專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的刀具加工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的刀具加工系統(tǒng)，并涉及一種使用此刀具加工系統(tǒng)的改進(jìn)的加工方法。
背景技術(shù)：
國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No.WO02/064308描述并要求保護(hù)一種刀具加工系統(tǒng)(tooling System)，所述刀具加工系統(tǒng)包括布置成陣列的多個(gè)元件，每一個(gè)元件相對(duì)于所述陣列中的其它元件可縱向移動(dòng)，且每一個(gè)元件具有第一端，所述刀具加工系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于調(diào)整元件的縱向相對(duì)位置從而元件的自由端大致限定所需的表面輪廓的裝置、和用于將元件保持在它們被調(diào)整了的位置的裝置，所述刀具加工系統(tǒng)的特征在于每一個(gè)元件的第一端設(shè)置在可加工部分上，所述可加工部分可移動(dòng)地安裝到基部部分，所述布置為所述元件的自由端能夠被加工以產(chǎn)生所需的表面輪廓。
國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No.WO02/064308進(jìn)一步描述并要求保護(hù)一種刀具加工系統(tǒng)，所述刀具加工系統(tǒng)包括布置成陣列的多個(gè)元件，所述陣列中的元件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間可移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置，所述元件彼此接觸并固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，在所述打開(kāi)位置所述陣列的元件間隔開(kāi)并能夠相對(duì)于彼此垂直移動(dòng)；和驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于打開(kāi)和關(guān)閉所述陣列。所述元件安裝在承軌上以形成陣列。
未公布的專(zhuān)利申請(qǐng)GB No.0329979.9描述并要求保護(hù)一種刀具加工系統(tǒng)，所述刀具加工系統(tǒng)包括多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件，所述元件每一個(gè)具有上表面，且所述元件布置成陣列以呈現(xiàn)用于被切削工具裝置加工的所述上表面；支撐裝置，所述支撐裝置用于支撐所述元件，每一個(gè)所述元件被支撐在所述支撐裝置上、以便在相對(duì)于陣列中的其它元件的上位置與下位置之間軸向移動(dòng)，從而能夠調(diào)整所述元件表面的垂直位置；和夾緊裝置，所述夾緊裝置用于在所述元件彼此接觸的關(guān)閉位置夾緊所述元件的陣列，以便所述元件的自由端能夠被加工從而產(chǎn)生所需的表面輪廓。
未公布的專(zhuān)利申請(qǐng)GB No.0329979.9進(jìn)一步描述并要求保護(hù)一種使用根據(jù)所述發(fā)明第一方面的刀具加工系統(tǒng)的加工方法，所述加工方法包括存儲(chǔ)代表每一個(gè)元件的表面輪廓的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，所述現(xiàn)有數(shù)據(jù)包括所述表面在任何給定x、y坐標(biāo)點(diǎn)處的與數(shù)據(jù)有關(guān)的z值；存儲(chǔ)代表陣列中每一個(gè)元件位置的所需的表面輪廓的新數(shù)據(jù)，所述新數(shù)據(jù)包括所述表面在所述任何給定的x、y坐標(biāo)點(diǎn)處的與所述數(shù)據(jù)有關(guān)的z值；比較第一的、選定的元件位置的新數(shù)據(jù)與在所述選定的元件位置的第一元件的現(xiàn)有數(shù)據(jù)；以及調(diào)整所述第一元件的高度，以便將在所述任何給定x、y坐標(biāo)點(diǎn)處的所述現(xiàn)有數(shù)據(jù)的所述z值調(diào)整到至少等于在所述任何給定x、y坐標(biāo)點(diǎn)處的所述新數(shù)據(jù)的所述z值的值。
未公布的專(zhuān)利申請(qǐng)GB No.0329980.7進(jìn)一步描述并要求保護(hù)一種刀具加工系統(tǒng)，所述刀具加工系統(tǒng)包括布置成陣列的多個(gè)元件，所述陣列的元件可在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置元件彼此接觸并固定在適當(dāng)位置，在所述打開(kāi)位置所述陣列的元件間隔開(kāi)并能夠相對(duì)于彼此垂直移動(dòng)，其特征在于所述刀具加工系統(tǒng)進(jìn)一步包括承架裝置(bolstermeans)，所述承架裝置被設(shè)置用于在陣列的關(guān)閉期間將所述元件對(duì)齊，并被設(shè)置用于將所述陣列的元件牢固地保持在關(guān)閉位置和被排列成行的位置。
在需要所述所需的表面輪廓在高度上具有相當(dāng)大的變化的申請(qǐng)中，上述刀具加工系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于所述切削工具裝置必須改變尺寸以適應(yīng)此高度上的變化，這導(dǎo)致增加了切削工具裝置的成本和復(fù)雜性。在這些申請(qǐng)中，進(jìn)一步的缺點(diǎn)在于不是總可以使所述夾緊裝置處于對(duì)于陣列元件中的所有元件都最有效的垂直位置，因?yàn)椤案摺钡年嚵性募庸け砻婵赡軟](méi)有被外部的、接觸陣列元件的承架裝置在水平平面內(nèi)支撐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種刀具加工系統(tǒng)和一種使用此刀具加工系統(tǒng)的加工方法，在所述刀具加工系統(tǒng)和所述使用此刀具加工系統(tǒng)的加工方法中上面的缺點(diǎn)得以減少或大體上消除。
本發(fā)明提出一種刀具加工系統(tǒng)，所述刀具加工系統(tǒng)包括布置成陣列的多個(gè)元件，所述陣列的元件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間可移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置元件彼此接觸并被固定在適當(dāng)位置，在所述打開(kāi)位置陣列的元件間隔開(kāi)并能夠相對(duì)于彼此垂直移動(dòng)，其特征在于所述刀具加工系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于將所述陣列的元件保持在多個(gè)不同的相對(duì)垂直排列(或者垂直對(duì)齊；vertical alignment)內(nèi)的裝置。
本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種刀具加工系統(tǒng)的操作方法，所述刀具加工系統(tǒng)包括布置成陣列的多個(gè)元件，所述陣列的元件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間可移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置所述元件彼此接觸并被固定在適當(dāng)位置，在所述打開(kāi)位置陣列的元件間隔開(kāi)并能夠相對(duì)于彼此垂直移動(dòng)，其特征在于所述操作方法至少包括下面的步驟將所述陣列的元件移動(dòng)到第一垂直排列內(nèi)；根據(jù)預(yù)定模式加工所述元件的自由端；和將所述陣列的元件移動(dòng)到第二垂直排列內(nèi)，在所述第二垂直排列內(nèi)，所述元件被加工的端部產(chǎn)生所需的表面輪廓。
在刀具加工系統(tǒng)的操作方法的可選實(shí)施例中，所述操作方法至少包括以下步驟將所述陣列的元件移動(dòng)到第一垂直排列內(nèi)；加工第一選定組的元件的自由端；將所述陣列的元件的剩余部分移動(dòng)到第二垂直排列內(nèi)；加工至少第二選定組的元件的自由端；和重復(fù)此過(guò)程的第三和第四步驟直到元件中的所有元件已經(jīng)被加工到所需的表面輪廓。
所述刀具加工系統(tǒng)的操作方法可以進(jìn)一步包括下面的步驟沿著垂直分離線將所述陣列的第一組元件與所述陣列的第二組元件分離；在水平平面內(nèi)將所述一組元件從所述另一組元件移開(kāi)；加工或移除所述陣列的、通過(guò)相對(duì)移動(dòng)露出的一個(gè)或更多元件；和將所述一組元件移回到與所述另一組元件接觸。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種操作刀具加工系統(tǒng)的方法，所述刀具加工系統(tǒng)包括多個(gè)布置成陣列的元件，所述陣列的元件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間可移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置所述元件彼此接觸并被固定在適當(dāng)位置，在所述打開(kāi)位置所述陣列的元件間隔開(kāi)并能夠相對(duì)于彼此垂直移動(dòng)，且在所述刀具加工系統(tǒng)中所述陣列的元件安裝在一系列大體上平行的橫桿上，其特征在于所述操作方法至少包括使一個(gè)或更多橫桿位置互換和/或旋轉(zhuǎn)一個(gè)或更多橫桿的步驟。


現(xiàn)在參照附圖描述刀具加工系統(tǒng)和操作刀具加工系統(tǒng)的方法，附圖如下圖1是刀具加工系統(tǒng)的元件陣列的側(cè)視圖，顯示所需的表面輪廓；圖2是圖1中的元件陣列的側(cè)視圖，顯示在加工之后在第一垂直排列位置內(nèi)的元件；圖3和4是圖1中的元件陣列的側(cè)視圖，顯示將陣列元件垂直排列的可選方法；圖5、6和7是圖1中的元件陣列的側(cè)視圖，顯示在加工期間和加工之后使用帶子(tie)以便額外地固定元件；圖8(a)、8(b)、8(c)和8(d)是圖1中的元件陣列的側(cè)視圖，圖8(a)、8(b)、8(c)和8(d)顯示作為本發(fā)明的刀具加工系統(tǒng)和操作方法的結(jié)果可獲得的深度上的變化；圖9(a)和9(b)是元件陣列的側(cè)視圖，顯示沿垂直分離線分開(kāi)一組元件；圖10(a)和10(b)、11(a)和11(b)以及12(a)和12(b)是從元件陣列上面看的俯視圖，顯示在陣列內(nèi)橫桿的位置互換；和圖13、14和15每一個(gè)圖示了伸縮的構(gòu)造策略。
具體實(shí)施例方式
圖1是被加工的陣列元件的所需的表面輪廓的說(shuō)明性示例。在此示例中，所需的輪廓是具有高度變化的穹頂，但所述穹頂使用傳統(tǒng)的切削裝置將難以實(shí)現(xiàn)。
元件2的總地以10示出的陣列被支撐在橫軌4，且通過(guò)已經(jīng)在未公布的專(zhuān)利申請(qǐng)GB No.0329980.7中描述的承架裝置6固定。元件2被帶螺紋的銷(xiāo)8支撐在橫軌上，并且在可加工構(gòu)件中，元件2的自由端12終止。
在圖2中所示的加工的較早階段，圖1中的“較高”的陣列元件2已經(jīng)在它們的帶螺紋的支撐銷(xiāo)8上降低，從而元件2的自由端12大體上水平排列。圖2顯示了在元件2已經(jīng)被加工并且準(zhǔn)備好再次排列成圖1中所示表面輪廓之后的銷(xiāo)。
接下來(lái)參照?qǐng)D3和4，這些圖再次顯示了圖1中的陣列，且圖示了扁平組裝構(gòu)造策略。相鄰的陣列元件分別確定為組1和組2。相對(duì)于組2中的元件可選地升高和降低的組1中的元件(或反之亦然)在14處露出相對(duì)上升的元件14的垂直面，所述垂直面鄰近它們的自由端以改進(jìn)獲取到切削裝置(沒(méi)有示出)。
下面參照?qǐng)D5、6和7，這些圖再次顯示了圖1中的陣列，但是相鄰的陣列元件2通過(guò)帶子16彼此緊固。如圖5、6和7中所示多個(gè)帶子16可以用于將相鄰元件固定在不同垂直高度。
圖8(a)、(b)、(c)和(d)是圖1中的元件陣列的側(cè)視圖，圖8(a)、(b)、(c)和(d)顯示了作為本發(fā)明的刀具加工系統(tǒng)的結(jié)果而可加工獲得的深度上的變化，以及本發(fā)明的刀具加工系統(tǒng)的、使用伸縮的構(gòu)造策略的操作方法。
如可以從圖8(a)中看到的，加工工具18能夠加工在Z方向上的最大特征位移，所述最大特征位移通過(guò)工具的設(shè)計(jì)確定。陣列元件的自由端在多個(gè)不同階段加工成預(yù)定模式。如可以從圖8(a)中看到的，元件2的在最終輪廓中將是最低的第一組元件被加工。元件2’、2”和2在此階段沒(méi)有被加工。在接下來(lái)的步驟中，如可以從圖8(b)中看到的，元件2留在它們的最初垂直排列的位置內(nèi)，且第二組元件即元件2’上升到更高的水平然后被加工。相似地，如圖8(c)和8(d)中所示，元件的第三組和第四組即元件2”和2分別順序地上升到水平3和4并被加工，這產(chǎn)生了圖1和圖8(d)中所需的表面輪廓。
圖9(a)和9(b)顯示了進(jìn)一步可選的構(gòu)造策略。在圖9(a)中，陣列元件以相對(duì)不同的垂直高度布置，元件92和94在第一垂直水平，元件96和98在第二垂直水平、且元件910和912在第三垂直水平。
在圖9(b)中，陣列元件已經(jīng)分配成兩組，即包括陣列元件92、96和910的第一組，和包括陣列元件94、98和912的第二組。這些第一和第二組已經(jīng)在水平平面內(nèi)彼此分開(kāi)，以便提供對(duì)沿分離線定位的新近露出的陣列元件或到達(dá)模制在刀具加工系統(tǒng)內(nèi)的模制部分的改進(jìn)的獲取，用于加工這些元件或移除所述模制部分。
現(xiàn)在將參照作為可選的構(gòu)造策略的附圖描述根據(jù)本發(fā)明的刀具加工系統(tǒng)的操作方法。
上述作為“扁平組裝構(gòu)造策略(flat pack build strategy)”的第一構(gòu)造策略允許使用者使最后部分變平為如圖1和2中所示的單層。在此策略中，單個(gè)銷(xiāo)水平，不論幾何形狀，通過(guò)操作軟件自動(dòng)產(chǎn)生，并且這導(dǎo)致很多優(yōu)點(diǎn)，所述優(yōu)點(diǎn)包括在加工期間由于銷(xiāo)與承架成直線導(dǎo)致銑床所需要的Z能力降低、并提高了可獲得的夾緊力。
在個(gè)別幾何形狀由于需要獲取到用于加工的銷(xiāo)的所有側(cè)面而可能排除這種方法的情況下，可以實(shí)施交替的扁平組裝構(gòu)造策略，在交替的扁平組裝構(gòu)造策略的情況下，操作軟件依次識(shí)別在加工之前可以不擋道地降低的多組交替/相鄰的銷(xiāo)。這圖示在圖3和4中并優(yōu)選地分兩個(gè)階段完成，并且允許依次獲取到所有的銷(xiāo)。
上述描述的作為“伸縮的構(gòu)造策略(telescopic build strategy)”的第二構(gòu)造策略允許使用者加工具有由于加工工具的限制不能用傳統(tǒng)方法加工的深度或特征的部分。通過(guò)使用軟件以將所需的幾何形狀在預(yù)定的點(diǎn)自動(dòng)切片成層，同時(shí)與圖13和14中圖示的規(guī)則一致，可以將所述部分分成層并依次遞增地加工它們(如圖13和圖15中所示)，所述規(guī)則決定了所述分離相對(duì)于銷(xiāo)邊緣的位置和任何重疊部分20(所述重疊部分20可以由操作者規(guī)定成過(guò)渡(blend)如圖14中圖示的分型線)。這允許使用者制造具有比它們的研磨設(shè)備可以傳統(tǒng)上處理的深度更大的Z深度的部分，降低所述機(jī)器的資本成本并取消對(duì)中間過(guò)程的需要，所述中間過(guò)程例如用于形成深的凹部的電火花腐蝕。
要理解的是，也可以在所需的任何順序加工每一層，例如從頂向下或從中間開(kāi)始，盡管這樣做效率稍低。
如可以從圖5、6和7看到的，也可以使用第三策略，即“內(nèi)部浮架構(gòu)造策略”。這使用在需要或想要加強(qiáng)銷(xiāo)工具結(jié)構(gòu)、和可以修改操作順序以允許使用者依次獲取到在每一個(gè)橫軌上的銷(xiāo)的底側(cè)的情況中。這允許將加強(qiáng)元件和實(shí)用夾具，例如壓縮空氣，添加到陣列上，這從功能和結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)看是有利的。
另外要保證的是在操作期間或當(dāng)施加承架夾緊力時(shí)，橫軌沒(méi)有提升，此構(gòu)造策略也可以允許操作者添加限制桿和螺栓以將橫軌保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｒ部梢孕薷臋M軌自身以包括例如單角或凸出/凹部的有小面的特征以增進(jìn)此效果。
在未公布的專(zhuān)利申請(qǐng)GB No.0329979.7中描述的軟件也可以利用來(lái)分析所述部分的幾何形狀并計(jì)算銷(xiāo)之間優(yōu)選的重疊部分和應(yīng)該由承架施加的力，以保證充分的夾緊同時(shí)避免對(duì)陣列的過(guò)度壓縮。
另外，所述操作系統(tǒng)可以包括使用照相機(jī)或其它光學(xué)裝置的能力以分析陣列中的銷(xiāo)的排列，從而可以使用閉合回路以自動(dòng)排列銷(xiāo)，以便使相鄰銷(xiāo)之間的夾緊力的傳遞最優(yōu)化。這也將包括從傳感裝置接收反饋的能力，所述傳感裝置將檢查每一個(gè)銷(xiāo)以確定每一個(gè)銷(xiāo)是否被充分夾緊(例如通過(guò)敲擊試驗(yàn))并矯正任何松動(dòng)的區(qū)域。
所述軟件將優(yōu)選地分析銷(xiāo)的高度并調(diào)整這些高度以避免基于使用者優(yōu)選的加工參數(shù)的固有頻率。在不可能避免這些固有頻率的情況下，所述軟件可以推薦交替的速度和進(jìn)刀以使固有頻率不起作用。
所述軟件也優(yōu)選地在x、y和z尺寸上相對(duì)于陣列元件定位所需的表面輪廓以便使材料用量和/或切片數(shù)量最小，而不論實(shí)施的構(gòu)造策略。
圖10(a)和10(b)、11(a)和11(b)以及12(a)和12(b)中顯示了進(jìn)一步可選的、有助于例如允許構(gòu)件的整體或部分使用刀具鏡像加工的構(gòu)造策略，圖10(a)和10(b)、11(a)和11(b)以及12(a)和12(b)是從元件陣列上面看的俯視圖，所述圖10(a)和10(b)、11(a)和11(b)以及12(a)和12(b)顯示了在陣列內(nèi)的橫桿的位置互換。
在這些圖中的每一幅圖中，陣列元件顯示為安裝在大體上平行的橫桿上，并且如圖中所示陣列元件從左到右標(biāo)號(hào)為1-16。
在圖10(a)、11(a)和12(a)中的每一幅中，橫桿顯示在它們的初始位置，且提到了(或顯示了)已經(jīng)被加工的畫(huà)有陰影的陣列元件。如圖10(b)、11(b)和12(b)中所示，通過(guò)互換位置和必要時(shí)旋轉(zhuǎn)橫桿，可以不用進(jìn)一步加工地提供多個(gè)工具，由此根據(jù)本發(fā)明的刀具加工系統(tǒng)具有通用性和成本節(jié)省的優(yōu)點(diǎn)。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，上面的構(gòu)造策略不是彼此排他性的，且可以使用構(gòu)造策略和軟件功能的任何組合。
權(quán)利要求
1.一種刀具加工系統(tǒng)，所述刀具加工系統(tǒng)包括布置成陣列的多個(gè)元件，所述陣列的元件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間可移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置，元件彼此接觸并被固定在適當(dāng)位置，在所述打開(kāi)位置，陣列的元件間隔開(kāi)并能夠相對(duì)于彼此垂直移動(dòng)，其特征在于所述刀具加工系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于將所述陣列的元件保持在多個(gè)不同的相對(duì)垂直排列中的裝置。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具加工系統(tǒng)的操作方法，所述操作方法至少包括下面的步驟將所述陣列的元件移動(dòng)到第一垂直排列內(nèi)；根據(jù)預(yù)定模式加工所述元件的自由端；和將所述陣列的元件移動(dòng)到第二垂直排列內(nèi)，在所述第二垂直排列內(nèi)，所述元件被加工的端部產(chǎn)生所需的表面輪廓。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具加工系統(tǒng)的操作方法，所述操作方法至少包括以下步驟將所述陣列的元件移動(dòng)到第一垂直排列內(nèi)；加工第一選定組的元件的自由端；將所述陣列的元件的剩余部分移動(dòng)到第二垂直排列內(nèi)；加工至少第二選定組的元件的自由端；和重復(fù)此過(guò)程的第三和第四步驟直到所有的元件已經(jīng)被加工到所需的表面輪廓。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，進(jìn)一步包括下面的步驟沿著垂直分離線將所述陣列的第一組元件與所述陣列的第二組元件分離；在水平平面內(nèi)將所述一組元件從所述另一組元件移開(kāi)；加工或移除所述陣列的通過(guò)相對(duì)移動(dòng)露出的一個(gè)或更多元件；和將所述一組元件向后移到與所述另一組元件接觸。
5.一種操作刀具加工系統(tǒng)的方法，所述刀具加工系統(tǒng)包括多個(gè)布置成陣列的元件，所述陣列的元件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間可移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置所述元件彼此接觸并被固定在適當(dāng)位置，在所述打開(kāi)位置所述陣列的元件間隔開(kāi)并能夠相對(duì)于彼此垂直移動(dòng)，且在所述刀具加工系統(tǒng)中所述陣列的元件安裝在一系列大體上平行的橫桿上，其特征在于所述操作方法包括至少使一個(gè)或更多橫桿位置互換和/或旋轉(zhuǎn)的步驟。
全文摘要
一種刀具加工系統(tǒng)，所述刀具加工系統(tǒng)包括布置成陣列的多個(gè)元件，所述陣列的元件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間可移動(dòng)，在所述關(guān)閉位置，所述元件彼此接觸并被固定在適當(dāng)位置，在所述打開(kāi)位置，所述陣列的元件間隔開(kāi)并能夠相對(duì)于彼此垂直移動(dòng)，其特征在于所述刀具加工系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于將所述陣列的元件保持在多個(gè)不同的相對(duì)垂直排列內(nèi)的裝置。本發(fā)明也描述了一種刀具加工系統(tǒng)的操作方法，所述操作方法至少包括下面的步驟將所述陣列的元件移動(dòng)到第一垂直排列內(nèi)；根據(jù)預(yù)定模式加工所述元件的自由端；和將所述陣列的元件移動(dòng)到第二垂直排列內(nèi)，在所述第二垂直排列內(nèi)，所述元件被加工的端部產(chǎn)生所需的表面輪廓。
文檔編號(hào)B25B1/24GK1980769SQ200580022058
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者本·約翰·哈爾福特 申請(qǐng)人:表面制作有限公司