[发明专利]用于由至少一台计算机数控机器加工的工件的部件分析的计算机实现方法

说明书

本发明涉及一种用于部件分析的计算机实现的方法，特别是用于分析由至少一台计算机数控机器加工的一个工件的质量、加工进程以及优选的设计进程。根据本发明，该方法包括向所述计算机数控机器的一个数字机器模型提供所述至少一台计算机数控机器的实时和非实时进程数据，所述实时和非实时进程数据在所考虑的所述工件的所述加工进程中记录；随后通过至少部分地基于所述记录的实时和非实时进程数据的所述数字机器模型的途径，来模拟所考虑的所述加工进程。

技术领域

本发明涉及一种用于部件分析的计算机实现方法，特别是用于分析由至少一台计算机数控机器加工的工件的部件质量及加工进程(优选设计进程)。

背景技术

本发明涉及的计算机数控机器通常包括可由一个或多个驱动轴沿着工具路径移动的至少一个加工工具。所述加工进程本身由一给定数控程序所控制，该给定数控程序定义了用于所述至少一个加工工具的至少一个工具路径，以及沿着所述工具路径的一路径速度分布。

由这样的计算机数控机器加工的工件的完整设计和加工进程由多个子进程组成。例如，考虑到蒸汽涡轮机叶片的设计和制造过程，在涡轮叶片已被设计之后，例如，就良好流体动力学方面，生成几何计算机辅助设计模型。在下一阶段，即计算机辅助制造编程中，评估和决定用哪种制造技术来制造部件，例如使用5轴计算机数控铣床。基于该决定，计算机辅助制造系统生成包括一工具中心点路径和所述相关工具向量的一3维工具路径。在下一步中，定义了主轴转速和路径速度等技术参数。然后，在决定用于加工工件的特定目标机器之后，后处理器将计算机辅助制造系统的数据转换成计算机数控机器特定的数控程序。铣床的计算机数控控制器对数控程序进行解释和内插，并为五个机器轴的每一生成位置、速度、加速度和电流等指令值。在计算机数控铣削加工完成后，通过考虑定义的公差，将工件移动到一3D坐标测量机，以检查功能尺寸、表面和距离。

这些子进程中的每一个都具有引起错误和进一步问题的可能性，其最终可导致部件超出限定的公差。一些部件可能会重新加工，有些部件只能是废物。现在每个子进程都是分隔的单独设计解决方案，也是由所使用的不同技术(软件和机器)是由不同供应商所提供的这一事实所驱动的，这些供应商到目前为止不能相互协作以实现一全集成的解决方案。通常，每个子进程被单独优化，而不考虑后续步骤的后果。只有在执行了所有的子进程之后，问题的整体后果才能在成品上看到。在实际生活中，整个进程可被认为是一多种试错法，其中许多参数被改变，例如，通过适配计算机辅助设计模型，通过改变制造策略或参数或通过调整机器参数。每次改变后，部件再次发送到测量机，并检查部件是否在定义的公差内。在部件符合质量要求之前，这种试错法可是非常消耗时间和成本的。此外，机器理想地仅用作生产装置，而不是用作编程装置。

考虑到从部件设计到部件加工的完整进程链，可识别在子进程级别上发生的错误和在整个进程级别上发生的错误。在计算机辅助设计的子进程中，例如当不同计算机辅助设计表面在两个相邻计算机辅助设计表面之间的过渡处不包括切向连续性时，可能会出现问题。对于随后的计算机辅助制造编程和计算机数控加工，这意味着生成的工具路径对于路径速度、路径加速度和路径冲击具有非线性特性。因此，机器受到高加速度和减速度的冲击，这迫使计算机数控控制器减慢路径速度。此外，计算机数控机器的机械磨损相当快。同时，这种机器反应也导致切割机磨损，而这导致制造成本方面的额外成本。因此，产生许多废弃部件或至少是表面粗糙度超出公差的部件。

由计算机辅助制造编程引起的问题是，例如，刀具和部件之间的不利角度，这导致振动和不良表面以及刀具的高磨损。编程的工具路径还可能导致铣削主轴和一侧的附接刀具与工件，机器或夹具和另一侧之间的碰撞。另外关于计算机辅助制造程序的子进程，不利的参数如不利的主轴转速和路径速度可能导致不利的切割状况，从而导致部件表面不良和工具磨损。