CN108081066A - 玻璃花边磨削方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种玻璃花边磨削方法，涉及玻璃磨削技术领域，为解决现有加工设备只能针对(轮廓)形状规则的玻璃进行花边加工，产品形式单一，附加值较低的问题而设计。涉及一种玻璃花边磨削方法，包括以下步骤：定位；机床各参数回零；对刀；按轮廓明显的拐点进行分段；在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量；分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度；计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角。该玻璃花边磨削方法补充了异形玻璃花边的加工方法。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃磨削技术领域，尤其是涉及一种玻璃花边磨削方法。
背景技术
随着人们生活品质的不断提高，多种形状、边缘光滑、功能实用的个性化异形玻璃制品的需求量大大增加。目前针对玻璃轮廓磨削的主要设备有单臂异形磨边机、靠模玻璃磨边机或是传统的手工磨削，并且上述设备大多针对(轮廓)形状规则的玻璃进行加工，如：方形玻璃等。
因而，现有的加工设备存在以下缺点：
1)只能针对(轮廓)形状规则的玻璃进行花边加工，产品形式单一，附加值较低；
2)大量人工参与，生产的自动化程度较低；
3)工人劳动强度大，生产效率低。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种玻璃花边磨削方法，以解决现有技术中存在的现有加工设备只能针对(轮廓)形状规则的玻璃进行花边加工，产品形式单一，附加值较低的技术问题。
本发明提供的玻璃花边磨削方法，包括以下步骤(待加工玻璃的轮廓为直线)：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为直线，执行步骤四；
步骤四，计算直线长度，执行步骤五；
步骤五，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤六，若有余量，则转向步骤七；
步骤六，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤七，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤五；
步骤八，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤九，确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角；
步骤十，进行磨削加工。
进一步地，一种玻璃花边磨削方法，包括以下步骤(待加工玻璃的轮廓为圆弧)：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为规则圆弧，执行步骤四；
步骤四，利用弧长公式计算圆弧弧长，执行步骤五；
步骤五，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤六，若有余量，则转向步骤七；
步骤六，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤七，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤五；
步骤八，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤九，确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角；
步骤十，进行磨削加工。
进一步地，一种玻璃花边磨削方法，包括以下步骤(待加工玻璃的轮廓为样条曲线)：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为样条曲线，执行步骤四；
步骤四，将样条曲线离散化，执行步骤五；
步骤五，利用弦长近似曲线进行磨削点的插值计算，得出每个磨削点坐标，计算近似的样条曲线长度，执行步骤六；
步骤六，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤七，若有余量，则执行步骤八；
步骤七，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤八，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤六；
步骤九，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤十，确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角；
步骤十一，进行磨削加工。
进一步地，一种玻璃花边磨削方法，包括以下步骤(待加工玻璃为异形玻璃)：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；若待加工玻璃的轮廓为直线，执行步骤四；若待加工玻璃的轮廓为规则圆弧，则执行步骤五；若待加工玻璃的轮廓为样条曲线，则执行步骤六；
步骤四，计算直线长度，并转向步骤八；
步骤五，利用弧长公式计算圆弧弧长，并转向步骤八；
步骤六，将样条曲线离散化，并转向步骤七；
步骤七，利用弦长近似曲线进行磨削点的插值计算，得出每个磨削点坐标，计算近似的样条曲线长度，并转向步骤八；
步骤八，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤九，若有余量，则执行步骤十；
步骤九，分别确定花边在待加工玻璃轮廓上X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤十，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤八；
步骤十一，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤十二，确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角；
步骤十三，进行磨削加工。
进一步地，在进行磨削加工时，砂轮与待加工玻璃的轮廓始终相切。
进一步地，待加工玻璃的轮廓为直线，玻璃直线轮廓上花边的磨削方法包括花边在直线轮廓的均匀分段方法、直线轮廓数据处理方法和单个花边在直线轮廓的加工方法；
其中，花边在直线轮廓的均匀分段方法，包括计算花边数量、计算长度余量σ和确定单个花边的最终长度；
直线轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2向旋转角度及对应C1向偏转角度；
单个花边在直线轮廓的加工方法，包括确定砂轮Z向进给最深处、单个花瓣的加工和沿直线轮廓重复加工，直至完成所有花瓣的磨削。
进一步地，待加工玻璃的轮廓为圆弧，玻璃圆弧轮廓上花边的加工方法，包括花边在圆弧轮廓的均匀分段方法、圆弧轮廓数据处理方法和单个花边在圆弧轮廓上的加工方法；
其中，花边在圆弧轮廓的均匀分段方法包括计算待加工弧长、计算花边数量、计算单个花边长度对应圆心角度数、计算长度余量、长度余量对应的圆心角度数和确定单个花边的最终长度；
圆弧轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2的坐标及对应旋转工作台C1的坐标；
单个花边在圆弧轮廓上的加工方法，包括确定砂轮Z向进给最深处、单个花瓣的加工和沿圆弧轮廓重复加工，直至完成所有花瓣的磨削。
进一步地，待加工玻璃的轮廓为样条曲线，玻璃样条曲线轮廓上花边的加工方法，包括样条曲线轮廓的离散及花边的均匀分段方法、样条轮廓数据处理方法和单个花边在样条曲线轮廓上的加工方法；
其中，样条曲线轮廓的离散及花边的均匀分段方法采用三次NURBS曲线的局部插值算法，利用弦长替代弧长以近似计算曲线长度；
样条轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2的坐标及对应旋转工作台C1的坐标；
单个花边在样条曲线轮廓上的加工方法，包括确定砂轮Z向进给最深处、单个花瓣的加工和沿样条曲线轮廓重复加工，直至完成所有花瓣的磨削。
进一步地，在所述三次NURBS曲线的局部插值算法中，设第i段曲线表示为：
其中，Ni,3(u)为三次NURBS曲线的基函数，di为控制点，wi为权因子。
进一步地，针对玻璃轮廓中的样条曲线段数据，令曲线方程为c(u)，u∈[0,1]，计算步骤如下：
步骤一：设变量δ＝0；
步骤二：累积弦长L＝0，参数初始值u0＝δ，将u0带入曲线方程c(u)，得到曲线上参数u0对应的点P0；
步骤三：令ui+1＝ui+Δu，其中Δu为参数增量值；i为正整数，且i＝0,1,2…..,n；将ui+1带入曲线方程c(u)，得到曲线上参数ui+1对应的点Pi+1；计算Pi+1和Pi两点之间的距离并将该距离累加至累积弦长，得L＝L+||Pi+1-Pi||；
步骤四：当L≥W时，参数值δ＝ui+1，将点Pi+1存入数组，重复步骤二至步骤四，直至参数值ui+1与1的差小于0.01。
本发明提供的玻璃花边磨削方法的有益效果：
该玻璃花边磨削方法补充了异形玻璃花边的加工方法，由机器加工代替了大量的人工参与，提高了玻璃磨削的自动化程度，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率；该玻璃花边磨削方法涉及具有直线轮廓、圆弧轮廓或样条曲线轮廓的玻璃以及异形玻璃的加工，丰富了产品加工形式，附加值较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的玻璃花边磨削方法中的对刀流程图；
图2为本发明实施例提供的玻璃花边磨削方法中的确定斜边宽度与加工深度关系的流程图；
图3为异形玻璃波浪花边的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的玻璃花边磨削方法中的加工直线时玻璃与砂轮的位置关系示意图；
图5为玻璃直线轮廓波浪花边的结构示意图；
图6为图5所示A-A的剖视图；
图7为本发明实施例提供的玻璃花边磨削方法中的加工圆弧轮廓时玻璃与砂轮的位置关系；
图8为玻璃圆弧轮廓波浪花边的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的玻璃花边磨削方法中的所涉及的部分玻璃自由曲线轮廓的示意图；
图10为本发明实施例提供的玻璃花边磨削方法中的加工样条曲线轮廓时玻璃与砂轮的位置关系；
图11为玻璃样条曲线轮廓波浪花边的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的玻璃花边磨削方法的流程示意图。
图标：1-玻璃旋转中心轴；2-磨削控制线；3-位置轮廓线。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
在该玻璃花边磨削方法中，该方法的实现基于一台四轴联动玻璃斜边设备，其中，四轴分别为：X轴，Z轴，C1轴和C2轴；具体地，X轴能够实现刀具的前后方向运动；Z轴能够实现刀具的上下方向运动；C1轴能够实现玻璃的旋转送料运动；C2轴能够实现砂轮绕Z轴的旋转运动，且始终与玻璃轮廓保持相切状态。
其中，该玻璃花边磨削方法中，所采用的加工道具为砂轮，例如：金刚石砂轮。
在一些实施例中，采用该玻璃花边磨削方法进行磨削时，需要在磨削前，做好以下准备工作。
(1)对刀。对刀的主要目的是为了建立刀具在X轴、Z轴、C1轴和C2轴运动方向上机床零位与工件坐标系之间的关系，其步骤如下(见图1)：
步骤一：为防止刀具与工件碰撞，应先抬高砂轮，沿Z方向机床回零；
步骤二：沿X轴与Y轴方向机床回零；
步骤三：下降Z轴直至砂轮与玻璃边缘的表面相贴，记此时的坐标为Z轴程序原点，退出Z轴；
步骤四：沿X轴方向进给，直至与玻璃轮廓侧面相贴，记此时的坐标为X轴程序原点；
步骤五：C1轴、C2轴方向不用对刀，具体参数由数控系统计算决定。
(2)确定斜边宽度与加工深度的关系。其中，花边宽度W和Z向进给深度ΔZ的关系通过实验获取。具体步骤如下(见图2)：
步骤一：将待加工玻璃固定于工作台面，砂轮旋转开启；
步骤二：手动控制砂轮向下进给，直至砂轮与玻璃边缘的表面相贴；
步骤三：手动控制砂轮向下进给ΔZ，暂停两秒；
步骤四：手动抬起砂轮至安全高度，采用游标卡尺测量玻璃斜边深度W；
步骤五：将ΔZ和W数值同时记录。
步骤六：重复步骤二至步骤五共19次，建立ΔZ和W的二维关系表格。
当用户设定好花边磨削宽度Ws后，遍历ΔZ和W的二维关系表格，找到表格中与设定磨削宽度Ws最近的前后两个值Wi和Wi+1以及相对应的ΔZ i和ΔZ i+1，从而，采用线性插值的方法，计算当前刀具Z向所需进给值ΔZs，公式如下：
在一些实施例中，玻璃直线轮廓上花边的加工方法，包括花边在直线轮廓的均匀分段、直线轮廓数据处理方法和单个花边在直线轮廓的加工过程，现具体介绍如下：
首先，花边在直线轮廓的均匀分段。针对玻璃轮廓中的直线段数据时，以图3中的直线段XY为例，计算步骤如下：
步骤一：计算花边数量n，公式为其中，L为直线段总长度，w为单个花边长度；
步骤二：计算长度余量σ，公式为σ＝L-[n×w]；
步骤三：确定单个花边的最终长度
其次，直线轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2向旋转角度及对应C1向偏转角度。
确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度。根据用户给定的花边最大磨削深度，采用图2中所确定的方法计算得到砂轮当前一个花瓣磨削过程中的最大Z向进给深度。
确定砂轮的X向进给量，具体步骤如下：
步骤一：设(x,y)坐标原点设为机床原点(0,0)，玻璃旋转中心轴1在XY平面上的坐标(Cx,Cy)为工件坐标系原点；
步骤二：建立磨削控制线2，确定花边在机床坐标系下每一点的坐标；
步骤三：玻璃在某一点(xi,yi)加工时，砂轮的X向进给量表达式为：
确定砂轮的C2向旋转角度及对应C1向偏转角度。如图4所示，当玻璃在C1轴带动下旋转时，轮廓上的任意点穿过磨削控制线2实现磨削。C2轴绕Z轴旋转，控制砂轮的偏转姿态角，(其中，位置轮廓线3为玻璃转过任意α角度时，玻璃及砂轮的位置情况，此时对应砂轮移动的长度为ΔX。)具体步骤如下：
步骤一：确定砂轮与第一个磨削点相切时工位；
步骤二：将该位置对应的C1及C2向旋过的角度记为初始状态；
步骤三：磨削过程中C1及C2的角度变化相同，即当玻璃转过固定角度α时，砂轮也应转过α角度，且砂轮与玻璃轮廓始终保持相切。
最后，单个花边在直线轮廓的加工过程，具体步骤如下：
如图5和图6所示，设a为起始点，c为终止点，从a到c为一次完整的单个花边磨削，主要步骤如下：
步骤一：根据单个花瓣起始点a和终止点c的坐标，计算两点之间的中点b坐标，公式为中点b即砂轮Z向进给最深处；
步骤二：将单个花瓣分为ab和bc两段，分别采用四轴联动的磨削方法，实现单个花瓣的加工；
步骤三：沿直线轮廓，不断重复步骤一至步骤二，直至完成所有花瓣的磨削。
在一些实施例中，玻璃圆弧轮廓上花边的加工方法，包括：花边在圆弧轮廓的均匀分段、圆弧轮廓数据处理方法和单个花边在圆弧轮廓上的加工过程，现具体介绍如下：
首先，花边在圆弧轮廓的均匀分段。针对玻璃轮廓中的圆弧段数据时，以图3中的圆弧段YZ为例，计算步骤如下：
步骤一：计算待加工弧长L，公式为其中，θ为圆弧对应的圆心角度数，α为对应弧度，r为半径；
步骤二：计算花边数量n，公式为其中，L为圆弧段总长度，w为单个花边长度；
步骤三：计算单个花边长度对应圆心角度数为Δθ，公式为
步骤四：计算长度余量σ，公式为σ＝L-[n×w]；
步骤五：将长度余量对应的圆心角度数分为n等分，每一等分的圆心角度数为θy，公式为
步骤六：确定单个花边的最终长度
其次，圆弧轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2的坐标及对应旋转工作台C1的坐标。
确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度。根据用户给定的花边最大磨削深度，采用图2中所确定的方法计算得到砂轮当前一个花瓣磨削过程中的最大Z向进给深度。
确定砂轮的X向进给量，具体步骤如下：
步骤一：设(x,y)坐标原点设为机床原点(0,0)，玻璃旋转中心轴1在XY平面上的坐标(Cx,Cy)为工件坐标系原点；
步骤二：建立磨削控制线2，确定花边在机床坐标系下每一点的坐标；
步骤三：玻璃在某一点(xi,yi)加工时，砂轮的X向进给量表达式为：
确定砂轮的C2的坐标及对应旋转工作台C1的坐标。如图7所示，当玻璃在C1轴带动下旋转时，轮廓上的任意点穿过磨削控制线2实现磨削。C2轴绕Z轴旋转，控制砂轮的偏转姿态角，(其中，位置轮廓线3为玻璃转过任意α角度时，玻璃及砂轮的位置情况，此时对应砂轮移动的长度为ΔX。)具体步骤如下：
步骤一：确定砂轮与第一个磨削点相切时工位；
步骤二：将该位置对应的C1及C2向旋过的角度记为初始状态；
步骤三：磨削过程中C1及C2的角度变化相同，即当玻璃转过固定角度α时，砂轮也应转过α角度，且砂轮与玻璃轮廓始终保持相切。
最后，单个花边在圆弧轮廓上的加工过程。如图8所示，设d为起始点，f为终止点，o为YZ圆弧段圆心，从d到f为一次完整的单个花边磨削，主要步骤如下：
步骤一：根据单个花瓣起始点d和终止点f的坐标，计算两点之间的中点e坐标，公式为中点e即砂轮Z向进给最深处；
步骤二：将单个花瓣分为de和ef两段，分别采用四轴联动的磨削方法，实现单个花瓣的加工；
步骤三：沿圆弧轮廓，不断重复步骤一至步骤二，直至完成所有花瓣的磨削。
在一些实施例中，玻璃样条曲线轮廓上花边的加工方法，包括样条曲线轮廓的离散及花边的均匀分段、样条轮廓数据处理方法和单个花边在样条曲线轮廓上的加工过程。
首先，样条曲线轮廓的离散及花边的均匀分段。基于采用基于三次NURBS曲线的局部插值算法，可一定程度简化实时插补的计算量，设第i段曲线表示为(见图9)：
其中Ni,3(u)为三次NURBS曲线的基函数，di为控制点，wi为权因子。
针对玻璃轮廓中的样条曲线段数据时，以图3中的曲线段XZ为例，令曲线方程为c(u)，u∈[0,1]，计算步骤如下：
步骤一：设变量δ＝0；
步骤二：累积弦长L＝0，参数初始值u0＝δ，将u0带入曲线方程c(u)，得到曲线上参数u0对应的点P0；
步骤三：令ui+1＝ui+Δu，其中Δu为参数增量值；i为正整数，且i＝0,1,2…..,n。将ui+1带入曲线方程c(u)，得到曲线上参数ui+1对应的点Pi+1；计算Pi+1和Pi两点之间的距离并将该距离累加至累积弦长，得L＝L+||Pi+1-Pi||；
步骤四：当L≥W时，参数值δ＝ui+1，将点Pi+1存入数组，重复2)～4)，直至参数值ui+1与1的差小于0.01。
其次，样条轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2的坐标及对应旋转工作台C1的坐标。
确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度。根据用户给定的花边最大磨削深度，采用图2中所确定的方法计算得到砂轮当前一个花瓣磨削过程中的最大Z向进给深度。
确定砂轮的X向进给量，具体步骤如下：
步骤一：设(x,y)坐标原点设为机床原点(0,0)，玻璃旋转中心轴在XY平面上的坐标(Cx,Cy)为工件坐标系原点；
步骤二：建立磨削控制线2，确定花边在机床坐标系下每一点的坐标；
步骤三：玻璃在某一点(xi,yi)加工时，砂轮的X向进给量表达式为：
确定砂轮C2的坐标及对应旋转工作台C1的坐标。如图10所示，当玻璃在C1轴带动下旋转时，轮廓上的任意点穿过磨削控制线2实现磨削。C2轴绕Z轴旋转，控制砂轮的偏转姿态角，(其中，位置轮廓线3为为玻璃转过任意α角度时，玻璃及砂轮的位置情况，此时对应砂轮移动的长度为ΔX。)具体步骤如下：
步骤一：确定砂轮与第一个磨削点相切时工位；
步骤二：将该位置对应的C1及C2向旋过的角度记为初始状态；
步骤三：磨削过程中C1及C2的角度变化相同，即当玻璃转过固定角度α时，砂轮也应转过α角度，且砂轮与玻璃轮廓始终保持相切。
最后，单个花边在样条曲线轮廓上的加工过程。如图11所示，设g为起始点，i为终止点，从g到i为一次完整的单个花边磨削，主要步骤如下：
步骤一：根据单个花瓣起始点g和终止点i的坐标，计算两点之间的中点j坐标，公式为中点j即砂轮Z向进给最深处。
步骤二：将单个花瓣分为gh和hi两段，分别采用四轴联动的磨削方法，实现单个花瓣的加工。
步骤三：沿样条曲线轮廓，不断重复步骤一至步骤三，直至完成所有花瓣的磨削。
当在直线轮廓上加工花边时，上述方法包括如下步骤：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为直线，执行步骤四；
步骤四，计算直线长度，执行步骤五；
步骤五，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤六，若有余量，则转向步骤七；
步骤六，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤七，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤五；
步骤八，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤九，确定花边倾斜角度，手动设定砂轮磨削倾角；
步骤十，进行磨削加工；并保证砂轮始终与玻璃轮廓相切；
步骤十一，结束。
当在圆弧轮廓上加工花边时，上述方法包括如下步骤：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为规则圆弧，执行步骤四；
步骤四，利用弧长公式计算圆弧弧长，执行步骤五；
步骤五，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤六，若有余量，则转向步骤七；
步骤六，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤七，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤五；
步骤八，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤九，确定花边倾斜角度，手动设定砂轮磨削倾角；
步骤十，进行磨削加工，并保证砂轮始终与玻璃轮廓相切；
步骤十一，结束。
当在样条曲线轮廓上加工花边时，上述方法包括如下步骤：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为样条曲线，执行步骤四；
步骤四，将样条曲线离散化，执行步骤五；
步骤五，利用弦长近似曲线进行磨削点的插值计算，得出每个磨削点坐标，计算近似的样条曲线长度，执行步骤六；
步骤六，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤七，若有余量，则执行步骤八；
步骤七，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤八，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤六；
步骤九，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤十，确定花边倾斜角度，手动设定砂轮磨削倾角；
步骤十一，进行磨削加工，并保证砂轮始终与玻璃轮廓相切；
步骤十二，结束。
当在异形玻璃上加工花边时，上述方法包括如下步骤(见图12)：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；若待加工玻璃的轮廓为直线，执行步骤四；若待加工玻璃的轮廓为规则圆弧，则执行步骤五；若待加工玻璃的轮廓为样条曲线，则执行步骤六；
步骤四，计算直线长度，并转向步骤八；
步骤五，利用弧长公式计算圆弧弧长，并转向步骤八；
步骤六，将样条曲线离散化，并转向步骤七；
步骤七，利用弦长近似曲线进行磨削点的插值计算，得出每个磨削点坐标，计算近似的样条曲线长度，并转向步骤八；
步骤八，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤九，若有余量，则执行步骤十；
步骤九，分别确定花边在待加工玻璃轮廓上X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤十，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤八；
步骤十一，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤十二，确定花边倾斜角度，手动设定砂轮磨削倾角；
步骤十三，进行磨削加工，并保证砂轮始终与玻璃轮廓相切；
步骤十四，结束。
需要说明的是，待加工玻璃轮廓不是一段数据，而是包括直线、圆弧和样条曲线。输入控制系统的轮廓数据来源于AUTOCAD软件，文件为标准的DXF文件，机床控制系统直接读取即可。
采用上述磨削方法，具有以下优势：
1)补充了异形玻璃花边的加工方法；
2)减轻了工人的劳动量，大大提高生产效率；
3)生产的自动化程度得到提高；
4)在保证家居玻璃的实用性同时，也增加了玻璃的美观性，增加了玻璃的附加值；
5)解决了引进国外昂贵设备及日后维修保养的费用问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种玻璃花边磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为直线，执行步骤四；
步骤四，计算直线长度，执行步骤五；
步骤五，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤六，若有余量，则转向步骤七；
步骤六，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤七，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤五；
步骤八，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤九，确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角；
步骤十，进行磨削加工。
2.一种玻璃花边磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为规则圆弧，执行步骤四；
步骤四，利用弧长公式计算圆弧弧长，执行步骤五；
步骤五，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤六，若有余量，则转向步骤七；
步骤六，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤七，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤五；
步骤八，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤九，确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角；
步骤十，进行磨削加工。
3.一种玻璃花边磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；待加工玻璃的轮廓为样条曲线，执行步骤四；
步骤四，将样条曲线离散化，执行步骤五；
步骤五，利用弦长近似曲线进行磨削点的插值计算，得出每个磨削点坐标，计算近似的样条曲线长度，执行步骤六；
步骤六，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤七，若有余量，则执行步骤八；
步骤七，分别确定花边在待加工玻璃轮廓的X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤八，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤六；
步骤九，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤十，确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角；
步骤十一，进行磨削加工。
4.一种玻璃花边磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，定位并将待加工玻璃安装至工作台面上；
步骤二，机床各参数回零；
步骤三，对刀；若待加工玻璃的轮廓为直线，执行步骤四；若待加工玻璃的轮廓为规则圆弧，则执行步骤五；若待加工玻璃的轮廓为样条曲线，则执行步骤六；
步骤四，计算直线长度，并转向步骤八；
步骤五，利用弧长公式计算圆弧弧长，并转向步骤八；
步骤六，将样条曲线离散化，并转向步骤七；
步骤七，利用弦长近似曲线进行磨削点的插值计算，得出每个磨削点坐标，计算近似的样条曲线长度，并转向步骤八；
步骤八，在待加工玻璃的每段轮廓上均匀分布花边并判断是否有多余长度余量，若无余量，则执行步骤九，若有余量，则执行步骤十；
步骤九，分别确定花边在待加工玻璃轮廓上X、Z、C1、C2方向上的加工坐标；
步骤十，将多余长度余量分别划分至每个花边上，并与单个花边长度相加得出最终长度，转向步骤八；
步骤十一，计算花边深度h，将深度h均匀分布在单个花边上；
步骤十二，确定花边倾斜角度，设定砂轮磨削倾角；
步骤十三，进行磨削加工。
5.根据权利要求1-4任一项所述的玻璃花边磨削方法，其特征在于，在进行磨削加工时，砂轮与待加工玻璃的轮廓始终相切。
6.根据权利要求1或4所述的玻璃花边磨削方法，其特征在于，待加工玻璃的轮廓为直线，玻璃直线轮廓上花边的磨削方法包括花边在直线轮廓的均匀分段方法、直线轮廓数据处理方法和单个花边在直线轮廓的加工方法；
其中，花边在直线轮廓的均匀分段方法，包括计算花边数量、计算长度余量和确定单个花边的最终长度；
直线轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2向旋转角度及对应C1向偏转角度；
单个花边在直线轮廓的加工方法，包括确定砂轮Z向进给最深处、单个花瓣加工和沿直线轮廓重复加工，直至完成所有花瓣的磨削。
7.根据权利要求2或4所述的玻璃花边磨削方法，其特征在于，待加工玻璃的轮廓为圆弧，玻璃圆弧轮廓上花边的加工方法，包括花边在圆弧轮廓的均匀分段方法、圆弧轮廓数据处理方法和单个花边在圆弧轮廓上的加工方法；
其中，花边在圆弧轮廓的均匀分段方法包括计算待加工弧长、计算花边数量、计算单个花边长度对应圆心角度数、计算长度余量、长度余量对应的圆心角度数和确定单个花边的最终长度；
圆弧轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2的坐标及对应旋转工作台C1的坐标；
单个花边在圆弧轮廓上的加工方法，包括确定砂轮Z向进给最深处、单个花瓣加工和沿圆弧轮廓重复加工，直至完成所有花瓣的磨削。
8.根据权利要求3或4所述的玻璃花边磨削方法，其特征在于，待加工玻璃的轮廓为样条曲线，玻璃样条曲线轮廓上花边的加工方法，包括样条曲线轮廓的离散及花边的均匀分段方法、样条轮廓数据处理方法和单个花边在样条曲线轮廓上的加工方法；
其中，样条曲线轮廓的离散及花边的均匀分段方法采用三次NURBS曲线的局部插值算法，利用弦长替代弧长以近似计算曲线长度；
样条轮廓数据处理方法，包括确定单个花瓣磨削Z向最大进给深度、确定砂轮X向进给量和确定砂轮C2的坐标及对应旋转工作台C1的坐标；
单个花边在样条曲线轮廓上的加工方法，包括确定砂轮Z向进给最深处、单个花瓣的加工和沿样条曲线轮廓重复加工，直至完成所有花瓣的磨削。
9.根据权利要求8所述的玻璃花边磨削方法，其特征在于，在所述三次NURBS曲线的局部插值算法中，设第i段曲线表示为：
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mi>i</mi>
<mo>-</mo>
<mn>3</mn>
</mrow>
<mi>i</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>w</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>N</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mn>3</mn>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>u</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mi>i</mi>
<mo>-</mo>
<mn>3</mn>
</mrow>
<mi>i</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>w</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>N</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>,</mo>
<mn>3</mn>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>u</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<mi>u</mi>
<mo>&Element;</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mn>0</mn>
<mo>,</mo>
<mn>1</mn>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>3</mn>
<mo>,</mo>
<mn>4</mn>
<mo>,</mo>
<mo>...</mo>
<mi>n</mi>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，Ni,3(u)为三次NURBS曲线的基函数，di为控制点，wi为权因子。
10.根据权利要求9所述的玻璃花边磨削方法，其特征在于，针对玻璃轮廓中的样条曲线段数据，令曲线方程为c(u)，计算步骤如下：
步骤一：设变量δ＝0；
步骤二：累积弦长L＝0，参数初始值u0＝δ，将u0带入曲线方程c(u)，得到曲线上参数u0对应的点P0；
步骤三：令ui+1＝ui+Δu，其中Δu为参数增量值；i为正整数，且i＝0,1,2…..,n；将ui+1带入曲线方程c(u)，得到曲线上参数ui+1对应的点Pi+1；计算Pi+1和Pi两点之间的距离并将该距离累加至累积弦长，得L＝L+||Pi+1-Pi||；
步骤四：当L≥W时，参数值δ＝ui+1，将点Pi+1存入数组，重复步骤二至步骤四，直至参数值ui+1与1的差小于0.01。
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- 2017-12-14 CN CN201711343480.1A patent/CN108081066B/zh active Active
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