CN101636239A - 边缘修整系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于诸如聚碳酸酯之类的物品的边缘修整系统。系统包括多用途边缘修整工具(10)，该工具(10)整平和修光工件(60)的边缘。工具包括具有下凹复曲表面的成形刀具部分(14)、和具有圆柱形形状的直线刀具部分(12)。出屑槽一般与工具的轴线一道延伸，并且限定直线切削刃(24)和成形切削刃(26)。系统可以包括具有嵌套在平台内的真空杯的夹具(30)，从而由静摩擦固定成形工件，允许工件边缘使用多用途边缘修整工具被整平和光滑地修整，而不损坏或损伤工件的表面。

Description

边缘修整系统
背景技术
[0001]由塑料、聚碳酸酯、及类似树脂基化合物制成的物品典型地使用注射模压、真空成形、或吹塑成形技术形成和制造。由这样的模具生产的零件常常具有要求进一步修整工作的边缘，该修整工作包括切除或整平从模压零件的边缘突出的凸片、整平粗糙或不规则部分、修平边缘以使它们较不粗糙、及使边缘光滑以形成凸起或圆形边缘。
[0002]模压零件的多余部分的除去一般通过将工件放置在夹具中并且然后使用高速旋转切削工具而进行，该高速旋转切削工具具有直的切削刃或唇缘，该切削刃或唇缘与旋转轴线相平行，并且形成在大致圆柱形的切削工具中。在修整零件上形成光滑、圆形凸起边缘普通采用相同的夹具，但不同的成形工具，该成形工具在下凹表面中形成的切削刃，该下凹表面构造成用于产生被修整件的所需凸起边缘。
[0003]在需要执行整平和边缘成形这两个任务的场合，操作人员必须更换在旋转动力源内的工具。多个工具要求操作人员用每个工具处理成批量的产品，或者要求操作人员对于每件产品用成形刀具除去和更换直线刀具。当大量工件需要在紧密公差水平下修整(包括其中修整过程由计算机辅助制造技术执行的修整过程的情形，例如使用机器人定位和导向工具)时，这些不足更为凸显。
[0004]而且，当修整塑料或聚碳酸酯面板的边缘时，重要的是，牢固地夹持工件以防止“震颤”、使对于边缘的无阻碍接近最大、及使对于面板的损坏或损伤最小。当非平面面板要固定在夹具中准备边缘修整工作时，出现另外的难题。
发明内容
[0005]本发明提供一种利用夹具和边缘修整工具的边缘修整系统。在一个实施例中，工件被保持在夹具中，同时其边缘由多用途工具修整，该多用途工具包括：圆柱形刀柄，能插入到旋转动力源中；成形刀具部分，具有由至少一个切削刃中断的下凹表面；及直线刀具部分，具有由直线切削刃中断的大致圆柱形表面。在多用途刀具的一个实施例中，至少一个出屑槽从直线刀具部分连续地延伸并穿过成形刀具部分，出屑槽的边缘限定两个部分的切削刃或唇缘。出屑槽可以大体上是纵向的并且与工具的轴线相平行，或者它可以对于轴线是倾斜的或螺旋的。在一个实施例中，肩部部分布置在刀杆部分与成形刀具部分之间，以接合转动筒夹的端部和确实地限制插入。
[0006]所述系统包括用来固定工件的夹具，该夹具在一个实施例中包括成形以接收工件的光滑表面的平台，平台包括多个真空元件，这些真空元件排列在平台内，并且构造成通过静摩擦将工件的光滑平面牢固地抵靠平台接合和固定。在另一个实施例中，工件的边缘被有利地暴露，以允许多刀工具例如修整工件的边缘。所述系统允许人类操作者或机器人进行边缘的直线切削以及圆形凸起边缘的切削和修整，而无需更换工件或在夹具中重新定位工件，并且允许工件以允许对于工件边缘无障碍接近的方式牢固地固定，而且这使工件的损坏或损伤最小。
附图说明
[0007]图1是多刀工具的侧视图，该多刀工具具有形成一个直线部分(straight portion)和一个成形部分(contour portion)的切削刃的直线纵向出屑槽(flute)；
[0008]图2是从在图1中所示的切削工具的下端部看到的端视图；
[0009]图3是切削工具的侧视图，该切削工具具有形成直线和成形部分的切削刃的螺旋出屑槽；
[0010]图4是能够与系统一同使用的夹具的一个实施例的俯视图；及
[0011]图5是在图4中所示的大致沿线5-5得到的夹具的剖视图。
具体实施方式
[0012]优选实施例的如下描述在本质上仅仅是示范性的，并且决不打算限制本发明或其应用或使用。
[0013]本发明是一种用来将工件保持在夹具中并且修整其边缘的系统。在一个实施例中，多刀工具与旋转动力源组合地使用以切削或整平材料，包括近似平面的材料，这些材料要求比较光滑的直线边缘或圆形凸起边缘。例如，聚碳酸酯面板-包括安装在机动车辆中的光学透明聚碳酸酯窗用玻璃(即车窗)，在安装之前典型地要求边缘的整平和修整。用于聚碳酸酯面板的模压过程典型地产生这样的面板：该面板具有用于处置的一个或多个凸片、和或许一个或多个“闸门”，树脂通过这些“闸门”被注射到模具中。这些突起在安装之前必须整平。另外，模压面板的边缘可能要求修圆和修光，以典型地匹配除去凸片和闸门后的表面轮廓和外观。在聚碳酸酯汽车窗用玻璃中，边界边缘典型地被修整为比较光滑的圆形表面。连结到旋转动力源上的工具通常用于这样的操作，使直边缘旋转工具用来整平不需要的突起或切除过大尺寸部分，并且下凹形旋转工具用来形成圆形周缘边缘。
[0014]图1表示包括直线刀具部分12和成形刀具部分14的多刀工具10。刀柄16是圆柱形的，并且插入到旋转动力源的筒夹或夹盘中。在刀柄16下面是肩部18，该肩部18具有比刀柄16大的直径。肩部18构造成接合筒夹的外表面，由此用作进入筒夹中的插入限制，并且允许用于机器人编程操作的定位尺寸，这些操作包括其中工件被保持在适当夹具中的操作，该适当夹具相对于机器人一致地定位工件。
[0015]成形刀具部分14一般包括在两个凸台15之间的下凹复曲(toroidal)表面，其中心位于穿过工具10纵向延伸的轴线X上。直线刀具部分12布置成与刀具部分14相邻(由锥形部分分离)，并且形状是圆柱形的。成形刀具部分14和直线刀具部分12的圆周表面都由这些相应部分的在下凹复曲表面和圆柱形表面中形成的至少一个切削刃所中断。在一个实施例中，切削刃由加工到各表面中的出屑槽20形成。在图1和2中所示的工具10包括两个径向相对的出屑槽20。每个出屑槽包括至少一个平面部分22，该平面部分22分别被切削或磨削进入成形刀具部分14和直线刀具部分12的复曲和圆柱形表面。如在图1和2中所示的那样，平面部分22沿与轴线X大体并行的平面纵向延伸。出屑槽20由出屑槽表面部分23进一步限定，该出屑槽表面部分23与平面部分22相对。在所示的实施例中，出屑槽表面部分23为非平面的，并且大体上与平面部分22相垂直。
[0016]直线刀具部分12的圆柱形表面与出屑槽20的平面部分22的交线在直线刀具部分12上限定切削刃或唇缘24。类似地，出屑槽20的平面部分22在成形刀具部分14上限定成形切削刃26。
[0017]以例如30,000-50,000rpm的转速快速转动的多刀工具10因而可在其直线刀具部分12处与工件的边缘相接合，以切除面板部分和整平多余凸片。操作人员(包括编程成执行任务的机器人或机器)可绕工件的整个圆周导向转动工具。在整平之后，采用直线刀具部分12，操作人员可简单地沿轴线X稍微平移工具，然后第二次行进相同的周边路径，以使用成形刀具部分14形成光滑凸起边缘。这里公开的实施例产生合理的光滑边缘，而不要求用于典型用途的进一步砂磨或修光。
[0018]多刀工具可以具有诸如碳化钨之类的金属或金属合金的整体构造。可选择地，多刀工具10在直线刀具部分12和/或成形刀具部分14中可以具有包括金刚石的切削刃。而且，工具可以涂有钛涂层，以便降低操作温度和保持切削刃24和26锋利以延长工具的使用寿命。尽管图1和2表示在多刀工具10中形成的两个出屑槽20，但依据用途，限定单个切削刃的单个出屑槽或具有多个切削刃的三个或更多个出屑槽可能是适当的。而且，将认识到，直线刀具部分12和成形刀具部分14沿工具10的轴向位置可颠倒。
[0019]在所示的实施例中，出屑槽20从直线刀具部分12连续地延伸到成形刀具部分14中。然而，出屑槽20在直线刀具部分12与成形刀具部分14之间可以是不连续的。另外，在直线刀具部分12中的出屑槽20的部分可以与在成形刀具部分14中的出屑槽20的部分周向偏移。
[0020]图3示出本发明的另一个实施例，表示以螺旋型式形成在多刀工具10上的出屑槽20。出屑槽20也能以倾斜平面型式形成在多刀工具上，将出屑槽平面22定向成对于轴线X倾斜，大致近似在图3中示出的逐渐螺旋线。通过以这种型式倾斜切削刃24和26，可以实现一定的优点，如较长寿命和对于由多刀工具10除去的材料的改进定向控制。(这里和在权利要求书中所使用的“直线切削刃”是指在直线刀具部分12上的切削刃)。
[0021]在本发明的另一个方面，工具，例如多刀工具10，用来修整在真空辅助夹具30内保持的工件60的各部分。夹具30主要包括多个真空元件，如嵌套在成形平台34内的真空杯32。在一种用途中，工件60可以是透明聚碳酸酯面板，该面板具有跨过其一个或两个近似平面的维度的弯曲轮廓，如在图5中所示的那样。多个真空杯32以适当放置和数量嵌套在成形平台34内，以在真空源36的致动时，抵靠成形平台34的对应成形表面牢固地固定工件60的光滑表面。因而，成形平台34设计成互补地接合工件60的光滑成形表面。优选地，成形平台34包括无损坏、无滑移表面，如聚氨基甲酸乙酯材料。在所示的实施例中，聚氨基甲酸乙酯材料整体地形成成形平台34。成形平台34也是足够刚性的，以承受由在工件60与真空杯32之间的相互作用所施加的压力，它们处于由真空源36产生并借助于一根或多根真空管线38施加到真空杯32上的负压力(真空)下。在优选实施例中，每个真空杯32具有波纹管部分33，并且布置在成形平台34内，从而真空杯32的波纹管的一部分接合工件60的光滑表面，并且在真空致动时溃缩以稍低于成形平台34的表面，由此保证在工件60与成形平台34之间的紧密和固定接合。
[0022]成形平台34可以具有接合表面，该接合表面的面积比工件60的光滑侧的面积小。这样一种设计允许工具，如多刀具边缘修整工具10，对工件60的边缘进行加工，而不被夹具元件妨碍。然而，要理解，成形平台34可构造成具有外周界，如果一个或多个边缘不要求修整加工，则该外周界在一个或多个平面尺寸中超越工件60延伸。
[0023]在图4和5中所示的实施例中，成形平台34被固定到基座40上，该基座40包括诸如铝或钢之类的刚性金属。连结到基座40上的、并且绕工件60的周界布置的是多个工件定位器50，这些工件定位器50在可伸缩活塞54的端部处具有接触表面52。在一个实施例中，工件定位器50被气动地供给动力，并且可调节成以高度可靠性和精度延伸和缩回。
[0024]在操作中，将工件60放置在成形平台34上的接近位置中。工件定位器50然后被气动地致动，以将活塞54延伸到精确预定位置，从而使接触表面52与在工件60的边缘62上的接合区域相接合，由此定位工件60。在工件60被如此定位之后，真空源36被致动，导致通过真空管38和真空杯32的负空气压力。负压使波纹管33溃缩，并且使工件60以足够的静态摩擦紧密地抵靠成形平台34被抽吸，以固定工件60，以防止其相对于夹具30的运动。
[0025]如此固定后，系统允许工件60由诸如多刀工具10之类的工具加工。机器人可以分两个过程(pass)绕工件60的周界边缘62引导快速旋转的多刀工具10，借此第一过程用来使用多刀工具10的直线刀具部分12切削或整平边缘62的多余材料。机器人然后沿轴线X平移多刀工具10并且大体重复相同的过程，这次抵靠工件60的边缘62应用工具10的成形刀具部分14以修整边缘。所示的实施例允许这些边缘被修整，而没有工件运动或震颤，并且在其中工件60接触夹具30的点处不损坏或损伤工件60。
[0026]尽管以上描述构成本发明的一个或多个实施例，但将认识到，本发明易于被修改、变更及改变，而不脱离附属权利要求书的适当范围和清楚意义。

Claims (25)

1.一种边缘修整系统，包括用来对固定到夹具上的工件进行加工的多用途边缘修整工具，所述工具包括圆柱形刀柄，该圆柱形刀柄绕轴线对中，并且能插入到旋转动力源中，所述工具包括成形刀具部分，该成形刀具部分包括下凹复曲表面，该下凹复曲表面绕所述轴线对中，并且由至少一个成形切削刃中断，所述工具还包括直线刀具部分，该直线刀具部分包括圆柱形表面，该圆柱形表面绕所述轴线对中，并且由至少一个直线切削刃中断。
2.根据权利要求1所述的边缘修整系统，其中，所述成形切削刃由在所述复曲表面内形成的出屑槽限定。
3.根据权利要求2所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由与所述轴线大体并行的平面表面至少部分地限定。
4.根据权利要求2所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由相对于所述轴线倾斜的平面至少部分地限定。
5.根据权利要求2所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由相对于所述轴线呈螺旋形的弯曲表面至少部分地限定。
6.根据权利要求2所述的边缘修整系统，其中，所述成形切削刃还包括金刚石。
7.根据权利要求1所述的边缘修整系统，还包括肩部，该肩部具有比所述刀柄大的直径，并且布置在所述刀柄与所述成形刀具部分之间，而且构造成与筒夹或夹盘相接合。
8.根据权利要求1所述的边缘修整系统，其中，所述直线切削刃由在所述圆柱形表面内形成的出屑槽限定。
9.根据权利要求8所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由与所述轴线大体并行的平面表面至少部分地限定。
10.根据权利要求8所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由相对于所述轴线倾斜的平面表面至少部分地限定。
11.根据权利要求8所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由相对于所述轴线呈螺旋形的弯曲表面至少部分地限定。
12.根据权利要求8所述的边缘修整系统，其中，所述直线切削刃还包括金刚石。
13.根据权利要求1所述的边缘修整系统，还包括两个径向相对出屑槽，每个出屑槽限定所述成形切削刃和所述直线切削刃中的至少一个。
14.根据权利要求1所述的边缘修整系统，其中，所述成形切削刃和所述直线切削刃由共用出屑槽限定，该共用出屑槽在所述成形刀具部分与所述直线刀具部分之间连续地延伸。
15.根据权利要求1所述的边缘修整系统，其中，所述工具是整体结构。
16.根据权利要求1所述的边缘修整系统，还包括用来固定所述工件的夹具。
17.一种边缘修整系统，包括：
夹具，用来固定工件；和
多用途边缘修整工具，用来对由所述夹具固定的所述工件进行加工，所述工具包括圆柱形刀柄，该圆柱形刀柄绕轴线对中，并且能插入到旋转动力源中；所述工具包括成形刀具部分，该成形刀具部分包括绕轴线对中的下凹复曲表面，并且具有在所述复曲表面内形成的出屑槽，该出屑槽限定成形切削刃；所述工具还包括直线刀具部分，该直线刀具部分包括圆柱形表面，该圆柱形表面绕所述轴线对中，所述出屑槽延伸通过所述圆柱形表面，并且限定直线切削刃；其中所述出屑槽在所述成形刀具部分与所述直线刀具部分之间连续地延伸。
18.根据权利要求17所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由与所述轴线大体并行的平面表面至少部分地限定。
19.根据权利要求17所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由相对于所述轴线倾斜的平面表面至少部分地限定。
20.根据权利要求17所述的边缘修整系统，其中，所述出屑槽由相对于所述轴线呈大体螺旋形的弯曲表面至少部分地限定。
21.根据权利要求1所述的边缘修整系统，其中，所述夹具包括嵌套在成形平台内的多个真空元件，所述真空元件和所述成形平台的接合表面布置成与所述工件的表面互补地接合。
22.根据权利要求21所述的边缘修整系统，其中，所述接合表面的面积小于所述工件的光滑侧面。
23.根据权利要求21所述的边缘修整系统，还包括与所述工件可接合的多个可伸缩工件定位器。
24.根据权利要求23所述的边缘修整系统，其中，所述多个可伸缩工件定位器是能延伸的，以与所述工件的所述接合区域相接合并相对于所述成形平台定位所述工件；并且是能缩回的，以允许对于在所述成形平台上的所述接合区域的一个或多个的接近。
25.根据权利要求24所述的边缘修整系统，其中，所述多个可伸缩工件定位器中的至少一个被气动地操作。
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