CN107813192A - 用于加工由硬质金属制成的工件以生产刀具主体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工由硬质金属制成的工件WS的方法，以用于在数控机床1000上用携带刀具的工作主轴1040来生产刀具主体，包括以下步骤：将保持刀具90的刀座10容纳在机床1000的工作主轴1040的刀具支承1041处，其中所述刀座10包括用于产生刀具90的振动的振动发生器20；通过保持在刀座10上的振动的刀具90加工夹持在机床1000上的由硬质金属制成的工件WS，用于在工件WS处加工出一个或多个凹部，以生产刀具主体。

Description

用于加工由硬质金属制成的工件以生产刀具主体的方法
技术领域
本发明涉及一种用于加工由硬质金属制成的工件的方法，以用于在数控机床上用携带刀具的工作主轴来生产刀具主体。本发明还涉及用于控制上述方法的一种数控机床的控制装置和一种计算机程序产品。
背景技术
一般而言，用传统的加工方法如铣削来加工由硬质金属制成的工件是不可能的。若试图用铣刀来加工硬质金属，在经济方面，刀具磨损与从工件中移除的材料不成比例。这就是为什么使用磨削方法的原因，因为磨削方法可以使用不同的刀具材料(例如，金刚石)并以更加经济的方式来加工工件。
为了从由硬质金属制成的工件中生产刀具主体，特别地已知专用的机床，其通过磨削刀具为工件提供轮廓和凹部。
所生产出来的刀具主体也被称为刀架。该刀具主体通常用于容纳甚至更坚硬的切削刃，该切削刃被特定地硬化以用于特定情况的应用，例如螺旋转位式切削刀片或由PCD(多晶金刚石)制成的切削刀片，通过焊接将它们固定地附接至刀具主体。此外，该刀具主体通常提供有用于容纳碎屑的碎屑室/槽和可以容纳用于夹持切削刃的夹具的凹腔。该刀具主体可以具有所有类型的设计，例如被制成刀头。
刀具主体和独立附接的切削刃的这种设计具有决定性的优势：当切削刃被磨损了，不需要更换整个刀具组件(切削刃和刀具主体)，而只要更换切削刃即可。例如，旋入至如刀具主体的转位式切削刀片可以被轻松地卸除且被新的刀片所替换。然而，也可以的是：例如，通过焊接进行附接的切削刃(如PCD刀片)必须通过磨削而被再磨锐。
为了安装切削刃并同时将冷却剂给送至相应的切削刃且因此增加这些刀具的使用寿命，刀具主体通常提供有内部冷却剂孔，该冷却剂孔引入至刀具主体。
为此，目前为止，必须要在专用的机床中通过磨削加工拟定的工件，另外将它们夹持在电火花加工机床中，以及通过电火花沉淀(electrical discharge sinking)或电火花钻孔在刀具主体中切成冷却通道。
就制造业而言，这意味着必须用到多个不同的机床，而且必须使用的工序中的一些(例如电火花加工)是非常复杂的。
电火花加工的缺陷尤其表现为：需要很长的准备时间用于电极的制造。不同的冷却通道分别需要不同的电极，这些电极需要被定义、设计和制造。此外，设置机床所需要的时间很长(测量电极的中心位移、旋转、长度)。进一步地，当电压电平升高或电压脉冲频率增加以提高待电火花加工的材料的切削速率时，以复杂方式生产的电极的已经很高的磨损将会进一步加重。
因此，重要的是：在加工由硬质材料制造的工件以生产刀具主体时避免电火花加工，而是在夹持在机床上时制造该刀具主体。进一步地，该加工方法的切削速率且同时该刀具的使用寿命将会被提高。
总而言之，这将大幅度地降低用于加工由硬质材料制造的刀具主体的所需的能量和时间。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种用于加工由硬质金属制成的工件的方法，用于在数控机床上用携带刀具的工作主轴来生产刀具主体，由此可以避免上述问题。
本发明的进一步目的在于提供一种控制装置和一种计算机程序产品，由此可以控制根据本发明的所述方法。
这些目的通过根据权利要求1的方法、根据权利要求15的控制装置和根据权利要求21的计算机程序产品来实现。附属权利要求分别涉及根据本发明的所述方法或根据本发明的控制装置的有益的实施例。
本发明的用于加工由硬质金属制成的工件以生产刀具主体的方法包括以下步骤：将保持刀具的刀座容纳在数控机床的工作主轴的刀具支承处，其中所述刀座包括用于产生刀具的振动的振动发生器；通过保持在刀座上的振动刀具加工夹持在机床上的由硬质金属制成的工件，用于在工件处加工出一个或多个凹部，以生产刀具主体。
通过在上述方法中使用振动发生器，刀具可以照常被旋转地驱动并且还将振动引入刀具，并帮助在工件上移除硬质金属材料。
发明人惊喜地发现，在移除步骤中，与刀具无振动运动相比，在相同的时间下，由于刀具的振动可被移除的硬质金属材料的数量达到两倍。
进一步地，就先前描述的方法而言是有益的，因为当所有类型的凹部被加工至工件内时，工件可以保持在其设定位置(夹持)，其中，这些凹部可用于例如切削元件的固定，用常规的方法加工其中一些凹部是困难的。此外，凹部如有需要，可以根据需要更换刀具，如果这是由于不同的凹部而必须的话。
然而，可以使用最优的切削速率以减小在刀具上的加工力度。更低的加工力度减少在刀具上和在工件上的温度的产生且可以因此大幅度地减少刀具的磨损。
本方法的有益的发展为：该刀具为磨削刀具。
当磨削刀具具有砂轮和/或磨削笔时，本方法可以以特别有益的方式发展。
振动发生器的使用可以有益地被用以通过根据所描述方法的磨削刀具加工材料，特别是非常硬质的材料。通常磨削刀具移除的材料比具有几何定义的切削刃(例如铣刀)所移除的材料要少很多。然而，这些刀具可以被配备有特殊的装载材料(例如金刚石)，当将刀具用于非常硬质的材料(例如硬质金属)时，这使得刀具特别耐用持久。由于通过振动发生器将振动引入至磨削刀具，可以部分补偿工件材料的较低的切削速率。
进一步地，该方法可以有益地被发展为使得振动发生器产生刀具在相对于工作主轴的主轴方向的轴向的振动、在相对于工作主轴的主轴方向的径向的振动，和/或在相对于工作主轴的主轴方向的周向的振动。
该振动发生器不限于仅产生刀具在相对于工作主轴的主轴方向的轴向的振动运动。该振动发生器还可以用于产生刀具在相对于工作主轴的主轴方向的径向的振动运动。刀具的这两种振动运动模式非常利于工件上的材料的移除。
特殊情况在于刀具在相对于工作主轴的主轴方向的周向的振动(或振荡)运动。这种类型的刀具运动可以免去刀具借助其它致动器的旋转驱动，而是可以仅仅使用振动发生器作为刀具驱动。这种类型的刀具运动特别好地适用于具有几何未定义的切削刃，例如磨削刀的情况。
该方法的一个有益的发展在于，由振动发生器产生的刀具振动是在超声范围内的，特别地为大于10kHz的频率，更优选地大于15kHz。
由于刀具的特别高频率的振动运动，可以将材料的移除提高到特别高的程度，因为刀具执行了更多的加工运动且碎屑的移除额外地由高频率的振动来支持。
该方法可以进一步通过将用于产生刀具振动的工作信号以非接触的方式传送至振动发生器被有益地发展。
这种类型的非接触信号传送的优点在于，在刀座或电源内不需要额外的电路或能量供应以将工作信号传送至刀座中，因为感应的传送不需要任何其它的能量。
该方法可以有益地被发展使得振动发生器包括一个或多个压电致动器。
压电致动器***的优点在于，可以通过压电晶体的高动态特性产生极高的频率(超声)，其中压电元件同时具有很好的可靠性和良好的线性控制特性。
该方法的特别有益的发展在于，在工件处的一个或多个凹部的加工包括以下步骤：加工待生产的刀具主体的一个或多个容屑槽，加工待生产的刀具主体的一个或多个板座，加工待生产的刀具主体的一个或多个冷却通道，加工待生产的刀具主体的一个或多个倒角，加工待生产的刀具主体的一个或多个间隙角，和/或加工待生产的刀具主体的一个或多个尖端。
由于振动发生器的使用和将振动引入刀具的有益效果，如上所述，如今不仅可以磨削板座和/或容屑槽(通常是在用于生产刀具主体的专用机床中实现的)，还可以将机床的冷却通道引入至待加工的工件中。因此，不再需要使用额外的机床(例如电火花加工机床)，且例如当待生产的刀具主体被夹持在机床中时，在待生产的刀具主体上执行的所有必须的步骤可以被有效率地执行。
除了当待生产的刀具主体被夹持时的加工板座、容屑槽和/或冷却通道的步骤外，如今也可以通过所述方法在待生产的刀具主体仍被夹持时加工倒角、间隙角、和尖端。
该方法可以以特别有益的方式发展：当工件被夹持在机床上时，加工待生产的刀具主体的一个或多个容屑槽，加工待生产的刀具主体的一个或多个板座，加工待生产的刀具主体的一个或多个冷却通道，加工待生产的刀具主体的一个或多个倒角，加工待生产的刀具主体的一个或多个间隙角，和/或加工待生产的刀具主体的一个或多个尖端。
因此，可以在待生产的刀具主体上执行所有必须的加工步骤，而无需松开待加工的工件并将其***到另一个额外的机床或在同一机床中再次夹持该待加工的工件。
因此，可以完全省略额外的机床所需要的或在同一机床中再次夹持待处理的工件所导致的各种额外的设定时间。进一步地，因为待加工的工件保持在其原来的夹持位置，因此不会丢失在工件上的参照点，从而提高了得到的刀具主体的尺寸稳定性。因此，该携带刀具的工作主轴可以以非常高的精确性将冷却通道定位在用于该目的的位置处。
该方法可以有益地被发展使得，可以在不同情况下通过不同的刀具(特别地为磨削刀具)执行待生产的刀具主体的一个或多个容屑槽的加工，待生产的刀具主体的一个或多个板座的加工，待生产的刀具主体的一个或多个冷却通道的加工，待生产的刀具主体的一个或多个倒角的加工，待生产的刀具主体的一个或多个间隙角的加工，和/或待生产的刀具主体的一个或多个尖端的加工。
因此用于将所有需要的凹部引入至待加工的工件中的这些独立的加工步骤不限于单个刀具。而是可以使用所有类型的刀具，例如具有不同直径和宽度的砂轮和具有不同直径和长度的磨削笔。
该方法可以通过以下步骤以特别有益的方式被发展：将刀座更换为保持其它刀具的第二刀座，其中所述第二刀座包括用于产生其它刀具的振动的第二振动发生器；通过保持在第二刀座上的其它振动刀具加工夹持在机床上的由硬质金属制成的工件，用于在工件处加工出一个或多个其它的凹部，以生产刀具主体。
因此，在上述方法中，待使用的刀座及其刀具和相应的振动发生器可以被更换，甚至在工件仍被夹持时。其优点在于，通过这种不需要更换至另一个机床或类似的更换，刀具和振动发生器可以适用于相应的加工条件。该工件可以再次被保持夹持且它的参照点可以被保留以用于进一步的加工。
该方法可以有益地被发展使得：特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个板座、一个或多个冷却通道、一个或多个倒角、一个或多个间隙角和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个容屑槽；特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个冷却通道、一个或多个容屑槽、一个或多个倒角、一个或多个间隙角和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个板座；特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个容屑槽、一个或多个板座、一个或多个倒角、一个或多个间隙角和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个冷却通道；特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个板座、一个或多个冷却通道、一个或多个容屑槽、一个或多个间隙角和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个倒角；特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个冷却通道、一个或多个容屑槽、一个或多个倒角、一个或多个板座和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个间隙角；或特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个容屑槽、一个或多个板座、一个或多个倒角、一个或多个间隙角和/或一个或多个冷却通道时，通过其它的刀具加工一个或多个尖端。
该方法的主要优点在于，由于引入了特有的凹部，不需要以任何定义的顺序加工工件。根据待处生产的刀具主体的需要，更可以自由选择加工步骤的顺序，这更提高了生产过程的灵活性和因此生产率。
该方法的有益发展在于，通过为此目的而设置的刀具更换设备在机床的工作主轴的刀具支承上执行保持刀具的刀座的更换。
因此可以以全自动或半自动的方式更换具有刀具和振动发生器的刀座。此外，这样的刀具更换设备增加了操作者的安全性，因为操作者在手动更换刀具时和在操作机床时可能会由于存在的从工件突出的金属碎屑或溢边而受伤。
此外，该方法可以通过借助为此目的而设置的工件更换设备更换放置在机床的夹具上的工件有益地被发展。
该工件更换设备非常有利于加工步骤的自动化，且可以被用于将已经处理的刀具主体更换为仍未处理的或仅部分处理的工件(或未完成件/毛坯)以(进一步地)加工它们。此外，由于上述原因，这样的设备和上述刀具更换设备增加了操作者的安全性。
该方法可以有益地被发展使得数控机床具有至少五个数控轴。
为了尽可能有效率地加工待生产的刀具主体，也为了达到待生产的刀具主体的难以触及的位置，建议的是机床具有至少五个可以被独立数字控制的轴。
本发明的数控机床的控制装置具有携带刀具的工作主轴和保持刀具的刀座，所述刀座可以容纳在工作主轴的刀具支承上，所述控制装置被配置为在机床上控制用于加工由硬质金属制成的工件以用于在数控机床上用携带刀具的工作主轴来生产刀具主体的方法。
由于根据本发明的控制装置，可以在机床上执行和控制上述方法及其发展。
该控制装置可以通过以下特征有益地被发展：控制面板，其被配置为借助该控制面板手动地输入与待生产的刀具主体相关的数据。
这为用户提供将关于待生产的刀具主体的数据直接输入至控制装置的可能性和适当地手动调整加工步骤的可能性。
因此，控制装置可以有益地通过配置控制面板被发展使得与待生产的刀具主体相关的作为数据集的数据包括与待生产的刀具主体相关的作为数据集的数据菜单指导的手动输入。
菜单指导的手动输入有助于用户以逻辑顺序输入相应的数据和以可以被控制装置读取的方式准备数据。这节省了用户的时间，并可以让几乎没有EDP和/或CNC程序语言支持的用户也可以将与刀具主体相关的数据输入至控制装置并因此可以调整生产过程。
该控制装置可以通过以下特征有益地被发展：被配置为接收与刀具主体相关的数据集的接口。
这给用户带来机会以快速且有效的方式将与加工工件相关的数据发送至控制装置并相应地根据接收的数据调整加工步骤。
该控制装置可以有益地被发展使得数据集包括关于待生产的刀具主体的几何特征的参数和可选地待生产的刀具主体的几何特征的容许公差范围。
进一步地，该控制装置可以有益地被发展使得数据集包括表明待生产的刀具主体的三维几何模型的模型数据和/或数据集包括表明待生产的刀具主体的材料特性的材料数据。
用于以快速且有效的方式生产刀具主体的加工方法的调整可以通过控制装置的接口和具有所有类型的参数的数据集的设计来执行。
当控制装置被配置为通过感应或手动输入来接收与刀具主体相关的数据集，和基于接收的数据集或借助控制面板手动输入的数据集在机床上以半自动或全自动的方式控制用于加工由硬质金属制成的工件以用于在数控机床上用携带刀具的工作主轴来生产刀具主体的方法时，可以获得该控制装置的特别有益的发展。
由于机床的大部分自动化控制的使用和可自动化设备(例如刀具更换设备)的使用，用于生产刀具主体的方法也可以被大部分地自动化，这进一步提高了生产或制造的效率。
根据本发明的计算机程序产品具有计算机程序，所述计算机程序被储存在计算机可读数据存储介质且可以在数控机床的数控装置上运行，所述数控机床具有携带刀具的工作主轴和容纳在工作主轴的刀具支承上的保持刀具的刀座，或可以在与数控机床的控制装置连接的计算机中运行；所述计算机程序用于在机床上控制被配置为加工由硬质金属制成的工件以用于在数控机床上用携带刀具的工作主轴来生产刀具主体的方法。
可以通过控制装置使用根据本发明的计算机程序产品来执行和控制上述方法及其发展。
综上，可以通过上述方法在机床(例如万能机床)中生产包括由硬质金属制成的工件的刀具主体，其中，尽管有时候将复杂的凹部(例如冷却通道)加工至待生产的刀具主体中，仍可以在所有的加工步骤中保持工件的夹持，因为机床具有相应的***以在工件加工的过程中利于材料的移除和同时减少加工力度的并因此很大程度地减少当使用硬质金属材料时刀具的磨损。
在以下描述和附图说明中对进一步的方面及其优点、以及上述方面和特征的优点和更具体的设计可能性进行描述，然而这绝非是限制性的。
附图说明
图1示例性地示出了根据实施例的可用于本发明方法的刀座的剖面图。
图2a示例性地示出了根据实施例的可用于本发明方法的保持刀具的刀座。
图2b示例性地示出了根据实施例的可用于本发明方法的保持刀具的刀座正在加工由硬质金属制成的工件以生产刀具主体。
图3a示例性地示出了经加工的具有容屑槽、板座和冷却通道的刀具主体，所述刀具主体由根据本发明的方法生产。
图3b示例性地示出了通过根据本发明的方法加工的刀具主体的剖视图，所述刀具主体具有容屑槽、板座和冷却通道。
图4示例性地示出了具有刀座的机床的示意图，其可以被用于根据实施例的本发明的方法。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的示例和/或实施例进行详细说明。附图中相同的或相似的组件在此指定为相同的标号，而有时也用不同的标号表示。
然而，应指出，本发明绝非限定于或限制于以下描述的实施例及其结构特征，而是还包括实施例的变形，特别包括基于本发明独立权利要求范围对本文描述的示例的特征进行变形和/或对本文描述的例子的单个或多个特征进行组合。
图1通过示例的方式示出了刀座10的示例性组件，其可用于根据本发明的方法。
刀座10的一端包括用于容纳刀具90的刀具支撑部11(在图1中未示出；见图2a、2b和4)。作为一个例子，多个(例如六个)穿孔的盘状的第一压电元件21以例如以堆叠的方式被布置在刀座10中，所述压电元件例如通过传动部12被连接至刀具支撑部11并形成例如振动发生器20(超声发生器/致动器)以将电压转换成机械振动(例如具有超声频率范围内的频率)。
作为一个示例，该第一压电元件21的机械振动借助传动部12被传递到刀具90。该第一压电元件21可以例如被制成压电陶瓷片，在该压电陶瓷片之间安装有电极。
该振动发生器20被供应有能量和/或例如借助变压器(第一变压器)被驱动，该变压器例如包括在机床侧的第一罐式铁芯31和主绕组32(发射器单元/发射器线圈)(在图1中未示出)和例如包括在刀具侧的第二罐式铁芯33和副绕组34(接收器单元/接收器线圈)，它们被布置为刀座10的外侧上的环元件。
在由第一压电元件21形成的堆叠的背离该刀具支撑部11的一侧上，布置有例如穿孔的盘状的压电传感器元件40，其包括一个压电元件41和两个接触体42，并且其被机械地连接至第一压电元件21，但通过绝缘元件43与第一压电元件21电绝缘，该绝缘元件43可以由陶瓷的穿孔盘组成。该压电传感器元件40通过另一个绝缘元件43与紧固元件13(例如紧固螺母)电绝缘。
由于动态载荷，该紧固元件13用于将压电传感器元件40紧固至振动发生器20(超声发生器/致动器)和第一压电元件的偏侧。
该第一压电元件21和该压电传感器元件40具有相同的定向，因此一方面使得在相同方向上的振动的发生和检测成为可能，另一方面，使得在刀座10中的元件的布置充分利用空间。
该压电传感器元件40将能够振动的***的机械振动转变为传感器信号，所述***包括刀具90、传动部12、振动发生器20和压电传感器元件40，所述传感器信号例如作为电压借助线缆接头50从压电传感器元件40穿过刀座10被传送至刀座10的外侧的发送器元件上。
将该传感器信号例如以非接触的方式从在孔70处的发送器元件61和62传送至在机床侧的接收器元件(在图1中未示出)。
该发送器元件61和62是例如另一个变压器(第二变压器)的一部分，且包括例如第一铁氧体磁芯和主绕组；该接收器元件也是第二变压器的一部分，且包括第二铁氧体磁芯和副绕组。然而，也可以提供光学的发送器元件。
因此，可以将该传感器信号从刀座10感应地传送至在机床侧上的传感器信号评定设备。
图2a示例性地示出了保持刀具90(在此为一个磨削笔)的刀座10，其可以用于根据本发明的方法。
该刀具90借助刀具支撑部11连接至刀座10。由此得到的单元可以被容纳在机床1000的工作主轴1040的刀具支承1041中(在图2a中未示出；参见图4)。该单元可以手动地或以自动的方式通过刀具更换设备1060(在图2a中未示出；参见图4)被容纳。
作为一个示例，图2b示出了保持刀具90(在此为一个磨削笔)的刀座10正在加工由硬质金属制成的工件WS，以生产可以用于根据本发明的方法的刀具主体。
在这种情况下，刀具90和刀座10再次形成一个单元，其中振动发生器20(在图2b中未示出；参见图1)引起刀具90振动以提高在工件WS上的切削速率，且同时使得加工力度和因此刀具磨损最小化。
图3a示出了例如经处理的刀具主体，其包括容屑槽SN、板座PS和冷却通道KK，该刀具主体由根据本发明的方法制成。
该图清楚地示出了板座PS和容屑槽SN，它们通过刀具90被加工出来且典型地在刀具主体中产生。它们用于安装可能的切削刃(例如转位式刀片)和随后当具有切削刃的刀具主体被用于例如机床时用于移除在加工工件的过程中的积累的碎屑。加工出来的凹部在图3a中示出，如容屑槽SN、板座PS和冷却通道KK，它们可以增加倒角F、间隙角FW和/或尖端SK，所述尖端可以是切削刃。
图3b示例性地示出了通过根据本发明的方法加工的刀具主体的剖视图，其具有容屑槽SN、板座PS和冷却通道KK。
该图特别地示出了该合并的冷却通道KK，其可以被分成较大直径的主通道(沿着刀具主体/工件的中心轴)和较小直径的侧通道(从主通道分叉出来)。
图4示例性地示出了具有刀座的机床的示意图，所述刀座可以被用于根据实施例的本发明的方法。
该机床1000可以被制成例如数控铣削和/或磨削机床、数控万能铣削和/或磨削机床或被制成数控加工中心。为了控制刀具和工件的相对移动，机床可以具有多个可控的线性轴(通常例如被指定为X轴、Y轴和/或Z轴)和/或一个或多个旋转或回转轴(一般地例如被指定为A轴、B轴和/或C轴)。
例如，机床1000具有机座1010、机柱1020和主轴头1030，其中该机座1010支撑例如工作台1050，且主轴头1030支撑例如工作主轴1040。进一步地，机床1000可以具有刀具更换设备1060和工件更换设备1070或者是刀具更换和工件更换设备的组合。
该工作台1050例如以可线性移动的方式水平地固定在水平线性导轨1050上，所述水平线性导轨以水平方向布置在机座1010上并可以借助机床1000的第一线性轴的线性驱动1052被可移动地控制。例如，工件WS被夹持在工作台上的工件夹持设备1053中。
该主轴头1030例如以可线性移动的方式竖直地固定在竖直线性导轨1031上，所述竖直线性导轨以竖直方向布置在机柱1020上并可以借助机床1000的第二线性轴的线性驱动1032被可移动地控制，使得工作主轴1040也是可竖直移动的，所述工作主轴1040容纳保持刀具90的刀座10。
在进一步的实施例中，可以提供一个或多个另外的线性轴，例如以进一步使得工件能够相对于刀具在垂直于图4的绘图平面的方向上线性移动。
此外，可以提供一个或多个回转和/或旋转轴，例如用于旋转工作台1050(称为旋转台)的具有旋转轴驱动的旋转轴。
使用上述线性轴和可选地旋转和/或回转轴和/或它们的驱动，可以控制刀具90相对于工件WS的相对移动。
为此，机床1000的控制装置1100具有机床控制设备1110，其包括例如CNC和/或NC控制设备1112，其被配置为例如基于储存在储存装置111中的NC数据控制机床1000上的功能和/或加工步骤。进一步地，机床控制设备1110具有例如PLC或SPS设备1113(“PLC”指的是可编程序逻辑控制器，“SPS”指的是存储可编程序控制器)。
该PLC和/或SPS设备1113被进一步优选地配置为基于NC控制设备1112的控制指令或可选地独立于NC控制设备1112将控制信号发送至机床的致动器，例如至线性轴的线性驱动1052或1032，和/或通常至机轴的驱动，或还发送至工作主轴1040的主轴驱动1042。
此外，该PLC和/或SPS设备1113被配置为接收或读出来自于机床1000的位置测量传感器(未示出)的传感器信号，该传感器信号实时表明驱动和/或机轴在加工过程中的实际位置，且在适当情况下将它们传送至NC控制设备1112上。该PLC和/或SPS设备1113还可以被配置为使得机床内部的和/或外部的设备或装置能够读出在该PLC和/或SPS设备1113上的位置数据，该位置数据表明驱动和/或机轴的实际位置。
该工作主轴1040具有上面已经提及的主轴驱动1042以及还有刀具支承1041(刀具支撑部)，刀具支承1041中容纳有刀座10且可以通过主轴驱动1042被旋转地驱动(特别地用于产生削切和/或磨削运动)。
仅示意性地示出了该刀座10，且其具有例如刀具连接体14(例如机用锥体和/或陡锥体或中空柄锥，或也可以是莫斯椎体或其它刀具连接体)，借助该刀具连接体14，刀座10被容纳在工作主轴1040的刀具支承1041上。例如，刀座10可以被设计成类似于图1。
该刀座10具有例如感应接收器单元32(例如类似于图1的副线圈和/或绕组34)，用于以非接触和/或感应的方式从发送器单元32(主线圈或绕组)处接收控制信号，该发送器单元32附接至主轴头1030(和/或主轴)。
例如，该刀座10还具有致动器20(例如超声转换器和/或超声发生器，可选地例如包括一个或多个压电元件)，致动器20被配置为基于控制信号引起刀座10和/或容纳在刀座10中的刀具90振动，优选特别地在超声范围内，例如特别地为超声频率和/或大于10kHz的频率和/或特别地例如大于15kHz和例如直至60kHz的频率振动。
该刀座10还具有在其中容纳和/或保持有刀具90的刀具支撑部11，其中该刀具90借助主轴驱动1042被旋转地驱动。
为了驱动该致动器20和/或控制刀具90的振动，该机床1000的控制装置1100具有另一个控制设备1120，其产生控制信号并借助发送器单元32将它输出至刀座10，以传送至致动器20的接收器设备34。在另外的实施例中，该控制设备1120还可以被一体成型在机床控制设备1110中，和/或包括外部数据处理装置(例如计算机)，和/或由外部连接数据处理装置(例如计算机)制成。
该控制设备1120包括例如用于产生高频率载波信号的发生器1124。该高频率载波信号可以是例如基本周期的和/或优选地基本正弦形状的载波信号，其优选地具有确定的频率和/或确定的振幅。该载波信号的频率具有高频率(例如特别地大于10kHz、优选地大于15kHz的频率)且优选地在超声范围内。
该控制设备1120还包括例如储存设备1121，其用于储存待生产的刀具主体的几何数据、该几何结构的公差值、模型数据和材料数据。
该控制设备1120还包括例如数据处理设备1122，其被配置为读出来自于储存设备1121的数据且还可以从机床控制装置1110读出位置(特别地轴的位置)。当工件WS被处理时，这可以优选地被实时地完成，其中，在一方面，机床1000的轴或驱动的当前的实际位置可以优选地实时地从PLC和/或SPS控制设备1113(和/或从NC控制***1112)被读出，在另一方面，当前的目标位置可以从NC控制***1112被读出。
特别地，数据处理设备1122优选地被配置为基于被读出的机床控制的位置数据计算刀具90相对于工件WS的位置。
可选地，也可以在NC控制***1112中计算刀具90的位置，且可以从数据处理装置1122中读出刀具90的位置。
基于计算出的或读出的刀具90相对于工件WS的位置且与储存装置1121的数据进行比较，数据处理设备1122被配置为基于在当前的刀具位置的需要的刀具主体的几何结构确定和/或计算当前需要的刀具90的偏差，并将它作为目标值传送至工作信号发生器1123。
进一步地，该控制装置1120包括用于接收数据的接口1126。在这一点上，数据可以具有例如可以与刀具主体关联的数据集，转而具有待生产的刀具主体的几何数据和/或用于待生产的刀具主体的制造的容许公差值。例如，可以***其它的与机床1000的控制相关的数据，例如待生产的刀具主体的三维模型，或可以定义在待生产的刀具主体的材料上的信息。可以被接收的数据和信息的可能性并不限于上面提及的可能性。
另外，接口1126还可以发送来自于机床的数据。该数据还可以包括在加工期间或尚未完成的加工步骤的期间的信息以及例如来自于在机床内的图像处理设备的可视化的信息。然而，可以通过接口1126发送例如在刀具磨损或冷却剂和/或润滑剂液位(和可选地这些加工材料的缺陷)上的信息。可以被发送的数据和信息的可能性并不限于上面提及的可能性。
因此，该接口1126不受限于一个设计且可以被实现为USB接口(例如以用USB棒作为数据转换介质)。它还可以被作为接入至现有网络的接口1126，且因此被实现为使得它不仅可以通过线缆(如LAN)还可以无线地连接至现有网络。接口1126的另外的实施例的上述的可能性也不仅限于此。
该控制设备1120还包括用于手动输入数据的控制面板1127。在此，菜单指导数据的手动输入是特别有益。因此确保用户不需要具有例如CNC控制***的编程语言的知识以调整待生产的刀具主体的生产过程。
该手动输入数据可以例如包括待生产的刀具主体的几何数据和/或用于待生产的刀具主体的制造的容许公差值。例如，该数据还可以定义其它的与机床1000的控制相关的数据或在用于待生产的刀具主体的材料上的详细资料。可以借助控制面板被手动输入且因此可以被提供至控制设备1120以加工待生产的刀具主体的数据和信息的可能性并不限于上面提及的可能性。
功能地连接至机床1000的刀具更换设备1060被配置为使得，在控制装置1100要求更换刀具的情况下，被容纳在工作主轴1040的刀具支承1041中的包括刀座10(包括振动发生器/致动器20)和刀具90的单元(在该单元被手动地或自动地释放之后)从刀具支承1041处被移除，并将其传送至现有的刀具盒1061上，其中该刀具盒1061再次容纳包括刀座10和刀具90的单元并将其储存在相应的位置处。因此，可以从刀具盒1061发送信息信号至控制装置1100，所述信息信号提供关于刚刚容纳的单元的储存位置的信息，以便随后再次在刀具盒1061中找到所述包括刀座10和刀具90的单元。
在上述步骤之后，根据控制装置1000的特别的控制信号，该刀具盒1061提供包括另一个刀座10(包括另一个振动发生器/致动器20)和另一个刀具90的另一个单元，所述另一个单元被刀具更换设备1060容纳并被供应至工作主轴1040的刀具支承1041。在将其它的单元锁定在刀具支承1041中(这也可以手动地或自动地被完成)后，该刀具更换设备1060回到休息位置并再次释放机床1000的加工空间以用于工件WS的进一步加工。
进一步地，功能地连接至机床1000的工件更换设备1070被配置为使得，在控制装置1100要求更换工件的情况下，被容纳在工件夹持设备1053中的工件WS(在手动地或自动地释放该工件WS之后)从工件夹持设备1053处被移除，并将其传送至现有的工件盒1071上，其中该工件盒1071再次容纳工件并将其储存在适当的位置处。因此，可以从工件盒1071发送信息信号至控制装置1100，所述信息信号提供了关于刚刚容纳的工件WS的储存位置的信息，以便随后再次在工具盒1071中找到该工件WS。
此外，在上述步骤之后，根据控制装置1000的特别的控制信号该工具盒1071提供仍未处理的或仅部分处理的另一个工件WS(和/或原坯件/毛坯)，所述另一个工件WS被工件更换设备1070容纳并被供应至工件夹持设备1053。在将其它的工件锁定在工件夹持设备1053中(这也可以手动地或自动地被完成)后，该工件更换设备1070回到休息位置并再次释放机床1000的加工空间以用于其它工件WS的(新的)加工。
上面结合附图对本发明的例子和/或实施例及其优点进行了详细说明。
然而，应再次指出，本发明绝非限定于或限制于以上描述的实施例及其结构特征，而是还包括实施例的变形，特别包括基于本发明独立权利要求范围对本文描述的例子的特征进行变形和/或对本文描述的例子的单个或多个特征进行组合。

Claims (23)

1.一种用于加工由硬质金属制成的工件的方法，以用于在数控机床上用携带刀具的工作主轴来生产刀具主体，所述方法包括：
-将保持刀具的刀座容纳在所述数控机床的所述工作主轴的刀具支承处，其中所述刀座包括用于产生刀具的振动的振动发生器，和
-通过保持在所述刀座上的振动的所述刀具加工夹持在所述数控机床上的由硬质金属制成的所述工件，用于在所述工件处加工出一个或多个凹部，以生产所述刀具主体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述刀具为磨削刀具。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述磨削刀具具有砂轮和/或磨削笔。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述振动发生器产生所述刀具在相对于所述工作主轴的主轴方向的轴向的振动、在相对于所述工作主轴的主轴方向的径向的振动，和/或在相对于所述工作主轴的主轴方向的周向的振动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
由所述振动发生器产生的所述刀具的振动是在超声范围内的，特别地为大于10kHz的频率，更优选地大于15kHz。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
将用于产生所述刀具的振动的工作信号以非接触的方式传送至所述振动发生器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述振动发生器包括一个或多个压电致动器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述工件处的一个或多个凹部的加工包括以下步骤：
-加工待生产的所述刀具主体的一个或多个容屑槽，
-加工待生产的所述刀具主体的一个或多个板座，
-加工待生产的所述刀具主体的一个或多个冷却通道，
-加工待生产的所述刀具主体的一个或多个倒角，
-加工待生产的所述刀具主体的一个或多个间隙角，
-加工待生产的所述刀具主体的一个或多个尖端。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
当工件被夹持在机床上时，加工待生产的所述刀具主体的一个或多个容屑槽，加工待生产的所述刀具主体的一个或多个板座，加工待生产的所述刀具主体的一个或多个冷却通道，加工待生产的所述刀具主体的一个或多个倒角，加工待生产的所述刀具主体的一个或多个间隙角，和/或加工待生产的所述刀具主体的一个或多个尖端。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
可以在不同情况下通过不同的刀具，特别地为磨削刀具，执行待生产的所述刀具主体的一个或多个容屑槽的加工，待生产的所述刀具主体的一个或多个板座的加工，待生产的所述刀具主体的一个或多个冷却通道的加工，待生产的所述刀具主体的一个或多个倒角的加工，待生产的所述刀具主体的一个或多个间隙角的加工，和/或待生产的所述刀具主体的一个或多个尖端的加工。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
-将所述刀座更换为保持其它刀具的第二刀座，其中所述第二刀座包括用于产生所述其它刀具的振动的第二振动发生器，和
-通过保持在所述第二刀座上的所述其它刀具的振动来加工夹持在所述数控机床上的由硬质金属制成的所述工件，用于在所述工件处加工出一个或多个其它的凹部，以生产刀具主体。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个板座、一个或多个冷却通道、一个或多个倒角、一个或多个间隙角和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个容屑槽，
特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个冷却通道、一个或多个容屑槽、一个或多个倒角、一个或多个间隙角和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个板座，
特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个容屑槽、一个或多个板座、一个或多个倒角、一个或多个间隙角和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个冷却通道，
特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个板座、一个或多个冷却通道、一个或多个容屑槽、一个或多个间隙角和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个倒角，
特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个冷却通道、一个或多个容屑槽、一个或多个倒角、一个或多个板座和/或一个或多个尖端时，通过其它的刀具加工一个或多个间隙角，
特别地当通过先前引入的刀具加工一个或多个容屑槽、一个或多个板座、一个或多个倒角、一个或多个间隙角和/或一个或多个冷却通道时，通过其它的刀具加工一个或多个尖端。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，
通过为此目的而设置的刀具更换设备在所述数控机床的所述工作主轴的所述刀具支承上执行保持刀具的所述刀座的更换。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述数控机床具有至少五个数控轴。
15.一种数控机床的控制装置，所述数控机床具有携带刀具的工作主轴和容纳在工作主轴的刀具支承上的保持刀具的刀座，其特征在于，所述控制装置被配置为在所述数控机床上控制根据权利要求1至14中任一项所述的方法。
16.根据权利要求15所述的控制装置，其特征在于，
控制面板，其被配置为借助所述控制面板手动地输入与待生产的所述刀具主体相关的作为数据集的数据。
17.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，
所述控制面板被配置为使得与待生产的所述刀具主体相关的作为数据集的数据包括与待生产的所述刀具主体相关的作为数据集的数据菜单指导的手动输入。
18.根据权利要求15所述的控制装置，其特征在于，
接口，所述接口被配置为接收与所述刀具主体相关的数据集。
19.根据权利要求16或18所述的控制装置，其特征在于，
所述数据集包括关于待生产的所述刀具主体的几何特征的参数和可选地待生产的所述刀具主体的几何特征的容许公差范围。
20.根据权利要求16或19所述的控制装置，其特征在于，
所述数据集包括表明待生产的所述刀具主体的三维几何模型的模型数据。
21.根据权利要求16至20任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述数据集包括表明待生产的所述刀具主体的材料特性的材料数据。
22.根据权利要求15至21任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述控制被配置为通过感应或手动输入来接收与所述刀具主体相关的所述数据集，和基于接收的所述数据集或借助所述控制面板手动输入的所述数据集在所述数控机床上以半自动或全自动的方式控制根据权利要求1至14任一项所述的方法。
23.一种具有计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序被储存在计算机可读数据存储介质且可以在数控机床的数控装置上运行，所述数控机床具有携带刀具的工作主轴和容纳在工作主轴的刀具支承上的保持刀具的刀座，或可以在与数控机床的控制装置连接的计算机中运行；所述计算机程序被配置为在所述数控机床上控制根据权利要求1至14任一项所述的方法。
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