CN103878588B - 金属件加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属件加工方法，其包括以下步骤：提供机床；提供金属件，该金属件包括顶部与侧壁；将该金属件定位于工作台上;该工作台带动该金属件旋转；该车刀进给装置控制该车刀向该金属件的顶部高速往复进给，以对旋转的金属件进行周向加工；该车刀进给装置相对该工作台平移以实现径向加工；该工作台带动该金属件停止旋转运动；该铣刀进给装置控制该铣刀旋转并抵靠该金属件的侧壁，该铣刀进给装置相对该工作台沿预设路径平移，该铣刀进给装置相对该工作台沿预设路径平移；该工作台带动该金属件翻转一定角度以配合该铣刀对该侧壁端面边缘进行倒角，该铣刀进给装置控制铣刀沿预设路径对该端面边缘倒角。该金属件加工方法加工效率高，且加工光洁度高。

Description

金属件加工方法
技术领域
本发明涉及一种金属件加工方法，特别涉及一种采用车铣复合机床进行加工的金属件加工方法。
背景技术
一些电子装置的壳体，如平板电脑、手机的金属件壳体，通常包括顶部及与顶部相接的侧壁。顶部通常面积较大，且为具有非回转特征的的平面或曲面，而侧壁相对顶部面积较小且具有拐角。由于传统的铣刀为非连续性铣削，因此面积相对较大的顶部若用铣刀铣削，则顶部很难达到所要求的表面光洁度。因此，工件需进行抛光等后续处理，降低了加工效率。而传统的车刀通常用于车削具有回转特征的工件，且其难以加工具有拐角的侧壁。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种能够提高加工效率及提高表面光洁度的金属件加工方法。
一种金属件加工方法，其包括以下步骤：
提供一个机床，该机床包括机台、工作台、移动装置、车刀进给装置以及铣刀进给装置，该工作台装设于机台上，该移动装置沿第一方向滑动地装设于该机台上并位于该工作台的上方，该车刀进给装置沿与第一方向垂直的第二方向滑动地装设于该移动装置上，该车刀进给装置包括车刀进给模组及车刀，该车刀能够在该移动装置的带动下沿第一方向及第二方向运动，该车刀进给模组驱动该车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作高速往复运动，该机床还包括装设于该移动装置上且邻近该车刀进给装置的铣刀进给装置，该铣刀进给装置包括有铣刀，该移动装置能够驱动该铣刀沿第一方向及第二方向运动，该铣刀进给装置能够驱动该铣刀沿该第三方向运动；提供一个金属件，该金属件包括顶部、以及由顶部边缘向外延伸的侧壁；将该金属件定位于工作台上;该工作台带动该金属件旋转；该车刀进给装置控制该车刀向该金属件的顶部高速往复进给，以对旋转的金属件进行周向加工；该车刀进给装置相对该工作台平移以实现径向加工；该工作台带动该金属件停止旋转运动，该车刀停止作业；该铣刀进给装置控制该铣刀旋转并抵靠该金属件的侧壁外侧，该铣刀进给装置相对该工作台沿预设路径平移，并控制该铣刀相对金属件的进给量；该工作台带动该金属件翻转一定角度以配合该铣刀对该侧壁的端面边缘进行倒角处理，该铣刀进给装置控制铣刀沿预设路径对该侧壁的端面边缘进行倒角处理，并控制该铣刀相对该金属件的进给量。
本发明提供的金属件加工方法，其采用车刀进给装置驱动车刀对金属件作高速往复进给运动，进而加工出工件的顶部。由于车刀为连续性加工，其不需再进行抛光等后续处理即可达到所要求的表面光洁度。在进行车削后，直接采用铣刀进给装置即可快速铣削出具有拐角的侧壁，提高了加工效率。
附图说明
图1是本发明金属件加工方法第一实施例所采用的机床的立体示意图。
图2是图1所示的机床的立体分解示意图。
图3是车刀进给装置与铣刀进给装置的立体分解示意图。
图4是图3所示的车刀进给装置的立体分解示意图。
图5是待加工金属件的立体示意图。
图6是图5所示金属件沿Ⅵ-Ⅵ线的剖视图。
图7是本发明金属件加工方法的作业流程图。
图8是本发明第二实施方式采用的机床示意图。
主要元件符号说明
机床 100
机台 10
基座 11
支撑体 13
第一滑轨 131
工作台 20
座体 21
第一旋转驱动件 23
转轴 25
第二旋转驱动件 27、27a
移动装置 30
横梁 31、31a
第二滑轨 311
滑动座 33
第一驱动机构 35
第二驱动机构 37
车刀进给装置 40
安装座 43、43a
框体 431
导向部 4317、4319
滑槽 4318
安装板 433
车刀进给模组 47
动子 471
定子 473
刀座 45
主体 451
滑动板 453
车刀 49、49a
铣刀进给装置 50
固定座 51
线性驱动机构 53
驱动件 531
丝杆 533
连接板 54
转动驱动件 55
铣刀 57
金属件 300
顶部 301
侧壁 302
端面边缘 303
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
请参阅图1及图2，本发明金属件加工方法第一实施方式采用的机床100用于给工件进行复合加工。机床100包括机台10、工作台20、移动装置30、车刀进给装置40、铣刀进给装置50及控制器（图未示）。工作台20装设于机台10上，用于放置工件（图未示）。移动装置30移动地装设于机台10上并位于工作台20的上方，车刀进给装置40与铣刀进给装置50相邻装设于移动装置30上。控制器（图未示）与工作台20、移动装置30、车刀进给装置40及铣刀进给装置50均电性相接。移动装置30依控制器的指令能够带动车刀进给装置40及铣刀进给装置50沿着X/Y轴方向运动，即沿着相互垂直的第一方向与第二方向运动。
机台10包括基座11及平行间隔凸设于基座11上的两个支撑体13。每个支撑体13远离基座11的一面设置有第一滑轨131。在本实施例中，第一滑轨131沿着平行X轴的方向延伸。
工作台20包括两个座体21、第一旋转驱动件23、转轴25及第二旋转驱动件27。两个座体21大致平行间隔设置于基座11的大致中部位置，并位于两个支撑体13之间。第一旋转驱动件23装设于其中一个座体21上，转轴25连接于第一旋转驱动件23与另一个座体21之间。第一旋转驱动件23能够驱动转轴25绕α轴转动。第二旋转驱动件27设置于转轴25的大致中部位置处，用于驱动放置于其上的工件绕β轴转动。其中，α轴平行Y轴方向，β轴与Z轴方向平行。第一、第二旋转驱动件23、27都与控制器电性相接。本实施方式中，第一、第二旋转驱动件23、27为直接驱动电机。可以理解，第二旋转驱动件27可直接装设于第一旋转驱动件23上。
移动装置30滑动地装设于两个支撑体13上，并与两个支撑体13垂直相接，且位于工作台20的上方。移动装置30包括一个横梁31、两个滑动座33、两个第一驱动机构35及一个第二驱动机构37。横梁31两端分别与两个支撑体13滑动相接，且横梁31的延伸方向与Y轴平行。横梁31上形成有一对相互平行的第二滑轨311，第二滑轨311沿着Y轴方向延伸。两个滑动座33分别装设于横梁31的两端，并分别与两个支撑体13上的第一滑轨131滑动相接。两个第一驱动机构35分别装设于两个滑动座33朝向支撑体13的一面，并装设于支撑体13上邻近第一滑轨131的一端，用于驱动横梁31沿第一滑轨131作沿X轴方向的运动。第二驱动机构37装设于横梁31上，用于驱动车刀进给装置40及铣刀进给装置50沿第二滑轨311作Y轴方向的运动。第一驱动机构35及第二驱动机构37均与控制器电性相接。本实施方式中，第一驱动机构35、第二驱动机构37均为直线电机。可以理解，第一驱动机构35、第二驱动机构37也可以用其它的驱动机构替代，伺服马达、气缸等；第一驱动机构35、第二驱动机构37的数量根据实际需要进行设定。
请结合参阅图3至图4，车刀进给装置40包括一个滑鞍41、一个安装座43、一个刀座45、两个车刀进给模组47及一个车刀49。滑鞍41滑动装设于横梁31的两个第二滑轨311上，并在第二驱动机构37的驱动下带动整个车刀进给装置40及铣刀进给装置50沿Y轴方向运动。滑鞍41背离横梁31的一面上，沿Z轴方向设有四个导轨413。四个导轨413两两为一组间隔设置。滑鞍41邻近基座11的一端，于两组导轨415之间凸设有装设块415。安装座43邻近导轨413固定装设于滑鞍41上，安装座43包括一个两侧开口的框体431及两个安装板433。框体431邻近滑鞍41的侧壁的内表面上沿Z轴方向间隔凸设形成有两个导向部4317。框体431远离滑鞍41的侧壁的外表面上对应导向部4317形成滑槽4318，滑槽4318的两侧凸设形成有两个导向部4319。两个安装板433装设于框体431两侧，以从两侧将框体431封闭。刀座45包括主体451及大致垂直凸设于主体451上的滑动板453。主体451设置于安装座43的外侧。主体451朝向安装座43形成有与导向部4319滑动相接的滑动部4511。滑动板453凸设于主体451上，其远离主体451的一端穿过从滑槽4318伸入框体431滑动地装设于两个导向部4317上。
两个车刀进给模组47收容并装设于安装座43内，且与控制器电性相接。两个车刀进给模组47用以驱动刀座45沿导向部4317、4319沿Z轴方向高速往复运动。在本实施方式中，两个车刀进给模组47均为直线电机。每个车刀进给模组47包括一个动子471及一个定子473。两个动子471分别装设于两个安装板433朝向框体431内部的侧壁上。可以理解，车刀进给模组47中的数量可以根据实际需要进行设置，如可以设置一个、三个等等。车刀49固定装设于主体451邻近基座11的一端，用于给工件进行车削加工。
铣刀进给装置50包括线性驱动机构53、连接板54、转动驱动件55及铣刀57。线性驱动机构53包括驱动件531、丝杆533及丝杆螺母535。驱动件531固定装设于滑鞍41上，并位于横梁31的上方，丝杆533转动连接于驱动件531与装设块415之间。丝杆螺母535套设于丝杆533上并与丝杆533螺纹配合。连接板54与丝杆螺母535固定相接，并与滑鞍41上的导轨413滑动相接。转动驱动件55固定装设于连接板54背离丝杆533的一面。铣刀57装设于转动驱动件55邻近基座11的一端。驱动件531能够驱动丝杆533转动，进而带动转动驱动件55及铣刀57沿导轨413作平行于Z轴方向的运动。转动驱动件55驱动铣刀57绕平行Z轴方向的轴线转动，进而对金属件300铣削加工。铣刀57可随滑鞍41进行X/Y方向的运动，并在线性驱动机构53的驱动下沿Z方向运动。
组装时，先将工作台20装设于两个支撑体13之间；再将横梁31组装于两个支撑体13上；后将第一驱动机构35及第二驱动机构37均装设于横梁31上；随后，将车刀进给装置40及铣刀进给装置50装设于横梁31上，且与控制器相接。
请参阅图5与图6，金属件300为待加工的平板电脑或手机的壳体，其大致为矩形块状。金属件300包括一个顶部301、由顶部301边缘向外延伸弯折形成的侧壁302，以及环绕侧壁302***的端面边缘303。顶部301的面积较大。本实施方式中，顶部301为非回转曲面。侧壁302远离顶部301部分大致为平面，其具有四个拐角（图未示）。
请参阅图7，本发明实施方式的金属件加工方法包括以下步骤：
S101:提供一个机床100，其包括相互配合的工作台20、车刀进给装置40及铣刀进给装置50，车刀进给装置40包括车刀49，铣刀进给装置50包括铣刀57。本实施方式的机床100如上文所述。
S102:提供一个金属件300，金属件300包括顶部301，以及由顶部301边缘向外延伸的侧壁302。
S103:将金属件300定位于工作台20上。
S104:工作台20带动金属件300旋转。本实施例中，第二旋转驱动件27通过转轴25带动金属件300绕β轴旋转。
S105:车刀进给装置40控制车刀49向金属件300的顶部301高速往复进给，以对旋转的金属件300进行周向加工。首先，第一驱动机构35驱动横梁31沿X方向移动，使车刀49移动至金属件300的顶部301的一侧，第二驱动机构37驱动车刀进给装置40沿Y方向移动，从而带动车刀49移动至金属件300的顶部301一侧的中部；然后，车刀进给模组47驱动车刀49相对金属件300高速往复进给。
S106:车刀进给装置40相对工作台20平移以实现径向加工。第一驱动机构35驱动横梁31带动车刀进给装置40沿X方向移动，逐渐向金属件300的旋转中心移动。
S107:工作台20带动金属件300停止旋转运动，车刀49停止作业。第二旋转驱动件27停止转动，从而使金属件300停止旋转。
S108:铣刀进给装置50控制铣刀57旋转并抵靠金属件300的侧壁302外侧，铣刀进给装置50相对工作台20沿预设路径平移，并控制铣刀57相对金属件300的进给量。具体步骤为：首先，第一驱动机构35驱动横梁31沿X方向移动，第二驱动机构37驱动铣刀进给装置50沿Y方向移动，使铣刀57移动至第一滑轨131的一侧，且处于金属件300的侧壁302一端部的上方；线性驱动机构53驱动转动驱动件55及铣刀57沿导轨413向下运动抵靠金属件300的侧壁302；转动驱动件55驱动铣刀57旋转，控制器控制第一驱动机构35带动横梁沿X轴方向移动，从而使铣刀57对金属件300的侧壁302的一侧边进行加工。当铣刀57移动至移动至金属件300的拐角处时，铣刀57受第一驱动机构35及第二驱动机构37的驱动沿X方向及Y方向调整其前进方向，自动绕着拐角处对侧壁302的另一侧边进行加工。与此类似，铣刀57沿X方向及Y方向移动以实现沿金属件300的侧壁302另外两条侧边的铣削。在铣刀57平移的过程中，转动驱动件55配合控制铣刀57沿Z轴的进给量。
S109:工作台20带动金属件300翻转一定角度以使侧壁302的端面边缘303面对铣刀57，铣刀进给装置50控制铣刀57沿预设路径对侧壁302的端面边缘303进行倒角处理，并控制铣刀57相对金属件300的进给量。第一旋转驱动件23驱动金属件300绕α轴旋转，将其一侧边翻转使其端面边缘303面向铣刀57，铣刀进给装置50沿着该侧边对端面边缘303进行倒角处理。当加工完该侧边的端面边缘303后，第二旋转驱动件27控制金属件300绕β轴旋转，使其相邻的一侧边到达铣削位置并通过第一旋转驱动件23翻转金属件300使该相邻侧边翻转面对铣刀57，从而实现后续铣削。按照此方法，先后对金属件300端面边缘303的四个侧边进行铣削。可以理解，当工作台20还可以包括第三旋转驱动件（图未示），该第一旋转驱动件23装设于该第三旋转驱动件上，该第三驱动件驱动件可以驱动金属件300绕与α轴及β轴均垂直的第三轴线旋转时，铣刀57铣削完一条侧边时可以移动到相邻一条侧边处，该第三旋转驱动件驱动该金属件300绕第三轴线旋转，使该相邻侧边翻转面向铣刀57以进行后续加工。此时金属件300不用绕β轴旋转。可以理解，工作台20也可带动金属件300翻转一定角度以使得其他难以加工到的部分能够接触到铣刀57，从而方便铣刀57铣削。
请参阅如图8，本发明第二实施方式的金属件加工方法所采用的机床与第一实施方式中的机床100结构相似，不同在于车刀进给装置（图未示）还包括一个邻近线性驱动机构（图未示）固定装设于滑鞍41a上的车刀驱动机构（图未示）。滑鞍41a滑动装设于横梁31a上，安装座43滑动设置于滑鞍41a上。初始工作时，控制器控制第一驱动机构35驱动移动装置30在第一滑轨131上沿X轴运动，并控制第二驱动机构37驱动移动装置30沿Y轴方向运动。此后，车刀驱动机构驱动安装座43a带动刀座45及车刀49a相对于横梁31a沿Z1方向运动，从而使车刀进给装置40于Z1方向达到初始位置。金属件定位于转动设置于转轴25上的第二旋转驱动件27a上。车刀进给装置40可控制车刀49a沿Z方向相对滑鞍41a高速往复运动以车削金属件。控制器可控制滑鞍41a相对横梁31a移动，以调整安装座43a及车刀49a相对金属件的Z方向位置，从而缩短车刀49a的高速往复运动行程，提高其响应速度。
在第二实施方式的金属件加工方法中，第二驱动机构37驱动车刀进给装置40沿Y方向移动至金属件300的顶部301上方，车刀驱动机构驱动车刀49a沿Z1方向运动，从而使车刀进给装置40于Z1方向达到初始位置，再开始对金属件300进行车削加工。
本发明提供金属件加工方法采用车削对金属件300的顶部301进行加工。由于车刀49为连续性加工，其不需再进行抛光等后续处理即可达到所要求的表面光洁度。其后采用铣刀进给装置50快速对金属件300的侧壁302进行铣削加工。因此，在对金属件300的加工过程中，不需多次松夹、装夹，从而提高了定位精度、加工效率及加工良率。由于移动装置30能够带动车刀进给装置40及铣刀进给装置50进行X/Y轴方向的运动，车刀进给装置40及铣刀进给装置50自身能够沿平行于Z轴方向的运动，而工作台20驱动金属件300进行β轴的转动，更进一步方便加工，提高了加工效率。
可以理解，在该金属件加工方法中，可以先对金属件300进行铣削，再进行车削处理。车削处理可包括于侧壁302上车削出孔或者槽。
铣刀进给装置50可不安装于滑鞍41上，而单独设置一个滑板，滑板装设于横梁31的第二滑轨311上，并将铣刀进给装置50滑动装设于该滑板上，以可以分别对车刀进给装置40及铣刀进给装置50在横梁31上的运动进行控制。
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 (10)

1.一种金属件加工方法，其包括以下步骤：
提供一个机床，该机床包括机台、工作台、移动装置、车刀进给装置以及铣刀进给装置，该工作台装设于机台上，该移动装置沿第一方向滑动地装设于该机台上并位于该工作台的上方，该车刀进给装置沿与第一方向垂直的第二方向滑动地装设于该移动装置上，该车刀进给装置包括车刀进给模组及车刀，该车刀能够在该移动装置的带动下沿第一方向及第二方向运动，该车刀进给模组驱动该车刀沿与第一方向及第二方向均垂直的第三方向作高速往复运动，该机床还包括装设于该移动装置上且邻近该车刀进给装置的铣刀进给装置，该铣刀进给装置包括有铣刀，该移动装置能够驱动该铣刀沿第一方向及第二方向运动，该铣刀进给装置能够驱动该铣刀沿该第三方向运动；
提供一个金属件，该金属件包括顶部，以及由顶部边缘向外延伸的侧壁；
将该金属件定位于工作台上；
该工作台带动该金属件旋转；
该车刀进给装置控制该车刀向该金属件的顶部高速往复进给，以对旋转的金属件进行周向加工；
该车刀进给装置相对该工作台平移以实现径向加工；
该工作台带动该金属件停止旋转运动，该车刀停止作业；
该铣刀进给装置控制该铣刀旋转并抵靠该金属件的侧壁外侧，该铣刀进给装置相对该工作台沿预设路径平移，并控制该铣刀相对金属件的进给量；以及
该工作台带动该金属件翻转一定角度以配合该铣刀铣削该侧壁的端面边缘，该铣刀进给装置控制铣刀沿预设路径对该侧壁的端面边缘进行倒角处理，并控制该铣刀相对该金属件的进给量。
2.如权利要求1所述的金属件加工方法，其特征在于：该铣刀进给装置相对该工作台沿预设路径平移以铣削该侧壁的步骤中，该金属件固定，当铣刀加工完该金属件侧壁的一侧边时，该铣刀进给装置绕着拐角处对侧壁进行铣削，接着对该金属件的另一侧边进行铣削加工。
3.如权利要求1所述的金属件加工方法，其特征在于：该工作台包括第一旋转驱动件以及第二旋转驱动件，该第一旋转驱动件装设于机台上，该第二旋转驱动件与该第一旋转驱动件相连接，该第二旋转驱动件驱动该金属件环绕该第三方向的轴线旋转以配合车削加工。
4.如权利要求3所述的金属件加工方法，其特征在于：该铣刀对该侧壁的端面边缘进行倒角处理时，该第一旋转驱动件驱动金属件绕该第二方向的轴线旋转，将其一侧边翻转使侧壁的端面边缘面向该铣刀，该铣刀进给装置沿着该侧边对该端面边缘进行倒角处理，当加工完该条侧边后，该第二旋转驱动件控制该金属件绕该第三方向的轴线旋转，使其相邻的一侧边到达铣削位置并通过该第一旋转驱动件翻转该金属件，使该相邻一侧的侧壁的端面边缘面对铣刀，从而实现后续铣削。
5.如权利要求3所述的金属件加工方法，其特征在于：该工作台还包括第三旋转驱动件，该第一旋转驱动件装设于该第三旋转驱动件上，该第一旋转驱动件驱动该金属件绕该第二方向的轴线翻转，使该金属件的一侧边的侧壁的端面边缘面向铣刀，该铣刀对该端面边缘进行倒角处理，当该铣刀铣削完该条侧边时，移动到相邻一条侧边处，该第三旋转驱动件驱动该金属件绕该第一方向的轴线翻转，使该相邻侧边翻转以使该侧边的侧壁的端面边缘面向铣刀以进行后续铣削加工。
6.如权利要求3所述的金属件加工方法，其特征在于：该工作台还包括两个间隔设置的座体以及转轴，该第一旋转驱动件装设于其中一个座体上，该转轴连接于该第一旋转驱动件与另一个座体之间，该第二旋转驱动件装设于该转轴上，该第一旋转驱动件能够驱动转轴带动第二旋转驱动件及该金属件翻转一定角度。
7.如权利要求1所述的金属件加工方法，其特征在于：该车刀对该金属件进行周向及径向加工时，首先该移动装置带动该车刀沿该第一方向移动至该金属件顶部的一侧边，该车刀进给装置沿该第二方向移动至该侧边的中部，然后该车刀进给模组驱动该车刀沿该第三方向向该金属件高速往复进给，同时该移动装置带动该车刀沿第一方向向该金属件的旋转中心移动。
8.如权利要求1所述的金属件加工方法，其特征在于：该铣刀进给装置包括线性驱动机构，该线性驱动机构能够驱动该铣刀沿该第三方向运动调整该铣刀相对该金属件的进给量。
9.如权利要求7所述的金属件加工方法，其特征在于：该车刀进给装置还包括滑鞍及安装座，该滑鞍沿第二方向滑动装设于该移动装置上，该安装座与该滑鞍固定相接，该车刀进给模组及车刀装设于该安装座上。
10.如权利要求9所述的金属件加工方法，其特征在于：该车刀进给装置还包括固定于该滑鞍上的车刀驱动机构，该车刀驱动机构能够驱动该车刀沿该第三方向运动，以调整车刀相对该金属件的初始位置，再由该车刀进给模组驱动该车刀对该金属件进行高速往复进给。
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