[发明专利]对机加工过程控制的改进

说明书

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。

发明领域

本发明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。

发明背景

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)。

发明内容

本发明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。

本发明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。