CN109080002B - 一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，包括钻床；钻床上设有控制钻头和倒角套运行的计算机；计算机通过倒角套在倒角过程中的对刀得到倒角套的磨耗变化数据，再根据倒角套的磨耗变化数据计算推断倒角套的形状变化，并得到倒角套形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据补偿形状参数判断形状变化后的倒角套的加工质量；当判断出倒角套的加工质量不符合要求时，计算机还根据补偿形状参数调整倒角套的加工参数以保证倒角套的加工质量，且当倒角套形状变化达到极限值导致加工质量不符合要求时报警提示。该智能钻、倒角机自动实现倒角套的对刀工作，并且实时掌握倒角套的磨耗量，进而实时掌握倒角套失形的程度，并据此智能调整加工参数。

Description

一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机
技术领域
本发明涉及玻璃加工装置领域，具体涉及一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机。
背景技术
对玻璃孔进行倒角是玻璃加工中常见的一种工艺。现有的玻璃孔倒角主要采用的方式：倒角套装配在钻头上，在钻床钻孔后接着倒角，一次性完成。这种方式，存在的问题是：
(1)所有采用倒角套装配在钻头工作环外径圆周面上(即倒角套内径大于或等于钻头工作环外径)的情况下，由于装配精度以及倒角套尖部强度低等客观局限，造成倒角质量处于低水平，其内倒角处的崩边及角度失形(失角)难以避免。
(2)“一种降低玻璃孔加工应力集中的方法”(专利号：ZL201610219983.7)提供了一种解决的方法。但倒角套自有效内径(以下简称：内径)至有效外径(以下简称：外径)径向各点的轴向加工量逐渐减小，造成倒角套工作面径向各点的轴向磨耗不等量且随直径增大而趋于零，从而造成倒角套磨削面呈线性失形(失角)的直线面。倒角套自内径至外径径向各点的线速度逐渐增大，且在倒角磨削面呈线性失形(失角)的过程中，倒角套工作面受到力学关系(比如压强)、几何关系(比如角度)、冷却压力、排屑难度、倒角套工作面金刚石层与玻璃的磨耗比关系等等因素变化的叠加影响，最终造成倒角套磨削面呈非线性失形(失角)的曲线面，倒角套工作能力必然受到影响且动态变化，继而影响达到玻璃倒角面质量(尺寸精度、形状精度、表面状态)的要求，易造成玻璃表面烧伤、崩边甚至玻璃爆裂。
现有钻孔设备的自动化程度低，不仅对于钻头的位置、消耗的监测能力差，而且对于倒角套的消耗、失形(失角)程度、工作能力的变化监测基本缺失，因此，在玻璃倒角加工时，需要人工频繁的跟进调整各种的加工参数，对人工的技术要求高，在高精密加工时，更是费时费力，尤其是在薄玻璃的倒角加工时，加工余量小且公差小，人工监测、调整难度更大，良率和工效均甚低。
(3)如图15所示，在玻璃倒角过程中，目前通常认为倒角套工作面是均匀磨耗的，即一方面认为倒角加工过程中玻璃端面与倒角套磨削面的夹角α(常用45°)恒定不变，同时认为玻璃端面倒角的圆半径(R1)也是不变的，最终认为倒角套工作面轴向发生等量磨耗呈线性的形状变化。但实际上，随着倒角套工作面径向各点轴向的不等量磨耗(内径磨耗最大，外径磨耗趋于零)，若需保持初始倒角深度h0不变，倒角套工作面吃进玻璃的深度需要增加，必然导致R1增大，同时，由于倒角套工作面的磨耗是不均匀的，导致α不断的变小。玻璃钻孔、倒角属于磨削加工，在玻璃加工工具即钻头和倒角套上起主要磨削作用的是金刚石工作层，在磨削过程中，钻头和倒角套金刚石工作层各部位的磨耗量与对应加工玻璃部位的加工量呈正向关系，即玻璃倒角时，倒角套工作面内径加工量最大，其磨耗亦最大，而外径加工量趋于零，其磨耗亦趋于零。如图16所示，玻璃倒角加工时，主轴是垂直上下进给的，所以玻璃倒角部位的形状是一个圆锥环。
发明内容
本发明的目的，针对上述问题，结合“一种降低玻璃孔加工应力集中的方法”(专利号：ZL201610219983.7)，提供配套的一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，通过对倒角套最大消耗点的监测，自动评估倒角套失形(失角)的程度，做出形状是否符合公差要求的判定和预警，自动补偿或调整因倒角套工作面消耗带来的形状变化参数。同时，通过监测倒角套受上述多种因素影响而造成工作能力变化参数，自动评估倒角套产生失形及工作能力变化的危险程度是否符合质量要求的判定和预警，并根据质量要求的不同，自动调整加工参数，如通过调整进给速度或主轴转速、调节冷却量来确保倒角质量达标。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，包括钻床和工作台；所述工作台处于所述钻床上，其上设有待钻孔的玻璃块；在所述钻床上对应所述工作台的上方和下方分别设有竖直的导轨；在上下两个所述导轨上分别设有在主轴的驱动下可上下滑动以对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的钻头；在每一个所述钻头上分别套装有对玻璃块上的钻孔两端进行倒角的倒角套；所述钻床上还设有控制所述钻头和所述倒角套运行的计算机；所述计算机通过所述倒角套在倒角过程中的对刀得到所述倒角套的磨耗变化数据，再根据所述倒角套的磨耗变化数据计算推断所述倒角套的形状变化，并得到所述倒角套形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套的加工质量；当判断出所述倒角套的加工质量不符合要求时，所述计算机还根据所述补偿形状参数调整所述倒角套的加工参数以保证所述倒角套的加工质量，且当所述倒角套形状变化达到极限值导致加工质量不符合要求时报警提示。
本发明的有益效果是：自动实现倒角套的对刀工作，并且实时掌握倒角套的磨耗量，进而实时掌握倒角套失形的程度，并据此智能调整加工参数，从而可以实现对0.4mm及0.4mm以上厚的超薄玻璃进行钻孔，并且在钻孔两端可以加工倒角，钻孔的大小为2-100mm。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，还包括感应在倒角过程中所述倒角套工作端刚接触玻璃块时发生压力变化的压力传感器；所述压力传感器设置在所述钻床上或所述工作台上通过感应压力变化来记录所述倒角套的当前位置以实现对刀；所述计算机通过所述压力传感器的前后对刀得到所述倒角套轴向上的磨耗变量Δh或得到所述倒角套在玻璃块端面倒角圆半径的变化量ΔR，最后根据Δh或ΔR得到所述倒角套的形状变化曲线，并通过所述倒角套的形状变化曲线得到所述倒角套形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套的加工质量，并当判断出加工质量不符合要求时再根据所述补偿形状参数调整所述倒角套的加工参数以保证所述倒角套的加工质量。
进一步，所述计算机通过所述倒角套的第一次对刀得到所述倒角套的初始倒角高度h0以及在玻璃块端面的初始倒角圆半径R1；所述计算机通过h0和Δh得到第一次倒角磨耗后的所述倒角套每一次的倒角深度hn，通过R1和ΔR得到第一次倒角后所述倒角套每一次的在玻璃块端面倒角的圆半径Rn，最后通过对比hn与h0、Rn与R1判断所述倒角套的形状变化达是否达到极限值。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过传感器实现对刀，进而掌握倒角套的磨耗量以及倒角套失形的程度，并进行监控。
进一步，所述钻床还包括固定板、滑动板和两个滑座；两个所述滑座的一侧分别可上下滑动的安装在上下两个所述导轨上，其上分别设有主电机，两个所述主电机的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的所述钻头；所述滑座远离所述导轨的一侧设有卡槽，所述滑动板可上下滑动的处于所述卡槽中，所述主电机固定在所述滑动板上；所述滑座中间位置处设有空腔，所述固定板固定在所述空腔侧壁底部或者上部的位置处；所述压力传感器处于所述固定板的上方或者下方，在所述压力传感器的上方或者下方设有与所述滑动板同步上下滑动并对所述压力传感器发生压力作用的连接座，所述连接座水平穿过所述空腔的侧壁后与所述滑动板固定连接，所述空腔的侧壁上对应所述连接座的位置处竖直设有一段供连接座与滑动板同步上下滑动的滑槽；
所述压力传感器还过感应在所述钻头伸入钻孔内后且所述倒角套触碰到钻孔端部倒角位置时发生的压力变化来记录所述倒角套的当前位置为倒角对刀点，进而实现对所述倒角套的对刀；所述计算机通过前后倒角对刀点计算出Δh。
采用上述进一步方案的有益效果是：
(1)通过压力传感器反馈的压力变化自动实现钻孔前的每一次钻孔对刀，并保证对刀精度，精确控制每一次上下钻孔的深度，进而能实现对超薄玻璃的钻孔；
(2)通过压力传感器反馈的压力变化自动实现钻孔后的每一次倒角对刀，并保证对刀精度，进而能实现对超薄玻璃的倒角；
(3)实现监控并掌握钻头和倒角套的磨耗量。
进一步，所述钻床还包括用于防止所述连接座沿着所述滑槽滑动后超过极限位置而压坏所述压力传感器的防撞块；所述防撞块竖直固定在所述固定板上且对应所述压力传感器远离所述滑动板的一侧，并且所述防撞块的顶端与处于最高位置处的所述连接座之间或者所述防撞块的底端与处于最低位置处的所述连接座之间设有供所述滑动板相对于所述滑座滑动的间隙。
采用上述进一步方案的有益效果是：保护压力传感器不被压坏。
进一步，所述钻床还包括C型悬臂、主电机和压环组件；所述C型悬臂分别可纵横滑动的安装在所述钻床的上部和所述钻床的下部，所述主电机通过滑座分别可上下滑动的安装在对应的所述C型悬臂的端部；两个所述主电机的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的的所述钻头；所述C型悬臂上对应所述钻头和所述倒角套下方的位置处设有先压住玻璃块再通过所述倒角套对玻璃块进行倒角的压环组件；
所述压力传感器处于所述压环组件内，并且所述压环组件在压住玻璃块后，所述压力传感器还在所述压环组件在压住玻璃块后，其通过感应在所述钻头伸入钻孔内后且所述倒角套触碰到钻孔端部倒角位置时发生的压力变化来记录所述倒角套的当前位置为倒角对刀点，进而实现对所述倒角套的对刀；所述计算机通过前后倒角对刀点计算出Δh。
采用上述进一步方案的有益效果是：压力传感器设置在压环组件内，其通过直接感知玻璃上受到的压力来实现钻头和倒角套的对刀，其相比通过滑座传递压力的对刀方式，反应更灵敏，提高了对刀的响应精度。
进一步，所述压环组件包括支架、气缸、叉架和压环；所述叉架为L型结构；所述支架的一端端固定在所述C型悬臂上对应所述钻头和所述倒角套下方的位置处，其另一端与所述叉架的中部拐角处铰接；所述气缸安装在所述支架上的中部；所述叉架的上端连接所述气缸的伸缩端，其下端连接所述压环并在所述气缸的驱动下带动所述压环压住玻璃块；所述压力传感器处于所述压环内并通过感应在倒角工过程中所述倒角套的工作端刚接触玻璃块时发生的压力变化，进而记录所述倒角套的当前位置以实现对刀。
采用上述进一步方案的有益效果是：叉架在气缸伸缩运动下带动压环上下运动，进而驱动压环压下或抬起动作，以实现对玻璃块的压紧或松卸。
进一步，所述压环包括防水罩、防水帽、防水台和缓冲垫圈；所述压力传感器为中间设有内孔的圆环结构，其处于所述防水罩的内部，所述防水罩对应所述内孔的位置处设有与所述内孔同轴的第一通孔；所述防水帽的一端与所述压力传感器的一侧连接，其另一端穿过所述第一通孔后伸出到所述防水罩的外侧；所述防水帽对应所述内孔的位置处设有与所述内孔同轴的第二通孔；所述防水台的一端处于所述压力传感器的内孔中，其另一端朝远离所述防水罩的方向伸出到所述防水罩的外侧；所述防水台对应所述第二通孔的位置处设有与所述第二通孔同轴的第三通孔，并且所述第三通孔与所述第二通孔连通以供所述钻头和所述倒角套穿过对玻璃块进行钻孔或倒角；所述缓冲垫圈处于所述防水台上远离所述压力压力传感器的端面上，并且所述缓冲垫圈处于所述第三通孔的外周一圈；
所述压力传感器包括内圈和外圈；所述内孔处于所述内圈的中间位置，所述外圈处于所述内圈的外周，并且所述外圈与所述内圈之间通过应变片连接起来形成圆环结构。
采用上述进一步方案的有益效果是：压环整体结构防水性好，可以在玻璃钻孔恶劣的工作环境中保证压力传感器的耐用性；当传感器内圈和外圈任一固定，给内圈或外圈施加压力，应变片会发生微量应变，实现传感器在量程内实时感应施加在其上的力。
进一步，所述钻床还包括所述T型架；所述钻床上设有纵向导轨，所述T型架可纵向滑动的安装在所述纵向导轨上；在所述T型架上设有横向导轨，所述C型悬臂可横向滑动的安装在所述横向导轨上；在所述C型悬臂的端部设有竖直导轨，所述主电机通过滑座可上下滑动的安装在所述竖直导轨上。
采用上述进一步方案的有益效果是：实现钻头和倒角套在X、Y以及Z轴方向上的运动。
进一步，所述钻床还包括C型悬臂、主电机、压环组件、龙门架和小滑台；所述C型悬臂分别可纵横滑动的安装在所述钻床的上部和所述钻床的下部，所述主电机通过滑座分别可上下滑动的安装在对应的所述C型悬臂的端部；两个所述主电机的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的的所述钻头；所述C型悬臂上对应所述钻头和所述倒角套下方的位置处设有先压住玻璃块钻孔位置再通过所述钻头对玻璃块进行钻孔或者通过所述倒角套对玻璃块进行倒角的压环组件；
所述工作台通过所述龙门架可纵向滑动的安装在所述钻床上；在所述工作台上设有横向的导轨槽，所述小滑台可横向滑动的处于所述导轨槽内，并且在所述小滑台上设有与玻璃块上钻孔位置相对应的通孔；所述压力传感器处于所述小滑台内并通过感应在倒角工过程中所述倒角套的工作端刚接触玻璃块时发生的压力变化，进而记录所述倒角套的当前位置以实现对刀；所述计算机通过前后倒角对刀点计算出Δh；
进一步，所述小滑台包括底座和盖板；所述底座上设有凹槽，所述压力传感器处于所述凹槽内，所述盖板处于所述凹槽顶部的开口处以将所述压力传感器固定在所述凹槽内；所述通孔上下依次将所述盖板、所述压力传感器和所述底座贯穿。
采用上述进一步方案的有益效果是：压力传感器设置在小滑台内，其通过直接感知玻璃上受到的压力来实现钻头和倒角套的对刀，其相比通过滑座传递压力的对刀方式，反应更灵敏，提高了对刀的响应精度。
附图说明
图1为本发明实施例一的整体结构图；
图2为图1的A放大图；
图3为实施例一中处于工作台上方的空腔的剖视图；
图4为处于工作台上方的主电机、钻头与倒角套的装配示意图；
图5为本发明实施例二的整体结构图(除去工作台2下方的钻头12组件)；
图6为图5的B放大图；
图7为实施例二中压环组件的结构图；
图8为实施例二中压环的爆炸图；
图9为实施例二中压环的主视图；
图10为图9的C-C剖视图；
图11为实施例二中传感器的结构图；
图12为本发明实施例三的整体结构图(除去滑座)；
图13为图12的C放大图；
图14为实施例三中小滑台的装配图；
图15为倒角套工作时的示意图；
图16为玻璃倒角磨削示意图；
图17为倒角套使用一定次数t后，由倒角套磨耗后剩余高度得到的倒角套形状变化曲线图；
图18为倒角套使用一定次数t后，由在玻璃块端面倒角的圆半径Rn得到的倒角套形状变化曲线图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、钻床，2、工作台，3、导轨，4、滑座，5、主电机，6、固定板，7、压力传感器，8、滑动板，9、空腔，10、连接座，11、防撞块，12、钻头，13、倒角套，14、C型悬臂，15、压环组件，16、支架，17、气缸，18、叉架，19、压环，20、防水罩，21、防水帽，22、防水台，23、缓冲垫圈，24、T型架，25、纵向导轨，26、横向导轨，27、竖直导轨，28、内圈，29、外圈，30、应变片，31、龙门架，32、小滑台，33、导轨槽，34、通孔，35、底座，36、盖板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
如图1和2所示，一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，包括钻床1和工作台2。所述工作台2处于所述钻床1上，其上设有待钻孔的玻璃块。在所述钻床1上对应所述工作台2的上方和下方分别设有竖直的导轨3。在上下两个所述导轨3上分别设有在伺服电机的驱动下可上下滑动以对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的钻头12。如图4所示，在每一个所述钻头12上分别套装有对玻璃块上的钻孔两端进行倒角的倒角套13。所述钻床上1还设有控制所述钻头12和所述倒角套13运行的计算机。所述计算机通过所述倒角套13在倒角过程中的对刀得到所述倒角套13的磨耗变化数据，再根据所述倒角套13的磨耗变化数据计算推断所述倒角套13的形状变化，并得到所述倒角套13形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套13的加工质量；当判断出所述倒角套13的加工质量不符合要求时，所述计算机还根据所述补偿形状参数调整所述倒角套13的加工参数以保证所述倒角套13的加工质量，且当所述倒角套13形状变化达到极限值导致加工质量不符合要求时报警提示。该智能钻、倒角机还包括感应在倒角过程中所述倒角套13工作端刚接触玻璃块时发生压力变化的压力传感器7；所述压力传感器7设置在所述钻床1上或所述工作台2上通过感应压力变化来记录所述倒角套13的当前位置以实现对刀；所述计算机通过所述压力传感器7的前后对刀得到所述倒角套13轴向上的磨耗变量Δh或得到所述倒角套13在玻璃块端面倒角圆半径的变化量ΔR，最后根据Δh或ΔR得到所述倒角套13的形状变化曲线，并通过所述倒角套13的形状变化曲线得到所述倒角套13形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套13的加工质量，并当判断出加工质量不符合要求时再根据所述补偿形状参数调整所述倒角套13的加工参数以保证所述倒角套13的加工质量。所述计算机通过所述倒角套13的第一次对刀得到所述倒角套13的初始倒角高度h0以及在玻璃块端面的初始倒角圆半径R1；所述计算机通过h0和Δh得到第一次倒角磨耗后的所述倒角套13每一次的倒角深度hn，通过R1和ΔR得到第一次倒角后所述倒角套13每一次的在玻璃块端面倒角的圆半径Rn，最后通过对比hn与h0、Rn与R1判断所述倒角套13的形状变化达是否达到极限值。具体原理如下：
如图15所示，在玻璃倒角过程中，目前通常认为倒角套是均匀磨耗的，即一方面认为倒角加工过程中玻璃端面与倒角套磨削面的夹角α(常用45°)恒定不变；同时认为玻璃端面倒角的圆半径(R1)也是不变的，最终认为倒角套工作面轴向发生等量磨耗呈线性的形状变化。但实际上，随着倒角套径向各点轴向的不等量磨耗(内径磨耗最大，外径磨耗趋于零)，若需保持初始倒角深度h0不变，倒角套吃进玻璃的深度增加，必然导致R1增大，同时，由于倒角套工作面的磨耗是不均匀的，导致α不断的变小。玻璃钻孔、倒角属于磨削加工，在玻璃加工工具即钻头和倒角套上起主要磨削作用的是金刚石工作层，在磨削过程中，钻头和倒角套金刚石工作层各部位的磨耗量与对应加工玻璃部位的加工量呈正向关系，即玻璃倒角时，倒角套工作面内径加工量最大，其磨耗亦最大，而外径加工量趋于零，其磨耗亦趋于零。如图16所示，玻璃倒角加工时，主轴是垂直上下进给的，所以玻璃倒角部位的形状是一个圆锥环。
从微分角度观察，玻璃倒角近似于一个个宽度为ΔR的圆柱环套接而成，圆柱环随着外径的增大，其高度沿着逐渐减小。计算最靠内圆柱环的体积V1，圆柱环高度近似取h0：
V1＝[π(R0+ΔR)2-πR0 2]·h0
计算从内往外数第二个圆柱环体积，圆柱环高度近似取h0-ΔR tanα：
V2＝[π(R0+2ΔR)2-π(R0+ΔR)2]·(h0-ΔR tanα)
计算两个圆柱环体积比：
Figure GDA0001866915370000121
代入常用参数值：R0＝10mm，h0＝1mm，a＝45°，ΔR取0.2h0＝0.2mm，计算得：
Figure GDA0001866915370000122
即第一个圆柱环体积比第二个大。同理计算从内往外数第三个圆柱环体积，代入常用值得出第二个圆柱环与第三个圆柱环体积比值为：
Figure GDA0001866915370000123
即第二个圆柱环体积比第三个大，且比值也增大，同理，计算出往后几个圆柱环体积，都具有同样规律，说明从第一个圆柱环到最后一个圆柱环，圆柱环体积在减小，且减小量在增大。由上述变化趋势得出，玻璃倒角过程中，随着倒角套的深入，越靠近钻孔轴线倒角部分玻璃磨削量越大，且呈增长式增大。对应于加工工具的磨耗，即倒角套越靠近钻孔轴线部分磨耗越大，且呈增长式增大。因此，倒角套的磨耗是不均匀的，其在倒角过程中的形状变化为非线性的。
由于玻璃体积磨耗量V与金刚石粉末工具(倒角套)的体积磨耗量W呈正比关系，设比值为U，则有W＝UV。将上述微分的玻璃倒角圆柱环体积代入上述公式，可计算出倒角套对应圆柱环的磨耗体积。若此时倒角套对应第一个圆柱环的磨耗高度为h′1，则有：
W1＝S1·h′1；
将其代入W1＝U·V1，则：
S1·h′1＝U·S1·h0；
可得h′1＝U·h0。同理，倒角套对应第二个圆柱环磨耗高度为h′2＝U·(h0-ΔRtanα)。按照上述计算方法，可依次算出倒角套第一次倒角后每一次倒角的磨耗高度。将玻璃倒角各个圆柱环对应的倒角套磨耗后的剩余高度在坐标系中点出，并连接成线，可得图17中倒角套第一次使用即t＝1时倒角套轴向上的形状变化曲线图。
在不改变加工参数的情况下第二次倒角时，由于倒角套有磨耗，故加工玻璃倒角时，磨削的玻璃体积会发生相应的变化。同理将倒角部分微分成第一次倒角时的圆柱环，则此时玻璃倒角第一个圆柱环高度为h0-h′1，将h′1＝U·h0代入，可得第二次倒角第一个圆柱环高度为(1-U)·h0，对应倒角套磨耗高度为U·(1-U)·h0。同理，第三次倒角时，玻璃倒角第一个圆环高度为(1-U)·h0-U·(1-U)·h0，可化为(1-U)2·h0，对应倒角套磨耗高度为U·(1-U)2·h0。同理可得，第n次倒角时，玻璃倒角第一个圆环高度为(1-U)n-1·h0，对应倒角套磨耗高度为U·(1-U)n-1·h0。
同理，计算出不改变加工参数情况下第n次倒角时所有微分圆柱环的倒角套磨耗高度，并计算出倒角套剩余高度hn，如图17所示，在坐标轴上打点连线，即可得出第n次倒角时倒角套的形状变化曲线图。此曲线近似等于第n次倒角时玻璃倒角形状。值得注意的是，由于各厂商工具加工工艺不同，玻璃体积磨耗量与金刚石粉末工具的体积磨耗量的比值不同，倒角套失形曲线也有所不同。
在保持倒角深度不变的情况下，计算方法与保持加工参数不变的情况类似，第二次倒角时，由于要保持加工深度，故第二次加工玻璃倒角第一个圆柱环高度不变，为h0，则对应倒角套磨耗高度为U·h0。第三次加工玻璃倒角第一个圆柱环高度不变，仍为h0，则对应倒角套磨耗高度也不变，为U·h0。故第n次加工时，玻璃倒角第一个圆柱环高度恒为h0，对应倒角套磨耗高度恒U·h0。只是第n次倒角时主轴进给量补偿(n-1)·U·h0。
在保持倒角深度不变的情况下，第一次倒角时与保持加工参数不变情况相同，玻璃倒角第二个圆柱环高记为a
a＝h0-ΔR tanα；
对应倒角套磨耗高度记为b1：
b1＝U·(h0-ΔR tanα)；
第二次倒角时，由于主轴进给补偿(n-1)·U·h0，故玻璃倒角第二个圆柱环高度：
a2＝a+U·h0-b1；
对应倒角套磨耗高度记为b2：
b2＝U·(a+U·h0-h1)；
第三次倒角时，主轴进给补偿(n-1)·U·h0＝2·U·h0，故玻璃倒角第二个圆柱环高度：
a3＝a+2·U·h0-(b1+b2)；
对应倒角套磨耗高度记为b3，
b3＝U·[a+2·U·h0-(b1+b2)]；
第四次倒角时，主轴进给补偿(n-1)·U·h0＝3·U·h0，故玻璃倒角第二个圆柱环高度：
a4＝a+3·U·h0-(b1+b2+b3)；
对应倒角套磨耗高度记为b4：
b4＝U·[a+3·U·h0-(b1+b2+b3)]；
故第n次倒角时(n>1)，由于主轴进给补偿(n-1)·U·h0，故玻璃倒角第二个圆柱环高度:
Figure GDA0001866915370000151
对应倒角套磨耗高度：
Figure GDA0001866915370000152
同理，计算出不改变倒角深度情况下第n次倒角时所有微分圆柱环的倒角套磨耗高度，并计算出倒角套剩余高度，在坐标轴上打点连线，如图18所示，同样可得出第n次倒角时倒角套形状变化曲线。
由上述原理可知，若保持加工进给量不变，倒角套在经过n次加工磨耗后，理论上可得到唯一一条倒角套形状变化曲线，在经过n次加工后系统自动计算出形状变化曲线，并以n次加工磨耗后R0位置实际加工深度与初始加工深度的比值作为当前倒角高度失形的程度。实际加工深度等于初始加工深度减去n次加工后倒角套对刀高度与初始对刀高度的差值Δh。
若保持倒角深度不变，由于本设备可实现自动对刀，新工具第一次钻孔及倒角时，在本设备坐标系统中有了第一次对刀的数据，记录了倒角套高度的初始值h0。经过n次倒角后，再一次对刀时得h1，两者差值Δh。n次加工倒角套磨耗后，为保持倒角深度，需要补偿倒角加工高度进给量Δh。补偿进给量后，倒角套吃进玻璃的深度增加，则原本玻璃表面倒角圆孔孔直径R1增大至Rn。由于玻璃表面与倒角套接触点切线是成α夹角接触的，而刚吃进玻璃的倒角套补偿段由于磨耗量小，α角可视为倒角套角度初始值α0则：
Figure GDA0001866915370000153
在加工中，R1、α0角度值都是已知的，由此可以计算出Rn的值，并通过Rn与R1的比值作为倒角直径失形量。
当然，上述两种方法可以结合使用，计算机系统根据当前模式智能改变磨耗量计算方法，准确输出当前倒角套形状曲线，同时按原方法计算出倒角套高度、直径失形量，当倒角套高度失形量或直径失形量任一值达到设定值时，计算机系统自动示警。
实际加工过程中，由于加工现场因素，如温度高低、冷却液流速、加工工具缺陷、机械误差等的影响，会造成实际加工倒角套形状曲线与理论曲线存在偏差，若只按照理论曲线提醒工人维修或更换，可能会造成倒角形状不合格或倒角套浪费的情况。因此，在实际加工中，需要系统智能提供补偿值K，而实际倒角套形状曲线等于原曲线与补偿值K的乘积。
具体实施方案为：多次加工倒角时，通过前几次倒角对刀得到的差值，与理论磨耗量作比较，根据其比值规律得到K值，并智能计算安全加工次数。安全加工次数过后再一次执行对刀动作，重新确定K值及安全加工次数。
倒角失形后，若不改变主轴进给量，倒角套形状曲线越来越平缓，虽然加工深度减小了，但形状平缓造成倒角磨削加工时玻璃粉末排出困难，增加磨削产生的热量，容易造成崩边危险，故加工时应该随着倒角失形程度增大主轴转速或减小主轴进给速度，以保证加工安全性。实际操作以系统当前记录的倒角套高度失形程度等比率大主轴转速或减小主轴进给速度。
倒角失形后，若不改变倒角深度，加工出来的倒角套形状越来越平缓，影响排粉。而且倒角套形状曲线越来越长，说明磨削面积在增大，若保持加工参数不变，有可能因磨削速度不够快，导致玻璃受到正压力过大而破裂。故加工时应该随着倒角失形程度增大主轴转速或减小主轴进给速度，以保证加工参数合理性。实际操作以系统当前记录的倒角套直径失形程度等比率大主轴转速或减小主轴进给速度，提高玻璃倒角加工成品率。
如图3所示，所述钻床1还包括固定板6、滑动板8和两个滑座4。两个所述滑座4的一侧分别可上下滑动的安装在上下两个所述导轨3上，其上分别设有主电机5，两个所述主电机5的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的所述钻头12。所述滑座4远离所述导轨3的一侧设有卡槽，所述滑动板8可上下滑动的处于所述卡槽中，所述主电机5固定在所述滑动板8上。所述滑座4中间位置处设有空腔9，所述固定板6固定在所述空腔9侧壁底部或者上部的位置处。所述压力传感器7处于所述固定板6的上方或者下方，在所述压力传感器7的上方或者下方设有与所述滑动板8同步上下滑动并对所述压力传感器7发生压力作用的连接座10，所述连接座10水平穿过所述空腔9的侧壁后与所述滑动板8固定连接，所述空腔9的侧壁上对应所述连接座10的位置处竖直设有一段供连接座10与滑动板8同步上下滑动的滑槽，通过上述设计实现连接座10与滑动板8可同步相对滑座4滑动，以使连接座10对在相应的时刻对压力传感器7形成对应的压力。所述钻床1还包括用于防止所述连接座10沿着所述滑槽滑动后超过极限位置而压坏所述压力传感器7的防撞块11。所述防撞块11竖直固定在所述固定板6上且对应所述压力传感器7远离所述滑动板8的一侧，并且所述防撞块11的顶端与处于最高位置处的所述连接座10之间或者所述防撞块11的底端与处于最低位置处的所述连接座10之间设有供所述滑动板8相对于所述滑座4滑动的间隙。
所述压力传感器7通过感应所述钻头12的工作端刚接触玻璃块时发生的压力变化来记录所述钻头12的当前位置为钻孔对刀点，进而实现对所述钻头12的对刀：所述连接座10在钻孔最开始所述钻头12刚触碰到玻璃块的表面时对所述压力传感器7形成压力a，在所述钻床1上设有根据压力a来记录当前钻头12的位置为钻孔对刀点，然后通过所述伺服电机控制钻头12复位后再次移动到距离钻孔对刀点0.1-200mm的位置处并开始钻孔以实现钻孔对刀的计算机。
所述压力传感器7还通过感应在所述钻头12伸入钻孔内后且所述倒角套13触碰到钻孔端部倒角位置时发生的压力变化来记录所述倒角套13的当前位置为倒角对刀点，进而实现对所述倒角套13的对刀：所述钻头12上套装有对玻璃块上的钻孔两端进行倒角的倒角套13，并且所述连接座10在所述钻头12伸入钻孔内后且所述倒角套13触碰到钻孔端部倒角位置时对所述压力传感器7形成压力b，所述计算机根据压力b来记录当前倒角套13的位置为倒角对刀点，然后通过所述伺服电机来控制所述倒角套13复位后再次移动到距离倒角对刀点0.1-200mm的位置处并开始倒角以实现倒角的对刀。
下面描述该智能钻、倒角机一个完整的工作过程：
钻孔：一个完整的钻孔需要两次完成，即处于工作台2下方和上方的钻头12分别先后对玻璃进行一次向上钻孔和向下钻孔。首先，处于工作台2下方的钻头12对玻璃块向上钻孔，具体如下：钻床1复位重新运行，玻璃块送至工作台2上待加工的位置处稳定住后。然后不启动处于工作台2下方的主电机5即保持下方钻头12不旋转的状态下，计算机控制主轴进给伺服电机进而控制处于工作台2下方的滑座4，最终精确控制下方的主电机5沿相应的导轨3上行。由于滑动板8、主电机5以及钻头12最开始通过连接座10全部压在压力传感器7上，当下方的钻头12的刀刃触碰到玻璃块的下表面时，滑动板8、主电机5以及钻头12压在压力传感器7上的重量会发生细微的变化并被压力传感器7感知，压力传感器7立即向计算机反馈压力变化(记为a)，计算机随即控制主电机5停止继续上行并通过压力a记录当前钻头12的位置即为钻孔对刀位置(钻孔对刀点)。然后主电机5在滑座4的带动下沿着导轨3下行退回安全位置(钻头12需要退回而不直接开始钻孔的原因：1.钻头12已经触碰玻璃，马上开启主电机5会突然抖动，玻璃块易碎；2.钻头12是磨削方式钻孔，不是切削，要先开启主电机5一段时间驱动钻头12达到一定旋转速度后才能开始钻孔；3.加工玻璃钻孔必须要有水冷却跟排屑，所以要退回给水；4.对刀速度跟正常钻孔加工的给进速度不一致，需要退回调整；5.所有机械机加工都不能“撞车”)，至此完成一次钻孔对刀。钻孔对刀完成后，计算机控制主电机5再次以钻头12不旋转的状态上行一定距离，等到钻头12快接近玻璃块的下表面即到达计算机编程设定值即距离钻孔对刀点0.1-200mm时，主电机5启动，供水系统给水，待伺服电机驱动滚珠丝杠让滑动座4缓缓上升到钻孔对刀位置后，伺服电机开启微量给进模式进行钻孔。根据玻璃块的厚度设置向上钻孔的深度，具体根据“一种降低玻璃孔加工应力集中的方法(专利号：ZL201610219983.7)”中的加工方式进行操作。等到钻头12向上钻孔到设置的深度后，主电机5在计算机的控制下通过滑座4的带动沿着导轨3下行退回安全位置，此时对玻璃块的向上钻孔完成。玻璃块的向上钻孔完成后，开始在相同位置通过工作台2上方的钻头12对玻璃块的端面进行向下钻孔，向上钻孔过程与上述向下钻孔的原理一样，即先对刀再进行钻孔，直到将孔钻通为止。通过压力传感器7反馈的压力变化自动实现钻孔前的每一次钻孔对刀，并保证对刀精度，补偿钻头12在钻孔过程中的磨耗量，精确控制每一次上下钻孔的深度，保证上下对钻的接口处于钻孔内的中间位置，进而能实现对超薄玻璃的钻孔。
至此钻孔完成，接下来进行倒角处理。
倒角：倒角处理同样需要两次才能完成，即依靠上下钻头12上的倒角套13分别对钻孔两端的直角边进行处理。由于最后是工作台2上方的钻头12向下钻孔将孔钻通的，因此钻孔完成后先对钻孔上端的直角边倒角，具体如下：先同样不启动处于工作台2上方的主电机5即保持上方钻头12上的倒角套13不旋转的状态下，计算机控制主轴进给伺服电机进而控制处于工作台2上方的滑座4，最终精确控制上方的主电机5沿相应的导轨3下滑。当上方主电机5输出轴上的钻头12伸入到钻孔内且倒角套13触碰到玻璃块钻孔上端的直角边时，同上述钻孔对刀一样，此时滑动板8、主电机5以及钻头12压在压力传感器7上的重量会发生细微的变化并被压力传感器7感知，压力传感器7立即向计算机反馈压力变化(记为b)，计算机随即控制主电机5停止继续下移并通过压力b记录当前倒角套13的位置即为倒角对刀位置(倒角对刀点)。然后主电机5在滑座4的带动下沿着导轨3上行退回安全位置，至此完成一次倒角对刀。倒角对刀完成后，同样计算机控制主电机5再次以倒角套13(钻头12)不旋转的状态下行一定距离，等到倒角套13快接近玻璃块即到达计算机编程设定值即距离倒角对刀点0.1-200mm时，主电机5启动，供水系统给水，待伺服电机驱动滚珠丝杠让滑动座4缓缓下降到倒角对刀位置后，伺服电机开启微量给进模式进行倒角。等到倒角完成后，主电机5在计算机的控制下通过滑座4的带动沿着导轨3上行退回安全位置，此时对玻璃块上端的直角边完成倒角。玻璃块上端的直角边完成倒角后，开始对玻璃块下端的直角边进行倒角，对玻璃块钻孔下端的直角边进行倒角与上述上端直角边倒角的原理一样，即先对刀再进行倒角处理即可。
所述计算机通过钻孔对刀点和倒角对刀点计算出所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离，并在所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离大于设定值时发出警报，进而实现跟踪所述钻头12和所述倒角套13的磨耗量以提高加工精度。即在上述钻孔和倒角的过程中同步进行下述工作：
所述计算机通过钻孔对刀点和倒角对刀点计算出所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离，并在所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离大于设定值时发出警报。钻头12和倒角套13在加工的过程中均有损耗，且两者的磨耗量不同步，通过计算钻头12的工作端与倒角套13的工作端之间的距离来实时监控钻头12和倒角套13的磨耗量，当钻头12和倒角套13的磨耗量达到一定程度，即钻头12的工作端与倒角套13的工作端之间的距离大于设定值时，计算机发出警报提示工作人员调整倒角套13的位置或者更换倒角套13与钻头12，避免因为钻头12和倒角套12的损耗造成对钻孔产生崩边的危险，极大的提高了加工质量和精度。
实施例二
如图5和6所示，一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，包括钻床1和工作台2。所述工作台2处于所述钻床1上，其上设有待钻孔的玻璃块。在所述钻床1上对应所述工作台2的上方和下方分别设有竖直的导轨3。在上下两个所述导轨3上分别设有在伺服电机的驱动下可上下滑动以对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的钻头12。如图4所示，在每一个所述钻头12上分别套装有对玻璃块上的钻孔两端进行倒角的倒角套13。所述钻床上1还设有控制所述钻头12和所述倒角套13运行的计算机。所述计算机通过所述倒角套13在倒角过程中的对刀得到所述倒角套13的磨耗变化数据，再根据所述倒角套13的磨耗变化数据计算推断所述倒角套13的形状变化，并得到所述倒角套13形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套13的加工质量；当判断出所述倒角套13的加工质量不符合要求时，所述计算机还根据所述补偿形状参数调整所述倒角套13的加工参数以保证所述倒角套13的加工质量，且当所述倒角套13形状变化达到极限值导致加工质量不符合要求时报警提示。该智能钻、倒角机还包括感应在倒角过程中所述倒角套13工作端刚接触玻璃块时发生压力变化的压力传感器7；所述压力传感器7设置在所述钻床1上或所述工作台2上通过感应压力变化来记录所述倒角套13的当前位置以实现对刀；所述计算机通过所述压力传感器7的前后对刀得到所述倒角套13轴向上的磨耗变量Δh或得到所述倒角套13在玻璃块端面倒角圆半径的变化量ΔR，最后根据Δh或ΔR得到所述倒角套13的形状变化曲线，并通过所述倒角套13的形状变化曲线得到所述倒角套13形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套13的加工质量，并当判断出加工质量不符合要求时再根据所述补偿形状参数调整所述倒角套13的加工参数以保证所述倒角套13的加工质量。所述计算机通过所述倒角套13的第一次对刀得到所述倒角套13的初始倒角高度h0以及在玻璃块端面的初始倒角圆半径R1；所述计算机通过h0和Δh得到第一次倒角磨耗后的所述倒角套13每一次的倒角深度hn，通过R1和ΔR得到第一次倒角后所述倒角套13每一次的在玻璃块端面倒角的圆半径Rn，最后通过对比hn与h0、Rn与R1判断所述倒角套13的形状变化达是否达到极限值(同实施例1)。
所述钻床1还包括C型悬臂14、主电机5、压环组件15和T型架19。所述C型悬臂14分别可纵横滑动的安装在所述钻床1的上部和所述钻床1的下部，所述主电机5通过滑座4分别可上下滑动的安装在对应的所述C型悬臂14的端部。所述钻床1上设有纵向导轨20，所述T型架19可纵向滑动的安装在所述纵向导轨20上。在所述T型架19上设有横向导轨21，所述C型悬臂14可横向滑动的安装在所述横向导轨21上。在所述C型悬臂14的端部设有竖直导轨22，所述主电机5通过滑座4可上下滑动的安装在所述竖直导轨22上。两个所述主电机5的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的的所述钻头12。所述C型悬臂14上对应所述钻头12和所述倒角套9下方的位置处设有先压住玻璃块再通过所述钻头12对玻璃块进行钻孔或者通过所述倒角套9对玻璃块进行倒角的压环组件15。
所述压力传感器7处于所述压环组件15内，并且所述压环组件15在压住玻璃块后，所述压力传感器7通过感应所述钻头12的工作端刚接触玻璃块时发生的压力变化来记录所述钻头12的当前位置为钻孔对刀点，进而实现对所述钻头12的对刀。所述压力传感器7还在所述压环组件15在压住玻璃块后，其通过感应在所述钻头12伸入钻孔内后且所述倒角套13触碰到钻孔端部倒角位置时发生的压力变化来记录所述倒角套13的当前位置为倒角对刀点，进而实现对所述倒角套13的对刀。
所述计算机通过钻孔对刀点和倒角对刀点计算出所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离，并在所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离大于设定值时发出警报，进而实现跟踪所述钻头12和所述倒角套13的磨耗量以提高加工精度。
如图7所示，所述压环组件15包括支架166、气缸17、叉架18和压环13。所述叉架18为L型结构。所述支架166的一端端固定在所述C型悬臂14上对应所述钻头12和所述倒角套9下方的位置处，其另一端与所述叉架18的中部拐角处铰接。所述气缸17安装在所述支架16上的中部。所述叉架18的上端连接所述气缸17的伸缩端，其下端连接所述压环13并在所述气缸17的驱动下带动所述压环13压住玻璃块。所述压力传感器7处于所述压环13内并通过感应在钻孔过程中所述钻头12的工作端刚接触玻璃块时或在倒角工过程中所述倒角套9的工作端刚接触玻璃块时发生的压力变化，进而记录所述钻头12或所述倒角套9的当前位置以实现对刀。
如图8-10所示，所述压环13包括防水罩15、防水帽16、防水台17和缓冲垫圈18。所述压力传感器7为中间设有内孔的圆环结构，其处于所述防水罩15的内部，所述防水罩15对应所述内孔的位置处设有与所述内孔同轴的第一通孔。所述防水帽16的一端与所述压力传感器7的一侧连接，其另一端穿过所述第一通孔后伸出到所述防水罩15的外侧。所述防水帽16对应所述内孔的位置处设有与所述内孔同轴的第二通孔。所述防水台17的一端处于所述压力传感器7的内孔中，其另一端朝远离所述防水罩20的方向伸出到所述防水罩20的外侧。所述防水台17对应所述第二通孔的位置处设有与所述第二通孔同轴的第三通孔，并且所述第三通孔与所述第二通孔连通以供所述钻头12和所述倒角套9穿过对玻璃块进行钻孔或倒角。所述缓冲垫圈18处于所述防水台17上远离所述压力压力传感器7的端面上，并且所述缓冲垫圈18处于所述第三通孔的外周一圈。缓冲垫圈18与玻璃块接触，防止玻璃块受压损坏。
如图11所示，所述压力传感器7包括内圈28和外圈29。所述内孔处于所述内圈28的中间位置，所述外圈29处于所述内圈28的外周，并且所述外圈29与所述内圈28之间通过应变片30连接起来形成圆环结构。当传感器内圈28和外圈29任一固定，给内圈28或外圈29施加压力，应变片30会发生微量应变，实现传感器在量程内实时感应施加在其上的力。
下面描述该智能钻、倒角机一个完整的工作过程：
钻孔：一个完整的钻孔需要两次完成，即处于工作台2下方和上方的钻头12分别先后对玻璃块进行一次向上钻孔和向下钻孔(图15除去处于工作台2下方的钻头12组件)。首先，处于工作台2下方的钻头12对玻璃块向上钻孔，具体如下：钻床1复位重新运行，玻璃块送至工作台2上待加工的位置处，C型悬臂14相对玻璃块滑动到对应的位置后，其下方的压环19在气缸17的驱动压住玻璃块并将玻璃块稳定住。然后不启动处于工作台2下方的主电机5即保持下方钻头12不旋转的状态下，计算机控制主轴进给伺服电机进而控制处于工作台2下方的滑座4，最终精确控制下方的主电机5随着滑座4沿相应的竖直导轨27上行。当下方的钻头12的工作端触碰到玻璃块的下表面时，压环19通过压力传感器7压在玻璃块上的重量会发生细微的变化并被压力传感器7感知，压力传感器7立即向计算机反馈压力变化(记为a)，计算机随即控制主电机5停止继续上行并通过压力a记录当前钻头12的位置即为钻孔对刀位置(钻孔对刀点)。然后主电机5在滑座4的带动下沿着竖直导轨27下行退回安全位置，至此完成一次钻孔对刀。钻孔对刀完成后，计算机控制主电机5再次以钻头12不旋转的状态上行一定距离，等到钻头12快接近玻璃块的下表面即到达计算机编程设定值即距离钻孔对刀点0.1-200mm时，主电机5启动，供水系统给水，待伺服电机驱动滚珠丝杠让滑动座4缓缓上升到钻孔对刀位置后，伺服电机开启微量给进模式进行钻孔。根据玻璃块的厚度设置向上钻孔的深度，具体根据“一种降低玻璃孔加工应力集中的方法(专利号：ZL201610219983.7)”中的加工方式进行操作。等到钻头12向上钻孔到设置的深度后，主电机5在计算机的控制下通过滑座4的带动沿着竖直导轨27下行退回安全位置，此时对玻璃块的向上钻孔完成。玻璃块的向上钻孔完成后，开始在相同位置通过工作台2上方的钻头12对玻璃块的端面进行向下钻孔，向上钻孔过程与上述向下钻孔的原理一样，即先对刀再进行钻孔，直到将孔钻通为止。通过压力传感器7反馈的压力变化自动实现钻孔前的每一次钻孔对刀，并保证对刀精度，补偿钻头12在钻孔过程中的磨耗量，精确控制每一次上下钻孔的深度，保证上下对钻的接口处于钻孔内的中间位置，进而能实现对超薄玻璃的钻孔。
至此钻孔完成，接下来进行倒角处理。
倒角：倒角处理同样需要两次才能完成，即依靠上下钻头12上的倒角套13分别对钻孔两端的直角边进行处理。由于最后是工作台2上方的钻头12向下钻孔将孔钻通的，因此钻孔完成后先对钻孔上端的直角边倒角，具体如下：先同样不启动处于工作台2上方的主电机5即保持上方钻头12上的倒角套13不旋转的状态下，计算机控制主轴进给伺服电机进而控制处于工作台2上方的滑座4，最终精确控制上方的主电机5沿相应的竖直导轨27下滑。当上方主电机5输出轴上的钻头12伸入到钻孔内且倒角套13触碰到玻璃块钻孔上端的直角边时，同上述钻孔对刀一样，此时压环19通过压力传感器7压在玻璃块上的重量会发生细微的变化并被压力传感器7感知，压力传感器7立即向计算机反馈压力变化(记为b)，计算机随即控制主电机5停止继续下移并通过压力b记录当前倒角套13的位置即为倒角对刀位置(倒角对刀点)。然后主电机5在滑座4的带动下沿着竖直导轨27上行退回安全位置，至此完成一次倒角对刀。倒角对刀完成后，同样计算机控制主电机5再次以倒角套13(钻头12)不旋转的状态下行一定距离，等到倒角套13快接近玻璃块即到达计算机编程设定值即距离倒角对刀点0.1-200mm时，主电机5启动，供水系统给水，待伺服电机驱动滚珠丝杠让滑动座4缓缓下降到倒角对刀位置后，伺服电机开启微量给进模式进行倒角。等到倒角完成后，主电机5在计算机的控制下通过滑座4的带动沿着竖直导轨27上行退回安全位置，此时对玻璃块上端的直角边完成倒角。玻璃块上端的直角边完成倒角后，开始对玻璃块下端的直角边进行倒角，对玻璃块钻孔下端的直角边进行倒角与上述上端直角边倒角的原理一样，即先对刀再进行倒角处理即可。
与实施例1一样，在上述钻孔和倒角的过程中同步进行下述工作：所述计算机通过钻孔对刀点和倒角对刀点计算出所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离，并在所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离大于设定值时发出警报，实现跟踪所述钻头12和所述倒角套13的磨耗量以提高加工精度。
实施例三
如图12和13所示，一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，包括钻床1和工作台2。所述工作台2处于所述钻床1上，其上设有待钻孔的玻璃块。在所述钻床1上对应所述工作台2的上方和下方分别设有竖直的导轨3。在上下两个所述导轨3上分别设有在伺服电机的驱动下可上下滑动以对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的钻头12。如图4所示，在每一个所述钻头12上分别套装有对玻璃块上的钻孔两端进行倒角的倒角套13。所述钻床上1还设有控制所述钻头12和所述倒角套13运行的计算机。所述计算机通过所述倒角套13在倒角过程中的对刀得到所述倒角套13的磨耗变化数据，再根据所述倒角套13的磨耗变化数据计算推断所述倒角套13的形状变化，并得到所述倒角套13形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套13的加工质量；当判断出所述倒角套13的加工质量不符合要求时，所述计算机还根据所述补偿形状参数调整所述倒角套13的加工参数以保证所述倒角套13的加工质量，且当所述倒角套13形状变化达到极限值导致加工质量不符合要求时报警提示。该智能钻、倒角机还包括感应在倒角过程中所述倒角套13工作端刚接触玻璃块时发生压力变化的压力传感器7；所述压力传感器7设置在所述钻床1上或所述工作台2上通过感应压力变化来记录所述倒角套13的当前位置以实现对刀；所述计算机通过所述压力传感器7的前后对刀得到所述倒角套13轴向上的磨耗变量Δh或得到所述倒角套13在玻璃块端面倒角圆半径的变化量ΔR，最后根据Δh或ΔR得到所述倒角套13的形状变化曲线，并通过所述倒角套13的形状变化曲线得到所述倒角套13形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套13的加工质量，并当判断出加工质量不符合要求时再根据所述补偿形状参数调整所述倒角套13的加工参数以保证所述倒角套13的加工质量。所述计算机通过所述倒角套13的第一次对刀得到所述倒角套13的初始倒角高度h0以及在玻璃块端面的初始倒角圆半径R1；所述计算机通过h0和Δh得到第一次倒角磨耗后的所述倒角套13每一次的倒角深度hn，通过R1和ΔR得到第一次倒角后所述倒角套13每一次的在玻璃块端面倒角的圆半径Rn，最后通过对比hn与h0、Rn与R1判断所述倒角套13的形状变化达是否达到极限值(同实施例1)。
所述钻床1还包括C型悬臂14、主电机5、压环组件15、龙门架31和小滑台32。所述C型悬臂14分别可纵横滑动的安装在所述钻床1的上部和所述钻床1的下部，所述主电机5通过滑座4分别可上下滑动的安装在对应的所述C型悬臂14的端部。两个所述主电机5的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的的所述钻头12。所述C型悬臂14上对应所述钻头12和所述倒角套9下方的位置处设有先压住玻璃块钻孔位置再通过所述钻头12对玻璃块进行钻孔或者通过所述倒角套9对玻璃块进行倒角的压环组件15。该压环组件15除未在压环13中未设置压力传感器意外，其他结构与实施例2中的压环组件一样。
所述工作台2通过所述龙门架31可纵向滑动的安装在所述钻床1上。在所述工作台2上设有横向的导轨槽33，所述小滑台32可横向滑动的处于所述导轨槽33内，并且在所述小滑台33上设有与玻璃块上钻孔位置相对应的通孔34。所述压力传感器7处于所述小滑台32内并通过感应在钻孔过程中所述钻头12的工作端刚接触玻璃块时或在倒角工过程中所述倒角套9的工作端刚接触玻璃块时发生的压力变化，进而记录所述钻头12或所述倒角套9的当前位置以实现对刀。如图14所示，所述小滑台32包括底座35和盖板36。所述底座35上设有凹槽，所述压力传感器7处于所述凹槽内，所述盖板36处于所述凹槽顶部的开口处以将所述压力传感器7固定在所述凹槽内。所述通孔34上下依次将所述盖板36、所述压力传感器7和所述底座35贯穿。
下面描述该智能钻、倒角机一个完整的工作过程：
钻孔：一个完整的钻孔需要两次完成，即处于工作台2下方和上方的钻头12分别先后对玻璃块进行一次向上钻孔和向下钻孔。首先，处于工作台2下方的钻头12对玻璃块向上钻孔，具体如下：钻床1复位重新运行，玻璃块送至工作台2上待加工的位置处，小滑台32在玻璃块的下方且沿着导轨槽33滑动到玻璃块钻孔的位置处，C型悬臂14相对玻璃块滑动到对应的位置后，其下方的压环组件15在气缸17的驱动压住玻璃块并将玻璃块稳定住(参考实施例2中的图7)，同时压环19也对处于玻璃块下方的小滑台32(压力传感器7)形成相应的压力。然后不启动处于工作台2下方的主电机5即保持下方钻头12不旋转的状态下，计算机控制主轴进给伺服电机进而控制处于工作台2下方的滑座4，最终精确控制下方的主电机5随着滑座4沿相应的竖直导轨27上行。当下方的钻头12的工作端触碰到玻璃块的下表面时，压环19压在玻璃块上和小滑台32的重量会发生细微的变化，并被小滑台32内的压力传感器7感知，压力传感器7立即向计算机反馈压力变化(记为a)，计算机随即控制主电机5停止继续上行并通过压力a记录当前钻头12的位置即为钻孔对刀位置(钻孔对刀点)。然后主电机5在滑座4的带动下沿着竖直导轨27下行退回安全位置，至此完成一次钻孔对刀。钻孔对刀完成后，计算机控制主电机5再次以钻头12不旋转的状态上行一定距离，等到钻头12快接近玻璃块的下表面即到达计算机编程设定值即距离钻孔对刀点0.1-200mm时，主电机5启动，供水系统给水，待伺服电机驱动滚珠丝杠让滑动座4缓缓上升到钻孔对刀位置后，伺服电机开启微量给进模式进行钻孔。根据玻璃块的厚度设置向上钻孔的深度，具体根据“一种降低玻璃孔加工应力集中的方法(专利号：ZL201610219983.7)”中的加工方式进行操作。等到钻头12向上钻孔到设置的深度后，主电机5在计算机的控制下通过滑座4的带动沿着竖直导轨27下行退回安全位置，此时对玻璃块的向上钻孔完成。玻璃块的向上钻孔完成后，开始在相同位置通过工作台2上方的钻头12对玻璃块的端面进行向下钻孔，向上钻孔过程与上述向下钻孔的原理一样，即先对刀再进行钻孔，直到将孔钻通为止。通过压力传感器7反馈的压力变化自动实现钻孔前的每一次钻孔对刀，并保证对刀精度，补偿钻头12在钻孔过程中的磨耗量，精确控制每一次上下钻孔的深度，保证上下对钻的接口处于钻孔内的中间位置，进而能实现对超薄玻璃的钻孔。
至此钻孔完成，接下来进行倒角处理。
倒角：倒角处理同样需要两次才能完成，即依靠上下钻头12上的倒角套13分别对钻孔两端的直角边进行处理。由于最后是工作台2上方的钻头12向下钻孔将孔钻通的，因此钻孔完成后先对钻孔上端的直角边倒角，具体如下：先同样不启动处于工作台2上方的主电机5即保持上方钻头12上的倒角套13不旋转的状态下，计算机控制主轴进给伺服电机进而控制处于工作台2上方的滑座4，最终精确控制上方的主电机5沿相应的竖直导轨27下滑。当上方主电机5输出轴上的钻头12伸入到钻孔内且倒角套13触碰到玻璃块钻孔上端的直角边时，同上述钻孔对刀一样，此时压环19通过压力传感器7压在玻璃块上的重量会发生细微的变化并被压力传感器7感知，压力传感器7立即向计算机反馈压力变化(记为b)，计算机随即控制主电机5停止继续下移并通过压力b记录当前倒角套13的位置即为倒角对刀位置(倒角对刀点)。然后主电机5在滑座4的带动下沿着竖直导轨27上行退回安全位置，至此完成一次倒角对刀。倒角对刀完成后，同样计算机控制主电机5再次以倒角套13(钻头12)不旋转的状态下行一定距离，等到倒角套13快接近玻璃块即到达计算机编程设定值即距离倒角对刀点0.1-200mm时，主电机5启动，供水系统给水，待伺服电机驱动滚珠丝杠让滑动座4缓缓下降到倒角对刀位置后，伺服电机开启微量给进模式进行倒角。等到倒角完成后，主电机5在计算机的控制下通过滑座4的带动沿着竖直导轨27上行退回安全位置，此时对玻璃块上端的直角边完成倒角。玻璃块上端的直角边完成倒角后，开始对玻璃块下端的直角边进行倒角，对玻璃块钻孔下端的直角边进行倒角与上述上端直角边倒角的原理一样，即先对刀再进行倒角处理即可。
与实施例1一样，在上述钻孔和倒角的过程中同步进行下述工作：所述计算机通过钻孔对刀点和倒角对刀点计算出所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离，并在所述钻头12的工作端与所述倒角套13的工作端之间的距离大于设定值时发出警报，实现跟踪所述钻头12和所述倒角套13的磨耗量以提高加工精度。另外，实施例1-3中钻孔和倒角时，钻头12与倒角套13的对刀并不是每次钻孔都要做的动作，是经过了一定次数钻孔后才经行一次对刀动作，既能保证加工精度，又可以提高工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，包括钻床(1)和工作台(2)；所述工作台(2)处于所述钻床(1)上，其上设有待钻孔的玻璃块；在所述钻床(1)上对应所述工作台(2)的上方和下方分别设有竖直的导轨(3)；在上下两个所述导轨(3)上分别设有在主轴的驱动下可上下滑动以对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的钻头(12)；在每一个所述钻头(12)上分别套装有对玻璃块上的钻孔两端进行倒角的倒角套(13)；所述钻床上还设有控制所述钻头(12)和所述倒角套(13)运行的计算机；其特征在于，所述计算机通过所述倒角套(13)在倒角过程中的对刀得到所述倒角套(13)的磨耗变化数据，再根据所述倒角套(13)的磨耗变化数据计算推断所述倒角套(13)的形状变化，并得到所述倒角套(13)形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套(13)的加工质量；当判断出所述倒角套(13)的加工质量不符合要求时，所述计算机还根据所述补偿形状参数调整所述倒角套(13)的加工参数以保证所述倒角套(13)的加工质量，且当所述倒角套(13)形状变化达到极限值导致加工质量不符合要求时报警提示。
2.根据权利要求1所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，还包括感应在倒角过程中所述倒角套(13)工作端刚接触玻璃块时发生压力变化的压力传感器(7)；所述压力传感器(7)设置在所述钻床(1)上或所述工作台(2)上通过感应压力变化来记录所述倒角套(13)的当前位置以实现对刀；所述计算机通过所述压力传感器(7)的前后对刀得到所述倒角套(13)轴向上的磨耗变化量Δh或得到所述倒角套(13)在玻璃块端面倒角圆半径的变化量ΔR，最后根据Δh或ΔR得到所述倒角套(13)的形状变化曲线，并通过所述倒角套(13)的形状变化曲线得到所述倒角套(13) 形状变化后需要的补偿形状参数，最后根据所述补偿形状参数判断形状变化后的所述倒角套(13)的加工质量，并当判断出加工质量不符合要求时再根据所述补偿形状参数调整所述倒角套(13)的加工参数以保证所述倒角套(13)的加工质量。
3.根据权利要求2所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，所述计算机通过所述倒角套(13)的第一次对刀得到所述倒角套(13)的初始倒角高度h0以及在玻璃块端面的初始倒角圆半径R1；所述计算机通过h0和Δh得到第一次倒角磨耗后的所述倒角套(13)每一次的倒角深度hn，通过R1和ΔR得到第一次倒角后所述倒角套(13)每一次的在玻璃块端面倒角的圆半径Rn，最后通过对比hn与h0、Rn与R1判断所述倒角套(13)的形状变化达是否达到极限值。
4.根据权利要求2所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，所述钻床(1)还包括固定板(6)、滑动板(8)和两个滑座(4)；两个所述滑座(4)的一侧分别可上下滑动的安装在上下两个所述导轨(3)上，其上分别设有主电机(5)，两个所述主电机(5)的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的所述钻头(12)；所述滑座(4)远离所述导轨(3)的一侧设有卡槽，所述滑动板(8)可上下滑动的处于所述卡槽中，所述主电机(5)固定在所述滑动板(8)上；所述滑座(4)中间位置处设有空腔(9)，所述固定板(6)固定在所述空腔(9)侧壁底部或者上部的位置处；所述压力传感器(7)处于所述固定板(6)的上方或者下方，在所述压力传感器(7)的上方或者下方设有与所述滑动板(8)同步上下滑动并对所述压力传感器(7)发生压力作用的连接座(10)，所述连接座(10)水平穿过所述空腔(9)的侧壁后与所述滑动板(8)固定连接，所述空腔(9)的侧壁上对应所述连接座(10)的位置处竖直设有一段供连接座(10)与滑动板(8)同步上下滑动的滑槽；
所述压力传感器(7)通过感应在所述钻头(12)伸入钻孔内后且所述倒角套(13)触碰到钻孔端部倒角位置时发生的压力变化来记录所述倒角套(13)的当前位置为倒角对刀点，进而实现对所述倒角套(13)的对刀；所述计算机通过前后倒角对刀点计算出Δh。
5.根据权利要求4所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，所述钻床(1)还包括用于防止所述连接座(10)沿着所述滑槽滑动后超过极限位置而压坏所述压力传感器(7)的防撞块(11)；所述防撞块(11)竖直固定在所述固定板(6)上且对应所述压力传感器(7)远离所述滑动板(8)的一侧，并且所述防撞块(11)的顶端与处于最高位置处的所述连接座(10)之间或者所述防撞块(11)的底端与处于最低位置处的所述连接座(10)之间设有供所述滑动板(8)相对于所述滑座(4)滑动的间隙。
6.根据权利要求2所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，所述钻床(1)还包括C型悬臂(14)、主电机(5)和压环组件(15)；所述C型悬臂(14)分别可纵横滑动的安装在所述钻床(1)的上部和所述钻床(1)的下部，所述主电机(5)通过滑座(4)分别可上下滑动的安装在对应的所述C型悬臂(14)的端部；两个所述主电机(5)的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的所述钻头(12)；所述C型悬臂(14)上对应所述钻头(12)和所述倒角套(13)下方的位置处设有先压住玻璃块再通过所述钻头(12)对玻璃块进行钻孔或者通过所述倒角套(13)对玻璃块进行倒角的压环组件(15)；
所述压力传感器(7)处于所述压环组件(15)内，并且所述压环组件(15)在压住玻璃块后，所述压力传感器(7)通过感应在所述钻头(12)伸入钻孔内后且所述倒角套(13)触碰到钻孔端部倒角位置时发生的压力变化来记录所述倒角套(13)的当前位置为倒角对刀点，进而实现对所述倒角套(13)的对刀；所述计算机通过前后倒角对刀点计算出所述倒角套(13)Δh 。
7.根据权利要求6所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，所述压环组件(15)包括支架(16)、气缸(17)、叉架(18)和压环(19)；所述叉架(18)为L型结构；所述支架(16)的一端固定在所述C型悬臂(14)上对应所述钻头(12)和所述倒角套(13)下方的位置处，其另一端与所述叉架(18)的中部拐角处铰接；所述气缸(17)安装在所述支架(16)上的中部；所述叉架(18)的上端连接所述气缸(17)的伸缩端，其下端连接所述压环(19)并在所述气缸(17)的驱动下带动所述压环(19)压住玻璃块；所述压力传感器(7)处于所述压环(19)内并通过感应在倒角工过程中所述倒角套(13)的工作端刚接触玻璃块时发生的压力变化，进而记录所述倒角套(13)的当前位置以实现对刀。
8.根据权利要求6所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，所述压环(19)包括防水罩(20)、防水帽(21)、防水台(22)和缓冲垫圈(23)；所述压力传感器(7)为中间设有内孔的圆环结构，其处于所述防水罩(20)的内部，所述防水罩(20)对应所述内孔的位置处设有与所述内孔同轴的第一通孔；所述防水帽(21)的一端与所述压力传感器(7)的一侧连接，其另一端穿过所述第一通孔后伸出到所述防水罩(20)的外侧；所述防水帽(21)对应所述内孔的位置处设有与所述内孔同轴的第二通孔；所述防水台(22)的一端处于所述压力传感器(7)的内孔中，其另一端朝远离所述防水罩(20)的方向伸出到所述防水罩(20)的外侧；所述防水台(22)对应所述第二通孔的位置处设有与所述第二通孔同轴的第三通孔，并且所述第三通孔与所述第二通孔连通以供所述钻头(12)和所述倒角套(13)穿过对玻璃块进行钻孔或倒角；所述缓冲垫圈(23)处于所述防水台(22)上远离所述压力传感器(7)的端面上，并且所述缓冲垫圈(23)处于所述第三通孔的外周一圈；
所述压力传感器(7)包括内圈(28)和外圈(29)；所述内孔处于所述内圈(28)的中间位置，所述外圈(29)处于所述内圈(28)的外周，并且所述外圈(29)与所述内圈(28)之间通过应变片(30)连接起来形成圆环结构。
9.根据权利要求6至8任一项所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，所述钻床(1)还包括T型架(24)；所述钻床(1)上设有纵向导轨(25)，所述T型架(24)可纵向滑动的安装在所述纵向导轨(25)上；在所述T型架(24)上设有横向导轨(26)，所述C型悬臂(14)可横向滑动的安装在所述横向导轨(26)上；在所述C型悬臂(14)的端部设有竖直导轨(27)，所述主电机(5)通过滑座(4)可上下滑动的安装在所述竖直导轨(27)上。
10.根据权利要求2所述的高精度超薄玻璃智能钻、倒角机，其特征在于，所述钻床(1)还包括C型悬臂(14)、主电机(5)、压环组件(15)、龙门架(31)和小滑台(32)；所述C型悬臂(14)分别可纵横滑动的安装在所述钻床(1)的上部和所述钻床(1)的下部，所述主电机(5)通过滑座(4)分别可上下滑动的安装在对应的所述C型悬臂(14)的端部；两个所述主电机(5)的输出端分别连接有对玻璃块同一位置进行上下对钻来完成钻孔的所述钻头(12)；所述C型悬臂(14)上对应所述钻头(12)和所述倒角套(13)下方的位置处设有先压住玻璃块钻孔位置再通过所述钻头(12)对玻璃块进行钻孔或者通过所述倒角套(13)对玻璃块进行倒角的压环组件(15)；
所述工作台(2)通过所述龙门架(31)可纵向滑动的安装在所述钻床(1)上；在所述工作台(2)上设有横向的导轨槽(33)，所述小滑台(32)可横向滑动的处于所述导轨槽(33)内，并且在所述小滑台(32)上设有与玻璃块上钻孔位置相对应的通孔(34)；所述压力传感器(7)处于所述小滑台(32)内并通过感应在倒角工过程中所述倒角套(13)的工作端刚接触玻璃块时发生的压力变化，进而记录所述倒角套(13)的当前位置以实现对刀；所述计算机通过前后倒角对刀点计算出Δh；
所述小滑台(32)包括底座(35)和盖板(36)；所述底座(35)上设有凹槽，所述压力传感器(7)处于所述凹槽内，所述盖板(36)处于所述凹槽顶部的开口处以将所述压力传感器(7)固定在所述凹槽内；所述通孔(34)上下依次将所述盖板(36)、所述压力传感器(7)和所述底座(35)贯穿。
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