CN107138778B - 侧孔倒角加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及精密加工技术领域，公开了一种侧孔倒角加工方法。本发明中，该方法包括：通过旋转机构旋转待加工的工件使工件处于与数控机床的主轴方向相平行的竖直状态，从主轴方向在工件的侧孔加工面上加工至少一侧孔；通过沿主轴方向运动的探针探取侧孔在侧孔加工面上的实际侧孔位置；根据实际侧孔位置以及预设的标准侧孔位置得到补偿参数；根据补偿参数以及预设的标准倒角位置得到实际倒角位置；通过旋转机构旋转工件至与主轴方向垂直的水平状态，并利用数控机床上的成型铣刀根据实际倒角位置在侧孔上加工倒角。本实施方式通过对倒角加工进行位置补偿以减小或者消除倒角加工误差，从而使得倒角大小边均匀，大幅提升倒角加工良率。

Description

侧孔倒角加工方法

技术领域

本发明实施例涉及精密加工技术领域，特别涉及一种侧孔倒角加工方法。

背景技术

对于智能手机等的消费型电子产品而言，其外观效果十分重要，对产品的销售影响很大。随着加工技术的发展，智能手机外观效果的种类越来越多，要求越来越高。如图1所示，就有在按键孔100增加倒角的工艺要求。其中，倒角工艺要求倒角特征要做到大小均匀且无刀纹。目前市面上已有两种使用数控机床(ComputerNumerical Control，简称CNC)加工按键孔倒角的方案。方案1中，侧孔垂直加工后四轴机保持90度不变，然后用球刀加工侧孔倒角特征；方案2中，先在垂直位置加工侧孔，然后旋转至水平位置利用成型铣刀加工倒角特征。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：方案1中，由于球刀中心点切削线速度为零，导致倒角中间会有一条明显的线痕，且该线痕无法打磨去除，造成外观100％不良。方案2中，虽然可以做到倒角刀纹效果良好，不存在线痕，但是由于加工侧孔和加工倒角时四轴机需要旋转，且加工过程容易产生误差，随着加工误差的累积，造成加工后倒角大小边不均匀，尤其当产品侧面具有弧形特征时，制程良率不到30％。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种侧孔倒角加工方法，通过对倒角加工进行位置补偿以减小或者消除倒角加工误差，从而使得倒角大小边均匀，大幅提升倒角加工良率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种侧孔倒角加工方法，包括：通过旋转机构旋转待加工的工件使所述工件处于与数控机床的主轴方向相平行的竖直状态，从所述主轴方向在所述工件的侧孔加工面上加工至少一侧孔；通过沿所述主轴方向运动的探针探取所述侧孔在所述侧孔加工面上的实际侧孔位置；根据所述实际侧孔位置以及预设的标准侧孔位置得到补偿参数；根据所述补偿参数以及预设的标准倒角位置得到实际倒角位置；通过所述旋转机构旋转所述工件至与所述主轴方向垂直的水平状态，并利用所述数控机床上的成型铣刀根据所述实际倒角位置在所述侧孔上加工倒角。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在侧孔加工完成后，工件继续保持竖直状态，通过沿主轴方向运动的探针探取侧孔在侧孔加工面上的实际侧孔位置，并根据实际侧孔位置以及预设的标准侧孔位置得到补偿参数，该补偿参数可以反映加工出的侧孔的实际位置和标准加工位置之间的差异，由于倒角加工位置是基于侧孔加工位置设定的，所以可以利用补偿参数调整实际倒角位置，即根据补偿参数以及预设的标准倒角位置得到实际倒角位置，从而，可以在通过旋转机构旋转工件至与主轴方向垂直的水平状态后，再利用数控机床上的成型铣刀根据得到的实际倒角位置在侧孔上加工倒角，由于实际倒角位置与加工的实际侧孔位置之间基本不存在误差累积，所以可以保证倒角后大小边均匀，倒角符合工艺要求。因此，本实施方式通过补偿参数消除倒角加工的位置误差，从而可以大幅提高侧孔倒角加工良率。

另外，所述通过沿所述主轴方向运动的探针探取所述侧孔在所述侧孔加工面上的实际侧孔位置，具体包括：在N个测量位置探取得到N个初始侧孔位置；其中，所述N为大于等于1的整数，且N个测量位置均位于所述侧孔加工面且沿所述侧孔的长度方向分布；如果所述N大于1，则计算得到所述N个初始侧孔位置的平均值，将所述平均值作为所述实际侧孔位置；如果所述N等于1，则将所述初始侧孔位置作为所述实际侧孔位置。通过在多个位置探取得到初始侧孔位置，并且将多个初始侧孔位置的平均值作为实际侧孔位置，从而可以提高实际侧孔位置的检测精度，进而可以更精确地对倒角加工进行位置补偿，提高倒角加工精度。

另外，所述在N个测量位置探取得到N个初始侧孔位置，具体包括：在各所述测量位置分别探取得到第一坐标、第二坐标以及第三坐标；其中，所述第二坐标为所述侧孔第一内侧壁的坐标，所述第三坐标为所述侧孔第二内侧壁的坐标，所述第一内侧壁和所述第二内侧壁相互平行；所述第一坐标为平行于所述第一内侧壁的参考面的坐标；计算得到所述第二坐标以及所述第三坐标的中点坐标；各所述初始侧孔位置分别为所述第一坐标以及所述中点坐标之间的距离。

另外，所述N等于3。

另外，所述补偿参数为所述实际侧孔位置和所述标准侧孔位置之差。

另外，在所述通过旋转机构旋转待加工的工件使所述工件处于与数控机床的主轴方向相平行的竖直状态后以及所述从所述主轴方向在所述工件的侧孔加工面上加工至少一侧孔前，还包括：对所述旋转机构进行竖直状态的校平。从而可以减小侧孔加工误差，提高侧孔加工精度。

另外，在所述通过所述旋转机构旋转所述工件至与所述主轴方向垂直的水平状态后以及所述利用所述数控机床上的成型铣刀根据所述实际倒角位置在所述侧孔上加工倒角前，还包括：对所述旋转机构进行水平状态的校平。从而可以减小倒角加工误差，提高倒角加工精度。

另外，所述对所述旋转机构进行水平状态的校平，具体包括：通过探针探取所述侧孔加工面上的至少3个校平探点；根据所述至少3个校平探点的位置得到所述旋转机构的实际水平位置；根据所述旋转机构的预设水平位置以及所述旋转机构的实际水平位置对所述旋转机构校平。

另外，所述工件为智能手机的电池盖。

另外，所述侧孔包括：电源键孔和/或音量键孔。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是现有技术中智能手机具有侧孔倒角的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式侧孔倒角加工方法的流程图；

图3是根据本发明第一实施方式侧孔倒角加工方法中的数控机床的结构示意图；

图4是根据本发明第一实施方式侧孔倒角加工方法中的四轴机水平校平的结构示意图；

图5是根据本发明第一实施方式侧孔倒角加工方法中的四轴机处于竖直状态的结构示意图；

图6是根据本发明第一实施方式侧孔倒角加工方法中的实际侧孔位置探取的结构示意图；

图7是根据本发明第一实施方式侧孔倒角加工方法中的一个测量位置探取实际侧孔位置的结构示意图；

图8是根据本发明第一实施方式侧孔倒角加工方法中的实际侧孔位置以及标准侧孔位置的结构示意图；

图9是根据本发明第一实施方式侧孔倒角加工方法中的实际侧孔位置以及标准倒角位置的结构示意图；

图10是根据本发明第二实施方式侧孔倒角加工方法中的3个测量位置探取实际侧孔位置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种侧孔倒角加工方法。本实施方式的核心在于，通过旋转机构旋转待加工的工件使工件处于与数控机床的主轴方向相平行的竖直状态，从主轴方向在工件的侧孔加工面上加工至少一侧孔；通过沿主轴方向运动的探针探取侧孔在侧孔加工面上的实际侧孔位置；根据实际侧孔位置以及预设的标准侧孔位置得到补偿参数；根据偿参数以及预设的标准倒角位置得到实际倒角位置；通过旋转机构旋转工件至与主轴方向垂直的水平状态，并利用数控机床上的成型铣刀根据实际倒角位置在侧孔上加工倒角。本实施方式在侧孔加工完成后，工件继续保持竖直状态，通过沿主轴方向运动的探针探取侧孔在侧孔加工面上的实际侧孔位置，并根据实际侧孔位置以及预设的标准侧孔位置得到补偿参数，该补偿参数可以反映加工出的侧孔的实际位置和标准加工位置之间的差异，由于倒角加工位置是基于侧孔加工位置设定的，所以可以利用补偿参数调整实际倒角位置，即根据补偿参数以及预设的标准倒角位置得到实际倒角位置，从而，可以在通过旋转机构旋转工件至与主轴方向垂直的水平状态后，再利用数控机床上的成型铣刀根据得到的实际倒角位置在侧孔上加工倒角，由于实际倒角位置与加工的实际侧孔位置之间基本不存在误差累积，所以可以保证倒角后大小边均匀，倒角符合工艺要求。因此，本实施方式通过补偿参数消除倒角加工的位置误差，从而可以大幅提高侧孔倒角加工良率。下面对本实施方式的侧孔倒角加工方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

如图2所示，本实施方式中的侧孔倒角加工方法包括步骤201至步骤210。

步骤201：在水平状态对工件的Z面进行加工。

举例而言，本实施方式的工件可以为智能手机的电池盖，侧孔可以包括：电源键孔和/或音量键孔。在一些例子中，工件还可以用于加工成平板电脑上具有侧孔倒角工艺的结构件，侧孔还可以包括存储卡出入孔，本实施方式对于工件以及侧孔的类型均不作具体限制。

本实施方式中，采用数控机床对工件进行加工。如图3所示，数控机床包括：可以带动旋转机构21沿水平方向(XY向)移动的工作台20，其中，旋转机构可以为四轴机或者五轴机，本实施方式对于旋转机构不作具体限制。待加工的工件1通过治具固定于四轴机上。数控机床还包括沿竖直方向(即Z向)运动的主轴22，主轴22上设置有探针23。探针23在主轴的带动下沿Z向运动，当探针受到一定的阻力时，可以使数控机床的控制单元得到一坐标位置(即探针所探取的当前探点的坐标位置)。因此，当工作台带动工件在水平方向移动时，探针沿Z向运动可以探取多个探点位置的坐标位置。

将工件通过治具固定于四轴机上，四轴机处于零度(水平状态)，或者将四轴机旋转至0度。如图4所示，通过探针23探取工件内腔(工件为中空结构)中预设的4个水平状态校平探点24，从而将四轴机校平，在四轴机校平后，即可加工工件的侧孔加工面10(Z面，亦即中空结构的工件的外周面)，例如对工件的Z面加工弧形特征。在工件的Z面加工完成后，即可在Z面上加工侧孔。

步骤202：通过旋转机构旋转待加工的工件使工件处于与数控机床的主轴方向相平行的竖直状态。

即将旋转机构旋转90度，使工件处于竖直状态。如图5所示，为工件旋转至竖直状态的结构示意图。

步骤203：对旋转机构进行竖直状态的校平。

其中，本领域技术人员可以采用已知的方法对四轴机进行校平，此处不再赘述。

步骤204：从主轴方向在工件的侧孔加工面上加工至少一侧孔。

其中，本领域技术人员可以采用已知的方法加工侧孔，此处不再赘述。

步骤205：通过沿主轴方向运动的探针探取侧孔在侧孔加工面上的实际侧孔位置。

步骤205包括子步骤2051以及子步骤2052。

子步骤2051：在1个测量位置探取得到1个初始侧孔位置。

如图6所示，为通过探针23对测量位置进行探取的初始侧孔位置的结构示意图。如图7所示，为图6中A处的局部放大示意图。

如图7、8所示，在1个测量位置探取得到1个初始侧孔位置具体包括：在预设的第一测量位置Z1分别探取得到第一坐标30、第二坐标31以及第三坐标32，并计算得到第二坐标31以及第三坐标32的中点坐标，然后将第一坐标30以及中点坐标之间的距离作为初始侧孔位置。即在第一测量位置Z1(Z1的坐标为第一坐标30)处探测3次，其中，第二坐标为侧孔第一内侧壁的坐标，第三坐标为侧孔第二内侧壁的坐标，第一内侧壁和第二内侧壁相互平行且第一内侧壁和第二内侧壁之间的距离为侧孔的宽度。第一坐标为平行于第一内侧壁的参考面的坐标。本实施方式对于第一内侧壁和第二内侧壁不作具体限制，在实际应用中，第一内侧壁和第二内侧壁之间的距离还可以为侧孔的长度。

子步骤2052：将1个初始侧孔位置作为实际侧孔位置。

其中，图8中实际侧孔位置101的值为a。

步骤206：根据实际侧孔位置以及预设的标准侧孔位置得到补偿参数。

其中，图8中标准侧孔位置102的值为b。补偿参数为实际侧孔位置和标准侧孔位置之差。由图8可知，补偿参数可以反映实际侧孔位置与标准侧孔位置之间的偏移距离。还可以根据补偿参数的正负判断实际侧孔位置与标准侧孔位置之间的位置关系，例如，补偿参数为正时，表示实际侧孔位置位于标准侧孔位置上方，实际侧孔位置向上偏，反之，向下偏。举例而言，标准侧孔位置例如为2.65，那么补偿参数即等于2.65减去a。

步骤207：根据补偿参数以及预设的标准倒角位置得到实际倒角位置。

如图9所示，为标准倒角位置103和实际侧孔位置101的结构示意图。其中，第一坐标30和中点坐标(即第二坐标31和第三坐标32的中点坐标)之间的距离为a，a为实际侧孔位置101的值，b为标准倒角位置的值，其中，b为标准侧孔位置的中点坐标与第一坐标30之间的距离。由于倒角是对侧孔进行倒角，倒角前后侧孔的宽度不变，而由于加工误差造成实际侧孔位置偏离标准侧孔位置，这样就造成标准倒角位置与实际侧孔位置不能完全重合，导致倒角出现大小边不均匀的现象。而根据补偿参数以及预设的标准倒角位置得到实际倒角位置后，实际倒角位置与实际侧孔位置基本重合，从而可以避免倒角产生的大小边不均匀问题。

步骤208：通过旋转机构旋转工件至与主轴方向垂直的水平状态。

即控制旋转机构旋转90度，使工件处于水平状态。

步骤209：对旋转机构进行水平状态的校平。

具体而言，可以先通过探针探取侧孔加工面上的至少3个校平探点，然后根据至少3个校平探点的位置得到旋转机构的实际水平位置，再根据旋转机构的预设水平位置以及旋转机构的实际水平位置对旋转机构校平。本领域技术人员也可以采用其他方法对旋转机构进行校平，此处不再赘述。

步骤210：利用数控机床上的成型铣刀根据实际倒角位置在侧孔上加工倒角。

采用成型铣刀加工倒角，可以避免产生线痕，加工出的倒角刀纹良好，能够达到倒角加工工艺要求。本领域技术人员可以采用已知方法利用成型铣刀完成倒角加工，此处不再赘述。

本实施方式与现有技术相比，先在竖直状态完成工件侧孔加工，并利用数控机床主轴上的探针探取加工出的实际侧孔位置，然后将标准侧孔位置和实际侧孔位置之差作为补偿参数，对标准倒角位置进行补偿，从而使得实际倒角位置与实际侧孔位置基本重合，避免了由于侧孔加工误差累积导致的标准倒角位置和实际侧孔位置不重合而带来的倒角大小边不均匀的问题，使侧孔倒角加工满足工艺要求，提高生产良率。通过实际加工验证，采用本实施方式的侧孔倒角加工方法，侧孔倒角加工良率可达95％以上。并且，本实施方式通过将探针探取到的Z向的补偿参数转换至水平状态使用，还间接克服了由于探针仅能在Z向进行探取，而无法在水平方向进行探取的问题，从而实现了利用成型铣刀加工倒角的位置补偿，使得加工的侧孔倒角刀纹以及大小边均满足工艺要求。

本发明的第二实施方式涉及一种侧孔倒角加工方法。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，通过对一个测量位置进行探测得到实际侧孔位置。而在本发明第二实施方式中，通过对多个测量位置进行探测得到多个初始侧孔位置，然后将多个初始侧孔位置的平均值作为实际侧孔位置。

如图10所示，在3个测量位置(第一测量位置Z1、第二测量位置Z2以及第三测量位置Z3)探取得到3个初始侧孔位置，并计算得到3个初始侧孔位置的平均值，将平均值作为实际侧孔位置。其中，在各个测量位置探取得到对应的初始侧孔位置的方法与第一实施方式相同，此处不再赘述。需要说明的是，3个测量位置均位于侧孔加工面且可以沿侧孔的长度方向分布。

本实施方式与前述实施方式相比，通过采集多个初始侧孔位置，并将多个初始侧孔位置的平均值作为实际侧孔位置，从而可以提高实际侧孔位置的测量精度，进而可以提高补偿参数的测量精度，提高倒角加工的精度。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种侧孔倒角加工方法，其特征在于，包括：

通过旋转机构旋转待加工的工件使所述工件处于与数控机床的主轴方向相平行的竖直状态，从所述主轴方向在所述工件的侧孔加工面上加工至少一侧孔；

通过沿所述主轴方向运动的探针探取所述侧孔在所述侧孔加工面上的实际侧孔位置；

根据所述实际侧孔位置以及预设的标准侧孔位置得到补偿参数；

根据所述补偿参数以及预设的标准倒角位置得到实际倒角位置；

通过所述旋转机构旋转所述工件至与所述主轴方向垂直的水平状态，并利用所述数控机床上的成型铣刀根据所述实际倒角位置在所述侧孔上加工倒角。

2.根据权利要求1所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，所述通过沿所述主轴方向运动的探针探取所述侧孔在所述侧孔加工面上的实际侧孔位置，具体包括：

在N个测量位置探取得到N个初始侧孔位置；其中，所述N为大于等于1的整数，且N个测量位置均位于所述侧孔加工面且沿所述侧孔的长度方向分布；

如果所述N大于1，则计算得到所述N个初始侧孔位置的平均值，将所述平均值作为所述实际侧孔位置；

如果所述N等于1，则将所述初始侧孔位置作为所述实际侧孔位置。

3.根据权利要求2所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，所述在N个测量位置探取得到N个初始侧孔位置，具体包括：

在各所述测量位置分别探取得到第一坐标、第二坐标以及第三坐标；

其中，所述第二坐标为所述侧孔第一内侧壁的坐标，所述第三坐标为所述侧孔第二内侧壁的坐标，所述第一内侧壁和所述第二内侧壁相互平行；所述第一坐标为平行于所述第一内侧壁的参考面的坐标；

计算得到所述第二坐标与所述第三坐标之间的中点坐标；

各所述初始侧孔位置分别为所述第一坐标与所述中点坐标之间的距离。

4.根据权利要求2或3所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，所述N等于3。

5.根据权利要求1所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，所述补偿参数为所述实际侧孔位置和所述标准侧孔位置之差。

6.根据权利要求1所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，在所述通过旋转机构旋转待加工的工件使所述工件处于与数控机床的主轴方向相平行的竖直状态后以及所述从所述主轴方向在所述工件的侧孔加工面上加工至少一侧孔前，还包括：

对所述旋转机构进行竖直状态的校平。

7.根据权利要求1所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，在所述通过所述旋转机构旋转所述工件至与所述主轴方向垂直的水平状态后以及所述利用所述数控机床上的成型铣刀根据所述实际倒角位置在所述侧孔上加工倒角前，还包括：

对所述旋转机构进行水平状态的校平。

8.根据权利要求7所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，所述对所述旋转机构进行水平状态的校平，具体包括：

通过探针探取所述侧孔加工面上的至少3个校平探点；

根据所述至少3个校平探点的位置得到所述旋转机构的实际水平位置；

根据所述旋转机构的预设水平位置以及所述旋转机构的实际水平位置对所述旋转机构校平。

9.根据权利要求1所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，所述工件为智能手机的电池盖。

10.根据权利要求9所述的侧孔倒角加工方法，其特征在于，所述侧孔包括：电源键孔和/或音量键孔。