TWI457735B - 用於電腦數值控制之模具加工方法及模具加工系統 - Google Patents
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Description
本發明有關於一種模具加工方法及模具加工系統,尤指一種用於電腦數值控制之模具加工方法及模具加工系統。
一般而言,如果想要在用於塑膠射出成型之模具上做出立體圖案,可利用電腦數值控制(computer numerical control,CNC)技術來實現。CNC是利用NC程式指令輸入數控系統之記憶體後,經由電腦編譯計算,透過位移控制系統,將2D或3D之檔案傳至驅動器以驅動馬達之過程,來切削模具表面,使模具表面呈現不同深度和變化曲面之立體紋路效果。
請參閱第1圖,第1圖為先前技術之CNC加工的流程圖。如第1圖所示,習知CNC加工係先執行步驟S100,以電腦輔助設計(computer aided design,CAD)軟體建立立體圖檔。接著,執行步驟S102,以電腦輔助製造(computer aided manufacturing,CAM)軟體進行加工規劃。接著,執行步驟S104,以CNC工具機進行粗加工。最後,執行步驟S106,以CNC工具機進行細加工。然而,習知CNC加工一般都會產生下列問題:1)一刀從開始加工至完成面積大於10000平方公釐以上之立體圖案,將造成明顯刀具磨損之走刀痕跡,使得產品外觀光澤不均;2)刀具磨損後換新刀,將造成產品有明顯之接刀痕跡和表面光澤不均之現象;
3)加工完成後,因表面不平整無高光澤效果,再進行手工拋光,造成圖案稜線變形,光影折射角混亂;以及4)加工完成後,再利用噴漆或是噴砂來修飾刀具痕跡,添增二次加工的工時和成本,且無法達到亮面之效果。
本發明提供一種用於電腦數值控制之模具加工方法及模具加工系統,以解決上述之問題。
根據一實施例,本發明之用於電腦數值控制之模具加工方法包含:建立一立體圖案;以該立體圖案對一模具材料進行初步加工;計算對應該立體圖案之一總加工面積;根據該總加工面積以及一預定加工面積將該立體圖案劃分為複數個精雕區域,且使每兩個相鄰精雕區域之分界線對應該立體圖案之稜線;以及對每一該等精雕區域進行精雕加工,且於每兩個相鄰精雕區域之分界線處進行換刀。
於此實施例中,每兩個相鄰精雕區域之走刀方向相反。
於此實施例中,每兩個相鄰精雕區域之分界線為該兩個相鄰精雕區域之下刀處或退刀處。
於此實施例中,每兩個相鄰精雕區域之分界線對應該立體圖案之最高點的連線。
根據另一實施例,本發明之用於電腦數值控制之模具加工系統包含一圖案建立模組、一計算模組、一區域劃分模組以及一加工模組。該圖案建立模組用以建立一立體圖案。該計算模組用以計算對應該立體圖案之一總加工面積。該區域劃分模組用以根據該總加工面積以及一預定加工面積將該立體圖案劃分為複數個精雕區域,且
使每兩個相鄰精雕區域之分界線對應該立體圖案之稜線。該加工模組用以於該立體圖案建立後以該立體圖案對一模具材料進行初步加工,並且於該等精雕區域劃分完成後對每一該等精雕區域進行精雕加工,其中該加工模組於每兩個相鄰精雕區域之分界線處進行換刀。
於此實施例中,每兩個相鄰精雕區域之走刀方向相反。
於此實施例中,每兩個相鄰精雕區域之分界線為該兩個相鄰精雕區域之下刀處或退刀處。
於此實施例中,每兩個相鄰精雕區域之分界線對應該立體圖案之最高點的連線。
根據另一實施例,本發明之用於電腦數值控制之模具加工方法包含:建立一立體圖案;以該立體圖案對一模具材料進行初步加工;以及於對應該立體圖案之稜線處下刀,以對該模具材料進行精雕加工。
綜上所述,本發明係根據總加工面積以及預定加工面積將立體圖案劃分為複數個精雕區域,且使每兩個相鄰精雕區域之分界線對應立體圖案之稜線。在對每一個精雕區域進行精雕加工後,本發明係於每兩個相鄰精雕區域之分界線處進行換刀。由於每兩個相鄰精雕區域之分界線對應立體圖案之稜線(亦即,立體圖案之最高點的連線),換刀處即是對應產品表面圖案的最低點,因光線的散射,不易看到換刀的痕跡。此外,由於每兩個相鄰精雕區域之分界線為兩個相鄰精雕區域之下刀處或退刀處(亦即,不同精雕區域之下刀處或退刀處相對應),不易發現刀具磨損痕跡。若是總加工面積小於預定加工面積,本發明可於對應立體圖案之稜線處下刀,以直接對模
具材料進行精雕加工,無須劃分精雕區域。因此,藉由本發明加工完成之模具可製造出無換刀痕跡以及高表面光澤之產品,以真實呈現原立體圖案之設計。此外,本發明還可省去後加工拋光研磨且減低工時,進而提升經濟效益。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第2圖至第4圖,第2圖為根據本發明一實施例之用於電腦數值控制之模具加工系統1的功能方塊圖,第3圖為根據本發明一實施例之用於電腦數值控制之模具加工方法的流程圖,第4圖為一立體圖案3的示意圖。第3圖中的模具加工方法可利用第2圖中的模具加工系統1來實現。於實際應用中,第2圖中的模具加工系統1與第3圖中的模具加工方法可內建於電腦數值控制(computer numerical control,CNC)之工具機中。
如第2圖所示,模具加工系統1包含一圖案建立模組10、一計算模組12、一區域劃分模組14以及一加工模組16。於此實施例中,圖案建立模組10、計算模組12、區域劃分模組14以及加工模組16可分別透過軟體、硬體或軟硬體的組合來實現。
利用第2圖中的模具加工系統1與第3圖中的模具加工方法來加工模具時,首先,執行步驟S200,圖案建立模組10建立一立體圖案3,如第4圖所示。於實際應用中,圖案建立模組10可以電腦輔助設計(computer aided design,CAD)軟體建立立體圖案3。接著,執行步驟S202,圖案建立模組10以電腦輔助製造(computer aided
manufacturing,CAM)軟體進行加工規劃。接著,執行步驟S204,圖案建立模組10檢驗立體圖案3之精度是否有瑕疵。若立體圖案3之精度有瑕疵(例如,圖案線條交疊),則回到步驟S200,重新建立立體圖檔3。若立體圖案3之精度無瑕疵,則執行步驟S206,加工模組16根據模具材料選擇適合對模具材料進行加工之刀具。舉例而言,若模具材料為鋼材,可選擇鎢鋼刀具來進行加工。於此實施例中,加工模組16於立體圖案3建立後先以立體圖案3對模具材料進行初步加工。上述之初步加工可包含第3圖中的步驟S208以及步驟S210,其中步驟S208係利用CNC工具機以立體圖案3對模具材料進行粗加工,而步驟S210係利用CNC工具機以立體圖案3對模具材料進行細加工。
接著,執行步驟S212,計算模組12計算對應立體圖案3之一總加工面積。接著,執行步驟S214,區域劃分模組14根據總加工面積以及一預定加工面積將立體圖案3劃分為複數個精雕區域,且使每兩個相鄰精雕區域之分界線對應立體圖案3之稜線。舉例而言,若總加工面積為20000平方公釐,且預定加工面積為10000平方公釐,則區域劃分模組14會將立體圖案3劃分為如第3圖所示的兩個精雕區域30a、30b,且兩個相鄰精雕區域30a、30b之分界線32對應立體圖案3之稜線。於此實施例中,兩個相鄰精雕區域30a、30b之分界線32對應立體圖案3之最高點的連線。此外,兩個相鄰精雕區域30a、30b之分界線32之走向呈如第4圖所示之45度角分佈。
於精雕區域30a、30b劃分完成後,執行步驟S216,加工模組
16評估所需刀具數量、規格並且定義每一個精雕區域30a、30b之走刀方向34a、34b。於此實施例中,兩個相鄰精雕區域30a、30b之走刀方向34a、34b相反,且兩個相鄰精雕區域30a、30b之分界線32為兩個相鄰精雕區域30a、30b之下刀處或退刀處。
接著,執行步驟S218,加工模組16對每一個精雕區域30a、30b進行精雕加工,且於兩個相鄰精雕區域30a、30b之分界線32處進行換刀。舉例而言,加工模組16可沿走刀方向34a先對精雕區域30a進行精雕加工。在加工完精雕區域30a後,自分界線32處退刀以進行換刀。接著,再沿走刀方向34b對精雕區域30b進行精雕加工。在加工完精雕區域30b後,一樣自分界線32處退刀。需說明的是,加工模組16亦可自分界線32下刀再分別沿走刀方向34a、34b的反方向對精雕區域30a、30b進行精雕加工。
由於兩個相鄰精雕區域30a、30b之分界線32對應立體圖案3之稜線(亦即,立體圖案3之最高點的連線),換刀處即是對應產品表面圖案的最低點,因光線的散射,不易看到換刀的痕跡。此外,由於兩個相鄰精雕區域30a、30b之分界線32為兩個相鄰精雕區域30a、30b之下刀處或退刀處(亦即,不同精雕區域之下刀處或退刀處相對應),不易發現刀具磨損痕跡。此外,分界線32之走向呈如第4圖所示之45度角分佈可得到較佳的表面效果。
請參閱第5圖,第5圖為另一立體圖案3'的示意圖。立體圖案3'與上述的立體圖案3的主要不同之處在於,立體圖案3'中存在一特殊圖案36。若立體圖案3'中存在特殊圖案36,則區域劃分模組14會將特殊圖案36視為一獨立的精雕區域。於此實施例中,特殊
圖案36可為線條組成特別複雜之圖案。需說明的是,以立體圖案3'來進行模具加工時,加工步驟皆與前述大致相同,在此不再贅述。
請參閱第6圖,第6圖為另一立體圖案3"的示意圖。立體圖案3"與上述的立體圖案3的主要不同之處在於,立體圖案3"被劃分為七個精雕區域30a-30g。如第6圖所示,每兩個相鄰精雕區域30a-30g之走刀方向34a-34g相反。此外,每兩個相鄰精雕區域30a-30g之分界線32a-32f為兩個相鄰精雕區域之下刀處或退刀處(例如,分界線32a為兩個相鄰精雕區域30a、30b之下刀處或退刀處,分界線32b為兩個相鄰精雕區域30b、30c之下刀處或退刀處,以此類推)。再者,加工模組16係於每兩個相鄰精雕區域30a-30g之分界線32a-32f處進行換刀。需說明的是,以立體圖案3"來進行模具加工時,加工步驟皆與前述大致相同,在此不再贅述。
請參閱第7圖,第7圖為另一立體圖案3'''的示意圖。立體圖案3'''與上述的立體圖案3的主要不同之處在於,立體圖案3'''沒有被劃分成多個精雕區域。若是總加工面積(例如,5000平方公釐)小於預定加工面積(例如,10000平方公釐),本發明可於對應立體圖案3'''之稜線處下刀,以直接對模具材料進行精雕加工,無須劃分精雕區域。換言之,整個立體圖案3'''即為單一的精雕區域。需說明的是,以立體圖案3'''來進行模具加工時,加工步驟皆與前述大致相同,在此不再贅述。
請參閱第8圖以及第9圖,第8圖為藉由本發明之模具加工方法製造之模具5的示意圖,第9圖為藉由本發明之模具加工方法製造之另一模具5'的示意圖。如第8圖所示,模具5之表面立體圖案
呈規則狀。如第9圖所示,模具5'之表面立體圖案呈不規則狀。換言之,任何的立體圖案皆可經由本發明之模具加工方法及模具加工系統1成型於模具上。
綜上所述,本發明係根據總加工面積以及預定加工面積將立體圖案劃分為複數個精雕區域,且使每兩個相鄰精雕區域之分界線對應立體圖案之稜線。在對每一個精雕區域進行精雕加工後,本發明係於每兩個相鄰精雕區域之分界線處進行換刀。由於每兩個相鄰精雕區域之分界線對應立體圖案之稜線(亦即,立體圖案之最高點的連線),換刀處即是對應產品表面圖案的最低點,因光線的散射,不易看到換刀的痕跡。此外,由於每兩個相鄰精雕區域之分界線為兩個相鄰精雕區域之下刀處或退刀處(亦即,不同精雕區域之下刀處或退刀處相對應),不易發現刀具磨損痕跡。若是總加工面積小於預定加工面積,本發明可於對應立體圖案之稜線處下刀,以直接對模具材料進行精雕加工,無須劃分精雕區域。因此,藉由本發明加工完成之模具可製造出無換刀痕跡以及高表面光澤之產品,以真實呈現原立體圖案之設計。此外,本發明還可省去後加工拋光研磨且減低工時,進而提升經濟效益。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧模具加工系統
3、3'、3"、3'''‧‧‧立體圖案
5、5'‧‧‧模具
10‧‧‧圖案建立模組
12‧‧‧計算模組
14‧‧‧區域劃分模組
16‧‧‧加工模組
30a-30g‧‧‧精雕區域
32、32a-32f‧‧‧分界線
34a-34g‧‧‧走刀方向
36‧‧‧特殊圖案
S100-S106、S200-S218‧‧‧步驟
第1圖為先前技術之CNC加工的流程圖。
第2圖為根據本發明一實施例之用於電腦數值控制之模具加工系統的功能方塊圖。
第3圖為根據本發明一實施例之用於電腦數值控制之模具加工方法的流程圖。
第4圖為一立體圖案的示意圖。
第5圖為另一立體圖案的示意圖。
第6圖為另一立體圖案的示意圖。
第7圖為另一立體圖案的示意圖。
第8圖為藉由本發明之模具加工方法製造之模具的示意圖。
第9圖為藉由本發明之模具加工方法製造之另一模具的示意圖。
S200-S218‧‧‧步驟
Claims (16)
- 一種用於電腦數值控制之模具加工方法,包含:建立一立體圖案;以該立體圖案對一模具材料進行初步加工;計算對應該立體圖案之一總加工面積;根據該總加工面積以及一預定加工面積將該立體圖案劃分為複數個精雕區域,且使每兩個相鄰精雕區域之分界線對應該立體圖案之稜線;以及對每一該等精雕區域進行精雕加工,且於每兩個相鄰精雕區域之分界線處進行換刀。
- 如請求項1所述之用於電腦數值控制之模具加工方法,其中每兩個相鄰精雕區域之走刀方向相反。
- 如請求項1所述之用於電腦數值控制之模具加工方法,其中每兩個相鄰精雕區域之分界線為該兩個相鄰精雕區域之下刀處或退刀處。
- 如請求項1所述之用於電腦數值控制之模具加工方法,其中每兩個相鄰精雕區域之分界線之走向呈45度角分佈。
- 如請求項1所述之用於電腦數值控制之模具加工方法,其中該立體圖案之稜線為該立體圖案之最高點的連線。
- 如請求項1所述之用於電腦數值控制之模具加工方法,另包含:根據該模具材料選擇適合對該模具材料進行加工之刀具。
- 如請求項1所述之用於電腦數值控制之模具加工方法,另包含: 若該立體圖案中存在一特殊圖案,將該特殊圖案視為一獨立的精雕區域。
- 一種用於電腦數值控制之模具加工系統,包含:一圖案建立模組,用以建立一立體圖案;一計算模組,用以計算對應該立體圖案之一總加工面積;一區域劃分模組,用以根據該總加工面積以及一預定加工面積將該立體圖案劃分為複數個精雕區域,且使每兩個相鄰精雕區域之分界線對應該立體圖案之稜線;以及一加工模組,用以於該立體圖案建立後以該立體圖案對一模具材料進行初步加工,並且於該等精雕區域劃分完成後對每一該等精雕區域進行精雕加工,其中該加工模組於每兩個相鄰精雕區域之分界線處進行換刀。
- 如請求項8所述之用於電腦數值控制之模具加工系統,其中每兩個相鄰精雕區域之走刀方向相反。
- 如請求項8所述之用於電腦數值控制之模具加工系統,其中每兩個相鄰精雕區域之分界線為該兩個相鄰精雕區域之下刀處或退刀處。
- 如請求項8所述之用於電腦數值控制之模具加工系統,其中每兩個相鄰精雕區域之分界線之走向呈45度角分佈。
- 如請求項8所述之用於電腦數值控制之模具加工系統,其中該立體圖案之稜線為該立體圖案之最高點的連線。
- 如請求項8所述之用於電腦數值控制之模具加工系統,其中該加工模組根據該模具材料選擇適合對該模具材料進行加工之刀 具。
- 如請求項8所述之用於電腦數值控制之模具加工系統,其中若該立體圖案中存在一特殊圖案,該區域劃分模組將該特殊圖案視為一獨立的精雕區域。
- 一種用於電腦數值控制之模具加工方法,包含:建立一立體圖案;以該立體圖案對一模具材料進行初步加工;以及於對應該立體圖案之稜線處下刀,以對該模具材料進行精雕加工。
- 如請求項15所述之用於電腦數值控制之模具加工方法,另包含:根據該模具材料選擇適合對該模具材料進行加工之刀具。
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