[发明专利]自由形态切割机

说明书

技术领域

本发明涉及样条形工件的机械加工。具体描述了一种简化样条形物体的机械加工的自由形态切割机。

背景技术

机械加工是机械切割多件材料，从而获得期望的几何形状的过程。铣床、车床和钻床通常用于把诸如木材、塑料和金属之类的材料机械加工成具有要求高精度的物体。常规的车削加工机器（最常见的具体设备是车床）典型地利用单刃刀具来将工件加工成形。典型的配置包括旋转工件的主轴，所述工件随后被刀具咬合。刀具位置可被移动，从而更靠近或者更远离旋转中的工件，不过刀具定向典型地被设定成固定角度。不幸的是，尽管这种配置非常适合于机械加工圆柱形工件，不过机械加工更复杂的形状则更困难。由于无法在刀具进行切割时调整刀具定向，因此非圆柱形工件在旋转时会改变其和刀片之间的角度。

例如，利用这种配置机械加工样条形工件会导致本行业中通常称为的碰撞（crash）。当刀片的侧面部分（实质上是刀具的底面）和工件表面接触时，旋转的车削加工机器刀具会发生碰撞。刀具典型地被设计成借助刀具的侧面部分和工件表面之间的后角工作。后角确保刀具与工件表面接触的唯一部分是侧面的单一刀刃（实质上是侧面的前刃）。碰撞典型地会在刀具试图切削工件的圆角周围时发生。刀具相对于工件表面的定向变化过大会使后角减小到0，从而使刀具的侧面接触工件。

于是，想要一种允许单次走刀创建复杂几何形状的机器。

发明内容

一种通过利用刀具对工件表面施加连续的成形力，直到工件的第一表面形状与预定义的完成的样条表面形状相符为止的机械加工工件的方法。当所述刀具根据工件表面在工件表面上的所有点处保持预先确定的刀具角度而不考虑工件表面几何形状的剧烈变化时，施加所述成形力。

还要求保护一种自由形态切割机。所述自由形态切割机包括工作台，主轴；和附至主轴的切割装置。所述切割装置具有用于从工作台上的工件切削所选部分的至少一个刀具，其中自由形态切割机使刀具对工件表面施加连续的成形力，直到工件的第一表面形状与预定义的完成的样条表面形状相符为止。

在另一个实施例中，公开一种非临时性计算机可读介质，所述计算机可读介质存储可由处理器执行的计算机代码，所述处理器与用于机械加工工件的自由形态切割机耦接。所述非临时性计算机可读介质至少包括利用刀具对工件表面施加连续的成形力，直到工件的第一表面形状与预定义的完成的样条表面形状相符为止的计算机代码，其中所述刀具根据工件表面在工件表面上的所有点处保持预先确定的刀具角度，而不考虑工件表面几何形状的剧烈变化。

附图说明

参考结合附图进行的以下描述，可最好地理解本发明及其优点。

图1示出了按照描述的实施例的刀具相对于工件表面的定向的正视图。

图2示出了按照描述的实施例之一的自由形态切割机的透视图。

图3示出了自由形态切割机的侧视图，图中示出了当刀具在工件上来回移动时，工件在Z轴的运动。

图4示出了自由形态切割机的正视图，图中示出了伺服如何调整刀具的定向。

图5示出了附至伺服的刀具近视图，以及刀具是如何相对于工件定向的。

图6示出了自由形态切割机的另一个正视图，示出了当刀具切削工件的边角周围时的刀具重定向和切削。

图7A和7B示出了自由形态切割机的备选实施例的正视图，其中刀具安装在刀架上且工件在旋转。

图8示出了自由形态切割机的另一个备选实施例，其中增加了第三伺服以允许刀具在Z轴移动。

图9示出了使用自由形态切割机的方法。

图10示出了图2的自由形态切割机的微小改进，其中工作台能够沿着更多轴调整工件。

具体实施方式

在下面的描述中，陈述了众多的具体细节，以便透彻理解本发明。不过，对本领域的技术人员来说，显然可以在没有一些或所有这些具体细节的情况下实践当前描述的实施例。