[发明专利]倒角加工方法及相应装置

说明书

本发明提供了一种倒角加工方法及用于实现该方法的倒角加工装置。该方法用于在待加工工件上加工倒角，并且包括：根据待加工工件的三维模型确定刀具的刀轴矢量和位置的第一组值，所述第一组值使得刀具的外轮廓面与倒角的第一轮廓线相切并且与倒角的第二轮廓线相离；以所述第一组值作为初始值来更新刀具的刀轴矢量和位置中的至少一个，直至刀具的外轮廓面与倒角的第一和第二轮廓线都相切；以及根据更新的结果确定刀具的最终刀轴矢量和最终位置以用于控制刀具加工倒角。本发明还提供了一种计算机存储介质。

技术领域

本发明总体上涉及数控加工技术领域，更具体地涉及一种倒角加工方法及实现这种方法的相应装置，可以应用于例如在四轴机床上加工倒角。

背景技术

倒角是零件最常见的结构特征，通常有倒斜角和倒圆角两种类型，一般倒角的作用是去除毛刺，还有一些特别强调的倒角是为了安装工艺要求，比如安装导向、减少应力集中、容易装配等作用。

出于手机屏幕在装配应力方面的要求、防水性要求、用户使用手感舒适度要求以及外观要求等，通常在手机屏幕边缘处设计有倒角特征。图1示出了某个手机的三维手机玻璃屏幕。如图1所示，在玻璃屏幕边缘处设计了两个圆弧倒角(即，上倒角和下倒角)，每个倒角具有一个倒角面(如图所示的上倒角面和下倒角面)，倒角面的上下轮廓线也称为倒角的上下棱。

倒角的加工面理论上应该是直纹面，直纹面可以描述为由移动的直线扫过的一组点。例如，通过保持直线的一个点固定而沿着圆移动另一个点来形成锥体。如果通过其每个点都有两条不同的线，那么表面是双重的。图2示出了示例倒角加工的示意图。如图2所示，本示例利用锥面刀具作为用于加工倒角的刀具(也称为倒角刀)。如图所示，当倒角刀的锥面的母线处于倒角面上时，就能保证倒角面经过加工之后成为直纹面。

由于要求玻璃屏幕具有防水的功能，并且用户手感舒适度以及外观要求均较高，因此对倒角的加工工艺要求为倒角的宽度要一致，如图3所示。但是，工件的圆弧倒角棱边曲线是一条空间曲线，如图4所示。在用四轴机床加工倒角的过程中，若不对刀轴矢量做任何变化，则由于刀具轴线始终处于垂直位置，导致在曲线不同位置处倒角刀的实际切削参数发生变化从而导致切削量不同，出现圆弧倒角宽度变化的现象。造成此现象的直接原因是由于四轴机床没有足够的自由度来保证刀具切削轮廓线与倒角直纹面母线完全贴合，如图5所示。若采用五轴机床加工此倒角，由于五轴的刀具矢量具备两个自由度，能实现切削轮廓线与直纹面母线完全贴合，如图6所示，因此能够加工出满足要求的倒角。但如此一来，加工所用成本将会大大增加，从实用性的角度出发，这种加工方式也是不太合理的。

因此，从降低加工成本的角度出发，希望通过调整四轴机床在加工过程中的刀轴矢量，完成符合要求的倒角的加工。但是由于四轴编程难度大，目前没有能够同时满足四轴机床加工和倒角宽度一致两个条件的编程方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种倒角加工机制，该机制可以应用于四轴机床加工倒角。具体地，例如在四轴机床加工倒角的过程中，该机制通过使加工倒角的刀具(以下简称为倒角刀)绕旋转轴旋转适当角度，同时对工件及刀具进行干涉检查及刀位修正，以加工出符合工艺要求的圆弧倒角，例如如图3所示的倒角宽度一致的倒角。

根据本发明的第一方面，提供了一种倒角加工方法，用于在待加工工件上加工倒角。该方法包括：根据待加工工件的三维模型确定刀具的刀轴矢量和位置的第一组值，所述第一组值使得刀具的外轮廓面与倒角的第一轮廓线相切并且与倒角的第二轮廓线相离；以所述第一组值作为初始值来更新刀具的刀轴矢量和位置中的至少一个，直至刀具的外轮廓面与倒角的第一和第二轮廓线都相切；以及根据更新的结果确定刀具的最终刀轴矢量和最终位置以用于控制刀具加工倒角。