专利名称：改进的刀具加工系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的刀具加工系统，并涉及一种使用此刀具加工系统的改进的加工方法。
背景技术：
国际专利申请No.WO02/064308描述并要求保护一种刀具加工系统(tooling System)，所述刀具加工系统包括布置成阵列的多个元件，每一个元件相对于所述阵列中的其它元件可纵向移动，且每一个元件具有第一端，所述刀具加工系统进一步包括用于调整元件的纵向相对位置从而元件的自由端大致限定所需的表面轮廓的装置、和用于将元件保持在它们被调整了的位置的装置，所述刀具加工系统的特征在于每一个元件的第一端设置在可加工部分上，所述可加工部分可移动地安装到基部部分，所述布置为所述元件的自由端能够被加工以产生所需的表面轮廓。
国际专利申请No.WO02/064308进一步描述并要求保护一种刀具加工系统，所述刀具加工系统包括布置成阵列的多个元件，所述阵列中的元件在关闭位置与打开位置之间可移动，在所述关闭位置，所述元件彼此接触并固定在适当的位置，在所述打开位置所述阵列的元件间隔开并能够相对于彼此垂直移动；和驱动装置，所述驱动装置用于打开和关闭所述阵列。所述元件安装在承轨上以形成阵列。
未公布的专利申请GB No.0329979.9描述并要求保护一种刀具加工系统，所述刀具加工系统包括多个细长元件，所述元件每一个具有上表面，且所述元件布置成阵列以呈现用于被切削工具装置加工的所述上表面；支撑装置，所述支撑装置用于支撑所述元件，每一个所述元件被支撑在所述支撑装置上、以便在相对于阵列中的其它元件的上位置与下位置之间轴向移动，从而能够调整所述元件表面的垂直位置；和夹紧装置，所述夹紧装置用于在所述元件彼此接触的关闭位置夹紧所述元件的阵列，以便所述元件的自由端能够被加工从而产生所需的表面轮廓。
未公布的专利申请GB No.0329979.9进一步描述并要求保护一种使用根据所述发明第一方面的刀具加工系统的加工方法，所述加工方法包括存储代表每一个元件的表面轮廓的现有数据，所述现有数据包括所述表面在任何给定x、y坐标点处的与数据有关的z值；存储代表阵列中每一个元件位置的所需的表面轮廓的新数据，所述新数据包括所述表面在所述任何给定的x、y坐标点处的与所述数据有关的z值；比较第一的、选定的元件位置的新数据与在所述选定的元件位置的第一元件的现有数据；以及调整所述第一元件的高度，以便将在所述任何给定x、y坐标点处的所述现有数据的所述z值调整到至少等于在所述任何给定x、y坐标点处的所述新数据的所述z值的值。
未公布的专利申请GB No.0329980.7进一步描述并要求保护一种刀具加工系统，所述刀具加工系统包括布置成阵列的多个元件，所述阵列的元件可在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置元件彼此接触并固定在适当位置，在所述打开位置所述阵列的元件间隔开并能够相对于彼此垂直移动，其特征在于所述刀具加工系统进一步包括承架装置(bolstermeans)，所述承架装置被设置用于在阵列的关闭期间将所述元件对齐，并被设置用于将所述阵列的元件牢固地保持在关闭位置和被排列成行的位置。
在需要所述所需的表面轮廓在高度上具有相当大的变化的申请中，上述刀具加工系统的缺点在于所述切削工具装置必须改变尺寸以适应此高度上的变化，这导致增加了切削工具装置的成本和复杂性。在这些申请中，进一步的缺点在于不是总可以使所述夹紧装置处于对于阵列元件中的所有元件都最有效的垂直位置，因为“更高”的阵列元件的加工表面可能没有被外部的、接触阵列元件的承架装置在水平平面内支撑。
发明内容
本发明的目的是提出一种刀具加工系统和一种使用此刀具加工系统的加工方法，在所述刀具加工系统和所述使用此刀具加工系统的加工方法中上面的缺点得以减少或大体上消除。
本发明提出一种刀具加工系统，所述刀具加工系统包括布置成阵列的多个元件，所述阵列的元件在关闭位置与打开位置之间可移动，在所述关闭位置元件彼此接触并被固定在适当位置，在所述打开位置阵列的元件间隔开并能够相对于彼此垂直移动，其特征在于所述刀具加工系统进一步包括用于将所述阵列的元件保持在多个不同的相对垂直排列(或者垂直对齐；vertical alignment)内的装置。
本发明进一步提出了一种刀具加工系统的操作方法，所述刀具加工系统包括布置成阵列的多个元件，所述阵列的元件在关闭位置与打开位置之间可移动，在所述关闭位置所述元件彼此接触并被固定在适当位置，在所述打开位置阵列的元件间隔开并能够相对于彼此垂直移动，其特征在于所述操作方法至少包括下面的步骤将所述阵列的元件移动到第一垂直排列内；根据预定模式加工所述元件的自由端；和将所述阵列的元件移动到第二垂直排列内，在所述第二垂直排列内，所述元件被加工的端部产生所需的表面轮廓。
在刀具加工系统的操作方法的可选实施例中，所述操作方法至少包括以下步骤将所述阵列的元件移动到第一垂直排列内；加工第一选定组的元件的自由端；将所述阵列的元件的剩余部分移动到第二垂直排列内；加工至少第二选定组的元件的自由端；和重复此过程的第三和第四步骤直到元件中的所有元件已经被加工到所需的表面轮廓。
所述刀具加工系统的操作方法可以进一步包括下面的步骤沿着垂直分离线将所述阵列的第一组元件与所述阵列的第二组元件分离；在水平平面内将所述一组元件从所述另一组元件移开；加工或移除所述阵列的、通过相对移动露出的一个或更多元件；和将所述一组元件移回到与所述另一组元件接触。
本发明进一步提供了一种操作刀具加工系统的方法，所述刀具加工系统包括多个布置成阵列的元件，所述阵列的元件在关闭位置与打开位置之间可移动，在所述关闭位置所述元件彼此接触并被固定在适当位置，在所述打开位置所述阵列的元件间隔开并能够相对于彼此垂直移动，且在所述刀具加工系统中所述阵列的元件安装在一系列大体上平行的横杆上，其特征在于所述操作方法至少包括使一个或更多横杆位置互换和/或旋转一个或更多横杆的步骤。
现在参照附图描述刀具加工系统和操作刀具加工系统的方法，附图如下图1是刀具加工系统的元件阵列的侧视图，显示所需的表面轮廓；图2是图1中的元件阵列的侧视图，显示在加工之后在第一垂直排列位置内的元件；图3和4是图1中的元件阵列的侧视图，显示将阵列元件垂直排列的可选方法；图5、6和7是图1中的元件阵列的侧视图，显示在加工期间和加工之后使用带子(tie)以便额外地固定元件；图8(a)、8(b)、8(c)和8(d)是图1中的元件阵列的侧视图，图8(a)、8(b)、8(c)和8(d)显示作为本发明的刀具加工系统和操作方法的结果可获得的深度上的变化；图9(a)和9(b)是元件阵列的侧视图，显示沿垂直分离线分开一组元件；图10(a)和10(b)、11(a)和11(b)以及12(a)和12(b)是从元件阵列上面看的俯视图，显示在阵列内横杆的位置互换；和图13、14和15每一个图示了伸缩的构造策略。
具体实施例方式
图1是被加工的阵列元件的所需的表面轮廓的说明性示例。在此示例中，所需的轮廓是具有高度变化的穹顶，但所述穹顶使用传统的切削装置将难以实现。
元件2的总地以10示出的阵列被支撑在横轨4，且通过已经在未公布的专利申请GB No.0329980.7中描述的承架装置6固定。元件2被带螺纹的销8支撑在横轨上，并且在可加工构件中，元件2的自由端12终止。
在图2中所示的加工的较早阶段，图1中的“较高”的阵列元件2已经在它们的带螺纹的支撑销8上降低，从而元件2的自由端12大体上水平排列。图2显示了在元件2已经被加工并且准备好再次排列成图1中所示表面轮廓之后的销。
接下来参照图3和4，这些图再次显示了图1中的阵列，且图示了扁平组装构造策略。相邻的阵列元件分别确定为组1和组2。相对于组2中的元件可选地升高和降低的组1中的元件(或反之亦然)在14处露出相对上升的元件14的垂直面，所述垂直面邻近它们的自由端以改进获取到切削装置(没有示出)。
下面参照图5、6和7，这些图再次显示了图1中的阵列，但是相邻的阵列元件2通过带子16彼此紧固。如图5、6和7中所示多个带子16可以用于将相邻元件固定在不同垂直高度。
图8(a)、(b)、(c)和(d)是图1中的元件阵列的侧视图，图8(a)、(b)、(c)和(d)显示了作为本发明的刀具加工系统的结果而可加工获得的深度上的变化，以及本发明的刀具加工系统的、使用伸缩的构造策略的操作方法。
如可以从图8(a)中看到的，加工工具18能够加工在Z方向上的最大特征位移，所述最大特征位移通过工具的设计确定。阵列元件的自由端在多个不同阶段加工成预定模式。如可以从图8(a)中看到的，元件2的在最终轮廓中将是最低的第一组元件被加工。元件2’、2”和2在此阶段没有被加工。在接下来的步骤中，如可以从图8(b)中看到的，元件2留在它们的最初垂直排列的位置内，且第二组元件即元件2’上升到更高的水平然后被加工。相似地，如图8(c)和8(d)中所示，元件的第三组和第四组即元件2”和2分别顺序地上升到水平3和4并被加工，这产生了图1和图8(d)中所需的表面轮廓。
图9(a)和9(b)显示了进一步可选的构造策略。在图9(a)中，阵列元件以相对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。
在图9(b)中，阵列元件已经分配成两组，即包括阵列元件92、96和910的第一组，和包括阵列元件94、98和912的第二组。这些第一和第二组已经在水平平面内彼此分开，以便提供对沿分离线定位的新近露出的阵列元件或到达模制在刀具加工系统内的模制部分的改进的获取，用于加工这些元件或移除所述模制部分。
现在将参照作为可选的构造策略的附图描述根据本发明的刀具加工系统的操作方法。
上述作为“扁平组装构造策略(flat pack build strategy)”的第一构造策略允许使用者使最后部分变平为如图1和2中所示的单层。在此策略中，单个销水平，不论几何形状，通过操作软件自动产生，并且这导致很多优点，所述优点包括在加工期间由于销与承架成直线导致铣床所需要的Z能力降低、并提高了可获得的夹紧力。
在个别几何形状由于需要获取到用于加工的销的所有侧面而可能排除这种方法的情况下，可以实施交替的扁平组装构造策略，在交替的扁平组装构造策略的情况下，操作软件依次识别在加工之前可以不挡道地降低的多组交替/相邻的销。这图示在图3和4中并优选地分两个阶段完成，并且允许依次获取到所有的销。
上述描述的作为“伸缩的构造策略(telescopic build strategy)”的第二构造策略允许使用者加工具有由于加工工具的限制不能用传统方法加工的深度或特征的部分。通过使用软件以将所需的几何形状在预定的点自动切片成层，同时与图13和14中图示的规则一致，可以将所述部分分成层并依次递增地加工它们(如图13和图15中所示)，所述规则决定了所述分离相对于销边缘的位置和任何重叠部分20(所述重叠部分20可以由操作者规定成过渡(blend)如图14中图示的分型线)。这允许使用者制造具有比它们的研磨设备可以传统上处理的深度更大的Z深度的部分，降低所述机器的资本成本并取消对中间过程的需要，所述中间过程例如用于形成深的凹部的电火花腐蚀。
要理解的是，也可以在所需的任何顺序加工每一层，例如从顶向下或从中间开始，尽管这样做效率稍低。
如可以从图5、6和7看到的，也可以使用第三策略，即“内部浮架构造策略”。这使用在需要或想要加强销工具结构、和可以修改操作顺序以允许使用者依次获取到在每一个横轨上的销的底侧的情况中。这允许将加强元件和实用夹具，例如压缩空气，添加到阵列上，这从功能和结构的观点看是有利的。
另外要保证的是在操作期间或当施加承架夹紧力时，横轨没有提升，此构造策略也可以允许操作者添加限制杆和螺栓以将横轨保持在适当的位置。也可以修改横轨自身以包括例如单角或凸出/凹部的有小面的特征以增进此效果。
在未公布的专利申请GB No.0329979.7中描述的软件也可以利用来分析所述部分的几何形状并计算销之间优选的重叠部分和应该由承架施加的力，以保证充分的夹紧同时避免对阵列的过度压缩。
另外，所述操作系统可以包括使用照相机或其它光学装置的能力以分析阵列中的销的排列，从而可以使用闭合回路以自动排列销，以便使相邻销之间的夹紧力的传递最优化。这也将包括从传感装置接收反馈的能力，所述传感装置将检查每一个销以确定每一个销是否被充分夹紧(例如通过敲击试验)并矫正任何松动的区域。
所述软件将优选地分析销的高度并调整这些高度以避免基于使用者优选的加工参数的固有频率。在不可能避免这些固有频率的情况下，所述软件可以推荐交替的速度和进刀以使固有频率不起作用。
所述软件也优选地在x、y和z尺寸上相对于阵列元件定位所需的表面轮廓以便使材料用量和/或切片数量最小，而不论实施的构造策略。
图10(a)和10(b)、11(a)和11(b)以及12(a)和12(b)中显示了进一步可选的、有助于例如允许构件的整体或部分使用刀具镜像加工的构造策略，图10(a)和10(b)、11(a)和11(b)以及12(a)和12(b)是从元件阵列上面看的俯视图，所述图10(a)和10(b)、11(a)和11(b)以及12(a)和12(b)显示了在阵列内的横杆的位置互换。
在这些图中的每一幅图中，阵列元件显示为安装在大体上平行的横杆上，并且如图中所示阵列元件从左到右标号为1-16。
在图10(a)、11(a)和12(a)中的每一幅中，横杆显示在它们的初始位置，且提到了(或显示了)已经被加工的画有阴影的阵列元件。如图10(b)、11(b)和12(b)中所示，通过互换位置和必要时旋转横杆，可以不用进一步加工地提供多个工具，由此根据本发明的刀具加工系统具有通用性和成本节省的优点。
本领域普通技术人员将理解的是，上面的构造策略不是彼此排他性的，且可以使用构造策略和软件功能的任何组合。
权利要求
1.一种刀具加工系统，所述刀具加工系统包括布置成阵列的多个元件，所述阵列的元件在关闭位置与打开位置之间可移动，在所述关闭位置，元件彼此接触并被固定在适当位置，在所述打开位置，阵列的元件间隔开并能够相对于彼此垂直移动，其特征在于所述刀具加工系统进一步包括用于将所述阵列的元件保持在多个不同的相对垂直排列中的装置。
2.一种根据权利要求1所述的刀具加工系统的操作方法，所述操作方法至少包括下面的步骤将所述阵列的元件移动到第一垂直排列内；根据预定模式加工所述元件的自由端；和将所述阵列的元件移动到第二垂直排列内，在所述第二垂直排列内，所述元件被加工的端部产生所需的表面轮廓。
3.一种根据权利要求1所述的刀具加工系统的操作方法，所述操作方法至少包括以下步骤将所述阵列的元件移动到第一垂直排列内；加工第一选定组的元件的自由端；将所述阵列的元件的剩余部分移动到第二垂直排列内；加工至少第二选定组的元件的自由端；和重复此过程的第三和第四步骤直到所有的元件已经被加工到所需的表面轮廓。
4.一种根据权利要求2或3所述的方法，进一步包括下面的步骤沿着垂直分离线将所述阵列的第一组元件与所述阵列的第二组元件分离；在水平平面内将所述一组元件从所述另一组元件移开；加工或移除所述阵列的通过相对移动露出的一个或更多元件；和将所述一组元件向后移到与所述另一组元件接触。
5.一种操作刀具加工系统的方法，所述刀具加工系统包括多个布置成阵列的元件，所述阵列的元件在关闭位置与打开位置之间可移动，在所述关闭位置所述元件彼此接触并被固定在适当位置，在所述打开位置所述阵列的元件间隔开并能够相对于彼此垂直移动，且在所述刀具加工系统中所述阵列的元件安装在一系列大体上平行的横杆上，其特征在于所述操作方法包括至少使一个或更多横杆位置互换和/或旋转的步骤。
全文摘要
一种刀具加工系统，所述刀具加工系统包括布置成阵列的多个元件，所述阵列的元件在关闭位置与打开位置之间可移动，在所述关闭位置，所述元件彼此接触并被固定在适当位置，在所述打开位置，所述阵列的元件间隔开并能够相对于彼此垂直移动，其特征在于所述刀具加工系统进一步包括用于将所述阵列的元件保持在多个不同的相对垂直排列内的装置。本发明也描述了一种刀具加工系统的操作方法，所述操作方法至少包括下面的步骤将所述阵列的元件移动到第一垂直排列内；根据预定模式加工所述元件的自由端；和将所述阵列的元件移动到第二垂直排列内，在所述第二垂直排列内，所述元件被加工的端部产生所需的表面轮廓。
文档编号B25B1/24GK1980769SQ200580022058
公开日2007年6月13日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年6月29日
发明者本·约翰·哈尔福特 申请人:表面制作有限公司