用於加工帶有大量切削體的旋轉工具的方法和裝置製造方法
2023-05-27 18:54:56 3
用於加工帶有大量切削體的旋轉工具的方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於加工旋轉工具(21)的具有大量切削體(24)的工作面(23)的裝置(20)和方法(22)。旋轉工具(21)可圍繞旋轉軸線(R)驅動。切削體(24)可形成幾何上限定的或幾何上未限定的工具刀刃。優選地，其在統計上分布地布置在工作面(23)處。通過光學的測量組件(29)來測定工作面(23)的實際包絡面(HF)。附加地來檢測至少一個另外的理論量(GS)，其描述工作面(23)的微觀參數。通過測量組件(29)對於每個規定的理論量(GS)來檢測所屬的實際量(GI)且確定理論量(GS)與實際量(GI)之間的偏差。如果實際包絡面(HF)處於規定的理論包絡腔(HR)之外或者如果實際量(GI)與所屬的理論量(GS)之間的偏差(D)是不允許地大，通過雷射裝置(35)來加工和/或移除所選出的第一和/或第二切削體(24a,24b)。循環地執行該方法直到旋轉工具(21)滿足所有規定。
【專利說明】用於加工帶有大量切削體的旋轉工具的方法和裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用於加工帶有大量切削體(Schneidkoerper)的旋轉工具(Rotationswerkzeug)的方法以及裝置。旋轉工具可圍繞旋轉軸線旋轉地驅動且具有由切削體形成的幾何上未限定的切削腔或幾何上限定的工具刀刃(Werkzeugschneide)。帶有切削體(其形成幾何上未限定的切削腔)的旋轉工具例如可以是砂輪或修整工具。其切削體形成幾何上限定的工具刀刃的工具例如是銑削、鑽孔或研磨工具。
【背景技術】
[0002]尤其對於精密工具重要的是，達到旋轉工具的非常精確的輪廓和非常精確的徑向或軸向跳動(Planlauf)。因為利用該刀具應達到數微米的加工精度，所以旋轉工具的不精確的製造或磨損現象可導致不允許的公差偏差。當切削體由非常硬的材料構成或具有非常硬的外部的磨損保護層時，例如當應用材料如立方晶氮化硼、金剛石、多晶金剛石(PKD)或以CVD方法(化學氣相沉積法)沉積的金剛石層時，旋轉工具的精確製造或修整那麼尤其困難。這樣的切削體昂貴且修整耗費時間和成本，從而旋轉工具的加工應在切削體的儘可能少的材料消耗的情況下實現。但是另一方面，必須達到旋轉工具的理論尺寸。
[0003]在文件DE 32 02 697 C2中對於加工旋轉工具提出應用切向於工具的外表面取向的電子束或雷射束。從規定的理論包絡腔(Sollhuellraum)(其規定旋轉工具的外輪廓)伸出的切削體的晶體尖部(Kristallspitze)被切下。為此使旋轉工具轉動，而雷射束駛過橫截面輪廓，從而使得旋轉工具最終應獲得期望的輪廓。
[0004]然而顯示出，雷射束到轉動的旋轉工具上的切向取向不適合於其加工，因為雷射束僅可被聚焦在確定的點處。因為以該方式必須以雷射束駛過整個工具輪廓，該方法此外極其費時。此外，旋轉工具僅在其輪廓方面被加工。此外通過切下切削體的從理論包絡區域伸出的尖部產生相對大的切向面，其降低旋轉工具的切削效果。
[0005]用於磨削的旋轉工具的修整的另一已知的可能性是所謂的「輾壓(Crushieren) 」。在輾壓中通過工具來面型地加工設有切削體的工作面，以便使實際包絡面匹配於理論包絡腔。在此在所加工的面的區域中利用輾壓工具使切削體從結合材料中破出。但是該方法被限於輾壓工具的精度且不是對於待加工的旋轉工具的所有形狀都適用。此外，輾壓以多孔的或脆的結合材料為前提，因為切削體否則不能破出。在許多情況中其不可使用。
[0006]用於磨尖或修整這樣的旋轉工具的已知的研磨方法還具有該缺點，即切削體的鋒利的尖部和稜邊被磨損且因此負面地影響旋轉工具的切削效果。
【發明內容】
[0007]由此出發，提供一種高效的、節省材料的加工方法以及一種用於執行該方法的裝置可被視為本發明的目的，該方法在將外輪廓匹配於理論輪廓時避免該至少一個工具刀刃的切削或接合特性的負面影響。
[0008]該目的通過一種帶有權利要求1的特徵的方法以及一種帶有權利要求14的特徵的裝置來實現。
[0009]區別於至今所使用的方法，旋轉工具的加工應在通過測量過程所識別的各個切削體處針對性地實現而不是在旋轉工具的整個面截段處，在旋轉工具處雖然一部分但是不是恰好所有切削體具有在規定的公差之外的位置或形狀。
[0010]根據本發明，首先圍繞旋轉工具的旋轉軸線來規定用於旋轉工具的理論包絡腔。該理論包絡腔例如可通過內部的理論包絡面和外部的理論包絡面來限定且描述了圍繞刀具軸線的區域，在其中應存在切削體的主動的在加工工件時與工件相接觸的工具刀刃。理論包絡腔相對於旋轉工具的旋轉軸線旋轉對稱。穿過理論包絡腔且從其中伸出的切削體是待加工或待移除的第一切削體。
[0011]除了理論包絡腔之外，優選地來規定確定旋轉工具的切削特性的至少一個另外的理論量(Sollgroesse)。該至少一個另外的理論量描述了單個切削體和/或成組切削體的特性，其中，成組切削體也可包括所有切削體。該至少一個理論量表徵旋轉工具的切削特性且例如表徵:
-一個切削體或成組切削體的形狀，並且/或者 -成組切削體的切削體的刀刃或切削體的相對位置，
其中，該理論量也可以是統計量。
[0012]理論包絡腔說明旋轉工具的宏觀特性，而該至少一個理論量定義由切削體形成的工具刀刃的微觀特性。例如，作為理論量可使用以下參數中的一個或多個:
(I)切削體的接觸面積的大小，其在使用旋轉工具的情況下與所加工的工件相關聯且尤其貼靠在其處。切削體的接觸面積越小，在使用旋轉工具時該切削體越鋒利且切削體越好地接合到工件的材料中。
[0013](2)在兩個相鄰的接合到理論包絡腔中的切削體或其刀刃之間的間距。不僅在相鄰的切削體或刀刃之間的最小間距而且成組的切削體或切削體刀刃的平均間距可規定為
理論量。
[0014](3)接合到理論包絡腔中的切削體刀刃的數量。該數量也可涉及規定的面積單位且因此可以說描述了刀刃的密度，即例如每平方毫米刀刃的數量。
[0015](4)切削體的刀刃的長度或關於成組切削體刀刃的統計學上的長度值。
[0016](5)成組切削體的總接觸面積，其中，總接觸面積是所考慮的切削體的接觸面積的總和。在使用旋轉工具的情況下切削體以其可貼靠在所加工的工件處的切削體的面積被理解為接觸面積。總接觸面積越大，旋轉工具越不鋒利。
[0017](6) 一個切削體的高度或成組切削體的統計學上的高度值。在此，從包圍切削體的結合材料出發來測量切削體的高度。結合材料用於將切削體彼此結合。從結合材料出發來測量直至切削體的與旋轉軸線離得最遠的部位、即直至切削體的在徑向上最外面的部位的高度。
[0018](7)切削體的確定切削特性的幾何參數，例如切割稜邊相對於參考直線或參考面的角度、切割稜邊的半徑、切割稜邊的長度等等。
[0019]對於每個規定的理論量，分別來測量和/或測定一個切削體和/或成組切削體的相關聯的實際量。該裝置的尤其光學的測量組件用於此。接著來確定規定的理論量與所屬的所測定的實際量之間的偏差。[0020]如果規定的理論量與相關聯的實際量之間的偏差大於規定的公差，則此外來識別和選出第二切削體，其被加工或移除以便減小偏差。接著在該情況中，除了第一切削體之外還來加工和/或移除第二切削體。
[0021]因此，可針對性地來識別和加工或移除單個的第一以及第二切削體。由此一方面實現，旋轉工具的實際包絡面處於規定的理論包絡腔之內。同時存在通過考慮理論量在加工中還正面地影響旋轉工具的切削效果的可能性。通過針對性地選出單個的第一和必要時第二切削體，其中，僅這些第一或者第二切削體被加工或移除，此外保證可在相對短的時間中加工旋轉工具，以便達到期望的形狀和期望的特性。此外僅去除旋轉工具的較少的材料。因此,根據本發明的加工總地來說極其經濟。
[0022]優選地，切削體的加工或移除藉助於雷射束實現。雷射束以優選地小於45°且尤其小於30°的銳角相對於徑向平面取向，該徑向平面延伸通過旋轉工具的旋轉軸線且通過在旋轉工具的工作面上的加工部位(雷射束聚焦到其上)。通過雷射束的這樣的取向保證，在加工時在切削體處不產生較大的接觸面，其會使旋轉工具變鈍。
[0023]確定工具的實際包絡面和/或至少一個實際量以及接著加工和/或移除單個切削體循環地實現，直到旋轉工具具有期望的特性。該循環的加工因此是有利的，因為尤其在使用雷射束的情況下不能精確地預測在雷射束脈衝的情況下從切削體或從結合材料移除多少材料。因此，在循環的過程中重新檢測加工結果且必要時執行單個之前所測定的切削體的進一步針對性的加工或移除是有利的。
[0024]優選地使用非接觸式的測量組件用於實際包絡面以及該至少一個實際量的測量。非接觸式的測量組件可實施為光學的測量組件。在一優選的實施例中，非接觸式的測量組件具有反射光測量儀器(Auflichtmessgeraet)。附加地或還備選地,可存在帶有發送器和與發送器相對的接收器的透射光測量儀器，其尤其使能夠快速確定實際包絡面。尤其地，反射光測量儀器和透射光測量儀器對準在旋轉工具處的相同的測量部位。雷射束聚焦到其上的加工部位與測量部位在一有利的實施形式中相間隔。由此可以說實現在空間上錯開的測量和加工。
[0025]在對此的變型中也可能將雷射束聚焦到測量部位上，使得測量部位和加工部位一致。在該布置中，在時間上錯開地來工作。首先來測量，接著產生一個或多個雷射束脈衝。在關斷雷射之後然後再次測量，等等。
[0026]用於檢測實際包絡面的透射光測量儀器可具有雷射掃描器、逐行掃描攝像機(Zeilenkamera)或帶有透射光照明的矩陣攝像機或其它合適的光學傳感器(例如所謂的「位置敏感裝置」)。
[0027]反射光測量儀器可具有逐行掃描攝像機或矩陣攝像機且優選地使用漫射的和/或大致單色的反射光。可根據要求來使用其它合適的傳感器和方法、例如條紋投影傳感器或者還有距離傳感器(例如雷射三角測量傳感器)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]本發明的有利的設計方案由從屬權利要求以及說明書得出。說明書限於本發明的重要特徵以及其它條件。補充地來應用附圖。
[0029]其中: 圖1顯示了用於加工旋轉工具的裝置的第一實施例的類似方框圖的圖示，
圖2顯示了用於加工旋轉工具的裝置的第二實施例的類似方框圖的圖示，
圖3顯示了用於加工旋轉工具的根據本發明的方法的實施例的流程圖，
圖4對於旋轉工具的橫剖切平面顯示了實際包絡面和理論包絡腔的示意性的圖示，
圖5以徑向截面顯示了旋轉工具的邊緣區域的示例性的示意性的詳細圖示，
圖5a以徑向截面顯示了帶有波浪形的工作面的旋轉工具的邊緣區域的另一示例性的示意性的詳細圖示，
圖5b顯示了按照剖切平面Cl通過根據圖1的旋轉工具的徑向截面，
圖5c顯示了按照剖切平面C2通過根據圖1的旋轉工具的徑向截面，
圖6a-6c顯示了在切削體刀刃的數量以及旋轉工具的總接觸面積之間取決於深度的關係，
圖7a顯示了對在加工之前帶有多個切削體的旋轉工具的工作面的截段的示意性的俯視圖，
圖7b顯示了在加工之後根據圖7a的示意性的圖示，其中，被加工的切削體通過箭頭來標記，
圖8顯示了藉助於雷射束加工切削體的放大的示意性的且僅示例性的圖示，
圖9a顯示了對在加工之前帶有多個不規則分布的切削體的旋轉工具的工作面的截段的示意性的俯視圖，
圖9b顯示了根據圖9a的示意性的圖示，其中，切削體中的一部分被移除而切削體中的另一部分被加工且被加工的切削體通過箭頭來標記，
圖10顯示了根據預定的樣式旋轉工具的切削體的一備選的布置可能性，
圖11顯示了旋轉工具的外部區域的示意性的部分剖開的詳細圖示，其中，引入凹部到切削體之間用於改善冷卻劑流出。
[0030]圖12顯示了帶有切削體的一備選的設計方案和示例性地說明的幾何參數的旋轉工具的截段的示意性的、部分剖開的詳細圖示，
圖13顯示了徑向於帶有另外的示例性地說明的幾何參數的在圖12中的實施例中的旋轉工具的旋轉軸線根據圖12中的箭頭XIII的俯視圖以及
圖14在根據圖13中的剖線XIV-XIV的徑向截面中顯示了圖12和13中的旋轉工具的截段的示意性圖示。
【具體實施方式】
[0031]本發明涉及一種用於加工旋轉工具21的裝置20以及一種用於其加工的方法22。旋轉工具21是一種用於切削加工的工具。旋轉工具21可圍繞旋轉軸線R旋轉地驅動。旋轉工具21在其周緣處具有工作面23，在其處設置有至少一個工具刀刃，其可圍繞旋轉軸線R旋轉地驅動。分別帶有一個或多個切削體刀刃43的大量切削體24示例性地形成幾何上未限定的切削腔。切削體24可在統計上分布地布置在旋轉工具21的工作面23的區域中。對此備選地，也可能將切削體24置於精確地規定的位置上，如這在圖10中或在圖12至14中所示。切削體24的接合輪廓在旋轉工具21旋轉時相疊或相交且由此限定刀具輪廓。對於限定地放置的切削體24的實施例，這在圖14中示出。優選地，切削體24由切削晶體形成，從而切削體24彼此相區別。然而也可能給予每個切削體24期望的形狀，如這在圖12和13中示例地所示。
[0032]備選於此這裡所說明的優選的實施例，切削體24也可在旋轉工具21處形成一個或多個幾何上限定的刀刃。
[0033]切削體由硬的且耐抗的材料構成或具有由該較硬的材料構成的至少一個磨損保護層。作為材料例如可使用晶狀氮化硼、金剛石或者多晶金剛石(PKD)。磨損保護層例如可經由CVD方法(化學氣相沉積法)來施加且由金剛石構成。
[0034]切削體24通過載體或結合材料25被保持在旋轉工具21處。示例地，結合材料可由人造樹脂形成。也可能通過燒結將切削體24和結合材料25相互連接，其中，例如金屬粉塵被用作結合材料25。此外，可電鍍地例如經由作為結合材料25的鎳化合物將切削體24相互連接。
[0035]旋轉工具21優選地是磨削工具或修整工具。對於這些工具類型需要特別高的形狀精度，以便之後在使用旋轉工具21時在工件處獲得期望的加工精度。在旋轉工具21的徑向跳動或者軸向跳動中的偏差因此僅在非常窄的公差極限中被允許。根據本發明的加工方法或根據本發明的裝置20可被用於建立旋轉工具21的期望的精度。此外，本發明可被用於修整旋轉工具21，例如以便去除磨損且再建立所要求的銳度或刀刃特徵。藉助於本發明，旋轉工具21的加工可節省材料地且高效地且因此非常經濟地實現。
[0036]裝置20具有測量組件29，其在根據圖1的第一實施例中包括帶有透射光攝像機
31的透射光測量儀器30以及反射光測量儀器32。測量組件29或者測量儀器30、32由控制裝置33來控制。測量組件29用於測量旋轉工具21。
[0037]此外，裝置20包括加工裝置34，其在該實施例中由雷射裝置35形成。加工裝置34和例如雷射裝置35用於在工作面23的通過測量組件28精確限定的部位處加工旋轉工具21，以便消除在工作面23或切削體24的期望的形狀和/或特徵之間的確定的偏差。雷射裝置35為此產生優選地脈衝的雷射束L，其聚焦到加工部位36上。在該加工部位36處來針對性地加工或移除各個之前識別的切削體24。此外，在切削體24之間的結合材料25可被加工。
[0038]雷射裝置35的加工部位36處在雷射裝置35的光學軸線01上。雷射裝置35的該光學軸線01與延伸通過旋轉工具21的旋轉軸線R且通過加工部位36的徑向平面ER包圍一銳角，其尤其小於45°且在該實施例中小於30°。該角度可以是恆定的或在加工期間變化。根據圖1和2，雷射裝置35的光學軸線01徑向於旋轉軸線R取向且因此處在徑向平面ER內。
[0039]在第一實施例中，加工部位36偏置於測量部位37，在其處通過測量組件29在旋轉工具21的工作面23處發生測量。不僅透射光測量儀器30而且反射光測量儀器32對準在工作面23處的相同的測量部位37，其中，在對此的變型中測量儀器30、32也可具有彼此遠離的測量部位。在根據圖1的第一實施例中，反射光測量儀器32的光學軸線02徑向於旋轉工具21的旋轉軸線R定向。透射光測量儀器30的光學軸線03大致垂直於反射光測量儀器32的光學軸線02取向，使得透射光測量儀器30的光學軸線03大約切向於工作面23延伸。沿著透射光測量儀器30的光學軸線03，在一側上布置透射光攝像機31而在相反的側面上布置有光源。[0040]此外，裝置20具有驅動裝置38，其通過控制單元33來控制。驅動裝置38用於使旋轉工具21在加工期間圍繞旋轉軸線R旋轉和/或沿著旋轉軸線線性移動。經由測量組件29例如平行於旋轉軸線R觀察僅可來檢測確定的測量截段，其可處在數毫米的範圍中。例如，作為透射光攝像機31的矩陣攝像機可檢測大約3_至6_的範圍，然而這還取決於透射光攝像機31的解析度。如果工作面23在其平行於旋轉軸線R的延伸方向上大於測量組件29的檢測範圍，則軸向平行於旋轉軸線R偏移地來執行多個測量，其接著可在測量組件29中和/或在控制裝置33中被相互聯繫或評估。
[0041]如在圖1和2中所示，控制裝置33也用於操控加工裝置24和例如雷射裝置35。通過藉助於測量組件29的測量來識別應被加工或移除的切削體24。控制裝置33操控驅動裝置38和加工裝置34或雷射裝置35，以便相應地加工或者移除被識別用於加工或移除的切削體24。雷射裝置35優選地產生脈衝的雷射束L。其可具有用於雷射束L的聚焦和/或取向的光學器件，使得雷射裝置35的光學軸線01和由此還有加工部位36可通過雷射裝置35的光學器件被移動。
[0042]區別於根據圖1的第一實施例，在根據圖2的第二實施例中未設置有透射光測量儀器30。測量組件29僅具有反射光測量儀器32。其光學軸線02不與旋轉軸線R相交。反射光測量儀器32的光學軸線02傾斜於到測量部位36處的切線且傾斜於通過測量部位37和旋轉軸線R的徑向平面取向。通過該取向，藉助於反射光測量儀器32不僅可確定旋轉工具21的由布置在工作面23處的切削體24限定的實際包絡面HF以及一個切削體24的幾何特性或成組切削體24的幾何特性。在根據圖1的第一實施例中，透射光測量儀器30設置用於檢測旋轉工具21的實際包絡面HF，而單個切削體24或成組切削體24的幾何特性的確定通過反射光測量儀器32實現。
[0043]在圖2中示出的實施例中，測量部位37相應於加工部位36。在該實施方案中不能同時來測量和加工，因為由於擊中的雷射束L而產生較高的光強度和等離子云，其幹擾測量組件29的光學測量。因此在時間上依次來測量和通過雷射束L加工材料。因為在根據圖1的第一實施形式中測量部位37與加工部位36相間隔，可同時在測量部位37處來測量且在加工部位36處進行旋轉工具21的加工。
[0044]應理解的是，這兩個在圖1和2中示出的實施形式的組合也是可能的。由此在第一實施例中反射光測量儀器32的光學軸線02也可傾斜於通過測量部位37的徑向平面和旋轉軸線R取向。此外，在第一實施例中加工部位36和測量部位37也可重合。
[0045]在圖3中根據流程圖來說明一種示例性的方法流程。根據流程圖以及另外的圖4至13下面來詳細闡述方法22。
[0046]在方法22開始SRT之後，在第一方法步驟SI中來規定理論包絡腔HR。理論包絡腔HR是圍繞旋轉工具21的旋轉軸線R旋轉對稱的空間或區域。例如，理論包絡腔HR通過旋轉對稱的內部的包絡面HI和旋轉對稱的外部的包絡面HA來限定，如這在圖4中示意性所示。如果包絡面HF在理論包絡腔HR內的任何部位處延伸，則旋轉工具21或工作面23的外部形狀或輪廓相應於該規定。在圖4中所示的示例中可辨識出，實際包絡面HF在理論包絡腔HR之外的多個部位處延伸。由此，旋轉工具21的幾何中心Z也不與旋轉軸線R —致，由此產生徑向跳動偏差。接下來通過根據本發明的方法22藉助裝置20來排除這些偏差。[0047]如在圖5、5a、5b和5c中所示，旋轉工具21的工作面23在徑向截面中觀察可具有不同的形狀或輪廓。平行於旋轉軸線R觀察，包絡腔HR例如可彎曲地延伸(圖5)、具有波浪形的走向(圖5a)或者還具有帶有折彎和/或階梯的走向(圖5b，5c)。這取決於旋轉工具的類型且取決於其使用目的。實際包絡面HF與理論包絡腔HR的偏差可在旋轉工具21的旋轉方向上或在周向上和/或在平行於旋轉軸線R的方向上出現。
[0048]除了理論包絡腔HR之外，例如在第二方法步驟S2中來規定至少一個另外的理論量GS。理論包絡腔HR規定旋轉工具21或工作面23的宏觀形狀，該而至少一個附加的理論量GS表徵工作面23的微觀形態。尤其通過該至少一個理論量GS來描述沿工作面分布地布置的切削體24的切削特徵。在優選的實施例中，作為至少一個理論量GS使用以下量中的一個或多個:
a)作為第一理論量GSl可使用相鄰的切削體24的兩個切削體刀刃43的最小間距X，其中，例如僅考慮這樣的切削體刀刃43，其完全地或部分地在理論包絡腔HR內延伸。最小間距X即可以是該間距，在其處這兩個切削體刀刃43在理論包絡腔HR內彼此具有最小的間距。作為第一理論量GS1，對於最小間距X可來規定一極限值，不允許低於該極限值(圖5)。因為在兩個相鄰的切削體刀刃43之間的最小間距X變得太小，各個切削體刀刃43在接合時不能充分良好地侵入待加工的工件中，因為材料擠壓和排屑被阻礙。
[0049]b)切削體24的接觸面積KF可用作第二理論量GS2。接觸面積KF是切削體24的在包絡部E上圍繞旋轉軸線R的該橫截面面積，其根據切削體24的磨損在加工工件時可達到與工件相接觸或貼靠。通常，接觸面積KF獨立於在包絡部E上的當前的磨損狀態來測量且被涉及於其。包絡部E是圍繞旋轉軸線R的旋轉對稱的面且在其形狀上相應於內部的和外部的包絡面H1、HA，其中，與旋轉軸線R的間距可變化。包絡部可在理論包絡腔之內或之外延伸。其與旋轉軸線的間距例如通過深度T來描述。包絡部E與旋轉軸線R的間距越小，深度T越大(圖6a)。因此，接觸面積KF定義為深度T的函數。因為切削體24的橫截面從徑向上指向外的切削體刀刃或尖部擴大，接觸面積KF隨著深度T增加同樣增加。接觸面積KF越大，切削體24越不鋒利。接觸面積KF隨著深度T增加的增加示意性地在圖6a中對於切削體中的一個來示出，其中，接觸面積KF從第一面積值KFl經過第二面積值KF2增加至第三面積值KF3。對於一個或多個深度T可規定用於接觸面積大小的值或值範圍作為第二理論量GS2。也可能規定切削體24的接觸面積KF的大小取決於深度T的函數作為第二理論值GS2。
[0050]c)對於一個或多個深度值或作為深度T的函數可規定切削體24的切削體刀刃43的長度I作為第三理論量GS3(圖6a)，其中，優選地僅考慮切削體刀刃43的處在理論包絡腔HR內的截段。
[0051]d)對於多個規定的深度值T或作為深度T的函數可來規定切削體刀刃43的數量N作為第四理論量GS4，如這示意性地在圖6b中示出。第四理論量GS4例如可具有下限值(圖6b中的實線)和/或上限值(圖6b中的虛線)。
[0052]e)對於一個或多個深度值T或作為取決於深度T的函數可來規定帶有多個切削體24或所有切削體24的組的總接觸面積GF的大小作為第五理論量GS5。在此，總接觸面積GF是在於規定的深度T中延伸的包絡部E上的每個接觸面積KF的量的總和。對於總接觸面積GF因此不考慮單個切削體24，而是總接觸面積GF與切削體24的所考慮的組的所有切削體24或在工作面23處的所有切削體24相關聯。第五理論量GS5可具有下限值(圖6c中的實線)和/或上限值(圖6c中的虛線)。
[0053]f)可使用切削體24的高度H作為第六理論量GS6。例如可從包圍切削體24的結合材料25出發直至切削體24的與旋轉軸線R離得最遠的部位來測量高度H(圖6a)。高度H描述了在使用旋轉工具21的情況下切削體24到工件的表面中的最大接合深度。對於高度H，例如可規定最小值和/或還有最大值作為第六理論量GS6。
[0054]g)也可使用切削體24的至少一個幾何參數作為理論量，如這根據圖12至14示例性地所示:
切削體刀刃43相對於參考線或參考面的角度α、β ;
切削體刀刃43的半徑radl或rad2 ；
切削體刀刃43的寬度w或長度V和/或切削體24的面積。
[0055]在第三方法步驟S3中，藉助於光學的測量組件29且例如藉助於透射光測量儀器30來測定實際包絡面HF。為此，經由驅動裝置38使旋轉工具21圍繞旋轉軸線R且必要時繼續還平行於旋轉軸線R移動，直到整個工作面23被檢測。在測量組件29中或在控制裝置33中，接著可由在測量部位37處的各個測量來形成實際包絡面HF，其通過所有切削體24的位置和地點來確定。
[0056]在第四方法步驟S4中，然後通過光學的測量組件29來檢測單個切削體24的形狀或造型，為此例如使用反射光測量儀器32。在此確定一個或多個實際量GI。作為實際量IG來記錄實際值，對於其來規定理論量GS。實際包絡面HF以及該至少一個實際量GI的檢測可在時間上相繼實現。對此備選地，也可能已在檢測實際包絡面HF期間還確定該至少一個實際量GI。
[0057]緊接實際包絡面HF以及該至少一個實際量GI的確定，在第五方法步驟S5中來識別應被加工或移除的切削體24。
[0058]從外部的理論包絡面HF伸出的切削體24被識別為第一切削體24a(圖5)。
[0059]必須被加工或移除的切削體24被識別為第二切削體24b，以便當確定偏差D大於允許的與相關的理論量GS相關聯的公差範圍TB時減小在規定的理論量GS與屬於此的實際量GI之間的偏差D。
[0060]應理解的是，在理論量GS與所屬的實際量GI之間的偏差D也可由此來影響，即加工和/或移除第一切削體24a。這在確定另外的第二切削體24b時被考慮。
[0061]在圖7a和9a中非常示意性地且示例性地示出必須被加工或移除的第二切削體24b，以便減小偏差，例如以便減小總接觸面積GF。因此一定數量的切削體24被識別為第二切削體24b，其具有比較大的接觸面積KF(其在圖7a和9a中以點示出)。例如，在該情況中可選出這樣的切削體24作為第二切削體24b，其接觸面積KF大於規定的比較值。
[0062]在圖7b中，為了減小總接觸面積GF被加工的第二切削體24b以箭頭來標記。在圖8中，示意性放大地示出第一或第二切削體24b的加工。通過將雷射束L的脈衝對準切削體的限定的部位，切削體的一部分被移除且例如被蒸發。以該方式，可移除從理論包絡腔HR伸出的部分或減小其接觸面積KF的大小。
[0063]也可能完全移除切削體24，例如當其由於磨損非常嚴重地損耗或因為在相鄰的切削體刀刃43之間的間距X或切削體刀刃43的密度太大時。該方式示意性地在圖9a和9b中示出。在圖9b中以點示出的切削體24被移除。以箭頭標記的切削體24被加工，例如以便減小其接觸面積KF。第一切削體24a也不僅可被加工而且可被移除。
[0064]第一切削體24和第二切削體24b的加工在第六方法步驟S6中發生。如果實際包絡面HF處在理論包絡腔HR之外或如果在規定的理論量GS中的一個與相關聯的實際量GI之間的偏差D處在公差範圍TB之外(由第五方法步驟S5的分支P0S)，那麼來執行第一和第二切削體24a、24b的該加工或移除。緊接在第六方法步驟S6中的加工，又以第三和第四方法步驟S3、S4使該方法繼續且測定實際包絡面或該至少一個實際量GI。這因此是必要的，因為在工作面23的雷射加工中不能精確地預測雷射束脈衝L對準工作面23具有什麼效果。該預測因此是困難的，例如因為切削體24的吸收特性完全不同於結合材料25的吸收特性。因為就在結合材料的表面之下另外的切削體24可布置在內部的位置中(例如參見圖5)，例如在雷射束對準在切削體24之間的結合材料25時不能精確地預測所產生的刻槽(Kater)有多深和通過移除結合材料25是否能夠鬆開和移除切削體24。
[0065]一直重複方法步驟S3至S6，直到偏差D對於所有規定的理論量GS和所有分別相關聯的實際量GI小於分別相關聯的公差範圍TB且此外當實際包絡面HF處在理論包絡腔HR之內時。然後在END中結束該方法(由第五方法步驟S5的分支NEG)。
[0066]在第六方法步驟S6中，不僅可將雷射束脈衝L直接對準待加工的或待移除的第一切削體24a或第二切削體24b。例如也可能為了影響高度H或還為了移除切削體24a、24b，將雷射束脈衝L對準在切削體之間的結合材料25。除了加工和/或移除切削體之外，還可將凹部50引入工作面23中。這樣的凹部50可改善在工作面23的區域中切屑的運走和冷卻劑的流出。這樣的凹部50的橫截面輪廓可任意地來選擇。例如可能將溝槽狀的凹部50引入工作面23中，如這例如示意性地在圖11中所示。為此可使用由雷射裝置35形成的加工裝置34。這樣的凹部50可形成完全貫穿工作面23的槽且橫向地、即垂直或傾斜於圍繞旋轉軸線R的旋轉方向延伸。
[0067]本發明涉及一種用於加工旋轉工具21的具有大量切削體24的工作面23的裝置20和方法22。旋轉工具21可圍繞旋轉軸線R驅動。切削體24可形成幾何上限定的或幾何上未限定的工具刀刃。其可在工作面23處在統計上分布地來布置或布置在限定的幾何位置中。經由光學的測量組件29來測定工作面23的實際包絡面HF。附加地，可來檢測至少一個另外的理論量GS，其描述工作面23的微觀參數。經由測量組件29，對於每個規定的理論量GS來檢測所屬的實際量GI且來確定在理論量GS與實際量GI之間的偏差。如果實際包絡面HF處在規定的理論包絡腔HR之外或在實際量GI與所屬的理論量GS之間的偏差D不允許地大，經由雷射裝置35來加工和/或移除選出的第一和/或第二切削體24a、24b。一直循環地執行該方法，直到旋轉工具21滿足所有規定。
[0068]附圖標記清單 20裝置
21旋轉工具 22方法 23工作面 24切削體 25結合材料29測量組件30透射光測量儀器31透射光攝像機
32反射光測量儀器33控制裝置34加工裝置35雷射裝置36加工部位37測量部位38驅動裝置43切削體刀刃
50凹部E包絡部END方法結束ER徑向平面GI實際量GS理論量GSl第一理論量GS2第二理論量GS3第三理論量GS4第四理論量GS5第五理論量GS6第六理論量GF總接觸面積H高度
HA外部的理論包絡面HF實際包絡面HI內部的理論包絡面HR理論包絡腔KF接觸面積KFl接觸面積的第一值KF2接觸面積的第二值KF3接觸面積的第三值L雷射束
Ol雷射裝置的光學軸線02反射光測量儀器的光學軸線03透射光測量儀器的光學軸線R旋轉軸線rad半徑SI第一方法步驟S2第二方法步驟S3第三方法步驟S4第四方法步驟S5第五方法步驟SRT方法開始T深度V長度W覽度X最小間距I長度Z中心。
【權利要求】
1.一種用於加工可旋轉地驅動的旋轉工具(21)的方法，所述旋轉工具(21)帶有大量切削體(24)，其形成至少一個工具刀刃或切削腔，所述方法帶有以下步驟: -圍繞所述旋轉工具(21)的旋轉軸線(R)規定用於所述旋轉工具(21)的理論包絡腔(HR), -確定待加工的和/或待移除的第一切削體(24a)，其位置或形狀處於規定的公差之外， -針對性地加工和/或移除所述第一切削體(24a)和所述第二切削體(24b)。
2.根據權利要求1所述的方法，其帶有以下附加的步驟: -規定描述所述旋轉工具(21)的切削特性的另外的至少一個理論量(GS)，其表徵單個切削體(24)和/或成組切削體(24)， -對於單個切削體(24)和/或成組切削體(24)的每個規定的理論量(GS)確定實際量(GI)， -比較相應的實際量(GI)與所屬的理論量(GS)且確定實際量(GI)與理論量(GS)之間的偏差⑶， -確定待加工的和/或待移除的第二切削體(24b)，以便當所述偏差(D)處於允許的公差範圍(TB)之外時減小所述實際量(GI)與所述理論量(GS)的偏差(D)， -針對性地加工和/或移除所述第二切削體(24b)。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，設立單循環的工藝過程，在其中周期性地重複下面兩個過程部分:` -確定是否存在待加工的第一和/或第二切削體(24a，24b)以及 -加工和/或移除所述第一切削體(24a)和所述第二切削體(24b)。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助於雷射束(L)來執行所述第一切削體(24a)和所述第二切削體(24b)的加工和/或移除，所述雷射束(L)向所述旋轉工具(21)的工作面(23)的待加工的部位(36)對準和/或聚焦。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述雷射束(L)的光學軸線(Ol)與徑向平面(ER)包圍一銳角，所述徑向平面(ER)延伸通過所述旋轉工具(21)的旋轉軸線(R)且通過待加工的所述部位(36)。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將與成組切削體(24)相關聯的統計量用作理論量(GS)。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，圍繞所述旋轉軸線(R)來規定旋轉對稱的包絡部(E)，其帶有通過深度(T)來描述的與所述旋轉軸線(R)的可變的間距，並且規定的所述理論量(GS)中的至少一個根據所述深度(T)來規定。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將在使用所述旋轉工具(21)的情況下能夠與所加工的工件達到相接觸的切削體(24)的接觸面積(KF)的大小用作理論量(GS2)。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將在兩個相鄰的切削體(24)的刀刃(43)之間的間距(X)用作理論量(GSl)。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將所述切削體(24)的數量(N)或所述切削體(24)的刀刃(43)的數量(N)用作理論量(GS4)。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將切削體(24)的刀刃(43)的長度(y)或成組切削體(24)的刀刃(43)的長度值用作理論量(GS3)。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將成組切削體(24)的總接觸面積(GF)用作理論量(GS5)，其中，所述總接觸面積(GF)是成組切削體(24)的接觸面積(KF)的總和而切削體(24)的接觸面積(KF)是在使用所述旋轉工具(21)的情況下能夠達到與所加工的工件相接觸的面積。
13.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將切削體(24)的確定切削特性的幾何參數用作理論量(GS)。
14.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將切削體(24)的高度(H)或成組切削體(24)的高度值用作理論量(GS6)，其中，來測量從所述旋轉工具(21)的保持所述切削體(24)的結合材料(25)的包圍相關的切削體(24)的外表面直至相關的切削體(24)的與所述旋轉軸線(R)離得最遠的部位的高度(H)。
15.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將至少一個凹部(50)引入所述旋轉工具(21)的保持所述切削體(24)的結合材料(25)中。
16.一種用於加工可旋轉地驅動的旋轉工具(21)的裝置，所述旋轉工具(21)具有形成至少一個工具刀刃或切削腔的大量切削體(24)，所述裝置: 帶有控制裝置(33)，其設立成圍繞所述旋轉工具(21)的旋轉軸線(R)規定用於所述旋轉工具(21)的理論包絡腔(HR)； 帶有用於測量所述旋轉工具(21)的實際包絡面(HF)的測量組件(29)，其中，通過所述測量組件(29)和/或控制單元(33)來確定待加工的和/或待移除的第一切削體(24a)，其伸過所述理論包絡腔(HR)且從所述理論包絡腔(HR)伸出， 且帶有加工裝置(34)，其針對性`地加工和/或移除所述第一切削體(24a)和第二切削體(24b)ο
17.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於， -所述控制裝置(33)此外設立成規定描述所述旋轉工具(21)的切削特性的另外的至少一個理論量(GS)，其表徵單個切削體(24)和/或成組切削體(24)， -所述測量組件(29)此外設立成對於每個規定的理論量(GS)分別確定單個切削體(24)和/或成組切削體(24)的相關聯的實際量(GI)，其中，通過所述測量組件(29)和/或所述控制單元(33)將所測得的至少一個實際量(GI)與分別相關聯的理論量(GS)比較且確定實際量(GI)與理論量(GS)之間的偏差(D)， -其中，通過所述測量組件(29)和/或所述控制單元(33)來確定待加工的第二切削體(24)，以便當所述偏差⑶處於允許的公差範圍(TB)之外時減小所述實際量(GI)與所述理論量(GS)的偏差(D)， 並且所述加工裝置(34)針對性地加工和/或移除所述第二切削體(24b)。
18.根據權利要求16或17所述的裝置，其特徵在於，所述加工裝置(34)實施為雷射裝置(35)，其產生雷射束(L)，以便針對性地加工和/或移除所述第一切削體(24a)和第二切削體(24b)。
19.根據權利要求16至18中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述測量組件(29)具有光學的測量儀器(30，32)、尤其反射光測量儀器(32)和/或透射光測量儀器(30)。
【文檔編號】B23K26/08GK103874563SQ201180074285
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2011年10月19日 優先權日:2011年10月19日
【發明者】C.普呂斯, H.穆沙爾特, O.文克 申請人:沃爾特機器製造有限責任公司