本發明專利技術涉及在多軸機床上對部件加工的方法及執行該方法的裝置，更具體地涉及一種用于在機床上對部件進行加工的方法，該方法包括以下步驟：a）將所述部件插入所述機床；b）將所述部件固定在所述機床中，其中所述機床的刀具能夠到達待加工表面；c）利用光譜分析工具標繪所述被插入且被固定的部件的所述表面上的材料組成；d）基于所述標繪的材料組成，而確定用于從所述部件中去除材料或者向所述部件添加材料的區域；e）確定用于從所述部件中去除材料或者向所述部件添加材料的刀具路徑；和f）利用所述機床在所述確定的區域中沿所述確定的刀具路徑，從所述部件中去除材料或者向所述部件添加材料。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及對部件進行加工的工藝。本專利技術涉及在由NC控制器所驅動的多軸機床上對部件進行加工的方法。本專利技術還涉及用于一種執行該方法的裝置。
技術介紹
現在，例如對渦輪葉片的加工（例如，在再處理期間，也用于隨后加工步驟的準備）是利用關于標稱幾何形狀（標準加工）的信息或者關于標稱和實際幾何形狀（自適應加工）的信息而完成。就由梯度材料或不同材料的層（例如基底材料外加一層或多層的涂層）所制成的零部件或部件而言，對表面材料的檢測（材料組成/化學元素）現在經常是通過目視而完成，有時也在需要采用破壞性方法或者非破壞性方法的特殊設備的分析步驟中完成。然而，關于實際層材料組成的信息對于材料去除（例如通過銑削、磨削、電火花加工（EDM）、激光燒蝕，等）和/或材料添加（例如通過激光熔覆、選擇性激光熔化，等）的控制會是必不可少的。現有技術的自適應加工工藝利用幾何信息（標稱的和測量的）而生成用于加工刀具的刀具路徑。這是利用市售的軟件包（例如從DELCAM獲得）而完成。自適應加工被描述于各種文件中。例如，文件US 8,578,579B2公開了一種修復的方法，該方法包括去除部件的變形部分從而確定原始部件部分、和將替換部分添加到原始部件部分。基于原始部件部分的一個或多個參數并且基于該部件的一個或多個原始設計參數，自適應地對該替換部分進行加工。文件US 8,442,665B2公開了一種系統，該系統包括具有不合格區的三維物體、和適合于對該三維物體進行掃描的攝影測量裝置。該系統還包括光學參考目標、和構造成執行修復三維物體的功能的控制器。控制器命令攝影測量裝置對三維物體進行掃描，并且計算三維物體的標稱表面位置和輪廓。控制器還命令攝影測量裝置對三維物體的不合格區進行掃描，并且計算出材料去除刀具路徑，該路徑包括適合于從位于超過標稱表面位置和輪廓的物體中去除材料的路徑。控制器基于標稱表面位置和輪廓而生成該物體的受損區域的實體模型，并且根據該實體模型計算出材料添加刀具路徑。文件US 2011276166A1公開了一種用于對基材（如薄膜、太陽能電池板等）進行修改、檢測誤差和/或變化、以及如果需要重新優化產品設計和/或錠殼（fly）上的工藝參數使得產品可以符合產品規格的方法和系統。這使可以實時地自適應地改變產品設計的用于工藝控制的方法和系統成為可能。文件US 2013158698A1涉及一種CIGS薄膜太陽能電池的制造加工系統，更具體地涉及一種CIGS薄膜太陽能電池的制造加工系統，該制造加工系統裝備有利用激光誘導擊穿光譜技術來描繪CIGS薄膜的基本部件的輪廓的實時分析設備。該系統提供用于通過在CIGS薄膜太陽能電池的連續生產加工線上實時地測量產品的物理和化學性質而判斷是否存在異常并且在此同時通過將反饋提供給CIGS制造工藝而實施生產和質量管理的工藝控制系統。然而，將會非常有利的是包含關于在該加工工藝中待加工部件的（變化的）局部材料組成的信息，以便優化在所述部件的某些表面區域中的材料去除和/或沉積。檢測材料組成的一種手段是光譜分析。然而，現在所提供的這種光譜儀不是在機床的內部使用。一般來說，關于化學組成的信息（用光譜儀測量的）現在并不用于自適應制造工藝。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是將光譜分析裝置整合入在由NC控制器所驅動多軸機床上的加工工藝中。本專利技術的另一個目的是提供一種材料數據采集和分析方法，并且將其反饋提供給自適應刀具路徑生成。這些和其它的目的是通過根據權利要求1的方法和根據權利要求12的裝置而實現。根據本專利技術，用于在由NC控制器所驅動的多軸機床上對部件進行加工的方法包括以下步驟：a）將所述部件插入所述機床；b）將所述部件固定在所述機床中，其中所述機床的刀具可到達待加工的表面；c）利用光譜分析工具標繪（map）所述被插入且被固定部件的所述表面上的材料組成；d）基于所述標繪的材料組成，而確定用于從所述部件中去除材料或者向所述部件添加材料的區域；e）確定用于從所述部件中去除材料或者向所述部件添加材料的的刀具路徑；和f）利用所述機床沿所述確定的刀具路徑在所述確定的區域中，從所述部件中去除材料或者向所述部件添加材料。本專利技術方法的一個實施例的特征在于，為待加工的所述部件的所述表面提供具有多個規定的或任意的光柵點的光柵，以及在所述光柵的所述光柵點處標繪所述部件的所述材料組成。本專利技術方法的另一個實施例的特征在于，從所述部件中去除材料的所述步驟包括磨削、銑削、電火花加工（EDM）、或其它材料去除工藝中的一種。本專利技術方法的又一個實施例的特征在于，向所述部件添加材料的所述步驟包括激光金屬成形（LMF）、或者其它材料添加工藝。特別是，基于所述部件的CAD模型而確定具有所述多個光柵點的所述光柵。可替代地，具有所述多個光柵點的所述光柵是基于對所述部件的幾何形狀的掃描。本專利技術方法的再一個實施例的特征在于，利用相同或不同的刀具重新執行步驟（c）至（f）至少一次。本專利技術方法的又一個實施例的特征在于，所述部件是燃氣輪機的零部件。特別是，所述部件是渦輪葉片。本專利技術方法的另一個實施例的特征在于，將所述光譜分析工具安裝于在所述機床內部的固定位置。可替代地，所述機床裝備有刀具更換器，并且將所述光譜分析工具設置在所述機床的所述刀具更換器中。根據本專利技術的用于執行本專利技術方法的裝置包括由NC控制器所驅動的多軸機床，該機床具有用于從被插入且被固定在所述機床中的部件中去除材料或者向該部件添加材料的刀具。其特征在于，將光譜分析工具設置在所述機床中，用于標繪所述被插入且被固定的部件的表面的材料組成。根據本專利技術的裝置的一個實施例的特征在于，將所述光譜分析工具安裝于在所述機床內部的固定位置。可替代地，所述機床裝備有刀具更換器，并且將所述光譜分析工具設置在所述機床的所述刀具更換器中。附圖說明現在通過不同的實施例并參照附圖來更詳細地說明本專利技術。圖1示出了根據本專利技術一個實施例的加工工藝的各種步驟的流程圖；圖2示出了作為由本專利技術加工工藝所加工的示例性部件的、具有表面光柵的渦輪葉片；圖3a-圖3d示出了根據本專利技術一個實施例的在加工工藝期間的圖2的渦輪葉片的各種狀態；圖4示出了根據本專利技術的具有光譜分析能力的裝置的一個實施例。具體實施方式本專利技術在自適應制造工藝中采用了在機床內部的材料識別。如圖4中所示，光譜分析工具（或裝置）27具體化為被并入由NC控制器所驅動的多軸機床20中的組合體，其中把待加工部件19插入并固定在工作臺21上。由安裝腳22支撐工作臺21。刀具夾持器26可在豎直反向上在豎直滑架25上移動，該滑架25可以在第一水平方向上沿橫梁24移動。橫梁24可以在第二水平方向上在導軌23上移動。可提供另外的旋轉軸。機床20還裝備有容納各種加工刀具30的刀具更換器29。圖4中還示出了由刀具夾持器26所保持的光譜分析工具27，以便利用光譜束28來確定部件19的表面上的材料組成。該構造使自適應制造工藝成為可能，其中可對材料界面或材料組成進行檢測，并且將此信息用于確定加工工藝和/或刀具路徑。根據圖1，利用這種構造可以實現加工工藝：首先，將待加工的零部件或部件19（例如，如圖2中所示的渦輪葉片10）插入機床20（這里被稱為“CNC機床”）并且固定在工作臺21或等效的夾具上。圖2的渦輪葉片10包括具有前緣14本文檔來自技高網...
【技術保護點】
用于在由NC控制器（20）所驅動的多軸機床上對部件（19）進行加工的方法，所述方法包括以下步驟：a）將所述部件（19）插入所述機床（20）中；b）將所述部件（19）固定在所述機床（20）中，其中所述機床（20）的刀具能夠到達待加工的表面；c）利用光譜分析工具（27）標繪所述被插入且被固定的部件（19）的所述表面上的材料組成；d）基于所述標繪的材料組成而確定用于從所述部件（19）中去除材料或者向所述部件（19）添加材料的區域（16、17、18）；e）確定用于從所述部件（19）中去除材料或者向所述部件（19）添加材料的刀具路徑；和f）利用所述機床（20）在所述確定的區域中沿所述確定的刀具路徑，從所述部件（19）中去除材料或者向所述部件（19）添加材料。
【技術特征摘要】
2015.05.27 EP 15169448.61.用于在由NC控制器（20）所驅動的多軸機床上對部件（19）進行加工的方法，所述方法包括以下步驟：a）將所述部件（19）插入所述機床（20）中；b）將所述部件（19）固定在所述機床（20）中，其中所述機床（20）的刀具能夠到達待加工的表面；c）利用光譜分析工具（27）標繪所述被插入且被固定的部件（19）的所述表面上的材料組成；d）基于所述標繪的材料組成而確定用于從所述部件（19）中去除材料或者向所述部件（19）添加材料的區域（16、17、18）；e）確定用于從所述部件（19）中去除材料或者向所述部件（19）添加材料的刀具路徑；和f）利用所述機床（20）在所述確定的區域中沿所述確定的刀具路徑，從所述部件（19）中去除材料或者向所述部件（19）添加材料。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，為待加工的所述部件（19）的所述表面提供具有多個規定的或任意的光柵點（32）的光柵（31），以及在所述光柵（31）的所述光柵點（32）處標繪所述部件（19）的所述材料組成。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，從所述部件（19）中去除材料的所述步驟包括磨削、銑削、電火花加工、或其它材料去除工藝中的一種。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，向所述部件（19）添加材料的所述步驟包括激光金屬成形、或者其它材料添加工藝。5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述部件（19）的CAD模型而確定具有所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：H芬克，H赫恩勒，
申請(專利權)人：安薩爾多能源英國知識產權有限公司，
類型：發明
國別省市：英國;GB
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