[发明专利]加工操作的进程补偿及机器布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在工件上执行加工操作的方法及机器布置，其中，所述加工操作包括通过采用切削工具经受工件的加工表面并且通过提供所述工件与切削工具之间的相对旋转运动及相对平移运动在物理上将材料从工件去除。例如，本发明可以用于例如金属或陶瓷部件的车削、硬车削以及镗削(内部车削)，例如基于手动、半自动或自动的加工操作使用车床或自动车床。例如，加工操作可以基于CNC(计算机数字控制)，其中，命令被传递至例如布置成基于CNC参数来执行加工操作的机床。

背景技术

各种高性能和高品质的金属、钢或陶瓷部件，比如轴承部件、杆、轮轴、轴、联接器、发动机构件等，可以通过使用车削过程由工件制造。车削过程涉及加工操作，其采用切削工具在物理上将材料从工件的加工表面去除，切削工具通常包括可更换的工具刀片或尖端，比如碳化物、CBN(立方氮化硼)或陶瓷刀片。加工操作过程中的材料去除是这样实现的，通过提供工件与切削工具之间的相对旋转运动，采用切削工具的尖端接触工件的加工表面，以及相对于工件移动切削工具，从而在车削过程的每个旋转中去除适量的材料。

为了实现部件的适当高品质性能比如高尺寸精度，如作为关键因素的圆度和圆柱度，通常利用进一步的处理涉及例如研磨和/或珩磨的制造步骤。但是，额外的制造步骤需要额外的机器并增加制造时间和复杂性以及成本。因此，为了便于制造，需要根据加工操作提高部件最终切削的质量，从而可以减少或避免用于实现部件的预期尺寸和表面精加工的后续制造步骤。特别是，这适用于硬车削制造，其中加工操作在部件工件上进行，该部件工件具有由最终部件应用所需的硬度，比如在轴承环或滚动体部件的情况下的滚动轴承应用。

然而，加工操作涉及切削工具与工件的加工表面之间的高度复杂的相互作用，其在制造过程中妨碍定型部件的精度和性能。例如，初始工件变形(例如来自硬化过程)以及待处理加工表面的初始高水平的表面粗糙度和尺寸不精确对加工结果具有负面影响。此外，基本上随机的和/或不可控的与切削工具有关的车削过程，比如崩刃、断裂、磨损、刀瘤等，影响最终切削，例如通过增加加工部件的轮廓误差。这导致该部件的最终质量和性能受到损害，而且生产效率受到阻碍。

因此，存在需要改善目前的技术以及实现能够提供改进的且更有效的加工操作、更高的生产率及具有增加的尺寸精度和表面性能的改进部件的制造过程和加工设备。

发明内容

鉴于现有技术的上述及其他缺点，本发明的总体目的是通过提供涉及工件加工操作的改进的、更有效的和尺寸上更精确的制造以及用于工件加工操作的改进的机器布置来减轻上述提及的缺点。

根据其第一方面，本发明涉及一种用于补偿在工件上加工操作的方法，所述方法包括执行加工操作，其通过采用切削工具进行工件的表面加工，并且通过提供所述工件与切削工具之间的相对旋转运动及相对运动，例如相对平移运动，在物理上将材料从工件去除，其中，所述方法还包括所述加工操作的进程补偿，所述补偿包括产生代表相对于加工表面在法线方向上施加在切削工具上的接触力大小的控制信号；基于所述控制信号，确定补偿参数；以及基于所述补偿参数，补偿所述加工操作。

有利地，本发明通过使得能够进程补偿的加工操作来实现工件的改进加工操作。特别地，基于在特定工件的制造过程中被测量的实时信息，所述进程补偿允许提高加工操作的精度。改进质量的部件可在更加耐久且有效的过程中被制造，其中，废弃产品的数量，例如由于制造上的过失和/或缺陷，可以大大降低。此外，通过使用相同的机器布置，用于进程补偿的方法使得能够更灵活且通用地制造不同部件和具有不同形状的部件。因此，在加工操作之后，可以大大减少或避免笨重且昂贵的后处理过程，比如研磨等。另外，可以减少或避免用于不同部件生产线的不同后处理机器设备和不同机器配置。相反，根据补偿加工操作的本方法，相同的过程和机器布置可以用于制造高品质的不同部件，所有这些都满足例如特定形状误差和表面粗糙度要求等。因此，通过使得能够有效补偿加工操作，具有足够精确尺寸和形状特性的部件可直接在例如自动车削或硬车削制造过程中被制造。