CN107790795A - 刀具及渐变曲面加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刀具和渐变曲面的加工方法，该刀具用于加工渐变曲面，所述刀具为由旋转面围绕旋转转轴旋转形成的旋转体，且包括第一端、第二端及切割面，第一端和第二端相对设置，切割面连接于第一端和第二端之间，且切割面为由第一端延伸至第二端并向内凹陷的弧形曲面。上述刀具可利用弧形曲面上各个点不同的曲率加工出不同曲率的渐变曲面，并且弧形曲面向内凹陷设置，在加工手机中框等向外突出的渐变曲面时，向内凹陷的弧形曲面与待加工渐变曲面的外轮廓相似，便可更加快速的将工件的外表面加工为所需的渐变曲面，并且通过与渐变曲面形状相似的切割面加工工件时，得到的渐变曲面更加精确，加工的良率更高。

Description

刀具及渐变曲面加工方法

技术领域

本发明涉及曲面加工技术领域，特别是涉及刀具及渐变曲面加工方法。

背景技术

手机中框作为手机内部安装框架，位于显示屏下方，用于固定手机的电路板和电池。一般在加工手机中框的外观时，采用T型球刀3D环绕加工中框外的渐变曲面，但是此种加工方式加工时间长。

发明内容

基于此，有必要针对传统的T型球刀加工时间较长的问题，提供一种加工时间较短的刀具。

还有必要提供一种用上述刀具加工渐变曲面的方法。

一种刀具，用于加工渐变曲面，所述刀具为由旋转面围绕旋转转轴旋转形成的旋转体，且包括第一端、第二端及切割面，所述第一端和所述第二端相对设置，所述切割面连接于所述第一端和所述第二端之间，且所述切割面为由所述第一端延伸至所述第二端并向内凹陷的弧形曲面。

上述刀具用于加工渐变曲面，在加工过程中通过切割面与手机中框外表面接触切削，并且切割面为由第一端延伸至第二端的弧形曲面，如此可利用弧形曲面上各个点不同的曲率加工出不同曲率的渐变曲面，并且弧形曲面向内凹陷设置，在加工手机中框等向外突出的渐变曲面时，向内凹陷的弧形曲面与待加工渐变曲面的外轮廓相似，便可更加快速的将工件的外表面加工为所需的渐变曲面，并且通过与渐变曲面形状相似的切割面加工工件时，得到的渐变曲面更加精确，加工的良率更高。

在其中一个实施例中，所述渐变曲面上各个点的曲率形成第一曲率范围，所述切割面上各个点的曲率形成第二曲率范围，所述第一曲率范围为所述第二曲率范围的子集。

在其中一个实施例中，所述切割面包括第一切割面和第二切割面，所述第一切割面和所述第二切割面相互连接且位于所述第一端和所述第二端之间，且所述第一切割面和所述第二切割面为分别由所述第一端和所述第二端向内逐渐凹陷的圆弧曲面。

一种渐变曲面加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

拟合所述渐变曲面外轮廓的第一轮廓线；

拟合上述刀具中所述切割面上曲率与所述第一轮廓线曲率相同的第二轮廓线；

所述第二轮廓线在所述旋转面内的投影为截面线，所述截面线远离所述旋转轴的一端与所述第一轮廓线连接，且所述截面线沿所述第一轮廓线延伸的方向扫掠得到扫掠面；

提取所述扫掠面远离所述第一轮廓线一端的第三轮廓线；

所述刀具中的所述旋转轴沿所述第三轮廓线移动加工所述渐变曲面。

在其中一个实施例中，所述第一轮廓线由垂直所述旋转轴的平面与所述渐变曲面的外轮廓相交得到，所述第二轮廓线由垂直所述旋转轴的平面与所述切割面相交得到。

在其中一个实施例中，所述第一轮廓线的数量为多个且包括第一中心轮廓线及分别位于第一中心轮廓线相对两侧的第一上轮廓线和第一下轮廓线，所述第二轮廓线对应所述第一轮廓线的数量为多个且包括第二中心轮廓线、第二上轮廓线及第二下轮廓线，所述截面线包括分别由所述第二中心轮廓线、所述第二上轮廓线及所述第二下轮廓线在所述旋转面上的投影形成的中心截面线、上截面线及下截面线，所述中心截面线、所述上截面线及所述下截面线远离所述旋转轴的一端分别与所述第二中心轮廓线、所述第二上轮廓线及所述第二下轮廓线连接，所述扫掠面包括由所述中心截面线、所述上截面线及所述下截面线分别沿所述第二中心轮廓线、所述第二上轮廓线及所述第二下轮廓线扫掠得到的中心扫掠面、上扫掠面及下扫掠面，所述第三轮廓线包括分别由所述中心扫掠面、所述上扫掠面及所述下扫掠面远离所述第一轮廓线一端的提取到的第三中心轮廓线、第三上轮廓线及第三下轮廓线，所述刀具中的所述旋转轴依次沿所述第三上轮廓线、所述第三中心轮廓线及所述第三下轮廓线移动加工所述渐变曲面。

在其中一个实施例中，所述中心截面线与所述第一中心轮廓线对应连接，且所述上截面线与所述中心截面线之间的间距为第一上间距，所述第一上轮廓线与所述第一中心轮廓线之间的间距为第二上间距，所述第一上间距与所述第二上间距不相同时，所述上截面线平移至与所述第一上轮廓线连接且沿所述第一上轮廓线扫掠，提取所述第三上轮廓线后将其与所述第三中心轮廓线的间距调整为第一上间距；所述下截面线与所述中心截面线之间的间距为第一下间距，所述第一下轮廓线与所述第一中心轮廓线之间的间距为第二下间距，所述第一下间距与所述第二下间距不相同时，所述下截面线平移至与所述第一下轮廓线连接且沿所述第一下轮廓线扫掠，提取所述第三下轮廓线后将其与所述第三中心轮廓线的间距调整为第一下间距。

在其中一个实施例中，所述刀具的所述第一端用于与驱动件连接，所述第二端与所述中心截面线之间的间距为第三间距，所述第三轮廓线沿所述中心截面线至所述下截面线的方向平移所述第三间距得到所述第二端加工时的移动路径。

附图说明

图1为本发明一实施例中刀具的结构图；

图2为图1所示刀具的截面示意图；

图3为渐变曲面加工方法中一个步骤示意图；

图4为渐变曲面加工方法中另一个步骤的示意图；

图5为渐变曲面加工方法中扫掠的示意图；

图6为渐变曲面加工方法中刀具第二端移动路径的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-3所示，本发明一实施例中的刀具100用于加工渐变曲面200，刀具100为由旋转面13围绕旋转轴11形成的旋转体，且包括第一端10、第二端30及切割面50，第一端10和第二端30相对设置，切割面50连接于第一端10和第二端30之间，且切割面50为由第一端10延伸至第二端30并向内凹陷的弧形曲面。

上述刀具100用于加工渐变曲面200，在加工过程中通过切割面50与手机中框外表面接触切削，并且切割面50为由第一端10延伸至第二端30的弧形曲面，如此可利用弧形曲面上各个点不同的曲率加工出由不同曲率的曲线组成的渐变曲面，并且弧形曲面向内凹陷设置，在加工手机中框等向外突出的渐变曲面时，向内凹陷的弧形曲面与待加工渐变曲面的外轮廓相似，便可更加快速的将工件的外表面加工为所需的渐变曲面，并且通过与渐变曲面200形状相似的切割面50加工工件时，得到的渐变曲面更加精确，加工的良率更高。

在一个实施例中，渐变曲面200上各个点的曲率形成第一曲率范围，切割面50上各个点的曲率形成第二曲率范围，第一曲率范围为第二曲率范围的子集。即第一曲率范围落在第二曲率范围内，形成渐变曲面200所需的曲率均可在切割面50的各个点上找到，便可利用切割面50加工工件表面形成渐变曲面200。

在一个实施例中，切割面50包括第一切割面52和第二切割面54，第一切割面52和第二切割面54相互连接且位于第一端10和第二端30之间，且第一切割面52和第二切割面54为分别由第一端10和第二端30向内逐渐凹陷的圆弧曲面。如此便可通过第一切割面52和第二切割面54切割向不同方向延伸的渐变曲面，使加工过程更加方便。在本具体实施例中，第一切割面52和第二切割面54与渐变曲面200的外轮廓相适配设置为相互对称的圆弧曲面，第一切割面52可加工渐变曲面200的上半部分，第二切割面54可以加工渐变曲面200的下半部分。

如图2-6所示，基于上述刀具100，本发明还提供一种渐变曲面加工方法，包括以下步骤：

步骤S320：拟合渐变曲面200外轮廓的第一轮廓线210，通过拟合得到的第一轮廓线210获得形成渐变曲面200所需的曲率；

具体地，第一轮廓线210由垂直旋转轴11的平面与渐变曲面200的外轮廓相交得到，也就是渐变曲面200与水平面的相交得到，如此将渐变曲面200的加工分解为第一轮廓线210的形成，用于后续加工。

进一步地，第一轮廓线210的数量为多个且包括第一中心轮廓线212及分别位于第一中心轮廓线212相对两侧的第一上轮廓线214和第一下轮廓线216，如此将渐变曲面200从上到下均匀地分解为多条第一轮廓线210，以加工得到良率较好的渐变曲面200。在本具体实施例中，渐变曲面200的外轮廓为沿第一中心轮廓线212为对称中心的对称图形，第一上轮廓线214和第一下轮廓线216分别与第一中心轮廓线212之间的间距相同。

步骤S340：拟合上述刀具100中切割面50上曲率与第一轮廓线210曲率相同的第二轮廓线56，以通过曲率相同的第二轮廓线56切削加工得到第一轮廓线210，进而便可得到渐变曲面200。

具体地，第二轮廓线56由垂直旋转轴11的平面与切割面50相交得到，即水平面与切割面50相交得到，第一轮廓线210和第二轮廓线56均位于水平面内，以通过第二轮廓线56切割工件表面得到相同曲率的第一轮廓线210。

进一步地，第二轮廓线56对应第一轮廓线210数量为多个且包括第二中心轮廓线561、第二上轮廓线563及第二下轮廓线565，第二上轮廓线563和第二下轮廓线565分别位于第二中心轮廓线561相对两侧，通过切割面50上的多条第二轮廓线56对应加工多条第一轮廓线210。

步骤S360：第二轮廓线56在旋转面13内的投影为截面线58(如图2所示)，截面线58远离旋转轴11的一端与第一轮廓线210连接，且截面线58沿第一轮廓线210延伸的方向扫掠得到扫掠面230。在加工过程中，刀具100带动截面线58沿第一轮廓线210延伸的方向移动，也就是带动第二轮廓线56与第一轮廓线210重合并沿第一轮廓线210延伸的方向切削加工，扫掠面230是截面线58加工过程中的移动轨迹所形成的平面。

具体地，截面线58包括分别由第二中心轮廓线561、第二上轮廓线563及第二下轮廓线565在旋转面13上投影形成的中心截面线581、上截面线583及下截面线585，中心截面线581、上截面线583及下截面线585远离旋转轴11的一端分别与第二中心轮廓线561、第二上轮廓线563及第二下轮廓线565连接，扫掠面230包括由中心截面线581、上截面线583及下截面线585分别沿第二中心轮廓线561、第二上轮廓线563及第二下轮廓线565扫掠得到的中心扫掠面232、上扫掠面234及下扫掠面236，如此得到中心截面线581、上截面线583及下截面线585加工过程中移动路径形成的平面。

进一步地，中心截面线581与第一中心轮廓线561对应连接，且上截面线583与中心截面线581之间的间距为第一上间距，第一上轮廓线214与第一中心轮廓线212之间的间距为第二上间距，第一上间距与第二上间距不相同时，上截面线583平移至与第一上轮廓线214连接且沿第一上轮廓线214扫掠。第一上间距是刀具100在旋转面13上中心截面线581与上截面线583之间的间距，第二上间距是工件渐变曲面200上第一上轮廓线214与第一中心轮廓线212之间的间距，使第一上轮廓线214与第二上轮廓线563的曲率相同后，第一间距和第二间距有可能不同，但是在加工时需要将第一上轮廓线214与第二上轮廓线563对齐，所以需要将上截面线583平移至与第一上轮廓线563线连接进行扫掠。

同样地，下截面线585与中心截面线581之间的间距为第一下间距，第一下轮廓线216与第一中心轮廓212之间的间距为第二下间距，第一下间距与第二下间距不相同时，下截面线585平移至与第一下轮廓线216连接且沿第一下轮廓线216扫掠。第一下间距与第二下间距不同时同样为了对齐相同曲率的第一下轮廓线216和第二下轮廓线565，将下截面线585平移至与第一下轮廓线216连接并沿第一下轮廓线216扫掠。

步骤S370：提取扫掠面230远离第一轮廓线210一端的第三轮廓线250，第三轮廓线250就是截面线58靠近旋转轴11的一端的移动路径，即截面线58的第一端位于旋转轴11上，与第一端相对的第二端与第一轮廓线210连接并绕其扫掠时第一端绕第三轮廓线250移动，第三轮廓线250就是刀具100加工时旋转轴11所移动的路径；

具体地，第三轮廓线250包括分别由中心扫掠面232、上扫掠面234及下扫掠面236远离第一轮廓线210一端提取到的第三中心轮廓线252、第三上轮廓线254及第三下轮廓线256，刀具100上的旋转轴11依次沿第三上轮廓线254、第三中心轮廓线252及第三下轮廓线256移动加工渐变曲面200，如此刀具100精确高效地进行加工。

具体地，在第一上间距和第二上间距不同时，第三上轮廓线254与第三中心轮廓线252之间的间距为第二上间距，实际操作过程中刀具100通过每次步进第一间距的高度进行加工，使加工更加简单，所以需要将得到的第三上轮廓线254平移至与第三中心轮廓线252之间的间距为第一上间距。同样地，在第一下间距和第二下间距不同时，第三下轮廓线256与第三中心轮廓线252之间的间距由第二下间距平移至第一下间距，便于刀具100步进控制。

步骤S380：刀具100中的旋转轴11沿第三轮廓线250移动加工渐变曲面200，即刀具100带动截面线58绕第一轮廓线210移动加工出渐变曲面200，并且由于刀具100的切割面50向内凹陷的弧形曲面，每加工一圈去除的余量较大，加工所需的时间较少，提高了加工效率，同时可以保证加工良率。

在一个实施例中，刀具100的第一端10用于与驱动件连接，第二端30与中心截面线581之间的间距为第三间距，第三轮廓线250沿中心截面线581至下截面线585的方向平移第三间距得到第二端30加工时的移动路径40。即将刀具100的第二端30作为参考对象，刀具100的旋转轴11分别绕第三中心轮廓线252、第三上轮廓线254及第三下轮廓线256旋转加工工件时，刀具100上对应的第二端30在同时绕移动路径40旋转，所以将第三中心轮廓线252、第三上轮廓线254及第三下轮廓线256平移至第二端30对应的位置，便得到第二端30的移动路径40，如此将第二端30作为一个明显的参考点，便于刀具100的控制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种刀具，用于加工渐变曲面，其特征在于，所述刀具为由旋转面围绕旋转转轴旋转形成的旋转体，且包括第一端、第二端及切割面，所述第一端和所述第二端相对设置，所述切割面连接于所述第一端和所述第二端之间，且所述切割面为由所述第一端延伸至所述第二端并向内凹陷的弧形曲面。

2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述渐变曲面上各个点的曲率形成第一曲率范围，所述切割面上各个点的曲率形成第二曲率范围，所述第一曲率范围为所述第二曲率范围的子集。

3.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述切割面包括第一切割面和第二切割面，所述第一切割面和所述第二切割面相互连接且位于所述第一端和所述第二端之间，且所述第一切割面和所述第二切割面为分别由所述第一端和所述第二端向内逐渐凹陷的圆弧曲面。

4.一种渐变曲面加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

拟合所述渐变曲面外轮廓的第一轮廓线；

拟合权利要求1-3任意一项所述刀具中所述切割面上曲率与所述第一轮廓线曲率相同的第二轮廓线；

所述第二轮廓线在所述旋转面内的投影为截面线，所述截面线远离所述旋转轴的一端与所述第一轮廓线连接，且所述截面线沿所述第一轮廓线延伸的方向扫掠得到扫掠面；

提取所述扫掠面远离所述第一轮廓线一端的第三轮廓线；

所述刀具中的所述旋转轴沿所述第三轮廓线移动加工所述渐变曲面。

5.根据权利要求4所述的渐变曲面加工方法，其特征在于，所述第一轮廓线由垂直所述旋转轴的平面与所述渐变曲面的外轮廓相交得到，所述第二轮廓线由垂直所述旋转轴的平面与所述切割面相交得到。

6.根据权利要求4所述的渐变曲面加工方法，其特征在于，所述第一轮廓线的数量为多个且包括第一中心轮廓线及分别位于第一中心轮廓线相对两侧的第一上轮廓线和第一下轮廓线，所述第二轮廓线对应所述第一轮廓线的数量为多个且包括第二中心轮廓线、第二上轮廓线及第二下轮廓线，所述截面线包括分别由所述第二中心轮廓线、所述第二上轮廓线及所述第二下轮廓线在所述旋转面上的投影形成的中心截面线、上截面线及下截面线，所述中心截面线、所述上截面线及所述下截面线远离所述旋转轴的一端分别与所述第二中心轮廓线、所述第二上轮廓线及所述第二下轮廓线连接，所述扫掠面包括由所述中心截面线、所述上截面线及所述下截面线分别沿所述第二中心轮廓线、所述第二上轮廓线及所述第二下轮廓线扫掠得到的中心扫掠面、上扫掠面及下扫掠面，所述第三轮廓线包括分别由所述中心扫掠面、所述上扫掠面及所述下扫掠面远离所述第一轮廓线一端的提取到的第三中心轮廓线、第三上轮廓线及第三下轮廓线，所述刀具中的所述旋转轴依次沿所述第三上轮廓线、所述第三中心轮廓线及所述第三下轮廓线移动加工所述渐变曲面。

7.根据权利要求6所述的渐变曲面加工方法，其特征在于，所述中心截面线与所述第一中心轮廓线对应连接，且所述上截面线与所述中心截面线之间的间距为第一上间距，所述第一上轮廓线与所述第一中心轮廓线之间的间距为第二上间距，所述第一上间距与所述第二上间距不相同时，所述上截面线平移至与所述第一上轮廓线连接且沿所述第一上轮廓线扫掠，提取所述第三上轮廓线后将其与所述第三中心轮廓线的间距调整为第一上间距；所述下截面线与所述中心截面线之间的间距为第一下间距，所述第一下轮廓线与所述第一中心轮廓线之间的间距为第二下间距，所述第一下间距与所述第二下间距不相同时，所述下截面线平移至与所述第一下轮廓线连接且沿所述第一下轮廓线扫掠，提取所述第三下轮廓线后将其与所述第三中心轮廓线的间距调整为第一下间距。

8.根据权利要求6所述的渐变曲面加工方法，其特征在于，所述刀具的所述第一端用于与驱动件连接，所述第二端与所述中心截面线之间的间距为第三间距，所述第三轮廓线沿所述中心截面线至所述下截面线的方向平移所述第三间距得到所述第二端加工时的移动路径。