CN103878591B - 金属件加工方法 - Google Patents

Abstract

一种金属件加工方法，其包括以下步骤：提供一个机床，其包括相互配合的工作台、车刀进给装置及刮刀进给装置，该车刀进给装置包括车刀，该刮刀进给装置包括刮刀；将工件定位于工作台上;该工作台带动该工件旋转；该车刀进给装置控制该车刀向该工件高速往复进给，以实现对旋转的工件进行周向加工；该车刀进给装置相对工作台平移，从而于工件的顶部进行车削加工；该工作台停止转动；该刮刀进给装置驱动刮刀绕工件边缘移动，以对工件边缘部分进行高速刮削。本发明提供的加工方法，加工效率高且加工出来的表面光洁度较高。

Description

金属件加工方法

技术领域

本发明涉及一种金属件加工方法，特别涉及一种车刮复合的金属件加工方法。

背景技术

一些电子装置的金属壳体，如平板电脑、手机的壳体，通常包括顶部区域及由顶部区域边缘向同一侧弯折延伸形成的边缘区域。顶部区域通常面积较大，且为具有非回转特征的平面或曲面，而边缘区域相对顶部区域面积较小，且具有拐角。由于传统的铣刀为非连续性铣削，面积相对较大的顶部区域若用铣刀铣削，则很难一次达到所要求的表面光洁度。因此，工件还需进行抛光等后续处理，降低了加工效率。传统的车刀通常用于车削具有回转特征的工件，且其难以对加工面积相对较小的边缘区域及其拐角进行加工。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种能够提高加工效率及表面光洁度的金属件加工方法。

一种金属件加工方法，其包括以下步骤：

一种金属件加工方法，其包括以下步骤：

(1)提供一个机床，其包括机台、工作台、移动装置及车刀进给装置，该工作台装设于机台上，该移动装置沿第一方向滑动地装设于该机台上并位于该工作台的上方，该车刀进给装置沿与第一方向垂直的第二方向滑动地装设于该移动装置上，该车刀进给装置包括车刀进给模组及车刀，该车刀在该移动装置的带动下沿第一方向及第二方向运动，该车刀进给模组驱动该车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作往复运动，该机床还包括装设于该移动装置上且邻近该车刀进给装置的刮刀进给装置，该刮刀进给装置包括有刮刀，该移动装置能够驱动该刮刀沿第一方向及第二方向运动，该刮刀进给装置能够驱动该刮刀沿第三方向运动并绕平行第三方向的轴线进行转动，该车刀进给装置还包括刀座与安装座，该安装座沿第三方向设有导向部，该刀座与该导向部滑动相接，该车刀通过该刀座与该安装座相接，该刀座包括主体及凸设于该主体上的滑动板，该滑动板远离该主体一端伸入该安装座并与该导向部滑动相接，该主体设置于该安装座外侧并与该车刀固定相接；

(2)将工件定位于该工作台上，该工件包括顶部及由顶部边缘延伸形成的侧部；

(3)该移动装置带动该车刀进给装置抵靠该工件的顶部；

(4)该工作台带动该工件绕平行第三方向的轴线旋转；

(5)该车刀进给装置控制该车刀向该工件沿第三方向高速往复进给，以实现对旋转的工件顶部进行周向加工；

(6)该移动装置带动该车刀进给装置相对该工作台平移以实现径向加工，从而对该工件的顶部进行车削加工；

(7)该工作台停止转动，该车刀停止工作；

(8)该移动装置带动该刮刀进给装置移动至该工件侧部；以及

(9)该刮刀进给装置带动该刮刀沿预设路线绕工件的侧部移动，以对该工件侧部进行刮削。

一种金属件加工方法，其包括以下步骤：

(1)提供一个机床，其包括机台、工作台、移动装置及车刀进给装置，该工作台装设于机台上，该移动装置沿第一方向滑动地装设于该机台上并位于该工作台的上方，该车刀进给装置沿与第一方向垂直的第二方向滑动地装设于该移动装置上，该车刀进给装置包括车刀进给模组及车刀，该车刀在该移动装置的带动下沿第一方向及第二方向运动，该车刀进给模组驱动该车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作往复运动，该机床还包括装设于该移动装置上且邻近该车刀进给装置的刮刀进给装置，该刮刀进给装置包括有刮刀，该移动装置能够驱动该刮刀沿第一方向及第二方向运动，该刮刀进给装置能够驱动该刮刀沿第三方向运动并绕平行第三方向的轴线进行转动，该车刀进给装置还包括刀座与安装座，该安装座沿第三方向设有导向部，该刀座与该导向部滑动相接，该车刀通过该刀座与该安装座相接，该刀座包括主体及凸设于该主体上的滑动板，该滑动板远离该主体一端伸入该安装座并与该导向部滑动相接，该主体设置于该安装座外侧并与该车刀固定相接；

(2)将工件定位于该工作台上，该工件包括顶部及由顶部边缘延伸形成的侧部；

(3)该移动装置带动该刮刀进给装置移动至该工件侧部；

(4)该刮刀进给装置带动该刮刀沿预设路线绕工件的侧部移动，以对该工件侧部进行刮削；

(5)该工作台停止转动，该刮刀停止工作；

(6)该移动装置带动该车刀进给装置抵靠该工件顶部；

(7)该工作台带动该工件绕平行第三方向的轴线旋转；

(8)该车刀进给装置控制该车刀向该工件沿第三方向高速往复进给，以实现对旋转的工件顶部进行周向加工；以及

(9)该移动装置带动该车刀进给装置相对该工作台平移以实现径向加工，从而对该工件的顶部进行车削加工。

该金属件加工方法通过该工作台的旋转与车刀进给装置的高速往复进给相互配合，同时结合车刀进给装置相对工作台平移，实现了对工件的顶部连续进给加工，因而加工出来的表面光洁度较高，而刮刀进给装置绕工件边缘移动以对边缘及其拐角进行高速刮削加工。

附图说明

图1是本发明第一实施方式所采用的机床的立体示意图。

图2是图1所示的机床的立体分解示意图。

图3是车刀进给装置与刮刀进给装置的立体分解示意图。

图4是图3所示的车刀进给装置的立体分解示意图。

图5是经由图1所示机床加工出的具有非回转曲面的工件的立体示意图。

图6是图5所示工件沿Ⅵ-Ⅵ线的剖视图。

图7是本发明的金属件加工方法的步骤流程图。

图8是本发明第二实施方式所采用的机床的作业示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1及图2，本发明第一实施方式的金属件加工方法所采用的机床100用于给工件300进行金属加工。机床100包括机台10、工作台20、移动装置30、车刀进给装置40、刮刀进给装置50及控制器(图未示)。工作台20装设于机台10上，用于放置工件300(如图5所示)。移动装置30移动地装设于机台10上并位于工作台20的上方，车刀进给装置40与刮刀进给装置50相邻装设于移动装置30上。控制器(图未示)与工作台20、移动装置30、车刀进给装置40及刮刀进给装置50均电性相接。移动装置30依控制器的指令能够带动车刀进给装置40及刮刀进给装置50沿着X/Y轴方向运动，即沿着相互垂直的第一方向与第二方向运动。

机台10包括基座11及平行间隔凸设于基座11上的两个支撑体13。每个支撑体13远离基座11的一面设置有第一滑轨131。在本实施例中，第一滑轨131沿着平行X轴的方向延伸。

工作台20包括两个座体21、第一旋转驱动件23、转轴25及第二旋转驱动件27。两个座体21大致平行间隔设置于基座11的大致中部位置，并位于两个支撑体13之间。第一旋转驱动件23装设于其中一个座体21上，转轴25连接于第一旋转驱动件23与另一个座体21之间。第一旋转驱动件23能够驱动转轴25绕α轴(平行第二方向)转动。第二旋转驱动件27设置于转轴25的大致中部位置处，用于驱动放置于其上的工件绕β轴转动。其中，α轴平行Y轴方向，β轴与Z轴方向平行(与第一方向、第二方向均垂直的第三方向)。第一、第二旋转驱动件23、27都与控制器电性相接。本实施方式中，第一、第二旋转驱动件23、27为直接驱动电机。

移动装置30滑动地装设于两个支撑体13上，并与两个支撑体13垂直相接，且位于工作台20的上方。移动装置30包括一个横梁31、两个滑动座33、两个第一驱动机构35及一个第二驱动机构37。横梁31两端分别与两个支撑体13滑动相接，且横梁31的延伸方向与Y轴平行。横梁31上形成有一对相互平行的第二滑轨311，第二滑轨311沿着Y轴方向延伸。两个滑动座33分别装设于横梁31的两端，并分别与两个支撑体13上的第一滑轨131滑动相接。两个第一驱动机构35分别装设于两个滑动座33朝向支撑体13的一面及装设于支撑体13，用于驱动横梁31沿第一滑轨131作沿X轴方向的运动。第二驱动机构37装设于横梁31上，用于驱动车刀进给装置40及刮刀进给装置50沿第二滑轨311作Y轴方向的运动。第一驱动机构35及第二驱动机构37均与控制器电性相接。本实施方式中，第一驱动机构35、第二驱动机构37均为直线电机。可以理解，第一驱动机构35、第二驱动机构37也可以用其它的驱动机构替代，伺服马达、气缸等；第一驱动机构35、第二驱动机构37的数量根据实际需要进行设定。

请结合参阅图3至图4，车刀进给装置40包括一个滑鞍41、一个安装座43、一个刀座45、两个车刀进给模组47及一个车刀49。滑鞍41滑动装设于横梁31的两个第二滑轨311上，并在第二驱动机构37的驱动下带动整个车刀进给装置40及刮刀进给装置50沿Y轴方向运动。滑鞍41背离横梁31的一面上，沿Z轴方向设有四个导轨413。四个导轨413两两为一组间隔设置。滑鞍41邻近基座11的一端，于两组导轨413之间，凸设有装设块415。安装座43邻近导轨413固定装设于滑鞍41上，安装座43包括一个两侧开口的框体431及两个安装板433。框体431邻近滑鞍41的侧壁的内表面上沿Z轴方向间隔凸设形成有两个导向部4317。框体431远离滑鞍41的侧壁的外表面上对应导向部4317形成滑槽4318，滑槽4318的两侧凸设形成有两个导向部4319。两个安装板433装设于框体431两侧，以从两侧将框体431封闭。刀座45包括主体451及大致垂直凸设于主体451上的滑动板453。主体451设置于安装座43的外侧。主体451朝向安装座43对应导向部4319形成有与导向部4319滑动相接的滑动部4511。滑动板453凸设于主体451上，其远离主体451的一端穿过从滑槽4318伸入框体431滑动地装设于两个导向部4317上。

两个车刀进给模组47收容并装设于安装座43内，且与控制器电性相接。两个车刀进给模组47用以驱动刀座45沿导向部4317、4319沿Z轴方向高速往复运动。在本实施方式中，两个车刀进给模组47均为直线电机。每个车刀进给模组47包括一个动子471及一个定子473。两个动子471分别装设于两个安装板433朝向框体431内部的侧壁上。可以理解，车刀进给模组47中的数量可以根据实际需要进行设置，如可以设置一个、三个等等。车刀49固定装设于主体451邻近基座11的一端，用于给工件进行车削加工。

刮刀进给装置50包括线性驱动机构53、固定座55、装设座56、转动驱动件57及刮刀59。线性驱动机构53包括驱动件531、丝杆533及丝杆螺母535。驱动件531固定装设于滑鞍41上，并位于横梁31的上方，丝杆533转动连接于驱动件531与装设块415之间。丝杆螺母535套设于丝杆533上并与丝杆533螺纹配合。连接板54与丝杆螺母535固定相接，并与滑鞍41上的导轨413滑动相接。固定座55固定装设于连接板54邻近基座11的一端，装设座56相对固定座55装设于连接板54的另一端。转动驱动件57穿设于固定座55与装设座56上，并与固定座55固定相接。刮刀59装设于转动驱动件57邻近基座11的一端。驱动件531能够驱动丝杆533转动，进而带动连接板54、转动驱动件57及刮刀59沿导轨413作平行于Z轴方向的运动。转动驱动件57能够驱动刮刀59绕平行Z轴方向的轴线转动。刮刀59可随滑鞍41进行X/Y方向的运动，并在线性驱动机构53的驱动下沿Z方向运动。

组装时，先将工作台20装设于两个支撑体13之间；再将横梁31组装于两个支撑体13上；后将第一驱动机构35装设于滑动座33及支撑体41上，将第二驱动机构37装设于横梁31上；随后，将车刀进给装置40及刮刀进给装置50装设于横梁31上，且与控制器相接。

请参阅图5与图6，经由机床100加工处理过的工件300为平板电脑或手机的金属材质制成的壳体，其大致为中空矩形块状。工件300包括一个顶部区域301及由顶部区域301的边缘延伸弯折形成的边缘区域303。顶部区域301的面积较大。本实施方式中，顶部区域301为具有非回转特征的曲面。边缘区域303远离顶部区域301部分大致为平面，其具有四个拐角3031。待加工的工件300包括顶部及有顶部边缘延伸弯折形成的侧部。

请参与图7，本发明实施方式的金属件加工方法包括以下步骤：

步骤S101，提供上述机床100。

步骤S102，将待加工的工件300定位于工作台20上。

步骤S103，第二驱动机构37驱动车刀进给装置40沿Y方向移动至工件300上方。

步骤S104，第二旋转驱动件27带动工件300旋转。

步骤S105，车刀进给模组47驱动车刀49依工件300的顶部区域301所需切削量沿Z方向向该工件300高速往复进给，以实现对旋转的工件300进行周向加工。

步骤S106，控制器控制移动装置30带动车刀49沿X方向移动以实现对旋转工件300径向的移动，从而加工出工件300的顶部区域301。

步骤S107，第二旋转驱动件27停止转动，进而工件300停止转动，且车刀49停止工作。

步骤S108，移动装置30带动该刮刀进给装置移动至工件300边缘。本实施例中，控制器控制第一驱动机构35、第二驱动机构37带动滑鞍41沿X/Y轴方向平移，从而使刮刀进给装置50移动至工件300边缘部分，其中，线性驱动机构53带动刮刀59沿Z方向移动至工件300的边缘某一位置。

步骤S109，刮刀进给装置50带动刮刀59沿预设路线绕工件300的边缘移动，以对工件300边缘部分进行刮削。本实施例中，控制器控制移动装置30带动刮刀59沿预设路径绕工件300的边缘移动，以实现对工件300的边缘部分进行高速刮削加工，其中，当到达工件300的拐角处时，转动驱动件57驱动刮刀59依拐角的预定设计角度转动，以使刮刀59沿拐角处表面的法线对拐角进行刮削。

可以理解，可以先用刮刀进给装置50的刮刀59对工件300的侧壁及侧壁端面进行刮削之后，再用车刀进给装置40的车刀49对工件300的顶部进行车削。可以理解，车刀进给装置40可以省略滑鞍41、安装座43及刀座45，车刀进给模组47可由其它能够进行高速往复运动的驱动机构替代，此时直接将车刀进给模组47滑动设置在横梁31的第二滑轨311上，车刀进给模组47可直接驱动车刀49沿Z轴方向作能够控制地高速往复运动。

可以理解，刮刀进给装置50可不安装于滑鞍41上，而单独设置一个滑板，该滑板装设于横梁31的第二滑轨311上，并将刮刀进给装置50滑动装设于该滑板上，以可以分别对车刀进给装置40及刮刀进给装置50在横梁31上的运动进行控制。

可以理解，线性驱动机构53中的驱动件531及丝杆533可由其它的驱动机构代替，如可进行直线运动的气缸，将该气缸滑动装设于该第二滑轨311上，再将转动驱动件57固定于该气缸的驱动轴上，对应地刮刀进给装置50可省略连接板54。

可以理解，工作台20可以直接由一个旋转驱动件设置于基座11上，只绕β轴转动。

可以理解，工作台20还可以设置成多轴工作台，以可以带动工件200多轴转动，从而方便对工件300进行多工位加工。

如图8，本发明第二实施方式的金属件加工方法中所采用的机床与第一实施方式中的机床100结构相似，其不同在于车刀进给装置(图未示)还包括一个邻近线性驱动机构(图未示)固定装设于滑鞍41a上的车刀驱动机构(图未示)。滑鞍41a滑动装设于横梁31a上，安装座43a与滑鞍41a为滑动相接。车刀驱动机构驱动安装座43a带动刀座及车刀49a沿平行于Z轴的Z1方向运动，从而使车刀进给装置40能够于Z1方向直接进行定位，以满足对多种型号工件300的加工。工件300定位于转动设置于转轴(图未示)上的第二旋转驱动件27a上。

在第二实施方式的金属件加工方法中，第二驱动机构37驱动车刀进给装置40沿Y方向移动至金属件300的顶部区域301上方，车刀进给模组驱动车刀49a沿Z1方向运动，从而使车刀进给装置40于Z1方向达到初始位置，再开始对工件300进行车削加工。

本发明提供的金属件加工方法采用移动装置30实现X/Y方向的运动，并通过车刀进给装置40实现沿Z方向可控制地高速往复进给车削出具有3D曲面的顶部区域301及通过刮刀进给装置50实现对工件300的侧部进行刮削加工，一次性加工完成工件300，节约了工时。工作台20的旋转与车刀进给装置40的高速往复进给相互配合，同时结合车刀进给装置40相对工作台20沿Y方向平移，实现了对工件300连续进给加工，因而车削出来的表面光洁度较高。另外，由于在对工件300的拐角处进行加工时，转动驱动件57驱动刮刀59沿拐角表面的法线进行刮削，从而对拐角表面的加工精度较高。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种金属件加工方法，其包括以下步骤：

(1)提供一个机床，其包括机台、工作台、移动装置及车刀进给装置，该工作台装设于机台上，该移动装置沿第一方向滑动地装设于该机台上并位于该工作台的上方，该车刀进给装置沿与第一方向垂直的第二方向滑动地装设于该移动装置上，该车刀进给装置包括车刀进给模组及车刀，该车刀在该移动装置的带动下沿第一方向及第二方向运动，该车刀进给模组驱动该车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作往复运动，该机床还包括装设于该移动装置上且邻近该车刀进给装置的刮刀进给装置，该刮刀进给装置包括有刮刀，该移动装置能够驱动该刮刀沿第一方向及第二方向运动，该刮刀进给装置能够驱动该刮刀沿第三方向运动并绕平行第三方向的轴线进行转动，该车刀进给装置还包括刀座与安装座，该安装座沿第三方向设有导向部，该刀座与该导向部滑动相接，该车刀通过该刀座与该安装座相接，该刀座包括主体及凸设于该主体上的滑动板，该滑动板远离该主体一端伸入该安装座并与该导向部滑动相接，该主体设置于该安装座外侧并与该车刀固定相接；

(2)将工件定位于该工作台上，该工件包括顶部及由顶部边缘延伸形成的侧部；

(3)该移动装置带动该车刀进给装置抵靠该工件的顶部；

(4)该工作台带动该工件绕平行第三方向的轴线旋转；

(5)该车刀进给装置控制该车刀向该工件沿第三方向高速往复进给，以实现对旋转的工件顶部进行周向加工；

(6)该移动装置带动该车刀进给装置相对该工作台平移以实现径向加工，从而对该工件的顶部进行车削加工；

(7)该工作台停止转动，该车刀停止工作；

(8)该移动装置带动该刮刀进给装置移动至该工件侧部；以及

(9)该刮刀进给装置带动该刮刀沿预设路线绕工件的侧部移动，以对该工件侧部进行刮削。

2.如权利要求1所述的金属件加工方法，其特征在于：该刮刀进给装置还包括转动驱动件，该工件具有拐角，在步骤(9)中，当该刮刀到达拐角处时，该转动驱动件转动驱动件驱动刮刀依拐角的预定设计角度转动，以使刮刀沿拐角处表面的法线对拐角进行刮削。

3.如权利要求1所述的金属件加工方法，其特征在于：在步骤(8)中，当刮刀进给装置移动至工件侧部时，该刮刀进给装置驱动该刮刀沿第三方向运动，以使刮刀移动至工件侧部某一位置。

4.如权利要求3所述的金属件加工方法，其特征在于：该车刀进给装置还包括滑鞍，该滑鞍沿第二方向滑动装设于该移动装置上，该安装座与该滑鞍相接，该车刀进给模组及车刀装设于该安装座上；该刮刀进给装置邻近该安装座滑动装设于该滑鞍上，以能够沿第三方向运动。

5.如权利要求4所述的金属件加工方法，其特征在于：该刮刀进给装置还包括线性驱动机构，该线性驱动机构包括驱动件、丝杆及丝杆螺母，该驱动件固定装设于该滑鞍上，该刮刀进给装置还包括连接板，该滑鞍上凸设有装设块，该丝杆转动连接于该驱动件及该装设块之间，该丝杆螺母套设于该丝杆上并与该丝杆螺纹配合，该连接板与该丝杆螺母固定连接，该转动驱动件固定装设于该连接板上。

6.如权利要求5所述的金属件加工方法，其特征在于：该滑鞍上沿第三方向设有导轨，该连接板与该导轨滑动相接。

7.如权利要求1所述的金属件加工方法，其特征在于：该车刀进给模组包括一个动子及一个定子，该动子装设于该安装座上，该定子与该滑动板固定相接。

8.一种金属件加工方法，其包括以下步骤：

(1)提供一个机床，其包括机台、工作台、移动装置及车刀进给装置，该工作台装设于机台上，该移动装置沿第一方向滑动地装设于该机台上并位于该工作台的上方，该车刀进给装置沿与第一方向垂直的第二方向滑动地装设于该移动装置上，该车刀进给装置包括车刀进给模组及车刀，该车刀在该移动装置的带动下沿第一方向及第二方向运动，该车刀进给模组驱动该车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作往复运动，该机床还包括装设于该移动装置上且邻近该车刀进给装置的刮刀进给装置，该刮刀进给装置包括有刮刀，该移动装置能够驱动该刮刀沿第一方向及第二方向运动，该刮刀进给装置能够驱动该刮刀沿第三方向运动并绕平行第三方向的轴线进行转动，该车刀进给装置还包括刀座与安装座，该安装座沿第三方向设有导向部，该刀座与该导向部滑动相接，该车刀通过该刀座与该安装座相接，该刀座包括主体及凸设于该主体上的滑动板，该滑动板远离该主体一端伸入该安装座并与该导向部滑动相接，该主体设置于该安装座外侧并与该车刀固定相接；

(2)将工件定位于该工作台上，该工件包括顶部及由顶部边缘延伸形成的侧部；

(3)该移动装置带动该刮刀进给装置移动至该工件侧部；

(4)该刮刀进给装置带动该刮刀沿预设路线绕工件的侧部移动，以对该工件侧部进行刮削；

(5)该工作台停止转动，该刮刀停止工作；

(6)该移动装置带动该车刀进给装置抵靠该工件顶部；

(7)该工作台带动该工件绕平行第三方向的轴线旋转；

(8)该车刀进给装置控制该车刀向该工件沿第三方向高速往复进给，以实现对旋转的工件顶部进行周向加工；以及

(9)该移动装置带动该车刀进给装置相对该工作台平移以实现径向加工，从而对该工件的顶部进行车削加工。