CN109514181B - 用于制造切削工具的方法和机器设备 - Google Patents

用于制造切削工具的方法和机器设备 Download PDF

Info

Publication number
CN109514181B
CN109514181B CN201811073708.4A CN201811073708A CN109514181B CN 109514181 B CN109514181 B CN 109514181B CN 201811073708 A CN201811073708 A CN 201811073708A CN 109514181 B CN109514181 B CN 109514181B
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
machining
data set
cutting tool
machined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811073708.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109514181A (zh
Inventor
J·维尔特
J·马蒂
S·舒尔茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agathon AG Maschinenfabrik
Original Assignee
Agathon AG Maschinenfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agathon AG Maschinenfabrik filed Critical Agathon AG Maschinenfabrik
Publication of CN109514181A publication Critical patent/CN109514181A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109514181B publication Critical patent/CN109514181B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P13/00Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/34Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools milling cutters
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/188Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by special applications and not provided for in the relevant subclasses, (e.g. making dies, filament winding)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H5/00Combined machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/35Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35159With nominal blank and model in memory define tool path and machine workpiece
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/36Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36268From blank and finished entered shape, derive machining features
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45149Micromachining to micrometer precision
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50087Rough, coarse and finish, fine machining

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

用于多步骤的机加工切削工具的方法,包括步骤:限定切削工具的数据组(12);将工件(14)定位在机加工装置中;通过测量方法确定待机加工的工件(14)的数据组(18);基于所限定的切削工具的数据组(12)而限定用于机加工装置的至少一个机加工程序;使工件(14)经历至少一个机加工程序,由此获得工件(14)的中间几何尺寸;通过测量装置确定工件(14)的第二数据组(22),并将机加工过的工件(14)输送到第二机加工装置。此外,所述方法包括对定位、确定工件(14)的数据组(18)、限定机加工程序、使工件(14)经历机加工程序和输送到第二机加工装置的步骤进行重复,直到工件(14)具有目标几何尺寸的形状为止。

Description

用于制造切削工具的方法和机器设备
技术领域
本发明涉及一种用于制造由高硬度材料制成的切削工具的方法和用于执行该方法的机加工设备。例如用于精密切削的切削工具包括前刀面、后刀面和由这些刀面交会的位置处的脊部形成的切削刃。切削工具的该部分参与切削,其中至少该部分由高硬度材料制成。所述方法是包括用于执行切削工具的外部塑形(external shape)(称为宏观成形)的至少一个工艺和用于执行精加工(称为微观成形)的至少一个工艺的多步骤方法。
背景技术
切削工具的精确生产是困难的,特别是在切削主体至少部分地由非常坚硬的耐磨材料构成时,例如,诸如单晶金刚石(MCD)、化学气相沉积金刚石(CVD-PCD)、多晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷和金属陶瓷。这些材料可应用在许多机加工工艺中。此外,切削工具可构造为夹层元件,该夹层元件包括(例如)由碳化物制成的主体,由多晶金刚石制成的切削刃尖被连接到该主体。
切削工具,例如可转位切削刀片(indexable cutting insert),包括至少一个具有预定几何尺寸和硬度的切削刃,以提供对工件的机加工。可转位切削刀片通常是三角形、正方形、六边形或十二边形的切削刀片,该切削刀片有沿着可转位切削刀片的边缘的侧面的切削刃。如果切削刃磨损,则可以旋转可转位切削刀片以呈现新的切削刃。切削刃在机加工工艺(特别是配料去除工艺)期间承受高载荷,其中全部工艺能量在切削刃处转换,从而例如导致类似微爆流(micro burst)的损伤。
可以设计切削刃的区域中的切削工具的几何尺寸,使得切削工艺的性能提高。切削刃和断屑器的位置和形状以及粗糙度对于提供具有改善特性的切削工具是重要的。在精密工具的情况下,获得高精确度的轮廓是重要的。由于可借助工具达到几微米的机加工精确度,不精确的产品的外观可导致不可接受的容许偏差。这种用于精密机加工的至少部分由高硬度材料制成的切削工具是昂贵的,并且精加工是耗时和成本高昂的。
用于通过去除材料而机加工切削工具的多步骤方法在现有技术中被广泛知晓。过去曾尝试使机加工工艺的复杂度最小化,或使工艺步骤的数量、投资额和机加工次数最小化。
通常,用于制造切削工具的工艺包括至少一个用于粗机加工工件或坯件的操作和精机加工的操作。在每个用于粗机加工(诸如宏观机加工)和用于精机加工或微观机加工的操作步骤期间,可应用不同机加工方法。
采用宏观成形操作使切削工具材料的工件或坯件形成指定的形状,其中传统上通过磨削执行该操作。但是由于诸如磨轮或磨盘的机加工工具必须与在机加工工艺中待机加工的工件接触,因此工具遭受严重的磨损并且材料去除低。这种机加工工具的使用寿命缩短,从而导致增大的制造成本和机加工次数。曾尝试提供诸如激光机加工等的用于粗机加工的非接触机加工操作。特别地,使用高前进速度的操作参数来执行用于粗机加工工件的激光机加工,以形成粗略的期望轮廓,从而产生大的材料去除。
根据所使用的激光,可将激光机加工视为归功于在工件中吸纳激光束的生热工艺。因此,激光机加工的缺点在于机加工精确度令人不满意,特别是机加工过的表面的平整度可能质量较差。
在精机加工操作期间,可执行不同的步骤,其中最初一个步骤产生显著的材料去除,接着可进行精加工几何尺寸和表面构造的其它步骤,例如,使用利用不同操作参数的激光切除来获得所需的表面质量。但是,也广泛知晓利用磨削的机加工或电火花机加工用于精细操作。这些工具仅可应用在工件可以容易地操作的区域。
通常,用于对诸如工具或工具刀片塑形的方法包括进行操作步骤。可假设机加工工序是由不同的机加工设备或机加工装置实现的,它们中的每个彼此独立地安装。然而,有人说实现独立设备是不切实际的,特别是从实践的观点,由于每个机加工装置需要至少一个控制设备、移动机构和工作台等,产生不合理的沉重经济成本和空间。此外,如果机加工装置独立地安装,则单个工件需要与机加工装置的数量同样多次的独立装配工序。因此,已知工件保持在可从一个机加工装置输送到另一个机加工装置的夹具中。
此外,已知多步骤制造工艺,借此宏观机加工和微观机加工在混合机加工装置中执行。此外,用于从工件制造微观机加工的产品的机加工方法包括通过使工件经历电磁波机加工工艺并且还使粗机加工工件经历诸如磨削工艺等切削工艺而对工件进行粗略机加工的第一步骤,其中在至少一个步骤中测量工件的形状。但这种混合机加工装置不够灵活并且操作复杂。
发明内容
因此,本发明的目的是克服这些现有技术的问题。一个目的是提供有效率的机加工方法以及用于执行该方法的装置,其中在高成本工具的较低消耗和较低的机加工次数方面优化制造期间的工艺链,以获得具有满足小公差的几何尺寸和尺寸。
为了解决上面认定的问题,本发明提供了一种制造切削工具或通常的成形的工件的方法,其中工件经历机加工工艺链。
根据本发明的用于机加工切削工具的方法是多步骤方法,包括步骤:
a)限定切削工具的数据组,该数据组包括切削工具的目标几何尺寸,切削工具的材料的参数和/或用于将工件机加工为切削工具的工艺操作的参数;
b)将工件定位在机加工装置中;
c)通过测量方法确定待机加工的被定位的工件的数据组,所述数据组包括被定位的工件的形状、位置和定向数据的实际几何尺寸;
d)基于与所确定的工件的数据组相关的所限定的切削工具的数据组而限定至少一个用于机加工装置的机加工程序;
e)使工件经历至少一个机加工程序,由此获得工件的中间几何尺寸;
f)通过装置确定工件的第二数据组,所述第二数据组包括工件的中间几何尺寸;
g)将机加工过的工件输送到第二机加工装置;
h)重复步骤b)至步骤g),直到工件具有目标几何尺寸的形状为止。
切削工具可作为诸如可转位切削刀片的单件式工具提供,或者可以是包括连接到设置有切削刃和/或切削刃尖的复合体。特别地,切削工具至少部分地由高硬度材料制成。这种切削工具可用作车刀、钻具或铣刀。
根据本发明的方法包括初始步骤,其中基于精加工的切削工具的目标几何尺寸(还称为期望几何尺寸或标称几何尺寸)而限定数据组,精加工的切削工具由切削工具的标称形状或轮廓指定。数据组,特别是目标几何尺寸,通过使用一组参数化的模板或其它方法生成,以识别与切削工具的三维形状相关的几何特征特性,例如,基于目标的设计数据。设计数据,例如由CAD创建的设计数据,包括在机加工之后识别与坐标相关的工件的最终形状和尺寸的几何数据。基于识别出的几何特征特性,本发明的方法适于在例如所存储的处理工序中选择适合的机加工程序。机加工程序基于与工件形状的特征相关的数据以及与机加工方法相关的数据(诸如工具的种类和机加工状况)而生成。此外,切削工具的数据组包括具有待机加工的工件或坯件的材料的特征的参数。切削工具的数据组还包括关于在工件处待执行的机加工工艺的信息,以将工件逐渐塑形为期望的轮廓。数据组可包括例如机加工或切削模式以及依据特征形状、机加工速度等的工具信息。
在随后的步骤中,待机加工的工件或坯件定位在机加工装置中,使得利用第一机加工方法的机加工操作能够被执行。工件可定位为使得对机加工区域或用于机加工装置的场地的最佳可及性被达到。坯件可相对于几何基准(其是机加工装置的一部分)而定位。此外,夹持装置可用于将工件固定在预定位置中,以允许足够的接近。
针对定位的工件确定数据组,借此测量工件以确定其形状并使用适于待执行的机加工方法的测量方法和计算方法来提取位置坐标。测量方法根据诸如机械和/或光学装置的测量装置和定位装置而改变。
测量涉及表示坐标系统的x轴、y轴和z轴的交叉点或原点的规划零点(programming zero point,编程零点)。规划零点在工件的体积内或工件的表面上自由确定。所包括的测量装置适于生成工件的位置信息,特别是准备通过所述机加工方法进行机加工的工件表面或区域的感兴趣的特性点的位置坐标。此外,工件的位置信息能够被处理,以限定虚拟参考系,例如工件的重心位置的坐标、先前可在工件上提供的对称或其它几何或光学基准。涉及所生成的位置信息,定位在机加工装置中的工件的定向信息以及工件的至少部分形状的信息可以被提取。
通过关联工件的数据组和切削工具的数据组,机加工程序可被限定并在所述机加工装置中执行。机加工程序适于利用第一机加工方法将定位的工件机加工成这样的几何尺寸,该几何尺寸可以是期望的几何尺寸,或者在先前机加工步骤中可以是从坯件到最终切削工具的工艺链中的中间几何尺寸。
在根据所述机加工装置中生成的机加工程序而机加工工件之后,可采用另一测量步骤,从而能够产生在该工艺阶段中机加工过的工件的测量几何尺寸和待实现的几何尺寸可能不一致的信息。所述信息涉及关于工件的中间形状或轮廓的坐标,并且可被处理以实例化中间阶段的工件的实际模型。所述工件的实际模型可用于调节该机加工装置的机加工程序,使得可以进行闭环控制。优选地,本发明的方法适于使得在至少一个机加工装置中优选地合并成一批的一系列工件在整批被输送以用于后续机加工之前被机加工。
此外,关于实际几何尺寸的信息可与精加工的切削工具的切削工具模型进行比较。优选地,具有中间形状的实例化的工件实际模型可以是在另一机加工装置中进一步加工工件的基础。因此,基于确定的数据组通过本发明的方法自动和依次生成机加工工艺链。
如果机加工程序不适于提供最终切削工具,则将工件或优选地批次输送到另一机加工装置,在其中工件可经历不同的机加工方法。输送工件可手动、半自动或全自动执行。输送的工件经历其它机加工步骤,借此确定与另一机加工装置中的工件的位置、定向和形状信息相对应的新的数据组。在此,可使用与待执行的机加工方法相称的另一测量方法。
根据本发明的方法包括多步骤机加工工艺,其中使用的机加工方法和测量方法被选择为使得最佳机加工工艺链可用于实现所需公差内的切削工具。
根据本发明,机加工工艺链包括至少一个粗机加工步骤,还称为宏观成形步骤,借此工件或坯件通过(例如)在所有侧面去除材料塑形。所述去除可在短时间内并以高速度执行。机加工步骤可包括激光加工,优选地利用短脉冲(ns)激光源。机构处理可执行为使得高输出、高速度切削激光被用于将工件机加工为粗略指定的形状。此外,工件的粗略塑形还可包括磨削和/或电火花机加工。
为了获得切削工具的表面质量和微观塑形的形状,根据本发明的方法包括至少一个微观成形步骤,诸如激光加工(优选地,激光切除)、磨削和/或电火花机加工。该精机加工步骤平整了先前机加工过的表面并且可以形成确定的表面几何尺寸,例如,所期望的切削刃尖处的凹入和圆度。
根据本发明的实施例,用于机加工切削工具的方法包括确定基准点(特别是定位在机加工装置中的工件的重心)的位置坐标。这些位置坐标与坐标系统的规划零点相关,该坐标系统提供关于规划零点与诸如工件的重心的基准点之间的偏差的信息。该关于偏差的信息可用于调节在机加工装置中待执行的机加工程序。
因此,针对每个机加工装置中的每个机加工步骤确定工件的形状、位置和定向,并且生成的数据组用于限定机加工程序和/或用于基于由与机加工装置相关的测量装置测量并与最终切削工具的限定的数据组相关联的数据组来创建修正机加工。
根据本发明的方法提供了产生用于制造切削工具的机加工工艺的可能性,其中操作者无需输入与工件形状的特征相关的输入以及与每个机加工步骤的机加工方法相关的数据。因此,整个机加工工艺可在短时间内执行,由于可消除输入那些数据的长时间段。此外,完全防止认为输入错误的难度,借此消除这些工件有缺陷和/或机加工工具受损的问题。
本发明提供一种用于执行根据本发明的方法的机加工设备,包括:
-至少一个第一机加工装置,用于粗加工工件;
-至少一个第二机加工装置,用于精加工工件;
-测量装置,用于测量工件的形状并确定工件的位置和定向数据;
-控制装置,用于基于待机加工工件的确定数据组和切削工具的限定数据组控制第一机加工装置和/或第二机加工装置。
提供一种用于执行本发明的方法的机加工设备,使得坯件或工件逐渐具有最终切削工具的目标几何尺寸的形状,其中总是知道哪里以及多少配料仍然留在工件上。机加工工艺链不仅可包括宏观成形步骤,还包括多个且不只一个围观成形步骤,其中每个步骤可通过不同或相同的机加工方法执行。
根据实际机加工装置设置待机加工的工件,其中工件相对于几何基准设置。工件可纳入在加载棱块或夹持元件中。
最初,工件或坯件通过诸如磨削工具、产生激光束脉冲的激光和/或诸如电极丝的电火花装置的第一机加工装置初略塑形。优选地,机加工装置提供了通过激光机加工执行的宏观成形步骤,激光机加工是有效率的、节省材料的机加工方法并具有与被广泛知晓的磨削相关的其它优点,特别是磨削,由于无需提供液体冷却剂和润滑剂并且在其中仅小的材料去除是可能的。通过激光粗加工的无接触机加工完全消除了任何工具磨损并提供了完全自动化、对所需几何尺寸的灵活适应、低能量消耗和与其它机加工装置的单独组合。针对工件的粗加工,多个机加工装置可串联或并联地操作。
此外,机加工设备包括至少一个第二机加工装置,以用于微观成形或精加工工件,特别被操作为达到所需的表面质量和/或微观成形或精细结构。根据本发明,那些第二机加工装置是(例如)磨削工具、激光和/或电火花装置。如果工件先前被塑形使得其接近期望的几何尺寸,则仅材料的少数尺寸必须被去除,以达到所需的表面质量。可将精加工理解为精密机加工。
组合的机加工工艺包括机加工设备减小精细机加工作用并降低(例如)高成本磨削工具的消耗。
根据本发明,机加工设备包括测量装置。所述测量装置可在诸如探针或传感器的机械装置和诸如成像器件的光学装置之中选择。
例如,被操作以测量工件的形状的探针可具有与将在实际机加工工艺中使用的机加工装置基本上相对应的形状和几何尺寸。优选地,探针可自动沿着待机加工的工件的区域上的兴趣点的方向移动,其中探针的位移被转换,使得表示探针位移的大小和方向的数据被生成。基于所述数据,可关于规划零点确定表示工件的尺寸的坐标,并且可计算工件的模型。此外,通过沿着工件的直的轮廓线移动探针,可生成和处理表示位置坐标和关于工件的定向的信息的数据组。
测量装置可采用图像处理技术,以估计来自捕捉的投影的位置坐标。为此,从图像数据中提取工件的轮廓或形状。限定的基准特征(诸如轮廓的直线)的位置可用于计算工件的位置和定向。用于测量工件的形状的光学装置(诸如与照明元件组合的成像器件)可提供从可关于工件表面的特性兴趣点的坐标估计的至少一个位置拍摄的图片。所述光学装置的示例是CCD相机、红外相机、近红外相机、激光扫描器、激光三角测量,特别是与激光扫描器、显微镜、干涉仪等组合的激光三角测量。
根据本发明的机加工设备还包括用于存储和控制与执行制造切削工具相关的数据组的控制单元。控制单元可包括若干单独的控制单元,其中若干单独的控制单元可与(例如)单独的机加工装置相关。控制单元不仅被提供以控制实际操作,还被提供以控制与已执行的操作相关的实际操作。控制单元适于改变机加工程序,特别是改变诸如机加工状况和基准点或零点的偏差的程序参数。控制单元适于确定生成期望的机加工路径并生产需要影响与限定的或确定的数据组相关的特定机加工装置上的期望路径的机加工程序的特定机器的动作。
附图说明
下面参照附图通过示例的方式更紧密地解释本发明,其中:
图1示出了根据本发明的方法的框图;
图2是示出了规划零点和另一基准点的工件的示意图;
图3示意性示出了用于测量工件的形状的工艺。
具体实施方式
将参照图1描述用于制造切削工具的方法。图1是示出根据本发明的优选实施例的方法的主要元件。在图1中,控制单元10适于接收限定待制造的切削工具的目标几何尺寸的数据组12,包括指示切削工具的最终形状和尺寸的设计数据以及精加工表面质量的数据。此外,还存储切削工具的材料的信息和与将工件14变为精加工的切削工具的形状的工艺操作的参数有关的其它信息。所述数据组12可存储在数据存储器16中,其中几何形状数据、特征数据、机加工装置数据、材料数据和其它相关数据也可存储在控制单元10中包括的单独数据存储器中。控制单元10是用于存储与目标切削工具和与工件14相关的数据的功能单元。通过在线处理或以其它恰当的方式将数据组12输入控制单元10。此外,控制单元10可包括诸如控制单元分散控制单元的单独控制单元。
工件14根据由所述机加工装置执行的机加工方法的类型以恰当的方式设置到机加工装置中。待机加工的工件14可称为坯件,在步骤18中坯件经历测量方法,以生成在所述机加工装置中待执行的机加工程序所必需的数据。数据组包括至少一个工件14的几何尺寸数据并传输到控制单元10,由图1中的箭头指示。在步骤24中,基于几何尺寸数据,控制单元10生成在步骤20中待执行的机加工程序。根据本发明,利用设置在所述机加工装置中的工件14执行步骤18中的测量,特别是在用于宏观成形的机加工装置中的初始机加工步骤中。工件14的测量进一步给出了关于机加工装置中的工件14的位置及其定向的信息。
在使工件14经历机加工工艺(特别是宏观成形步骤20)之后,机加工过的工件14再次经历步骤22中的测量,例如,通过激光扫描生成工件14的中间几何尺寸的数据组(被传输到控制单元10),通过图1中的箭头指示。可计算提取的几何尺寸数据,以实例化那个工艺阶段中工件14的实际模型。可关于精加工的切削工具的数据组12设置所述实际模型,以生产用于随后的工艺步骤26等的机加工程序。
如连接线所指示的,在步骤20中机加工工件14之前和之后确定的数据组可分别处理,以控制步骤20中应用的机加工程序,其中通过存储在控制单元10的控制存储器16中的目标切削工具的限定数据组12进一步控制机加工程序。
由于根据本发明的方法是多步骤工艺,因此工件14经历其它机加工工艺。每个后续的机加工可与先前描述的程序可比较地执行,通过测量步骤18开始,使工件在机加工装置中经历机加工20和另一测量步骤22。工艺步骤包括至少一个宏观成形工艺(由24指示)和至少一个微观成形工艺(由26指示)。所述程序由控制单元10控制并提供针对执行的机加工工艺的闭环控制。工艺链在图1中由框24、26指示。后续机加工步骤可在另一机加工装置中执行,其中包括工件的输送和定位。最终,制造出具有期望几何尺寸和质量的切削工具。
图2示出了可以成具有侧面14.1、14.2、14.3和14.4的示意性工件14。图2在平视图中示出了工件14。根据本发明的方法,在先于每个机加工步骤20的步骤18中确定工件14的形状和尺寸,在其中提供恰当的测量方法。最初,规划零点28特别由操作者限定,在其中考虑切削工具的目标几何尺寸。在工件14的体积中或在工件14的表面上规划零点28。根据本发明,规划零点28可视为坐标系统的原点,坐标轴(特别是表示三个空间方向的三个坐标轴x、y和z)的交点。如在图2中可见,规划零点28可与基准点30不同。在图2中示出的实施例中,基准点30表示工件14的重心,但也可以是每个其它适合的基准点30。基于测量的工件14的几何尺寸坐标生成基准点30。这可基于通过图像处理技术的光学装置进行的测量完成,在其中确定工件14的四个侧面14.1、14.2、14.3和14.4。
参照图3,在示出的实施例中,工件14呈三角形形状并设置在与机加工装置有关的加载棱块32中。可以看出,规划零点28与基准点30不同。
根据本发明的实施例,测量方法基于探针34测量形状、尺寸和/或其它参数(诸如与本发明的方法相关的工件14的直线)并进一步确定基准点30。探针34可自动朝向工件14(特别是朝向工件14的表面36、38、40)位移,其中可以处理探针34的方向和位移以生成与规划零点28相关的工件14的表面36、38、40的几何坐标。基于几何尺寸,可以提取与规划零点28相关的工件14的表面36、38、40的坐标和基准点30的坐标,并且可限定基于坐标的偏差。规划零点28到基准点30的偏差用于机加工程序,特别是影响需要产生具有高精确度的期望路径的工具的机加工路线。

Claims (17)

1.一种多步骤机加工切削工具的方法,包括步骤:
a)限定切削工具的一数据组(12),所述一数据组(12)包括所述切削工具的目标几何尺寸、所述切削工具的材料的参数和/或用于将工件(14)机加工为所述切削工具的工艺操作的参数;
b)将所述工件(14)定位在机加工装置中;
c)通过测量方法确定待机加工的被定位的工件(14)的另一数据组,所述另一数据组包括被定位的工件(14)的位置数据和定向数据、形状的实际几何尺寸;
d)基于与被定位的所述工件(14)的确定的另一数据组和/或所述工件(14)的第二数据组相关的所述切削工具的限定的一数据组(12)来限定用于所述机加工装置的至少一个机加工程序;
e)使所述工件(14)经历所述至少一个机加工程序,由此获得所述工件(14)的中间几何尺寸;
f)通过测量装置测量所述工件(14)以确定所述工件(14)的第二数据组,所述第二数据组包括所述工件(14)的中间几何尺寸;
g)处理所述工件(14)的第二数据组,以使得具有中间几何尺寸的所述工件(14)的实际模型实例化,并使用所述工件(14)的实际模型来调整机加工程序;
h)将机加工过的所述工件(14)输送到另一机加工装置;
i)重复步骤b)至步骤h),直到所述工件(14)具有目标几何尺寸的形状为止。
2.如权利要求1所述的方法,其中,具有中间几何尺寸的所述工件(14)的实际模型能够用于在另一机加工装置中进一步处理所述工件(14)。
3.如权利要求1或2所述方法,其中,所述方法包括至少一个粗机加工步骤(24)和至少一个精机加工步骤(26)。
4.如权利要求3所述的方法,其中,所述至少一个粗机加工步骤(24)选自激光加工、磨削和电火花机加工的组。
5.如权利要求3所述的方法,其中,所述至少一个精机加工步骤(26)选自激光加工、磨削和电火花机加工的组。
6.如权利要求1或2所述的方法,其中,用以限定待机加工的工件(14)的另一数据组的测量方法取决于待执行的机加工方法。
7.如权利要求6所述的方法,其中,所述测量方法是机械的和/或光学的方法。
8.如权利要求1或2所述的方法,
其中,在步骤c)中限定的所述工件(14)的另一数据组包括涉及规划零点(28)的机加工场地的位置坐标,所述规划零点(28)在所述工件(14)内确定。
9.如权利要求8所述的方法,其中,确定涉及所述工件(14)的至少一个基准点(30)的位置坐标和所述规划零点(28)相对于所述工件(14)的至少基准点(30)的偏差。
10.如权利要求9所述的方法,其中,所述至少一个基准点(30)是所述工件(14)的重心。
11.如权利要求9所述的方法,其中,根据所确定的所述规划零点(28)相对于所述至少一个基准点(30)的偏差而调节步骤d)的机加工程序。
12.如权利要求1或2所述的方法,其中,从一组参数化的模板中生成所述切削工具的目标几何尺寸。
13.如权利要求1或2所述的方法,其中,在每个机加工步骤e)之前和/或之后,确定至少所述工件(14)的形状,并将其关联到所述一数据组(12)中所包括的所述切削工具的目标几何尺寸,以确定随后的机加工程序。
14.一种用于执行如权利要求1至13中任一项所述的多步骤机加工切削工具的方法的机加工设备,包括:
-至少一个第一机加工装置,用于粗加工工件(14);
-至少一个第二机加工装置,用于精加工所述工件(14);
-测量装置,用于测量所述工件(14)的形状并确定所述工件(14)的位置数据和定向数据;
-控制装置(10),基于所确定的待机加工的所述工件(14)的另一数据组和所限定的所述切削工具的一数据组(12)来控制所述第一机加工装置和/或所述第二机加工装置。
15.如权利要求14所述的机加工设备,其中,所述测量装置包括成像装置,所述成像装置包括CCD相机、红外相机、近红外相机、激光扫描器、激光三角测量、显微镜、干涉仪。
16.如权利要求14所述的机加工设备,其中,所述测量装置包括探针(34)。
17.如权利要求14至16中任一项所述的机加工设备,其中,待机加工的所述工件(14)被定位成在加载棱块(32)中通过所述第一机加工装置和/或所述第二机加工装置而进行机加工。
CN201811073708.4A 2017-09-18 2018-09-14 用于制造切削工具的方法和机器设备 Active CN109514181B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH11472017 2017-09-18
CH01147/17 2017-09-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109514181A CN109514181A (zh) 2019-03-26
CN109514181B true CN109514181B (zh) 2021-09-28

Family

ID=61074251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811073708.4A Active CN109514181B (zh) 2017-09-18 2018-09-14 用于制造切削工具的方法和机器设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11167382B2 (zh)
EP (1) EP3457237B1 (zh)
JP (1) JP7446055B2 (zh)
CN (1) CN109514181B (zh)
PL (1) PL3457237T3 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7184697B2 (ja) * 2019-03-29 2022-12-06 株式会社小松製作所 産業機械、寸法推定装置、および寸法推定方法
CN114812486B (zh) * 2022-05-13 2023-07-25 武汉理工大学 一种加工工件表面粗糙度的获取方法、装置及电子设备
CN115041926A (zh) * 2022-06-29 2022-09-13 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种电容线圈靶制造方法
EP4336286A1 (de) * 2022-09-12 2024-03-13 Rollomatic S.A. Verfahren zur bearbeitung eines schneidwerkzeugs und bearbeitungsvorrichtung zur durchführung des verfahrens

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100128A (zh) * 1985-04-01 1986-08-20 清华大学 超硬、难加工材料切削刀具及刃磨和使用方法
WO2001098009A1 (en) * 2000-06-20 2001-12-27 Tero Stjernstoft Cutting tool
CN101138799A (zh) * 2006-09-08 2008-03-12 烟台大学 新型微纳电火花与隧道电流复合加工装置
CN101848782A (zh) * 2008-03-26 2010-09-29 京瓷株式会社 切削工具
CN102275082A (zh) * 2010-06-03 2011-12-14 发那科株式会社 具备工具夹的工作机械及基于该工作机械的加工方法
EP2865468A1 (en) * 2012-06-21 2015-04-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool
WO2016165577A1 (zh) * 2015-04-17 2016-10-20 上海睿锆信息科技有限公司 切削工具的制造方法
CN106200550A (zh) * 2015-05-27 2016-12-07 安萨尔多能源英国知识产权有限公司 在多轴机床上对部件加工的方法及执行该方法的装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6290439B1 (en) * 1994-12-30 2001-09-18 Black & Decker, Inc. Method and apparatus for forming parts from a continuous stock material and associated forge
JP2004291197A (ja) 2003-03-28 2004-10-21 Mitsubishi Materials Corp スローアウェイチップの製造方法
US9216481B1 (en) * 2005-04-18 2015-12-22 Edward A. Zuzelo Method of producing a circular saw blade having reversible arbor mounting hole that receives an asymmetrical arbor
JP4609304B2 (ja) 2005-12-19 2011-01-12 三菱マテリアル株式会社 インサートの外周研削方法及び外周研削装置
JP4891445B1 (ja) 2011-03-17 2012-03-07 パナソニック電工株式会社 超精密複合加工装置および超精密複合加工方法
WO2013089279A1 (ja) 2011-12-14 2013-06-20 パナソニック株式会社 超精密複合加工装置の加工用データの作成方法および超精密複合加工装置
CN102699457B (zh) * 2012-05-07 2014-05-28 北京科技大学 电火花线切割、打孔组合机床
WO2015044681A1 (en) 2013-09-30 2015-04-02 Bae Systems Plc Information processing for producing an aircraft door or aircraft panel
JP6710212B2 (ja) * 2014-12-18 2020-06-17 ザ グリーソン ワークス カッター構築及び調整機械
JP6047268B1 (ja) * 2015-10-09 2016-12-21 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具
CN105290548B (zh) * 2015-11-27 2017-07-18 扬州大学 多轴联动超声调制微细电解加工系统
EP3733346A4 (en) * 2017-12-25 2021-07-28 Nikon Corporation PROCESSING SYSTEM, MEASURING PROBE, SHAPE MEASURING DEVICE AND PROGRAM
EP3733345B1 (en) * 2017-12-25 2024-01-17 Nikon Corporation Processing system, measurement probe, shape measuring device, and program
DE102019104604A1 (de) * 2018-12-27 2020-07-02 Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH Verfahren zum Bestimmen einer Topographie einer Werkzeugmaschine
US10739749B2 (en) * 2019-01-03 2020-08-11 Kval, Inc. System and method for manufacturing article dynamic measurement, tool selection and toolpath generation

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100128A (zh) * 1985-04-01 1986-08-20 清华大学 超硬、难加工材料切削刀具及刃磨和使用方法
WO2001098009A1 (en) * 2000-06-20 2001-12-27 Tero Stjernstoft Cutting tool
CN101138799A (zh) * 2006-09-08 2008-03-12 烟台大学 新型微纳电火花与隧道电流复合加工装置
CN101848782A (zh) * 2008-03-26 2010-09-29 京瓷株式会社 切削工具
CN102275082A (zh) * 2010-06-03 2011-12-14 发那科株式会社 具备工具夹的工作机械及基于该工作机械的加工方法
EP2865468A1 (en) * 2012-06-21 2015-04-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool
WO2016165577A1 (zh) * 2015-04-17 2016-10-20 上海睿锆信息科技有限公司 切削工具的制造方法
CN106200550A (zh) * 2015-05-27 2016-12-07 安萨尔多能源英国知识产权有限公司 在多轴机床上对部件加工的方法及执行该方法的装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7446055B2 (ja) 2024-03-08
EP3457237C0 (en) 2023-12-13
US20190084099A1 (en) 2019-03-21
EP3457237A1 (en) 2019-03-20
PL3457237T3 (pl) 2024-04-08
EP3457237B1 (en) 2023-12-13
JP2019107763A (ja) 2019-07-04
CN109514181A (zh) 2019-03-26
US11167382B2 (en) 2021-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109514181B (zh) 用于制造切削工具的方法和机器设备
Uhlmann et al. Process chains for high-precision components with micro-scale features
KR102081572B1 (ko) 재료를 제거하는 것에 의해 공구를 가공하기 위한 방법 및 디바이스
US9339889B2 (en) Hybrid ultraprecision machining device and hybrid ultraprecision machining method
US10052726B2 (en) Method for creating machining data for use in hybrid ultraprecision machining device, and hybrid ultraprecision machining device
CN103240471B (zh) 线放电加工机、基于线放电加工机的车刀加工方法
CN106271493B (zh) 一种激光预制微织构辅助超声铣削工艺方法及加工系统
US9612594B2 (en) Method for determining a machining means in hybrid ultraprecision machining device, and hybrid ultraprecision machining device
JP2019107763A5 (zh)
Warkentin et al. Five-axis milling of spherical surfaces
Warhanek et al. Comparative analysis of tangentially laser-processed fluted polycrystalline diamond drilling tools
Ackerl et al. Path calculation of 7-axes synchronous quasi-tangential laser manufacturing
Kumar et al. Advanced machining and manufacturing processes
US9879968B2 (en) Component measurement system having wavelength filtering
CN107544428A (zh) 一种基于视觉的全闭环数控机床加工方法
RU2629419C1 (ru) Способ финишной обработки лопатки газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления
JP2002346899A (ja) 曲面加工法及び加工装置
JPH09160624A (ja) 工具経路決定方法
Choi et al. NC code generation for laser assisted turn-mill of various type of clovers and square section members
KR102693878B1 (ko) 적층가공물의 후가공 시스템
JP7404591B2 (ja) 構造物の製造方法、構造物製造用の識別子、構造物の製造システム及び機械加工プログラム
Schmidt et al. Finishing of dies and moulds An approach to quality‐orientatedautomation with the help of industrial robots
Morais et al. Development of a CNC Grinding Process for the Manufacturing of Crystal Glass Products
CN107577207A (zh) 一种基于视觉的全闭环数控机床的加工方法
Xiaoqi et al. Development of robotic system for 3D profile grinding and polishing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant