CN103567459B - 具有非回转曲面的工件 - Google Patents

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Abstract

一种具有非回转曲面的工件，其通过车床加工而成，加工方法所使用的车床包括工作台、驱动工作台旋转的第一驱动件、进给模组、装设于进给模组上的车刀及四个第二驱动件，其中两个第二驱动件能够驱动进给模组沿X轴方向运动；另两个第二驱动件能够驱动进给模组沿与X轴方向垂直的Y轴方向运动，进给模组包括第三驱动件，加工方法包括以下步骤：第三驱动件驱动车刀以一定值频率沿与X轴方向及Y轴方向均垂直的Z轴方向作往复运动，工作台带动工件旋转，且第二驱动件带动进给模组沿X轴方向运动，同时车刀往复进给的位移逐渐减小，由该加工方法加工而成的具非回转曲面的工件的面粗糙度的均值为0.2-1.0微米。该非回转曲面具有较高的光洁度。

Description

具有非回转曲面的工件
技术领域
本发明涉及一种工件，尤其涉及一种具有非回转曲面的工件。
背景技术
由于现有车床设计成工作台旋转，而车刀直线进给的模式，因此，现有的车床仅能车削加工具有回转曲面的工件，而无法车削加工具有非回转曲面的工件，现有的具有非回转曲面的工件通常由铣刀铣削加工而成。请参阅图1，图1所示为由铣刀铣削加工而成的具有非回转曲面的工件的局部照片。由于铣刀切削过程中，相邻的不同切削刃依次铣削工件，不可避免地于切削面上形成不连续切削，从而于工件的加工表面上留下刀痕，经测试，图1所示工件的非回转曲面的面粗糙度的均值为5微米，加工表面较为粗糙，光洁度较低，在工件的后续加工中需要对加工表面进行研磨、抛光等以去除刀痕，增加了工件的加工时间及加工成本。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种光洁度较高的具有非回转曲面的工件。
一种具有非回转曲面的工件，所述具有非回转曲面的工件通过车床车削工件的加工方法加工而成，该加工方法所使用的车床包括工作台、驱动该工作台旋转的第一驱动件、进给模组、装设于该进给模组上的车刀及四个第二驱动件，其中两个第二驱动件能够驱动该进给模组沿X轴方向运动；另两个第二驱动件能够驱动该进给模组沿与该X轴方向垂直的Y轴方向运动，该进给模组包括第三驱动件，该加工方法包括以下步骤：该第三驱动件驱动该车刀以一定值频率沿与该X轴方向及该Y轴方向均垂直的Z轴方向并朝向该工作台作往复运动，该工作台带动该工件旋转，且该第二驱动件带动该进给模组沿该X轴方向运动，同时该车刀往复进给的位移逐渐减小，由该加工方法加工而成的具非回转曲面的工件的面粗糙度的均值为0.2-1.0微米。
所述具有非回转曲面的工件经由车床加工而成，因此所述非回转曲面光洁度较高。
附图说明
图1所示为经由铣刀加工而成的具有非回转曲面的工件的照片。
图2是本发明实施方式的车床的立体示意图。
图3是图2所示车床的部分立体示意图。
图4是图3所示车床的部分立体分解示意图。
图5是经由图2所示车床加工而成的具有非回转曲面的工件的立体示意图。
图6是图5所示工件沿Ⅵ-Ⅵ线的剖视图。
图7是加工图5所示工件时图1所示车床的车刀的平面轨迹示意图。
图8是图5所示工件的非回转曲面的局部照片。
主要元件符号说明
车床100
机台10
基座12
支撑体14
第一滑轨142
第一滑槽144
第一驱动件20
工作台30
横梁50
支撑部52
滑动面522
第二滑轨5222
固定部54
第一导套542
第二驱动件60
定子62
动子64
进给模组70
第三驱动件72
安装座74
第二导套742
刀座76
车刀78
运动轨迹200
起始点A
终点O
工件300
曲面301
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请同时参阅图2至图4，本发明实施方式的车床100用于对工件300进行加工。车床100包括机台10、第一驱动件20、工作台30、两个横梁50、四个第二驱动件60及一个进给模组70。工作台30装设于机台10上，两个横梁50滑动地装设于机台10上并位于工作台30的上方，进给模组70滑动地装设于两个横梁50上。
机台10包括基座12及平行凸设于基座12两端的两个支撑体14。每个支撑体14远离基座12的一端平行设置有两个平行于Y轴方向的第一滑轨142。两个第一滑轨142之间形成第一滑槽144。
工作台30大致呈圆柱形，其通过一个第一驱动件20转动地装设于基座12上，并位于两个支撑体14之间。本发明实施方式中，第一驱动件20为直接驱动电机。工作台30能够在第一驱动件20的驱动下带动工件300做旋转运动，工作台30的转速为100-800转/分钟。
两个横梁50沿平行于X轴方向滑动设置于两个支撑体14上。本发明实施方式中，每个横梁50的两端分别滑动地装设于两个支撑体14设置有第一滑轨142的一端。每个横梁50包括一个支撑部52及设置于支撑部52相对两端的两个固定部54。支撑部52大致呈长条状，支撑部52上设置有一个滑动面522，滑动面522上设置有两个平行于X轴方向的第二滑轨5222，两个第二滑轨5222之间形成一个第二滑槽5224。两个横梁50的滑动面522相对设置，且滑动面522与工作台30相垂直。固定部54呈矩形板状，其底面上对应支撑体14上的两个第一滑轨142设置有两排平行的第一导套542，本发明实施方式中，第一导套542的横截面呈“ㄇ”形，第一导套542滑动套设于第一滑轨142上。
本发明实施方式中，第二驱动件60为直线电机，每个第二驱动件60包括一个定子62及一个动子64，动子64相对定子62做直线运动。其中两个第二驱动件60用于驱动两个横梁50沿机台10滑动。相应地，每个机台10的第一滑槽144内对应固定一个定子62，其中一个横梁50的两个固定部54分别与一个动子64固定连接。另外两个第二驱动件60用于驱动进给模组70沿两个横梁50滑动。相应地，每个横梁50的第二滑槽5224内固定设置一个定子62，两个动子64分别固定于进给模组70的相对两侧。
进给模组70包括第三驱动件72、套设于第三驱动件72上的安装座74、滑动装设于第三驱动件72上的刀座76、及固定于刀座76末端的车刀78。第三驱动件72用于驱动车刀78沿平行于Z轴方向往复运动。本发明实施方式中，第三驱动件72为直线电机，车刀78沿Z轴方向往复运动的频率为400-3200次/分钟。安装座74与两个横梁50相邻的两侧对应两个横梁50上设置的第二滑轨5222分别设置有两排第二导套742，两个第二驱动件60的两个动子64对应固定在安装座74的设置有第二导套742的相对两侧。第二导套742的结构与第一导套542的结构相同，第二导套742滑动套设于第二滑轨5222上。
组装时，将两个横梁50对应架设于机台10上，并使得横梁50的每排第一导套542对应套设于一个第一滑轨142上，从而将两个横梁50滑动安装至机台10上；进给模组70的安装座74上的每排第二导套742对应套设在一个第二滑轨5222上，从而将进给模组70滑动安装在两个横梁50上。
可以理解，每个支撑体14上的第一滑轨142的数量可以为一个，对应地，每个固定部54上设置有一排第一导套542；同理，每个横梁50上的第二滑轨5222的数量可以为一个，对应地，安装座74上与第二滑轨5222相邻的侧面上设置有一排第二导套742。
使用时，第一驱动件20驱动工作台30带动工件300旋转，两个第二驱动件60驱动两个横梁50沿平行于X轴方向滑动，同时两个横梁50带动进给模组70以驱动车刀78沿平行于X轴方向滑动；另外两个第二驱动件60驱动进给模组70带动车刀78沿平行于Y轴方向滑动，第三驱动件72驱动车刀78沿Z轴方向高速往复运动以加工工件300。本发明的车床100加工的工件300的面粗糙度的均值为0.2-1.0微米。
请同时参阅图5及图6，本发明实施方式中，工件300为平板电脑的壳体，其由铝合金制成，工件300大致呈中空矩形板状，曲面301为非回转曲面，曲面301的曲率半径由曲面301的中间部分向其周缘部分逐渐变小。可以理解，工件300的材料可以由镁合金、铝、不锈钢等其他金属或合金制成，工件300也可以为笔记本电脑、一体台式机、液晶显示器或液晶电视的壳体。
请同时参阅图7及图8，加工工件300时，首先经由输入面板(图未示)输入工件300的控制参数。设定车刀78沿Y轴方向移动的距离为定值a；设定车刀沿X轴方向移动的范围为：0-b，移动速率为ν＝b/t，其中t为加工时间，工件300从加工开始到工件300加工完毕的过程中，车刀78沿X轴方向移动的起始位置为工件300的边缘上的一点，车刀78沿X轴方向移动的终点位置为工件300的曲面301的中心点；设定车刀78沿Z轴方向往复运动的频率为f、往复运动的位移为H；工作台30的转速为r。其中a、b、ν、t及f均为定值，H随着车刀78沿X轴的移动而逐渐变小。本发明实施方式中，工作台30的转速r为600转/分钟，车刀78沿Z轴方向的高速往复运动的频率f为2400次/分钟。
两个第二驱动件60驱动两个横梁50带动进给模组70沿平行于Y轴方向滑动至工件300上方，此时车刀78位于工件300上方，且位于工件300的边缘。另外两个第二驱动件60驱动进给模组30带动车刀78沿平行于X轴方向按照速率ν滑动，第一驱动件20驱动工件300按照转速r旋转，同时，第三驱动件72驱动车刀78沿平行于Z轴方向按照频率f高速往复运动，且高速往复运动的距离H随着进给模组30沿X轴的移动逐渐变小。
在工件300的加工过程中，车刀78的平面运动轨迹200大致呈螺旋状，车刀78从工件300边缘的一点A按照螺旋状移动轨迹移动至工件300的中心点O以于工件300表面加工出曲面301。图7所示为车床100加工出的工件300的曲面301的局部照片，经测试，工件300的面粗糙度的均值为0.5微米，且曲面301的表面形成有形成有螺旋状的车刀78轨迹。
可以理解，本发明的车床100可以通过控制车刀78沿平行于Z轴方向的高速往复运动的频率f及往复运动的位移H随时间的变化关系以加工出具有不同形状的非回转曲面的工件300。
可以理解，本发明的车床100也可以设定X轴的参数为定值，加工工件300时，车刀78沿Y轴移动的同时沿Z轴方向高速往复运动，当然，也可沿X/Y轴同时移动，车刀78沿Z轴方向高速往复运动。
本发明的车床100的进给模组30带动车刀78沿X轴方向或Y轴方向滑动的同时，进给模组30带动车刀78沿Z轴方向高速往复运动，使得车刀78沿螺旋状移动轨迹移动，以实现车刀78对工件300的连续车削，从而加工出具有非回转曲面的工件300，且工件300的表面光洁度较高(即粗糙度较低)，因此可省略了一般铣削工件后续的打磨或抛光步骤，降低了工件300的加工成本。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (7)

1.一种具有非回转曲面的工件，其特征在于：所述具有非回转曲面的工件通过车床车削工件的加工方法加工而成，该加工方法所使用的车床包括工作台、驱动该工作台旋转的第一驱动件、进给模组、装设于该进给模组上的车刀及四个第二驱动件，其中两个第二驱动件能够驱动该进给模组沿X轴方向运动；另两个第二驱动件能够驱动该进给模组沿与该X轴方向垂直的Y轴方向运动，该进给模组包括第三驱动件，该加工方法包括以下步骤：该第三驱动件驱动该车刀以一定值频率沿与该X轴方向及该Y轴方向均垂直的Z轴方向并朝向该工作台作往复运动，该工作台带动该工件旋转，且该第二驱动件带动该进给模组沿该X轴方向运动，同时该车刀往复进给的位移逐渐减小，由该加工方法加工而成的具非回转曲面的工件的面粗糙度的均值为0.2-1.0微米。
2.如权利要求1所述的具有非回转曲面的工件，其特征在于：所述具有非回转曲面的工件由铝合金、铝、镁合金、不锈钢中的任一种制成。
3.如权利要求1所述的具有非回转曲面的工件，其特征在于：所述具有非回转曲面的工件为平板电脑、一体台式机、液晶显示器或液晶电视的壳体。
4.如权利要求1所述的具有非回转曲面的工件，其特征在于：所述具有非回转曲面的工件呈中空矩形板状，所述非回转曲面的曲率半径由所述非回转曲面的中间向其边缘逐渐变小。
5.如权利要求1所述的具有非回转曲面的工件，其特征在于：所述非回转曲面的表面形成有螺旋状的所述车床的车刀轨迹。
6.如权利要求1所述的具有非回转曲面的工件，其特征在于：所述车床的车刀往复运动的频率为400-3200次/分钟。
7.如权利要求6所述的具有非回转曲面的工件，其特征在于：所述车床的工作台的转速为100-800转/分钟。
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