CN107695398B - 用于在机床上向工件应用表面结构化的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法和装置，该方法包括以下步骤：执行铣刀的进给动作，该铣刀由机床的工作主轴旋转驱动，容纳在机床的刀架中，并且具有沿着工件的表面的至少一个突出切削刃；以及基于到致动器的控制信号在铣刀的进给动作期间根据预定图案向工件的表面应用表面结构化，该致动器被集成在刀架中，并且被构造为基于控制信号驱动铣刀的振动，其中，控制信号包括高频载波信号和有用信号，该有用信号调制载波信号，并且基于指示预定图案的数据来生成。

Description

用于在机床上向工件应用表面结构化的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法。本发明还涉及在其上可以进行以上提及的方法的装置和机床。此外，本发明涉及一种可以用于进行以上提及的方法的计算机程序产品。
背景技术
DE102012002140B4公开了一种用于向工件的表面应用表面结构化的通用类型的方法，具体地为一种面铣方法。这种表面结构化或表面的标记可以用于例如装饰目的或用于通过向工件的表面应用例如图像图案和/或文本图案来编码部件或工件。
这里，铣刀或面铣刀可以用于机床上，所述切刀具有例如轴向突出的切削刃，该切削刃未布置在刀具轴中且在刀具围绕刀具轴被旋转驱动时旋转。不同于在简单的面铣时，铣刀具有例如可以由例如铣刀的突出切削刃形成的尖端，并且在适当的情况下，该尖端可以通过向后研磨或拆卸其他切削刃部分来生产。
工件的表面在面铣过程期间被结构化，即刀具(例如，立铣刀或面铣刀或另一个铣刀)在旋转切削移动时在工件上的端侧上移动，并且在这样做时被移动穿过机床的一个或多个机床轴(线性和/或旋转轴)。围绕刀具轴旋转的铣刀的尖端和/或突出切削刃未布置在刀具的旋转中心，而是较远离。工件表面上方的尖端的精确位置可以从刀具中心(例如，所谓的刀具中心点)的位置和刀具的当前旋转角来确定。
如果在由期望图案预定的位置处存在尖端到刀具轴的方向上的前面的短、脉冲状轴向偏转，则该刀具尖端将像素压印到工件表面中。由于与确切定位的多个偏转，由此可以产生任意预定的像素图案(例如，图像和/或文本图案)。
然而，在根据DE102012002140B4的现有技术方法中，容纳刀具的刀架的所设置维数必须较大。所述方法基于以下事实：压电叠层致动器由矩形脉冲状电压来偏转。因为电压的偏转与压电叠层的长度直接成比例，所以刀具必须自动具有非常大的维数，并且必须提供高功率或能量。
此外，因为信号由于感应性而经常被影响，所以必要的脉冲状电压信号无法由感应或非接触能量或信号传递来传递。如果感应传递具有低频(大约1至5kHz)的短脉冲序列，则信号由于高感应性而以不利方式高度失真，使得无法以期望的图像质量来应用图案或表面结构化。然而，如果滑环在进行接触的同时用于信号传递，则这在工业实践中是不利的，具体是由于因磨损和污染而产生的维护敏感性。
因此，现有技术方法示出了大(由此不便标出尺寸的)刀架和线约束(或由滑环实现)的能量传递的缺点。
发明内容
为了避免之前已知的用于向工件的表面应用表面结构化的方法的上述缺点，本发明的目的是提供一种改进的用于向工件的表面应用表面结构化的方法，该方法可以用更小且更紧凑维数的刀具、刀架且以改进的能量传递或信号传递以及更佳的所应用图案的信号质量来实现。
为了实现上述目的，本发明提出了一种用于向工件的表面应用表面结构化的方法。此外，以另选独立的方式提出了机床的控制装置、机床以及计算机程序产品。另外，可以以另选独立的方式提供一种具有解调器的刀架。
本发明的一个方面具体提出了一种用于在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法，所述方法包括以下步骤：执行铣刀的进给动作，该铣刀由机床的工作主轴旋转驱动，容纳在机床的刀架中，并且具有沿着工件的表面的至少一个突出切削刃；基于到致动器的控制信号在铣刀的进给动作期间根据预定图案向工件的表面应用表面结构化，该致动器被集成在刀架中，并且被构造为基于控制信号驱动铣刀的振动，其中，控制信号包括高频载波信号和有用信号，该有用信号调制载波信号，并且基于指示预定图案的数据来生成。
本发明在这里基于以下概念：用于驱动机床刀架上的振动诱导致动器的、用于向工件的表面应用表面结构化的方法的控制信号不被传递到刀架作为直接有用信号，而是作为具有高频信号的、用有用信号调制的控制信号。这致使到刀架的感应能量传递的使用是可以的，使得刀架可以以下这种方式来设计：刀架不那么易受维护影响且更紧凑。
具体地，由此可以使得改进的用于向工件的表面应用表面结构化的方法可用，该方法可以以更小且更紧凑维数的刀具、刀架而且以改进的能量传递和/或信号传递和更佳的所应用图案的图像质量来实现。
根据本发明的有用优选实施方式，指示预定图案的数据可以包括图像数据，尤其是位图图像数据。优点是可以以简单且高效的方式预定图案。
根据本发明的有用优选实施方式，控制信号可以经由设置在工作主轴上的发送单元以非接触方式传递给设置在刀架上的接收单元，具体优选地借助于感应能量传递来进行。
根据本发明的有用优选实施方式，致动器基于已调制控制信号来驱动。优点是即使小、紧凑且可靠的超声刀架没有解调电路，它们也可以用于本方法。
根据本发明的有用优选实施方式，致动器另选地在控制信号的解调之后基于有用信号来驱动。优点是可以进一步提高所应用图案的图像质量。
根据本发明的有用优选实施方式，高频载波信号基于有用信号借由振幅调制和/或频率调制。
根据本发明的有用优选实施方式，载波信号具有超声范围内的频率。载波信号的频率优选地可以大于10kHz，具体地为大约15kHz，并且优选地小于60kHz。载波信号优选地可以具有大体正弦形状的路线。
根据本发明的有用优选实施方式，致动器被构造为沿铣刀的轴向，即具体沿铣刀的刀具轴的方向或沿铣刀的旋转轴的方向驱动振动。
根据本发明的有用优选实施方式，表面结构化具有对应于预定图案的图案。
根据本发明的有用优选实施方式，致动器被构造为沿铣刀的轴向驱动旋转振动(根据需要，除了轴向振动之外或作为轴向振动的另选方案)。
根据本发明的有用优选实施方式，致动器包括一个或多个压电元件，具体为多个板状压电元件的叠层。例如，致动器可以以特别简单且可靠的方式来制作。
根据本发明的有用优选实施方式，刀具的轴向在沿着工件的表面的进给动作期间与工件的表面的法向向量平行的定向。刀具的轴向具体为铣刀的刀具轴的方向或铣刀的旋转轴的方向。
根据本发明的有用优选实施方式，刀具在沿着工件的表面的进给动作期间与工件的表面的法向向量垂直的移动。
本发明的一个方面还提出了一种机床的控制装置，该控制装置用于控制根据上述方面中的任意一项的方法。这种控制装置具体包括：存储设备，该存储设备用于存储指示预定图案的数据，和/或接收设备，该接收设备用于接收指示预定图案的数据；和/或控制信号生成设备，该控制信号生成设备用于生成具有高频载波信号和有用信号的控制信号，该有用信号调制载波信号，并且基于指示预定图案的数据来生成。
本发明的一个方面还提出了一种机床，该机床具有这种控制装置，具体地还包括刀架，该刀架被构造为容纳具有至少一个突出切削刃的铣刀；和/或致动器，该致动器被集成在刀架中，并且被构造为基于控制装置的控制信号来驱动所容纳的铣刀的振动。
本发明的一个方面还提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品具有存储在计算机可读数据存储介质上的计算机程序，并且该计算机程序可以在数控机床的数控装置上或在连接到数控机床的控制装置的计算机中运行，并且被配置为在机床上控制根据上述方面中任意一项的方法。
虽然本发明不限于以下事实：已解调控制信号在没有载波信号的分量的情况下应用于刀架的致动器且方法可以通过直接向致动器发出已调制控制信号来以特别简单的方式来进行，但还可以例如由于期望表面质量的原因而向致动器发出有用信号或已解调控制信号。
关于这一点，实施方式提出了一种用于机床的刀架，该刀架被构造为在刀具支架处容纳具有至少一个突出切削刃的铣刀，并且包括被构造为基于控制信号来驱动铣刀的振动的致动器，其中，控制信号具有高频载波信号和有用信号，该有用信号调制载波信号，基于指示预定图案的数据来生成。
此外，刀架可以具有解调设备(例如，解调电路)，该解调设备被构造为解调在刀架处由机床的控制装置接收的已调制控制信号，和/或通过解调已调制控制信号(没有或大体没有载波信号的分量)来重构有用信号，并且提供给致动器已解调控制信号和/或所重构有用信号，以便基于已解调控制信号或所重构有用信号控制刀具的振动。
另外方面及其优点以及上述方面和特征的优点和更具体设计可能性在关于附图的以下描述和说明中描述，以下描述和说明并不应被认为是限制。
附图说明
图1用示例的方式示出了可以用于根据实施方式的发明方法中的刀架的剖面图；
图2用示例的方式示出了具有刀架且可以用于根据实施方式的发明方法中的机床的示意图；
图3A用示例的方式示出了根据实施方式的、在用于在机床上在工件的表面上应用表面结构化的方法中的、传递控制信号的方法的流程图；
图3B用示例的方式示出了根据另外实施方式的、在用于在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法中的、用于传递控制信号的方法的流程图；
图4A用示例的方式示出了根据实施方式的、接收控制信号且在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法的流程图；
图4B用示例的方式示出了根据另外实施方式的、接收控制信号且在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法的流程图；以及
图5比如示出了根据实施方式的载波信号、有用信号、振幅调制的控制信号以及频率调制的控制信号的示例。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的示例和实施方式。附图中相同和类似的元件在这里可以用相同附图标记来指定，但有时还用不同的附图标记来指定。
然而，应注意，本发明并不限于下面描述的实施方式及其设计特征，而是还包括实施方式的修改，具体为由所述示例的特征的修改包括和/或通过组合所述示例的独立或多个特征来包括的修改。
图1示出了可以用于根据本发明的方法中的刀架10(刀具头)的示例性设计。
刀架10的一端具有用于容纳刀具90(图1中未示出)的刀具容纳部11。刀架10容纳例如多个，例如六个，例如呈叠层样式的穿孔圆盘状第一压电元件21，这些第一压电元件21例如经由传递部12连接到刀具容纳部11，并且例如形成用于将电压转换成机械振动(例如，具有超声范围内的频率)的超声换能器20(超声发生器/致动器)。
作为示例，第一压电元件21的机械振动经由传递部12传递到刀具90。第一压电元件21可以被形成为例如电极被附接在其间的压电陶瓷盘。
超声换能器20的能量供给或致动例如经由变压器(第一变压器)来进行，该变压器用示例的方式在机器侧包括第一罐形磁芯31和一主绕组32(图1中未示出)，并且例如在刀具侧包括第二罐形磁芯33和副线圈34(接收单元/接收线圈)，第二罐形磁芯和副线圈例如被设置为刀架10外侧上的环状元件。
第一压电元件21的叠层背离刀具容纳部11的侧例如设置有穿孔圆盘状压电传感器元件40，该穿孔圆盘状压电传感器元件40例如包括压电元件41和两个触点42，并且例如机械连接到第一压电元件21，但由绝缘元件43与第一压电元件21电绝缘，该绝缘元件43可以由陶瓷穿孔盘构成。作为示例，压电传感器元件40由另外的绝缘元件43与紧固元件13，例如紧固螺母，电绝缘。
紧固元件13用于将压电传感器元件40紧固在超声换能器20(超声发生器/致动器)上，并且用于由于动态载荷而产生的第一压电元件21的偏压。
第一压电元件21和压电传感器元件40具有相同的定向，因此，一方面，使得同一方向上振动的生成和检测变成可能，另一方面，实现刀架10中元件的节省空间的布置。
压电传感器元件40将振动系统的机械振动转换成传感器信号，振动系统包括刀具90、传递部12、超声换能器20以及压电传感器元件40，传感器信号例如经由从压电传感器元件40穿过刀架10到刀架10外侧上的发送元件的线连接50转换为电压。
传感器信号例如在孔70处以非接触样式从孔70处的发送元件61和62传递到机器侧上的接收元件(图1中未示出)。
发送元件61和62例如是另外变压器(第二变压器)的部分，并且包括例如第一铁氧体磁芯和主绕组；接收元件也是第二变压器的部分，并且包括第二铁氧体磁芯和副绕组。然而，还可以提供光学发送元件。
因此，传感器信号可以从刀架10感应地传递到机器侧上的传感器信号评价装置。
图2用示例的方式示出了根据本发明的实施方式的机床1000的示意图，该机床具有刀架10，该刀架可以用于根据实施方式的发明方法。
机床1000例如可以被制成数控机床、数控万能铣床或数控加工中心。为了控制刀具与工件之间的相对移动，机床可以具有多个可控线性轴(通常被称为例如X轴、Y轴和/或Z轴)，和/或一个或多个旋转轴(通常被指定为例如A轴、B轴和/或C轴)。
例如，图2中的机床1000具有机床底座1010、机床立柱1020以及主轴头1030，其中，机床底座102支撑例如工件台1050，并且主轴头1030支撑例如工作主轴1040。
刀具台1050例如沿水平方向以线性可移动样式安装在水平线性导轨1050中，并且可经由机床1000的第一线性轴的线性驱动器1052可移动地控制，水平线性导轨沿水平方向设置在机床底座1010中。作为示例，工件WS被夹在工件台上的工件夹紧设备1053中。
作为示例，主轴头1030沿竖直方向线性且可移动地安装在竖直线性导轨1050上，并且可以经由机床1000的第二线性轴的线性驱动器1032可移动地控制，使得容纳保持刀具90的刀架10的工作主轴1040也竖直可移动，竖直线性导轨1050沿竖直方向设置在机床立柱1020上。
在另外的实施方式中，还可以设置一个或多个另外的线性轴，例如附加地致使工件沿垂直于图2的绘制平面的方向相对于刀具的线性移动变成可能。
此外，可以设置一个或多个旋转轴，例如具有用于旋转刀具台1050(所谓的旋转台)的旋转轴驱动器的旋转轴。
刀具90相对于工件WS的相对移动可以借助于之前描述的线性轴来控制，并且在适当的情况下，借助于圆的或旋转轴和/或其驱动器来控制。
为此，机床1000的控制装置1100具有机床控制设备1110，该机床控制设备1110例如包括CNC或NC控制设备1112，该CNC或NC控制设备被构造为例如基于在存储装置111中存储的NC数据控制机床1000上的功能或加工过程。另外，机床控制装置1110具有例如PLC或SPS设备1113(“PLC”代表可编程逻辑控制器，并且“SPS”代表存储可编程控制器)。
PLC和/或SPS设备1113被构造为以特别优选的样式基于NC控制设备1112的控制命令，或在适当的情况下还独立于NC控制设备1112，向机床的致动器，例如向线性轴的线性驱动器152或1032或通常向机床轴的驱动器或还向工作主轴1040的主轴驱动器1042发送控制信号。
另外，PLC和/或SPS设备1113被构造为接收或读出来自机床1000的位置测量传感器(未示出)的传感器信号，并且在适当的情况下向NC控制设备1112传递它们，这些传感器信号在处理期间实时指示驱动器和/或机床轴的所测量实际位置。PLC和/或SPS设备1113还可以被构造为致使其他机床内部或外部设备和/或装置读出PLC和/或SPS设备1113处的位置数据变成可能，该位置数据指示驱动器和/或机床轴的实际位置。
除了上面提及的主轴驱动器1042之外，工作主轴1040还具有刀具支架1041(刀具容纳部)，刀架10容纳在刀具支架中，并且刀架可以借助于主轴驱动器1042来旋转地驱动(尤其用于切削移动)。
刀架10仅被示意性示出，并且具有例如刀具切削面主体14(例如，机用圆锥或陡圆锥或中空柄圆锥以及莫氏(Morse)圆锥或其他刀具切削表面)，借助于该切削面主体，可以在工作主轴1040的刀具支架1041上容纳刀架10。例如，刀架10可以通过与图1类同来设计。与根据图1的实施方式的刀架10对照，图2中的刀架10另外具有下面更详细描述的解调器15。
刀架10具有例如用于来自发送单元32(主线圈或绕组)的控制信号的非接触式或感应接收的感应接收单元32(例如，通过与图1中的副线圈或绕组34类同)，该发送单元附接到主轴头(或主轴)。
作为示例，图2中的刀架10也具有致动器20(例如，超声换能器或超声发生器，在适当的情况下，例如包括一个或多个压电元件)，该致动器被构造为基于控制信号使得刀架10和/或刀架10所容纳的刀具90振动(尤其沿刀具轴92的方向)，尤其优选地在超声范围内，即具体地在超声频率或在10kHz以上或尤其例如在15kHz以上直到60kHz的频率下。
此外，图2中的刀架10具有例如解调器15(例如，解调电路，在适当的情况下具有微控制器)，该解调器被设置在致动器20的上游，并且解调经由接收单元20接收的控制信号或重构低频载波信号，借助于解调器15，高频载波信号在控制装置的一侧上被调制。
然而，本发明不限于具有解调器15的刀架，而已调制控制信号在其他实施方式中还可以被直接传递到致动器。
刀架10另外具有容纳或保持铣刀90的刀具容纳部11。刀具90具有经由主轴驱动器1042旋转驱动的刀具所围绕的刀具轴92。刀具尖端91例如由铣刀的切削刃形成，该切削刃以以下这种方式设置在刀具轴92的轴向上：该切削刃从铣刀90的外侧突出，即具体地与刀具轴92隔开。当旋转驱动刀具90时，铣刀或刀具尖端91的切削刃围绕刀具轴92旋转。
为了驱动致动器20或为了控制刀具90的振动，机床1000的控制装置1100具有另外的控制设备1120，该控制设备生成控制信号并经由发送单元32将控制信号输出到刀架10，以便将控制信号传递到用于致动器20的接收设备34。在另外的实施方式中，控制设备1120还可以被集成在机床控制设备1110中，和/或包括外部数据处理装置，例如计算机，或者可以由外部连接的数据处理装置，例如计算机来设计。
控制设备1120包括例如用于生成高频载波信号的发生器1124。高频载波信号例如可以为大体周期性的或优选地为大体正弦状载波信号，所述正弦状载波信号优选地具有预定频率和/或预定振幅。载波信号的频率是高频(即，具体地为大于10kHz，优选地大于15kHz的频率)，并且优选地在超声范围内。
另外，控制设备1120用例如包括存储设备1121，该存储设备用于存储指示要应用于工件WS表面的图案或图像图案和/或文本图案的图案数据。图案数据在这里可以为提供图像数据格式的图案的图像数据(例如，存储位映像图形或其他图像数据格式的数据)。
另选地，控制装置1120可以在存储设备1121中存储图案位置数据(即，指示工件表面上应用图像和/或文本图案的位置的数据、指示基于预定图案的、工件WS表面上关于刀具尖端91的多个切刀位置的偏转位置的图案位置数据(例如，在图案位置处具有更大的偏转且在不应应用图案的位置处具有更小偏转或没有偏转))，该图案位置数据基于指示图案的图案数据或图像数据(例如，存储位映像图形或其他图像数据格式的数据)来生成，并且已经指示位置-图像/图案关系。这可以被准备并预先存储为例如表格。
此外，控制设备1120例如包括数据处理设备1122，该数据处理设备被构造为从存储设备1121读出数据，并且另外可以从机床控制设备1110读出位置，具体为轴线位置。这优选地可以在处理工件WS的同时实时进行，其中，一方面，机床1000的轴线和驱动器的当前实际位置优选地可以从例如PLC和/或SPS控制设备1113(和/或从NC控制器1112)实时读出，或者另一方面，当前目标位置可以从NC控制器1112来读出。
基于机床控制器的读出位置数据，数据处理设备1122优选具体地被构造为(例如，基于刀具轴92的所计算位置、基于机床1000的轴线位置且基于工作主轴的角位置，尤其是考虑工件尖端离刀具轴92的距离)计算刀具90的刀具尖端91相对于工件WS的切刀位置。
另选地，还可以的是，刀具轴92的位置和/或刀具尖端91的切刀位置在NC控制器1112中被计算且由数据处理设备1122来读出。
基于所计算或所读出的刀具90的刀具尖端91相对于工件WS的切刀位置并与指示图案的、存储装置1121的数据相比较，数据处理设备1122被构造为基于当前切刀位置上的期望图案确定或计算刀具90的当前期望偏转，并且向载波信号发生器1123输出该偏转，作为目标值。
基于数据处理设备1122的计算或要求，有用信号发生器1123生成具有低频脉冲的可选连续有用信号，该低频脉冲具体地具有(平均)小于10kHz且优选地小于7或优选的5kHz且优选地平均而言大于大约1kHz的频率。有用信号的脉冲例如可以为矩形的(例如，参见图5)；然而，有用信号的脉冲还可以为高斯(Gaussian)形状或具有根据正弦半波的形状。
此外，控制设备1120还包括调制器1125(或调制电路，必要时具有微控制器)，该调制器被构造为用由有用信号发生器1123生成的有用信号来调制由发生器1124生成的高频载波信号，由此基于载波信号和有用信号生成已调制控制信号，该已调制控制信号将被输出到刀架10。
因此，可以用有用信号通过振幅调制来调制载波信号。然而，还可以用有用信号通过频率调制来调制载波信号。振幅和频率调制的组合也是可以的。如果刀架10设置有解调器15，则有用信号可以在解调器15中重构，并且调制的类型仅起较小的作用。
然而，如果刀架10不包括解调器且已调制的控制信号被直接输出到致动器20，则调制的类型改变所应用图案的外观。在这种情况下，在一些实施方式中可以是，操作员可以根据期望和需要调节应使用振幅调制、频率调制还是其组合。
一方面，在刀架处没有解调器的一些实施方式中，可以用有用信号通过振幅调制来调制载波信号。因此，由于更高的振幅而在有用信号的脉冲期间产生致动器20的更大偏转。因此，在载波信号的恒定频率下在有用信号的脉冲期间刀具尖端91的刀具切削刃的碰撞更深入地穿透工件90的表面(在有用信号的脉冲时具有更大的穿透深度)，使得在表面结构化中可以由深度和高度产生表面上的图案。
然而，在刀架上没有解调器的实施方式的情况下，还可以用有用信号通过频率调制来调制载波信号。因此，例如在恒定振幅的有用信号的脉冲期间，由于控制信号的更高频率而产生致动器20的另一个(优选更高的)频率。因此，刀具尖端91的刀具切削刃的碰撞具有相同的深度，该深度具有恒定的偏转振幅且具有不同的频率(例如，在有用信号的脉冲时具有更高的频率)，使得在工件90的表面上，可以在表面结构化中由不同的阴影在表面上产生图案。
同样，在刀架上没有解调器的实施方式的情况下，可以用有用信号通过振幅和频率调制来调制载波信号。结果是例如在有用信号的脉冲期间，由于控制信号的更高频率而产生致动器20的更高频率，此外，在有用信号的脉冲期间，由于更高的振幅而产生致动器20的更高偏转。因此，刀具尖端91的刀具切削刃的碰撞在有用信号的脉冲期间更深入地穿透工件90的表面(在有用信号的脉冲时具有更大的穿透深度)，并且刀具尖端91的刀具切削刃的碰撞处于不同的频率(例如，在有用信号的脉冲时具有更高的频率)，因此在表面结构化中可以由深度和高度且由不同的阴影产生表面上的图案。
图5比如示出了根据一些实施方式的载波信号、有用信号、振幅调制的控制信号以及频率调制的控制信号的示例。
这例示了例如高频正弦状载波信号V_TS和例如具有矩形脉冲的(仅示例性的)周期有用信号V_NS。应注意，因为脉冲频率和脉冲宽度依赖于相应图案独立变化，所以有用信号V_NS通常不具有周期性发生的相等脉冲宽度的脉冲。
作为示例，图5还示出了可以通过基于有用信号V_NS调制载波新号V_TS生成的控制信号，具体地例如为振幅调制的控制信号V_SS_am和频率调制的控制信号V_SS_fm。
图3A用示例的方式示出了根据实施方式的、在用于在机床1000上向工件WS的表面应用表面结构化的方法中的、传递控制信号的方法的流程图。
在步骤S301A中，提供指示拟应用的预定表面结构化的图案的图案数据。所述数据例如可以为指示要应用的文本和/或图像图案的图像数据(例如，位图图形数据或另一种图像数据格式的图像数据，例如作为JPEG文件)。
在步骤S302中，提供用于控制刀具90相对于工件WS的进给动作的机床控制数据。这可以包括例如NC数据(例如，一个或多个NC程序)，该NC数据描述刀具沿着工件WS的表面的进给动作，例如以便在工件WS的表面上进行面铣过程。如果工件具有自由形式的表面，则工件WS优选地以以下这种方式在自由形式的表面上来处理：机床控制数据指示刀具轴92在与工件WS的相应(方位变化)法向向量同轴的各时刻总是对齐。在要应用图案的地点处的平面工件表面的情况下，进给动作优选地以垂直于工件表面的工件轴92的恒定方位来执行。
在步骤S303中，基于机床控制数据由机床控制器1110执行刀具90相对于工件WS的进给动作。
在处理与所执行的进给动作期间，在步骤S304中总是实时确定当前位置数据(参见上文)，该位置数据直接或间接(即，例如在从位置数据计算之后)指示刀具90的刀具轴92的位置和/或刀具90的位置。
在步骤S305中，与步骤S305同时地确定角数据，该角数据直接或间接地(即，例如根据从角数据计算)指示刀具90和/或刀具尖端91的角位置。
在步骤S306中，基于位置和角数据确定或计算刀具90的刀具尖端91的当前切刀位置。因此，在该时间点已知刀具90的刀具尖端91在工件表面上方的位置。
基于刀具90的刀具尖端91的所确定当前切刀位置，在步骤S307A中具体地例如以以下这种方式基于预定图案数据生成对应的有用信号：有用信号在图案的一些位置处(或在刀具尖端位于图案的位置处时)具有偏转脉冲(更高或高振幅)，并且在其他位置处(或在刀具尖端未位于图案的位置处时)不具有偏转脉冲(即，更低或低振幅)。
在步骤S308中，用有用信号调制高频载波信号，并且产生已调制控制信号，该已调制控制信号然后在步骤S309中被传递到刀架10的接收单元34。
在上述示例中，有用信号在步骤S307A中基于图案数据(例如，图像数据或位图图像数据)实时生成。在另外的实施方式中，例如可以在处理之前产生另一种数据类型，所述数据基于图案数据(例如，图像数据和/或位图图像数据)来产生，并且指示要应用图案的刀具表面上的位置(例如，在机床坐标系中)。这可以为例如表格。具体地，这可以为基于图像数据生成且指示工件WS表面上的图案在工件和/或机床坐标系中的位置(例如，像素位置)的数据(图案位置数据)。
图3B用示例的方式示出了根据另外实施方式的、在用于在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法中的、传递控制信号的方法的流程图。
在步骤301B中，提供指示图像数据格式的图案的图像数据，并且在步骤S301C中，将该图像数据转换成不再在实际处理方法中但例如在实际处理方法之前的图案位置数据，和/或基于指示例如工件WS表面上的图案的位置(例如，在工件和/或机床坐标系中)的图像数据确定图案位置数据。
在步骤S307B中，然后基于所确定的图案位置数据和所确定的切刀位置在工件的处理期间实时生成或调节有用信号。这致使实时的更快且更高效的数据处理变成可能(如果有必要的话)，因为在处理方法开始(例如，从S303)之前已经产生和/或确定简化的有用图案位置数据。
其他步骤S302、S303、S304、S305、S306、S308以及S309可以通过与图3A类同来进行。
图4A用示例的方式示出了根据实施方式的、用于接收控制信号且在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法的流程图。
在步骤S401中，在刀架10的接收单元34处(例如，感应地)接收在步骤S309(根据图3A或图3B)中传递的控制信号，并且在步骤S403A中，用示例的方式将控制信号直接输出到致动器20，以便基于所接收的控制信号控制致动器。
因此，例如在步骤S404A中基于所接收(已调制)控制信号借由受控进给动作(步骤S303)和致动器20的驱动(S403A)向工件的表面应用表面结构化的图案。
图4B用示例的方式示出了根据另外实施方式的、接收控制信号且在机床上向工件的表面应用表面结构化的方法的流程图。
在步骤S401中，在刀架10的接收单元34处(例如，感应地)接收在步骤S309(根据图3A或图3B)中传递的控制信号，并且在步骤S402中在刀架10的解调器15处解调该控制信号，尤其以便从已调制的控制信号重构有用信号。
在步骤S403B中例如向致动器20输出已解调的控制信号和/或所重构的有用信号，使得基于已解调的控制信号和/或所重构的有用信号控制致动器。
因此，例如在步骤S404B中基于已解调的控制信号和/或所重构的有用信号由受控进给动作(步骤S303)和致动器20的驱动(S403B)向工件的表面应用表面结构化的图案。
上面参照附图详细描述了本发明的示例或实施方式及其优点。
然而，应再次注意，本发明并不限于上述实施方式及其设计特征，而是此外包括实施方式的修改，具体为由所述示例的特征的修改和/或由所述示例的独立或多个特征的组合包括的修改。

Claims (14)

1.一种用于在机床上根据预定图像图案和/或文本图案向工件的表面应用表面结构化的方法，该方法包括以下步骤：
执行铣刀的进给动作，该铣刀由所述机床的工作主轴旋转驱动，容纳在所述机床的刀架中，并且具有沿着所述工件的所述表面的至少一个突出切削刃；以及
基于到致动器的控制信号在所述铣刀的所述进给动作期间根据所述预定图像图案和/或文本图案向所述工件的所述表面应用所述表面结构化，该致动器被集成在所述刀架中，并且被构造为基于所述控制信号驱动所述铣刀的振动，
其特征在于，所述方法还包括：
在处理与所执行的进给动作期间，确定当前切刀位置数据，其指示了铣刀的刀具轴的位置，
其中，所述控制信号包括高频载波信号和有用信号，该有用信号调制所述载波信号，并且基于指示所述预定图像图案和/或文本图案的图案数据来生成，
其中在工件的处理期间基于所确定的图案位置数据和所确定的切刀位置实时地生成或调节有用信号，其中图案位置数据指示工件表面上的像素在工件和/或机床坐标系中的位置，
且所述控制信号由设置在所述工作主轴上的作为发送单元的主线圈感应地传递到设置在所述刀架上的作为接收单元的副线圈。
2.根据权利要求1所述的方法，特征在于：
指示所述预定图像图案的所述图案数据包括图像数据。
3.根据权利要求2所述的方法，特征在于：
指示所述预定图像图案的所述图案数据包括位图图像数据。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于：
所述致动器直接基于已调制控制信号来驱动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于：
在所述控制信号的解调之后，所述致动器基于所述有用信号来驱动。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于：
所述高频载波信号基于所述有用信号借由振幅调制。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于：
所述高频载波信号基于所述有用信号借由频率调制。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于：
所述载波信号具有超声范围内的频率。
9.根据权利要求5所述的方法，特征在于：
所述表面结构化具有对应于所述预定图像图案和/或文本图案的图案。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于：
所述致动器包括一个或多个压电元件。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于：
所述铣刀在沿着所述工件的所述表面的所述进给动作期间与所述工件的所述表面的法向向量垂直的移动。
12.一种机床的控制装置，该控制装置用于控制根据权利要求1至3中任一项的方法，其特征在于，该控制装置包括：
-存储设备，该存储设备用于存储指示所述预定图像图案和/或文本图案的图案数据，和/或接收设备，该接收设备用于接收指示所述预定图像图案和/或文本图案的数据；和
-控制信号生成设备，该控制信号生成设备用于生成具有高频载波信号和有用信号的所述控制信号，该有用信号调制所述载波信号，并且基于指示所述预定图像图案和/或文本图案的图案数据来生成。
13.一种机床，其特征在于，该机床包括：
根据权利要求12的控制装置；
刀架，该刀架被构造为容纳具有至少一个突出切削刃的铣刀；以及
致动器，该致动器被集成在所述刀架中，并且被构造为基于所述控制装置的所述控制信号来驱动所述所包含铣刀的振动。
14.一种计算机可读数据存储介质，其特征在于，该计算机可读数据存储介质存储包括计算机程序的计算机程序产品，该计算机程序可以在数控机床的数控装置上或在连接到数控机床的控制装置的计算机中运行，并且被配置为在所述机床上控制根据权利要求1至3中任一项的方法。
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