用于加工工件的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于加工工件的方法。提供待加工的工件的几何模型。借助于加工机器加工工件，其中，借助于至少一个控制参数控制加工机器。在加工工件期间根据工件的瞬时质量和/或根据工件的瞬时惯性力矩调适至少一个控制参数，其中，根据几何模型确定工件的瞬时质量和/或工件的瞬时惯性力矩。和/或工件的瞬时惯性力矩。和/或工件的瞬时惯性力矩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加工工件的设备和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于加工工件的方法以及一种用于加工工件的设备。特别地，本专利技术涉及借助于机床、生产机器或工业机器人对工件进行加工。

技术介绍

[0002]在加工工件时，工件的形状会发生变化，使得在加工工件期间工件的惯性力矩发生变化。即使工件本身的质量没有改变，例如如果工件的外部几何形状由于重成形而改变或者如果工件的密度改变，则这种效果也会出现。工件的材料分布也会由于工件材料的转变过程、例如通过使用压力或温度或通过化学工艺而改变，使得工件的惯性力矩在加工期间不是恒定的。
[0003]附加地或还替代地，工件的质量会通过加工过程而改变。在此，仅示例性地提及飞机制造中的切削加工，其中，在结构构件中会产生高达90％的切屑，使得在加工期间质量强烈下降。
[0004]然而，质量不会仅下降，而是在增材制造法中也上升。这种方法的实例是激光烧结、激光束熔化和电子束熔化。
[0005]在控制或调节时，工件的质量或惯性力矩在特定的控制参数会与其相关的方面起作用。例如，能够在考虑最大允许加速度的情况下选择移动控制的参数，所述移动控制又与最大出现的质量相关。特定的控制参数、例如转矩预控制、设定值滤波器等同样与工件的质量或惯性力矩相关。
[0006]加工机器的运动结构决定：在工件的加工期间工件或工具或者两种是否移动。对于在直至三个平移自由的和直至三个旋转自由度的移动，工件的质量或惯性力矩重要与否与此相关。例如，工件能够在X方向和Y方向上移动，而工具在Z方向上移动。工件的质量于是对于X方向和Y方向上的控制参数而言是相关的，然而对于在Z方向的控制参数是无关的。
[0007]控制参数能够通过以下方式来防御性地设定：即根据应用情况加工期间出现的最重或最轻的质量确定适用的设定。由此，控制参数静态预设，并且在加工工件期间不改变。
[0008]此外，用户还能够在处理期间的所选择的时间点更新工件的质量或惯性力矩，并且触发控制参数的重新计算或重新分配。为此需要：预先得出关于质量或惯性力矩的信息进而用作为外部输入变量。
[0009]此外，能够直接在加工工件期间借助于在线算法计算当前惯性。力F与加速度a的比能够根据具体条件、例如在加工或单独的测试运行期间的大致均匀加速的阶段来测量。从中能够经由经典关系F＝m
·
a估算工件的瞬时质量。然而，加工中的均匀加速阶段少见。相反，单独的测试运行需要额外的时间和额外的耗费。
[0010]从EP3518051A1中已知一种用于优化加工机器运行的策略的得出方法，其中，加工机器的移动控制装置利用参数得出位置目标值的序列，并且预设相应的驱动控制装置的位置目标值序列的各一个，其中，驱动控制装置利用参数得出用于相应的位置受调节的轴的由相应驱动器驱动的机械装置的驱控信号，并且将驱控信号输出给相应的驱动器。在此，计
算装置经由用户界面从用户接收要借助于加工机器加工的工件的特性、要执行的加工的类型的描述、加工机器的性能的描述和优化目标，并且根据接收到的数据利用内部的得出规则来得出：
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应该改变加工机器的哪些参数以优化运行，
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应该改变哪些参数以优化运行，
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加工机器或各个轴在测量范围内应以何种测量变量来运行，以获得能够合理评估的测量结果，和
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哪些标准可用于评估根据测量得出的测量结果，
[0015]并将所得出的参数、测量变量和标准输出给用户。
[0016]DE102015105999A1公开了一种工具去料加工装置及方法。首先使用测量单元对工具进行三维测量，并从中产生三维虚拟工具模型。所述虚拟工具模型与相应的工具数据集的参考轮廓进行比较。如果确定一致，则旋转与该工具数据集相关联的加工程序并且通过将参考轮廓拟合到三维虚拟工具模型中来得出目标轮廓。然后能够基于所述目标轮廓加工工具。
[0017]从US2020064809A1中已知用于利用减材制造系统和技术以计算机辅助的方式构建和制造物理结构的方法、系统和设备，包括媒体编码的计算机程序产品。所述方法包括：
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获得部件的三维几何形状的最终加工工具路径规范；
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当利用最终加工工具路径规范从工件切割原始材料时，根据工件所经历的弯折的计算机模拟，产生半成品结构模型的3D几何形状；
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为半成品结构创建预加工工具路径规范；和
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提供预加工工具路径规范以在通过利用预加工工具路径规范切除原始材料的第一部段来加工部件时使用，来形成半成品结构，随后通过切除原始材料的第二部分来对半成品结构执行最终加工过程，以形成部件。

技术实现思路

[0022]本专利技术的目的是更有效地执行工件的加工。
[0023]本专利技术提供一种具有独立权利要求的特征的用于加工工件的方法及用于加工工件的设备。优选的实施方式是各个从属权利要求的主题。
[0024]本专利技术通过在工件加工期间动态调适控制参数的方式实心有效地加工工件。为此，考虑工件的瞬时质量和/或工件的瞬时惯性力矩。
[0025]因此，根据第一方面，本专利技术涉及一种用于加工工件的方法。提供要加工工件的几何模型。借助于加工机器加工工件，其中，借助于至少一个控制参数控制加工机器。在加工工件期间，根据工件的瞬时质量和/或根据工件的瞬时惯性力矩调适至少一个控制参数，其中，工件的瞬时质量和/或工件的瞬时惯性力矩根据几何模型确定。
[0026]因此，根据第二方面，本专利技术涉及一种用于加工工件的设备，该设备具有加工机器和控制装置。加工机器加工工件。控制装置在工件加工期间根据工件的瞬时质量和/或根据工件的瞬时惯性力矩来调适至少一个控制参数。根据几何模型确定工件的瞬时质量和/或工件的瞬时惯性力矩。
[0027]通过始终考虑工件的瞬时质量和/或工件的瞬时惯性力矩以调适至少一个控制参
数的方式，加工机器能够极限运行，而不会产生损害机器或工件的危险。与考虑最重或最轻质量的防御方法不同，根据工件的当前惯性力矩和/或工件的当前质量动态调适控制参数允许显着更高效率并更好地利用加工机器的能力。由此能够更快地进行加工。
[0028]此外，还能够通过以下方式提高工件加工的精度：即加工机器的工作方式始终动态地调适于工件的质量和/或惯性力矩的瞬时值。尤其在制造中需要高精度的工件中，即例如在安全相关的部件中，这是非常有利的。
[0029]借助根据本专利技术的方法，控制因此能够最佳地运行，因为质量或惯性力矩与加工进度相关，并且相应地调整控制参数。因此，加工机器始终以尽可能最佳的控制动态或调节动态来运行。
[0030]为了获得工件的质量或惯性力矩的瞬时值，使用几何模型。能够将“几何模型”理解为：对工件的几何形状进行建模，即对工件的几何尺寸进行建模。特别地，工件的轮廓能够通过几何模型来描述。在密度恒定的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加工工件(5)的方法(5)，所述方法具有以下步骤：提供(S1)待加工的所述工件(5)的几何模型(61)；借助加工机器(2)对所述工件(5)进行加工(S2)，其中，借助于至少一个控制参数来控制所述加工机器(2)；并且在加工所述工件(5)期间，根据所述工件(5)的瞬时质量和/或根据所述工件(5)的瞬时惯性力矩来调适(S3)所述至少一个控制参数，其中，所述工件(5)的所述瞬时质量和/或所述工件(5)的所述瞬时惯性力矩与加工进程相关并且根据所述几何模型(61)被确定。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在加工所述工件(5)期间调适待加工的所述工件(5)的所述几何模型(61)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在加工期间借助于至少一个传感器(4)测量所述工件(5)，并且其中，利用所述至少一个传感器(4)的测量结果来调适待加工的所述工件(5)的所述几何模型(61)。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个传感器(4)包括位置传感器、扫描仪和/或3D相机。5.根据权利要求1所述的方法，其中，为了计算在加工所述工件(5)期间所述几何模型(61)的变化，预先模拟对所述工件(5)的加工。6.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述工件(5)的质量的和/或所述工件(5)的惯性力矩的预先计算的变化存储在查询表中。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于加工机器(2)对所述工件(5)的加工包括增材制造法。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于加工机器(2)对所述工件(5)的加工包括对所述工件(5)的分离加工。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述加工机器(2)的加工期间调适的所述至少一个控制参数包括用于对所述加工机器(2)的部件进行移动引导的参数。10.根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：