[发明专利]用于使工件成型的方法和设备

说明书

描述了用于成型工件的方法和设备，其中分析代表工件表面形式的数据以确定表面的曲率特性，并且这些特性用于确定工具应用成型处理工件表面的所有部分所需的尺寸和形式。然后将实际工件的测量结果与涉及所需工件形式的数据进行比较，以确定要从工件上去除的材料的量和分布。然后确定用于在工件上移动工具以实现所需成型操作的工具路径，并且将工具和工具路径数据提供给成型机器以执行成型操作。成型工具可包括覆盖在柔性布料中的弹性体主体，在该柔性布料上固定有包含研磨材料的刚性粒料。该说明书公开了制造这种工具的方法，并且还公开了用于处理粒料布料的方法。还描述了一种确定允许的工具偏移量的方法，以确保工件的平滑切削。

本发明涉及一种用于使工件成型的方法和设备，特别涉及使用工具使工件成型，该工具具有柔性加工表面并压靠工件以通过使工具表面抵靠工件变形来形成工具覆盖面积，并且围绕相对于工件表面倾斜的轴线旋转，使得工具的位于工具覆盖面积内的加工表面相对于工件表面移动。工具覆盖面积通过工具和工件的相对运动而在工件表面上移动，使得工具覆盖面积到达待加工表面的所有部分。在工具覆盖面积上，工具的研磨加工表面从工件上去除材料以产生所需的工件形状和光洁度。

在本发明的一个方面中，成型工具包括柔性工具表面，在该柔性工具表面上排列有许多嵌入有研磨颗粒的基本上刚性的粒料。对于这种类型的工具，本发明的一个方面提供了一种确定工具控制参数的方法，该方法在成型过程中这样做时，确保成型过程能够在延展性切削条件下以最大可能的速率从工件上去除材料，这样可减少表面下的损坏并提高表面光洁度。

本发明的另一个方面提供了一种系统，其中分析代表工件表面形式的数据，以从一系列标准球形工具中选择能够执行所需的成型和/或精加工操作的工具，或者确定非标准工具的所需的几何形状以执行所需的成型和/或精加工操作。可进一步分析工件表面数据以便产生工具控制数据，该工具控制数据包括用于在工件上移动工具覆盖面积的工具路径。

本发明的另一个方面提供了制造在成型过程中使用的工具，包括用于预处理工具的研磨加工表面的方法和设备。

本发明的另一个方面涉及一种监控由于工具在成型操作中使用而导致的工具磨损的系统，以便识别工具何时正接近或已到达其使用寿命的末尾。

现在将参考附图详细地描述本发明的方面和实施方式，在图中：

图1是根据本发明的各个方面的用于使工件成型的方法和系统的概述；

图1a和图1b示出了使用本发明的成型过程得到成品的整个过程步骤；

图2是图1的工具形式和工具路径生成步骤的更详细说明；

图3是样品部件的立体图；

图3a例示了为了确定成型操作的所需工具形式而对工件表面的分析；

图4a至图4c是例示在球形工具逼近内部边缘时的偏移变化的示意图；

图4d是代表图3的样品部件表面的直方图；

图5a和图5b示出了非球形工具的示例；

图5c至图5g例示了制造成型工具的各阶段；

图6a和图6b例示了用于处理粒料片材材料的替代设备和方法；

图7a是粒料中暴露的研磨颗粒的显微照片；

图7b是图7a的研磨颗粒的示意性剖视图；

图8是操作中的部分球形的柔性粒料化的磨削工具的示意性侧视图；

图9例示了确定用于使工件延展性成型的最大工具偏移的测试过程；

图10例示了工具偏移和工件脆性断裂百分比之间的关系；

图11a例示了均匀弹性工具的工具覆盖面积上的压力分布；