用于将工件成形的方法技术

描述了一种用于使工件成形的方法、设备和成形刀具。该刀具包括柔性支撑表面，在该柔性支撑表面上安装有承载研磨材料的多个刚性丸粒(84)。该刀具被与工件表面(S)接触地驱动，以进行塑性磨削操作，与传统磨削操作相比，该操作导致完工表面粗糙度减小，同时与可比的超精度磨削技术相比实现了显著更高的材料去除速率。还描述了一种通过将刀具抵靠调节表面进行调节的制备刀具以进行操作的过程。该方法和设备的示例性应用是制备用于模制用于在显示屏中使用的弯曲玻璃部件的模具，在该过程中使用该方法使碳化硅模具空腔成形，以生产具有光滑表面光洁度的模具空腔表面。

Method for forming a workpiece

A method, an apparatus, and a forming tool for forming a workpiece are described. The cutter comprises a flexible support surface, and a plurality of rigid pellets (84) for carrying abrasive material are mounted on the flexible support surface. The tool and workpiece surface (S) in contact with the driver, with plastic grinding operation, compared with the traditional grinding operation, the operation resulted in the completion of the surface roughness decreased, compared with the grinding ratio ultra precision technology to achieve a significantly higher material removal rate. A process for operating a cutting tool by adjusting a tool against the adjusting surface is also described. The application example of the method and apparatus is prepared for molding mold for bending glass components used in the display of the use of this method in the process of making silicon carbide mould cavity forming, mould cavity surface to produce smooth surface finish.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将工件成形的方法
本专利技术涉及工件的成形和表面修整，更具体而言涉及一种成形设备和过程，该成形设备和过程能够实现工件表面材料的高去除速率，从而将工件精确地成形为所需形式，同时使留下的成形工件具有高光滑度。使用本专利技术的方法成形的工件可以用作用于生产需要高光滑表面光洁度的成型零件的成型模具，例如用于模制用于消费产品诸如移动电话的弯曲玻璃屏、诸如手表之类的可佩带技术以及平板电脑和计算机屏。该方法还可以用于成形和修整金属部件如喷流发动机涡轮叶片。
技术介绍
迄今为止，使用浸渍或涂覆有研磨颗粒的刚性砂轮或柔性片材来磨削工件以实现工件的期望最终形状。砂轮可以旋转并与工件接触，从而使砂轮在工件表面上移动而将去除材料并实现所需形状。在精研过程中，将柔性研磨片材固定至刚性板并且在工件表面上移动。另选地，在带磨削过程中，将工件压靠于在两个带轮之间移动运行的柔性带上。研磨颗粒对于工件的压力将材料从工件去除以使工件达到所需形状。然而，尽管这些现有技术磨削过程在从工件快速去除材料方面十分有效，但是它们使留下的工件的被处理区域具有粗糙表面，如果需要光滑表面修整，则这需要后续的抛光。此外，在以上讨论的技术中，作为工件磨损率相比于磨削刀具的磨损率的测量结果的磨削率往往具有较低值，导致工件成形精度较差。本专利技术的寻求提供一种成形技术，该成形技术结合了从工件相对高速地去除材料从而可以快速地修整工件的形式，同时又使留下的工件具有无需进一步处理的光滑表面修整。下面将该过程称为“成形自适应磨削(SAG)”。本专利技术的成形技术结合了柔性刀具在宏观尺度上遵循自由形式表面形状的形状自适应性与在微观尺度上所具有的基本刚性磨削元件，这能够实现快速材料去除但是仍然留下高光洁度表面。本专利技术的一个方面提供了一种用于使工件成形的机器，该机器包括：刀具，该刀具具有柔性支撑表面，该柔性支撑表面具有安装至所述柔性支撑表面并承载研磨材料的多个刚性丸粒，每个丸粒具有背离所述柔性支撑表面的表面，所述刚性丸粒的所述表面形成所述刀具的加工表面；以及支架，所述柔性支撑表面安装在该支架上；致动器装置，该致动器装置用于使所述刀具相对于所述工件的所述表面移动；以及控制装置，该控制装置用于自动地控制所述致动器装置以在所述刀具的加工表面与所述工件的表面之间形成接触区域，并且使所述接触区域跨越所述工件的表面移动。本专利技术的第二方面提供了一种用于成形机器的刀具，该刀具包括柔性加工表面，该柔性加工表面具有附装至该柔性加工表面的多个基本刚性丸粒，并具有嵌入在所述丸粒中的研磨材料。本专利技术的第三方面提供了一种使用所述刀具执行塑性模式磨削操作而使工件成形的方法以及通过该方法生产的工件。本专利技术的第四方面提供了一种成形并修整模具空腔部件的方法以及通过该方法生产的模具空腔部件。本专利技术的第五方面提供了一种使用通过本专利技术的刀具、机器和方法制备的模具生产弯曲玻璃部件的方法。本专利技术的第六方面提供了一种使用通过本专利技术的刀具、机器和方法制备的模具生产透镜或弯曲显示屏的方法。下面将参照附图描述本专利技术的实施方式，其中：图1至图4分别为具有根据本专利技术的成形刀具的成形机器的左侧视图、前视图、右侧视图和俯视图；图5是图1至图4所示的成形刀具的示意性径向剖视图；图5a和图5b为示出了根据本专利技术的不同成形刀具的照片；图5c是图5a中所示的较大刀具的加工表面的放大图，示出了各个丸粒；图5d是丸粒的更放大的图，示出了结节状表面结构；图5e是丸粒表面的又一个更放大的图，示出了嵌入的金刚石磨料；图6是示出了在操作中与弯曲工件表面接触的成形刀具的示意性侧视图；图7是示出了对于各种磨削过程来说材料去除速率和表面光洁度之间的关系的图；图8是示出了使用本专利技术的成形过程生产模具零件和弯曲屏产品中的阶段的一系列图。SAG机器结构抛光机器包括抵抗振动的坚固台1。在台1上，安装有用于在x方向上移动的X滑动机构2。在X滑动机构2上，安装有用于在y方向上移动的Y滑动机构3。在Y滑动机构3上，安装有用于围绕标记为c的轴线旋转的转台4。转台4借助于z移动机构(未示出)安装在Y滑动机构3上，以使转台4在z方向上移动。转台4具有保持表面，工件4可以安装在该保持表面上以进行成形和/或精整。该布置给工件5提供了在四个轴上的运动，即在x、y和z方向上的线性移动和围绕c轴线的旋转。将认识到，在所示的布置中，旋转轴线c平行于运动轴线z。台1还安装有大体为L形的刀具支撑臂6，该刀具支撑臂6具有大体水平基部6a和大体竖直的直立部6b。该刀具支撑臂在基部6a远离直立部6b的一端处安装至台1，以围绕竖直轴线A旋转。在直立部6b的上端处，刀具支座7安装至该直立部，从而可相对于该直立部围绕水平轴线B旋转。在刀具支座7中，旋转刀具8被安装成相对于该刀具支座围绕轴线H旋转，该轴线H相对于轴线B(刀具支座7相对于直立部6b围绕该轴线B旋转)成角度地设置。旋转刀具8具有部分球形加工表面，该部分球形加工表面被布置成使得旋转轴线A、B和H在该部分球形表面的中心处重合。该布置使得刀具臂6围绕轴线A的旋转使部分球形表面旋转而不会使刀具平移，并且刀具支座7围绕轴线H的旋转同样不会使刀具平移，而是仅仅改变刀具旋转轴线B和刀具支座轴线H之间的进动角的平面。工件在x、y和z方向上的运动以及围绕c轴线的旋转的控制、以及刀具臂6、刀具支座7和刀具8的旋转的控制受到由图4中示意性示出的处理器设备9控制的致动器和驱动器的影响。该处理器设备9可以包括输入装置10诸如键盘、用于外部输入信号或磁盘驱动器的端口，以接收用于控制工件和刀具的运动的过程参数和控制指令。可以设置显示装置11以向机器操作员显示信息。通过控制工件和刀具的运动，可以将刀具8定位成与工件的任何部分接触，并且通过控制刀具支座7围绕轴线H的旋转，可以选择在刀具和工件之间的接触区域处刀具相对于工件的相对运动方向。通过改变进动角来控制各个丸粒在该接触区域内跨越工件表面的运动，进动角是在接触区域处的工件表面的法线与刀具旋转所围绕的轴线之间的角度。如果刀具旋转轴线保持正交于工件表面，则各个丸粒则描述了在接触区域内的圆形运动。随着进动角的增加，各个丸粒越来越多地描绘跨越刀具和工件表面之间的接触区域的线性路径。刀具8的部分球形表面是柔性且弹性的，从而刀具和工件之间的接触区域可以通过使工件接近该部分球形刀具表面来增加，而通过使工件和刀具移动开来减小。对于平坦工件表面来说该刀具和工件之间的接触区域为大体圆形，但是如果工件的表面是弯曲的，则可能偏离于该圆形形状。尽管以上描述的示例实施方式为具有七个控制轴线的机器，但是将认识到，可以使用更少的控制轴线来执行成形和精整过程，而不会脱离本专利技术。刀具结构图5和图6示出了成形刀具8的结构和操作。现在参照图5，图5是成形刀具的径向剖视图，该刀具包括大体环状形式的本体81。附装至该本体的是杯状膜片82，该杯状膜片82由诸如橡胶之类的柔性弹性材料形成。在优选实施方式中，该杯状膜片82包括内部橡胶层和外部橡胶层，在该内部橡胶层和外部橡胶层之间夹有增强布层。该增强布可以包括或其它增强材料。增强布层的目的是防止橡胶材料在压力作用下膨胀。对于大多数成形操作来说，本体81的总体直径可以从5到40mm。更大或更小直径的刀具当然也是可行的。为了确保刀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于成形和修整工件表面的机器，该机器包括：刀具，该刀具包括：柔性支撑表面；安装至所述柔性支撑表面并承载研磨材料的多个刚性丸粒，每个丸粒具有背离所述柔性支撑表面的表面，所述刚性丸粒的所述表面形成所述刀具的加工表面；以及支架，所述柔性支撑表面安装在该支架上；致动器装置，该致动器装置用于相对于所述工件的所述表面移动所述刀具；以及控制装置，该控制装置用于自动地控制所述致动器装置以在所述刀具的加工表面与所述工件的表面之间形成接触区域，并且使所述接触区域相对于所述工件的所述表面移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于成形和修整工件表面的机器，该机器包括：刀具，该刀具包括：柔性支撑表面；安装至所述柔性支撑表面并承载研磨材料的多个刚性丸粒，每个丸粒具有背离所述柔性支撑表面的表面，所述刚性丸粒的所述表面形成所述刀具的加工表面；以及支架，所述柔性支撑表面安装在该支架上；致动器装置，该致动器装置用于相对于所述工件的所述表面移动所述刀具；以及控制装置，该控制装置用于自动地控制所述致动器装置以在所述刀具的加工表面与所述工件的表面之间形成接触区域，并且使所述接触区域相对于所述工件的所述表面移动。2.根据权利要求1所述的机器，其中，所述致动器装置包括用于使所述刀具围绕轴线旋转从而使形成所述刀具的所述加工表面的各个丸粒跨越所述接触区域而移动的装置。3.根据权利要求1或2所述的机器，其中，所述刀具的所述柔性支撑表面为杯状，并且所述刀具的所述加工表面为部分球形。4.根据权利要求3所述的机器，其中，所述刀具的所述柔性支撑表面限定中空的内部空腔，并且所述机器进一步包括向所述内部空腔供应加压流体的装置。5.根据权利要求4所述的机器，其中，所述机器进一步包括控制所述内部空腔内的流体压力的控制装置。6.根据前述权利要求中任一项所述的机器，其中，所述致动器装置能够操作成使所述刀具在所述工件上移动以执行塑性磨削操作。7.一种用于成形机器的刀具，该刀具包括柔性支撑表面，该柔性支撑表面具有附装至该柔性支撑表面并承载研磨材料的多个基本刚性丸粒，并且其中所述丸粒的背离所述支撑表面的表面形成了所述刀具的加工表面。8.根据权利要求7所述的刀具，其中，所述刀具的所述柔性支撑表面为杯状，并且所述刀具的所述加工表面为部分球形。9.根据权利要求7或8所述的刀具，其中，所述刚性丸粒由金属材料形成。10.根据权利要求9所述的刀具，其中，所述刚性丸粒由镍形成。11.根据权利要求9所述的刀具，其中，所述刚性丸粒由树脂材料制成。12.根据权利要求7到11中任一项所述的刀具，其中，由所述刚性丸粒承载的所述研磨材料选自金刚石、立方氮化硼(CBNN)、氧化铝和二氧化硅。13.根据权利要求12所述的刀具，其中，所述研磨材料具有从1到100μm的粒径。14.一种使用权利要求7至13...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·T·贝坎普，P·查尔顿，D·D·沃克，
申请(专利权)人：兹科有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB