NL1033220C2 - Werkwijze en inrichting voor het frezen van wasmodellen. - Google Patents

Description

- 1 -

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET FREZEN VAN WASMODELLEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een 5 werkwijze waarbij een uitgangsmateriaal wordt bewerkt tot een prototype van een sieraad, waarbij het uitgangsmateriaal wordt bewerkt terwijl het op een manipuleerbaar opspanorgaan is gefixeerd.

10 De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het uit een uitgangsmateriaal vervaardigen van een hierna nader toe te lichten prototype van een sieraad, waarbij de inrichting een opspanorgaan omvat, waarop het uitgangsmateriaal te fixeren is en 15 bewerkingsmiddelen omvat voor het tijdens fixatie van het uitgangsmateriaal bewerken ervan, en heeft tevens betrekking op een opspanorgaan en op software voor het uitvoeren van de werkwijze.

20 Een dergelijke bekende werkwijze wordt toegepast om een wasachtig uitgangsmateriaal op een manipuleerbaar, met inbegrip van positioneerbaar en draaibaar, aandrijfbaar, opspanorgaan vast te zetten en met behulp van bijvoorbeeld een frees te bewerken, teneinde een wasmodel als prototype 25 voor een sieraad, zoals een ring of versiersel, te vervaardigen. Het model wordt verder gebruikt voor het maken van een gietmal ten behoeve van het, met behulp van de zogeheten verloren wasmethode, vervaardigen van het sieraad.

30

Nadeel van de bekende werkwijze en inrichting is dat het moeilijk is om geavanceerde bewerkingen, bijvoorbeeld langs verschillende coördinaatassen of met ondersnijdingen op eenvoudige wijze uit te voeren.

35 1033220 - 2 -

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een universeel toepasbare werkwijze die bewerkingen met meerdere vrijheidsgraden mogelijk maakt, zodat een meer gevarieerd scala aan sieraden, ook door niet deskundigen, 5 eenvoudig kan worden gemaakt met behulp van een inrichting die zich daar normaliter niet voor leent.

Daartoe heeft de werkwijze volgens de uitvinding het kenmerk dat de bewerkingen, zowel in ten minste één 10 cartesische coördinaat (x,y,z) richting als in ten minste één cilindercoördinaat (x,r,cp) richting, worden uitgevoerd terwijl het uitgangsmateriaal op hetzelfde opspanorgaan is gefixeerd.

15 Dienovereenkomstig heeft de inrichting volgens de uitvinding het kenmerk dat het opspanorgaan tenminste twee onderling loodrecht op elkaar staande opspanvlakken heeft.

Voordeel van de werkwijze en inrichting volgens de 20 uitvinding is dat, ongeacht de richting waarin het blok uitgangsmateriaal dat veelal een zacht bewerkbaar materiaal zoals was is, wordt bewerkt toch van hetzelfde opspanorgaan gebruik kan worden gemaakt. Zodoende kan, als het sieraad bijvoorbeeld een ring is, de ene zijkant ervan bewerkt 25 worden, waarna de andere zijkant kan worden bewerkt, gevolgd door bewerkingen aan de omtrek van de ring. Bij combinatie van bewerkingen kunnen zelfs ondersnijdingen worden gerealiseerd. Bij alle bewerkingen volstaat één en hetzelfde opspanorgaan, waardoor de werkwijze eenvoudiger 30 wordt, sneller kan worden gewerkt, en de productie aantallen toenemen, terwijl de kostprijs per product afneemt.

Van verder voordeel is dat als gevolg van het gebruik van één opspanorgaan voor alle bewerkingen, deze 35 bewerkingen telkens vanuit hetzelfde nul- of referentiepunt - 3 - worden uitgevoerd. Hierdoor neemt de nauwkeurigheid van de bewerkingen toe, waardoor niet alleen bij eenzelfde sieraad hogere nauwkeurigheden worden gehaald, maar ook de onderlinge nauwkeurigheid en maatvoering van verschillende 5 sieraden van met name hetzelfde type toeneemt.

Bovendien kan in principe hetzelfde bewerkingsmiddel, c.q. dezelfde frees, worden gebruikt voor het verrichten van de noodzakelijke bewerkingen aan het uitgangsmateriaal. Ook kunnen voorbewerkingen en nabewerkingen plaats vinden 10 terwijl het uitgangsmateriaal op één en hetzelfde opspanorgaan gefixeerd blijft. Dit verkort de bewerking- en hanteertijd en komt ook bij deze bewerkingen de nauwkeurigheid van het eindproduct ten goede.

15 Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de fixeermiddelen althans met elkaar corresponderende pennen en gaten omvatten, waardoor een eenvoudig inspannen of aanbrengen en losnemen van het blok te bewerken uitgangsmateriaal mogelijk is, 20 terwijl hierdoor het binnen nauwe tolerantiegrenzen werken mogelijk wordt.

De pennen en gaten zijn bij voorkeur excentrisch ten opzichte van het middelpunt van het sieraad aangebracht, zodat het materiaal slechts op één manier -en niet verkeerd 25 om- op het opspanorgaan kan worden aangebracht.

De pennen en gaten zijn bij verdere voorkeur binnen het sieraad aangebracht, zodat fixering en inklemming van het blok materiaal van binnenuit en niet van buiten af plaats vinden. Hierdoor kan het wasblok even groot zijn als 30 de te vervaardigen ring, waardoor geen materiaal, dat anders voor inklemming aan de omtrek nodig is verloren gaat. Dit werkt materiaal besparend en scheelt tijd voor extra bewerkingen langs de omtrek van het materiaal.

35 Verdere van voordeel zijnde uitvoeringsvormen van de - 4 - werkwijze en inrichting zijn in de overige conclusies opgesomd.

Thans zullen de werkwijze, de inrichting, het 5 opspanorgaan en de besturingssoftware volgens de onderhavige uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de onderstaande figuren, waarin overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzingscijfers zijn voorzien. Daarbij toont: 10 Figuur 1 een opspanorgaan voor toepassing bij de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding, waarbij te bewerken uitgangsmateriaal op het kop opspanvlak van het orgaan is gefixeerd; en

Figuur 2 het opspanorgaan van figuur 1, waarbij het 15 uitgangsmateriaal op een laterale langszijde van het opspanorgaan is gefixeerd.

Figuur 1 toont een opspanorgaan 1 waarop door middel van fixeermiddelen, vooralsnog aangeduid met algemeen 20 verwijzingscijfer 2, een te bewerken zacht uitgangsmateriaal 3 is gefixeerd. Het uitgangsmateriaal is veelal was of een relatief zachte kunststof en hierin wordt met schematisch weergegeven bewerkingsmiddelen P, zoals ruwe of fijne frezen of boren die gewenste vormen kunnen 25 hebben, een patroon c.q. vorm in het materiaal 3 aangebracht, zodat een prototype met een gewenste drie dimensionale vorm ontstaat. Onder het in deze aanvrage gebruikte woord prototype dient niet alleen een testmodel te worden verstaan, dat vooraf gaat aan een productiemodel, 30 maar ook een moedermodel dat bij de productie van een eindproduct wordt gebruikt, en zelfs kan het model dat eindproduct zelf zijn, dat bijvoorbeeld direct door bewerking van goud wordt vervaardigd. Het gewenste patroon kan bijvoorbeeld het patroon zijn van een medaillon, een 35 ring of een ander sieraad of versiersel. Het prototype van - 5 - bijvoorbeeld een ring wordt met behulp van een of meer frezen gevormd, terwijl het op het opspanorgaan 1 is gefixeerd. Het opspanorgaan 1 wordt daarbij mogelijk handmatig, maar in de praktijk vanwege de vereiste 5 maatnauwkeurigheid veelal machinaal, gemanipuleerd. Als het prototype gereed is wordt het in de welbekende verloren wasmethode gebruikt om daarmee het gewenste sieraad in een gietmal te gieten.

Bij de onderhavige werkwijze voor het vervaardigen 10 van het prototype worden de bewerkingen, zowel in ten minste één cartesische coördinaat (x,y,z) richting als in ten minste één cilindercoördinaat (x,r,<p) richting uitgevoerd, terwijl het uitgangsmateriaal op hetzelfde opspanorgaan 1 is gefixeerd. Andere opspanorganen of 15 hulpmiddelen zijn hiertoe niet nodig. Bijvoorbeeld kan een vlakke zijde 4 van het uitgangsmateriaal 3 in een of meer van de x,y,z richtingen worden bewerkt terwijl het materiaal op een eerste vlakke opspanzijde 5 van het opspanorgaan 1 is gefixeerd. Na het omdraaien van het hier 20 cilindrische blok materiaal 3 kan desgewenst de andere vlakke zijde die tegenover de ene vlakke zijde 4 ligt in een of meer van de x,y,z richtingen worden bewerkt. Het door middel van niet in de figuren getoonde middelen beweegbare of manipuleerbare opspanorgaan 1 heeft een of 25 meer vlakke opspanzijden, zoals de laterale opspanzijde 5, waarop het materiaal 3 kan worden gefixeerd terwijl een van de vlakke zijden ervan in voornoemde richtingen in het bijzonder met een frees P wordt bewerkt.

Het opspanorgaan 1 heeft een zich loodrecht op de ten 30 minste ene vlakke opspanzijde 5 van het opspanorgaan 1 staand kopzijdig opspanvlak 6, dat bij praktische opstelling van het opspanorgaan 1 verticaal loopt, terwijl de opspanzijde 5 dan bij voorkeur horizontaal loopt. Bij fixering van het uitgangsmateriaal op hetzelfde 35 opspanorgaan 1 kan het materiaal in althans een van de - 6 - cilindercoördinaat richtingen (x,r,cp) worden bewerkt.

De fixeermiddelen 2 omvatten gaten 2-1 en corresponderende pennen 2-2. In de weergegeven uitvoeringsvormen zijn twee pennen 2-2 op althans een 5 vlakke opspanzijde 5 aan te brengen of reeds aangebracht.

In dat geval zijn twee gaten 2-1, bij voorkeur al tijdens een voorbewerking, in het uitgangsmateriaal 3 aangebracht, omdat dan een uitgebreide voorbereiding, voorafgaand aan het feitelijke bewerkingen, niet nodig is. De 10 overeenkomstige gaten 2-1 zijn uit het midden van het uitgangsmateriaal 3 aangebracht, zodat het materiaal 3 door deze asymmetrische opstelling tegen verdraaien is geborgd tijdens het bewerken. Bovendien blijft een verkeerd om op de pennen 2-2 plaatsen van het te bewerken materiaal 3 niet 15 onopgemerkt, omdat dan een deel van het materiaal opvallend buiten de contouren van het opspanorgaan 1 valt. De gaten 2-1 in het materiaal 3 zijn bij voorkeur voorgeboord op een voor de nog toe te lichten software reeds bekende positie, zodat als reeds opgemerkt zonder veel voorbereiding met de 20 bewerking kan worden begonnen. Bij voorkeur zijn om vervaardigingtechnische redenen twee of meer van de opspanvlakken 5 en 6 van identiek uitgevoerde fixeermiddelen 2 voorzien voor fixatie van het te bewerken uitgangsmateriaal. De doorsnede van de pennen/gaten 2 kan 25 desgewenst meerhoekig, bijvoorbeeld driehoekig, zijn.

Verder kan in de hartlijn van het uitgangsmateriaal 3 een gat voor een pen in althans één van de opspanvlakken 5, 6 zijn aangebracht. Indien de pen van schroefdraad is voorzien kan het materiaal door middel van een daarop aan 30 te brengen moer, trillingsarm op de vlakken 5, 6 worden vastgezet.

De fixeermiddelen 2 zijn bij voorkeur binnen het prototype van het te vervaardigen sieraad aangebracht en niet aan de omtrek ervan zodat met minder materiaal 3 kan 35 worden volstaan en geen extra bewerkingen aan de omtrek van - 7 - het materiaal 3 noodzakelijk zijn om beschadigingen die het gevolg zijn van het aan de omtrek inklemmen van het materiaal te verwijderen.

De bewerkingen van het gefixeerde uitgangsmateriaal 3 5 in de diverse cartesische- en cilindercoördinaat richtingen worden door software bestuurde bewerkingsmiddelen uitgevoerd terwijl het materiaal op hetzelfde ene opspanorgaan 1 is gefixeerd. Uitgangspunt voor de software is dat een 3D CAD model, in de vorm van bijvoorbeeld 10 zogeheten STL bestanden, met de geometrie van het te vervaardigen sieraad c.q. de ring beschikbaar is. Door de software wordt met behulp van een zogeheten Wizard, een aantal basisgegevens gevraagd, zoals bijvoorbeeld gegevens omtrent de rotatie as en de overige as oriëntaties, de 15 afmetingen van het wasblokje, althans de binnendiameter van de ring voor zover de buitendiameter automatisch wordt herkend, het type frees, en de afstand tussen de freesbanen in verband met de vereiste nauwkeurigheid. Overigens is de Wizard te configureren waarbij aan te passen vragen kunnen 20 worden gedefinieerd. In het algemeen maakt de software gebruik van een Wizard die vragen bevat die door de gebruiker te configureren zijn in afhankelijkheid van het type opspanorgaan ter verzameling van de basisgegevens die nodig zijn om de bewerkingen aan het daarop aangebrachte 25 wasblokje te kunnen verrichten.

Vervolgens maakt de software ten minste één besturingsprogramma aan dat instructies bevat voor het in ten minste één en in het algemeen alle drie de cartesische coördinaatrichtingen besturen van de verspanende 30 bewerkingsmiddelen P. Dit besturingsprogramma betreft de bewerkingen aan het materiaal 3 aan een vlakke zijde van dat materiaal 3. Vanwege de maximale vlakke ondersteuning van het blok materiaal op de vlakke opspanzijde 5 van het opspanorgaan tijdens de eerste relatief veel materiaal 35 verspanende bewerking, zal het trillen van het prototype - 8 - toch minimaal zijn. Evenzo wordt een soortgelijk besturingsprogramma gegenereerd voor het geval de andere vlakke zijde van het materiaal wordt bewerkt, terwijl het op hetzelfde opspanorgaan 1 op een van de opspanvlakken 5 5 ervan is gefixeerd. Ook wordt een verder besturingsprogramma samengesteld, dat de instructies bevat voor het in ten minste één poolcoördinaat richting, in het algemeen beide poolcoördinaat richtingen, nog algemener alle cilindercoördinaat richtingen, besturen van de ten 10 minste één frees bevattende bewerkingsmiddelen. Deze besturingsprogramma's die veelal zijn opgenomen in zogeheten NC bestanden kunnen met het voordeel van een grote nauwkeurigheid van de bewerkingen en van het eindproduct, elk vanuit hetzelfde nul- of referentiepunt en 15 dus efficiënter functioneren. Er kan immers uitgegaan worden van een en hetzelfde opspanorgaan 1, waarop het te bewerken uitgangsmateriaal 3 door middel van in dit geval pen gat verbindingen is gefixeerd.

033220

Claims (16)

1. Werkwijze waarbij een uitgangsmateriaal wordt bewerkt tot een prototype van een sieraad, waarbij het 5 uitgangsmateriaal wordt bewerkt terwijl het op een manipuleerbaar opspanorgaan is gefixeerd, met het kenmerk dat de bewerkingen, zowel in ten minste één cartesische coördinaat (x,y,z) richting als in ten minste één cilindercoördinaat (x,r,<p) richting, worden uitgevoerd 10 terwijl het uitgangsmateriaal op hetzelfde opspanorgaan is gefixeerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het uitgangsmateriaal tijdens fixatie, op ten minste één 15 langszijdig opspanvlak van het opspanorgaan, in (x,y,z) richting wordt bewerkt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat ten minste één vlakke zijde van het 20 uitgangsmateriaal wordt bewerkt.

4. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk dat het uitgangsmateriaal tijdens fixatie op een loodrecht op het ten minste ene langszijdige opspanvlak 25 van het opspanorgaan staande kopzijdige opspanvlak in (x,r,<p) richting wordt bewerkt.

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-4, met het kenmerk dat het uitgangsmateriaal wordt gefixeerd door 30 pennen die in corresponderende gaten van het uitgangsmateriaal steken.

6. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de bewerkingen van het gefixeerde 35 uitgangsmateriaal in de diverse richtingen door software 1023226 - 10 - bestuurde bewerkingsmiddelen wordt uitgevoerd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de bewerkingsmiddelen ten minste één frees omvatten, 5 waarmee voor- en/of nabewerking van het uitgangsmateriaal wordt uitgevoerd.

8. Inrichting voor het uit een uitgangsmateriaal vervaardigen van een prototype van een sieraad, waarbij de 10 inrichting een opspanorgaan omvat waarop het uitgangsmateriaal te fixeren is en bewerkingsmiddelen omvat voor het tijdens fixatie van het uitgangsmateriaal bewerken ervan, met het kenmerk dat het opspanorgaan tenminste twee onderling loodrecht op elkaar staande opspanvlakken heeft. 15

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat het opspanorgaan ten minste twee tegenover elkaar liggende opspanvlakken heeft.

10. Inrichting volgens conclusie 8 en 9, met het kenmerk dat de opspanvlakken van identiek uitgevoerde fixeermiddelen zijn voorzien voor fixatie van het te bewerken uitgangsmateriaal.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk dat de fixeermiddelen althans met elkaar corresponderende pennen en/of gaten omvatten, welke pennen en/of gaten bij voorkeur excentrisch ten opzichte van het middelpunt van het sieraad, bij verdere voorkeur binnen het sieraad zijn 30 aangebracht.

12. Inrichting volgens een van de conclusies 8-11, met het kenmerk dat het uitgangsmateriaal een zacht bewerkbaar materiaal is, dat bij voorkeur was is, en dat in 35 het materiaal gaten voor fixering zijn voorgeboord. - 11 -

13. Opspanorgaan geschikt voor de inrichting volgens een van de conclusies 8-12 bij toepassing van de werkwijze volgens een van de conclusies 1-7, met het kenmerk dat het 5 opspanorgaan tenminste twee onderling loodrecht op elkaar staande opspanvlakken heeft.

14. Opspanorgaan volgens conclusie 13, met het kenmerk dat het kopvlak van fixeermiddelen is voorzien voor 10 het tijdens het bewerken van een wasmodel voor ringen in verticale positie fixeren van de ring.

15. Software geschikt voor toepassing van de werkwijze volgens één van de conclusies 1-7, met het 15 kenmerk dat de software ten minste een besturingsprogramma genereert dat instructies bevat voor het in ten minste één cartesische coördinaat richting besturen van bewerkingsmiddelen en een verder besturingsprogramma genereert dat instructies bevat voor het in ten minste één 20 cilindercoördinaat richting besturen van bewerkingsmiddelen, terwijl het uitgangsmateriaal op hetzelfde ene opspanorgaan is gefixeerd.

16. Software volgens conclusie 15, met het kenmerk 25 dat de software gebruik maakt van een Wizard die vragen bevat die door de gebruiker te configureren zijn in afhankelijkheid van het type opspanorgaan volgens een van de conclusies 13 of 14. 033220