本發(fā)明涉及數(shù)字控制的(numerically controlled，有時(shí)稱為數(shù)控的)加工系統(tǒng)、適應(yīng)性的加工，并且特別地涉及用于使用振動(dòng)傳感來(lái)加工工件的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

精密加工已知用于利用通用的數(shù)字控制的加工系統(tǒng)來(lái)制造零件。已經(jīng)發(fā)展了各種各樣的自動(dòng)化的方法和系統(tǒng)以用于材料的切削或其它移除以及用于使用常見的數(shù)字控制的切削器(cutter)偏移來(lái)進(jìn)行切削器調(diào)整。切削刀具的這些調(diào)整是必要的以考慮到大量的變量，例如切削刀具的磨損、切削刀具的重新定位和/或替換，以及由于如加熱、在負(fù)載下的撓曲等等這樣的因素所造成的切削刀具、工件以及加工裝置本身的尺寸變化。

已知在機(jī)器設(shè)定用于制造特定的工件或零件后在數(shù)字控制的機(jī)器刀具的情況下使用刀具偏移。已經(jīng)發(fā)展了閉環(huán)加工裝置和方法以使刀具偏移或補(bǔ)償過(guò)程自動(dòng)化。計(jì)算機(jī)運(yùn)行的數(shù)字控制系統(tǒng)執(zhí)行偏移的計(jì)算。也已知在加工裝置的基座上或在當(dāng)需要時(shí)能夠向旁邊(out of the way，有時(shí)稱為不擋道)擺動(dòng)的樞軸臂上安裝刀具傳感器例如觸發(fā)式探針(touch trigger probe)或振動(dòng)傳感器。

切削刀具的位置能夠?qū)φ者@樣的探針通過(guò)當(dāng)與探針的接觸發(fā)生時(shí)記錄刀具位置而校準(zhǔn)。從所觀測(cè)到的在編程的位置和實(shí)際的位置之間的偏差中可確定補(bǔ)償偏移并且將補(bǔ)償偏移儲(chǔ)存在與算機(jī)數(shù)字控制器件相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器中。所述偏移補(bǔ)償了在編程的接觸位置和實(shí)際的接觸位置之間的差異。在美國(guó)專利No.4,382,215中公開了這樣的系統(tǒng)和方法。

美國(guó)專利No.4,428,055公開了用于在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制下自動(dòng)地加工工件的系統(tǒng)和方法，在其中自動(dòng)設(shè)定切削刀具。振動(dòng)傳感探測(cè)在切削刀具的刀刃(cutting edge，有時(shí)稱為切削刃)和位置參考面之間的接觸并且刀刃對(duì)照這些面在閉環(huán)控制下被校準(zhǔn)。確定了在每個(gè)參考面處的刀刃的實(shí)際的位置和編程的位置之間的偏差并且在每個(gè)軸中自動(dòng)地提供了初始補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷撇⑶覍⒃摮跏佳a(bǔ)償?shù)毒呶恢闷戚斎霐?shù)字控制器件中。

初始補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷朴糜诖_定刀具沿預(yù)設(shè)的刀具路徑在哪里開始切削。刀具路徑是穿越空間的路徑，切削刀具的頂端在其生產(chǎn)工件的期望的幾何形狀的路線上跟隨該路徑。刀具路徑在空間中具有初始加工點(diǎn)和最終加工點(diǎn)。初始補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷剖浅虺跏技庸c(diǎn)的偏移但是該補(bǔ)償不影響或改變?cè)诔跏技庸c(diǎn)和最終加工點(diǎn)之間的刀具路徑。

存在對(duì)于更精確的、更好的、更快的且不太昂貴的用于CNC加工的方法的需要。也存在對(duì)于更有效的CNC加工方法(其高度適應(yīng)工件改變)的需要。也存在對(duì)于用于CNC加工的更精確的方法(其考慮從一件到另一件的工件改變)的需要。存在對(duì)于不管刀具的磨耗和/或工件變形仍更準(zhǔn)確地確定精確的位置并且利用旋轉(zhuǎn)的刀具更準(zhǔn)確地加工零件的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

用于利用可編程的數(shù)字控制的加工系統(tǒng)來(lái)加工工件的方法，該系統(tǒng)包括：數(shù)字控制器件，該數(shù)字控制器件適合于在包括在初始加工點(diǎn)和最終加工點(diǎn)之間延伸的預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的加工程序的指導(dǎo)下運(yùn)行；以及至少一個(gè)由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的機(jī)器提供動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)的切削刀具。該方法包括下面的步驟：(1)在工件和旋轉(zhuǎn)的刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用旋轉(zhuǎn)的刀具探測(cè)(probe)工件，(2)監(jiān)視來(lái)自于安裝在加工系統(tǒng)中的振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)，(3)當(dāng)被監(jiān)視的振動(dòng)信號(hào)指出在旋轉(zhuǎn)的刀具和工件之間的接觸時(shí)記錄工件的接觸位置，(4)將記錄的接觸位置與預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的初始加工點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比并且基于對(duì)比計(jì)算或檢索補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?，其中預(yù)設(shè)的刀具路徑在初始加工點(diǎn)和最終加工點(diǎn)之間延伸，并且(5)沿著補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂郊庸すぜ?/p>

該方法此外可包括沿著多次經(jīng)過(guò)(pass，有時(shí)稱為一次操作)加工工件，其中對(duì)于兩次或更多次經(jīng)過(guò)重復(fù)步驟(1)到(5)。該方法此外可包括通過(guò)利用切削刀具來(lái)探測(cè)具有已知尺寸的校準(zhǔn)零件同時(shí)在利用切削刀具進(jìn)行探測(cè)期間監(jiān)視來(lái)自于振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)機(jī)器。校準(zhǔn)此外可包括在校準(zhǔn)期間確定切削刀具的刀具參數(shù)，該刀具參數(shù)由刀具直徑、刀具幾何形狀以及在刀具和安裝在機(jī)器上的工件引導(dǎo)件之間的距離中的至少一個(gè)影響。

補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂娇砂ㄡ槍?duì)預(yù)設(shè)的刀具路徑的加工路徑坐標(biāo)系的角度偏移?？衫枚啻谓?jīng)過(guò)加工工件，其中對(duì)于兩次或更多次經(jīng)過(guò)重復(fù)步驟(1)到(5)。

工件可在步驟(1)前安裝在數(shù)字控制的加工系統(tǒng)的多軸操縱器(manipulator，有時(shí)稱為機(jī)械手)中。在步驟(1)期間，探測(cè)包括使抓住工件的多軸操縱器運(yùn)動(dòng)以提供在旋轉(zhuǎn)的刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且在步驟(5)期間，沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂郊庸すぜㄊ棺プ」ぜ亩噍S操縱器運(yùn)動(dòng)。

機(jī)器是磨床并且旋轉(zhuǎn)的刀具是磨輪(grinding wheel，有時(shí)稱為砂輪)。

該方法的一個(gè)實(shí)施例是用于使用可編程的數(shù)字控制的加工系統(tǒng)來(lái)修補(bǔ)翼形件頂端，包括由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的機(jī)器提供動(dòng)力的磨輪。在加工前在翼形件的頂端處增加修補(bǔ)材料。由機(jī)器提供動(dòng)力的磨輪進(jìn)行加工經(jīng)過(guò)以磨掉多余的修補(bǔ)材料并且在翼形件的前緣和后緣之間沿著翼形件在不同的弦向部位處對(duì)翼形件的翼形件表面進(jìn)行摻合處理(blend)。加工經(jīng)過(guò)中的至少一個(gè)包括下面的步驟：

(1) 在翼形件和旋轉(zhuǎn)的磨輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用旋轉(zhuǎn)的磨輪探測(cè)翼形件，

(2) 監(jiān)視來(lái)自于安裝在加工系統(tǒng)中的振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)，

(3) 當(dāng)被監(jiān)視的振動(dòng)信號(hào)指出在旋轉(zhuǎn)的磨輪和翼形件之間的接觸時(shí)記錄翼形件的接觸位置，

(4) 將記錄的接觸位置與預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的初始加工點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比并且基于對(duì)比計(jì)算或檢索補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?，其中預(yù)設(shè)的刀具路徑在初始加工點(diǎn)和最終加工點(diǎn)之間延伸，并且

(5) 沿著補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂郊庸ひ硇渭?/p>

包含翼形件的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片可在步驟(1)前安裝在數(shù)字控制的加工系統(tǒng)的多軸操縱器中并且在翼形件和旋轉(zhuǎn)的磨輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用旋轉(zhuǎn)的磨輪探測(cè)翼形件包括相對(duì)于機(jī)器使抓住葉片的多軸操縱器運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)方案1. 一種用于利用可編程的數(shù)字控制的加工系統(tǒng)(8)來(lái)加工工件(18)的方法，所述系統(tǒng)(8)包括：數(shù)字控制器件，該數(shù)字控制器件適合于在包括在初始加工點(diǎn)(36)和最終加工點(diǎn)(38)之間延伸的預(yù)設(shè)的刀具路徑(34)的預(yù)設(shè)的加工程序的指導(dǎo)下運(yùn)行；和至少一個(gè)由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的機(jī)器(10)提供動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)的切削刀具(12)，所述方法包含下面的步驟：

(1) 在所述工件(18)和所述旋轉(zhuǎn)的刀具(12)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用所述旋轉(zhuǎn)的刀具(12)探測(cè)所述工件(18)，

(2) 監(jiān)視來(lái)自于安裝在所述加工系統(tǒng)(8)中的振動(dòng)傳感器(28)的振動(dòng)信號(hào)，

(3) 當(dāng)被監(jiān)視的振動(dòng)信號(hào)指出在所述旋轉(zhuǎn)的刀具(12)和所述工件(18)之間的接觸時(shí)記錄所述工件(18)的接觸位置(29)，

(4) 將記錄的接觸位置(29)與預(yù)設(shè)的刀具路徑(34)的預(yù)設(shè)的初始加工點(diǎn)(36)進(jìn)行對(duì)比并且基于該對(duì)比計(jì)算或檢索補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?35)，其中預(yù)設(shè)的刀具路徑(34)在初始加工點(diǎn)(36)和最終加工點(diǎn)(38)之間延伸，并且

(5) 沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?35)加工工件(18)。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，此外包含利用多次經(jīng)過(guò)(40)加工工件(18)，其中對(duì)于一次或更多次經(jīng)過(guò)(40)重復(fù)步驟(1)到(5)。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，此外包含通過(guò)利用所述切削刀具(12)來(lái)探測(cè)具有已知尺寸的校準(zhǔn)零件(60)同時(shí)在利用所述切削刀具(12)進(jìn)行探測(cè)期間監(jiān)視來(lái)自于所述振動(dòng)傳感器(28)的振動(dòng)信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)機(jī)器(10)。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案3所述的方法，此外包含在校準(zhǔn)期間確定所述切削刀具(12)的刀具參數(shù)，所述刀具參數(shù)由刀具直徑、刀具幾何形狀以及在所述刀具和安裝在機(jī)器(10)上的工件引導(dǎo)件(30)之間的距離中的至少一個(gè)所影響。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，此外包含補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?35)包括針對(duì)預(yù)設(shè)的刀具路徑(34)的加工路徑坐標(biāo)系(46)的角度偏移(48)。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，此外包含：

在步驟(1)之前在數(shù)字控制的加工系統(tǒng)(8)的多軸操縱器(16)中安裝工件(18)，

在步驟(1)期間探測(cè)包括了使抓住工件(18)的多軸操縱器(16)運(yùn)動(dòng)以提供在所述旋轉(zhuǎn)的刀具(12)和所述工件(18)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且

在步驟(5)期間沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?35)加工工件(18)包括了使抓住所述工件(18)的多軸操縱器(16)運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案6所述的方法，此外包含機(jī)器(10)是磨床以及所述旋轉(zhuǎn)的刀具(12)是磨輪(14)。

技術(shù)方案8. 一種用于使用可編程的數(shù)字控制的加工系統(tǒng)(8)來(lái)修補(bǔ)翼形件(21)頂端(52)的方法，所述系統(tǒng)(8)包括：數(shù)字控制器件，該數(shù)字控制器件適合于在包括在初始加工點(diǎn)(36)和最終加工點(diǎn)(38)之間延伸的預(yù)設(shè)的刀具路徑(34)的預(yù)設(shè)的加工程序的指導(dǎo)下運(yùn)行；由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的機(jī)器(10)提供動(dòng)力的磨輪(14)，所述方法包含：

在翼形件(21)的頂端(52)處增加修補(bǔ)材料(54)，

使用由機(jī)器(10)提供動(dòng)力的磨輪(14)以用于進(jìn)行加工經(jīng)過(guò)(40)以磨掉多余的修補(bǔ)材料并且在所述翼形件(21)的前緣(LE)和后緣(TE)之間沿著所述翼形件(21)在不同的弦向部位(42)處對(duì)所述翼形件(21)的翼形件表面(22)進(jìn)行摻合處理，

加工經(jīng)過(guò)(40)中的至少一個(gè)包括下面的步驟：

(1) 在旋轉(zhuǎn)的磨輪(14)和翼形件(21)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用所述旋轉(zhuǎn)的磨輪(14)來(lái)探測(cè)所述翼形件(21)，

(2) 監(jiān)視來(lái)自于安裝在加工系統(tǒng)(8)中的振動(dòng)傳感器(28)的振動(dòng)信號(hào)，

(3) 當(dāng)被監(jiān)視的振動(dòng)信號(hào)指出在所述旋轉(zhuǎn)的磨輪(14)和所述翼形件(21)之間的接觸時(shí)記錄所述翼形件(21)的接觸位置(29)，

(4) 將記錄的接觸位置(29)與預(yù)設(shè)的刀具路徑(34)的預(yù)設(shè)的初始加工點(diǎn)(36)進(jìn)行對(duì)比并且基于對(duì)比計(jì)算或檢索補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?35)，其中預(yù)設(shè)的刀具路徑(34)在初始加工點(diǎn)(36)和最終加工點(diǎn)(38)之間延伸，并且

(5) 沿著補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?35)加工所述翼形件(21)。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，此外包含在步驟(1)前在數(shù)字控制的加工系統(tǒng)(8)的多軸操縱器(16)中安裝包含翼形件(21)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片(19)并且在翼形件(21)和旋轉(zhuǎn)的磨輪(14)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用旋轉(zhuǎn)的磨輪(14)探測(cè)翼形件(21)包括了相對(duì)于機(jī)器(10)使抓住葉片(21)的多軸操縱器(16)運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，此外包含補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?35)包括針對(duì)預(yù)設(shè)的刀具路徑(34)的加工路徑坐標(biāo)系(46)的角度偏移(48)。

技術(shù)方案11. 根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，此外包含使用安裝在機(jī)器(10)上的工件引導(dǎo)件(30)以用于引導(dǎo)葉片(19)和翼形件(21)通過(guò)加工經(jīng)過(guò)(40)并且使用柔性器具(32)以用于迫使磨輪(14)抵靠工件(18)。

實(shí)施方案1. 一種用于利用可編程的數(shù)字控制的加工系統(tǒng)來(lái)加工工件的方法，所述系統(tǒng)包括：數(shù)字控制器件，該數(shù)字控制器件適合于在包括在初始加工點(diǎn)和最終加工點(diǎn)之間延伸的預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的加工程序的指導(dǎo)下運(yùn)行；和至少一個(gè)由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的機(jī)器提供動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)的切削刀具，所述方法包含下面的步驟：

(1) 在所述工件和所述旋轉(zhuǎn)的刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用所述旋轉(zhuǎn)的刀具探測(cè)所述工件，

(2) 監(jiān)視來(lái)自于安裝在所述加工系統(tǒng)中的振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)，

(3) 當(dāng)被監(jiān)視的振動(dòng)信號(hào)指出在所述旋轉(zhuǎn)的刀具和所述工件之間的接觸時(shí)記錄所述工件的接觸位置，

(4) 將記錄的接觸位置與預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的初始加工點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比并且基于該對(duì)比計(jì)算或檢索補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?，其中預(yù)設(shè)的刀具路徑在初始加工點(diǎn)和最終加工點(diǎn)之間延伸，并且

(5) 沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂郊庸すぜ?/p>

實(shí)施方案2. 根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，此外包含利用多次經(jīng)過(guò)加工工件，其中對(duì)于一次或更多次經(jīng)過(guò)重復(fù)步驟(1)到(5)。

實(shí)施方案3. 根據(jù)實(shí)施方案2所述的方法，此外包含通過(guò)利用所述切削刀具來(lái)探測(cè)具有已知尺寸的校準(zhǔn)零件同時(shí)在利用所述切削刀具進(jìn)行探測(cè)期間監(jiān)視來(lái)自于所述振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)機(jī)器。

實(shí)施方案4. 根據(jù)實(shí)施方案3所述的方法，此外包含在校準(zhǔn)期間確定所述切削刀具的刀具參數(shù)，所述刀具參數(shù)由刀具直徑、刀具幾何形狀以及在所述刀具和安裝在機(jī)器上的工件引導(dǎo)件之間的距離中的至少一個(gè)所影響。

實(shí)施方案5. 根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，此外包含補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂桨ㄡ槍?duì)預(yù)設(shè)的刀具路徑的加工路徑坐標(biāo)系的角度偏移。

實(shí)施方案6. 根據(jù)實(shí)施方案5所述的方法，此外包含利用多次經(jīng)過(guò)加工工件，其中對(duì)于一次或更多次經(jīng)過(guò)重復(fù)步驟(1)到(5)。

實(shí)施方案7. 根據(jù)實(shí)施方案6所述的方法，此外包含通過(guò)利用所述切削刀具來(lái)探測(cè)具有已知尺寸的校準(zhǔn)零件同時(shí)在利用所述切削刀具來(lái)探測(cè)校準(zhǔn)零件期間監(jiān)視來(lái)自于振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)機(jī)器并且在校準(zhǔn)期間確定切削刀具的刀具參數(shù)，所述刀具參數(shù)由刀具直徑、刀具幾何形狀以及在刀具和安裝在機(jī)器上的工件引導(dǎo)件之間的距離中的至少一個(gè)所影響。

實(shí)施方案8. 根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，此外包含：

在步驟(1)之前在數(shù)字控制的加工系統(tǒng)的多軸操縱器中安裝工件，

在步驟(1)期間探測(cè)包括了使抓住工件的多軸操縱器運(yùn)動(dòng)以提供在所述旋轉(zhuǎn)的刀具和所述工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且

在步驟(5)期間沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂郊庸すぜ耸棺プ∷龉ぜ亩噍S操縱器運(yùn)動(dòng)。

實(shí)施方案9. 根據(jù)實(shí)施方案8所述的方法，此外包含利用多次經(jīng)過(guò)加工工件，其中對(duì)于一次或更多次經(jīng)過(guò)重復(fù)步驟(1)到(5)。

實(shí)施方案10. 根據(jù)實(shí)施方案9所述的方法，此外包含通過(guò)利用所述切削刀具來(lái)探測(cè)具有已知尺寸的校準(zhǔn)零件同時(shí)在利用所述切削刀具進(jìn)行探測(cè)期間監(jiān)視來(lái)自于振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)機(jī)器并且使用來(lái)自對(duì)校準(zhǔn)零件進(jìn)行的探測(cè)的結(jié)果以用于確定切削刀具的刀具參數(shù)，所述刀具參數(shù)由刀具直徑、刀具幾何形狀以及在刀具和安裝在機(jī)器上的工件引導(dǎo)件之間的距離中的至少一個(gè)所影響。

實(shí)施方案11. 根據(jù)實(shí)施方案8所述的方法，此外包含補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂桨ㄡ槍?duì)預(yù)設(shè)的刀具路徑的加工路徑坐標(biāo)系的角度偏移。

實(shí)施方案12. 根據(jù)實(shí)施方案11所述的方法，此外包含利用多次經(jīng)過(guò)加工工件，其中對(duì)于一次或更多次經(jīng)過(guò)重復(fù)步驟(1)到(5)。

實(shí)施方案13. 根據(jù)實(shí)施方案8所述的方法，此外包含機(jī)器是磨床以及所述旋轉(zhuǎn)的刀具是磨輪。

實(shí)施方案14. 根據(jù)實(shí)施方案13所述的方法，此外包含補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂桨ㄡ槍?duì)預(yù)設(shè)的刀具路徑的加工路徑坐標(biāo)系的角度偏移并且利用多次經(jīng)過(guò)加工工件，其中對(duì)于一次或更多次經(jīng)過(guò)重復(fù)步驟(1)到(5)。

實(shí)施方案15. 一種用于使用可編程的數(shù)字控制的加工系統(tǒng)來(lái)修補(bǔ)翼形件頂端的方法，所述系統(tǒng)包括：數(shù)字控制器件，該數(shù)字控制器件適合于在包括在初始加工點(diǎn)和最終加工點(diǎn)之間延伸的預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的加工程序的指導(dǎo)下運(yùn)行；由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的機(jī)器提供動(dòng)力的磨輪，所述方法包含：

在翼形件的頂端處增加修補(bǔ)材料，

使用由機(jī)器提供動(dòng)力的磨輪以用于進(jìn)行加工經(jīng)過(guò)以磨掉多余的修補(bǔ)材料并且在所述翼形件的前緣和后緣之間沿著所述翼形件在不同的弦向部位處對(duì)所述翼形件的翼形件表面進(jìn)行摻合處理，

加工經(jīng)過(guò)中的至少一個(gè)包括下面的步驟：

(1) 在旋轉(zhuǎn)的磨輪和翼形件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用所述旋轉(zhuǎn)的磨輪來(lái)探測(cè)所述翼形件，

(2) 監(jiān)視來(lái)自于安裝在加工系統(tǒng)中的振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)，

(3) 當(dāng)被監(jiān)視的振動(dòng)信號(hào)指出在所述旋轉(zhuǎn)的磨輪和所述翼形件之間的接觸時(shí)記錄所述翼形件的接觸位置，

(4) 將記錄的接觸位置與預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的初始加工點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比并且基于對(duì)比計(jì)算或檢索補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂剑渲蓄A(yù)設(shè)的刀具路徑在初始加工點(diǎn)和最終加工點(diǎn)之間延伸，并且

(5) 沿著補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂郊庸に鲆硇渭?/p>

實(shí)施方案16. 根據(jù)實(shí)施方案15所述的方法，此外包含在步驟(1)前在數(shù)字控制的加工系統(tǒng)的多軸操縱器中安裝包含翼形件的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片并且在翼形件和旋轉(zhuǎn)的磨輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間利用旋轉(zhuǎn)的磨輪探測(cè)翼形件包括了相對(duì)于機(jī)器使抓住葉片的多軸操縱器運(yùn)動(dòng)。

實(shí)施方案17. 根據(jù)實(shí)施方案16所述的方法，此外包含補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂桨ㄡ槍?duì)預(yù)設(shè)的刀具路徑的加工路徑坐標(biāo)系的角度偏移。

實(shí)施方案18. 根據(jù)實(shí)施方案17所述的方法，此外包含通過(guò)利用所述切削刀具來(lái)探測(cè)具有已知尺寸的校準(zhǔn)零件同時(shí)在利用所述切削刀具來(lái)探測(cè)所述校準(zhǔn)零件期間監(jiān)視來(lái)自于振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)機(jī)器并且在校準(zhǔn)期間確定切削刀具的刀具參數(shù)，所述刀具參數(shù)由刀具直徑、刀具幾何形狀以及在刀具和安裝在機(jī)器上的工件引導(dǎo)件之間的距離中的至少一個(gè)所影響。

實(shí)施方案19. 根據(jù)實(shí)施方案18所述的方法，此外包含使用校準(zhǔn)零件的探測(cè)同時(shí)監(jiān)視來(lái)自于振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)并且從校準(zhǔn)零件的探測(cè)中確定刀具參數(shù)，所述刀具參數(shù)由刀具直徑、刀具幾何形狀以及在刀具和安裝在機(jī)器上的工件引導(dǎo)件之間的距離中的至少一個(gè)影響。

實(shí)施方案20. 根據(jù)實(shí)施方案17所述的方法，此外包含使用安裝在機(jī)器上的工件引導(dǎo)件以用于引導(dǎo)葉片和翼形件通過(guò)加工經(jīng)過(guò)并且使用柔性器具以用于迫使磨輪抵靠工件。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的前述的方面和其它特征在下面的描述中結(jié)合附圖加以解釋，其中：

圖1是帶有可轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具以及振動(dòng)傳感器以用于調(diào)整預(yù)設(shè)的刀具路徑以加工工件的切削機(jī)器的示意圖。

圖2是將示范性的預(yù)設(shè)的刀具路徑與補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂竭M(jìn)行對(duì)比以用于加工在圖1中示出的工件的示意圖。

圖3是使用在圖2中示出的補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂絹?lái)進(jìn)行加工的步驟的示意圖。

圖4是在圖2中示出的在預(yù)設(shè)的刀具路徑和補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂街g的角度偏移以及在預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的刀具坐標(biāo)系和補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂降难a(bǔ)償?shù)牡毒咦鴺?biāo)系之間的角度偏移的示意圖。

圖5是CNC機(jī)器和在操縱器中的用于校準(zhǔn)在圖1中示出的磨機(jī)和操縱器的校準(zhǔn)零件的示意圖。

圖6是在圖1中示出的示范性的刀具路徑補(bǔ)償方法的流程圖。

圖7是在圖1中示出的示范性的工件的翼形件上利用修補(bǔ)材料進(jìn)行的翼形件修補(bǔ)的示意圖。

圖8是在圖7中示出的翼形件修補(bǔ)的加工多次經(jīng)過(guò)的示意圖。

圖9是在圖8中示出的翼形件的拋光的翼形件修補(bǔ)的示意圖。

參考符號(hào)列表

8 CNC加工系統(tǒng)

10 機(jī)器

12 旋轉(zhuǎn)的切削刀具

14 磨輪

16 多軸操縱器

18 工件

19 葉片

20 金屬

21 翼形件

22 表面

28 振動(dòng)傳感器

29 接觸位置

30 工件引導(dǎo)件

32 柔性器具(compliance means)

34 預(yù)設(shè)的刀具路徑

35 補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?/p>

36 初始加工點(diǎn)

38 最終加工點(diǎn)

40 經(jīng)過(guò)

42 弦向部位

46 加工路徑坐標(biāo)系

47 補(bǔ)償坐標(biāo)系

48 角度偏移

50 基座

52 頂端

54 修補(bǔ)材料

60 校準(zhǔn)零件

LE 前緣

TE 后緣

C 翼弦(chord)

P1 第一位置

P2 第二位置

P3 第三位置

P4 第四位置。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出了CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的)加工系統(tǒng)8的示范性的實(shí)施例，該CNC加工系統(tǒng)8包括在此示出為磨床的切削機(jī)器10，該切削機(jī)器帶有在此示出為磨輪14的示范性的切削刀具12。CNC加工系統(tǒng)8包括抓住工件1且相對(duì)于切削刀具12使工件18運(yùn)動(dòng)的多軸操縱器16。多軸操縱器16是鉸鏈?zhǔn)降?。這樣的多軸操縱器的一個(gè)示例是由FANUC Robotics(發(fā)那科機(jī)器人有限公司)銷售的LR Mate 200iC系列電伺服驅(qū)動(dòng)的迷你機(jī)器人。在圖1中示出的機(jī)器10的情況中，工件18是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片19并且在此示出的示范性的方法是在葉片19的翼形件21的表面22上磨掉多余金屬20以為了對(duì)翼形件表面22進(jìn)行摻合處理。一種多軸操縱器在Takahiro Iwatake于2014年10月23日公開的名為"具有用于運(yùn)輸工件的機(jī)器人的機(jī)器人系統(tǒng)"的美國(guó)專利申請(qǐng)20140316573中公開并且通過(guò)參考結(jié)合到本文中。多軸操縱器16是CNC控制的并且可為通過(guò)機(jī)器人控制器控制的機(jī)器人例如從FANUC Robotics可獲得的機(jī)器人。

振動(dòng)傳感器28例如位于CNC加工系統(tǒng)8上的加速計(jì)探測(cè)當(dāng)磨輪14接觸由操縱器16抓住、運(yùn)動(dòng)并且定位的工件18時(shí)發(fā)生的振動(dòng)。振動(dòng)傳感器28示出為安裝在機(jī)器10上但是可備選地安裝在操縱器16上。振動(dòng)傳感器28被監(jiān)視直到探測(cè)到接觸振動(dòng)。該探測(cè)觸發(fā)操縱器16以收集其當(dāng)前的位置，該位置代表了在實(shí)際的接觸的時(shí)間和點(diǎn)處工件18的精確的接觸位置并且可稱為實(shí)際的接觸位置29。

繼續(xù)參考圖2-4，在此示出的切削刀具12是通過(guò)刀具路徑34所引導(dǎo)的磨輪14。CNC加工系統(tǒng)8的多軸操縱器16抓住并且相對(duì)于切削刀具12使工件18運(yùn)動(dòng)。刀具路徑34是穿過(guò)空間的路徑，切削刀具12的頂端遵循該路徑以生產(chǎn)工件18的期望的幾何形狀。刀具路徑34具有在空間中的初始加工點(diǎn)36和最終加工點(diǎn)38。

初始補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷凭哂胁⑶铱捎糜诖_定刀具沿預(yù)設(shè)的刀具路徑34在哪里開始切削或?qū)嶋H的或補(bǔ)償?shù)某跏技庸c(diǎn)36放置在哪里。初始補(bǔ)償?shù)毒呶恢闷剖窍鄬?duì)于初始加工點(diǎn)36的偏移但是該補(bǔ)償不影響或改變?cè)诔跏技庸c(diǎn)36和最終加工點(diǎn)38之間的刀具路徑34。在加工期間，安裝在機(jī)器10上的工件引導(dǎo)件30在磨輪14抵靠工件18的一次或更多次經(jīng)過(guò)40的每次期間幫助引導(dǎo)工件18通過(guò)刀具路徑34。

參考圖1，作用于機(jī)器10上的用于迫使磨輪14抵靠工件18的柔性器具32確保了幾何形狀復(fù)雜的工件18在整個(gè)加工過(guò)程期間保持與磨輪14和工件引導(dǎo)件30接觸。柔性器具32可為可運(yùn)行成迫使引導(dǎo)件30和磨輪14抵靠工件18的空氣壓力或彈簧提供動(dòng)力的裝置。空氣壓力提供動(dòng)力的柔性器具32可在使用旋轉(zhuǎn)的空氣缸體的情況下以確保在探測(cè)期間以及在加工期間在工件18上的恒定的壓力。

CNC加工系統(tǒng)8編程成或可運(yùn)行成調(diào)整或補(bǔ)償預(yù)設(shè)的刀具路徑34以便CNC系統(tǒng)8引起切削刀具12(在此示出為磨輪14)遵循如在此在圖3和4中所示出的從初始加工點(diǎn)36到最終加工點(diǎn)38的補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?5。預(yù)設(shè)的刀具路徑34遵循作為三維模型存儲(chǔ)在CNC加工系統(tǒng)8中的名義上的零件形狀，從該三維模型中可提取預(yù)設(shè)的刀具路徑34。補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?5至少在初始加工點(diǎn)36和最終加工點(diǎn)38之間與預(yù)設(shè)的刀具路徑34是不同的。預(yù)設(shè)的刀具路徑34包括預(yù)設(shè)的初始加工點(diǎn)36或可與實(shí)際的接觸位置29不同的位置。將被記錄的接觸位置29與預(yù)設(shè)的接觸位置例如來(lái)自存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的預(yù)設(shè)的刀具路徑34的初始加工點(diǎn)36和最終加工點(diǎn)38進(jìn)行對(duì)比。如果該對(duì)比指出了差異，那么沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?5加工工件。

一個(gè)示范性的加工路徑補(bǔ)償能夠是如在圖2-4中示出的針對(duì)加工路徑坐標(biāo)系46的角度偏移48。在圖2中示出的Theta2-Theta1的角度差異可用于提供在加工路徑坐標(biāo)系46上的角度偏移48?；旧?，角度差異告知了沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?5針對(duì)被補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)系47轉(zhuǎn)動(dòng)了理論上的或預(yù)設(shè)的坐標(biāo)系46多少并且因而轉(zhuǎn)動(dòng)了刀具路徑本身多少以適應(yīng)在零件或工件18中的變化。在圖4中顯示了沿預(yù)設(shè)的刀具路徑34和補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?5二者的各自的第一至第四位置P1-P4。角度偏移48沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?5在每個(gè)位置P1-P4處示出。沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?5的補(bǔ)償坐標(biāo)系47沿在圖4中顯示的預(yù)設(shè)的刀具路徑34和補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂?5二者在第一至第四位置P1-P4的每個(gè)處轉(zhuǎn)動(dòng)了角度偏移48。

圖5示出了安裝在CNC加工系統(tǒng)8的多軸操縱器16上的示范性的校準(zhǔn)零件60或工件以用于校準(zhǔn)帶有在此示出為磨輪14的切削刀具12在此示出為磨機(jī)的機(jī)器10。通過(guò)振動(dòng)傳感進(jìn)行的探測(cè)用于測(cè)量當(dāng)具有已知尺寸的校準(zhǔn)零件和有磨削作用的磨輪14接觸時(shí)在具有已知尺寸的校準(zhǔn)零件和有磨削作用的磨輪14之間的角度Theta。校準(zhǔn)用于確定有磨削作用的磨輪14的刀具參數(shù)，該刀具參數(shù)由刀具直徑、刀具幾何形狀以及在刀具和零件引導(dǎo)件之間的距離中的一個(gè)或多個(gè)所影響。

在圖6中示出了如上面公開的確定示范性的補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂降氖痉缎缘姆椒ǖ牧鞒虉D。該流程圖包括：

1) 在操縱器中安裝工件。

2) 使用操縱器，使工件朝向可運(yùn)行地安裝在機(jī)器中的旋轉(zhuǎn)的刀具運(yùn)動(dòng)。

3) 監(jiān)視來(lái)自于安裝在機(jī)器上的振動(dòng)傳感器的振動(dòng)信號(hào)。

4) 當(dāng)被監(jiān)視的振動(dòng)信號(hào)指出在旋轉(zhuǎn)的刀具和工件之間的接觸時(shí)停止運(yùn)動(dòng)工件并且記錄工件接觸位置。

5) 將記錄的接觸位置與預(yù)設(shè)的接觸位置進(jìn)行對(duì)比。

6) 調(diào)整或修改預(yù)設(shè)的刀具路徑或者基于記錄的接觸位置與來(lái)自存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的預(yù)設(shè)的刀具路徑的預(yù)設(shè)的接觸位置的對(duì)比來(lái)檢索或計(jì)算補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂健?/p>

7) 然后沿補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂郊庸すぜ?/p>

可計(jì)算新的補(bǔ)償?shù)牡毒呗窂讲⑶以撔碌难a(bǔ)償?shù)牡毒呗窂娇捎糜趯?duì)于刀具沿工件多次經(jīng)過(guò)的每次加工相同的工件。機(jī)器、刀具、以及操縱器的監(jiān)視的控制可通過(guò)在機(jī)器中的計(jì)算機(jī)來(lái)控制并且操縱器可為多軸操縱器。

在圖7-9中示出的加工是翼形件21摻合處理方法。該摻合處理方法包括在葉片19的翼形件21的表面22上磨掉多余金屬20以用于對(duì)翼形件表面22進(jìn)行摻合處理。翼形件21在基座50和頂端52之間在徑向上延伸并且具有在翼形件的前緣LE和后緣TE之間延伸的翼弦C。方法包括如在圖7中示出的那樣在翼形件21的頂端52處增加修補(bǔ)材料54。方法包括如在圖8中示出的那樣然后在翼形件21的前緣LE和后緣TE之間沿著翼形件21在不同的弦向部位42處進(jìn)行加工經(jīng)過(guò)40。加工經(jīng)過(guò)40加工掉多余的修補(bǔ)材料并且在翼形件21的翼形件表面22處進(jìn)行摻合處理。優(yōu)選地在探測(cè)通過(guò)翼形件21的頂端52期間從實(shí)際的接觸位置29向外進(jìn)行加工經(jīng)過(guò)40。然后如在圖9中示出的那樣平滑地拋光翼形件21。

雖然在此已經(jīng)描述被當(dāng)作為本發(fā)明的優(yōu)選且示范性的實(shí)施例，但從本文中的教導(dǎo)中本發(fā)明的其它修改應(yīng)當(dāng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的并且因此期望所有這樣的落在本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)的修改保護(hù)在所附的權(quán)利要求中。因此，如在下面的權(quán)利要求中所定義和所區(qū)別的本發(fā)明期望由美國(guó)的專利證書所保護(hù)。