CN113424118A - 用于生成控制命令数据以便控制cnc车床的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于生成控制命令数据以便控制CNC车床以借助于车削刀具(7)来执行车削操作的方法，该方法包括如下步骤：生成控制命令数据，以便：命令车削刀具(7)在未加工的内表面(3)的远离终点位置(11)最远的点处进入切削；以及命令车削刀具(7)沿着内表面(3)朝所述终点位置(11)移动，直到：车削刀具(7)到达所述终点位置(11)为止，或者切削深度(8)等于或大于最大允许切削深度或推荐切削深度(5)中的一者为止，由此命令车削刀具(7)远离内表面(3)移动，或者车削刀具(7)到达预定位置为止，由此命令车削刀具(7)远离内表面(3)移动。

Description

用于生成控制命令数据以便控制CNC车床的方法

技术领域

本发明属于金属切削的技术领域。更具体地是，本发明属于生成控制命令数据以便控制CNC车床以借助于车削刀具执行车削操作的领域。

背景技术

本发明涉及一种生成控制命令数据以便控制CNC车床的方法。车削是金属切削的一种形式，通常使用计算机数控(CNC)车床进行车削。金属坯料由诸如夹钳等夹紧装置夹紧，并且金属坯料借助于主轴旋转。CNC车床通常包括一个或多个机床接口，车削刀具可以可拆卸地夹紧到所述一个或多个机床接口。车削刀具通常包括车削刀片，该车削刀片通常由诸如硬质合金的耐磨材料制成。在实际切削期间，车削刀具相对于金属工件移动。这种相对运动称为进刀。车削刀具的运动可以在平行于金属坯料的旋转轴线的方向上，这通常称为纵向进刀或轴向进刀。此外，车削刀具的运动可以在垂直于金属坯料的旋转轴线的方向上，这通常称为径向进刀或端面切削。其它运动角度或进刀方向也是可能的，这通常称为仿形或仿形车削。从进入切削到退出切削的序列称为走刀。由一个特定车削刀具从金属坯料中移除材料体积的走刀总体可以称为刀具路径。刀具路径对应于指令或命令。通常，可以通过许多不同的方式移除材料体积。例如，命令可能在诸如进刀方向、切削深度、进刀、切削速度的因素方面而不同。尽管可以通过多种方式移除材料体积，但是在诸如加工时间、刀具寿命、切屑断裂的因素方面并非所有方式都相同。因此，需要指导如何明智地选择命令数据。

US 2016/0089760 A1中描述了一种生成控制命令数据以便控制CNC车床以借助于车削刀具执行车削操作的方法。在图4中，说明了切削深度应设定为大于车削刀片的刀尖半径的值。

然而，发明人已经发现，为了改善金属移除的结果，还需要生成命令数据。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种改进的用于生成控制命令数据的方法。特别地是，一个目的是改进如何选择切削深度以便改进金属坯料的加工。

该目的是根据一种用于生成控制命令数据以便控制CNC车床以借助于车削刀具执行车削操作的方法来实现的，该方法包括以下步骤：选择金属坯料的表征；选择车削刀具的表征；选择待借助于车削刀具从金属坯料移除的材料体积，所述体积被内表面和外表面限界，所述金属坯料被外周表面限界，其中外周表面包括该外表面；选择终点位置；选择车削刀具的推荐切削深度；选择车削刀具的推荐允许切削深度；

并且，基于以上选择，生成控制命令数据，以便：命令车削刀具在未加工的内表面的离终点位置最远(即最远离)的点处进入切削；以及(c)命令车削刀具沿内表面朝终点位置移动，直到车削刀具到达终点位置为止，或者切削深度等于或大于最大允许切削深度或推荐切削深度中的一者为止，由此命令车削刀具远离内表面移动，或者车削刀具到达预定位置为止，由此命令车削刀具远离内表面移动。

通过这种方法，可以在更短的时间内通过车削操作来加工所加工的对象，尤其是加工内表面。例如，由于除非切削深度达到特定值，否则车削刀具不会被命令远离内表面移动，因此与若通过若干个加工步骤进行这种加工相比，可以减少加工时间。通过这种方法，可以为各种金属坯料生成控制命令数据，以便以有效的方式机加工各种所加工的对象。

该方法用于生成控制命令数据，诸如NC代码(数代控码)，以便控制CNC车床以借助于车削刀具执行金属加工车削操作。换句话说，该方法用于生成用于CNC车床的车削刀具路径。在这种情况下，CNC 车床是适合于借助于车削刀具执行车削操作的任何CNC车床。

CNC车床包括机床接口，车削刀具连接到或可连接到该机床接口。

该方法可以包括导入所加工的对象的电子CAD(计算机辅助设计) 模型，诸如STEP文件或IGS文件(即车削操作之后坯料的期望形状) 的步骤。换言之，该方法可以包括导入所加工的对象的表征的方法。

选择金属坯料的表征。金属坯料的表征可以优选地被导入，优选地是以CAD模型的形式被导入，所述CAD模型诸如STEP文件(诸如在例如ISO 10303-21中定义)或IGS文件。所述表征可以优选地是通过物理金属坯料的几何测量的步骤获得的，优选地是借助于坐标测量机(CMM)获得。金属坯料由外周表面限界。

选择车削刀具的表征。优选地是，车削刀具选自电子刀具库，该电子刀具库优选地是来自连接到CNC车床的刀具仓或是CNC车床的部分的刀具仓的车削刀具的表征。

可以手动或自动地选择所述车削刀具。

优选地是，选择所述车削刀具时考虑几何和其它限制，诸如车削刀具的形状、内表面的形状、所加工的对象的形状、对所加工的对象的表面质量的要求、车削刀具相对于金属坯料的定向、机床接口的定向、将金属坯料夹紧到CNC车床的主轴的装置的几何形状、金属坯料的材料等。

车削刀具被选择成适合沿内表面在从下面定义的起始位置到下面定义的终点位置的方向上进行加工。

车削刀具优选地是包括刀具本体和安装在刀具本体的刀片座中的车削刀片。刀具本体安装在CNC车床中或连接到CNC车床。

车削刀片优选地是包括第一切削刃、第二切削刃以及连接第一切削刃和第二切削刃的凸形刀尖切削刃。优选地是，第一切削刃和第二切削刃之间形成的刀尖角在俯视图中小于或等于85°。刀尖切削刃可以具有圆弧形状，或者可以具有稍微偏离完美圆弧的形状。刀尖切削刃优选地是具有0.2mm至2.0mm的曲率半径。第一切削刃和第二切削刃在俯视图中优选是笔直的。替代性地是，第一切削刃和第二切削刃可以是具有曲率半径的略微凸形或凹形，该曲率半径比凸形刀尖切削刃的曲率半径大两倍以上，优选十倍以上。

内表面单独地或至少最大程度地或至少部分地由刀尖切削刃形成。内表面围绕旋转轴线旋转地对称。

第一切削刃优选地布置或定向成以10°至45°、优选20°至40 °的进入角17起作用。进入角是进刀方向和起作用切削刃之间的角度，在该情况下，起作用切削刃是第一切削刃。

在移除材料体积的所述一次或多次走刀期间，进入角可以变化。然而，车削刀具应优选布置成使得在加工最长表面时，进入角在以上区间内。

选择待借助于车削刀具从金属坯料移除的材料体积。

不必在选择车削刀具之后选择所述体积。换言之，该方法可以包括在选择体积之前选择车削刀具的步骤，或者，该方法可以包括在选择车削刀具之前选择体积的步骤。

所述体积由内表面和外表面限界，其中所述所加工的对象优选地是包括该内表面和外表面，其中金属坯料的外周表面包括该外表面。从所加工的对象到外表面的距离大于从所加工的对象到内表面的距离。

选择所述体积，以使得可以使用所选择的车削刀具移除所述体积。替代性地是，确切地是，选择车削刀具，使得可以使用所选择的车削刀具移除所述体积

车削操作用于移除所述体积的至少一部分。

选择终点位置。终点位置被定义为沿着内表面的点或部段，当所述体积已被移除时，车削刀具位于该点或部段处。

终点位置优选地是被选择为使得终点位置在内表面的终点处。当在横截面中看时，内表面优选地是沿着两点之间的线延伸，例如在图3 中那样。优选地是，选择所述两个点中的另一个点作为起始位置。

若内表面的最长部分表面是圆柱形，则终点位置优选地是被选择为所述两个点中的最靠近旋转轴线的一个点。

若内表面的最长部分表面是平坦的，即垂直于旋转轴线，则终点位置优选地是被选择为所述两个点中的距离旋转轴线最远的一个点。

优选地是，选择车削刀具的最大切削深度，即车削刀具的最大允许切削深度，即车削刀具的上阈值或上阈值函数。最大切削深度是车削刀具的上阈值或上阈值函数，该上阈值或上阈值函数取决于车削刀具的进刀方向，这考虑了内表面的形状和车削刀具的定向。最大切削深度可以理解为远离并且垂直于内表面的距离。

该方法包括选择车削刀具的推荐切削深度的步骤。所述推荐切削深度可以等于或优选地是小于车削刀具的最大切削深度。

最大切削深度或上阈值函数可以优选地被选择为对应于沿第一切削刃或沿第二切削刃的点。

最大切削深度可以针对在一个运动方向(进刀方向)上的纵向车削被选择为一个特定值，并且针对相反方向上的纵向车削可以被选择为不同的值。对于一个或多个进刀方向，该值可以为零。因此，最大切削深度可以理解为取决于进刀方向的上阈值函数。

车削刀具的推荐切削深度可以以相对应的方式理解为车削刀具的最大允许切削深度。

当提到车削刀具的位置时，这应该理解为车削刀具的表面生成点或部段的位置。换句话说，车削刀具的位置就是刀尖切削刃的位置。

命令车削刀具通过在起始位置处进入切削来执行车削走刀，该起始位置被定义为未加工内表面的远离终点位置最远的点。命令车削刀具沿内表面朝终点位置移动，直到满足以下标准中的一个标准为止。

车削刀具到达终点位置，即在一个单次车削走刀中加工了内表面，并且该单次车削走刀的切削深度始终小于或等于车削刀具的最大允许切削深度。

替代性地是，车削刀具在其沿着内表面移动期间到达切削深度等于或大于车削刀具的最大切削深度的点。由于车削刀具的最大允许切削深度是上阈值，超过该值，将禁止车削刀具工作，因此车削刀具沿内表面的运动停止。因此，“切削深度是”在该情况中应理解为“切削深度达到”。

在车削刀具沿内表面的运动停止之后，车削刀具被命令远离内表面移动，优选地是沿预定方向移动，从而退出切削。若内表面包括以下这样的表面，则所述预定方向平行于内表面的最长的圆柱形、平坦或锥形的部分表面。否则，命令车削刀具沿远离内表面并垂直于内表面的方向移动。

替代性地是，车削刀具在其沿着内表面移动期间到达切削深度等于或大于车削刀具的推荐切削深度的点。并且以类似的方式，车削刀具的移动停止，并且车削刀具被命令远离内表面移动。

替代性地是，当车削刀具到达预定位置时，命令车削刀具停止。优选地是，当车削刀具到达所述预定位置时，切削深度大于或等于车削刀具的推荐切削深度。

这种预定位置可以在内表面包括一个或多个圆柱形、平坦或锥形的部分表面的条件下定义。可以绘制与所述表面中的最长的表面相交的假想线或基线。所述预定位置被定义为内表面与平行于基线且与基线间隔开车削刀具的推荐切削深度的倍数的线之间的交点，其中所述基线与内表面的最长的圆柱形、平坦或锥形的部分表面相交。在到达所述预定位置后，命令车削刀具远离所述预定位置并且远离内表面移动。

该方法优选地是包括如下步骤：布置车削刀具，使得第二切削刃在车削走刀的至少一部分期间形成优选地是大于90°、优选地是大于 100°的后间隙角。第二切削刃是尾刃。换言之，进刀方向(即，车削刀片的移动方向)与第二切削刃之间的角度优选地是小于90°，优选地是小于80°。

远离内表面的移动优选地是在垂直于内表面的方向上或在与内表面垂直的+/-30°内的方向上。

根据实施例，该方法还包括以下另外的步骤：在步骤(b)之前： (a)命令车削刀具通过一次或多次车削走刀移除材料体积的一部分，直到在内表面的离终点位置最远的点处的切削深度小于或等于车削刀具的最大允许切削深度。

该方法包括以下步骤：命令车削刀具通过一次或多次优选地是平行的车削走刀移除材料体积的一部分，直至起始位置(即内表面的离终点位置最远的点)处的切削深度小于或等于最大切削深度。

所述步骤是粗加工步骤。所述步骤包括加工金属坯料的外周表面。

优选地是，命令车削刀具移除材料体积的一部分，直到内表面的离终点位置最远的点处的切削深度小于或等于车削刀具的推荐切削深度为止。

优选地是，材料体积的所述部分通过线性且平行于内表面的最长部分表面的一次或多次车削走刀被移除。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：命令车削刀具在步骤 (a)期间执行两次或更多次车削走刀；并且在步骤(a)期间，将第一车削走刀的最大切削深度选择为小于所有后续车削走刀的最大切削深度。

通过这种方法，可以提高刀具寿命。由于外表面是坯料的外周表面的一部分，所以加工该表面可能会导致更多的刀具磨损。这是因为坯料的表皮可能更硬并且/或者具有更加不平坦的表面。

优选地是，所述车削走刀依次更靠近内表面。换句话说，在后续的车削走刀期间移除的材料体积处在内表面和前一次车削走刀期间移除的材料体积之间。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：重复步骤(c)，直到车削刀具到达终点位置为止。

通过这种方法，可以在更短的时间内进行加工。

换言之，该方法包括执行一次或多次附加的车削走刀。换句话说，内表面是通过两次或更多次车削走刀形成的。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：选择车削刀具，使得车削刀具的最小切削深度小于在步骤(a)和(c)期间的切削深度。

通过这种方法，可以以更无故障的方式进行加工。例如，可以改进切屑断裂和/或切屑控制，因为切削深度不低于车削刀具的推荐最小切削深度。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：选择内表面，使得内表面包括至少一个部分表面，所述至少一个部分表面是圆柱形的、锥形的或平面的。

内表面包括至少一个部分表面或子表面，所述至少一个部分表面或子表面是圆柱形的，即所有点与金属坯料的旋转轴线相距恒定距离；锥形的，即所有点与金属坯料的旋转轴线的距离均线性增加或减少；或平面的，即在平面中。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：在步骤(c)期间，在平行于或基本平行于最长的圆柱形、锥形或平面的部分表面的方向上移动车削刀具。

通过这种方法，可以减少加工时间，因为可以减少走刀的数目。

在步骤(c)的至少某一部分期间，车削刀具沿平行于或基本平行于最长部分表面的方向移动。所述方向优选地是平行于基线。所述方向优选地是远离内表面。优选地是，所述方向平行于旋转轴线。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：在步骤(a)期间，命令车削刀具通过一序列平行的车削走刀移除材料。

所述平行的车削走刀或走刀优选平行于基线。优选地是，车削刀具在至少大部分车削走刀、优选所有车削走刀期间沿相同方向移动。

车削刀具的移动优选沿着这些线中的每条线，其从最外的线开始并向内移动。

优选地是，在至少大部分车削走刀、优选所有车削走刀期间，车削刀具的移动在远离内表面并且朝向外表面的方向上。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：通过车削刀具以一序列车削走刀移除材料体积，其中与基线相关联的车削走刀的最大切削深度大于第一车削走刀的最大切削深度。

第一车削走刀是与最外的线相关联的车削走刀。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：选择车削刀具的切屑厚度值，

以及选择进刀速率，使得进刀速率等于切屑厚度值除以进入角的正弦函数，其中进入角被定义为车削刀具的进刀方向与主切削刃之间的角度。

通过这种方法，提高了刀具寿命。

所述切屑厚度值可以手动地选择，或者可以优选地是从数据库导入，优选地是考虑金属坯料的材料。

所述进刀速率是车削刀具的推荐进刀速率。

换言之，该方法包括命令车削刀具根据以上计算以与金属坯料的旋转相关且与进刀方向相关的速度移动的步骤。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：当退出切削时，降低进刀速率。

通过这种方法，提高了刀具寿命。

因此，对于至少一次、优选多于一次的车削走刀，降低进刀速率。进刀速率通常以mm/转为单位测量。优选地是，在退出切削之前，进刀速率的降低开始于1mm到10mm之间，更优选地是2mm到8mm之间。优选地是，与在选定的进刀速率之前的进刀速率，即降低之前的进刀速率相比，进刀速率降低10％至70％，更优选是20％至50％。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：在步骤(b)期间，命令车削刀具沿弧线进入切削。

通过这种方法，可以提高刀具寿命。

优选地是，至少在步骤(b)期间，车削刀具被命令在进入处或开始切削，即，当进入切削时，沿弧线移动。至少在步骤(b)期间，所述弧线优选地是与内表面相切并且优选地是与车削刀具远离内表面移动的方向相切。

优选地是，所述弧线是圆弧。优选地是，所述圆弧的曲率半径为 1mm至10mm，甚至更优选地为2mm至5mm。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：选择内表面，使得内表面包括90°角部。

小于或等于85°的刀尖角提供的优点是：90°角部(即彼此垂直的两个壁表面)可以用车削刀片的一个刀尖部进行加工，而无需车削刀片的任何重新定向。两个壁表面包括一个垂直于旋转轴线的平坦表面，以及一个相对于旋转轴线具有恒定距离的表面。

该方法优选地是包括命令车削刀具远离所述平坦表面移动的步骤。

在该情况中，90°角部是如下一种90°角部，其优选地是在金属工件的外部表面或外表面上或处形成的外部角部，使得优选地是沿着或平行于基线的圆柱形壁或圆柱形表面背对旋转轴线。这与可以在与旋转轴线同心的孔内的内部表面或内表面上或处形成的任何角部形成对比。圆形或弯曲部段在包括旋转轴线的平面中的横截面中呈弧形、四分之一圆的形状或具有与车削刀片的刀尖切削刃相同曲率半径的大致圆形形状的四分之一的形状。圆形或弯曲部段可替代地是具有比车削刀片的刀尖切削刃大的曲率半径。

该方法优选地是包括命令车削刀具远离所述90°角部移动的步骤。

根据实施例，车削刀具包括刀具本体和安装在刀具本体的刀片座中的车削刀片，

其中车削刀片包括第一切削刃、第二切削刃和连接第一切削刃和第二切削刃的凸形刀尖切削刃，并且其中在俯视图中，在第一切削刃和第二切削刃之间形成的刀尖角小于或等于85°。

第一切削刃是起作用切削刃。第二切削刃是不起作用切削刃。对于所有车削走刀，第二切削刃都是不起作用的。

根据实施例，刀尖切削刃具有0.2mm至2.0mm的曲率半径，并且其中在俯视图中，第一切削刃和第二切削刃是笔直的。

根据实施例，该方法包括以下另外的步骤：生成控制命令数据，以便命令车削刀具在所有车削走刀中径向地(而没有纵向分量地)移动，或者沿相同的纵向方向移动。

换句话说，所有的走刀没有纵向分量，即单独地或纯粹地径向，即朝向旋转轴线并且垂直于旋转轴线，即端面切削，或在相同方向上纵向地，即具有相同的纵向分量，即在沿旋转轴线的相同方向上。因此，在相同方向上纵向地应理解为既包括径向分量又包括纵向分量的仿形切削，或者仅具有纵向分量，即平行于旋转轴线。为清楚起见，所有车削走刀是径向的，或者是沿相同的纵向方向，或者是上述的组合。

根据实施例，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括根据上述方法中的任一种方法的命令数据。

根据实施例，提供了一种用于通过根据上述方法中的任何一种方法生成命令数据的计算机程序。

附图说明

现在将通过对本发明不同实施例的描述并参考附图来更详细地解释本发明。

图1是示出了金属坯料的透视图。

图2是示出了所加工的对象的透视图。

图3是示出了图2中的所加工的对象和车削刀具的侧视图。

图4是示出了从图1中的金属坯料形成图2中的所加工的对象的若干次走刀的横截面。

图5是示出了从金属坯料形成图2中的所加工的对象的若干次走刀的横截面。

图6是示出了从金属坯料形成所加工的对象的若干次走刀的横截面。

图7是示出了从金属坯料形成所加工的对象的若干次走刀的横截面。

图8是示出了从金属坯料形成所加工的对象的若干次走刀的横截面。

图9是示出了所加工的对象和车削刀具的侧视图。

图10是示出了所加工的对象和车削刀具的侧视图。

图11是示出了内表面和外表面的截面图。

图12是示出了内表面和外表面的截面图。

具体实施方式

参考图1，图1以透视图示出了由外周表面80限界并且可围绕旋转轴线A1旋转的金属坯料2。金属坯料2可以由3D模型表示。金属坯料可以由铸造材料或锻造材料制成。金属坯料可以是所加工的对象。金属坯料可以具有诸如图1中的那样的大致圆柱形形状，或者可以具有任何其它形状。例如，金属坯料可以包括孔，诸如围绕旋转轴线同心的孔。外周表面80包括外表面4，该外表面4是待从金属坯料移除的材料体积的边界表面或界限，从而形成或生成所加工的对象。

现在参考图2，图2以透视图示出了所加工的对象81或所加工的部件。所加工的对象81可以由3D模型表示。所加工的对象81可绕旋转轴线A1旋转，且围绕旋转轴线A1是对称的。金属坯料2和所加工的对象81两者的旋转轴线A1是相同的。所加工的对象81从金属坯料2通过车削工艺、即金属切削工艺而制成，并且所加工的对象81的体积小于金属坯料2的体积。所加工的对象81包括内表面3，其中内表面3是待从金属坯料2移除的材料体积的边界表面或界限。内表面3 包括至少部分表面21-26，部分表面21、23和25可以是圆柱形的，即所有点都与所加工的对象81的旋转轴线A1相距恒定距离。部分表面可以是锥形的，即所有点距金属坯料的旋转轴线的距离均线性地增加或减小，诸如部分表面26。部分表面可以在垂直于旋转轴线A1的平面中，诸如部分表面22和24。内表面可以包括附加的部分表面，诸如弯曲的部分表面。

对于所述部分表面21-26中的每一个部分表面，可以限定相应的长度31-36。若表面是圆柱形的，则沿旋转轴线A1测量所述长度31-36，参见31、33和35；若表面是平面的，则垂直于所述旋转轴线A1测量所述长度31-36，参见32和34；并且若表面是锥形的，则沿着包络表面并朝向旋转轴线测量所述长度31-36，参见36。可以看出，部分表面 33是最长的。

现在参考图3，图3以侧视图示出了来自图2的所加工的对象81，以及通过机床接口85连接到CNC车床(未示出)的车削刀具7。车削刀具7包括刀具本体81和安装在刀具本体81的刀片座中的车削刀片 82。车削刀片82包括主切削刃19、辅助切削刃83和连接第一切削刃19和第二切削刃83的凸形刀尖切削刃84。刀尖切削刃84生成所加工的对象81的内表面3。车削刀具7包括前端和后端，由此纵向轴线A2，即中心轴线，从前端延伸到后端。后端连接到机床接口。前端包括刀片座。纵向轴线A2垂直于所加工的对象81的旋转轴线A1。

车削刀片82安装在刀片座中，使得从第一切削刃和第二切削刃等距延伸的平分线相对于刀具本体的纵向轴线A2形成35°至55°的角度。

在图3中，车削刀具7沿着内表面3移动，通常朝向右手侧移动，从起始位置10开始并且朝向终点位置11移动。

第一切削刃19是起作用切削刃。第二切削刃83是不起作用切削刃。

从车削刀具7的纵向轴线A2到第一切削刃19的距离短于从车削刀具7的纵向轴线A2到第二切削刃83的距离。所述距离是分别测量到第一切削刃19和第二切削刃83的对应点，即与刀尖切削刃84等距的点。

当从起始位置10到终点位置11加工内表面时，车削刀具7的推荐切削深度5被示为虚线5。推荐切削深度可以理解为远离并且垂直于内表面3的距离6。所述距离6在所有方向上可以是或可以不是恒定的，诸如例如与竖直方向相比，水平方向上距离不同。

以相对应的方式，车削刀具7的最小切削深度9可以示为虚线9，并且车削刀具7的最小切削深度9可以理解为远离内表面3且垂直于内表面的距离85。

可以以相对应的方式理解车削刀具7(未示出)的最大切削深度。

现在参考图4，图4示出了使用来自图3的车削刀具(未示出) 加工的图3的所加工的对象81。车削刀具相对于旋转轴线A1的定向与图3中的一样。所加工的对象81从图1中所示的金属坯料2加工。由外表面4和内表面3限界的材料体积1通过若干次车削走刀52、51、50、53、54被移除。基线40被设定成使得基线与最长表面23相交。在材料体积1内添加附加的线41、42、43。所述线40-43平行并且间隔开的距离等于车削刀具7的推荐切削深度5。所述材料体积1被划分或分割成多个子部分70、71、72、73、74，其中所述线40-43代表相邻的子部分70-74之间的边界。所述子部分70-74中的每一个子部分都通过一次相应的车削走刀50-54以如下顺序被移除：52、51、50、53、 54。走刀50-53都至少部分地在相同的方向上，朝向右手侧，并且至少部分地平行。

基线40和与基线40相邻的外线41，即在基线旁边并垂直于最长表面23的线，间隔开距离14，该距离14大于最外的线42和外表面4 之间的垂直距离15。

与基线40相关联的车削走刀50的最大切削深度60大于第一车削走刀52的最大切削深度64。

当加工内表面，即走刀51、50、53、54时，车削刀具(未示出) 被命令在起始位置10处进入切削，所述起始位置10即未加工的内表面3的远离终点位置11最远的点。车削刀具7在走刀51中被命令沿着内表面3朝向终点位置11移动。在图中，走刀51中的移动首先是纵向的，朝向右手侧，然后是径向向下。当车削刀具，或者更具体地是刀尖切削刃到达呈线41和内表面3之间的交点的形式的预定位置时，车削刀具被命令远离内表面移动。命令车削刀具沿线41朝右手侧移动，直到退出切削为止。

在走刀51之后，在走刀51中车削刀具停止其沿内表面的运动所在的所述预定点处，走刀50开始。在走刀50中，车削刀具沿内表面3 移动，首先在图4中向下移动，然后沿基线40朝右手侧移动，直到退出切削为止。当平行于旋转轴线A1移动时，车削刀具远离90°角部移动。

在走刀50之后，在走刀53中，车削刀具朝着旋转轴线移动，随后是远离90°角部并朝向右手侧的方向沿着内表面移动，然后是远离内表面并沿着线43移动。最后一次走刀54沿着内表面，更具体地是沿着图2中标为26的锥形部分表面。在最后两次走刀53、54之后，对内表面3的加工完成。

现在参考图5，因为与图4相比，材料体积不同，所以除了车削走刀略有不同之外，图5与图4相同。换言之，金属坯料81的形状与图4相比不同，因此加工序列或刀具路径不同。如图4中的一样，首先借助于车削刀具通过第一车削走刀52移除材料体积1的一部分，该车削走刀52如图4中的一样为线性的并且平行于内表面3的最长部分表面23。如图4中的一样，所述走刀52沿着线42。所述线40、41、 42、43以如图4中一样的对应的方式间隔开，即间隔开的距离等于车削刀具7的推荐切削深度5。第一车削走刀52期间的最大切削深度62 小于后续的车削走刀53的最大切削深度，该后续的车削走刀53的最大切削深度等于车削刀具的推荐切削深度5。

在第一走刀52随后，在后续的车削走刀50中，车削刀具在起点 10处开始并且沿着内表面3移动，直到切削深度8大于车削刀具的推荐切削深度5为止，并且直到车削刀具到达呈线40和内表面3之间的交点的形式的预定位置为止。然后，命令车削刀具沿着基线40朝向右手侧远离内表面3移动，直到退出切削为止。如图4中的一样，执行最后两次走刀53、54。

现在参考图6，图6示出了金属坯料2，通过从金属坯料2移除材料体积1，随后移除另外的材料体积90，形成所加工的对象81。首先提到的材料体积1通过车削刀具(未示出)移除，该车削刀具优选地是使其纵向轴线平行于所加工的对象81的旋转轴线A1定向。材料体积1的内表面3包括两个部分表面21、22，其中平坦部分表面21是最长的。如在图6中可以看到，平坦部分表面21位于垂直于旋转轴线 A1的平面内。绘制基线40，使得基线与最长的部分表面21相交。在材料体积1内绘制附加的线41、42、43、44、45，其平行于基线40，并且使得相邻的线间隔开的距离等于车削刀具的推荐切削深度5。所述线40-45将所述体积1划分成多个子部分70-75。换言之，所述线40-45 代表相邻的子部分70-75之间的边界。第一走刀52是线性的且平行于基线40，其中第一走刀52的最大切削深度62小于车削刀具的推荐切削深度5。后续的走刀51同样是线性的并且平行于基线40，但是切削深度等于车削刀具的推荐切削深度5。在下一次且最终的走刀50中，命令车削刀具在起点10处开始，并且沿着内表面3移动，直到终点11 为止。在最终的走刀50期间，切削深度等于或小于车削刀具的推荐切削深度。

现在参考图7，图7示出了金属坯料2，借助于车削刀具(未示出) 从该金属坯料2通过移除材料体积1，形成所加工的对象81。车削刀具可以优选地是图3中所示的车削刀具，并且车削刀具可以优选地定向为图3中的车削刀具，即，车削刀具的纵向轴线垂直于所加工的对象81的旋转轴线A1定向。内表面3包括一个平坦部分表面22和一个锥形部分表面21。平坦部分表面22处于垂直于旋转轴线A1的平面中。锥形部分表面21的长度31大于平坦部分表面22的长度32。沿着锥形部分表面21绘制基线40。附加的线41-45布置在材料体积1内，其平行于基线40，并且使得相邻的线间隔开的距离等于车削刀具的推荐切削深度5。所述线41-45代表所述材料体积1的相邻的子部分之间的边界。所述子部分中的每一个子部分通过相应的车削走刀50-55被移除。所述车削走刀50-55至少部分地平行并且至少部分地在相同方向上，更具体地是在远离平坦部分表面22的方向上。第一走刀55的最大切削深度65小于所有后续走刀50-54的最大切削深度。线41-43在代表预定位置的点处与内表面相交。在走刀51-53期间，当车削刀具到达这种预定位置时，车削刀具被命令沿着相应的线41-43远离内表面并且远离所述预定位置移动。

现在注意图8，图8示出了金属坯料2，借助于车削刀具(未示出) 从该金属坯料2通过移除材料体积1，形成所加工的对象81。图8与图7的不同之处在于金属坯料81的形状不同，因此加工序列或刀具路径，即走刀的总数不同。

以与图7中一样的对应的方式在待移除的材料体积1内绘制基线 40和线41-44。

车削刀具在走刀51中被命令在起始位置10处进入切削并且沿内表面3移动。在线43和线42之间，切削深度高于推荐切削深度，但低于车削刀具的最大允许切削深度。当车削刀具到达线42和内表面3 之间的交点时，命令车削刀具沿着线42远离所述交点移动，从而退出切削。在下一次走刀50中，车削刀具被命令在第一走刀51期间车削刀具被命令远离内表面移动所在的位置(即，在线42和内表面3之间的交点处)进入切削。车削刀具被命令沿着内表面3朝向终点或终点位置11移动。在走刀50期间，切削深度永远不会等于或大于车削刀具的推荐切削深度5。

从图4-8中给出的示例可以理解，内表面和外表面可以具有若干种形状，这取决于例如金属坯料的形状和所加工的对象的形状。因此，优选地是提供一种用于生成控制命令数据以便控制CNC车床以借助于车削刀具执行车削操作的方法，其中该方法包括以下步骤：选择金属坯料的表征；选择车削刀具的表征；选择车削刀具的推荐切削深度；选择待借助于车削刀具从金属坯料移除的材料体积，其中所述体积由内表面和外表面限界，其中所述金属坯料由外周表面限界，其中外周表面包括该外表面；并且，基于以上，作为以下的结果，生成加工策略的控制命令数据：(I)车削的推荐切削深度低于或等于切削深度；(II)车削刀具的推荐切削深度高于切削深度；或者(III)车削刀具的推荐切削深度在低于和高于切削深度之间变化。

假定(II)车削刀具的推荐切削深度高于切削深度，则该方法优选地是包括以下另外的步骤：通过从最外的线开始沿着平行的线移动车削刀具而按序列进行车削走刀来移除材料体积。所述线优选地是间隔开等于车削刀具的最大允许切削深度的距离。优选地是，以上方法包括以下另外的步骤：在至少大部分车削走刀、优选所有车削走刀期间沿相同方向移动车削刀具。优选地是，以上方法包括以下另外的步骤：在至少大部分车削走刀、优选所有车削走刀期间沿远离内表面并朝向外表面的方向移动车削刀具。

假定(I)推荐切削深度低于或等于切削深度，则该方法包括以下另外的步骤：选择开始位置和终点位置以及；将车削刀具沿内表面从起始位置移动到终点位置。优选地是，以上方法包括以下另外的步骤：

选择开始位置和终点位置，使得从金属坯料的旋转轴线到开始位置的距离大于从金属坯料的旋转轴线到终点位置的距离。

现在参考图9，图9以侧视图或横截面示出了所加工的对象81，以及来自图3的车削刀具7。车削刀具通过机床接口85连接到CNC车床(未示出)。车削刀具7包括刀具本体81和安装在刀具本体81的刀片座中的车削刀片82。车削刀片82包括主切削刃19、辅助切削刃 83以及连接第一切削刃19和第二切削刃83的凸形刀尖切削刃84。在车削刀具7的俯视图中，如图9中所示，车削刀片82相对于在第一切削刃19和第二切削刃83之间延伸的平分线(未示出)对称或基本对称。刀尖切削刃84生成所加工的对象81的内表面3。车削刀具7包括前端和后端，由此纵向轴线A2，即中心轴线，从前端延伸到后端。在车削走刀期间，即当从金属坯料移除材料时，进入角17被定义为进刀 (即，车削刀具7的运动)方向18与车削刀具7的主切削刃19之间的角度。当在平行于基线(未示出)的进刀方向18上加工时，第一切削刃19被布置成或定向成以10-45°、优选20-40°的进入角17起作用。

假设车削刀具7的纵向轴线A2与旋转轴线A1之间的角度是恒定的，则改变进刀方向18将导致进入角17的变化。例如，在图9中，当将进刀方向18从平行于旋转轴线A1改变为相对于旋转轴线倾斜，即锥形部分时，因为进入角增加，所以进刀速率应该减小。

优选地是，为车削刀具7选择切屑厚度值，并且选择进刀速率，使得进刀速率等于切屑厚度值除以进入角17的正弦函数。

在退出切削之前，优选在1mm至20mm的距离处，甚至更优选在退出切削之前3mm至10mm的距离处，将进刀速率降低，优选地是降低20％至80％，甚至更优选降低40％至70％。换句话说，在退出切削之前，车削刀具被命令以较慢的节奏移动。

现在参考图10，图10以侧视图或横截面示出了所加工的对象81，以及来自例如图3和图9的车削刀具7。车削刀具通过机床接口85连接到CNC车床(未示出)。车削刀具7包括刀具本体81和安装在刀具本体81的刀片座中的车削刀片82。进刀方向可以是不同的方向，例如所示的18、18'、18”、18”'。因此，若纵向轴线A2的定向不变，则进入角可能因进刀方向18、18'、18"、18”而不同。车削刀具7的推荐切削深度5、5'、5”、5”'可能因18、18'、18”、18”'而不同。优选地是，车削刀具7的推荐切削深度5、5'、5”、5”'被分别选择为对应于沿第一或第二切削刃的点90、91。优选地是，分别以相应的方式选择车削刀具的最小切削深度和车削刀具的最大切削深度。

优选地是，车削刀具7被命令在进入或开始切削处(即，当进入切削时)沿弧线移动，如在走刀50中所见。所述弧线优选地是与内表面3相切并且优选地是与车削刀具远离内表面3移动的方向(水平地，朝向右手侧)相切。所述弧线是圆弧。

现在参考图11和图12。这里以横截面示出了由内表面3和外表面4限界的材料体积。对应于内表面3的最长的部分表面的基线40与内表面3相交。内表面3和外表面4间隔开距离95。在图10和图11 中，材料体积被划分成多个子部分70-72，其中一条或多条线41、42代表相邻的子部分70-72之间的边界。所述一条或多条线41、42平行于基线40并且与基线40间隔开。在图11中，材料体积被划分或分割成三个子部分70、71、72。在图12中，材料体积被划分成两个子部分 70-71。在图11中，距离60、61等于车削刀具的推荐切削深度。在图 12中，距离60、61中的每一个距离都等于内和外表面3、4之间距离 95的一半。一如既往，车削刀具的推荐切削深度应理解为车削刀具相对于进刀(即，车削刀具的运动)方向的推荐切削深度。

在图11和图12中，距离95是4.3mm。车削刀具的推荐切削深度为2.0mm。车削刀具的最小和最大切削深度分别为0.5mm和2.5mm。因此，在图11中的第一走刀期间，当移除子部分72时，切削深度为 0.3mm，其低于车削刀具的最小切削深度。因此，可以改进图11中的划分材料体积和刀具路径(走刀)的图示，因为在例如切屑断裂方面，低于车削刀具的推荐切削深度的切削深度可给出可接受的结果，但不是最佳结果。

在图12中，距离60、61每一个都为2.15mm，换言之，小于或等于车削刀具的最大允许切削深度，并且大于或等于车削刀具的最小切削深度。因此，图12优于图11。

在图12中，相应的切削深度根据以下计算：

若m mod a_p≥最小a_p是真的，则实际a_p＝a_p

若m mod a_p≥最小a_p是假的，则若

m/floor(m/a_p)≤最大a_p是真的，则设定

实际a_p＝m/floor(m/a_p)并且若

m/floor(m/a_p)≤最大a_p是假的，则设定

实际a_p＝(m-a_p min)/floor(m/a_p)

这里，m是垂直于基线40的最大剩余深度，即4.3mm。a_p是车削刀具的推荐切削深度，即2.0mm。mod是一种运算符，它求的是一个数除以另一个数之后的余数。因此，m moda_p是4.3mod2.0＝ 0.3。因为0.3小于最小a_p(车削刀具的最小切削深度)，所以第一陈述是假的。因此，下一步是计算m/floor(m/a_p)，其中floor是一种函数，它以实数作为输入，并且给出小于或等于所述实数的最大的整数作为输出。因此，floor(m/a_p)等于floor(4.3/2.0)等于floor (2.15)等于2.0，这意味着m/floor(m/a_p)等于4.3/2.0＝2.15。因为 2.15小于或等于2.5，所以表达式m/floor(m/a_p)≤最大a_p是真的，因为最大a_p是车削刀具的最大切削深度，其在该示例中是2.5mm。因此，实际a_p＝m/floor(m/a_p)，这意味着将切削深度(实际a_p) 设定为2.15。换句话说，图12中的线41与外表面4一起限定了在走刀期间移除的材料，该线41被放置在图12中外表面下方2.15处。相同的公式用于计算下一次走刀，并且图12中下一次走刀的唯一区别是 m是2.15mm。

所描述的用于生成控制命令数据和用于划分材料体积的方法应理解为计算机实施的。因此，对象、运动和其它实体应被理解为这种实体的表征，优选是电子表征。

Claims (18)

1.一种用于生成控制命令数据以便控制CNC车床以借助于车削刀具(7)来执行车削操作的方法，所述方法包括如下步骤：

选择金属坯料(2)的表征；

选择车削刀具(7)的表征；

选择待借助于所述车削刀具(7)从所述金属坯料(2)移除的材料体积(1)，所述体积(1)由内表面(3)和外表面(4)限界，所述金属坯料(2)由外周表面(80)限界，其中，所述外周表面(80)包括所述外表面(4)；

选择终点位置(11)；

选择所述车削刀具(7)的推荐切削深度(5)；

选择所述车削刀具(7)的推荐允许切削深度；

并且，基于以上选择，生成控制命令数据，以便：

(b)命令所述车削刀具(7)在未加工的内表面(3)的离所述终点位置(11)最远的点处进入切削；以及

(c)命令所述车削刀具(7)沿着所述内表面(3)朝所述终点位置(11)移动，直到：

-所述车削刀具(7)到达所述终点位置(11)为止，或

-切削深度(8)等于或大于最大允许切削深度或所述推荐切削深度(5)中的一者为止，由此命令所述车削刀具(7)远离所述内表面(3)移动，或

-所述车削刀具(7)到达预定位置为止，由此命令所述车削刀具(7)远离所述内表面(3)移动。

2.根据权利要求1所述的方法，包括以下另外的步骤：

在步骤(b)之前：生成控制命令数据，以便

(a)命令所述车削刀具(7)通过一次或多次车削走刀(51、52、53、54、55)移除所述材料体积(1)的一部分，直到在所述内表面(3)的离所述终点位置(11)最远的点处的切削深度(8)小于或等于所述车削刀具的所述最大允许切削深度为止。

3.根据权利要求2所述的方法，包括以下另外的步骤：

生成控制命令数据，以便命令所述车削刀具(7)在步骤(a)期间执行两次或多次车削走刀(51、52、53、54、55)；以及

其中，在步骤(a)期间，第一车削走刀(52、54、55)的最大切削深度小于所有后续车削走刀(51、53)的最大切削深度。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

重复步骤(c)，直到所述车削刀具(7)到达所述终点位置(11)为止。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

选择所述车削刀具(7)，使得所述车削刀具(7)的最小切削深度(9)小于在步骤(a)和(c)期间的所述切削深度(8)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

选择所述内表面(3)，使得所述内表面(3)包括圆柱形的、锥形的或平面的至少一个部分表面(21、22、23、24)。

7.根据权利要求6所述的方法，包括以下另外的步骤：

生成控制命令数据，以便在步骤(c)期间命令所述车削刀具(7)沿平行于或基本平行于圆柱形的、锥形的或平面的所述部分表面(21、22、23、24)中最长部分表面的方向移动。

8.根据权利要求6或7中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：生成控制命令数据，以便

在步骤(a)期间通过一序列平行的车削走刀(51、52、53、54)移除材料。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

生成控制命令数据，以便命令所述车削刀具以一序列车削走刀(50、51、52、53、54)移除所述材料体积(1)，

其中，与所述基线(40)相关联的所述车削走刀(50)的最大切削深度(60)大于所述第一车削走刀(54)的最大切削深度(64)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

选择所述车削刀具(7)的切屑厚度值，

并且选择进刀速率，使得所述进刀速率等于所述切屑厚度值除以进入角(17)的正弦函数，

其中，所述进入角(17)被定义为所述车削刀具(7)的进刀方向(18)与主切削刃(19)之间的角度。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

生成控制命令数据，以便命令所述车削刀具(7)在退出切削时降低进刀速率。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

生成控制命令数据，以便命令所述车削刀具(7)在步骤(b)期间沿弧线进入切削。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

选择所述内表面(3)，使得所述内表面(3)包括90°角部。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述车削刀具(7)包括刀具本体(81)和安装在所述刀具本体(81)的刀片座中的车削刀片(82)，

其中，所述车削刀片(82)包括第一切削刃(19)、第二切削刃(83)和连接所述第一和第二切削刃(19、83)的凸形刀尖切削刃(84)，并且

其中，在俯视图中，所述第一和第二切削刃(19、83)之间形成的刀尖角小于或等于85°。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述刀尖切削刃(84)具有0.2mm至2.0mm的曲率半径，并且

其中，在俯视图中，所述第一和第二切削刃(19、83)是笔直的。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：

生成控制命令数据，以便命令所述车削刀具(7)在所有车削走刀(50、51、52、53、54、55)中径向地而没有纵向分量地移动，或在相同的纵向方向上移动。

17.一种计算机程序，包括根据前述权利要求中的任一项生成的命令数据。

18.一种用于通过根据权利要求1-16中的任一项的方法生成命令数据的计算机程序。

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