CN114102271A - 一种中框加工方法及加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中框加工方法，包括以下步骤：步骤S1：确定加工件上中框的加工轨迹，在加工轨迹的拐角处开设避空孔；所述避空孔贯穿加工件，且与拐角的两条边相切；步骤S2：先沿着加工轨迹加工出切割轨迹凹槽，然后沿着切割轨迹凹槽将加工件切断成毛坯中框和废料；所述切割轨迹凹槽的两侧壁为斜面，所述斜面与切断的下刀方向成6°‑10°夹角；步骤S3：对毛坯中框的内壁进行修饰加工，得到最终的中框。通过设置避空孔和切割过程中在毛坯中框和废料上形成6°‑10°的夹角两个措施，使得直接切割玻璃板材得到中框得以实现，提升了加工效率。另外，本发明还提供了一种上述中框加工方法采用的加工装置。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种中框加工方法及加工装置。
背景技术
现有的玻璃中框加工方法是经过毛坯粗开、CNC加工和抛光加工3个工序才能完成。常规的粗开方法是在板材上开设凹槽，直至中框底部，然后再从凹槽位置由内向外一层一层扩到中框侧壁。这种粗开方式加工时间长，而且由于中框尺寸较大，去除量大容易使砂轮棒磨损，加工1-2片中框就需更换一把刀具。常规方法粗开后，需要再将中框拿到另外一个夹具精加工和抛光，第二次定位容易定位不准，精修过程中出现一边切割的多，一边切割的少的情况，导致中框破裂。
另外，由于中框壁厚只有2mm，无法直接对玻璃板材采用切割的方式进行粗开。参见图1，直接切割的方式进行粗开，在切割轨迹的拐角处会产生三个方向的力，即中框部分与刀具的反向切削力、废料部分与刀具的反向切削力以及刀具切削加工件底部的反向切削力，导致中框的四个角处容易发生破裂现象，另外如图2所示，直接切割的方式会出现中框与废料同时挤压刀具而产生破裂现象，造成大量的不良。
综上所述，急需一种中框加工方法及加工装置以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种中框加工方法，旨在解决由于中框壁厚较薄，无法直接对玻璃板材采用切割的方式进行粗开的问题，具体技术方案如下：
一种中框加工方法，包括以下步骤：
步骤S1：确定加工件上中框的加工轨迹，在加工轨迹的拐角处开设避空孔；所述避空孔贯穿加工件，且与拐角的两条边相切；
步骤S2：沿着加工轨迹对加工件进行切断，得到毛坯中框和废料；
步骤S3：对毛坯中框的内壁进行修饰加工，得到最终的中框；
所述步骤S2中，先沿着加工轨迹加工出切割轨迹凹槽，然后沿着切割轨迹凹槽将加工件切断成毛坯中框和废料；所述切割轨迹凹槽的两侧壁为斜面，所述斜面与切断的下刀方向成6°-10°夹角。
以上技术方案中优选的，所述步骤S2中，采用等高外形切割的方式沿着加工轨迹加工出切割轨迹凹槽，采用螺旋切割的方式沿着切割轨迹凹槽将加工件切断成毛坯中框和废料。
以上技术方案中优选的，所述螺旋切割的每刀下刀深度为0.05-0.1mm。
以上技术方案中优选的，所述避空孔的半径与拐角处的转弯半径一致。
以上技术方案中优选的，所述步骤S3中，修饰加工依次包括粗修、中修、精修和抛光处理，具体如下：
采用180#-300#砂粒进行粗修，切削量为0.2-0.3mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；
采用800#-1000#砂粒进行中修，切削量为0.15-0.25mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；
采用1000#-1200#砂粒进行精修，切削量为0.05-0.1mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；
沿顺时针和逆时针方向各进行一圈抛光；每次吃刀量为0.15-0.25mm，转速为5000-7000r/min，进给速度为300-500mm/min。
本发明还提供了一种上述中框加工方法采用的加工装置，包括用于定位加工件的定位装置和对加工件进行加工的砂轮棒，所述砂轮棒的加工段依次包括精修段、中修段、抛光段和粗加工段，其中粗加工段的周向用于进行粗修，其远离抛光段的一端用于切断加工件。
以上技术方案中优选的，所述定位装置包括底座和压紧件，所述底座上设有下凹的内腔，所述内腔中设有吸附座，且吸附座与内腔的侧壁之间形成避空槽，所述内腔的侧壁上部设有下凹的支撑台，加工件通过吸附座进行吸附定位，且四周搭设于支撑台上，所述压紧件设置于加工件上用于固定加工件的四周。
以上技术方案中优选的，所述吸附座上设有连接真空吸附管路的吸附孔，所述吸附座与加工件接触的表面设有多条吸附槽，所述吸附槽与吸附孔连通。
以上技术方案中优选的，所述避空槽的底部设有多个排屑孔，所述避空槽的宽度大于砂轮棒加工段的最大直径。
以上技术方案中优选的，所述精修段采用1000#-1200#砂粒，所述中修段采用800#-1000#砂粒，所述粗加工段采用180#-300#砂粒；所述粗加工段的直径为4-6mm。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
本发明的加工方法在加工轨迹的拐角处开设避空孔，在拐角处切割时仅存在砂轮棒与毛坯中框的反向切削力，相比于直接切割的方式简化了拐角处切割的受力形式，防止拐角处切割容易出现破裂的情况。在切断过程中，先沿着加工轨迹加工出切割轨迹凹槽，然后沿着切割轨迹凹槽将加工件切断成毛坯中框和废料，切割轨迹凹槽侧壁为斜面且斜面与切断的下刀方向成6°-10°的夹角，保证切断过程中毛坯中框部分和废料部分均不会挤压砂轮棒，防止切断过程中中框破裂；通过设置避空孔和切割过程中在毛坯中框和废料上形成6°-10°的夹角两个措施，使得直接切割玻璃板材得到中框得以实现，相比于现有的粗开方式大大提升了加工效率，延长了砂轮棒(即刀具)的使用寿命。
本发明加工装置中的砂轮棒加工段依次包括精修段、中修段、抛光段和粗加工段，配合定位装置对加工件进行定位后，可以实现一次定位完成切断、磨削(即精修、中修和粗修)和抛光加工，各工序之间无需重新定位，大大提高了中框成品的加工精度和产品良率。采用本发明的加工装置加工中框，只需切换加工深度就可以完成中框的所有加工工序，同一个棒体刀具摆动和直径误差相同，抛光后的粗糙度稳定性好，加工产品粗糙度范围可达150-200nm之间。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术采用切割方式直接粗开的示意图；
图2是现有技术采用切割方式直接粗开的受力图；
图3是本发明加工装置的爆炸图；
图4是图3中A处的局部放大图；
图5是加工件切断加工示意图；
图6是砂轮棒的结构示意图；
图7是砂轮棒切断加工件时形成切割轨迹凹槽的示意图；
图8是螺旋切割方式的切割原理图；
图9是等高外形切割方式的切割原理图；
图10是等高外形切割方式中垂直于走刀方向的截面图；
其中，1、压紧件，2、中框，3、底座，4、避空槽，5、吸附槽，6、吸附座，7、吸附孔，8、排屑孔，9、支撑台，10、废料，11、砂轮棒，11.1、粗加工段，11.2、抛光段，11.3、中修段，11.4、精修段，12、切割轨迹凹槽，12.1、斜面，13、避空孔，14、切割面，15、切割轨迹。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并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。
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。
实施例1：
参见图3-图7，一种中框加工装置，包括用于定位加工件的定位装置和对加工件进行加工的砂轮棒11，所述砂轮棒11的加工段依次包括精修段11.4、中修段11.3、抛光段11.2和粗加工段11.1，如图6所示，其中粗加工段11.1的周向用于进行粗修，其远离抛光段11.2的一端用于切断加工件。
优选的，所述抛光段11.2包括胶皮和磨皮(具体为3M磨皮)，所述胶皮设置于砂轮棒11上，所述磨皮设置于胶皮上，胶皮较为柔软，可以实现磨皮单次抛光吃刀量为0.15-0.25mm。
优选的，所述精修段11.4采用1000#-1200#砂粒、中修段11.3采用800#-1000#砂粒、粗加工段11.1采用180#-300#砂粒对加工件进行磨削；本实施例中的砂轮棒集多种加工功能于一身，可以实现一次装刀满足中框的切断、磨削(即精修、中修和粗修)和抛光加工需求。进一步优选的，所述粗加工段11.1的直径为4-6mm，若直径设计过大，则会导致在拐角处切削时容易挤刀(这个主要和拐角处的转弯半径有关系，拐角处的转弯半径应该与粗加工段的直径处在合适的匹配范围内，这样才不会出现挤刀情况)，若直径设计过小，则会出现粗加工段不耐磨的情况。
参见图3和图4，本实施例中优选的，所述定位装置包括底座3和压紧件1，所述底座3上设有下凹的内腔，所述内腔中设有吸附座6，且吸附座6与内腔的侧壁之间形成避空槽4，所述内腔的侧壁上部设有下凹的支撑台9；所述吸附座6上设有连接真空吸附管路的吸附孔7，所述吸附座6与加工件接触的表面设有多条吸附槽5，所述吸附槽5与吸附孔7连通，优选吸附槽5的宽度为6mm，吸附槽5用于真空吸附加工件。
进一步优选的，所述避空槽4的底部设有多个排屑孔8，用于切断、磨削和抛光过程中排出加工碎屑；所述避空槽4的宽度大于砂轮棒11加工段的最大直径，防止砂轮棒11在加工过程中与吸附座6或内腔侧壁接触，对吸附座6或者是内腔侧壁造成切削。
加工时，加工件通过吸附座6进行吸附定位，且四周搭设于支撑台9上，所述压紧件1设置于加工件上用于固定加工件的四周，优选压紧件通过气缸或者是螺栓压紧在加工件上，砂轮棒沿着避空槽对加工件进行加工。
由于通过吸附槽5实现加工件真空吸附于吸附座6上，在加工件被切断分为毛坯中框和废料10的时候，由于废料10被真空吸附固定，可以有效防止切断时废料10掉落过程中导致砂轮棒11过切。本实施例的加工装置对加工件进行一次定位即可完成切断、磨削和抛光加工，各工序之间无需重新定位，大大提高了中框成品的加工精度和产品良率。
参见图5和图7，本实施例配合上述加工装置还提供了一种中框加工方法，有效地解决直接切割中框导致在拐角处出现容易破裂的情况(即中框的四个角处容易破裂)，以及切割时加工件挤压砂轮棒(即挤刀现象)的问题，包括以下步骤：
步骤S1：确定加工件上中框的加工轨迹，在加工轨迹的拐角处开设避空孔13；所述避空孔13贯穿加工件，且与拐角的两条边相切；所述避空孔13的半径与拐角处的转弯半径一致；优选所述避空孔13为圆孔；本实施例中所述加工件为待加工玻璃制品，需要说明的是，本实施例的加工方法还可以适用于其他具有易破裂、脆性特点的材质，例如陶瓷等。
步骤S2：沿着加工轨迹对加工件进行切断，得到毛坯中框和废料10；
优选所述步骤S2中，先采用等高外形切割的方式沿着加工轨迹加工出切割轨迹凹槽12(具体是在加工设备中设定好切割轨迹凹槽的参数即可)，然后采用螺旋切割的方式沿着切割轨迹凹槽12将加工件切断成毛坯中框和废料10；所述切割轨迹凹槽12的两侧壁为斜面12.1，所述斜面12.1与切断的下刀方向成6°-10°夹角(下刀方向即为加工件的厚度方向，砂轮棒沿厚度方向对加工件进行切断)。
如图8所示，螺旋切割方式即沿着切割轨迹15重复一圈一圈的切削达到设定的切削深度，每一圈的下刀深度(一般)相同、切削的宽度也相同；螺旋切割方式下，形成的切削面14为竖直面，即与下刀方向是平行的，因此在切削的过程中随着切削深度越来越大会出现挤刀现象。如图9、图10所示，等高外形切割与螺旋切割的区别在于每一圈的切削宽度是不同的，在等高外形切割中，设定好每一圈的下刀深度(即等高)，随着切削深度的增加，每一圈的切削宽度逐渐减小，因此形成的切削面14即为斜面(斜面本质上是由多个台阶形成的，当台阶的密度足够大时，切削面即为光滑的斜面)。
本实施例中先在加工件上切割出切割轨迹凹槽，然后再沿着切割轨迹凹槽进行切断，本实施例中加工件的厚度为2mm，切割轨迹凹槽的深度为1.5mm，剩下的加工余量则为0.5mm，具体地，本实施例中螺旋切割的每刀下刀深度为0.05-0.1mm，若下刀深度大于该范围将会容易导致崩边及破片，小于该范围则出现切割时间长、加工效率低的问题。
在对加工件进行切断之前需要将加工件定位到定位装置上，通过吸附座6、支撑台9和压紧件1配合进行定位；而避空孔13可以是先开设好然后再将加工件定位至定位装置上，也可以是先将加工件定位到定位装置后开设。
若是不设置避空孔直接对加工件进行切断，在拐角处会产生三个方向的力，即中框部分与粗加工段的反向切削力，废料部分与粗加工段的反向切削力，粗加工段切削加工件底部的反向切削力，因此多方向的力导致中框的四个角处容易出现破裂情况；而在拐角处预先开设避空孔13，在切割至拐角处时只有粗加工段与中框部分的反向切削力，有效杜绝了拐角处切割出现破裂的情况。
参见图7，切断过程中，若是未先加工出切割轨迹凹槽，即采用直接切割的方式，粗加工段切断毛坯中框与废料10时，粗加工段产生向下切削力，毛坯中框与废料10将向砂轮棒方向产生挤压力，容易导致中框加工破裂，实际生产过程中直接切割的破片率为80％-90％。而本实施例在切断过程中，先加工出切割轨迹凹槽并且其侧壁与下刀方向呈6°-10°的夹角，保证切断过程中毛坯中框部分和废料部分均不会挤压砂轮棒，防止切断过程中中框破裂，采用本实施例的切断方法破片率为5％以内，大大提升了切割的合格率；本实施例中优选夹角为8°，在实际加工过程中夹角设置过大则会浪费加工时间，降低加工效率，夹角设置过小则不能起到减少挤刀作用。
步骤S3：对毛坯中框的内壁进行修饰加工，得到最终的中框2(在步骤S2将加工件切断成毛坯中框和废料10后，可以先停止真空吸附将废料部分取下，然后再对毛坯中框进行修饰加工)。
优选的，所述步骤S3中修饰加工依次包括粗修、中修、精修和抛光处理，具体如下：
采用180#-300#砂粒进行粗修，即粗加工段11.1对毛坯中框的内壁进行磨削，切削量为0.2-0.3mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；优选转速为24000r/min，进给速度为800mm/min。
采用800#-1000#砂粒进行中修，即中修段11.3对毛坯中框的内壁进行磨削，切削量为0.15-0.25mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；优选转速为24000r/min，进给速度为700mm/min；
采用1000#-1200#砂粒进行精修，即精修段11.4对毛坯中框的内壁进行磨削及加工倒边，切削量为0.05-0.1mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；优选转速为24000r/min，进给速度为600mm/min；
采用抛光段11.2沿顺时针和逆时针方向各进行一圈抛光；每次吃刀量为0.15-0.25mm，转速为5000-7000r/min，进给速度为300-500mm/min。优选转速为6000r/min，进给速度为400mm/min。抛光的吃刀量选择对于中框的抛光来讲至关重要，若是吃刀量大于本实施例选定的范围，抛光段的磨皮和胶皮变形严重，将会对中框的上、下表面产生磨削抛光；而吃刀量若是小于该范围时中框的内壁抛光效果不佳，表面粗糙度达不到要求。
本实施例采用将中框部分与废料部分切断的加工方法，相比对现有技术中的粗开方法大大提高了加工效率，延长了砂轮棒的使用寿命。设置避空孔以及在切割过程中先形成切割轨迹凹槽然后在切断的方式有效地杜绝了加工件在切断过程中出现破裂的情况。
本实施例的加工装置采用一体砂轮棒，只需切换加工深度就可以完成切断、磨削(即精修、中修和粗修)和抛光，同一个棒体刀具摆动和直径误差相同，抛光后的粗糙度稳定性好，加工产品粗糙度范围可达150-200nm之间。而常规砂轮棒加工完后更换抛光棒加工的方式，由于存在两刀具摆动不同，刀具直径误差不同，导致抛光粗糙度误差加大，可加工产品的粗糙度范围仅为100-300nm。相比之下，本实施例中的砂轮棒大大提升了加工产品的粗糙度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种中框加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：确定加工件上中框的加工轨迹，在加工轨迹的拐角处开设避空孔(13)；所述避空孔(13)贯穿加工件，且与拐角的两条边相切；
步骤S2：沿着加工轨迹对加工件进行切断，得到毛坯中框和废料(10)；
步骤S3：对毛坯中框的内壁进行修饰加工，得到最终的中框(2)；
所述步骤S2中，先沿着加工轨迹加工出切割轨迹凹槽(12)，然后沿着切割轨迹凹槽(12)将加工件切断成毛坯中框和废料(10)；所述切割轨迹凹槽(12)的两侧壁为斜面(12.1)，所述斜面(12.1)与切断的下刀方向成6°-10°夹角。
2.根据权利要求1所述的中框加工方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用等高外形切割的方式沿着加工轨迹加工出切割轨迹凹槽(12)，采用螺旋切割的方式沿着切割轨迹凹槽(12)将加工件切断成毛坯中框和废料(10)。
3.根据权利要求2所述的中框加工方法，其特征在于，所述螺旋切割的每刀下刀深度为0.05-0.1mm。
4.根据权利要求1所述的中框加工方法，其特征在于，所述避空孔(13)的半径与拐角处的转弯半径一致。
5.根据权利要求1所述的中框加工方法，其特征在于，所述步骤S3中，修饰加工依次包括粗修、中修、精修和抛光处理，具体如下：
采用180#-300#砂粒进行粗修，切削量为0.2-0.3mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；
采用800#-1000#砂粒进行中修，切削量为0.15-0.25mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；
采用1000#-1200#砂粒进行精修，切削量为0.05-0.1mm，转速为22000-26000r/min，进给速度为600-1000mm/min；
沿顺时针和逆时针方向各进行一圈抛光；每次吃刀量为0.15-0.25mm，转速为5000-7000r/min，进给速度为300-500mm/min。
6.一种如权利要求1-5中任意一项中框加工方法采用的加工装置，其特征在于，包括用于定位加工件的定位装置和对加工件进行加工的砂轮棒(11)，所述砂轮棒(11)的加工段依次包括精修段(11.4)、中修段(11.3)、抛光段(11.2)和粗加工段(11.1)，其中粗加工段(11.1)的周向用于进行粗修，其远离抛光段(11.2)的一端用于切断加工件。
7.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于，所述定位装置包括底座(3)和压紧件(1)，所述底座(3)上设有下凹的内腔，所述内腔中设有吸附座(6)，且吸附座(6)与内腔的侧壁之间形成避空槽(4)，所述内腔的侧壁上部设有下凹的支撑台(9)，加工件通过吸附座(6)进行吸附定位，且四周搭设于支撑台(9)上，所述压紧件(1)设置于加工件上用于固定加工件的四周。
8.根据权利要求7所述的加工装置，其特征在于，所述吸附座(6)上设有连接真空吸附管路的吸附孔(7)，所述吸附座(6)与加工件接触的表面设有多条吸附槽(5)，所述吸附槽(5)与吸附孔(7)连通。
9.根据权利要求7所述的加工装置，其特征在于，所述避空槽(4)的底部设有多个排屑孔(8)，所述避空槽(4)的宽度大于砂轮棒加工段的最大直径。
10.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于，所述精修段(11.4)采用1000#-1200#砂粒，所述中修段(11.3)采用800#-1000#砂粒，所述粗加工段(11.1)采用180#-300#砂粒；所述粗加工段(11.1)的直径为4-6mm。
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