对机加工过程控制的改进制造技术

使用机床机加工工件的方法，所述机床包括承载刀具的刀具安装件、承载工件的工件安装件、用于将所述刀具安装件和所述工件安装件中的至少一者相对于另一者加以移动的驱动机构、以及用于控制所述驱动机构的控制安排。所述方法包括在所述控制安排的控制下以所述驱动机构来移动所述刀具安装件和所述工件安装件中的至少一者使得：所述刀具接触所述工件的一部分以执行机加工操作，并且所述刀具然后将材料从所述工件的部分上去除直到完成所述机加工操作，所述移动使得在所述机加工操作过程中所述刀具与所述工件之间的相对速度在所述刀具和所述工件彼此接触的大部分时间过程中连续地下降。

Improvement of machining process control

Methods using machine tool workpiece, the machine tool comprises a bearing installation tool, bearing the workpiece mounting, the installation tool and the workpiece is mounted in at least one relative to one another to drive, mobile and used to control the driving mechanism control arrangement. The method includes the control of the control arrangement with the drive mechanism to move the installation tool and the workpiece is mounted in at least one of the part of the tool is in contact with the workpiece to perform machining operation, and then the tool material from the workpiece the part removed until the machining operation is continuously decreased, most of the time the move with the relative speed between the machining operation in the process of cutting tool and the workpiece in contact with each other in the cutter and the workpiece.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对机加工过程控制的改进专利
本专利技术涉及对使用机床执行的机加工过程的控制的改进。这包括但不限于涉及使用砂轮和/或旋转工件的过程。专利技术背景在机加工过程中，通过刀具来从工件上去除材料。刀具被推进到工件中直至其达到工件呈现其最终完成尺寸时的位置。例如，在研磨或磨削加工过程中，材料是通过可以呈现出砂轮的形式的、固持在易碎基质中的大量切削点来去除的。在现有的机加工过程中，使得工件的一部分到达其最终尺寸的操作被分成多个不同的、分开的阶段。通常，这些阶段可以被指示成“快速”、“中速”和“慢速”进给操作。在US2014/0213147的图8中展示了以这种方式的过程控制的实例。在此，三个磨削阶段表示为“粗磨削”、“精密磨削”和“细磨削”。在这些已知的磨削过程中，为每个阶段确定了的切入进给参数(例如在刀具与工件绕其旋转的轴线之间的相对速度)。其目的是为了实现安全的材料去除，同时避免结构损害、诸如与烧灼相关的损失硬度。随着工件接近尺寸在各个阶段中以不同的水平设定材料去除速率以减小几何误差。因而，在砂轮接近最终工件尺寸的过程中，各步骤具有从一个步骤到下一步骤减小的恒定的进给速率(或相对速度)。
技术实现思路
本专利技术提供了使用机床机加工工件的方法，所述机床包括承载刀具的刀具安装件、承载工件的工件安装件、用于将所述刀具安装件和所述工件安装件中的至少一者相对于另一者加以移动的驱动机构、以及用于控制所述驱动机构的控制安排，其中，所述方法包括在所述控制安排的控制下以所述驱动机构来移动所述刀具安装件和所述工件安装件中的至少一者使得：所述刀具接触所述工件的一部分以执行机加工操作；并且所述刀具然后将材料从所述工件的部分上去除直到完成所述机加工操作，所述移动使得在所述机加工操作过程中所述刀具与所述工件之间的相对速度在所述刀具和所述工件彼此接触的大部分时间过程中连续地下降。已知的机加工过程涉及在刀具相对于工件的速度中的台阶式改变。这引起刀具移动的突然改变和相应的可以导致在磨削力量的突然爆发和机加工误差的高加加速度特性。从一个阶段至下一个阶段的台阶式改变是通过参照最终尺寸的位置数据来控制的。在每个台阶式改变过程中，可能必须的是在切入进给已经停止后允许机床延迟来安定和恢复。这种朝向尺寸的进给的暂停可以伴有离开工件的少量回撤以进一步努力避免损害工件，这样可以暂时松开磨削力。同样地，可能必须的是在以下一个阶段的速度重新开始机加工之前等待工件完成旋转。这是因为在工件的旋转中的特定点处暂停切入进给将产生在被机加工的表面上的中断，并且机加工将需要在超出此中断的点处重新开始。朝向尺寸的进给的暂停或从工件的小回撤可能是耗时的，从而增加了用于将工件机加工到其最终尺寸所用的总时间。本专利技术解决了与现有的过程相关的这些不希望的特性和延迟。控制安排(例如，CNC机床的控制系统)要求在刀具与工件相接触的至少大部分时间过程中相对速度连续减小。可以减小或避免突然加速和减速。同样地，可以通过避免与现有的成阶段的机加工控制相关联的上述性质的延迟来减少用于从工件去除磨削余量的时间。在此用术语“相对速度”来指刀具和工件中的至少一者相对于另一者运动的结果的刀具进入工件的切入进给速率。在机加工操作中，刀具与工件之间的控制安排要求的相对速度可以在刀具和工件彼此接触的至少80％、或者更优选至少90％或者甚至整个时间过程中连续下降。在刀具与工件之间的相对速度连续减小时，相对速度对时间的轮廓可以随着工件接近其最终尺寸而与连续下降的材料去除速率相联系。针对机加工操作的相对速度对时间的轮廓可以被计算成使得达到最终部件尺寸所用的时间最小化，同时保持低于给定操作的烧灼阈值所指定的最大材料去除率以使。可以将相对速度轮廓计算成在最终工件尺寸处达到为零或者非常接近零的相对速度。例如，这个最终速度可以在从0mm/s至0.02mm/s的范围内。可以将机加工操作开始时实现的相对速度计算成与比预定具体材料去除率(SMRR)阈值更小的材料去除率相对应。在刀具与工件接触之前，可以有快速运动，从而导致与在刀具与工件发生接触时要求的初始相对速度相比更大的相对速度，之后是减速到初始相对速度。通过根据本专利技术的方法通过将工件的一部分机加工到希望的尺寸或更优选地机加工到其最终尺寸来优选地完成机加工操作。方法优选包括在所述机加工操作的过程中使用速度轮廓产生算法来计算有待在所述刀具与所述工件之间实现的相对速度对时间的轮廓的步骤。在一些实施例中，所述速度轮廓产生算法包括二次多项式或高次多项式。在其他实施例中，所述速度轮廓产生算法包括相对于时间以指数方式降低的项。以另外优选的手段，所述相对速度轮廓是参照时间和速度的多个预定组合来计算的。在又另外的实施例中，所述相对速度轮廓是参照仍有待从所述工件上去除的材料的深度与在所述机加工操作开始时实现的相对速度的分数的组合来计算的。相对速度轮廓可以是通过使用样条拟合算法参照在机加工操作过程中的多个预定点来确定的。在本专利技术的实施例中，在所述机加工操作中途的预定点，检测正在被机加工的所述工件的部分的至少一个尺寸，并且参照所检测到的尺寸确定有待在所述机加工操作的其余部分的至少一部分上、在所述刀具与所述工件之间实现的新的相对速度轮廓。在检测所述工件的部分的至少一个尺寸的步骤过程中可以暂停从所述工件去除材料。根据本专利技术的实施例的机加工操作可以包括暂停从工件去除材料，同时机床从一个冷却剂工作状态切换至另一个。在一些实施例中，在检测所述工件的部分的至少一个尺寸的步骤过程中持续从所述工件去除材料。以此方式，可以采取措施并进行机加工操作所需的任何调整而不会使得用来执行机加工操作的时间有任何显著增加。机床可以被配置成在机加工操作继续而不需要暂停材料去除时确定并且实施任何需要的调整。以此方式，机加工操作可以是连续的并且能够顺利执行，而同时结合任何必要的校正。专利技术人已经意识到，虽然在继续从工件去除材料的同时执行测量可能因为工件的尺寸将继续变化而不会于在材料去除被暂停时获得测量一样准确，但是所获得的测量无论如何都对于任何调整需求都是足够准确来提供良好测量的。在机加工操作中可以一次或多次执行对所述工件的部分的尺寸检测。更优选地，可以在一些或所有机加工操作的过程中连续地获得这些测量值。以此方式，可以使用这些测量值来在机加工操作的过程中检测与期望的工件尺寸的任何偏差，所述偏差例如是由于机器的扭曲或者对材料去除操作有影响的相关热处理或其他过程。可以在机器操作的过程中多次使用测量数据来计算确保工件达到其目标尺寸所需的任何调整。可以在刀具朝向工件的初始快速接近之后直至获得尺寸会不再对于控制最终尺寸有用的点之前的任何时间上使用例如尺寸计量器来检测尺寸。在优选的实施例中，确定所述新相对速度轮廓的步骤包括：通过参照在所述机加工操作中在那一点所述检测的尺寸的测量尺寸与所述检测的尺寸的期望尺寸之间的差异，来计算速度修正参数的值，所述速度修正参数对应于沿着当前所遵从的相对速度轮廓在时间上向前或向后移位，所述移位被计算成针对此差异加以校正以便在所述机加工操作结束时获得所述尺寸的希望的最终值；并且参照所述速度修正参数的计算值来沿着所述当前相对速度轮廓调整当前位置。相应地，当前相对速度轮廓的一部分可以用于新速度轮廓中，速度修正参数调整沿着原始轮廓的当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用机床机加工工件的方法，所述机床包括承载刀具的刀具安装件、承载工件的工件安装件、用于将所述刀具安装件和所述工件安装件中的至少一者相对于另一者加以移动的驱动机构、以及用于控制所述驱动机构的控制安排，其中，所述方法包括在所述控制安排的控制下以所述驱动机构来移动所述刀具安装件和所述工件安装件中的至少一者使得：所述刀具接触所述工件的一部分以执行机加工操作；并且所述刀具然后将材料从所述工件的部分上去除直到完成所述机加工操作，所述移动使得在所述机加工操作过程中所述刀具与所述工件之间的相对速度在所述刀具和所述工件彼此接触的大部分时间过程中连续地下降。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.08 GB 1500259.5;2015.05.18 GB 1508515.21.使用机床机加工工件的方法，所述机床包括承载刀具的刀具安装件、承载工件的工件安装件、用于将所述刀具安装件和所述工件安装件中的至少一者相对于另一者加以移动的驱动机构、以及用于控制所述驱动机构的控制安排，其中，所述方法包括在所述控制安排的控制下以所述驱动机构来移动所述刀具安装件和所述工件安装件中的至少一者使得：所述刀具接触所述工件的一部分以执行机加工操作；并且所述刀具然后将材料从所述工件的部分上去除直到完成所述机加工操作，所述移动使得在所述机加工操作过程中所述刀具与所述工件之间的相对速度在所述刀具和所述工件彼此接触的大部分时间过程中连续地下降。2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述机加工操作过程中所述刀具与所述工件之间的相对速度在所述刀具和所述工件彼此接触的时间的至少80％的过程中连续地下降。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，在所述工件的部分已经被所述刀具机加工到其最终尺寸时所述机加工操作完成。4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制安排在所述机加工操作的过程中使用速度轮廓产生算法来计算有待在所述刀具与所述工件之间实现的相对速度对时间的轮廓。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述相对速度轮廓被计算成使得在机加工操作的开始时所述刀具与所述工件之间的相对速度对应于与预定具体材料去除率阈值相比更小的材料去除率。6.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述速度轮廓产生算法包括二次多项式或高次多项式。7.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述速度轮廓产生算法包括相对于时间以指数方式降低的项。8.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述相对速度轮廓是参照时间和速度的多个预定组合来计算的。9.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述相对速度轮廓是参照仍有待从所述工件上去除的材料的深度与在所述机加工操作开始时实现的相对速度的分数的组合来计算的。10.如权利要求4至9中任一项所述的方法，其中，所述相对速度轮廓是使用样条拟合算法来计算的。11.如以上权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·格里菲丝，D·福克纳，
申请(专利权)人：法孚兰迪斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB