[发明专利]生成用于控制包含至少五轴的机床上的刀具的控制数据的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种生成用以控制包含至少五轴的机床上的特定刀具的控制数 据的方法和设备，以加工夹入的工件。

具体地，本发明涉及一种生成用于控制在包含至少五轴的CNC数控机床上 的铣刀的控制数据的方法和设备，具体地，铣刀是在CNC数控铣床、铣床/车 床、车床/铣床或包含至少五轴的CNC数控通用加工中心，例如通用铣钻机床， 用以加工夹持于机床中的工件，使工件从胚料加工到具有期望的预定制成零件 形状的制成零件，具体到在机床上进行的直到制成零件的整个加工操作，预定 制成零件包括基体和由该基体伸出的至少一齿面部。本发明具体涉及制成零件 的成形或生产，例如齿轮，特别是具有内传动装置和/或外传动装置的直齿轮、 伞形齿轮、叶轮或叶盘。一般来说，本发明涉及具有任意基体和由该基体向外 或向内伸出的至少一齿面部的任意工件的生产。

背景技术

众所周知，NC数控机床和具体的CNC数控机床是众所周知的用在各种不 同的具体实践中的现有技术。此处CNC(Computerized Numerical Control)数 控机床指的是机床通过数字，即通过CNC程序控制机床导轨。机床设有从在加 工中的工件移除废料的刀具。该刀具的控制，具体到刀具的移动和/或定向，通 过CNC程序的CNC控制数据用控制装置来实现。此外，该CNC控制数据选 择性地控制工件的定向，例如，通过旋转机床的工作台来控制，机床中的工件 夹持于工作台上。总而言之，通过CNC控制数据方式，基于CNC程序或CNC 控制数据的控制能够对夹持于机床上的工件进行有效、灵活、精确及可重复的 加工。

在如今的现有技术中，CNC程序和CNC控制数据通过CAM(CAM表示 “Computer Aided Manufacturing”)系统以软件支持形式产生或生成。此处产生的 CNC程序包括控制数据，其相对于夹持于机床上的工件沿一个生成路径控制使 用刀具，当刀具经过该路径时，例如通过铣削加工或其它过程，将废料从工件 移除。

此外的数字路径计算是基于几何参数及通过工件的预定期望的制成零件形 状自我定向。然后，当刀具经过生成或计算的刀具路径时，通过生成的控制数 据沿路径到路径方式从机床上的工件中移除废料，直到获得制成零件。另外， 控制数据也可包括指示刀具改变的数据，在工件在加工过程中，可选择性地实 现自动的刀具改变。当今机床通常能够履行自动的受程控的工件改变，其中， 在第一工件加工后，在机床的工件夹持装置上的第一工件换为第二工件，由此 加工第二工件。

一个通用、灵活的具体使用可以是与CNC数控机床一起使用，该CNC数 控机床包括至少五轴，使刀具能够进行穿过空间五个自由度的自由运动，以从 工件中移除废料。此处的五自由度运动包括三维自由度(传统上的正交可控的 三维自由度，具体指x轴、y轴、z轴)以及两个能使任意刀具定向的角自由度 或旋转自由度，该三维自由度可通过至少三个线性轴控制。此处的两个角自由 度或旋转自由度可由机床的两个或以上的旋转轴控制。具有至少五轴的如今的 CNC机床能够同时控制这五个自由度，以便提供相对被夹持工件的可能特别复 杂有效的刀具路径。

以上所述的CNC机床通常用于刀具建构，通过加工来产生具有复杂形状的 制成零件。这个包括回转对称制成零件，例如叶轮或叶盘，其在顺应预定几何 形状方面提出更大的要求。在机械工程上，具体到船舶建造，例如在环境技术 中(如在风力发电厂的情形中)、在飞机制造业和机床制造业上，有必要提供 具有最具差异性输出的传动装置，为此，根据在表面光洁度、轮齿接触图案及 滚动性能方面的不同需求，需要生产齿轮，具体为直齿轮、伞形齿轮。此外， 通常并非绝对必要的是获得大量的项目，但重要的是不仅仅关于宽广范围的类 型的高度灵活性，具体是关于包括复杂齿侧几何形状、齿面几何形状或刀片几 何形状的各个几何形状。

为了生产这种具有基体部分及由该基体伸出的至少一齿面部的制成零件， 具体为齿轮，例如直齿轮、伞形齿轮、叶轮或叶盘，现有技术公开专门的机床， 其设有专有刀具，以生产用在各种不同实践中的齿轮如直齿轮或伞形齿轮的齿 廓，或者叶轮或叶盘的刀片或叶片轮廓。