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CN105500152B - 玻璃3d加工方法、加工刀具和加工设备 - Google Patents

玻璃3d加工方法、加工刀具和加工设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玻璃3D加工方法，包括凸面加工过程和/或凹面加工过程，其包括：使所述刀具的加工主体平行于玻璃基材的待加工面，驱动所述刀具的固定轴转动以带动所述加工主体旋转，旋转的所述加工主体的圆柱形表面作用于玻璃基材的待加工面以对其进行加工，其中，控制所述加工主体在玻璃基材上的加工深度，使其在所述面的两侧区域的加工深度大于在所述面的中部区域的加工深度，从而形成凸面。类似地，也可以形成玻璃基材上的凹面。还公开了一种相应的加工刀具和加工设备。本发明能够大幅地提高异型玻璃加工效率、延长刀具寿命并提高产品的加工质量。

Description

玻璃3D加工方法、加工刀具和加工设备
本申请是申请号为201410185100.6、名称为“玻璃3D加工方法、加工刀具和加工设备”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及玻璃产品的加工制作，特别是涉及一种玻璃3D加工方法、加工刀具和加工设备。
背景技术
现有的2D加工技术无法加工如图1a和图1b所示的异型玻璃(3D的具有不平行桥面的玻璃)，加工此类玻璃产品需要采用3D加工技术。现有的3D加工技术，一种是采用球刀加工玻璃异型面。为了加工出桥面玻璃的凸面和凹面，这种球刀加工方式采用水平加工，即玻璃基材水平放置，球刀在玻璃基材上方向下对玻璃基材的待加工面进行加工。如图2a所示，在加工凸面过程中，球刀先以玻璃基材的一个角为加工起始位a，开始横向走刀，待加工到起始点的横向对端，即加工完一条横向路径后，纵向地移动到相邻的未加工区域，然后再沿横向路径折返，以此方式往复地走刀，直到到达终点位b，使加工路径覆盖玻璃基材的整个被加工表面。为了加工出凸面，在加工每一条横向路径的过程中，需要控制球刀对玻璃基材的加工深度先深再浅再变深，从而形成一个凸形的加工轨迹，最终在玻璃基材的这一面形成一个凸面。如图2b所示，同样，在加工凹面的过程中，也采用类似的加工控制方法从起始位c加工到终点位b，只不过在每一条横向路径的加工过程中，控制球刀对玻璃基材的加工深度先浅再深再变浅，以在玻璃基材的另一面形成一个凹面。然而，这种3D加工方式的球刀加工面小，在加工玻璃基材的表面时，除了需要控制球刀在深度方向(垂直方向)运动之外，还需在玻璃基材的表面沿水平方向往返多次直到其加工区域覆盖玻璃基材的整个面，加工时间长，效率低，且球刀刀尖因其形状、加工作用方式及需要长时间加工等因素而易导致磨损，还容易影响到加工质量。另有一种3D加工技术是现有的卧磨机加工，其砂轮加工周期长，设备昂贵，成本高。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种玻璃3D加工方法，能够大幅地提高异型玻璃加工效率、延长刀具寿命并提高产品的加工质量。
另一目的是用于该方法的玻璃3D加工刀具和加工设备。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种玻璃3D加工方法，所述方法使用一种加工刀具，所述刀具具有固定轴和安装在所述固定轴上的圆柱形的加工主体，所述固定轴用于带动所述加工主体同轴转动，所述方法包括凸面加工过程和/或凹面加工过程；
所述凸面加工过程包括：
使所述刀具的加工主体平行于玻璃基材的待加工面，驱动所述刀具的固定轴转动以带动所述加工主体旋转，旋转的所述加工主体的圆柱形表面作用于玻璃基材的待加工面以对其进行加工，其中，控制所述加工主体在玻璃基材上的加工深度，使其在所述面的两侧区域的加工深度大于在在所述面的中部区域的加工深度，从而形成凸面；
所述凹面加工过程包括：
使所述刀具的加工主体平行于玻璃基材的待加工面，驱动所述刀具的固定轴转动以带动所述加工主体旋转，旋转的所述加工主体的圆柱形表面作用于玻璃基材的待加工面以对其进行加工，其中，控制所述加工主体在玻璃基材上的加工深度，使其在所述面的中部区域的加工深度大于在在所述面的两侧区域的加工深度，从而形成凹面。
进一步地，所述凸面和/或凹面为拱形曲面。
进一步地，所述凸面加工过程中，先在玻璃基材上初步加工出一个拱形曲面，再控制所述加工主体在所述拱形曲面的两端之间往复移动进行多次加工，每次加工深度递增，每次加工形成的面平行于所述拱形曲面，直到玻璃基板的剩余厚度达到预定要求。
进一步地，所述初步加工出一个拱形曲面包括：
先对玻璃基材的一端角进行加工，控制所述加工主体在靠近该端角的区域内往复移动进行多次加工，每次加工的加工距离向中央扩展递增且加工深度递增，且第一次加工的加工深度分布是边缘最深、往玻璃基材中央靠近时逐渐变浅，以使玻璃基材在该端角形成预定的弧形；
接着，跳过玻璃基材的中间区域，直接对与该端角相对的另一端角进行加工，控制所述加工主体在靠近该另一端角的区域内往复移动进行多次加工，每次加工的加工距离向中央扩展递增且加工深度递增，且第一次加工的加工深度分布是边缘位置最深、往玻璃基材中央靠近时逐渐变浅，以使玻璃基材在该另一端角形成预定的弧形；
控制所述加工主体进行第一次横跨两端角之间的移动，对玻璃基材的整个面进行一次加工，以形成所述拱形曲面。
进一步地，所述凹面加工过程中，先从玻璃基材的中部区域开始，控制所述加工主体往复移动进行多次加工，其中第一次加工的加工深度分布是中央位置最深、往玻璃基材两侧方向逐渐变浅，每次加工的加工距离向两侧扩展递增且加工深度递增，每次加工形成的面平行于所述拱形曲面，直到形成达到预定要求的凹面。
进一步地，所述加工主体的长度等于或大于待加工的玻璃基材的长度。
进一步地，通过立式固定治具将玻璃基材竖立地固定，所述刀具与所述立式固定治具相对配合，竖立地安置。
一种加工刀具，用于所述的加工方法，所述刀具具有固定轴和安装在所述固定轴上的圆柱形的加工主体，所述加工主体在由所述固定轴带动同轴转动时，所述加工主体的圆柱形表面对与所述加工主体的轴平行的玻璃基材的待加工面进行加工。
一种加工设备，包括用于固定待加工的玻璃基材的固定治具和所述的加工刀具。
进一步地，所述固定治具为用于将玻璃基材竖立地固定的立式固定治具，所述刀具与所述立式固定治具相对配合，竖立地安置。优选地，所述固定治具为通过真空吸附玻璃基材的吸气治具。
本发明的有益效果：
通过采用具有圆柱形加工主体的加工刀具，以加工主体平行于玻璃基材的待加工面、驱动加工主体旋转的方式对待加工面进行加工，可以显著提高3D玻璃产品的加工效率，提高异型面(如拱形的凹面、凸面)的加工质量，同时能够减小刀具的损耗，延长刀具寿命。本发明典型的实施例相对于传统的加工方式可以提高加工效率60％以上。
在一种优选的实施例中，凸面加工时先加工玻璃基材的两边端角，端角形成弧形之后再对包括两个端角和中间部分的整个待加工面进行进一步加工，可以在加工凸面过程中避免加工深度和加工强度的突变，有效地保护刀具的加工主体，进一步改善加工效率，提升产品质量。
附图说明
图1a为目标玻璃产品的俯视图；
图1b为目标玻璃产品的侧视图；
图2a为采用现有的球刀加工方式加工玻璃产品的凸面的加工轨迹图；
图2b为采用现有的球刀加工方式加工玻璃产品的凹面的加工轨迹图；
图3为本发明实施例的加工刀具结构示意图；
图4为本发明实施例的加工设备侧视分解图；
图5为本发明实施例的加工设备俯视图以及刀具加工凸面时的加工路径示意；
图6为本发明实施例的加工设备俯视图以及刀具加工凹面时的加工路径示意。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图3，根据本发明的实施例，加工刀具1具有固定轴101和安装在所述固定轴101上的圆柱形的加工主体102，所述加工主体102在由所述固定轴101带动同轴转动时，所述加工主体102的圆柱形表面对与所述加工主体102的轴平行的玻璃基材2的待加工面进行加工。加工主体102的圆柱形表面可以具有加工用的砂粒。
参阅图4至图6，根据本发明的实施例，加工设备包括用于固定待加工的玻璃基材2的固定治具3和所述的加工刀具1。在典型的实施例中，所述固定治具为用于将玻璃基材2竖立地固定的立式固定治具3，所述刀具与所述立式固定治具相对配合，竖立地安置。该实施例有利于在传统的CNC机床上采用。
当然，固定治具3和加工刀具1也可以采用卧式布置，玻璃基材2卧式固定，也能进行同样的加工。
在一个较佳实施例中，所述立式固定治具3为通过真空吸附玻璃基材2的吸气治具。加工过程中，玻璃基材2由真空负压吸附在吸气治具上，使其牢固定位。
一种玻璃3D加工方法，采用前述的加工刀具1。所述方法可以包括凸面加工过程和/或凹面加工过程。在优选的实施例中，所用刀具的加工主体102的长度大于待加工的玻璃基材2的长度，可以提高加工效率。
参阅图5，在所述凸面加工过程中，使所述刀具1的加工主体102平行于玻璃基材的待加工面，驱动所述刀具的固定轴101转动以带动所述加工主体102旋转，旋转的所述加工主体102的圆柱形表面作用于玻璃基材2的待加工面以对其进行加工，其中，控制所述加工主体102在玻璃基材2上的加工深度，使其在所述面的两侧区域的加工深度大于在在所述面的中部区域的加工深度，从而形成凸面201。
参阅图6，类似地，所述凹面加工过程中，使所述刀具的加工主体102平行于玻璃基材2的待加工面，驱动所述刀具的固定轴101转动以带动所述加工主体102旋转，旋转的所述加工主体102的圆柱形表面作用于玻璃基材2的待加工面以对其进行加工，其中，控制所述加工主体102在玻璃基材2上的加工深度，使其在所述面的中部区域的加工深度大于在在所述面的两侧区域的加工深度，从而形成凹面202。
优选地，凸面201和凹面202的加工分别采用不同的吸气治具，如图6所示，其中凹面加工所用的吸气治具的玻璃吸附面的形状与已加工的凸面201的形状相匹配，从而能够很好地对玻璃基材2实施真空吸附。
通过上述加工，可以将玻璃基材2的待加工面加工为拱形曲面。对于拱形凸面，可以称为拱桥形面，对于拱形凹面，可称为月牙形面。
在一个实施例中，先将玻璃基材2的一面加工为凸面，再将玻璃基材2的另一面加工为凹面。此外，根据产品要求，也可以只在玻璃基板上单独加工一个凹面或一个凸面。
参阅图5，根据优选的实施例，在凸面加工过程中，先在玻璃基材2上初步加工出一个拱形曲面，再控制所述加工主体102在所述拱形曲面的两端之间往复移动进行多次加工，每次加工深度递增，每次加工形成的面平行于所述拱形曲面，直到玻璃基板的剩余厚度达到预定要求。
如图5所示，在更优选的实施例中，先通过以下步骤初步加工所述拱形曲面。加工刀具1先对玻璃基材2的一端角a1进行初步加工，控制所述加工主体102在靠近该端角的区域内往复移动进行多次加工，每次加工的加工距离向中央扩展递增且加工深度递增，且第一次加工的加工深度分布是边缘最深、往玻璃基材2中央靠近时逐渐变浅，以使玻璃基材2在该端角形成预定的弧形。接着，跳过玻璃基材2的中间区域a3，直接对与该端角相对的另一端角a2进行初步加工，控制所述加工主体102在靠近该另一端角的区域内往复移动进行多次加工，每次加工的加工距离向中央扩展递增且加工深度递增，且第一次加工的加工深度分布是边缘位置最深、往玻璃基材2中央靠近时逐渐变浅，以使玻璃基材2在该另一端角形成预定的弧形。完成两端角的初步加工之后，控制所述加工主体102进行第一次横跨两端角之间的移动，对玻璃基材2的整个面进行一次加工，以形成所述拱形曲面。
初步完成拱形曲面加工后，再按照前述方式控制加工主体102在拱形曲面的两端之间往复移动进行多次加工，每次形成的拱形曲面均平行于前述初步形成的拱形曲面，直到玻璃基板的凸面加工完毕。
参见图5，根据上述实施例，刀具开始从位置a1加工，沿着轨迹线加工到位置a2、再到位置a3，最后从位置a4出来，结束加工。
如图6所示，根据优选的实施例，所述凹面加工过程中，加工刀具1先从玻璃基材2的中部区域b1-b2开始，控制所述加工主体102往复移动进行多次加工，其中第一次加工的加工深度分布是中央位置最深、往玻璃基材2两侧方向逐渐变浅，每次加工的加工距离向两侧扩展递增且加工深度递增，每次加工形成的面平行于所述拱形曲面，直到形成达到预定要求的凹面。
参见图6，根据上述实施例，刀具开始从位置b1加工，沿着轨迹线加工到位置b2，最后从位置b3出来，结束加工。
除了对玻璃基材2加工凹面和凸面之外，还可使用另外的外形加工刀具加工玻璃基材的外形轮廓。具体外形加工刀具和加工方式可采用传统设计，不予赘述。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种玻璃3D加工方法，其特征在于,所述方法使用一种加工刀具，所述刀具具有固定轴和安装在所述固定轴上的圆柱形的加工主体，所述加工主体的长度等于或大于待加工的玻璃基材的长度，所述固定轴用于带动所述加工主体同轴转动，所述方法包括凸面加工过程和凹面加工过程；
所述凸面加工过程包括：
使所述刀具的加工主体平行于玻璃基材的待加工面，驱动所述刀具的固定轴转动以带动所述加工主体旋转，旋转的所述加工主体的圆柱形表面作用于玻璃基材的待加工面以对其进行加工，其中，控制所述加工主体在玻璃基材上的加工深度，使其在被加工面的两侧区域的加工深度大于在被加工面的中部区域的加工深度，从而形成凸面；
所述凸面加工过程中，先在玻璃基材上初步加工出一个拱形曲面，再控制所述加工主体在所述拱形曲面的两端之间往复移动进行多次加工，每次加工深度递增，每次加工形成的面平行于所述拱形曲面，直到玻璃基板的剩余厚度达到预定要求；
所述初步加工出一个拱形曲面包括：
先对玻璃基材的一端角进行加工，控制所述加工主体在靠近该端角的区域内往复移动进行多次加工，每次加工的加工距离向中央扩展递增且加工深度递增，且第一次加工的加工深度分布是边缘最深、往玻璃基材中央靠近时逐渐变浅，以使玻璃基材在该端角形成预定的弧形；
接着，跳过玻璃基材的中间区域，直接对与该端角相对的另一端角进行加工，控制所述加工主体在靠近该另一端角的区域内往复移动进行多次加工，每次加工的加工距离向中央扩展递增且加工深度递增，且第一次加工的加工深度分布是边缘位置最深、往玻璃基材中央靠近时逐渐变浅，以使玻璃基材在该另一端角形成预定的弧形；
控制所述加工主体进行第一次横跨两端角之间的移动，对玻璃基材的整个面进行一次加工，以形成所述拱形曲面；
所述凹面加工过程包括：
使所述刀具的加工主体平行于玻璃基材的待加工面，驱动所述刀具的固定轴转动以带动所述加工主体旋转，旋转的所述加工主体的圆柱形表面作用于玻璃基材的待加工面以对其进行加工，其中，控制所述加工主体在玻璃基材上的加工深度，使其在所述面的中部区域的加工深度大于在所述面的两侧区域的加工深度，从而形成凹面，所述凹面为拱形曲面；
所述凹面加工过程中，先从玻璃基材的中部区域开始，控制所述加工主体往复移动进行多次加工，其中第一次加工的加工深度分布是中央位置最深、往玻璃基材两侧方向逐渐变浅，每次加工的加工距离向两侧扩展递增且加工深度递增，每次加工形成的面平行于所述拱形曲面，直到形成达到预定要求的凹面。
2.如权利要求1所述的玻璃3D加工方法，其特征在于,通过立式固定治具将玻璃基材竖立地固定，所述刀具与所述立式固定治具相对配合，竖立地安置。
3.一种加工设备，其特征在于,包括用于固定待加工的玻璃基材的固定治具和加工刀具，所述加工刀具具有固定轴和安装在所述固定轴上的圆柱形的加工主体，所述加工主体在由所述固定轴带动同轴转动时，所述加工主体的圆柱形表面对与所述加工主体的轴平行的玻璃基材的待加工面进行加工，且所述加工刀具受控制按照权利要求1至2任一项所述的加工方法进行加工。
4.如权利要求3所述的加工设备，其特征在于,所述固定治具为用于将玻璃基材竖立地固定的立式固定治具，所述刀具与所述立式固定治具相对配合，竖立地安置。
5.如权利要求4所述的加工设备，其特征在于,所述固定治具为通过真空吸附玻璃基材的吸气治具。
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