[发明专利]机床、测量设备、生成工作数据的方法以及熔覆方法

说明书

本发明涉及一种机床(10)，其包括机器控制器(19)、机器框架(11)、工件台(13)、刀架(14)其优选按照某标准制成、多个平移和/或旋转轴(12a，12b)其用于调节工件台(13)和刀架(14)之间的相对位置、刀库(16)用于存放一个或多个材料去除尤其切削刀具(15)、刀具更换机构用于在所述刀架(14)和所述刀库(16)之间自动输送刀具、可插入到所述刀架(14)上的熔覆焊接头(20)、以及存储设备(25)其用于存储在刀架(14)之外的所述熔覆焊接头。

本发明涉及一种机床、一种测量设备、一种用于工件的温度设定的设备、一种用于生产工作数据的方法、以及一种熔覆方法。

到目前为止，熔覆焊接作为一种建设性的工作方法主要用于给物品覆盖一层所期望的涂层或者用于接近最终轮廓补焊。对于通过激光熔覆手段进行完整的工件制造工艺来说，以下几个方面尤其会出现问题：

熔覆焊接本身是一种具有较低严谨性的建设性方法。仅仅熔覆焊接这一步骤本身的不精确性就会导致1mm或其以上的误差。

除此之外，堆焊是一个“热”加工过程。焊接材料呈液体，并且通常具有高于1500℃的温度。当进行涂覆或局部维修时，在相对大型的散热片上进行材料覆盖，从而使所涂材料能很快冷却下来。与此相反，当对一个完整的工件进行制造时，在焊接材料附近并没有冷的散热片。只有较先完成焊接的工件自身部分在附近，这些部分本身仍是热的。然后，所涂材料相对快速冷却下来(铁/钢)到低于赤热(低于500℃)，但仍然会出现工件温度相对较高。它们可能为100到200℃之间或以上。铁的热膨胀系数为10^-5/℃。工件制造温度(例如300℃以上)和使用温度(例如室温)之间300℃的温度变化将导致3×10^-3或3‰的尺寸变化。当一个工件的整体尺寸例如为100mm时，该尺寸的温度变化为300μm。在许多领域，如此的尺寸是不能被接受的。

US 7020539 B1描述了一种用于制造或修补某一部分的方法。该系统包括一个熔覆站用于连续涂敷二维材料层以形成所述三维部分。它还包括一个工作站用于至少去除一个或多个所涂二维层的一部分。材料涂敷可以通过激光堆焊(激光熔覆)方式来完成。可设置多轴机器人用于涂敷材料。该工作站包括一个多轴加工机和一个自动换刀器。

Nowotny等人在“MM Das Industriemagazin”杂，2009第17期，第42页起所发表的文章“Laser-Einheit macht Auftragsschweiβen auf Bearbeitungszentrum”中描述了一种可通过锥形联轴器插入数控机床主轴的激光加工光学器件。焊接材料经由粉末喷嘴供应到激光燃点处。在该同一台机器上，可对工件进行铣削。

本发明的任务是提供一种机床、一种熔覆焊接的方法、及其部件，其允许通过激光熔覆精确制造工件。

这个目的是通过独立权利要求的特征实现的。从属权利要求旨在本发明的优选实施例。

一种机床包括机床控制器、机架、工件台、刀架其为主轴的驱动端口、用于调节工件台和刀架之间相对位置的多个平移和/或旋转轴、刀具库、换刀机构、可插入到所述刀架上的熔覆焊接头(熔覆头)、和用于固持脱离刀架后的熔覆头的存储装置。所述刀架优选按照某种标准(SK，HSK)而造。所述刀具库用于一个或多个材料烧蚀工具、尤其是切削刀具。所述换刀机构用于刀架和刀具库之间自动传输刀具，其可包括自动操作臂用于刀架和刀具库之间传送刀具。其中，所述存储装置可以与所述刀具库分离而设。

熔覆焊接(熔覆)和材料切除之间的自动切换导致工作进程快速具有很好的可预测性，从而热工状况和效果都具有更好的可预测性并且可以在生产计划中被预估。

所述存储装置可以包括一个传送装置其用于在某一停放位置和某一交换位置之间平移地和/或旋转地传送所持熔覆头，所述交换位置可被所述刀架访问以摘取或送回所述熔覆头。