專利名稱：工具補(bǔ)償方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題的實(shí)施例主要涉及方法和系統(tǒng)，且更具體地涉及用于補(bǔ)償用來制造エ件的工具的路徑的機(jī)構(gòu)和技木。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的離心式壓縮機(jī)包括沿支承轉(zhuǎn)子軸向地安裝的多級(jí)葉輪。離心式壓縮機(jī)級(jí) (葉輪)可包括多個(gè)葉片。各級(jí)或排中的葉片彼此相同，且通常級(jí)與級(jí)之間在尺寸和形狀上有所差異。圖1示出了壓縮機(jī)的ニ維OD)葉輪10，該葉輪具有葉片12。圖2示出了具有由蓋13所覆蓋的葉片12的另一二維葉輪10。圖3和圖4示出了具有葉片16的三維(3D) 葉輪14。圖4中的葉輪具有覆蓋葉片的罩蓋18。葉片的形狀決定葉輪是否為2D或是3D 的。在此方面，注意的是對(duì)于圖1和圖2中所示的2D葉輪，形成葉片的加工工具僅需要相對(duì)于葉片向上和向下(沿Z方向)移動(dòng)且還在垂直于Z方向的平面(XY平面)上移動(dòng)以便能夠形成葉片。這類運(yùn)動(dòng)稱為3軸加工。然而，對(duì)于圖3和圖4中所示的3D葉輪的更為復(fù)雜的設(shè)計(jì)，加工工具需要沿更多方向移動(dòng)，如將在下文中描述。這在罩蓋18未附接到葉輪14上而是作為其組成部分時(shí)是這樣的。換言之，葉輪14、葉片16和罩蓋18最初為單個(gè)大金屬件的部分。使用各種技木， 單個(gè)金屬件的部分經(jīng)緩慢地去除以形成葉片和罩蓋。各種制造エ藝可用于制造葉輪和渦輪葉片，但大量的此類葉片要求消耗大量的資源和時(shí)間，這會(huì)影響最終機(jī)器的生產(chǎn)率和成本。一種這樣的方法為放電加工(EDM)。EDM為 ー種制造エ藝，藉此使用放電(火花)而獲得稱為エ件的物體的所需形狀。通過在由介電液體分開且經(jīng)受電壓的兩個(gè)電極之間的一系列快速重現(xiàn)的放電，會(huì)發(fā)生自工件的材料移除。 電極的其中之ー稱為工具電極且有時(shí)簡(jiǎn)單地稱作'工具'或'電極'，而另ー個(gè)則稱為エ 件-電極，通?？s寫為'エ件'。工具-電極基于三軸運(yùn)動(dòng)而通過機(jī)器圍繞エ件移動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)電極之間的距離減小時(shí)，電極之間的容積中的電場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)計(jì)會(huì)變得大于電介質(zhì)(至少在某一或某些點(diǎn))的強(qiáng)度且因此電介質(zhì)損壞，從而容許ー些電流在兩個(gè)電極之間流動(dòng)。這種現(xiàn)象與電容器(電容)的擊穿相同。這種電流通過的并發(fā)效果為從兩個(gè)電極去除材料?！╇娏髁鲃?dòng)停止，則新的液體電介質(zhì)將傳送到電極間的容積中，從而使去除的電極材料固體顆粒(碎屑)能夠被帶走并恢復(fù)電介質(zhì)的絕緣特性。在電極間的容積中這樣添加新的液體電介質(zhì)通常稱為沖洗(flushing)。另外，在電流流動(dòng)之后，兩個(gè)電極之間的電勢(shì)差恢復(fù)成擊穿之前那樣，使得能出現(xiàn)新的液體電介質(zhì)擊穿。第二種方法為電化學(xué)加工(ECM)，其為通過電化學(xué)エ藝去除金屬的方法。ECM通常用于批量生產(chǎn)且用于處理硬質(zhì)材料或使用常規(guī)方法難以加工的材料。對(duì)其的使用限于導(dǎo)電材料；然而，這包括所有金屬。ECM可在極硬的鋼和異金屬如鈦、哈斯特合金、科伐合金、鉻鎳鐵合金和碳化物中切割出小的復(fù)雜輪廓或腔體。
經(jīng)由電解液材料去除エ藝，ECM在電極與エ件之間傳送高電流，其中，電解液材料去除エ藝具有帶負(fù)電的電極(陰極)、導(dǎo)電流體(電解液)以及導(dǎo)電エ件(陽(yáng)極)。ECM切割工具沿很接近エ件的期望路徑經(jīng)受引導(dǎo)但不與エ件接觸。然而，不同于EDM，不會(huì)產(chǎn)生火花。對(duì)于ECM，高金屬去除速率是可能的，同時(shí)沒有熱應(yīng)カ或機(jī)械應(yīng)カ傳遞至零件，且鏡面精加工也是可能的。該エ藝的梗概是使得陰極(工具)前移至陽(yáng)極(エ件)中。加壓的電解液在設(shè)定溫度下噴射到正切割的區(qū)域。供給速率為與材料液化速率完全相同的速率。工具與エ件之間的區(qū)域在0. 003英寸至0. 030英寸內(nèi)變化。EDM和ECM傳統(tǒng)地用于制造渦輪和壓縮機(jī)中的葉片。葉片通過從初始エ件上移除多余的材料而形成，其中，初始エ件為不具有葉片的實(shí)心金屬件。EDM或ECM電極在用于形成葉片的實(shí)心金屬件中刻切出所期望的葉片。這些葉片由于它們由超級(jí)合金制成而通常為實(shí)心的，以抵御渦輪或壓縮機(jī)內(nèi)的極端條件。然而，影響EDM和ECM方法中的一者或兩者的限制為用于去除多余材料的電極的磨損。如上文所述， 盡管電流施加于工具的電極與期望加工的エ件之間，但放電不但從エ件而且從工具電極上去除材料。因此，隨著電極從エ件上去除越來越多的材料以產(chǎn)生葉片，電極的長(zhǎng)度也變得越短。較短的電極將不能從用于產(chǎn)生葉片的エ件上去除期望量的材料。EDM和ECM方法的這種缺陷由圖5顯示，其示出了理論區(qū)塊(pocket) 20，也即將從エ件上去除的期望體積，以及由上述方法歸因于電極磨損或其它因素而去除的實(shí)際區(qū)塊 22。為了形成單個(gè)葉片，必須圍繞葉片去除ー些區(qū)塊。區(qū)塊為在工具的一次通過中去除的材料體積。然而，為了獲得精確的葉片，必須補(bǔ)償電極尺寸的減小。一種現(xiàn)有的方法為將工作電極從葉片移動(dòng)至固定位置(即，機(jī)器上的探測(cè)器)且在該固定位置處測(cè)量電極的長(zhǎng)度。在測(cè)量長(zhǎng)度和確定電極短于所必需的之后，操作人員可調(diào)整電極的長(zhǎng)度并重新開始對(duì)葉片的處理。盡管該方法可確保電極的適合長(zhǎng)度，但將電極移動(dòng)至固定位置、測(cè)量和調(diào)整電極所涉及的時(shí)間很長(zhǎng)，有時(shí)會(huì)高達(dá)循環(huán)時(shí)間的40%，這是不期望的。另ー方式為基于經(jīng)驗(yàn)來估計(jì)剩余電極的長(zhǎng)度。然而，這種方式在葉片幾何形狀復(fù)雜和/或較新時(shí)容易失效。在Chen等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公布No. 2006/0138092中描述了另一方式，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文中。Chen等人公開了為各個(gè)區(qū)塊所選擇的平直2D路徑(見 Chen的圖3)，以及如在Chen的圖6中所示和在段落W028]至W036]中闡述的那樣以相同量R來補(bǔ)償各個(gè)區(qū)塊。然而，出于若干原因，Chen等人的方法并不適于3D葉輪(圖3和圖4中所示)。第一，上述方法受限于電極的3軸運(yùn)動(dòng)，而如圖3和圖4中所示的具有復(fù)雜幾何形狀的葉片不能利用此種運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。第二，圖3和圖4中所示的復(fù)雜葉片要求區(qū)塊不必是平面，這不能由現(xiàn)有方法來處理。第三，現(xiàn)有方法對(duì)于所有區(qū)塊使用了相同的補(bǔ)償步驟，這忽視了區(qū)塊與區(qū)塊之間條件的變化以及還有其它參數(shù)方面的變化。因此，將期望的是所提供的系統(tǒng)及方法避免了前述問題和缺陷以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員在考慮下文所公開的主題之后理解到的其它問題和缺陷
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)ー個(gè)示例性實(shí)施例，存在ー種用于補(bǔ)償加工エ件的電極的磨損的方法。該方法包括從エ件的多個(gè)區(qū)塊中選擇當(dāng)前區(qū)塊；基于前一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償來更新將應(yīng)用于當(dāng)前區(qū)塊的電極的磨損補(bǔ)償，其中，前一區(qū)塊與當(dāng)前區(qū)塊相鄰；以及將更新的磨損補(bǔ)償應(yīng)用至用于加工當(dāng)前區(qū)塊的電扱。根據(jù)另ー示例性實(shí)施例，存在ー種用于補(bǔ)償加工エ件的電極的磨損的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括構(gòu)造成用以圍繞軸線旋轉(zhuǎn)且收納電極的心軸；處理器，其構(gòu)造成用以控制心軸的運(yùn)動(dòng)且還構(gòu)造成用以從エ件的多個(gè)區(qū)塊中選擇當(dāng)前區(qū)塊、基于前一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償來更新將用于當(dāng)前區(qū)塊的電極的磨損補(bǔ)償，以及將更新的磨損補(bǔ)償應(yīng)用至用于加工當(dāng)前區(qū)塊的電扱，其中，前一區(qū)塊與當(dāng)前區(qū)塊相鄰。根據(jù)又ー示例性實(shí)施例，存在ー種包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，指令在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行用于補(bǔ)償加工エ件的電極的磨損的方法，該方法包括提供具有不同軟件模塊的系統(tǒng)，其中，不同的軟件模塊包括更新磨損補(bǔ)償模塊；從エ件的多個(gè)區(qū)塊中選擇當(dāng)前區(qū)塊；基于前一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償來更新將應(yīng)用于當(dāng)前區(qū)塊的電極的磨損補(bǔ)償，其中，前一區(qū)塊與當(dāng)前區(qū)塊相鄰；以及將更新的磨損補(bǔ)償應(yīng)用至用于加工當(dāng)前區(qū)塊的電扱。


并入說明書中且構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，且結(jié)合描述一起闡述了這些實(shí)施例。在附圖中圖1為具有2D葉片的開式葉輪的簡(jiǎn)圖；圖2為具有2D葉片的閉式葉輪的簡(jiǎn)圖；圖3為具有3D葉片的開式葉輪的簡(jiǎn)圖；圖4為具有3D葉片的閉式葉輪的簡(jiǎn)圖；圖5為示出實(shí)際區(qū)塊與理想?yún)^(qū)塊之間的間距的簡(jiǎn)圖；圖6為根據(jù)示例性實(shí)施例的機(jī)械工具的簡(jiǎn)圖；圖7為示出利用電極去除材料的簡(jiǎn)圖；圖8為根據(jù)示例性實(shí)施例的用于確定電極磨損補(bǔ)償?shù)哪K的簡(jiǎn)圖；圖9為根據(jù)示例性實(shí)施的工具磨損模型模塊的簡(jiǎn)圖；圖10為根據(jù)示例性實(shí)施例的實(shí)際工具路徑與理想工具路徑之間減小的間距的簡(jiǎn)圖；圖11為示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于從エ件去除材料的機(jī)械工具所執(zhí)行的步驟的流程圖；圖12為具有3D幾何形狀的閉式葉輪的簡(jiǎn)圖；圖13為圖12中的閉式葉輪的截面；圖14為根據(jù)示例性實(shí)施例的確定控制路徑和控制機(jī)械工具的電路的簡(jiǎn)圖；以及圖15為示出根據(jù)示例性實(shí)施例的由機(jī)械工具所執(zhí)行的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式對(duì)示例性實(shí)施例的以下描述參照了附圖。不同圖中的相同參考標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件。以下詳細(xì)描述并不限制本發(fā)明。作為替代，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。為了簡(jiǎn)單起見，相對(duì)于渦輪葉片的用語(yǔ)和結(jié)構(gòu)而描述了以下實(shí)施例。然而，接下來將描述的實(shí)施例不限于這些系統(tǒng)，而是可應(yīng)用于需要以各種角度和位置去除材料以形成具有期望尺寸和期望形狀的其它系統(tǒng)。在整個(gè)說明書中提到的"一個(gè)實(shí)施例"或"實(shí)施例"是指結(jié)合實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在所公開的主題的至少ー個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書不同位置出現(xiàn)的短語(yǔ)"在一個(gè)實(shí)施例中"或"在實(shí)施例中"并非必然地指代同一實(shí)施例。此外， 具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適合的方式結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。電化學(xué)放電加工(ECDM)為包括ECM和EDM技術(shù)的先進(jìn)混合加工エ藝。該エ藝能夠去除多種導(dǎo)電材料，尤其是超級(jí)合金。在通過引用并入本文中的美國(guó)專利No. 6，562，227和6，787，728中記載了 ECDM的兩個(gè)實(shí)例。如圖6中所示，此種ECDM系統(tǒng)30包括機(jī)器32，機(jī)器32構(gòu)造成使保持電極36的心軸；34旋轉(zhuǎn)。機(jī)器32與心軸34之間的連接裝置38可包括本領(lǐng)域中任何公知的機(jī)構(gòu)，只要連接裝置38和/或機(jī)器32容許電極36沿三個(gè)不同的軸線移動(dòng)和圍繞兩個(gè)不同的軸線旋轉(zhuǎn)。在一種應(yīng)用中，心軸構(gòu)造成僅沿ー個(gè)軸線、兩個(gè)軸線等移動(dòng)。電極36可朝エ件38移動(dòng)以產(chǎn)生所期望的形狀。エ件38可由平臺(tái)40支承。平臺(tái)40可構(gòu)造成用以使エ件旋轉(zhuǎn)或移位。絕緣界面42可提供在エ件38與平臺(tái)40之間以吸收エ件38的振動(dòng)。另ー絕緣界面 44可提供在心軸34與連接裝置38之間。機(jī)器32可由用于沿期望路徑引導(dǎo)電極36的數(shù)字控制器46來控制。電源48向數(shù)字控制器46、心軸34和機(jī)器32提供所需的電功率。本領(lǐng)域中公知的其它構(gòu)件都可提供作為，例如，用于沖洗所去除材料的裝置、高壓泵、通風(fēng)機(jī)、抽吸系統(tǒng)、電池、電解液、另ー電極等。電極36不但能夠在X方向、Y方向和Z方向上移動(dòng)，而且還能夠分別沿兩個(gè)不同軸線(例如，X和Y)旋轉(zhuǎn)角θ和φ。以此方式，電極36能夠提供多達(dá)五軸的運(yùn)動(dòng)，這使該機(jī)器適于在用于形成渦輪機(jī)葉片的エ件中制作細(xì)化和復(fù)雜的幾何形狀。電源48提供了足夠的功率以便在電極36末梢處產(chǎn)生放電。當(dāng)電壓施加到電極36吋，在電極的末梢處發(fā)生放電。加工在保持于發(fā)生放電的電極36末梢附近的エ件38表面上進(jìn)行。盡管在ECM和EDM方法中已將區(qū)塊(機(jī)器通過期間從エ件去除的金屬量)限定為由機(jī)器末梢的一次通過所去除的小平面，但在ECDM的情況下，區(qū)塊可為單條線、小平面或其它3D形狀，這可由機(jī)器操作人員根據(jù)所期望葉片的幾何形狀來選擇。圖7中示出了 3D區(qū)塊70的實(shí)例，其中，用于去除區(qū)塊70的實(shí)際起始點(diǎn)72(作為所期望的起始點(diǎn))示為離理論起始點(diǎn)74有一定距離。因此，電極36末梢開始從區(qū)塊70而不是所期望的區(qū)塊76去除材料，其中，所期望的區(qū)塊76稱為理論區(qū)塊，因?yàn)樵搮^(qū)塊構(gòu)想成由機(jī)器的程序裝置(programmer)去除。然而，由于未補(bǔ)償?shù)墓ぞ吣p，故去除了區(qū)塊70而不是區(qū)塊76。根據(jù)示例性實(shí)施例，區(qū)塊可限定為單條線或3D表面，也即不僅是2D平面。根據(jù)示例性實(shí)施例，工具磨損補(bǔ)償エ藝80可實(shí)現(xiàn)為兩個(gè)模塊，也即離線模塊和在線模塊。圖8示出了對(duì)應(yīng)于粗補(bǔ)償?shù)碾x線模塊82，以及對(duì)應(yīng)于精補(bǔ)償?shù)脑诰€模塊84。離線模塊82可包括工具路徑產(chǎn)生模塊86，其中，軟件(例如，CAD/CAM)產(chǎn)生用于期望葉片設(shè)計(jì)的工具路徑(理論工具路徑)。工具路徑提供了坐標(biāo)，機(jī)械工具沿著該坐標(biāo)從エ件去除材料以形成所期望的最終產(chǎn)品，例如，葉片。工具路徑可包括與葉片最終形狀、用于獲得葉片的區(qū)塊數(shù)目、將制造葉片的電極和/或工具的準(zhǔn)確位置等相關(guān)的信息。然后，工具路徑信息經(jīng)由適合的接ロ 88傳遞至處理元件90以便施加后處理，例如，將產(chǎn)生工具路徑86的輸出轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言。應(yīng)當(dāng)注意的是，由元件86計(jì)算出的工具路徑不包括對(duì)于電極磨損的補(bǔ)償， 也即，該工具路徑是對(duì)于未經(jīng)歷任何磨損的理想電極所計(jì)算的?；谙挛膶⒚枋龅墓ぞ吣p模型，工具磨損模型模塊92從用于確定沿由模塊86 所產(chǎn)生的工具路徑的工具磨損分布的各種信息開始。該信息應(yīng)用于由模塊86所確定的エ 具路徑，且在此階段計(jì)算實(shí)際工具路徑。在步驟94中，向在線模塊84提供經(jīng)補(bǔ)償?shù)?實(shí)際) 工具路徑。然而，根據(jù)示例性實(shí)施例，工具30可僅具有離線模塊82，或具有離線模塊82和在線模塊84兩者。根據(jù)示例性實(shí)施例，在線模塊84可在對(duì)應(yīng)的電路或與離線模塊82相同的電路中執(zhí)行。在線模塊84將經(jīng)補(bǔ)償?shù)墓ぞ呗窂桨l(fā)送給數(shù)字控制(NC)系統(tǒng)96，且NC系統(tǒng)96將該工具路徑應(yīng)用于機(jī)械工具30。機(jī)械工具30執(zhí)行從NC系統(tǒng)96接收的工具路徑且區(qū)塊接區(qū)塊地去除。在完成區(qū)塊之后，在線檢測(cè)系統(tǒng)98可用于確定機(jī)械工具30的電極長(zhǎng)度。基于由在線檢測(cè)系統(tǒng)98所執(zhí)行的測(cè)量，NC系統(tǒng)96可進(jìn)ー步調(diào)整機(jī)械工具30心軸34的工具路徑或位置來補(bǔ)償電極的磨損。注意的是，通過調(diào)整心軸34的位置而非重新計(jì)算工具路徑，用于獲得葉片的軟件可容易地分配給具有不同幾何形狀的不同機(jī)器，也即，軟件是便攜式的。例如，在線檢測(cè)系統(tǒng)98可包括用于確定電極長(zhǎng)度的激光校準(zhǔn)系統(tǒng)或物理接觸校準(zhǔn)系統(tǒng)，或可包括如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到的其它裝置。在一個(gè)應(yīng)用中，不但確定電極的長(zhǎng)度而且確定電極的直徑。對(duì)于工具磨損模型模塊92，圖9示出了所包括的用于確定工具補(bǔ)償數(shù)據(jù)的可能模塊。更具體而言，圖9示出了工具磨損模型模塊92，其包括材料去除計(jì)算模塊110、エ藝參數(shù)設(shè)置模塊112以及其它參數(shù)模塊120。這些模塊可實(shí)現(xiàn)為專用電路、軟件或它們的組合。材料去除計(jì)算模塊110可包括5 至15個(gè)之間的參數(shù)，例如，電極形狀、電極材料、エ件材料、區(qū)塊形狀，它們或儲(chǔ)存在模塊的存儲(chǔ)器中或由系統(tǒng)主動(dòng)地確定/測(cè)量以便計(jì)算由機(jī)械工具從エ件所去除的材料體積。エ藝參數(shù)設(shè)置模塊112儲(chǔ)存與機(jī)械工具相關(guān)的參數(shù)，例如，切割深度、切割速度、 毎分鐘轉(zhuǎn)數(shù)等，而其它參數(shù)模塊114儲(chǔ)存與加工過程的其它方面相關(guān)的參數(shù)，例如，沖洗流量和壓力、電壓和電流強(qiáng)度、電流波形、脈沖等?；趶哪K110，112和114接收到的參數(shù)和其它數(shù)據(jù)，傳遞函數(shù)模塊116計(jì)算沿某ー軸線(例如，ζ軸)的工具磨損D。工具磨損由傳遞函數(shù)f給出，該傳遞函數(shù)可表示為 D = f (Vmm、P_on、P_off、Ipeak、Pflushing，…)，其中 Vmm 為已去除材料的體積、P_on 為電流接通的単位時(shí)間分?jǐn)?shù)、P_off為電流斷開的單位時(shí)間分?jǐn)?shù)、Ipeak為施加到電極36上的峰值電流，Pflushing為沖洗壓カ和流量，等。從模塊112和114可獲得的參數(shù)中的ー個(gè)或多個(gè)可在傳遞函數(shù)中使用。由模塊116計(jì)算的傳遞函數(shù)f的結(jié)果D提供給工具補(bǔ)償數(shù)據(jù)模塊118，其可將信息直接提供給NC96以將傳遞函數(shù)結(jié)果應(yīng)用于工具路徑。根據(jù)示例性實(shí)施例，傳遞函數(shù)的結(jié)果可沿工具路徑平均地分配。根據(jù)又ー示例性實(shí)施例，不同的磨損補(bǔ)償應(yīng)用于各區(qū)塊，如將在下文中所述。根據(jù)另ー示例性實(shí)施例，當(dāng)工具機(jī)器處理葉片或其它元件吋，對(duì)于各區(qū)塊計(jì)算/ 更新電極的磨損補(bǔ)償。用于計(jì)算/更新當(dāng)前區(qū)塊的磨損補(bǔ)償?shù)姆椒煽紤]α)應(yīng)用于先前一個(gè)或多個(gè)區(qū)塊的磨損補(bǔ)償，和/或(ii)在加工當(dāng)前區(qū)塊之前的電極的所測(cè)量/確定的參數(shù)。所測(cè)量/確定的參數(shù)包括但不限于電極的幾何形狀(即，長(zhǎng)度、直徑等)。根據(jù)示例性實(shí)施例，該過程開始將預(yù)定磨損補(bǔ)償應(yīng)用于第一區(qū)塊。預(yù)定的磨損由工具磨損模型產(chǎn)生。該預(yù)定磨損補(bǔ)償可為基于經(jīng)驗(yàn)所確定的量。上述參數(shù)(電極幾何形狀)可在去除第一區(qū)塊的同時(shí)和/或在第一區(qū)塊結(jié)束時(shí)測(cè)量/確定，且在第一區(qū)塊結(jié)束時(shí)估計(jì)新的(實(shí)際)磨損補(bǔ)償以應(yīng)用于下一區(qū)塊。各區(qū)塊中的狀態(tài)可能由于該區(qū)塊的沖擊狀態(tài)、區(qū)塊的幾何形狀、電極的幾何形狀、工具磨損等而有所不同。在線檢測(cè)系統(tǒng)84用于更新該過程的狀態(tài)以及將新的磨損補(bǔ)償再應(yīng)用至下一區(qū)塊。由于用于當(dāng)前區(qū)塊的磨損補(bǔ)償對(duì)先前區(qū)塊(多個(gè))的這種依賴，故實(shí)際路徑130 與理論路徑132之間的間距隨著機(jī)械工具前移而改善，如圖10中所示。根據(jù)示例性實(shí)施例， 對(duì)于各當(dāng)前區(qū)塊的磨損補(bǔ)償?shù)挠?jì)算僅考慮了與前一區(qū)塊相關(guān)的參數(shù)。參照?qǐng)D11列舉了用于計(jì)算/確定對(duì)于如上文所述的機(jī)械工具的磨損補(bǔ)償?shù)姆椒ú襟E。在步驟1100中，基于從離線模塊82接收到的數(shù)據(jù)，對(duì)于當(dāng)前區(qū)塊選擇磨損補(bǔ)償，其中，當(dāng)前區(qū)塊可為第一區(qū)塊。換言之，機(jī)械工具基于機(jī)器的存儲(chǔ)器中所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)來選擇磨損補(bǔ)償。該數(shù)據(jù)可尤其包括材料參數(shù)(表征待去除以形成葉片的材料的參數(shù))、電極參數(shù)如尺寸、化學(xué)成分等、待去除的材料、電極以及電解液的電性參數(shù)、葉片的3D幾何形狀等。該數(shù)據(jù)提供給傳遞函數(shù)作為輸入，且傳遞函數(shù)模塊116在步驟1110中確定應(yīng)用于當(dāng)前區(qū)塊的磨損補(bǔ)償。在去除當(dāng)前區(qū)塊之后，機(jī)械工具的電極在步驟1120中校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)可在線執(zhí)行、離線執(zhí)行，或可根本不執(zhí)行。來自于當(dāng)前區(qū)塊的數(shù)據(jù)經(jīng)采集并提供給傳遞函數(shù)模塊116以便在步驟1130中計(jì)算/更新用于下一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償。在一個(gè)應(yīng)用中，前一區(qū)塊開始時(shí)的電極長(zhǎng)度將與前一區(qū)塊結(jié)束時(shí)的電極長(zhǎng)度相比較以確定自電極所消耗的材料量。另外，機(jī)器可計(jì)算對(duì)于前一區(qū)塊的工具路徑長(zhǎng)度，且然后它可通過將所消耗的電極材料(例如，數(shù)毫米的石墨)除以前一區(qū)塊中的工具路徑實(shí)際長(zhǎng)度來估計(jì)將應(yīng)用于當(dāng)前區(qū)塊的工具磨損補(bǔ)償。根據(jù)該示例性實(shí)施例，機(jī)器并未對(duì)可從電極制造商獲得的所有區(qū)塊使用恒定的電極磨損速率，而是對(duì)于各當(dāng)前區(qū)塊計(jì)算磨損補(bǔ)償量。 這樣，在計(jì)算電極的新磨損補(bǔ)償吋，考慮了也會(huì)影響電極磨損速率的針對(duì)各機(jī)器的局部因素，例如，沖洗速率、沖洗壓力、環(huán)境溫度等。換言之，通過對(duì)于當(dāng)前區(qū)塊計(jì)算所消耗的材料和路徑長(zhǎng)度，影響ECDM過程的大多數(shù)參數(shù)都將考慮在內(nèi)。在ECDM過程期間的這些參數(shù)的 ー個(gè)或多個(gè)的變化將反映在當(dāng)前區(qū)塊期間所去除的材料中。由于上述計(jì)算，故這些變化將應(yīng)用于下一區(qū)塊。因此，根據(jù)示例性實(shí)施例，機(jī)器32構(gòu)造成用以連續(xù)地監(jiān)測(cè)環(huán)境并通過調(diào)整下一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償來反映在下一區(qū)塊的制造中的任何變化。例如，盡管常規(guī)機(jī)器在電極磨損速率恒定時(shí)對(duì)于各區(qū)塊使用相同的磨損補(bǔ)償，但本示例性實(shí)施例有利的是區(qū)塊接區(qū)塊地計(jì)算相同電極的磨損速率，因此假定該過程的ー個(gè)或多個(gè)參數(shù)(例如，溫度)變化，則區(qū)塊接區(qū)塊地將不同磨損補(bǔ)償應(yīng)用于同一電極。其它數(shù)據(jù)例如環(huán)境壓力等可提供給傳遞函數(shù)模塊116用于計(jì)算/更新下一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償。在一個(gè)應(yīng)用中，如果當(dāng)前區(qū)塊的磨損補(bǔ)償與下一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償?shù)牟町惓^某ー閾值，則機(jī)器可構(gòu)造成用以減小下一區(qū)塊的尺寸，以便將兩個(gè)相繼區(qū)塊之間的磨損補(bǔ)償間的差異保持在閾值以下。閾值取決于所使用的機(jī)器、電極、將從エ件上去除的材料等。在步驟1130中已計(jì)算/確定磨損補(bǔ)償數(shù)據(jù)之后，當(dāng)加工下一區(qū)塊時(shí)，該數(shù)據(jù)在步驟1140中應(yīng)用于機(jī)械工具30。一旦下一區(qū)塊已完成，則機(jī)器在步驟1150中確定是否必須
8處理其它區(qū)塊。如果結(jié)果是否定的，則該過程結(jié)束。如果結(jié)果是肯定的，則該過程前移至步驟1120以處理下一區(qū)塊，且來自于前一區(qū)塊的數(shù)據(jù)應(yīng)用于當(dāng)前區(qū)塊以便如上文所述那樣更新磨損補(bǔ)償，直到已處理所有區(qū)塊。該方法的ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)在干，各區(qū)塊均可具有不同的磨損補(bǔ)償，以致考慮了材料和/ 或環(huán)境的變化特性。另外，隨著該過程的進(jìn)行，減小了實(shí)際工具路徑與理論工具路徑之間的間距。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另ー些優(yōu)點(diǎn)是可能制造出如在例如圖12和圖13中所示的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。圖12示出了具有夾住葉片164的罩蓋160和根部162的葉輪150。圖13為圖12 中的葉輪150的截面視圖，且示出了形成在葉片164之間的腔體166。注意的是，常規(guī)3軸機(jī)械工具不能去除材料來形成如圖13中所示的腔體166。上述方法的另ー優(yōu)點(diǎn)在干，在機(jī)器操作的變化條件下，該過程相應(yīng)地變化并通過提供可修改的磨損補(bǔ)償來適應(yīng)新的條件。一個(gè)實(shí)例為區(qū)塊尺寸方面的減小快速地適應(yīng)實(shí)際環(huán)境條件。這些優(yōu)點(diǎn)不可能通過傳統(tǒng)機(jī)器實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@些機(jī)器使用固定的電極磨損速率且沒有考慮環(huán)境對(duì)ECDM過程的影響。圖中所示的各種模塊可例如在如圖14中所示的電路140中實(shí)施。電路140可為機(jī)器32的一部分或NC系統(tǒng)46的一部分，或可分布在它們兩者處。電路140可包括處理器 142、存儲(chǔ)器144、輸入/輸出接ロ 146和/或用于連接至例如網(wǎng)絡(luò)的接ロ 148。所有這些元件都可連接到總線150上。電路140可提供在機(jī)械工具上且可連接至用于測(cè)量對(duì)應(yīng)參數(shù)的例如壓力、溫度等的各種傳感器上。根據(jù)圖15中所示的示例性實(shí)施例，存在ー種用于補(bǔ)償加工エ件的電極的磨損的方法。該方法包括步驟1500，也即從エ件的多個(gè)區(qū)塊中選擇當(dāng)前區(qū)塊；步驟1510，也即基于前一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償和/或其它數(shù)據(jù)來更新將應(yīng)用于當(dāng)前區(qū)塊的電極的磨損補(bǔ)償，其中，前一區(qū)塊與當(dāng)前區(qū)塊相鄰；以及步驟1520，也即將更新的磨損補(bǔ)償應(yīng)用至用于加工當(dāng)前區(qū)塊的電扱?；谏鲜龇椒ǎ`種用于補(bǔ)償加工エ件的電極的磨損的系統(tǒng)可包括心軸，該心軸構(gòu)造成用以圍繞軸線旋轉(zhuǎn)并用以收納電極和處理器。處理器構(gòu)造成用以控制心軸的運(yùn)動(dòng)且還構(gòu)造成用以從エ件的多個(gè)區(qū)塊中選擇當(dāng)前區(qū)塊、基于前一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償來更新將應(yīng)用于當(dāng)前區(qū)塊的電極的磨損補(bǔ)償，以及將更新的磨損補(bǔ)償應(yīng)用至用于加工當(dāng)前區(qū)塊的電扱， 其中，前一區(qū)塊與當(dāng)前區(qū)塊相鄰。處理器還可構(gòu)造成用以確定用于加工前一區(qū)塊的電極的工具路徑的長(zhǎng)度、在加工前一區(qū)塊之后確定自電極所消耗的材料量，以及將加工前一區(qū)塊之后所消耗的材料量除以加工前一區(qū)塊的工具路徑的長(zhǎng)度來確定對(duì)于當(dāng)前區(qū)塊的更新磨損補(bǔ)償。此外，處理器可構(gòu)造成用以在更新的磨損補(bǔ)償大于預(yù)定閾值時(shí)調(diào)整當(dāng)前區(qū)塊的尺寸，或根據(jù)各種過程參數(shù)來將不同磨損補(bǔ)償從第二相鄰區(qū)塊應(yīng)用于第一區(qū)塊，或?qū)㈩A(yù)定磨損補(bǔ)償應(yīng)用于該多個(gè)區(qū)塊中的第一區(qū)塊。該系統(tǒng)可包括構(gòu)造成用以儲(chǔ)存參數(shù)的存儲(chǔ)器，預(yù)定的磨損補(bǔ)償基于這些參數(shù)。 系統(tǒng)的心軸可構(gòu)造成用以關(guān)于一至五個(gè)軸線運(yùn)動(dòng)，使得電極從單個(gè)金屬件刻切出葉輪的葉片，或用以沿三個(gè)軸線移動(dòng)電極且用以使電極圍繞兩個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)以獲得五軸機(jī)器。處理器可構(gòu)造成用以連續(xù)地更新該多個(gè)區(qū)塊中的各區(qū)塊。更新的磨損補(bǔ)償考慮了環(huán)境溫度、沖洗壓カ或應(yīng)用于電極的電流量中的ー個(gè)或多個(gè)。所公開的示例性實(shí)施例提供了用于確定加工ェ件的電極的磨損補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)及方法。應(yīng)理解的是，該描述并非意圖限制本發(fā)明。相反，示例性實(shí)施例旨在覆蓋包括在如由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的備選方案、修改和等同方案。此外，在示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中，闡明了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)要求得到專利保護(hù)的本發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施各種實(shí)施例。盡管本示例性實(shí)施例的特征和元件在實(shí)施例中以特定組合描述，但各特征或元件可在沒有實(shí)施例的其它特征和元件的情況下單獨(dú)使用或在帶有或沒有本文所公開的其它特征和元件的情況下以各種組合使用。本書面說明使用了包括最佳模式的實(shí)例來公開本發(fā)明，且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員構(gòu)想出的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括處在權(quán)利要求的字面語(yǔ)言內(nèi)的同等結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為這些實(shí)例落在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種用于補(bǔ)償加工エ件的電極的磨損的方法，所述方法包括 從所述エ件的多個(gè)區(qū)塊中選擇當(dāng)前區(qū)塊；基于前一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償來更新將應(yīng)用至用于所述當(dāng)前區(qū)塊的電極的磨損補(bǔ)償， 其中，所述前一區(qū)塊與所述當(dāng)前區(qū)塊相鄰；以及將更新的磨損補(bǔ)償應(yīng)用至用于加工所述當(dāng)前區(qū)塊的電扱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，更新步驟還包括 確定用于加工所述前一區(qū)塊的電極的工具路徑的長(zhǎng)度； 確定在加工所述前一區(qū)塊之后自所述電極所消耗的材料量；以及將加工所述前一區(qū)塊之后所消耗的材料量除以加工所述前一區(qū)塊的所述工具路徑的長(zhǎng)度來確定對(duì)于所述當(dāng)前區(qū)塊的更新的磨損補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干，所述方法還包括 當(dāng)所述更新的磨損補(bǔ)償大于預(yù)定閾值時(shí)調(diào)整所述當(dāng)前區(qū)塊的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，所述方法還包括根據(jù)過程的各種參數(shù)而將不同的磨損補(bǔ)償從相鄰的第二區(qū)塊應(yīng)用至第一區(qū)塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，所述方法還包括 將預(yù)定磨損補(bǔ)償應(yīng)用于所述多個(gè)區(qū)塊中的第一區(qū)塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在干，所述預(yù)定磨損補(bǔ)償基于儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，所述方法還包括通過關(guān)于一至五個(gè)軸線移動(dòng)所述電極而從單個(gè)金屬件刻切出葉輪的葉片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，更新步驟還包括 連續(xù)地更新所述多個(gè)區(qū)塊中的各區(qū)塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，所述更新的磨損補(bǔ)償考慮了環(huán)境溫度、沖洗壓カ或施加至所述電極的電流量中的ー個(gè)或多個(gè)。
10.ー種用于補(bǔ)償加工エ件的電極的磨損的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 心軸，其構(gòu)造成用以圍繞軸線旋轉(zhuǎn)且用以收納電極；處理器，其構(gòu)造成用以控制所述心軸的運(yùn)動(dòng)且還構(gòu)造成用以從所述ェ件的多個(gè)區(qū)塊中選擇當(dāng)前區(qū)塊、基于前一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償來更新將應(yīng)用于所述當(dāng)前區(qū)塊的電極的磨損補(bǔ)償，以及將更新的磨損補(bǔ)償應(yīng)用至用于加工所述當(dāng)前區(qū)塊的電扱，其中，所述前一區(qū)塊與所述當(dāng)前區(qū)塊相鄰。
全文摘要
一種用于補(bǔ)償加工工件的電極的磨損的方法及機(jī)械工具。該方法包括從工件的多個(gè)區(qū)塊中選擇當(dāng)前區(qū)塊；基于前一區(qū)塊的磨損補(bǔ)償來更新將應(yīng)用于當(dāng)前區(qū)塊的電極的磨損補(bǔ)償，其中，前一區(qū)塊與當(dāng)前區(qū)塊相鄰；以及將更新的磨損補(bǔ)償應(yīng)用至用于加工當(dāng)前區(qū)塊的電極。
文檔編號(hào)B23H9/00GK102596474SQ201080049059
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者G·納爾遜, M·阿焦尼, R·恰皮, U·肯特利, Y·羅, Y·詹, 袁人煒 申請(qǐng)人:諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司