CN115087936A - 确定车床的切削样式的方法、控制设备以及车床 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定车床(2)的切削样式(1)的计算机实现的方法，该车床由控制设备(6)数字化控制并且包括具有作用于工件(5)的刀具(4)的工具(3)，该工件(5)具有起始轮廓(7)和通过根据该切削样式(1)切削该工件(5)而获得的目标轮廓(8)，该方法包括：确定切削样式(6)的第n层的路径，该第n层包括：对于大于或等于2的n：进给路径，其起始于点E_n‑1并结束于点S_n且与目标轮廓(8)成线性和/或平行；圆形进给路径，其在具有半径rS_n的点S_n处开始相切于目标轮廓(8)并结束于点IS_n处；中间路径，其起始于点IS_n并结束于点IE_n且与目标轮廓(8)成线性和/或平行；圆形退出路径，其起始于点IE_n处并结束在具有半径rE_n的点E_n处且相切于目标轮廓(8)；对于大于或等于2的n：平滑路径，该平滑路径呈线性和/或平行于该目标轮廓(8)，起始于点E_n，包括点S_n‑1，并且结束于点E_n。

Description

确定车床的切削样式的方法、控制设备以及车床
技术领域
本公开总体上涉及在材料，例如极硬的材料旋转的情况下进行车削，例如涡轮制造。为此，使用车床、金属车床或金属加工车床或通常适于车削加工的机器，其中，这些机器通常由控制设备或处理器进行数字控制，并且由此，用于计算机辅助设计/制造/工程(CAD/CAM/CAE)的软件解决方案被用于支持或控制加工过程(在此统称为产品***)。
背景技术
机器工具(特别是车床)广泛用于加工工件。通常，这种车床包括具有作用在工件上的刀具的工具，并由控制设备进行数字化控制。有规律地加工工件涉及全面且耗时的准备步骤，以确保所加工的工件的良好质量，避免过度的工具或刀具磨损，并确保时间和成本的效率。
本公开总体上涉及使用车床加工工件，具体涉及确定车床的切削样式。
目前，存在支持使用车床加工工件并确定车床的切削样式的产品***和解决方案。这样的产品***能够从改进方案中受益。
发明内容
各种公开的实施例包括方法、控制设备和车床，其能够用于便利地使用车床加工工件，特别是便于确定车床的切削样式。
根据第一方面，提供了一种用于确定车床的切削样式的计算机实现的方法，该车床由控制设备进行数字化控制并且包括具有作用于工件上的刀具的工具，该工件具有起始轮廓和目标轮廓，该目标轮廓是通过根据该切削样式切削该工件来实现的，其中，该方法能够包括：
确定该切削样式的第n层的路径，该第n层包括：
对于n≥2：进给路径，该进给路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该进给路径起始于点E_n-1并结束于点S_n；
圆形进给路径，该圆形进给路径在具有半径rS_n的点S_n处开始相切于该目标轮廓并结束于点IS_n；
中间路径，该中间路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该中间路径起始于点IS_n并结束于点IE_n；
圆形退出路径，该圆形退出路径起始于点IE_n并相切于该目标轮廓在具有半径rE_n的点E_n处结束；
对于n≥2：平滑路径，该平滑路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该平滑路径起始于点E_n，包括点S_n-1，并结束于点E_n。
例如，所描述的计算机实现的方法能够通过控制设备、车床和/或至少一个处理器的操作来执行。
例如，能够由用户例如，使用图形用户界面(GUI)、输入设备、显示器等将起始轮廓和/或目标轮廓提供给控制设备或车床。在另一实例中，通过检测工件的起始几何形状，起始轮廓能够被提供给控制设备或车床。替代地或附加地，能够通过从设计软件(例如，计算机辅助设计(CAD)、产品生命周期管理软件(PLM软件)或其他合适的软件)发送相应的数据，将起始轮廓和/或目标轮廓提供给控制设备或车床。
在示例性实施例中，工件的起始轮廓能够包括圆柱形区域，并且工件的目标轮廓能够包括将由车床切削的腔室或凹槽。
在一个实施例中，控制设备和/或车床包括至少一个处理器和/或数值控制器，其被布置和配置用于执行方法步骤。
例如，车床能够是金属车床或金属加工车床。在示例性实施例中，所描述的计算机实现的方法能够用于粗切。
根据第二方面，提供了一种用于数控车床的控制设备，该车床包括具有作用于工件上的刀具的工具，该工件具有通过根据切削样式切削该工件而获得的起始轮廓和目标轮廓，其中，该控制设备能够被布置和配置用于通过执行以下步骤来确定该车床的切削样式：
确定该切削样式的第n层的路径，该第n层包括：
对于n≥2：进给路径，该进给路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该进给路径起始于点E_n-1并结束于点S_n；
圆形进给路径，该圆形进给路径在具有半径rS_n的点S_n处开始相切于该目标轮廓并结束于点IS_n；
中间路径，该中间路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该中间路径起始于点IS_n并结束于点IE_n；
圆形退出路径，该圆形退出路径起始于点IE_n并相切于该目标轮廓在具有半径rE_n的点E_n处结束；
对于n≥2：平滑路径，该平滑路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该平滑路径起始于点E_n，包括点S_n-1，并结束于点E_n。
根据第三方面，一种车床能够包括工具，该工具具有作用在工件上的刀具，该工件具有通过根据切削样式切削该工件而实现的起始轮廓和目标轮廓，其中，该车床能够由用于数控车床的控制设备进行数字化控制。特别地，该车床和/或该控制设备能够被布置和配置用于执行下列步骤：
确定该切削样式的第n层的路径，该第n层包括：
对于n≥2：进给路径，该进给路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该进给路径起始于点E_n-1并结束于点S_n；
圆形进给路径，该圆形进给路径在具有半径rS_n的点S_n处开始相切于该目标轮廓并结束于点IS_n；
中间路径，该中间路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该中间路径起始于点IS_n并结束于点IE_n；
圆形退出路径，该圆形退出路径起始于点IE_n并相切于该目标轮廓在具有半径rE_n的点E_n处结束；
对于n≥2：平滑路径，该平滑路径呈线性和/或平行于该目标轮廓，该平滑路径起始于点E_n，包括点S_n-1，并结束于点E_n。
根据第四方面，一种编码有可执行指令的计算机可读介质，当该可执行指令被执行时，使该控制设备或车床执行该确定车床的切削样式的方法。作为实例，所描述的计算机可读介质能够是非暂时性的，并且还能够是存储设备上的软件组件。
前面已经相当广泛地概述了本公开的技术特征，使得本领域技术人员能够更好地理解随后的详细描述。下文将描述形成权利要求的主题的本公开的附加特征和优点。本领域技术人员将理解，他们能够容易地使用所公开的概念和具体实施例作为修改或设计用于实现本公开的相同目的其他结构的基础。本领域技术人员还将认识到，这样的等效构造在其最广泛的形式中不偏离本公开的精神和范围。
此外，在进行下面的详细描述之前，应当理解，在本专利文件中提供了对某些词语和短语的各种定义，并且本领域的普通技术人员将理解，这些定义在许多(即使不是大多数)实例中适用于这些定义的词语和短语的先前以及未来的使用。虽然一些术语能够包括多种实施例，但所附权利要求书能够明确地将这些术语限制于特定实施例。
附图说明
图1示出了有助于使用车床加工工件，特别是确定车床的切削样式的示例性产品***的视图。
图2至图4示出了使用图1所示的产品***确定的一系列示例性切削样式。
图5示出了便于在产品***中使用车床加工工件，特别是确定车床的切削样式的示例性方法的流程图。
图6示出了其中能够实现实施例的数据处理***的框图。
具体实施方式
现在将参考附图描述与用于在产品***中使用车床加工工件、特别是用于确定车床的切削样式的***和方法有关的各种技术，其中，相同的附图标记始终表示相同的元件。以下讨论的附图以及在本专利文件中用于描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理能够在任何适当布置的设备中实现。应当理解，被描述为由某些***元件执行的功能能够由多个元件来执行。类似地，例如，元件能够被配置用于执行被描述为由多个元件执行的功能。将参考示例性非限制性实施例来描述本专利文献的许多创新教导。
参考图1，示出了示例性产品***100，其便于使用车床2加工工件5，并且具体地确定车床2的切削样式1。产品***100能够包括具有刀具4的工具3，该刀具能够作用于能够如相应箭头所示旋转的工件5。工件5能够具有例如，圆柱形的起始轮廓7，并且还能够具有包括腔室或凹槽的目标轮廓8。为了实现目标轮廓8，刀具4根据能够包括多个层的切削样式1切削工件5。因此，工件5的材料能够被切削，并且因此逐步地和/或依次地从工件5移除。
为了便于加工工件5和确定切削样式1，将起始轮廓7和目标轮廓8提供给控制设备6或产品***100。这能够由用户使用例如，图形用户界面(GUI)、输入设备、显示器等来完成。替代地或附加地，能够通过将相应的数据从设计软件(例如，CAD、产品生命周期管理软件(PLM软件)或其他合适的软件)传输到控制设备6或本产品***100来提供起始轮廓7和/或目标轮廓8。基于所提供的起始轮廓7和目标轮廓8，能够如下所述地确定切削样式1。通常，切削样式1能够包括n层，也就是说，从工件5上顺序切削的几层。每一层能够包括能够将不同层连接到切削样式的多个路径。作为实例，切削样式1能够构成连续的切削。
应当理解，使用车床2加工工件5，特别是确定车床2的切削样式1可能是困难且耗时的。例如，可能需要用户的高级编码知识，或者需要有意识地作出许多选项的选择，这两者都涉及许多手动步骤，这是一个长且低效的过程。
在此描述了能够适于包括使用车床2加工工件5的特征，特别是用于确定车床2的切削样式1的特征的产品***100的实例，能够包括Siemens Industry Software Inc.(先前称为Siemens Product Lifecycle Management Inc.)、Plano、Texas、USA的软件NX，特别是用于车削的NX/CAM。该软件解决方案提供了CAD/CAM/CAE工具，用于设计(参数和直接实体/表面建模)、工程分析(静态、动态、电磁、热、使用有限元方法、以及流体、使用有限体积方法)、以及通过使用所包括的加工模块制造成品设计。然而，应当理解，这里描述的***和方法能够用于其他产品***(例如，PLM、PDM、ALM***)和/或产生产品数据并将其存储在数据库中的任何其他类型的***。
根据实施例，控制设备6被布置和配置为控制车床2，以便根据确定的切削样式1切削工件5。因此，所确定的切削样式1能够相应地用于操作车床2。
现在参考图2至图4，示出了使用图1所示的产品***100确定的一系列示例性切削样式1。
图2示出了第一示例性切削样式1。根据该实例，切削样式1能够包括圆形进给路径，该圆形进给路径在点S_n处以半径rS_n开始相切于目标轮廓8并结束于点IS_n处。切削样式1还能够包括中间路径，该中间路径呈线性和/或平行于起始于点IS_n并结束于点IE_n的目标轮廓8。此外，切削样式1能够包括圆形退出路径，该圆形退出路径起始于点IE_n处并相切于目标轮廓8结束于具有半径rE_n的点E_n处。作为实例，特别是如果待加工的凹槽和起始轮廓7沿工件5的旋转轴线对称，则圆形进给路径和圆形退出路径能够是对称的，并且半径rS_N和rE_N能够相等。
特别地，对于沿工件5的旋转轴线对称的第一层凹槽，这种圆形进给路径和圆形退出路径能够确保工具3的负载逐渐增加，这有助于减少工具磨损。
切削样式1还能够包括进给路径，该进给路径呈线性和/或平行于目标轮廓8，起始于点E_n-1并结束于点S_n，从而将切削样式1的层n-1连接到层n。该进给路径尤其能够用于第一层凹槽之后的层，该第一层凹槽沿工件5的旋转轴线对称，并且通过逐渐增加工具3的负载而有助于减少刀具磨损。
此外，切削样式1能够包括平滑路径，该平滑路径呈线性和/或平行于目标轮廓8，该平滑路径起始于点E_n，包括点S_n-1，结束于点E_n。该平滑路径尤其能够用于第一层之后的层，例如，沿工件5的旋转轴对称的凹槽。平滑路径能够导致待加工的腔室或凹槽的平滑且均匀的侧壁，并且避免了不平坦和“***”。
应当理解，在第n层的实施例中，圆形进给路径能够结束于点IS_n并与起始于点IS_n的中间路径相切，其中，圆形退出路径能够起始于点IE_n并与结束于点IE_n的中间路径相切。
在该实施例中，圆形进给路径和圆形退出路径能够遵循“双切”的概念。这意味着圆形进给路径能够在其起始点S_n处与待加工的腔室或凹槽的第一侧壁相切，并且在其终点IS_n处与随后的中间路径相切，特别是与腔室或凹槽的地面相切。类似地，圆形退出路径能够在其起点IE_n处与前面的中间路径相切，特别是与腔室或凹槽的地相切，并且在其终点E_n处与腔室或凹槽的第二侧壁相切。
根据另一个实施例，初始层的圆形进给和退出路径rS_i和rE_i的半径能够大于切削样式1的最终层的圆形进给路径rS_f和退出路径rE_f的半径。
切削样式1的不同层n的圆形进给路径和圆形退出路径的这个实施例能够通过逐层逐渐增加工具3的负载来进一步减少工具磨损。因此，对于初始层，引起较少的工具磨损，而例如，对于在腔室或凹槽底部的最终层，在角部11中仅保留非常小的剩余材料。
根据另一个实施例，相应的圆形进给路径的半径rS_n和终点IE_n以及相应的圆形退出路径的半径rE_n和起点IS_n能够被确定，以便遵循给定的最大切削深度9。
给定的最大切削深度9能够取决于工件5的材料，例如，材料的硬度。此外，给定的最大切削深度9能够取决于刀具4的材料和几何形状、工件5的旋转速度、刀具4相对于工件5的进给速度或其任何组合中的一个。在一些典型的应用中，如果工件5的材料较硬，则最大切削深度9能够是刀具直径的三分之一或更小。
选择所提及的几何形状，例如，所提及的半径rS_n，rE_n以及不同的起始点和端点IE_n，IS_n，使得对于每层，切削深度不超过给定的最大切削深度9。这尤其意味着在相应层的圆形进给路径，中间路径和圆形退出路径期间考虑给定的最大切削深度9。考虑到这些边界条件，通过导致较少的工具磨损而导致刀具4的较长寿命。
给定的最大切削深度9例如，能够由用户或所连接的软件***输入到控制设备6或产品***100中。可替代地或附加地，给定的最大切削深度9能够由控制设备6或产品***100基于输入到控制设备6或产品***100的上述参数来计算。
作为实例，圆形进给路径的半径rS_n和圆形退出路径的半径rE_n能够分别从层n到层n+1减小。
因此，第一层的半径rS_l，rE_l大于最终层的半径rS_f，rE_f。在一些典型的应用中，第一层的半径能够选择为最终层的半径的1.5倍。随着层数的增加，半径的减小，以及越来越接近待加工的腔室或凹槽的地面，具有几个优点。对于上层，能够减少工具磨损而没有显著的缺点，例如，增加的加工时间等。对于最底层，即在室或槽的底部，能够选择最小半径，使得在待加工的室或槽的角部11中剩余最少量的材料。
例如，半径rS_n，rE_n能够逐层连续减小，即rS_n>rS_n+1并且rE_n>rE_n+1。
在另一示例性实施例中，能够确定最终层的圆形进给路径的半径rS_f和圆形退出路径的半径rE_f，使得去除工件5的最大材料量，并且使得刀具4与工具3的方向变化的给定极限得到考虑。
为了在腔或槽的角部11中去除与工件5的材料一样多的材料，期望在最终层中具有非常小的半径rS_f，rE_f。然而，需要观察包括工具3的方向改变的极限的边界条件。改变工具3的方向涉及到作用在工具上的力，该力可能突然出现并且可能在量级上很大，特别是如果非常小的半径或者更一般地方向的突然改变表征工具3的运动。因此，能够存在能够施加到工具3的最大力，并且该最大力对应于能够仅用于工具3的移动的最小半径，其中，所选择的半径必须不低于该最小半径。因此，对于最后一层，选择用于工具3的移动的半径，该半径既尽可能小以便尽可能多地去除腔室或凹槽的角部11中的材料，又符合为工具3的移动确定的最小半径。
例如，工具3的方向改变的给定极限能够由用户输入到控制设备6、车床2或产品***100。可替代地或附加地，如果将所需信息提供给控制设备6、车床2或产品***100，则能够计算该信息。
例如，对于p＜i时的给定的第p层，对于不需要圆形进给路径的起始轮廓7和/或目标轮廓8，确定线性进给路径，该线性进给路径起始于点S_p并结束于点IS_p且呈线性和/或平行于目标轮廓8。作为替代或补充，对于给定的第p层，对于不需要圆形退出路径的起始轮廓7和/或目标轮廓8，确定线性退出路径，该线性退出路径起始于点IE_p并结束于点E_p且呈线性和/或平行于目标轮廓8。例如，线性进给路径在待加工的腔室或凹槽的地面处平行于目标轮廓8。
图3示出了第二示例性切削样式1，其能够对应于用于给定第p层的线性进给路径的上述实例。根据该实例，起始轮廓7和目标轮廓8沿着工件5的旋转轴不对称。特别是对于这种起始轮廓7和目标轮廓8，至少对于切削样式1的最上层，不需要圆形进给路径或圆形退出路径(取决于相应层的工具路径)。对于这些情况，再次根据相应层的工具路径确定线性进给路径，该线性进给路径起始于点S_p并在点I_p结束，线性和/或平行于目标轮廓8，或者确定线性退出路径，该线性退出路径起始于点IE_p并结束于点E_p，线性和/或平行于目标轮廓8。
更具体地说，切削样式1从图3的右手侧开始，在点S_p处具有线性进给路径，然后继续到左两点IS_p，在那里它通过中间路径线性地继续。在左角，切削样式1继续从点IEp到点E_p的规则圆形退出路径，然后使用从点E_p到点S_p+1的规则线性进给路径，接着是从点S_p+1到点IS_p+1的规则圆形进给路径。在从点IS_p+1到IE_p+1的后续中间路径之后，应用具有经适配的半径rE_p+1的从点IE_p+1到点E_p+1的经适配的圆形退出路径，使得能够实现从图3的经适配的切削样式到图2的规则切削样式的平滑过渡。
如果根据图2的规则切削样式的给定层的最高点将高于目标轮廓8的壁，则通常应用根据图3的这种适合的切削样式。通常，只要给定层的最高点仍然高于目标轮廓的壁，就能够将适配的切削样式逐层应用于这种情况，因此p<i(并且在图3中：p+l<i)。一旦不再满足该条件，即根据规则切削样式的给定层的最高点低于目标轮廓8的壁，就进行到规则切削样式的过渡，使得不再应用线性进给路径。
根据又一实例，第n层还包括在第n层的平滑路径之后的重叠路径，其中，对于重叠路径，沿平滑路径的移动起始于点S_n-1持续呈线性地和/或平行于目标轮廓8经过距离d_o直到点To_n，并且在点S_n-1结束。例如，重叠路径在待加工的腔室或凹槽的壁处平行于目标轮廓8。
图4示出了第三示例性切削样式1，其能够对应于给定的第n层的重叠路径的上述实例。根据该实例，起始于点E_n并去往点S_n-1的第n层的平滑路径(标有“A”)通过刀具沿起始于点S_n-1直到点To_n且在那里它转向并返回到点S_n-1的重叠路径(标有“B”)的持续移动而被中断。在完成重叠路径之后，规则平滑路径在点S_n-1处继续，并最终结束于点E_n处。
这种重叠路径对于待加工的腔室或凹槽的光滑壁是特别有利的。在常规加工期间，通过刀具4从工件5去除切屑。这些碎屑可能在不同的位置撞击和重新连接到工件5，包括腔室或凹槽的壁。通过沿着重叠路径应用刀具4，这种重新连接的切屑被移除，从而导致腔室或凹槽的平滑且光滑的壁。
重叠路径能够应用于最顶层之下的层，即n>2的规则切削样式，并且还能够应用于在图3的上下文中解释的适配切削样式的较高壁。
特别地，上述实例分别同样适用于控制设备6，车床2和在本专利文件中解释的相应计算机可读介质10。
根据另一种方法，用于粗加工的工具路径样式不能维持均匀的切向力、材料移除速率和切屑负载。然而，为了进行适当的粗切削，非常重要的是在其进给到材料中的同时逐渐地装载工具3，然后继续以期望的切削深度进行切削，并且最后再次逐渐地卸载工具3。因此，必须避免工具的切削运动方向的突然改变，尤其是当接近要切削的特征的壁时。
所描述的用于使用车床来促进工件的加工，并且具体地用于促进确定车床的切削样式的计算机实现的方法能够通过使用优化的切削样式来有助于符合这些规范。这种优化的切削样式能够产生具有平滑的进给和输出运动的粗糙切削，并且还确保了连续的粗糙样式，其中，待进行的每个粗糙切削连接到其先前的粗糙切削。这确保了工具磨损更少并且所得到的表面质量得到改善，而没有扇形凹口留在部件上。此外，由于工具不失去与工件表面的接触，因此它具有积极的热效应。
在其他方法中，由于在粗切削的开始和结束时的平滑切削运动，在凹口的角部11中的剩余材料量趋于增加。然而，由于所建议的优化的切削样式，圆形的进给和输出运动被优化，以便在已经沿着样式中的最后的粗切削的角部11中去除尽可能多的材料。由于半径rS_i和rE_i从初始层到最终层rS_f和rE_f的减小，圆形的进给和输出运动的优化特别地得以实现。作为实例，最终层rS_f和rE_f的半径在所确定的切削样式1中是最小的。
作为实例，所描述的计算机实现的方法包括三个主要计算步骤，解释如下：计算平滑粗糙切口；平滑半径的优化和连续的粗糙切削的产生。
关于平滑粗糙切削的计算，上述双切线概念意味着双切线粗加工通过沿着圆形进给将工具3引导到材料中来确保平滑切削。该圆形切削运动与作为双相切概念中的第一重要条件的零件或工件5目标轮廓8相切，并且其半径由给定的平滑半径确定。
其次，其切向地引入待加工区域的另一侧的待加工的完全线性粗切削。该特征建议在该上下文中使用术语“双切”。显然，影响工具3的切削力仅以这种方式逐渐增加，这有助于减少刀具磨损。反之亦然，这些条件在粗切削结束时在待加工特征的相对侧上满足，即切向过渡到圆形出料运动，该圆形出料运动也与该处的零件或工件5目标轮廓8相切。
该方法既适用于切削样式由从凹穴的一侧到另一侧进行的线性粗切削构成的情况，也适用于粗切削遵循非线性部分或工件5目标轮廓的情形。
关于平滑半径的优化，在第二处理步骤中，该方法提供平滑半径的优化，以便最小化角部11中的剩余材料。这确保了在不产生超过给定的方向变化极限(最小半径)的横向进给运动的情况下，通过最后的常规粗切削已经去除同样多的材料。平滑半径rS_n和rE_n在粗略切削的序列中(即，从层到层)以在粗略切削的开始和结束处具有最大可允许切削深度的方式连续减小。同时，我们的方法确保平滑半径rS_n和rE_n被计算为对于工具的进给和退出期间的最佳切削条件尽可能大。在这种情况下，如果这对于样式中的第一粗略切削是必要的话，***已经相应地调整了初始半径。
关于连续的粗糙切削的产生，在第三处理步骤中，我们的方法确保了以连续的Z字形样式产生切削移动。在已经遇到最上面切点(标记为“S_n-1”的点)的层n-1中，工具3开始其圆形横向进给运动并且继续向左侧进行线性粗切削。当再次向右在下一个较低切削级n上返回时，它会遇到点“E_n”，沿着轮廓继续直到点“S_n-1”，改变方向并在相反方向上向“E_n”移回。从这里，它继续朝着点“S_n+1”切削，然后开始朝着左侧的下一个圆形横向进给，等等。因此，能够获得平滑且直接相连的粗切削的连续序列。工具3的两个切削侧同样采用这种方式，进一步减少工具磨损。
总之，所描述的计算机实现的方法具有的优点在于，它需要较少的编程时间，并且对于NC编程部门具有比其他方法更高的效率。与其他方法相比，所提出的计算机实现的方法导致更快的加工、更少的工具磨损、降低的加工成本、增加的工具可及范围、在角部11中更少的材料残留物以及需要更少的精加工。特别地，连续切削和平滑功能允许更短的工具路径，这导致减少的循环时间、连续切削样式特有的正热效应，例如，因为通过增加的工具与工件接触增加了热传导。此外，实现了自动平滑半径减小和仅需要几个输入参数的自动工具路径生成。此外，应当理解，所提出的计算机实现的方法提供了用于车床NC编程的高级功能，并且因此构成了涡轮机械加工市场部分中的有吸引力的产品。所讨论的方法有助于在车床NC程序设计中提供竞争者之间的明确区别的高级解决方案组合。而且，从其他市场部分的公开内容中获得协同效果，例如，在大型轴承的机械或制造中的特殊的新车削应用。
图5示出了在产品***100中便于使用车床2加工工件5，特别是确定车床2的切削样式1的示例性方法500的流程图。该方法能够在502处开始，并且该方法能够包括例如，通过控制设备6或车床2的操作执行的多个动作。
这些动作能够包括确定切削样式6的第n层的路径的动作504。在此，第n层能够包括：
对于n≥2：进给路径，该进给路径呈线性和/或平行于该目标轮廓8，该进给路径起始于点E_n-1并结束于点S_n；
圆形进给路径，该圆形进给路径在具有半径rS_n的点S_n处开始相切于该目标轮廓8并结束于点IS_n；
中间路径，该中间路径呈线性和/或平行于该目标轮廓8，该中间路径起始于点IS_n并结束于点IE_n；
圆形退出路径，该圆形退出路径起始于点IE_n并相切于该目标轮廓8在具有半径rE_n的点E_n处结束；
对于n≥2：平滑路径，该平滑路径呈线性和/或平行于该目标轮廓8，该平滑路径起始于点E_n，包括点S_n-1，并结束于点E_n。
在506，该方法结束。
应当理解，方法500能够包括先前关于处理***100或计算机实现的方法讨论的其他动作和特征。作为实例，该方法能够包括提供工件5的起始轮廓7和目标轮廓8的动作，该轮廓通过根据切削样式1切削工件5而获得。在另一个实例中，该方法能够包括通过控制设备6操作车床2的动作，使得工件5根据确定的切削样式1被切削。此外，该方法能够包括接收用户对上述输入参数的输入、显示切削样式的参数、与诸如CAD、PLM等连接的软件解决方案通信的动作。
特别地，上述实例分别同样适用于控制设备6，车床2和在本专利文件中解释的相应计算机可读介质10。
重要的是注意到，尽管本公开包括在全功能***和/或一系列动作的上下文中的描述，但是本领域技术人员将理解，本公开的机制和/或所描述的动作的至少部分能够以包含在各种形式中的任何形式的非暂时性机器可用、计算机可用或计算机可读介质内的计算机可执行指令的形式来分发，并且本公开同等地适用，而不管用于实际执行分发的指令或数据承载介质或存储介质的特定类型。非暂时性机器可用/可读或计算机可用/可读介质的实例包括：ROM、EPROM、磁带、软盘、硬盘驱动器、SSD、闪存、CD、DVD和蓝光盘。计算机可执行指令能够包括例程、子例程、程序、应用、模块、库、执行线程等。此外，这些方法的动作的结果能够存储在计算机可读介质中，显示在显示设备上等。
如前所述，与这些方法相关联的动作(除了任何所述的手动动作，诸如通过输入设备手动进行选择的动作)能够由一个或多个处理器执行。如前所述，与这些方法相关联的动作(除了任何所述的手动动作，例如，通过输入设备手动进行选择的动作)能够由一个或多个处理器执行。在示例性实施例中，这样的软件组件能够包括与例程、子例程、程序、应用、模块、库、执行线程等对应的计算机可执行指令。此外，应当理解，软件组件能够用诸如Java、JavaScript、Python、C#、C++或能够产生被配置用于执行此处所描述的动作和特征的组件和图形用户界面的任何其他软件工具等软件环境/语言/框架来编写和/或由其产生。
图6示出了数据处理***1000(也称为计算机***)的框图，其中，实施例能够被实现为例如，产品***和/或由软件或以其他方式操作性地配置以执行如本文所述的过程的其他***的一部分。所描述的数据处理***包括至少一个处理器1002(例如，CPU)，其能够连接到一个或多个桥/控制器/总线1004(例如，北桥、南桥)。例如，总线1004之一能够包括一个或多个I/O总线，诸如PCI Express总线。在所描绘的实例中，连接到各种总线的存储器能够包括主存储器1006(RAM)和图形控制器1008。图形控制器1008能够连接到一个或多个显示设备1010。还应当注意，在一些实施例中，一个或多个控制器(例如，图形、南桥)能够与CPU集成(在相同的芯片或管芯上)。CPU体系结构的例子包括IA-32、x86-64和ARM处理器体系结构。
连接到一个或多个总线的其他***设备能够包括通信控制器1012(以太网控制器、WiFi控制器、蜂窝控制器)，其操作以连接到局域网(LAN)、广域网(WAN)、蜂窝网络和/或其他有线或无线网络1014或通信设备。
连接到各种总线的其他组件能够包括一个或多个输入/输出(I/O)控制器1016，诸如USB控制器、蓝牙控制器和/或专用音频控制器(连接到扬声器和/或麦克风)。还应当理解，各种***设备能够(经由各种端口和连接)连接到I/O控制器，包括输入设备1018(例如，键盘、鼠标、指示器、触摸屏、触摸板、绘图板、跟踪球、按钮、键区、游戏控制器、游戏手柄、照相机、麦克风、扫描仪、捕获运动姿态的运动感测设备)、输出设备1020(例如，打印机、扬声器)或任何其他类型的可操作以向数据处理***提供输入或从数据处理***接收输出的设备。而且，应当理解，被称为输入设备或输出设备的许多设备能够提供与数据处理***通信的输入和接收输出。例如，处理器1002能够集成到包括用作输入和显示设备的触摸屏的外壳(诸如，平板)中。此外，应当理解，一些输入设备(诸如膝上型计算机)能够包括多个不同类型的输入设备(例如，触摸屏、触摸板、键盘)。而且，应当理解，连接到I/O控制器1016的其他***硬件1022能够包括被配置为与数据处理***通信的任何类型的设备、机器或组件。
连接到各种总线的附加组件能够包括一个或多个存储控制器1024(例如，SATA)。存储控制器能够连接到存储设备1026，诸如一个或多个存储驱动器和/或任何相关联的可移动介质，其能够是任何合适的非暂时性机器可用或机器可读存储介质。实例包括非易失性设备、只读设备、可写设备、ROM、EPROM、磁带存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器、固态驱动器(SSD)、闪存、光盘驱动器(CD、DVD、蓝光)和其他已知的光学、电气或磁存储设备驱动器和/或计算机介质。而且，在一些实例中，诸如SSD的存储设备能够直接连接到诸如PCIExpress总线的I/O总线1004。
根据本公开的实施例的数据处理***能够包括操作***1028、软件/固件1030和数据存储库1032(其能够存储在存储设备1026和/或存储器1006上)。这样的操作***能够采用命令行接口(CLI)外壳和/或图形用户接口(GUI)外壳。GUI外壳允许多个显示窗口同时呈现在图形用户界面中，每个显示窗口提供到不同应用或到相同应用的不同实例的界面。用户能够通过诸如鼠标或触摸屏的定点设备来操纵图形用户界面中的光标或指针。光标/指针的位置能够改变和/或能够产生诸如点击鼠标按钮或触摸屏的事件以启动期望的响应。能够在数据处理***中使用的操作***的实例能够包括Microsoft Windows、Linux、UNIX、iOS和Android操作***。此外，数据存储的实例包括数据文件、数据表、关系数据库(例如，Oracle、Microsoft SQL Server)、数据库服务器、或能够存储可由处理器检索的数据的任何其他结构和/或设备。
通信控制器1012能够连接到网络1014(不是数据处理***1000的一部分)，如本领域技术人员所知，其能够是任何公共或专用数据处理***网络或网络的组合，包括因特网。数据处理***1000能够通过网络1014与一个或多个其他数据处理***(诸如服务器1034(也不是数据处理***1000的一部分))通信。然而，可替代的数据处理***能够对应于被实现为分布式***的一部分的多个数据处理***，其中，与多个数据处理***相关联的处理器能够通过一个或多个网络连接进行通信，并且能够共同地执行被描述为由单个数据处理***执行的任务。因此，应当理解，当提及数据处理***时，这样的***能够跨组织在经由网络彼此通信的分布式***中的多个数据处理***来实现。
此外，术语“控制器”表示控制至少一个操作的任何设备、***或其部分，无论这样的设备是以硬件、固件、软件还是以硬件、固件、软件中的至少两个的某种组合来实现。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能能够是集中式的或分布式的，无论是本地的还是远程的。
此外，应当理解，数据处理***能够被实现为虚拟机架构或云环境中的虚拟机。例如，处理器1002和相关联的组件能够对应于在一个或多个服务器的虚拟机环境中执行的虚拟机。虚拟机体系结构的实例包括VMware ESCI、Microsoft Hyper-V、Xen和KVM。
本领域的普通技术人员将理解，对于特定的实现，为数据处理***描述的硬件能够变化。例如，在该实例中的数据处理***1000能够对应于上述控制设备6、计算机、工作站、服务器、PC、笔记本计算机、平板电脑、移动电话和/或任何其他类型的可操作以处理数据并执行与本文讨论的数据处理***、计算机、处理器和/或控制器的操作相关联的本文描述的功能和特征的装置/***。所描绘的实例仅出于解释的目的而提供，并且不意味着暗示关于本公开的架构限制。
此外，应注意，本文该的处理器能够位于远离本文该的显示器和输入设备的服务器中。在这样的实例中，所描述的显示设备和输入设备能够被包括在通过有线或无线网络(其能够包括因特网)与服务器(和/或在服务器上执行的虚拟机)通信的客户端设备中。在一些实施例中，这样的客户端设备例如，能够执行远程桌面应用，或者能够对应于与服务器进行远程桌面协议的门户设备，以便将输入从输入设备发送到服务器并从服务器接收视觉信息以通过显示设备进行显示。这种远程桌面协议的例子包括Teranci的PCoIP、Microsoft的RDP和RFB协议。在这样的实例中，本文描述的处理器能够对应于在服务器的物理处理器中执行的虚拟机的虚拟处理器。
如在此所使用的，术语“组件”和“***”旨在包括硬件、软件、或硬件和软件的组合。因此，例如，***或组件能够是进程、在处理器上执行的进程、或处理器。另外，组件或***能够位于单个设备上或分布在多个设备上。
此外，如本文所使用的，处理器对应于经由硬件电路、软件和/或固件配置成处理数据的任何电子设备。例如，本文描述的处理器能够对应于微处理器、CPU、FPGA、ASIC或能够在数据处理***中处理数据的任何其他集成电路(IC)或其他类型的电路中的一个或多个(或组合)，其能够具有控制器板、计算机、服务器、移动电话和/或任何其他类型的电子设备的形式。
本领域技术人员将认识到，为了简单和清楚起见，在此没有描绘或描述适合于与本公开一起使用的所有数据处理***的全部结构和操作。相反，仅仅描绘和描述了对于本公开是唯一的或者对于理解本公开是必需的数据处理***。数据处理***1000的其余构造和操作能够符合本领域已知的各种当前实现和实践中的任何一种。
此外，应当理解，除非在一些实例中明确地限制，否则应当宽泛地解释本文中所使用的词语或短语。例如，术语“包括”和“包含”以及其派生词意味着包括而没有限制。单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，如本文所使用的术语“和/或”是指并涵盖一个或多个相关联的所列项目的任何和所有可能的组合。术语“或”是包含性的，意思是和/或，除非上下文清楚地另外指出。短语“与......相关联”和“与之相关联”及其派生词能够意味着包括、被包括在其中、与之互连、包含、被包含在其中、连接到或与之连接、耦合到或与之耦合、能够与之通信、与之协作、交错、并置、接近、绑定到或与之绑定、具有其属性等。
此外，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在此能够用于描述各种元件、功能或动作，但是这些元件、功能或动作不应当被这些术语限制。相反，这些数字形容词用于将不同的元件、功能或动作彼此区分。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件、功能或动作能够被称为第二元件、功能或动作，并且类似地，第二元件、功能或动作能够被称为第一元件、功能或动作。
另外，诸如“处理器被配置用于执行一个或多个功能或过程”的短语能够意味着处理器***作地配置用于或可操作地配置用于经由软件、固件和/或有线电路执行功能或过程。例如，被配置用于执行功能/过程的处理器能够对应于正在执行被编程为使处理器执行该功能/过程的软件/固件的处理器，和/或能够对应于在存储器或存储设备中具有可用于由处理器执行以执行该功能/过程的软件/固件的处理器。还应当注意，“被配置成”执行一个或多个功能或过程的处理器也能够对应于被特别制造或”布线“以执行功能或过程的处理器电路(例如，ASIC或FPGA设计)。此外，在被配置用于执行多于一个功能的元件(例如，处理器)之前的短语“至少一个”能够对应于各自执行这些功能的一个或多个元件(例如，处理器)，并且还能够对应于分别执行一个或多个不同功能中的不同功能的两个或更多个元件(例如，处理器)。
另外，术语“邻近”能够表示：一个元件相对靠近但不接触另一个元件；或者该元件与该另一部分接触，除非上下文清楚地另外指出。
尽管已经详细描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的最广泛形式的主题和范围的情况下，能够进行本文公开的各种改变、替换、变化和改进。
本专利文件中的描述不应被解读为，暗示任何特定元件、步骤、动作或功能是必须包括在权利要求范围中的基本元件：专利主题的范围仅由允许的权利要求限定。此外，这些权利要求都不旨在援引35USC§112(f)，除非确切的词语“用于…的装置”后面紧跟分词。

Claims (13)

1.一种用于确定车床(2)的切削样式(1)的计算机实现的方法，所述车床是由控制设备(6)数字化控制的并且包括具有作用在工件(5)上的刀具(4)的工具(3)，所述工件(5)具有起始轮廓(7)和待通过根据所述切削样式(1)切削所述工件(5)来实现的目标轮廓(8)，
所述方法包括：
确定所述切削样式(6)的第n层的路径，所述第n层包括：
对于n≥2：进给路径，所述进给路径呈线性和/或平行于所述目标轮廓(8)，所述进给路径起始于点E_n-1并结束于点S_n；
圆形进给路径，所述圆形进给路径在具有半径rS_n的点S_n处开始相切于所述目标轮廓(8)并结束于点IS_n；
中间路径，所述中间路径呈线性和/或平行于所述目标轮廓(8)，所述中间路径起始于点IS_n并结束于点IE_n；
圆形退出路径，所述圆形退出路径起始于点IE_n并相切于所述目标轮廓(8)在具有半径rE_n的点E_n处结束；
对于n≥2：平滑路径，所述平滑路径呈线性和/或平行于所述目标轮廓(8)，所述平滑路径起始于点E_n，包括点S_n-1，并结束于点E_n。
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，
其中，对于所述第n层：
所述圆形进给路径结束于点IS_n并与起始于点IS_n处的所述中间路径相切；以及
所述圆形退出路径起始于点IE_n并与结束于点IE_n处的所述中间路径相切。
3.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，其中，初始层的圆形进给路径rS_i和圆形退出路径rE_i的半径大于所述切削样式(1)的最终层的圆形进给路径rS_f和圆形退出路径rE_f的半径。
4.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，其中，确定相应圆形进给路径的所述半径rS_n和终点IE_n，以及确定相应圆形退出路径的所述半径rE_n和起点IS_n，以便遵循给定的最大切削深度(9)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，其中，所述圆形进给路径的所述半径rS_n和所述圆形退出路径的所述半径rE_n分别从层n到层n+1减小。
6.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，其中，确定所述最终层的所述圆形进给路径的半径rS_f和所述圆形退出路径的半径rE_f，使得所述工件(5)的最大量的材料被去除，并且使得遵循具有所述刀具(4)的所述工具(3)方向的变化的给定极限。
7.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，其中，对于p＜i时的给定的第p层，对于不需要圆形进给路径的起始轮廓(7)和/或目标轮廓(8)，确定起始于点S_p并结束于点IS_p的呈线性的和/或平行于所述目标轮廓(8)的线性进给路径，或者其中，对于p＜i时的给定的第p层，对于不需要圆形退出路径的起始轮廓(7)和/或目标轮廓(8)，确定起始于点IE_p并结束于点E_p的呈线性和/或平行于所述目标轮廓(8)的线性退出路径。
8.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，其中，所述第n层还包括：
在所述第n层的所述平滑路径之后的重叠路径，
其中，对于所述重叠路径，沿所述平滑路径的移动起始于点S_n-1持续呈线性和/或平行于所述目标轮廓(8)经过距离d_o直到点To_n，并且在点S_n-1结束。
9.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，其中，所述控制设备(6)控制所述车床(2)，使得根据所确定的所述切削样式(1)切削所述工件(5)。
10.一种用于对车床(2)进行数字化控制的控制设备(6)，所述车床包括工具(3)，所述工具具有作用在工件(5)上的刀具(4)，所述工件(5)具有起始轮廓(7)和目标轮廓(8)，通过根据切削样式(1)切削所述工件(5)来实现所述目标轮廓，其中，所述控制设备(6)被布置和配置用于通过执行以下步骤来确定所述车床(2)的切削样式(1)：
确定所述切削样式(6)的第n层的路径，所述第n层包括：
对于n≥2：进给路径，所述进给路径呈线性和/或平行于所述目标轮廓(8)，所述进给路径起始于点E_n-1并结束于点S_n；
圆形进给路径，所述圆形进给路径在具有半径rS_n的点S_n处开始相切于所述目标轮廓(8)并结束于点IS_n；
中间路径，所述中间路径呈线性和/或平行于所述目标轮廓(8)，所述中间路径起始于点IS_n并结束于点IE_n；
圆形退出路径，所述圆形退出路径起始于点IE_n并相切于所述目标轮廓(8)在具有半径rE_n的点E_n处结束；
对于n≥2：平滑路径，所述平滑路径呈线性和/或平行于所述目标轮廓(8)，所述平滑路径起始于点E_n，包括点S_n-1，并结束于点E_n。
11.根据权利要求10所述的控制设备(6)，其中，所述控制设备(6)被布置和配置用于控制所述车床(2)，使得根据确定的所述切削样式(1)来切削所述工件(5)。
12.一种车床(2)，包括具有作用于工件(5)上的刀具(4)的工具(3)和根据权利要求10或11所述的用于数字化控制所述车床(2)的控制设备(6)。
13.一种编码有可执行指令的计算机可读介质(10)，当执行所述可执行指令时，使根据权利要求10或11所述的控制设备(6)或根据权利要求10所述的车床(2)执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
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