形成触针刀具设计和用于3轴计算机数控制造工艺的刀具路径生成模块制造技术

形成触针刀具设计和用于3轴计算机数控制造工艺的刀具路径生成模块。提供了一种刀具路径生成方法，由此刀具可以是任何平滑的凸形轴对称形状。该刀具包括在柄与头部之间延伸的刀具主体。柄被构造为安装在夹头中，可选地，夹头可旋转。在触针刀具的情况下，头部具有用于挤压金属的轴对称成形面。在槽刨刀具的情况下，头部具有由平滑的凸形轴对称表面包络的切削面，并且该刀具用于铣削零件。在至少一个实施方式中，该刀具是具有从回旋曲线的一部分生成的成形面的触针刀具。的成形面的触针刀具。的成形面的触针刀具。

【技术实现步骤摘要】
形成触针刀具设计和用于3轴计算机数控制造工艺的刀具路径生成模块


[0001]本文中的主题总体上涉及用于形成零件的触针刀具(stylus tool)和用于3轴计算机数控(CNC)制造操作的刀具路径生成。

技术介绍

[0002]在零件制造工艺中使用触针刀具来从金属形成零件。例如，在渐进板材成形工艺中，随着触针刀具在三维空间中移动，触针刀具被压向金属板，以形成零件。已知触针刀具是具有横截面为半圆形的半球形成形面的球形触针刀具。然而，已知触针刀具并非没有缺点。例如，由于与金属板的接触点处的较大力以及成形面的形状，已知触针刀具会生成显著的“铸板凹陷”(与接触点相邻的卷曲区域)。
[0003]通常，用于计算触针刀具的刀具路径的标准方法在计算上昂贵并且执行耗时。例如，可使用离散Minkowski和来生成偏移面，从其推导刀具路径，这在计算上昂贵并且执行耗时。

技术实现思路

[0004]描述提供一种用于形成零件的触针刀具。该刀具包括在柄与头部之间延伸的刀具主体。柄被构造为联接到夹头。头部在柄的基部与尖端之间延伸。头部具有在基部与尖端之间的成形面。成形面是通过使弯曲轮廓绕触针柄的轴线旋转而生成的轴对称表面，由此弯曲轮廓具有随着距尖端的路径长度而线性增加的曲率。
[0005]如进一步描述的，提供了一种用于铣削零件的槽刨刀具。该刀具包括在柄与头部之间延伸的刀具主体。柄被构造为联接到夹头。头部在柄处的基部与尖端之间延伸。头部具有在基部与尖端之间的切削面。该切削面由通过使弯曲轮廓绕刀具柄的轴线旋转而生成的轴对称表面包络，由此弯曲轮廓具有随着距尖端的路径长度而线性增加的曲率。
[0006]如进一步描述的，提供了一种使用零件成形机或铣床的刀具路径生成模块的刀具路径生成方法，以生成使用触针刀具或槽刨机的刀具路径。该刀具路径生成方法包括输入要形成或铣削的零件的零件形状。该方法基于刀具的头部在头部的尖端与头部的基部之间的成形面或切削面来输入刀具的刀具形状。从尖端到头部的刀具形状通过使平滑曲线轮廓绕刀具柄的轴线旋转来生成，使得生成凸形刀具头。
[0007]如进一步描述的，刀具路径生成方法使用用于成形(使用触针刀具)或铣削(使用槽刨)的零件成形机或铣床的刀具路径生成模块来生成刀具路径。刀具路径生成方法包括输入要制造的零件的零件形状。该方法基于触针或槽刨刀具的头部在头部的尖端与头部的基部之间由弯曲轮廓限定的成形面或切削面来输入刀具的刀具形状。该弯曲轮廓是可微分的并且界定凸形区域。成形面是轴对称的以用于形成零件，或者切削面是轴对称的以用于切削零件。该方法输入触针刀具的头部的基部的刀具尺寸。该方法基于刀具形状和刀具尺寸来确定零件形状的刀具偏移面，并且基于刀具偏移面和零件形状来生成用于形成或切削
零件的刀具路径。
[0008]如进一步描述的，提供了一种3轴计算机数控机床。该机床可被编程以用于铣削或成形。该机床包括通过刀具定位器而在三维工作空间中移动的夹头。控制器在操作上联接到刀具定位器以用于控制夹头在工作空间中的位置。控制器包括刀具路径生成模块以用于生成用于零件的成形或铣削的刀具路径。刀具联接到夹头并且随夹头移动以用于形成或铣削零件。刀具包括在柄与头部之间延伸的刀具主体。柄联接到夹头。头部在柄的基部与尖端之间延伸。头部具有在基部与尖端之间的成形面或切削面。该成形面或切削面为轴对称的以用于形成或铣削零件。成形面或切削面通过弯曲轮廓限定，该弯曲轮廓是可微分的并且界定凸形区域。刀具路径生成模块基于由成形面或切削面限定的刀具的刀具形状来确定成形或铣削刀具的刀具路径。
[0009]如进一步描述的，提供了一种3轴计算机数控机床。该机床包括通过刀具定位器而在三维工作空间中移动的夹头。控制器在操作上联接到用于使刀具定位器移动的电机，以用于控制夹头在工作空间中的位置。控制器包括刀具路径生成模块，以用于生成用于形成或铣削零件的刀具路径。触针或切削刀具被安装在夹头中并随夹头移动以用于形成或铣削零件。刀具包括在柄与头部之间延伸的刀具主体。柄被安装在夹头中。头部在柄处的基部与尖端之间延伸。头部具有在基部与尖端之间的成形面或切削面。成形面或切削面是轴对称的以用于形成或铣削零件。成形面或切削面通过使平滑的弯曲轮廓绕刀具柄的轴线旋转来限定，使得刀具头界定凸形区域。刀具路径生成模块基于由成形面或切削面限定的刀具的刀具形状来确定刀具的刀具路径。
[0010]如进一步描述的，刀具的成形面或切削面的形状通过使参数化定义曲线旋转来限定，使得半径(距旋转轴线的距离)和高度(从刀具尖端沿着轴线的距离)是界定凸形区域的单个参数绕某一轴线的平滑函数。例如，可限定椭圆头部，使得半径由r(t)＝sin(t)给出，并且高度由z(t)＝2cos(t)给出，0<t<pi/2。
附图说明
[0011]图1示出根据实施方式的通过使用触针刀具成形来形成零件的零件成形机。
[0012]图2示出根据实施方式的零件成形机的一部分，示出触针刀具。
[0013]图3示出根据实施方式的零件成形机的一部分，示出触针刀具。
[0014]图4示出根据实施方式的触针刀具的集合。
[0015]图5示出根据实施方式的触针刀具的一部分。
[0016]图6示出根据实施方式的触针刀具的一部分。
[0017]图7示出根据实施方式的触针刀具的集合。
[0018]图8示出使用零件成形机的刀具路径生成模块来生成刀具路径的方法。
[0019]图9示出根据实施方式的用于零件的刀具路径的模型。
[0020]图10是根据实施方式的用于零件的刀具路径的模型的一部分的放大图。
[0021]图11示出根据实施方式的用于零件的刀具路径的模型。
[0022]图12是示出根据实施方式的由刀具路径生成模块确定的刀具偏移面的曲线图。
具体实施方式
[0023]图1示出根据实施方式的通过使用触针刀具200成形来形成零件102的零件成形机100。在各种实施方式中，零件成形机100可以是通过渐进板材成形工艺来形成零件的渐进板材成形机；然而，在替代实施方式中，可提供使用其它制造工艺(例如，剪切旋压或铣削)的其它类型的机器。零件成形机100包括控制零件成形机100的其它组件的操作的控制器104。控制器104包括计算机106，包括联接到计算机106的用户接口108。用户接口108包括显示器110和用户输入112，例如键盘、鼠标或其它用户输入装置。控制器104包括刀具路径生成模块120以用于在成形工艺期间生成用于形成零件102的刀具路径。在各种实施方式中，零件成形机可以是CNC机床。零件成形机100可在成形期间使用背衬支撑或模具来支撑零件。如两点渐进板材成形中一样，背衬支撑可以是凹支撑模或凸支撑模。在其它各种实施方式中，如单渐进板材成形中一样，零件成形机100可不使用背衬支撑模。零件成形机可用于使用两个触针刀具200的双面渐进板材成形。
[0024]零件成形机100包括保持触针刀具200的夹头150。夹头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于形成零件(102)的触针刀具(200)，该触针刀具(200)包括：柄(204)，该柄(204)被构造为联接到夹头(150)以用于所述触针刀具(200)的定位；以及在所述柄(204)处的基部(210)与尖端(212)之间延伸的头部(206)，该头部(206)具有在所述基部(210)与所述尖端(212)之间的成形面(220)，该成形面(220)是轴(208)对称的并且是通过使弯曲轮廓(222)绕所述柄(204)的轴线(208)旋转来限定的，所述弯曲轮廓(222)的曲率随所述成形面(220)的所述弯曲轮廓(222)的曲线长度线性改变。2.根据权利要求1所述的触针刀具(200)，其中，所述成形面(220)的所述弯曲轮廓(222)为非圆形的。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的触针刀具(200)，其中，所述成形面(220)的所述弯曲轮廓(222)是回旋曲线的一部分(102)。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的触针刀具(200)，其中，所述弯曲轮廓(222)具有从所述尖端(212)到所述基部(210)减小的曲率半径。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的触针刀具(200)，其中，所述弯曲轮廓(222)由等式R*L＝A定义，其中R是曲率半径，L是沿着所述弯曲轮廓(222)距所述尖端(212)的曲线距离，并且A是比例因子。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的触针刀具(200)，其中，所述头部(206)在所述尖端(212)处包括平坦表面(226)，所述弯曲轮廓(222)在所述平坦表面(226)与所述基部(210)之间延伸。7.一种使用零件成形机(100)的刀具路径生成模块(12)来生成使用触针刀具(200)的刀具路径的刀具路径生成方法，该刀具路径生成方法包括以下步骤：输入要制造的零件(102)的零件形状(126)；基于所述刀具的头部(206)在所述头部的尖端(212)与所述头部的基部(210)之间由弯曲轮廓(222)限定的成形面(220)来输入所述触针刀具的刀具形状(122)，所述弯曲轮廓(222)的曲率随所述成形面的所述弯曲轮廓的曲线长度线性改变；基于所述刀具形状来确定用于所述零件形状的刀具偏移面(402)；以及基于所述刀具偏移面来生成用于形成所述零件的所述刀具路径。8.根据权利要求7所述的刀具路径生成方法，其中，输入所述刀具形状的步骤包括将所述基部的直径输入到所述刀具路径生成模块中。9.根据权利要求7至8中的任一项所述的刀具路径生成方法，其中，确定所述刀具偏移面的步骤包括在零件的多个接触点(410)处确定所述刀具偏移面。10.根据权利要求9所述的刀具路径生成方法，其中，确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：