CN108319221A - 刀具轨迹计算方法及中框加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刀具轨迹计算方法及中框加工方法。中框加工方法包括：计算第一刀具加工拐角的刀具轨迹；使用第一刀具加工第一侧壁及拐角，第一刀具沿计算所得的刀具轨迹加工拐角；使用第二刀具加工第二侧壁。其中，刀具轨迹的计算方法包括：获取刀刃沿周向方向的轮廓线；获取加工面的加工曲线；计算得到轮廓线的半径；将所得的半径沿加工曲线进行扫掠，以得到加工曲面；抽取加工曲线的母线，即可得到刀具轨迹。使用第一刀具加工中框的第一侧壁及拐角，能够保证第一侧壁与拐角连接的顺畅，提高了中框外观面的加工质量和效率。通过使用两把刀具加工中框，在保证加工效率的前提下能够减少刀具的使用，节省了刀库的空间。

Description

刀具轨迹计算方法及中框加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种刀具轨迹计算方法及中框加工方法。

背景技术

随着智能手机等移动终端的超薄化、大屏化的趋势，为加强整体强度、提升用户触感体验，已经大规模地采用金属中框作为移动终端的机身。

金属中框外观面的加工过程中，一般使用三把不同的刀具加工。其中一把刀具加工金属中框的长边，另一把刀具加工金属中框的短边，最后一把刀具加工金属中框的拐角。但是，该种加工方法加工时调机困难，三把刀具在Z轴方向上控制不好，容易造成相邻两个侧面连接不顺，中框外观较差，且多个刀具占用倒库空间。

发明内容

基于此，有必要针对手机等移动终端的中框外观较差的问题，提供一种刀具轨迹计算方法及中框加工方法。

一种刀具轨迹计算方法，刀具包括刀刃，产品包括加工面，所述方法包括以下步骤：

获取所述刀刃沿周向方向的轮廓线；

获取所述加工面的加工曲线；

计算得到所述轮廓线的半径；

将所得的半径沿所述加工曲线进行扫掠，以得到加工曲面；及

抽取所述加工曲面的母线，即可得到所述刀具轨迹。

在其中一个实施例中，所述刀刃的母线为弧形，所述加工面为弧面，所述加工面由弧状的成形线沿预设路径扫掠得到，且所述成形线与所述预设路径相垂直，所述成形线的曲率大于所述刀刃母线的曲率，所述方法包括：

获取多条所述轮廓线，多条所述轮廓线沿所述刀刃的轴向间隔设置；

获取多条所述加工曲线，多条所述加工曲线沿一所述成形线间隔设置，所述加工曲线的数量与所述轮廓线的数量相同，多条所述轮廓线分别与多条所述加工曲线相对应；

计算得到每条所述轮廓线的半径；

将所得的每个半径沿对应的所述加工曲线进行扫掠，以得到多个所述加工曲面；

抽取每个所述加工曲面的母线，得到多条所述刀具轨迹。

在其中一个实施例中，所述刀刃的母线为圆弧，所述刀刃任意的一母线与相邻的两条所述轮廓线相交，两个交点之间的圆弧所对应的圆心角为预设角度。

在其中一个实施例中，多条所述轮廓线包括一条第一轮廓线及多条第二轮廓线，获取所述第一轮廓线及所述第二轮廓线的方法包括：

在所述刀刃的母线上选取一点为截点，选取经过所述截点且与所述刀刃的轴向相垂直的第一平面与所述刀刃相交，所述第一平面与所述刀刃相交得到的曲线即是所述第一轮廓线；

根据所述第一轮廓线，计算得到多条所述第二轮廓线。

在其中一个实施例中，所述成形线为圆弧，所述加工面任意的一成形线与相邻的两条所述加工曲线相交，两个交点之间的圆弧所对应的圆心角为预设角度。

在其中一个实施例中，多条所述加工曲线包括一条第一加工曲线及多条第二加工曲线，获取所述第一加工曲线及所述第二加工曲线的方法包括：

在所述加工面上选取一点为基准点，选取经过所述基准点且与所述刀刃的轴向相垂直的第二平面与所述加工面相交，所述第二平面与所述加工面相交得到的曲线即是所述第一加工曲线；

根据所述第一加工曲线，计算得到多条所述第二加工曲线。

在其中一个实施例中，所述抽取所述加工曲面的母线，即可得到所述刀具轨迹的步骤包括：

抽取所述加工曲面距离所述产品最远的母线，将所述母线的一端移动到所述刀刃底面的中心点处。

一种中框加工方法，所述中框包括两个相对的第一侧壁、两个相对第二侧壁及四个拐角，四个所述拐角分别位于所述中框的四个角处，所述拐角用于将所述第一侧壁及所述第二侧壁相连接，所述加工方法包括：

使用如上述任意一项所述的刀具轨迹计算方法，计算第一刀具加工所述拐角的刀具轨迹；

使用第一刀具加工所述第一侧壁及所述拐角，其中，所述第一刀具沿所述刀具轨迹加工所述拐角；及

使用第二刀具加工所述第二侧壁。

在其中一个实施例中，所述第一刀具包括刀刃，所述刀刃的母线为弧形，所述拐角加工完成后包括加工面，所述加工面为弧面，所述加工面由弧状的成形线沿预设路径扫掠得到，所述成形线与所述预设路径相垂直，所述成形线的曲率大于所述刀刃母线的曲率，所述方法包括：

计算出多条所述刀具轨迹，所述第一刀具分别沿多条所述刀具轨迹多次加工所述拐角。

在其中一个实施例中，所述成形线为圆弧，所述成形线沿所述预设路径由所述第一侧壁向所述第二侧壁扫掠的过程中，所述成形线的半径逐渐减少。

上述刀具轨迹计算方法及中框加工方法至少具有以下优点:

使用第一刀具加工中框的第一侧壁及拐角，能够保证第一侧壁与拐角连接的顺畅，提高了中框外观面的加工质量和效率。通过使用两把刀具加工中框，在保证加工效率的前提下能够减少刀具的使用，节省了刀库的空间。

附图说明

图1为一实施方式中刀具轨迹计算方法的流程图；

图2为刀刃上的轮廓线及产品上的加工曲线的分布示意图；

图3为扫掠得到加工曲面的示意图；

图4为抽取加工曲面母线的示意图；

图5为将多条刀具轨迹的端点移动到刀刃底面的中心点的示意图；

图6为刀具加工出产品上部区域的示意图；

图7为刀具加工出产品下部区域的示意图；

图8为刀具加工出产品中部区域的示意图；

图9为一实施方式中中框的加工方法的流程图；

图10为第一刀具及第二刀具加工中框的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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。

请参阅图1及图2，一实施方式中的刀具轨迹计算方法。该刀具10包括刀柄12及刀刃14，刀刃14设置于刀柄12的一端。产品20为加工完成后的产品20，产品20包括加工面22，刀刃14旋转加工型材以得到产品20。该刀具轨迹计算方法具体包括如下步骤：

步骤S110：获取刀刃14沿周向方向的轮廓线。

具体地，刀刃14呈现为圆柱状且圆周表面向轴线方向凹陷，使得刀刃14的母线为弧形，刀刃14绕轴线旋转时，刀刃14的母线与待加工型材作用以对型材进行加工。产品20的加工面22为弧面，加工面22由弧形的成形线26沿预设路径28扫掠得到，并且成形线26与预设路径28相垂直。一实施方式中，成形线26的曲率大于刀刃14母线的曲率，刀刃14母线的弧形与加工面22的弧形不匹配。刀具10沿一条刀具轨迹不能加工出加工面22，需要使刀具10分别沿多条刀具轨迹多次加工，才能加工出加工面22。因此需要获取多条轮廓线，多条轮廓线沿刀刃14的轴向间隔设置，以得到多条刀具轨迹。

一实施方式中，刀刃14的母线为圆弧，刀刃14任意的一母线与相邻的两条轮廓线相交，两个交点之间的圆弧所对应的圆心角为预设角度，以使多条轮廓线均匀分布于刀刃14上。一实施方式中，预设角度为10度。多条轮廓线包括一条第一轮廓线162及多条第二轮廓线164，获取第一轮廓线162及第二轮廓线164的方法具体为：

在刀刃14的母线上选取一点为截点，选取经过该截点且与刀刃14的轴向相垂直的第一平面与刀刃14相交，第一平面与刀刃14相交得到的曲线即是第一轮廓线162。然后，根据第一轮廓线162，计算得到多条第二轮廓线164。

具体地，选取第一轮廓线162上任意的一点为预设点，刀刃14的一母线经过该预设点。在刀刃14的该条母线上选取一点作为轨迹点，该轨迹点为第二轮廓线164上的一点。并且，轨迹点与预设点之间的圆弧所对应的圆心角为预设角度。通过在第一轮廓线162上选取不同的预设点，可以得到不同的轨迹点，得到的多个轨迹点可以构成第二轮廓线164。然后，以得到的第二轮廓线164为基准，可以按照前述方法得到与该条第二轮廓线164相邻的另外的第二轮廓线164。其余的第二轮廓线164的形成方法与前述相同，在此不再详述。

一实施方式中，可以通过UG等三维软件的等斜度曲线命令抽取得到轮廓线。一实施方式中，轮廓线的数量为七条。其中，刀刃14的中部设有一条轮廓线，刀刃14的两端分别设置有三条轮廓线，以表征刀刃14的形状。

可以理解的是，在其他实施方式中，当刀具10母线的弧形与成形线26的弧形相同时，刀具10沿一条刀具轨迹加工产品20，即可完成产品20的加工。由于仅需得到一条刀具轨迹，因此仅需获取一条轮廓线，也就是仅获取第一轮廓线162。第一轮廓线162的获取方法与上述相同，在此不再赘述。

步骤S120：获取加工面22的加工曲线。

本实施方式中，由于需要得到多条刀具轨迹，因此需要获得多条加工曲线，多条加工曲线沿一成型线间隔设置。并且，加工曲线的数量与轮廓线的数量相同，多条轮廓线分别与多条加工曲线相对应，以保证得到多条刀具轨迹。一实施方式中，成形线26为圆弧，加工面22任意的一成形线26与相邻的两条加工曲线相交，两个交点之间的圆弧所对应的圆心角为预设角度，以使多条加工曲线均匀分布于加工面22上。一实施方式中，预设角度也为10度。多条加工曲线包括一条第一加工曲线242及多条第二加工曲线244，获取第一加工曲线242及第二加工曲线244的方法具体为：

在加工面22上选取一点为基准点，选取经过基准点且与刀刃14的轴向相垂直的第二平面与加工面22相交，第二平面与加工面22相交得到的曲线即是第一加工曲线242。一实施方式中，基准点与截点的Z值相同，第一加工曲线242与第一轮廓线162位于同一高度上，第一加工曲线242与第一轮廓线162相对应，多条第二加工曲线244分别与多条第二轮廓线164相对应。然后，根据第一加工曲线242，计算得到多条第二加工曲线244。

具体地，选取第一加工曲线242上任意的一点为预设点，加工面22的一条成形线26经过该预设点。在该条成形线26上选取一点作为轨迹点，该轨迹点为第二加工曲线244上的一点。并且，轨迹点与预设点之间的圆弧所对应的圆心角为预设角度。通过在第一加工曲线242上选取不同的预设点，可以得到不同的轨迹点，得到的多个轨迹点可以构成第二加工曲线244。然后，以得到的第二加工曲线244为基准，可以按照前述方法得到与该条第二加工曲线244相邻的另外的第二加工曲线244。其余的第二加工曲线244的形成方法与前述相同，在此不再详述。

一实施方式中，可以通过UG等三维软件的等斜度曲线命令抽取得到加工曲线。加工曲线的数量为七条，七条加工曲面30分别与七条轮廓线相对应。

一实施方式中，产品20为一端较宽，另一端较窄的结构，因此加工面22的一端较宽，另一端较窄，成形线26沿预设路径28扫掠的过程中半径逐渐减小。加工曲线在加工面22较宽的一端分布较稀疏，在加工面22较窄的一端分布较密集。

可以理解的是，在其他实施方式中，产品20也可以为规则的形状，成形线26沿预设路径28扫掠的过程中半径保持不变。当刀刃14母线的弧形与成形线26的弧形相同时，刀具10沿一条刀具轨迹加工型材，即可完成产品20的加工。此时，由于仅需得到一条刀具轨迹，因此仅需获取一条加工曲线，也就是仅获取第一加工曲线242。第一加工曲线242的获取方法与上述相同，在此不再赘述。

步骤S130：计算得到轮廓线的半径。

具体地，刀具10切削加工型材以得到产品20时，刀刃14母线上的一点与型材相接触。当刀具10旋转时，刀刃14经过该点的轮廓线上的各点能够切削加工型材。因此，可以根据轮廓线的半径，调整刀刃14与型材的距离，以保证刀刃14与型材相接触。一实施方式中，轮廓线的数量为多个，需要分别计算出每条轮廓线的半径。

步骤S140：将所得的半径沿加工曲线进行扫掠，以得到加工曲面30。

请一并参阅图3，具体地，当半径沿加工曲线进行扫掠时，即可模拟刀具10的刀刃14切削型材。半径沿加工曲线进行扫掠得到的平面为加工曲面30。一实施方式中，轮廓线和加工曲线的数量均为多个，将所得的每个半径沿对应的加工曲线进行扫掠，可以得到多个加工曲面30。

步骤S150：抽取加工曲面30的母线32，即可得到刀具轨迹40。

请一并参阅图4及图5，具体地，加工曲面30上的各个母线32即是刀刃14上相应点走过的轨迹，将其中一条母线32抽取出，即可得到刀刃14相应点的刀具轨迹40。为了方便刀具轨迹40的编程设计，因此抽取加工曲面30距离产品20最远的母线32，并且将该母线32的端点移动到刀刃14底面的中心点处，即可得到刀刃14底面中心点的刀具轨迹40。刀具10加工型材以得到产品20时，使刀刃14底面的中心点沿该条刀具轨迹运动，刀刃14即可切削加工型材。

一实施方式中，加工曲面30的数量为多个，抽取每个加工曲面30的母线32，可以得到多条刀具轨迹40。刀刃14分别沿多条刀具轨迹40多次加工型材，从而可以加工出产品20。具体地，刀具10加工型材时，使刀刃14的一点与型材相接触，经过该点的轮廓线与该轮廓线相对应的加工曲线确定有一条刀具轨迹40，刀具10沿该条刀具轨迹40运动，即可加工出产品的部分区域。

请一并参阅图6至图8，刀具10加工出产品20时，首先加工出产品20的上部区域202，然后加工出产品20的下部区域204，最后加工出产品20的中部区域206。具体地，调整刀具10的Z值，使刀刃14上端相应的一点与型材的最上端相接触，经过该点的轮廓线与该轮廓线相对应的加工曲线确定有一刀具轨迹40，刀具10沿该刀具轨迹40运动切削加工型材。刀具10沿一刀具轨迹40加工完成后，增大刀具10的Z值，型材相对刀具10向下运动，刀具10依次加工出产品20的上部区域202。

然后，调整刀具10的Z值，使刀刃14下端相应的一点与型材的最下端相接触，经过该点的轮廓线与该轮廓线相对应的加工曲线确定有一刀具轨迹40，刀具10沿该刀具轨迹40运动切削加工型材。刀具10沿一刀具轨迹40加工完成后，减小刀具10的Z值，型材相对刀具10向上运动，刀具10依次加工出产品20的下部区域204。最后，调整刀具10的Z值，使刀刃14中部相应的一点与型材未加工部分的最上端相接触，经过该点的轮廓线与该轮廓线相对应的加工曲线确定有一刀具轨迹40，刀具10沿该刀具轨迹40运动切削加工型材。刀具10沿一刀具轨迹40加工完成后，增大刀具10的Z值，型材相对刀具10向下运动，刀具10依次加工出产品20的中部区域206。

请参阅图9及图10，本发明还提供一种中框100加工方法。中框100包括两个相对的第一侧壁110、两个相对的第二侧壁120及四个拐角130。四个拐角130分别位于中框100的四个角处，拐角130用于将第一侧壁110与第二侧壁120相连接。该中框100的加工方法具体包括如下步骤：

步骤S210：使用上述刀具轨迹300计算方法，计算第一刀具210加工拐角130的刀具轨迹300。

具体地，第一刀具210包括刀刃212，刀刃212呈现为圆柱状且圆周表面向轴线方向凹陷，使得刀刃212的母线为弧形。加工完成后的拐角130包括加工面132，加工面132为弧面，加工面132由弧状的成形线沿预设路径扫掠得到，且成形线与预设路径相垂直。一实施方式中，成形线的曲率大于刀刃212母线的曲率，刀刃212母线的弧形与加工面132的弧形不匹配。因此需要计算出多条刀具轨迹300，刀刃212分别沿多条刀具轨迹300加工，才能完成拐角130的加工。计算多条刀具轨迹300的方法与上述相同，在此不再赘述。一实施方式中，成形线为圆弧，预设路径也为圆弧，成形线沿预设路径从第一侧壁110向第二侧壁120扫掠的过程中，成形线的半径逐渐减小。加工面132靠近第一侧壁110的一端较宽，加工面132靠近第二侧壁120的一端较窄。

步骤S220：使用第一刀具210加工第一侧壁110及拐角130，其中，第一刀具210沿刀具轨迹300加工拐角130。

具体地，使第一刀具210的刀刃212与第一侧壁110相接触，第一刀具210沿第一侧壁110的延伸方向运动，从而完成第一侧壁110的加工。然后，通过调整第一刀具210的Z值，使第一刀具210分别沿多条刀具轨迹300多次加工拐角130。一实施方式中，第一刀具210为成型刀。

步骤S230：使用第二刀具220加工第二侧壁120。

具体地，为了保证加工效率，第一刀具210加工第一侧壁110和拐角130时，使用第二刀具220加工第二侧壁120。一实施方式，第二刀具220也为成型刀。

第一刀具210及第二刀具220加工中框100的过程具体为：第一侧壁110与两个拐角130相邻，第一刀具210沿逆时针方向依次加工拐角130、第一侧壁110及另一拐角130。第一刀具210加工第一侧壁110和两个拐角130的过程中，第二刀具220同时也沿逆时针方向加工第二侧壁120。然后，将产品沿顺时针方向旋转180度，第一刀具210再次沿逆时针方向依次加工拐角130、第一侧壁110及另一拐角130，第一刀具210加工第一侧壁110和两个拐角130的过程中，第二刀具220同时沿逆时针方向加工第二侧壁120，从而完成中框100的加工。

上述刀具轨迹计算方法及中框100的加工方法，使用第一刀具210加工中框100的第一侧壁110及拐角130，能够保证第一侧壁110及拐角130连接的顺畅，能够提高中框100外观面的加工质量和效率。通过使用两把刀具加工中框100，在保证加工效率的前提下能够减少刀具的使用，节省刀库的空间。

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 (10)

1.一种刀具轨迹计算方法，其特征在于，刀具包括刀刃，产品包括加工面，所述方法包括以下步骤：

获取所述刀刃沿周向方向的轮廓线；

获取所述加工面的加工曲线；

计算得到所述轮廓线的半径；

将所得的半径沿所述加工曲线进行扫掠，以得到加工曲面；及

抽取所述加工曲面的母线，即可得到所述刀具轨迹。

2.根据权利要求1所述的刀具轨迹计算方法，其特征在于，所述刀刃的母线为弧形，所述加工面为弧面，所述加工面由弧状的成形线沿预设路径扫掠得到，且所述成形线与所述预设路径相垂直，所述成形线的曲率大于所述刀刃母线的曲率，所述方法包括：

获取多条所述轮廓线，多条所述轮廓线沿所述刀刃的轴向间隔设置；

获取多条所述加工曲线，多条所述加工曲线沿一所述成形线间隔设置，所述加工曲线的数量与所述轮廓线的数量相同，多条所述轮廓线分别与多条所述加工曲线相对应；

计算得到每条所述轮廓线的半径；

将所得的每个半径沿对应的所述加工曲线进行扫掠，以得到多个所述加工曲面；

抽取每个所述加工曲面的母线，得到多条所述刀具轨迹。

3.根据权利要求2所述的刀具轨迹计算方法，其特征在于，所述刀刃的母线为圆弧，所述刀刃任意的一母线与相邻的两条所述轮廓线相交，两个交点之间的圆弧所对应的圆心角为预设角度。

4.根据权利要求3所述的刀具轨迹计算方法，其特征在于，多条所述轮廓线包括一条第一轮廓线及多条第二轮廓线，获取所述第一轮廓线及所述第二轮廓线的方法包括：

在所述刀刃的母线上选取一点为截点，选取经过所述截点且与所述刀刃的轴向相垂直的第一平面与所述刀刃相交，所述第一平面与所述刀刃相交得到的曲线即是所述第一轮廓线；

根据所述第一轮廓线，计算得到多条所述第二轮廓线。

5.根据权利要求2所述的刀具轨迹计算方法，其特征在于，所述成形线为圆弧，所述加工面任意的一成形线与相邻的两条所述加工曲线相交，两个交点之间的圆弧所对应的圆心角为预设角度。

6.根据权利要求5所述的刀具轨迹计算方法，其特征在于，多条所述加工曲线包括一条第一加工曲线及多条第二加工曲线，获取所述第一加工曲线及所述第二加工曲线的方法包括：

在所述加工面上选取一点为基准点，选取经过所述基准点且与所述刀刃的轴向相垂直的第二平面与所述加工面相交，所述第二平面与所述加工面相交得到的曲线即是所述第一加工曲线；

根据所述第一加工曲线，计算得到多条所述第二加工曲线。

7.根据权利要求1所述的刀具轨迹计算方法，其特征在于，所述抽取所述加工曲面的母线，即可得到所述刀具轨迹的步骤包括：

抽取所述加工曲面距离所述产品最远的母线，将所述母线的一端移动到所述刀刃底面的中心点处。

8.一种中框加工方法，其特征在于，所述中框包括两个相对的第一侧壁、两个相对第二侧壁及四个拐角，四个所述拐角分别位于所述中框的四个角处，所述拐角用于将所述第一侧壁及所述第二侧壁相连接，所述加工方法包括：

使用如权利要求1～7任意一项所述的刀具轨迹计算方法，计算第一刀具加工所述拐角的刀具轨迹；

使用第一刀具加工所述第一侧壁及所述拐角，其中，所述第一刀具沿所述刀具轨迹加工所述拐角；及

使用第二刀具加工所述第二侧壁。

9.根据权利要求8所述的中框加工方法，其特征在于，所述第一刀具包括刀刃，所述刀刃的母线为弧形，所述拐角加工完成后包括加工面，所述加工面为弧面，所述加工面由弧状的成形线沿预设路径扫掠得到，所述成形线与所述预设路径相垂直，所述成形线的曲率大于所述刀刃母线的曲率，所述方法包括：

计算出多条所述刀具轨迹，所述第一刀具分别沿多条所述刀具轨迹多次加工所述拐角。

10.根据权利要求9所述的中框加工方法，其特征在于，所述成形线为圆弧，所述成形线沿所述预设路径由所述第一侧壁向所述第二侧壁扫掠的过程中，所述成形线的半径逐渐减少。