[发明专利]CNC铣削中的3D半径校正方法以及相关的铣床

说明书

本发明涉及一种用于CNC铣削中的3D半径校正方法及相关的铣床。该方法包括以下步骤：在工件上以铣刀尖端位置的形式预定铣刀路径，针对原始铣刀计算铣刀路径以便在工件上生成表面轮廓；预定原始铣刀连同其尺寸，针对原始铣刀计算用于生成表面轮廓的铣刀路径；预定能够用于加工工件的实际存在的铣刀与原始铣刀的尺寸差；为铣刀路径的每个位置预定端侧铣削面的面法线和环周铣削面的面法线；为铣刀路径的每个位置预定铣刀朝向；为铣刀路径的每个位置，由铣刀朝向和实际存在的铣刀的尺寸差以及用于端侧铣削的面法线和用于环周铣削的面法线，确定校正向量；在利用校正向量校正尺寸差的情况下，同时通过端侧铣削和环周铣削来加工工件以制造表面轮廓。

技术领域

本发明涉及一种用于CNC铣削中的3D半径校正方法。本发明还涉及一种相应设计的铣床。

背景技术

高表面质量、无需重新加工的精度和速度是制模的主要目标。在此，过程链CAD-CAM-PP-CNC是典型的工作流程。对于制模来说，典型的是自由形状表面的构造和设计，该自由形状表面利用CAD系统创建为数字模型。从数字模型出发，在CAM站中确定各个加工步骤并计算加工路径。最终，在处理器(PP)中以通用或标准化语言生成加工程序，以用于加工刀具的路径和CNC机床中的控制指令。通常，刀具尖端的路径以NC代码输出。因此，在机床环境中，以CAD-CAM-PP-CNC过程，由数字模型生成路径，当在CAD-CAM过程中定义的刀具沿着路径行进时，这些路径随后在机床上由原件生成工件。

实际上，在机床上通常不会准确地存在CAD-CAM过程中定义的刀具，而是只能提供非常相似的刀具。例如，如果在CAD-CAM过程中定义了具有特定直径、特定长度和特定切削长度的铣刀，并且在机床上只能提供-尽管只是稍微-较小直径的铣刀，那么就不能制造工件或者只能降低精度和表面质量以进行制造。

然而，为了尺寸稳定地制造所期望的工件，在机床控制系统中有3D半径校正功能。

2011年09月发布的西门子手册“用SINUMERIK铣削，3至5轴同时铣削的制模(mit SINUMERIK,Formenbau von 3-bis 5-Achsen )”，文档订购号6FC5095-0AB10-0AP2，描述了用于不同铣削方法的3D半径校正方法。

此时，3D半径校正功能例如补偿了较小的刀具半径，从而能够生成所期望的表面。

在端侧铣削时的3D半径校正称为“CUT3DF”，在该3D半径校正中，除了给定铣刀几何形状外，还必须确定校正方向。在端侧铣削的情况下，由面法线、刀具方向和刀具几何形状计算出校正方向。

在环周铣削时的3D半径校正称为“CUT3DC”，在该3D半径校正中，校正与路径切线和刀具方向正交。因此，校正方向能够通过工件上的刀具切入点处的面法线向量来描述。

此外，还以名称“CUT3DCC”给出了在环周铣削与端侧铣削组合时的刀具半径校正。在此，主加工面借助环周铣削来生成，其中，该环周铣削面的面法线始终正交于刀具方向。为了3D半径校正，只有边界面(即通过端侧铣削要加工的面)的面法线才通过NC程序告知给机床控制系统。

如果在工件铣削加工中，即当铣刀以其铣刀尖端执行所编程的路径时，铣刀的端侧和环周都要去除材料，那么在工件上就同时有两个加工路径或铣削路径：端面的加工路径或铣削路径，和铣刀环周的加工路径或铣削路径。但是，3D半径校正每次只能够针对加工路径或铣削路径之一进行。如果在两个加工路径或铣削路径中要进行一次3D半径校正，则其必须为每个加工路径或铣削路径单独进行，加工必须按任意顺序分为端侧加工和环周加工。因此，工件不能够同时以唯一编程铣刀路径，按所期望的精度在两个加工面上被生产。

从DE 103 30 828 A1已知一种用于确定3D半径校正所需的法线向量的方法。基于对于每个支点来说都存在的法线向量能够执行3D半径校正。

发明内容