[发明专利]用于工件的机械加工和检查的方法

说明书

本发明涉及一种用于在工具机（1）中、优选地在电火花刻模机中加工工件（11）并检查已加工工件表面的方法。该方法包括至少一个加工工艺中断，在该加工工艺中断期间检查工件（11）的已加工表面。在所述加工工艺中断期间，借由数字相机（12）在工具机（1）上拍摄已加工工件表面的至少一个图像。由一个或两个图案识别算法（PRA‑D，PRA‑S）处理图像，该图案识别算法之前已经被训练用于确定表面特性（诸如，在该至少一个图像上拍摄的已加工工件表面的粗糙度参数、功能表面特性和/或特性缺陷）。使用所确定的表面特性在调整或者不调整加工参数的情况下恢复工件表面的加工。本发明包括具有对应功能的工具机（1）。

技术领域

本发明以便涉及一种工具机，并且更具体地涉及一种改进的机械加工方法，该方法包括基于被机械加工的表面的图像而表征被机械加工的表面。原位拍摄图像意味着在机械加工工艺中断期间在工具机上拍摄图像。借由之前训练的图案识别算法来评估表面特性。

背景技术

在工具机上机械加工部件的结果是使工件具有特定的几何形状，并且也具有特定的表面特性。工件的表面特性在大多数情形中变成所述工件的特别重要的属性。特别地，电火花刻模加工（EDM）工艺允许通过压印负形电极而在工件中复制该形状。

为了实现材料移除，在工具电极与工件之间实施一系列电火花，从而在工件上留下不同程度的粗糙表面。如所述，该表面是非常重要的，因为在大多数刻模加工工艺中，所形成的工件是用作注塑成型工艺的模具以便由塑料或金属大量制造物体，因此复制了模具的表面结构。

表面特性可以由美学原因或功能原因或者由两者来确定。刻模加工工艺形成非常均匀、基本上各向同性的机械加工表面。该工艺能够适于形成例如易于脱模工艺的表面以使得从模具中更容易且快速地移除最终产品，并且在脱模工艺期间部损坏所述产品。

在其他情形中，已加工工件是能够直接使用或者采用最少的额外加工而使用的最终部件，例如，类似整形植入物。在此，适当的表面能够在外科植入之后使得骨骼容易地在植入物上生长。

因此，对于任何加已工工件的必要的验收标准是实现期望的表面特性。

根据当前的实践，最常见的是在机械加工工艺结束时从EDM机移除工件，清洁并干燥，并且随后借由粗糙度测量装置和坐标测量机（CMM）对其进行测量。

然而，如果测得的表面粗糙度或尺寸并未匹配要求，则无法校正误差，在码垛工件的情形中也是如此。这是由于下述事实：恢复机械加工所需的工件和电极的精确的重新定位以及重新创建微小的间隙条件在许多情形中是不可能。根据模具的类型、大小和复杂程度，这导致成本变得非常重要。

尽管大约30年前已经引入了非接触表面检查系统，但触觉仪器是广泛使用的。实际上，通常采用探针式轮廓测量仪器来测量粗糙度。通过线性扫描或者有时通过彼此接近的多个平行扫描来测量表面特性。获得整个表面的测量是不可能的或者只能通过大量的工作量来获得。

在此所测量的特征是：根据ISO 4287的粗糙度轮廓的算术平均Ra，粗糙度轮廓的最大高度Rz，轮廓单元的平均宽度RSm等。这些产品例如由英国莱斯特的Taylor HobsonLtd.,公司制造。这种测量仪器的成本是相当大的。虽然理论上能够获得在原位测量部件的便携式粗糙度测量仪器，但由于部件的小尺寸、需要在机器上准备测量表面、或者由于不能原位接近加工区域等，这些仪器很少地能够应用。

另一问题在于，作为EDM，热加工、微型裂纹、灼烧部、点蚀和其他缺陷能够出现在机械加工表面上。这些缺陷并非由所提到的常规仪器识别，并且因为它们降低了部件的使用寿命，所以当机械加工部件用于医疗或航天领域的部件时它们能够产生灾害性的后果。

尽管常规的粗糙度测量仪器提供轮廓幅值参数、轮廓间距参数和混合参数，但它们不能安全地识别功能结构或者更通常的表面的特定物理属性。在该上下文中，术语“功能结构”意指提供特定物理属性（诸如：超疏水属性、疏油属性、抗菌属性等）的表面的几何特征。能够通过激光加工或通过EDM机械加工而有意的获得这种表面。