由構造立體幾何(csg)所定義的輪廓凹槽的加工方法和裝置的製作方法

2023-10-07 17:43:44 3

專利名稱：由構造立體幾何(csg)所定義的輪廓凹槽的加工方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1的前序部分所述的用於加工輪廓凹槽的方法。本發明還涉及一種按權利要求16的前序部分所述的用於加工輪廓凹槽的裝置。
用一種工具機對工件進行加工時經常出現的任務是加工輪廓凹槽。這種輪廓凹槽用一種由數字式控制機構控制的工具機例如藉助於對工件的銑削加工而製成。此時對工件表面的部位進行加工，在每個輪廓凹槽加工開始時就要對該表面部位進行定義。用於製造一個輪廓凹槽的其它通常的加工工序還有諸如預鑽孔、擴孔和精整加工。
只要輪廓凹槽的形狀比最簡單的幾何形狀如圓、直角或三角形更複雜的話，對於輪廓凹槽作出定義就不是一個簡單的任務。在該輪廓凹槽之內也可能有島，而且輪廓凹槽的邊框可能是任意複雜的。
迄今為止的數字式控制機構為了對輪廓凹槽進行定義已經提供了函數，但是這些函數在解決其任務時尚不能對用戶提供最佳的支持。在專利申請人的數字式控制機構TNC426的軟體手冊中敘述了一種方法，用此方法可以對一種輪廓凹槽進行定義。為此定義了該表面的邊框，它們然後在一個自身的循環中進行加工。該邊框是否描述了一個凹槽或一個島，這取決於方向並取決於邊框的銑刀半徑的修正。最終所形成的輪廓凹槽則是所有凹槽之和減去所有島之和。為了用這種系統來定義比較複雜的、尤其是由多個基本形狀所組成的輪廓凹槽，一定程度上必須靠經驗。此外只有在程序編制結束之後在一個模擬過程中才能評定該所期待的輪廓凹槽。
由EP0477398B1已知，從比較簡單的基本形狀藉助於組合運算(合併、相交等等)建立較複雜的工件幾何圖形用於銑刀半徑的修正，這是因為在比較簡單的基本物體上就已經可以進行銑刀半徑的修正了。
本發明的任務是提出一種用於加工輪廓凹槽的方法，這種方法也允許那些未經訓練的使用者快速而無誤地製造輪廓凹槽。
該項任務由按權利要求1所述的方法來解決。此方法的有利的細節由從屬於權利要求1的權利要求得出。
本發明的另外一個任務是，提出一種可以對輪廓凹槽快速而無誤地進行加工的裝置。
該項任務由一種具有權利要求16所述特徵的裝置來解決。有利的細節見從屬於權利要求16的權利要求。
那麼建議如下為了加工一種輪廓凹槽，藉助於一種相應裝備的數字式控制機構在一個第一步驟中至少規定出一個第一和一個第二基本表面，然後使這些基本表面在一個第二步驟中在一個輪廓表達式中藉助於一種運算符號而邏輯連接成一個組合的表面。在對這些由輪廓表達式得出的表面的邏輯連接和計算進行分析處理之後就在一個圖形的用戶接口中表示出這些得出的表面。
在這種情況下，所述用於加工輪廓凹槽的方法的、或者一種相應裝備的裝置的使用者可以從附加的幫助獲得好處。在規定一個輪廓凹槽的表面時則從基本的表面出發，這些表面的邏輯連接已經在對數字式控制機構進行編程時就必須在用戶接口上跟蹤。那麼就可以立即識別和修正錯誤，對於正確的邏輯連接的選擇得到相應的自定義功能鍵和輔助文字顯示的支持。
本發明的其它優點和細節由以下根據附圖的描述得出。在此示出

圖1一個具有一個輪廓凹槽的工件；圖2一個輪廓凹槽的表面；圖3具有數字式控制機構的一種工具機；圖4兩個基本表面的不同的邏輯連接；圖5一種用於加工一個輪廓凹槽的方法；圖6具有對於基本表面進行另一種邏輯連接的用戶接口。
圖1表示了具有一個輪廓凹槽2的工件1，該輪廓凹槽含有兩個島3.1和3.2。如在圖2中也可見到的那樣，輪廓凹槽2的表面通過將兩個基本的表面4(在此實例中為兩個圓面4和5合併，然後用一個正方形6的補足部分和一個三角形的補足部分切割此合併成的部分，用另外一個表面的補足部分切割一個表面也可以看作為形成兩個表面的差。例如從兩個圓表面4和5的合併中將正方形6和三角形7去掉。例如通過銑削加工就形成工件1真正的輪廓凹槽2。
這樣一種銑削加工由一種工具機8來實施，如圖3所示的那樣。在一個加工臺9上將工件1夾緊。刀具10通過工件1和刀具10之間的相對運動去除材料地通過該工件10。工具機8的可運動軸在這種情況下由一個數字式控制機構11來控制。此外該數字式控制機構11還可以用來建立工具機8的加工程序。在這裡一個方面是輪廓凹槽的程序編制。此外作為最重要的步驟可以認為是對輪廓凹槽2的表面進行定義規定，其它的步驟那麼例如在於選擇一種合適的刀具10、最好的擴孔策略、加工深度和所希望的表面質量。但以下輪廓凹槽2的定義只是指對一個輪廓凹槽2的表面的定義。
數字式控制機構11具有一個屏幕12，該屏幕具有一個圖解的用戶接口17，如以後還要根據圖6說明的那樣。為了實現用戶輸入，該數字式控制機構此外還有一個鍵盤13和/或其它的輸入可能性。存儲器24用於存儲所有對於執行工件加工所必要的數據，在一個計算單元25中對這些數據進行加工處理並進行所有必要的動作。
為了更好地理解，應該根據圖4所示對用於邏輯連接基本表面4的運算符號加以說明。一種這樣的邏輯連接的結果、一個組合成的表面當然也可以藉助於運算符號與一個基本的表面4或者一個組合成的表面進行邏輯連接。
圖4a表示了一個第一表面A與一個第二表面B的合併。這相當於所參與表面的一種邏輯的「A或B」連接。
圖4b表示了用一個第二表面B切割一個第一表面A。這相當於所參與表面的一種邏輯的「A與B」連接。
圖4c表示了用一個第二表面B的補足部分切割一個第一表面A。這相當於所參與表面的一種邏輯的「A與非B」連接。
圖4d表示了一個第一表面A與一個第二表面B的合併，但沒有切割A與B。這相當於所參與表面的一種邏輯的「(A或B)與非(A與B)」連接，或者是所參與表面的一種「A異或B」連接。
除了此處所解釋的運算符號之外還有另外一些重要的、可以使基本的表面4在一個輪廓表達式中進行一種邏輯連接的要素。那麼就需要括號，以便能夠優先地計算輪廓表達式的部分，還需要一個運算符號用以形成一個基本表面4的補足部分。
那麼應該根據圖5說明一種用於定義一個輪廓凹槽2的方法。在這種情況下也涉及到一個數字式控制機構11的為此所必需的要素以及該控制機構的圖解的用戶接口17，它們在圖3或圖6中示出。
如通常在現有技術中的那樣，用於定義一種輪廓凹槽2的方法用一個步驟101開始來定義至少兩個基本表面4。為此例如可以在一個子程序中規定該包圍住基本表面4的邊框19。那麼可以通過中心座標和半徑來確定一個圓表面，或者通過三角座標的參數來確定一個三角形表面。為此可將所述子程序通過鍵盤13輸入到數字式控制機構11中並存在存儲器24中。當然這些基本表面4也可以具有比這些在實例中所應用的簡單的幾何要素明顯錯綜複雜的邊框19。甚至可以考慮使用具有一個不封閉的邊框19的基本表面4，如一個由一條直線切下的半表面。一次定義的基本表面任何時候都可以重新調用來規定另外一個輪廓凹槽，如通過調用存儲在存儲器24中的子程序來進行。
在下一個步驟102中用運算符號20使這些基本表面4進行邏輯連接。在這種情況下，在一個輪廓表達式14中則藉助於運算符號20至少使兩個基本表面進行邏輯連接。此時可供使用的例如有具有邏輯功能「或」、「與」、「與非」和「異或」的運算符號20。數字式控制機構11也接受了括號22，以便優先對輪廓表達式14的這些部分進行求值處理。要有一個運算符號20「否」，用於形成一個基本表面4的補足部分或者形成一個組合的表面21的補足部分(例如在括號22中的輪廓表達式14的一部分)。在數字式控制機構11的屏幕12上、在圖解的用戶接口17中提供有自定義功能鍵15，該功能鍵分別可以選擇運算符號20或者一個括號22。這些自定義功能鍵15包含有圖形符號23，它們分別示意地(按圖4a-d的方式)說明了運算符號20。此外一旦選擇了一個運算符號20，還在圖解的用戶接口17中顯示出輔助文字16。輪廓表達式14就通過鍵盤13而存儲在數字式控制機構11的存儲器24中。
下一步103最好按照輪廓表達式14的每種變化來進行。在數字式控制機構11的計算單元25中，對輪廓表達式14進行分析求值並計算一個正生成的表面18。該正生成的表面18相當於輪廓凹槽2的表面。在這種情況下，輪廓表達式14可以完全這樣地複雜，從而形成了多個相互並不關聯的輪廓凹槽2。最好也可以將一個這樣正生成的表面18又定義為基本表面4，它然後可以進一步應用在其它的輪廓表達式14中。還要再次明確的是基本表面4不一定必需是簡單的。
在下一個步驟104中則在數字式控制機構11的屏幕12上、在圖解的用戶接口17中指示出該正生成的表面18。在此時使該正生成的表面18表示為已填滿的邊框19，以便能夠快速地獲取該正生成的表面18。與此相反，該基本表面4隻藉助於其邊框19來表示。最好在該圖解的用戶接口17上同時既表示輪廓表達式14，也表示正生成的表面18，如同在圖6中也能看到的那樣。
還應該根據圖6說明基本表面4的另一種邏輯連接。在輪廓表達式14中運算對向QC4和QC5表示了基本表面4，此處是一個矩形或三角形，它們藉助於運算符號20「或」邏輯連接成一個第一組合的表面21，同樣還有QC1、QC2和QC3表示圓，它們在此處通過運算符號20「或」進行邏輯連接。由於括號22，這兩個已組合的表面21優先地在計算單元24中進行求值處理。這兩個已組合的表面21用運算符號「與非」來連接，從而使這三個已合併起來的圓表面QC1、QC2和QC3被矩形QC4和三角形QC5的合併部分所去除。該正生成的表面18在圖6中同樣也可以看到，如同對於最終使用的「與非」運算符號20的輔助文字、以及具有其圖形符號23的自定義功能鍵15。
如果每次都實施步驟103和104，一旦在步驟102中該輪廓表達式14發生了改變，那麼就為該數字式控制機構11的使用者在對一個輪廓凹槽2定義時提供了最大可能的幫助。
輪廓凹槽2的其它的加工按通常的方式進行，其方法是使數字控制機構11如此控制工具機8，使得在工件1中產生一個具有正生成的表面18的形狀的輪廓凹槽2。對此必需的加工步驟則例如是用適合的刀具10進行預鑽孔、擴孔和精整加工。
權利要求
1.用於加工一個工件(1)的輪廓凹槽(2)的方法，其中為一個數字式控制機構(11)在一個步驟(101)中至少預先規定了一個第一和一個第二基本表面(4)，具有以下其它的步驟102)將第一個基本表面(4)與第二個基本表面(4)藉助於一個在輪廓表達式(14)中的運算符號(20)邏輯連接成一個已組合的表面(21)，103)對輪廓表達式(14)求值計算並計算由該輪廓表達式(14)正生成的表面(18)，104)在圖解用戶接口(17)中表示出正生成的表面(18)。
2.按權利要求1所述的方法，其中在步驟102)中在輪廓表達式(14)中構成了在基本表面(4)和已組合的表面(21)之間的其它的邏輯連接。
3.按權利要求1或2所述的方法，其中在步驟102)中至少使用以下一個運算符號(20)——一個第一表面(A)與一個第二表面(B)合併；——用第二表面(B)切割第一表面(A)；——用第二表面(B)的補足部分切割第一表面(A)；——第一表面(A)與第二表面(B)的扣除用第二表面(B)切割第一表面(A)的部分合併，它們都用於使基本表面(4)與已組合的表面(21)進行邏輯連接。
4.按上述權利要求中任一項所述的方法，其中輪廓表達式(14)包括至少一對括號(22)，從而在對輪廓表達式(14)進行求值計算時在步驟103)中就對括號(22)中的內容進行優先計算。
5.按上述權利要求中任一項所述的方法，其中輪廓表達式(14)包含有一個用於形成一個基本表面(4)的補足部分或者已組合的表面(21)的補足部分的運算符號(20)。
6.按上述權利要求中任一項所述的方法，其中在步驟102)中通過數字式控制機構(8)的一個圖解的用戶接口(17)輸入輪廓表達式(14)。
7.按權利要求6所述的方法，其中在圖解的用戶接口(17)上表示出了自定義功能鍵(15)，該功能鍵對應於輪廓表達式(14)的運算符號(20)。
8.按權利要求7所述的方法，其中自定義功能鍵(15)包含有圖形符號(23)，該圖形符號用來解釋各個運算符號(20)。
9.按權利要求7或8所述的方法，其中該圖形用戶接口(17)在選擇了一個運算符號(20)之後顯示出輔助文字(16)，該輔助文字用來說明所述運算符號(20)。
10.按上述權利要求中任一項所述的方法，其中正生成的表面(18)藉助一個填滿的邊框(19)來表示。
11.按上述權利要求中任一項所述的方法，其中在輪廓表達式(14)中所應用的基本表面(4)只是藉助於該基本表面的邊框(19)來表示。
12.按上述權利要求中任一項所述的方法，其中在輪廓表達式(14)每次修改之後都要重新實施步驟103)和104)。
13.按上述權利要求12所述的方法，其中正生成的表面(18)的表示與輪廓表達式(14)的顯示同時進行，因而輪廓表達式(14)的修改直接導致正生成的表面(18)的表示的變化。
14.按上述權利要求中任一項所述的方法，其中數字式控制機構(11)這樣控制該工具機(8)使得製成具有正生成的表面(18)的形狀的輪廓凹槽(2)。
15.一臺工具機(8)的數字式控制機構，該控制機構用於實施按上述權利要求中任一項所述的方法。
16.用於加工輪廓凹槽(2)的裝置，該裝置具有適合對輪廓凹槽(2)進行定義的一個數字式控制機構(11)；具有一個屏幕(12)，該屏幕是一個圖解的用戶接口(17)；具有一個存儲器(24)，該存儲器包含有可以經過一個鍵盤(13)輸入的、至少一個第一和一個第二基本表面(4)的數據，其特徵在於，存儲器(24)還包含有一個可以經過鍵盤(13)輸入的輪廓表達式(14)，該表達式藉助於至少一個運算符號(20)使基本表面(4)相互邏輯連接；而且在該數字式控制機構中有一個計算單元(25)，該計算單元用於計算由輪廓表達式(14)正生成的表面(18)；而且還可以在屏幕(12)上表示出該正生成的表面(18)。
17.按權利要求16所述的裝置，其特徵在於，輪廓表達式(14)的運算符號(20)可以通過圖解的用戶接口(17)的自定義功能鍵(15)來選擇，該功能鍵具有解釋該運算符號(20)的圖形符號(23)。
18.按權利要求17所述的裝置，其特徵在於，在選擇一個運算符號(20)之後可以表示出用於解釋該運算符號的輔助文字。
19.按權利要求16至18中任意一項所述的裝置，其中在圖解的用戶接口(17)上同時表示出了輪廓表達式(14)和由輪廓表達式(14)正生成的表面(18)。
全文摘要
為了藉助於一種數字式控制機構(11)對一種輪廓凹槽(2)進行加工，規定了基本表面(4)，該表面然後用邏輯運算符號(20)在一個輪廓表達式(14)中邏輯地連接成一個正生成的表面(18)。在這種情況下，在數字式控制機構(11)的一個圖解的用戶接口(17)中為使用者提供了各種不同的幫助。這樣就根據圖形符號(23)和輔助文字(16)來說明這些邏輯運算符號(20)。正生成的表面(18)同樣也表示在用戶接口(17)中。
文檔編號G05B19/4093GK1554075SQ02817800
公開日2004年12月8日 申請日期2002年8月2日 優先權日2001年9月11日
發明者N·沃爾邁爾, N 沃爾邁爾, M·維默 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司