本的潛力。
[0021]本文所公開的主題的一個(gè)方面是使用附接至主軸的切削刀具來加工工件的方法。該方法包括:(a)使用零件定義數(shù)據(jù)來定義切削刀具相對(duì)于工件的初始刀具路徑;(b)導(dǎo)致切削刀具相對(duì)于工件沿著定義的初始刀具路徑來切削;(C)在沿著定義的初始刀具路徑切削期間,接收表示加工過程條件的傳感器數(shù)據(jù);(d)處理傳感器數(shù)據(jù)以確定加工過程力參數(shù)的值;以及(e)導(dǎo)致切削刀具相對(duì)于工件沿著所改進(jìn)的刀具路徑切削,以便徑向切削深度變化且加工過程力參數(shù)的值不超過加工過程力約束。操作(b)至(e)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行。在替代性的實(shí)施方式中,加工過程力參數(shù)是切削刀具的切削力或者主軸功率。操作(e)可以包括導(dǎo)致切削刀具或者工件相對(duì)于彼此移動(dòng)以便切削刀具或者工件沿正交于當(dāng)前移動(dòng)方向的方向移動(dòng)。
[0022]前面的段落描述的方法可以進(jìn)一步包括:探測(cè)振顫水平并且然后確定所探測(cè)到的振顫水平是否超過規(guī)定的穩(wěn)定性約束。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,切削刀具相對(duì)于工件沿著改進(jìn)的刀具路徑切削,以便響應(yīng)振顫水平超過規(guī)定的穩(wěn)定性約束的探測(cè)結(jié)果,切削徑向深度減小。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,該方法還包括更換切削刀具以響應(yīng)振顫水平超過規(guī)定的穩(wěn)定性約束的探測(cè)結(jié)果。
[0023]本文所公開的主題的另一個(gè)方面是銑削機(jī)床,該銑削機(jī)床包括:可旋轉(zhuǎn)主軸;用于驅(qū)動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)的第一馬達(dá);附接至主軸的切削刀具;支撐臺(tái)面,主軸和支撐臺(tái)面相對(duì)于彼此可移動(dòng);用于使主軸和支撐臺(tái)面分別沿著第一和第二軸線相對(duì)于彼此移動(dòng)的第二和第三馬達(dá);用于產(chǎn)生反饋信號(hào)的一個(gè)或更多個(gè)傳感器,所述反饋信號(hào)表示一個(gè)或更多個(gè)加工過程參數(shù)的值;以及可操作地被耦接以接收來自一個(gè)或更多個(gè)傳感器的反饋信號(hào)并向第一至第三馬達(dá)發(fā)送命令信號(hào)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被編程以在加工已被附接至支撐臺(tái)面的工件期間執(zhí)行下列操作:(a)控制第二和第三馬達(dá)以便切削刀具相對(duì)于工件沿著所定義的初始刀具路徑切削;(b)在沿著所定義的初始刀具路徑切削期間,接收來自所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器的反饋信號(hào);(C)處理反饋信號(hào)以確定加工過程力參數(shù)的值;以及(d)控制第二和第三馬達(dá)以便切削刀具相對(duì)于工件沿著改進(jìn)的刀具路徑切削,其中,改進(jìn)的刀具路徑導(dǎo)致徑向切削深度和加工過程力參數(shù)的值的變化,該加工過程力參數(shù)的值不超過加工過程力約束。
[0024]又一個(gè)方面是用于不一致材料預(yù)成型件的CNC切削的方法,包括:(a)使用零件定義數(shù)據(jù)定義相對(duì)于預(yù)成型件的初始刀具開始位置和初始刀具軌線;(b)將切削刀具放置在初始刀具開始位置;(C)旋轉(zhuǎn)切削刀具;(d)在切削刀具旋轉(zhuǎn)的同時(shí),使得切削刀具和預(yù)成型件中的一者相對(duì)于另一者移動(dòng),以便切削刀具沿著初始刀具軌線切削;(e)在切削刀具和工件中的一者相對(duì)于另一者移動(dòng)的同時(shí),感測(cè)加工條件;以及(f)在加工條件被感測(cè)的同時(shí),調(diào)整刀具路徑以便切削刀具遵循不同于初始刀具軌線的軌線并且徑向切削深度變化,計(jì)算該調(diào)整以維持加工條件在加工過程力約束內(nèi)。
[0025]以下詳細(xì)公布和聲明本公開的其他方面。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示鍛件的CAD模型標(biāo)稱表面的示意圖。
[0027]圖2是示出CNC銑削機(jī)床的主軸的等距視圖的示意圖,該主軸承載切削刀具,該刀具被操作以在工件中形成穴。
[0028]圖3是示出在典型的銑削操作期間在工件和切削刀具之間的接觸區(qū)域(見剖面線部分)的幾何形狀的示意圖。
[0029]圖4是表示施加在切削刀具上的力的示意圖,該切削刀具接合工件且切削徑向深度遠(yuǎn)小于50%。
[0030]圖5A是表示其中隨著切削刀具直線移動(dòng)旋轉(zhuǎn)的切削刀具正接合工件的狀況的示意圖。
[0031]圖5B是表示其中隨著切削刀具在角落處改變90°方向旋轉(zhuǎn)的切削刀具正接合工件的狀況的示意圖。
[0032]圖6是表示旋轉(zhuǎn)的切削刀具遵循刀具路徑的示意圖,該刀具路徑在加工工件期間作為條件的函數(shù)變化,同時(shí)維持加工過程力約束。
[0033]圖7是表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于工件的適應(yīng)性刀具路徑銑削的系統(tǒng)的一些硬件和軟件部件的框圖。
[0034]圖8是表示根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的用于工件的適應(yīng)性刀具路徑銑削的系統(tǒng)的一些硬件部件的框圖。
[0035]圖9是飛機(jī)生產(chǎn)和使用的方法的流程圖。
[0036]圖10是示出飛機(jī)的系統(tǒng)的框圖。
[0037]后面將參考附圖,其中,在不同的附圖中類似的元件具有相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0038]平銑刀是用于加工工件的切削刀具,并且通常接合到旋轉(zhuǎn)式車床,諸如銑削機(jī)床。銑削機(jī)床旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)平銑刀以成形工件。平銑刀通常被提供為細(xì)長(zhǎng)的圓柱形的元件,并且可以包括從2至20或更多個(gè)齒或槽的任何數(shù)量,其中所述齒或槽被形成在平銑刀的外周上。區(qū)別于通常用于沿軸線方向形成孔的鉆頭,平銑刀能夠被用于在所有方向上成形工件,這些方向包括但不限于:軸向(S卩,豎直的)、橫向(即,側(cè)向的)和角方向。
[0039]平銑刀的每個(gè)槽被配置為,隨著平銑刀相對(duì)于工件被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng),移除少量的材料(本文稱為“切屑”)。術(shù)語“切屑厚度”是指在切削刀具上的每個(gè)槽在某個(gè)位置移除的材料的厚度。平銑刀可以在一端接合到主軸的卡盤或夾頭,該主軸可以取決于銑削機(jī)床的能力(即,銑削機(jī)床是否為2軸線、3軸線、5軸線等等)沿豎直、橫向和/或角取向可運(yùn)動(dòng)。平銑刀通常由相對(duì)堅(jiān)硬的材料(諸如高速鋼或碳化鎢)制造以提供抗彎曲的抵抗力并且也維持載荷下切削刀具的完整性。極其硬的涂層可以被形成在切削齒上以允許平銑刀在高溫、高壓加工條件下操作并且增加平銑刀的壽命。
[0040]圖1是示出由金屬制成的鍛件32的CAD模型標(biāo)稱表面34的代表的示意圖,該金屬如鈦。切削刀具(或鉆)能夠從工件有效地移除不需要的材料以切(即,銑)出圖1中所示的期望形狀。在工件中的各種凹槽、插槽和穴可以用各種刀頭生產(chǎn)出。
[0041]圖2圖示說明了攜帶切削刀具4并正在被運(yùn)行以在工件2的材料層中形成穴40的CNC銑削機(jī)床(未示出)的主軸30。主軸30繞其細(xì)長(zhǎng)軸線旋轉(zhuǎn)以便切削刀具4旋轉(zhuǎn),并且主軸30沿著刀具路徑被驅(qū)動(dòng),該刀具路徑與工件2的材料層共面以便旋轉(zhuǎn)切削刀具4接合并切入材料(即,徑向地移入材料)。不同地闡述,由于主軸30沿著刀具路徑的移動(dòng),工件2的材料被送入切削刀具4??商娲?,主軸30能夠是靜止的并且工件2相對(duì)于主軸30運(yùn)動(dòng)。
[0042]切削刀具4上的與工件2的材料在銑削操作期間的任意瞬間的適時(shí)接合(即,接觸)的槽確定了所謂的“接觸區(qū)域”。圖3示出在相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)期間在工件2和切削刀具4之間的典型接觸區(qū)域26(見剖面線)的幾何形狀。切削的徑向和/或軸向深度越深,則將接合更多的槽(未示出),從而增加接觸區(qū)域26,這進(jìn)而增加所需的切削力。
[0043]圖4示出了切削刀具4接合工件2且其切削徑向深度遠(yuǎn)小于50%。接觸區(qū)域26由粗體弧線指示,該弧線形成代表切削刀具4的圓的一部分。角度Θ被稱為刀具接合角(TEA),該角被定義為由每個(gè)切削邊緣隨著其接合和離開工件2的材料所包的掃掠量。在刀具圓周和工件邊緣之間的交叉點(diǎn)28處,施加在切削刀具4上的切向和進(jìn)給力由各自的箭頭指示。切向力等于主軸載荷。施加在切削刀具4上的徑向力是進(jìn)給力和切向力的矢量和。隨著切削徑向深度增加,接觸區(qū)域26增加,并且力變大。
[0044]圖5A和圖5B是示出當(dāng)切削刀具4沿著直線前進(jìn)時(shí)(圖5A中的箭頭A所指示的是前進(jìn)方向)旋轉(zhuǎn)切削刀具4接合工件2的代表和當(dāng)切削刀具4在工件2的角落處改變90°方向時(shí)(圖5B中的箭頭B所指示的是前進(jìn)方向)旋轉(zhuǎn)切削刀具4接合工件2的代表的示意圖。在每個(gè)實(shí)例中經(jīng)過的刀具路徑P在圖5A和圖5B中由各自的短劃線指示。
[0045]仍然參考圖5A和圖5B,切削徑向深度Rirae是與工件2的材料接合的刀具直徑的百分比:
[0046]Rdoc = (r/D) x 100%
[0047]其中,D是切削刀具4的直徑,并且r是隨著其產(chǎn)生切削,切削刀具4在工件2中的深度(沿著其半徑)。切削徑向深度Rmk決定了材料移除速率(MRR)并且反映切削力,但是這僅針對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。刀具接合角Θ更好地反映切削力而無關(guān)刀具路徑形狀如何。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng),在刀具接合角Θ和切削徑向深度Riw。之間具有直接的、非線性的關(guān)系。從圖5A和圖5B應(yīng)該顯而易見的,對(duì)于兩個(gè)不同的刀具接合角Θ,切削徑向深度1^??梢允窍嗤?。
[0048]如果切削徑向深度Riw。小于100%,則刀具僅僅部分地接合并產(chǎn)生外圍切削。如果切削徑向深度是100%,則切削刀具全部地接合并產(chǎn)生割縫切削。在車削和鏜削操作中,單點(diǎn)刀具相對(duì)于工件半徑在一定深度處切削。大的切削徑向深度將需要低的進(jìn)給速率,否則將導(dǎo)致在刀具上的高載荷并降低刀具壽命。
[0049]用于自動(dòng)地產(chǎn)生銑削刀具路徑的方法是熟知的,該方法沒有考慮銑削過程條件。根據(jù)一個(gè)熟知的方法,CNC控制器執(zhí)行導(dǎo)致切削刀具遵循預(yù)處理刀具路徑的軟件程序,該預(yù)處理刀具路徑被配置為維持刀具接合角Θ恒定。該熟知的方法不適合不一致的鍛件(即,具有不一致尺寸和/或形狀的鍛件)。
[0050]相反,本文公開的適應(yīng)性刀具路徑銑削過程能夠基于所感測(cè)的銑削過程條件在銑削操作期間實(shí)時(shí)地改進(jìn)刀具路徑。CNC控制器“在運(yùn)行中”計(jì)算刀具路徑?;趤碜詸C(jī)械傳感器的力反饋來改進(jìn)切削徑向深度。該方法適用于不一致的鍛件。
[0051]圖6是遵循刀具路徑P的旋轉(zhuǎn)切削刀具4的表示,該刀具路徑P在加工工件2期間作為條件的函數(shù)變化。短劃線箭頭Ctl表示在刀具路徑調(diào)整之前在時(shí)間h處的刀具前進(jìn)方向,而實(shí)線箭頭Ct