遵循随后加工层的全局导向信息，如图4a至4c中可见。

铣刀的插入能力除了由端面刀刃的布置和形状（打磨、高度）之外尤其是由排出产生于铣刀端面的切屑的能力来确定。因此，良好的插入性能与横截面弱化有关，这削弱了吸收侧向力的性能并且因此也减小了可实现的单位时间切屑量。所以高性能铣刀通常在其插入性能方面局限于极浅的插入角度，这延长了用于到达加工深度的附加路径并且因此延长了加工时间。尤其是小腔和不通过中心点进行切削的铣刀的情况下，插入路径常常不具有要求的长度。此外，在不同的材料中以极浅角度插入本身就可以导致巨大的铣刀磨损并且由此导致较高的铣刀成本和较小的过程安全性。

另外由EP1034865B1已知一种用于由坯件制造涡轮叶片的铣削方法，其中铣刀沿着连续的螺旋形的导向轨迹从坯件的外轮廓引导至成品件的轮廓并且在连续的材料切除的情况下实现从坯件到成品件的连续的构造变化。在铣削期间铣刀的铣刀轴可以从接触点处的法向矢量朝前在导向轨迹的方向上倾斜一个外倾角以及从该法向矢量横向倾翻一个倾角。

由EP1356886A1已知一种用于铣削较深通道的方法、在此应该实现只保护刀具或工件的同向铣削，而无完全切削。摆线形的铣刀中心点轨迹通过偏心的圆形轨迹与平移的进给运动的叠加而实现。为了优化铣刀在不平行的侧壁上的贴紧，铣刀可以偏转，使得铣刀暂时平行于侧壁切线。

US-A-3811163最后说明一种杯加工，杆式铣刀可以不仅在端面而且在圆周面上切削。在钻孔式的深度进刀之后跟着横向的进刀，横向的进刀由于高弯曲负荷而典型地不深于刀具直径的20％。开口的切削在横向上扩宽，然后实现紧接着的深度进刀，直到实现整个进刀量为刀具直径的1.5～2倍。

发明内容

因此本发明的任务是提供一种用于使铣刀插入坯件的需要去除的材料中的方法，借助该方法可以避免上述缺点，因此该方法能够保护铣刀并且提高过程安全性或者说尤其是使过程安全地加工难切削的材料成为可能以及由此显著降低制造成本。

该任务以令人惊讶地简单的方式如下解决：用于借助铣刀由坯件制成成品件的方法，与紧接着插入路径的加工的铣刀的定向不同，所述铣刀在插入坯件材料期间关于插入路径在进给方向上和/或相对于进给方向在横向上自动地偏转。

通过本发明的用于借助铣刀由坯件制成成品件的方法的方案，其中铣刀在插入坯件材料期间关于插入路径与紧接着插入路径的加工的铣刀的定向不同地在进给方向上和/或相对于进给方向在横向上自动偏转或者说倾翻或者说倾斜，可以完全避免或至少显著减小在铣刀插入到坯件的插入路径期间由于钻孔切削条件引起的铣刀轴向负载。因此本发明方法的特点特别在于保护刀具。同时借助本发明方法总体上大大提高过程安全性并且尤其使过程安全地加工难切削的材料成为可能。最后，本发明方法有利于显著减小制造成本。

铣刀在构造成斜坡形的插入路径上引导。

在这种情况下本发明规定：铣刀在构造成单斜坡形式的插入路径上引导。

在该方案的替换方案中，铣刀在构造成多重斜坡的插入路径上引导，带有锯齿形地、曲折形地或类似来回运动地变化的进给方向。

此外在本发明的范围中，铣刀在构造成螺旋形、圆柱形、圆锥形或类似形状的插入路径上引导。

优选铣刀在构造成具有至少一个圈的螺旋线的插入路径上引导。

有利的是，铣刀在构造成局部的螺旋线的插入路径上引导。

铣刀在构造成局部的螺旋线的插入路径上引导，深度进刀曲折形地在多次进刀中以变化的进给方向进行。

铣刀在构造成线形和/或圆形的插入路径上引导。

作为替换方案或者进一步扩展，铣刀在构造成样条曲线或曲率连续的曲线的插入路径上引导。

特别有利的是，铣刀的插入路径通过在深度进刀中的圆形插值来确定。

此外在本发明的范围中，铣刀的插入路径通过在深度进刀时的曲率连续的插值来确定。

合乎目的的是，铣刀的插入路径由具有线形地和/或圆形地和/或曲率连续地插值的深度进刀的区段组成。

此外特别有利的是，铣刀的插入路径通过不同于加工路径的进给速度规定。

最后，根据本发明优选还规定，铣刀的倾翻角度大于斜坡形插入路径的倾角。原则上为了避免或者减小钻孔切削条件需要使铣刀的倾翻角度大于斜坡形插入路径的倾角。为了避免可能碰撞，铣刀优选相对于运动方向在横向上倾翻。但是当碰撞不能通过这种方式避免时，符合目的的是或者说需要更小的超前角，以便减小钻孔切削条件。

附图说明

由本发明的几个优选实施方式的下述说明以及借助附图给出本发明的其它特征、优点和细节。附图如下：

图1a铣刀的示意图，用于显示本发明的用于借助铣刀由坯件制成成品件的方法，其中，铣刀按图2a斜坡形地插入坯件的材料中；

图1b铣刀的示意图，用于显示本发明的方法，其中，铣刀按图1a斜坡形地带有深度进刀的圆形插值地插入坯件的材料中；

图1c铣刀的示意图，用于显示本发明的方法，其中，铣刀按图1b斜坡形地带有深度进刀的圆形插值地在多次进刀中并且在变化的进给方向中插入坯件的材料中，各次深度进刀以平缓运动有关，以便重定向铣刀；

图2a、2b和2c铣刀的示意图，用于显示已知的、用于三轴加工的方法，其中，铣刀以不同的方式插入坯件的材料中；

图3a、3b和3c铣刀的示意图，显示已知方法用于多轴加工或者说具有可变的刀具轴定向的加工，其中，铣刀以不同的方式插入坯件的材料中，在插入期间铣刀的定向始终不变，相应于到达完全的进刀深度后第一位置上的铣刀定向；

图4a、4b和4c铣刀的示意图，显示其它已知方法用于多轴加工或者说具有可变的刀具轴定向的加工，其中，铣刀以不同的方式插入坯件的材料中并且铣刀在插入期间遵循用于刀具定向的全局规则。

具体实施方式

在接下来的对本发明的用于借助铣刀3由坯件2制成成品件1的方法的不同实施方式的说明中，相应或相同构件分别使用相同标记。

在此，铣刀3'位于插入路径的起点，铣刀3''位于插入路径期间，铣刀3'''位于插入路径的终点或者说随后加工的起点，铣刀3''''位于随后加工的期间。

铣刀3的插入路径即插入期间的刀具路径用附图标记4来标记，而铣刀3的加工路径即加工期间的铣刀路径用附图标记5来表示，附图标记6表示加工的不同的深度进刀。

在图1a至1c中示意性示出了本发明的方法，其中，铣削刀具或者说铣刀3在多轴加工或者说具有可变刀具轴定向的加工的情况下根据本发明在斜坡形深度进刀的例子中插入到材料中。与在加工各个层时的用于定向铣刀3的全局规则不同，插入期间的刀具定向遵循避免钻孔切削的规定——在此作为相对于轨迹的超前角。

这样避免、至少是显著减小了钻孔的切削条件。

因此轨迹曲线和刀具定向对于插入路径在该区段期间的特殊切削条件方面被单独优化，从而避免现有技术方法的缺点。

在最简单的情况下，如图1a和1b所示，铣刀3相应于斜坡形插入路径4的角度在进给方向上自动倾翻，铣刀3的倾翻角度应当大于斜坡形插入路径4的倾角。为了避免可能的碰撞，铣刀3优选相对于运动方向在横向上倾翻。在到达加工深度或者说插入路径4的终点时调整铣刀3的定向，该定向借助用于加工的全局导向信息规定。

当深度进刀按图1c在多个步骤中以变化的进给方向进行时，插入路径4在进给方向每次变化时通过下述区域表征，即在该区域中铣刀3关于超前角重定向并且在铣刀的接触点上不进行深度进刀。在此，最好侧倾的改变也这样进行。

在深度进刀的具有线性插值的斜坡或者螺旋线的情况下，铣刀3的倾翻角度在进给方向上——相对于机器轴——在插入路径4期间保持恒定。

如图1b所示，当插入路径4是圆形区段或者说曲率连续的曲线或者说组合的插入路径4包含这种区段时，所需要的倾翻角度产生于插入路径4上的切线。因此，铣刀3的倾翻角度在进给方向上——相对于机器轴——在插入路径4期间不是恒定的。为了避免机器轴的剧烈运动，对插入路径4来说要避免小的半径。

图2a至2c以示意的方式示出了不同已知的、具有用于三轴加工的插入模式的铣削方法。铣刀3的定向保持不变。需要经过的路径形成于铣刀3的最大允许角度和需要到达的深度。可以清楚地看出，铣刀3在深度进刀期间以其端面插入坯件2的材料中。起始和离开路径通常在随后“附加”到计算出的加工的铣刀轨迹上。

图2a在此显示斜坡形插入到坯件2的材料中，作为随后加工轨迹的连续的延长。因此可以避免铣刀3的短暂停止。

图2b显示当没有足够的路径长度用于铣刀3按图2a的插入时斜坡形插入坯件材料中的方案。于是在较频繁的运动变化——相当于锯齿形——的情况下插入到深度中。

图2c显示铣刀3螺旋形地插入到坯件2的材料中。回转的数量除了由需要到达的深度和最大允许插入角度之外还由螺旋半径决定。

图3a至3c示意性示出了在多轴加工时、即在具有可变的刀具轴定向的加工的情况下铣刀3根据现有技术插入到坯件2的材料中，其中，需要到达深度的第一轨迹点的铣刀的定向在整个深度进刀上保持不变。这种运动导向对于通过面的法向矢量定义刀具定向的加工来说是典型的。在此在这种多轴加工中通常在插入路径4期间在相应加工深度的第一轨迹点上的铣刀3的定向在整个插入路径4上保持不变。从图3a至3c中可以看出，在此可能产生钻孔切削条件。

图3a示出了在斜坡形插入坯件2材料中时的刀具定向，作为随后加工轨迹的连续的延长。

图3b示出了当没有足够的路径长度用于铣刀3按图2a的插入时斜坡形插入坯件2材料中时的刀具定向。

图3c示出了在螺旋形地插入材料中时的刀具定向。

图4a至4c示意性示出了在多轴加工或者说在具有可变的刀具轴定向的加工时铣刀3根据现有技术插入坯件2的材料中，其中，根据全局定义规则连续进行刀具定向。这种运动导向对于通过曲线、点或避免碰撞的一般规则定义刀具定向的加工来说是典型的。在这种多轴加工中，也使用随后加工或者说加工层的全局导向信息来定向铣刀3，所述导向信息明显在本来的加工期间的切削条件和面向碰撞的避免。如图4a至4c所示的例子可以看出，在此在插入期间也可能产生钻孔切削条件。

图4a显示在斜坡形插入材料中的情况下的刀具定向，作为随后加工轨迹的连续的延长。

图4b显示在斜坡形插入材料中的情况下当没有足够的路径长度用于铣刀根据图2a的插入时的刀具定向。

图4c显示在螺旋形地插入材料中的情况下的刀具定向。

Claims (15)

1.用于借助铣刀（3）由坯件（2）制成成品件（1）的方法，其特征在于，与紧接着插入路径的加工的铣刀（3）的定向（5）不同，所述铣刀（3）在插入坯件（2）材料期间关于插入路径（4）在进给方向上和/或相对于进给方向在横向上自动地偏转。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成斜坡形的插入路径（4）上引导。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成单斜坡形式的插入路径（4）上引导。

4.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成多重斜坡形式的插入路径（4）上引导，带有锯齿形地或曲折形地来回运动地变化的进给方向。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成螺旋形、圆柱形或圆锥形的插入路径（4）上引导。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成具有至少一个圈的螺旋线的插入路径（4）上引导。

7.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成局部的螺旋线的插入路径（4）上引导。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成局部的螺旋线的插入路径（4）上引导，深度进刀曲折形地在多次进刀中带有变化的进给方向地进行。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成线形和/或圆形的插入路径（4）上引导。

10.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述铣刀（3）在构造成样条曲线或曲率连续的曲线的插入路径（4）上引导。

11.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述铣刀（3）的插入路径（4）通过在深度进刀时的圆形插值来确定。

12.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述铣刀（3）的插入路径（4）通过在深度进刀时的曲率连续的插值来确定。

13.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述铣刀（3）的插入路径（4）由具有线形地和/或圆形地和/或曲率连续地插值的深度进刀的区段组成。

14.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述铣刀（3）的插入路径（4）通过不同于加工路径（5）的进给速度规定。

15.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述铣刀（3）的倾翻角度大于斜坡形插入路径（4）的倾角。