CN115808902A - 在运行机床的情形中用于动态补偿角度误差的方法和可以这样的方法运行的机床 - Google Patents

在运行机床的情形中用于动态补偿角度误差的方法和可以这样的方法运行的机床 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在运行机床(2)的情形中动态补偿角度误差的方法，该机床包括：用于至少一个工件(6)的至少一个支座(4)，在其中或在其处可固定工件(6)；至少一个刀夹(8)，刀具(10)、尤其钻头固定在其中或在其处且通过刀夹(8)的旋转驱动器(12)可被旋转驱动；至少一个水平驱动器(14)，刀夹(8)通过其为了加工工件(6)可至少在机床(2)的水平平面中被移动；至少一个垂直驱动器(16)，刀夹(8)通过其可在机床(2)的垂直方向上被移动；以及至少一个控制单元(18)，其在功能上关联于旋转驱动器(12)、水平驱动器(14)和垂直驱动器(16)。

Description

在运行机床的情形中用于动态补偿角度误差的方法和可以这 样的方法运行的机床
技术领域
本发明涉及一种用于在运行机床的情形中动态补偿角度误差的方法以及一种可以这样的方法运行的机床。
背景技术
由现有技术已知如下，即，在运行机床的情形中、尤其在将刀具从刚加工的工件中移出的情形中可能出现角度误差。这些角度误差可能是对于在钻孔中的划痕而言的原因，其导致在加工工件的情形中的工作质量的降低。
对此的原因在于，沿着在水平平面中延伸的Z轴线起作用的力在工件加速或加工的情形中不可无连接地被机架吸收。为此产生在垂直方向上的角度误差。
发明内容
本发明的一个实施例的目的是提出一种用于在运行机床的情形中动态补偿角度误差的方法以及一种可以这样的方法运行的机床，在其中待加工工件的质量得以改善。
该目的通过一种用于在运行机床的情形中动态补偿角度误差的方法来实现，该机床包括：用于至少一个工件的至少一个支座，在其中或在其处可固定工件；至少一个刀夹，刀具、尤其钻头固定在其中或在其处且通过刀夹的旋转驱动器可被旋转驱动；至少一个水平驱动器，刀夹为了加工工件可通过其至少在机床的水平平面中被移动；至少一个垂直驱动器，刀夹通过其可在机床的垂直方向上被移动；以及至少一个控制单元，其在功能上关联于旋转驱动器、水平驱动器和垂直驱动器，该方法包括如下步骤：
a.沿着在或倾斜于水平平面延伸的移入方向将至少一个被旋转驱动的刀具为了加工工件移入到工件中；
b.沿着相反于移入方向的移出方向将被旋转驱动的刀具从工件中移出且检测刀夹在垂直方向上的实际位置和刀具关于在水平平面中延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值；
c.取决于刀具关于在水平平面中延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值确定刀具的角度误差；
d.确定刀夹在垂直方向上用于补偿经确定的角度误差的补偿值且将刀夹由实际位置以经确定的补偿值转移到额定位置上。
通过使刀具的角度误差可取决于刀具关于在水平平面中延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值来确定且由此可确定补偿值且可将刀夹由实际位置以经确定的补偿值转移到额定位置上，角度误差可通过移动刀夹来补偿。由此减少对通过刀具加工的工件的损坏、尤其降低所谓的划伤形成的风险。
刀具的经确定的角度误差可取决于刀具的力预控制实际值和/或刀具的加速度预控制实际值来确定。
由此可确定刀具关于机架的连接。
角度误差被理解为刀具的纵轴线与在水平平面中的Z轴线的偏差。
为了可实时确保工件的加工和该方法的运行，如下证实是有利的，即控制单元包括至少一个存储单元，在该存储单元中存储、可存储且可调用至少一个在其中可存储多个表值的表格和/或通过其可计算表值的计算模型，其中，在表格中或者通过计算模型刀具在水平平面中延伸的Z轴线的方向上的力和/或加速度预控制实际值关联于刀夹在垂直方向上的角度误差和/或补偿值。
通过存储刀具的力和/或加速度预控实际值和刀夹补偿值可快速且容易地检测角度误差或补偿值。通过多个表值的预留这样不需要计算，由此可更快地执行该方法或者各个方法步骤。
当在存储单元中可存储计算模型时，可取消多个表值的预留且可取决于情况确定角度误差和/或补偿值。由此，控制单元无须首先通过多个表值的创建和预留来训练，而是可被立即使用。
此外，在该方法的一种实施形式的情形中设置有两种可行性方案的组合，从而通过计算模型计算出多个表值且将其存储在表格中。由此可动用已计算出的表值，而无需重新计算这些表值，由此可加速实现刀夹的操控以用于在垂直方向上的转移。
在该方法的一种改进方案的情形中作如下设置，即，补偿值包括刀夹在垂直方向上用于补偿经确定的角度误差的校正曲线或校正数据。
当补偿值包括校正曲线时，刀具沿着Z轴线的移动可直接与刀夹在垂直方向上的移动相耦合。
当补偿值包括刀夹在垂直方向上的校正数据时，补偿值尤其取决于刀具位置的逐步计算成为可能。
刀具的力和/或加速度预控制实际值在如下情况下可被容易地且低成本地检测，即当刀具在水平平面中延伸的Z轴线的方向上的力和/或加速度预控制实际值可通过控制单元由旋转驱动器的数据且/或通过传感器件检测时。
当刀具的力和/或加速度预控制实际值可通过控制单元由旋转驱动器的数据检测时，机床可紧凑地构造，尤其无须安装额外的传感器。当力和/或加速度预控制实际值可通过传感器件检测时，可提高经检测的数据的精度。
此外，在该方法的实施形式的情形中可设置有由通过控制单元的检测和由通过传感器件的检测构成的组合。
此外，该方法在如下情况下可被容易地且低成本地实现，即当刀夹在垂直方向上的实际位置可通过控制单元由垂直驱动器的数据且/或通过传感器件检测时。
补充于或备选于上述实施例，在该方法的一种改进方案的情形中可作如下设置，即，取决于刀具关于在水平平面中延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值对刀具角度误差的确定通过计算模型或通过传感器件实现。
在这种情况下，角度误差可取决于刀具的力和/或加速度预控制实际值通过计算模型来计算或直接通过传感器件来确定。如先前所描述的那样，角度误差同样可在存储单元的表格中关联于刀具的力和/或加速度预控制实际值。
为了进一步改善在运行机床的情形中角度误差的动态补偿的质量，如下证实是有利的，即该方法包括检测刀具在水平平面中的实际位置。
在最后所提及的实施形式的一种改进方案的情形中，可如下进一步改善角度误差在运行机床的情形中的动态补偿，即刀夹在垂直方向上的补偿值的确定额外地取决于刀具在水平平面中的经检测的实际位置实现。
原则上如下是可能的，即，机床仅包括唯一的垂直驱动器。当机床包括多个在其处可布置各一个刀具且其可被共同移动以加工工件的刀夹时，如下证实是有利的，即机床包括至少两个垂直驱动器，刀夹通过其可在机床的垂直方向上被移动且刀夹在垂直方向上的实际位置的检测可通过控制单元由两个垂直驱动器的数据且/或通过传感器件检测。
如下在该方法的实施形式的情形中是可能的，即在其中机床能以定义的最大加工速度(在其中刀具的力和/或加速度预控制实际值最大)且/或以可调节的加工速度(在其中刀具的力和/或加速度预控制实际值关于在最大加工速度的情形中的值是降低的)来运行。
当机床能以定义的最大加工速度(在其中刀具的力和/或加速度预控制实际值最大)来运行时，工件的加工时间最小。然而在这种情况下，出现的角度误差同样最大。
当机床以可调节的加工速度(在其中刀具的力和/或加速度预控制实际值关于在最大加工速度的情形中的值是降低的)来运行时，工件的加工时间被提高。然而在这种情况下，角度误差可被降低。
该方法的实施形式的特征在于方法步骤的一次性或周期性执行，其中，周期性执行在用于再次执行该方法的时间间隔上包括小于一秒、小于半秒、小于1毫秒。
此外，该方法的如下实施形式是可能的，在其中刀夹由实际位置以经确定的补偿值到额定位置上的转移突然或连续地实现。
当刀夹由实际位置以经确定的补偿值到额定位置上的转移突然实现时，当刀具由到工件中的移入运动切换到从工件中的移出运动时，例如可实现刀夹由实际位置以经确定的补偿值到额定位置上的转移。
当刀夹由实际位置以经确定的补偿值到额定位置上的转移连续实现时，在转移的情形中的惯性效应可被减少。
最后该目的通过一种机床来实现，其带有：用于至少一个工件的至少一个支座，在其中或在其处可固定工件；至少一个刀夹，刀具、尤其钻头固定在其中或在其处且通过刀夹的旋转驱动器可被旋转驱动；至少一个水平驱动器，刀夹通过其为了加工工件至少在机床的水平平面中可移动；至少一个垂直驱动器，刀夹通过其在机床的垂直方向上可移动；以及至少一个控制单元，其在功能上关联于旋转驱动器、水平驱动器和垂直驱动器，其中，该机床根据一种具有先前所提及的特征的角度误差动态补偿的方法运行。
附图说明
本发明的另外的特征、细节和优点由附属的专利权利要求、由附图和该方法和机床的优选的实施形式的如下描述得出。
其中：
图1显示了机床的某一区域的示意性的侧面截面视图；
图2显示了根据本发明的方法的示意性的流程图。
附图标记列表
2机床
4支座
6工件
8刀夹
10刀具
12旋转驱动器
14水平驱动器
16垂直驱动器
18控制单元
具体实施方案
图1显示了整体设有附图标记2的机床(仅部分示出)的示意性图示。这机床包括用于工件6的支座4。在支座4处固定有工件6。此外，机床2包括刀夹8，在其中或在其处固定有刀具10、尤其是钻头。刀具10可通过刀夹8的旋转驱动器12被旋转驱动。
此外，机床2包括水平驱动器14，刀夹8通过其为了加工工件6可至少在机床2的水平平面中被移动。此外，机床2包括垂直驱动器16，刀夹8通过其可在机床2的垂直方向上被移动。
最后，机床2包括控制单元18，其在功能上关联于旋转驱动器12、水平驱动器14和垂直驱动器16。
在借助图1的情形下，下面描述了根据图2的示意性流程图。
在第一步骤100中，至少一个被旋转驱动的刀具10为了加工工件6沿着在或倾斜于水平平面延伸的移入方向被移入到工件6中。
在此，工件6通过刀具10来切屑加工。在工件6的加工之后，在步骤101中被旋转驱动的刀具10沿着相反于移入方向的移出方向被从工件6中移出。在此，检测刀夹8在垂直方向上的实际位置，且检测刀具10关于在水平平面中延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值。
在紧接着的步骤102中，取决于刀具10关于水平平面延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值确定刀具10的角度误差。
在紧接着的步骤103中，确定刀夹8在垂直方向上用于补偿经确定的角度误差的补偿值，且刀夹8由实际位置以经确定的补偿值转移到额定位置上。
本发明的在上述描述中、在权利要求中以及在附图中所公开的特征不仅可单独地而且可以任意的组合在实现本发明的情形中在其不同的实施形式中是重要的。

Claims (14)

1.用于在运行机床(2)的情形中动态补偿角度误差的方法，该机床包括：用于至少一个工件(6)的至少一个支座(4)，在其中或在其处可固定工件(6)；至少一个刀夹(8)，刀具(10)、尤其钻头固定在其中或在其处且通过所述刀夹(8)的旋转驱动器(12)可被旋转驱动；至少一个水平驱动器(14)，所述刀夹(8)通过其为了加工所述工件(6)可至少在所述机床(2)的水平平面中被移动；至少一个垂直驱动器(16)，所述刀夹(8)通过其可在所述机床(2)的垂直方向上被移动；以及至少一个控制单元(18)，其在功能上关联于旋转驱动器(12)、水平驱动器(14)和垂直驱动器(16)，所述方法包括如下步骤：
a.沿着在或倾斜于水平平面延伸的移入方向将所述至少一个被旋转驱动的刀具(10)为了加工所述工件(6)移入到所述工件(6)中；
b.沿着相反于移入方向的移出方向将被旋转驱动的刀具(10)从所述工件(6)中移出且检测所述刀夹(8)在垂直方向上的实际位置和所述刀具(10)关于在水平平面中延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值；
c.取决于所述刀具(10)关于在水平平面中延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值确定所述刀具(10)的角度误差；
d.确定所述刀夹(8)在垂直方向上用于补偿经确定的角度误差的补偿值且将所述刀夹(8)由所述实际位置以经确定的补偿值转移到额定位置上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制单元(18)包括至少一个存储单元，在所述存储单元中存储、可存储且可调用至少一个在其中可存储多个表值的表格和/或通过其可计算所述表值的计算模型，其中，在所述表格中或者通过所述计算模型所述刀具(10)在水平平面中延伸的Z轴线的方向上的力和/或加速度预控制实际值关联于所述刀夹(8)在垂直方向上的角度误差和/或补偿值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述补偿值包括所述刀夹(8)在垂直方向上用于补偿经确定的角度误差的校正曲线或校正数据。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述刀具(10)在水平平面中延伸的Z轴线的方向上的力和/或加速度预控制实际值可通过所述控制单元(18)由所述旋转驱动器(12)的数据且/或通过传感器件检测。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述刀夹(8)在垂直方向上的实际位置可通过所述控制单元(18)由所述垂直驱动器(16)的数据且/或通过传感器件检测。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述刀具(10)的角度误差的确定，取决于所述刀具(10)关于在水平平面中延伸的Z轴线的力和/或加速度预控制实际值，通过所述计算模型或通过所述传感器件实现。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于在确定的力和/或加速度预控制实际值的情形中通过手动输入在所述表格中存储表值、运行计算模型且/或检测确定的实际角度误差，其中，在所述表格中所述刀具在水平平面中延伸的Z轴线的方向上的至少一个力和/或加速度预控制实际值关联于所述刀夹(8)在垂直方向上的角度误差和/或补偿值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述刀具(10)在水平平面中的实际位置的检测。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述刀夹(8)在垂直方向上的补偿值的确定额外地取决于所述刀具(10)在水平平面中的经检测的实际位置实现。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述机床(2)包括至少两个垂直驱动器(16)，所述刀夹(8)通过其可在所述机床(2)的垂直方向上被移动，且所述刀夹(8)在垂直方向上的实际位置的检测可通过所述控制单元(18)由两个垂直驱动器(16)的数据且/或通过所述传感器件检测。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述机床(2)能以定义的最大的加工速度且/或以可调节的加工速度运行，其中在所述定义的最大的加工速度的情况下所述刀具(10)的力和/或加速度预控制实际值最大，其中在所述可调节的加工速度的情况下所述刀具(10)的力和/或加速度预控制实际值关于在最大加工速度的情形中的值是降低的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述方法步骤的一次性或周期性的执行，其中，所述周期性执行在用于再次执行所述方法的时间间隔上包括小于一秒、小于半秒、小于1毫秒。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述刀夹(8)由所述实际位置以经确定的补偿值到所述额定位置上的转移突然地或连续地实现。
14.机床(2)，带有：用于至少一个工件(6)的至少一个支座(4)，在其中或在其处可固定工件(6)；至少一个刀夹(8)，刀具(10)、尤其钻头固定在其中或在其处且通过所述刀夹(8)的旋转驱动器(12)可被旋转驱动；至少一个水平驱动器(14)，所述刀夹(8)通过其为了加工所述工件(6)可至少在所述机床(2)的水平平面中被移动；至少一个垂直驱动器(16)，所述刀夹(8)通过其可在所述机床(2)的垂直方向上被移动；以及至少一个控制单元(18)，其在功能上关联于旋转驱动器(12)、水平驱动器(14)和垂直驱动器(16)，其中，所述机床(2)可根据权利要求1至14中任一项所述的用于动态补偿角度误差的方法来运行。
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