CN102642158B - 提供刀刃制备的方法以及执行该方法的控制及加工机器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提供刀刃制备的方法以及执行该方法的控制及加工机器。在用于对金属机加工的刀具(6)切削刃(16)上提供限定的刀刃制备、具体是刀刃倒圆的方法中，首先在用于提供刀刃倒圆的加工机器(2)中将刀具夹持在位。有待加工的切削刃的位置通过安排在加工机器上的传感器(14)来记录并将其存储为参考值。倒圆操作通过倒圆工具(10)来执行并再次通过传感器来记录切削刃的位置并将其存储为实际值。倒圆操作在参考值与实际值比较的基础上进行监测并与物料去除的希望值(d)比较。结果是，在刀刃倒圆的整个过程中有可能进行在线加工监测，这样还能将倒圆工具的磨损量考虑在内。

Description

提供刀刃制备的方法以及执行该方法的控制及加工机器
技术领域
本发明涉及一种用于通过倒圆操作在对金属进行机加工的刀具的切削刃上提供限定的刀刃制备、具体是在钻孔、绞孔、攻丝和/或铣削刀具上提供限定的刀刃制备的方法。本发明还涉及对执行这种方法的一种控制方式以及一种加工机器。
背景技术
钻孔刀具和铣刀都是，除其他事项外，由一个粗加工的棒料经过多个生产步骤生产而来的。在这种情况下，现代的高性能刀具是由整体碳化物生产而来的。在这个过程中，带有多个主切削刃的所希望的几何形状通常是通过一种特殊点研磨法在端面处形成的。在刀具的连续部分中，通常提供了带有多个副切削刃的多个槽。特殊点研磨的选择、切削刃几何形状的构形以及这些槽的构形取决于相应的多项要求。工具的切削性质受到切削刃几何形状的显著影响。在研磨操作之后，这些切削刃通常具有非常锐利的设计，并且因此这些切削刃是通过“刀刃倒圆”而规则倒圆的。这种刀刃倒圆(以下称为倒圆操作)是通过使用一种适合的倒圆工具、具体是通过刷子执行的。在此一种高精度的倒圆加工是重要的以便实现所希望的这些切削性质。物料的去除量通常仅在几个微米的范围之内。偏离所希望的物料去除量导致切削性质的退化。
由于在使用整体碳化物钻头时非常坚硬的物料，这些刷子在倒圆操作过程中遭受高磨损，这样使得在多个刀具的加工过程中，在同样的机器设置下倒圆操作的结果通常以一种不希望的方式变化。
除了这种刀刃倒圆之外的另一种常规的刀刃制备是在一个切削刃上提供一个倒角。在此，同样重要的是可重现的刀刃制备的高精度。
发明内容
发明目的
由此着手，本发明的目的是使得一种用于提供限定的刀刃制备(具体是在多个接续的刀刃加工操作过程中)的简单、可靠的方法成为可能，并且是指明一种用于执行这种方法的加工机器。
目的的实现
为了实现这个目的，根据本发明提供了一种用于通过刀刃加工操作在刀具的切削刃上提供刀刃制备的方法，在该方法中
在一个用于提供这种刀刃制备的加工机器中将该刀具夹持到位；
通过安排在该加工机器上的一个传感器来记录有待加工的切削刃的位置并且将其存储为参考值；
通过一个制备工具来执行这种刀刃加工操作，并且
然后再次通过该传感器来记录该切削刃的位置并且将其存储为实际值，
确定所述实际值与所述参考值之间的差，作为物料去除量的值；并且
将所述物料去除量的值与用于从切削刃去除之物料的希望值相比较，其中，刀刃制备是倒圆操作或倒角。
相应地，本发明提供一种用于如上所述的方法的加工机器，该加工机器包括一个用于将刀具夹持在位的夹持单元、包括一个用于执行这种倒圆或倒角的刀刃加工操作的制备工具、包括一个用于记录切削刃的位置的传感器并且包括一个控制单元，其中该控制单元被设计为用于在物料去除量的值与用于从切削刃去除之物料的希望值之间比较的基础上监测这种刀刃加工操作。
另外，本发明还提出一种用于执行如上所述的方法的控制。
因此，为了在刀具(具体是在钻孔、绞孔、攻丝和/或铣削刀具)的切削刃上提供一种限定的刀刃制备，首先在一个加工机器中将这个刀具夹持到位。然后通过一个安排在这个加工机器上的传感器来记录有待加工的切削刃的位置并且将其存储为参考值。在下一个方法步骤中，这种刀刃制备操作是通过一个制备工具执行的，并且然后再次通过这个传感器来记录这个切削刃的位置(当时已经变化了)并将其存储为实际值。最后，这种刀刃制备操作是在该参考值与该实际值比较的基础上进行监测的并且将其与在该切削刃上的一个用于物料去除的希望值比较。其结果是，这种刀刃制备整体上是以一种简单并且有效的方式控制的。
在先前的方法中，为此目的从规则上来说有必要的是在多个分离的测量装置中以一种复杂的方式检查刀刃制备的结果。为此，不夹持这个刀具是有必要的。
通过当前在此所说明的这种方法，现在有可能的是直接在机床上确定刀刃加工操作的结果，并且因此不必在一个分离的测量装置中进行单独的测量操作。在所记录的参考值与在刀刃加工操作之后所记录的实际值之间的相对变化的记录是尤其重要的。因此不重要的是在加工机器的坐标系中确定这个切削刃实际的绝对状况及位置。对这种相对变化的记录的结果是能够以一种高度精确的方式确定实际引起的物料去除量。
以此方式，具体地说使得在线加工监测成为可能并且是通过简单的测量操作提供的。通常情况下，多个刀具是在加工机器上一个接一个加工的并且是经受了刀刃加工操作的。“在线加工监测”的表述是指这样一个事实：即在这个加工过程中，也就是说多个刀具的刀刃制备过程中，定期地对一个对应的刀刃加工操作的结果进行监测。“定期地”的表述在此是指这样一个事实：即刀刃加工操作本身在一个限定的刀刃加工操作次数之后，例如3至5次倒圆操作(刀具)，在各自情况下是通过所说明的比较进行监测的。原则上，还有可能的是，并且为此还对以下做出的准备即在每个有待加工的刀具处执行这种测量和监测并且还记录这些数据。
所提供的刀刃制备具体上是一种倒圆操作。可替代地，通过使用这种方法提供一个倒角。以下参见这种倒圆操作对本发明进行了更加详细的说明。所引用的这些优点以及方法特征也同样适用于一个倒角的提供。
根据一个有利的构形，制备工具(以下被指定为倒圆工具)的磨损是在实际值与参考值之差的进展的基础上推导出的。通过这种测量方法还使得对这种倒圆工具的磨损的在线监测因此成为可能。当检测到磨损量超过了一个可容许的公差值时，因此还对以下做出的准备，即在这个机床的一个控制单元内更正一个用于这个倒圆工具的所希望的控制值。因此对于倒圆工具的进给运动将这个磨损量考虑在内以便确保后续的多个倒圆操作的所希望的结果，也就是说所希望的物料去除量。
在一个有利的构形中，制备工具在这种情况下是一把刷子并且此外对于这个传感器具体做出的准备是一个探头。在现代的多种加工机器中是存在这样的探头的，并且因此不必将额外的检测装置附接到一个常规的加工机器上。
作为刷子的一个替代方案，还可以提供其他多种制备工具或者多种制备方法，例如像，一个磨具或者一种喷砂法，其中有待加工的刀刃是用一种湿喷砂法加工而成的，如果需要的话带有研磨性颗粒。
这个加工机器优选的是一个多轴(例如5轴或者6轴)的CNC机器。此类机器的突出之处在于普遍用于大多数不同的刀具加工操作。具体地讲，此类机器还被用作通用机器用于进一步的生产加工，例如像，研磨等等。因此还有可能的是执行多个生产步骤，具体是所有的生产步骤，例如用于生产刀具而进行的槽的研磨或者端点的研磨，而且没有在这个加工机器上重置该刀具。
在一个优选发展方案中，在检测到由于倒圆工具的磨损而发生了从该所希望的值的一种不能容许的偏离的情况下，在未夹持该工具之前再执行一次倒圆操作。然而，这是适宜通过及时更正用于倒圆工具的所希望的控制值而避免的。
这个目的也是根据本发明通过一种加工机器并且通过被设计用于执行这种方法的一种控制实现的。关于这种方法以及这些优选构形所引用的这些优点可以被相应地采用。“控制”的表述既是指具有用于激活加工机器的对应软件配置的一种控制单元也是指这种软件的实施，也就是说一种用于导入该控制单元中的程序代码。
附图说明
下面参考附图对本发明的一个示例性实施方案进行更加详细的说明，在附图中：
图1示出了用于在刀具上进行刀刃倒圆的一种加工机器的显著简化图；
图2示出了在刀刃倒圆之前以及之后的切削刃的显著简化的示意图。
在这些图中，等效的部件配有同样的参考数字。
具体实施方式
根据图1，一个加工机器2具有被设计用于将一个刀具6夹持在位的一个夹持单元4。在图1中以点划线示出了加工机器2的整体。此外，它包括一个工具单元8用于限定一个工具的引导，该工具具体是一个倒圆工具，在这个示例性实施方案中它被设计为一个刷子10。最后，加工机器2包括一个控制单元12，该控制单元控制加工机器2的这些单独加工。具体被设计为探头14的一个传感器被安排在工具单元8上。加工机器2(具体被设计为一个CNC机床)的这些单独部件沿着不同的轴线以一种受控的方式是可调节的，如箭头所示。除了在这些轴线方向上的这些线性调节之外，还有可能围绕多条旋转轴线进行旋转调节。如果要求的话这些单独的调节运动是能够以一种适合的方式叠加的。
为了执行实际的倒圆操作，首先在第一个步骤中，将探头14带到刀具6的一个切削刃16处，具体为一个主切削刃，如图2中借助实线所示。在这个初始状态下，切削刃16(如所示)仍然具有极其锐利的设计。一旦探头14接触切削刃16的尖端，这个位置就被建成参考位置。这些对应的测量值定义了参考位置的多个参考值。
这个参考位置是在刀具6的主切削刃或者还在一个副切削刃上一个适当的点处方便地记录的。这个位置优选的是仅在一个点处记录的，因为在整个切削刃长度上的倒圆操作在足够的公差之内导致了相同的物料去除量d。
探头14于是再次被收回并且用于进行这种倒圆操作的刷子10以一种本身已知的方式推进到工具6上。一个所希望的控制值(达到这个控制值时刷子10推进到刀具6上)被存储到控制单元12中。
在执行了这种倒圆加工之后(这种倒圆加工是根据在控制单元12中存储的一种加工顺序进行的)，探头14被再次带到随后被倒圆的切削刃16处。这在图2中是以虚线示出的。于是被探头14记录(已倒圆的)的位置被估算为实际位置并且将相关联的实际值与预先记录的参考值相比较。在这种情况下，实际值与参考值之差决定了在这个倒圆操作中引起的物料去除量d。如果物料去除量d是在一个所希望的范围之内，也就是说对应于带有预订公差(例如±5％)的一个所希望的值，那么这个倒圆操作是恰当的。在一个优选构形中，如果引起的物料去除量d过小，则再次通过推进刷子10来重新执行一次倒圆操作。
在控制单元12之内优选提供的是一个比较模块，该比较模块连续地相互比较所记录的参考值和实际值并且在参考值与实际值之差的进展的基础上(具体是在多个刀具6上多个接续的导圆操作过程中)推导出刷子10的磨损量。如果该磨损量超过了一个预定的公差值，那么相应地对这个储存在控制单元内的所希望的控制值进行更正。在下一次倒圆加工过程中，刷子10于是根据新的所希望的控制值被带到这个刀具上。这种测量的结果是，使得在线加工监测成为可能并且在倒圆操作的过程中以一种连续的方式整体上提供这种在线加工监测。
还可以使用其他的倒圆工具来取代通过一个刷子10执行这种倒圆操作，例如像，喷砂法等等。这种倒圆操作本身，通过所说明的这种在线加工监测，可以是在仅用于这种倒圆而提供的一个专门的加工机器2上执行。
如果要求的话还可以执行进一步的措施，例如像涂覆措施等。
在此所说明的这种方法以及根据这种方法的带有存储在控制单元12中的控制算法的加工机器2的突出之处在于在多个顺序地的刀刃倒圆操作过程中可靠的刀刃倒圆以及对其进行的在线监测，而且不需要一个单独的外部测量操作来记录对应的刀刃倒圆操作的结果。

Claims (7)

1.一种用于通过刀刃加工操作在刀具(6)的切削刃(16)上提供刀刃制备的方法，该方法包括：
在一个用于提供这种刀刃制备的加工机器(2)中将该刀具(6)夹持到位；
通过安排在该加工机器(2)上的一个传感器(14)将有待加工的切削刃(16)的位置记录下来作为参考值；
通过一个制备工具(10)来执行这种刀刃加工操作，
再次通过安排在该加工机器上的该传感器(14)来记录该切削刃(16)的位置并且将其存储为实际值，
确定所述实际值与所述参考值之间的差，作为物料去除量的值(d)；以及
将所述物料去除量的值(d)与从切削刃(16)去除之物料的希望值相比较，其中，刀刃制备是倒圆操作或倒角。
2.如权利要求1所述的方法，其中多个刀具(6)在加工机器(2)上是顺序地加工的并且该制备工具(10)的磨损量是在实际值与参考值之差的进展的基础上推导出的。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中在检测到该制备工具(10)的磨损量时，在该加工机器(2)的一个控制单元(12)内对用于该制备工具(10)的一个所希望的控制值进行更正。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中该传感器是一个探头(14)。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中该制备工具是一个刷子(10)。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中该加工机器(2)具体是一个5轴的CNC机器。
7.如权利要求1或2所述的方法，其中在从该希望值的一种不能容许的偏离的情况下重新执行一次刀刃制备。
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