机加工方法和相关的机加工工具、机加工设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开涉及机加工方法和相关的机加工工具、机加工设备。用于机加工的方法可以包括提供具有主表面，例如顶表面和位于其周边的边缘的工件。该方法还可以包括提供机加工工具，其包括外部旋转切割器和内部旋转切割器。可以在机加工工具的围绕工件周边的单程中机加工工件。机加工工件可以包括同时利用内部旋转切割器机加工工件的边缘及利用外部旋转切割器机加工工件的主表面的至少一部分。相应地，工件的边缘及主表面的至少一部分可以在单程中同时机加工。内部旋转切割器还可以同时机加工在工件的边缘处的底切。提供了包括机加工工具的相关机加工设备。另外，计算机可读介质可以包括用于执行上述操作的程序代码。
【专利说明】机加工方法和相关的机加工工具、机加工设备【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及机加工工件(workpiece),尤其是涉及用于在单程(singlepass)中机加工工件的方法、机加工工具、机加工设备与计算机代码。
【背景技术】
[0002]已知机加工金属及其它材料对于生产多种产品都是有用的。例如，工件可以被机加工以形成用于诸如电话、平板计算机或监视器的消费者电子产品的外罩。但是，机加工材料可能花费相对长的时间段。例如，研磨一般涉及围绕工件的外围多次指引研磨切割器，以便把工件机加工成期望的形状。
[0003]另外，围绕工件的外围重复地指引研磨切割器可能引起机加工过程中不精确性提高的可能性。就此而言，就研磨切割器在其围绕工件的外围移动时偏离期望位置来说，结果产生的产品也可能偏离期望的形状。因而，由于研磨切割器可能围绕工件的外围多次移动，因此每遍都可能产生与最终产品的期望形状的不同偏离。
[0004]结果产生的产品的形状误差可以通过打磨、抛光或者执行其它精加工操作来缓解。但是，为了除去最终产品中的缺陷，精加工过程可以除去造成最终产品进一步偏离期望形状与尺寸的更多材料。例如，最终产品的厚度可以由于精加工过程被减小到低于期望的厚度。另外，精加工过程可能需要附加的时间与花费，这会进一步增加产品的成本。相应地，期望改进的机加工过程。
【发明内容】
[0005]提供了用于机加工的方法。该方法可以包括提供具有主表面(例如，顶表面)和位于其周边的边缘的工件。该方法还可以包括提供机加工工具，该机加工工具包括外部旋转切割器和内部旋转切割器。可以在机加工工具的围绕工件周边的单程中机加工工件。机加工工件可以包括同时执行:利用内部旋转切割器机加工边缘和利用外部旋转切割器机加工主表面的至少一部分。相应地，可以在单程中同时机加工工件的边缘及主表面的至少一部分。内部旋转切割器还可以同时机加工在工件的边缘处的底切。
[0006]在一种实施例中，该方法可以还包括相对于工件抬高机加工工具并且利用内部旋转切割器机加工主表面的剩余部分。在另一种实施例中，外部旋转切割器可以在单程期间机加工工件的整个表面。例如，外部旋转切割器可以延伸到等于工件宽度的至少一半的距离处，以使得在机加工工具完成单程时，在任何给定的点，主表面都可以被机加工成离周边的距离等于宽度至少一半。
[0007]上述操作可以实现为存储在非临时性计算机可读介质上的计算机代码，由机加工设备中的处理器执行。机加工设备的一种示例实施例可以包括上述的机加工工具。在包括那个操作的实施例中，机加工工具可以包括机加工底切(undercut)的延伸件(extension)，而且内部旋转切割器的底部部分可以被配置成机加工主表面的剩余部分。
[0008]另外，机加工设备可以包括电动机、控制器、机加工平台、被配置成调整机加工工具相对于工件的位置的调整机构和被配置成保持工件的紧固件。紧固件可以定义被配置成定义相对于内部旋转切割器的间隙的凹陷部分。
[0009]当检查以下附图与具体描述时，本公开的其它设备、方法、计算机代码、特征和优点将对本领域技术人员是显而易见的或者将变得显而易见。所有这种附加的系统、方法、计算机代码、特征和优点都要包括在本描述之内、本公开的范围之内，并且受所附权利要求的保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]所包括的附图是为了说明的目的而且仅仅是用来提供所公开的机加工方法、机加工工具、机加工设备和计算机可读介质的可能结构与布置的例子。这些附图不是要以任何方式限定在不背离本公开主旨与范围的情况下可以由本领域技术人员对本公开所做的形式和细节上的任何改变。
[0011]图1图示了根据本公开一种示例实施例的、包括机加工工具的机加工设备的侧面示意图；
[0012]图2图示了根据本公开第一种示例实施例的、在机加工工件的边缘及主表面一部分时机加工工具的切割包络(cutting envelope)；
[0013]图3图示了根据本公开第一种示例实施例的、图2的机加工工具相对于工件的第一和第二机加工路径；
[0014]图4图示了根据本公开第一种示例实施例的、在机加工主表面的剩余部分时图2的机加工工具的切割包络；
[0015]图5图示了根据本公开第二种示例实施例的、在机加工工件的边缘及主表面时机加工工具的切割包络；
[0016]图6图示了根据本公开第二种示例实施例的、图5的机加工工具相对于工件的机加工路径；
[0017]图7图示了根据本公开一种示例实施例的、沿线7-7通过图3和6中所图示的工件的横截面视图；
[0018]图8图示了根据本公开一种示例实施例的、沿线8-8通过图3和6中所图示的工件的横截面视图；
[0019]图9图示了根据本公开一种示例实施例的机加工方法；及
[0020]图10图不了根据本公开一种不例实施例的电子设备的框图。
具体实施例
[0021]在这部分中描述了根据本公开的设备、组件、系统、计算机代码和方法的示例性应用。这些例子的提供仅仅是为了增加背景并且帮助理解所公开的内容。因而，对本领域技术人员来说，本公开没有这些具体细节中的一些或全部也可以实践。在其它情况下，众所周知的过程步骤没有具体描述，以避免不必要地模糊本公开。其它应用也是可能的，因此以下例子不应当认为是限制。
[0022]图1示意性地图示了根据本公开一种示例实施例的机加工设备100的一部分。机加工设备100可以包括耦合到可旋转轴104的电动机102。机加工工具106可以耦合到可旋转轴104。机加工工具106被示为部分切除掉了的工具，以便示出其中对轴104的接纳。以下具体讨论可以在机加工设备100中采用的机加工工具106的示例实施例。
[0023]机加工设备100可以进一步包括被配置成调整机加工工具106的位置的调整机构108。特别地，调整机构108可以被配置成调整机加工工具106相对于机加工设备100可以机加工的工件110的位置，如以下所解释的。在一种实施例中，调整机构108可以包括分别被配置成调整机加工工具106沿X、Y和Z轴的位置的一个或多个制动器112A-C。尽管各种其它制动器也可以在其它实施例中采用，但是，作为例子，制动器112A-C可以包括液压制动器。
[0024]在所图示的实施例中，调整机构108被配置成调整机加工工具106的位置。但是，在其它实施例中，调整机构108可以附加地或者可替换地被配置成调整工件110的位置。就此而言，机加工设备100可以进一步包括机器平台114。紧固件116可以安装到机器平台114并且被配置成保持工件。因而，通过调整机器平台114或者紧固件116本身的位置，可以调整机加工工具106相对于工件110的位置。相应地，机加工工具106相对于工件110的位置可以通过调整机加工工具和/或工件的位置来调整。
[0025]机加工设备100可以进一步包括控制器116。控制器116可以被配置成执行计算机代码并且采用计算机数字控制(CNC)来机加工工件110。就此而言，控制器116可以被配置成执行计算机代码，以便控制加工工具106相对于工件110的位置、电动机102和机加工106的旋转速度，和/或与执行机加工操作关联的各种其它参数。
[0026]如上所述，机加工设备100可以采用机加工工具106的各种实施例来机加工工件110。应当指出，在此所图示的机加工工具106的各种实施例示出了机加工工具的切割包络。就此而言，当在使用过程中旋转时，机加工工具106可以延伸成所图示的总体形状。
[0027]图2图示了机加工工具106A的第一种示例实施例。如所图示的，机加工工具106A可以包括外部旋转切割器118A，该外部旋转切割器118A可以被配置成机加工工件110的主表面120 (例如，顶表面)的至少一部分。另外，机加工工具106A可以包括被配置成机加工工件110的边缘124的内部旋转切割器122A。
[0028]外部旋转切割器118A和内部旋转切割器122A可以包括被配置成切割工件110的切割尖端、刀片、插入物和/或其它特征。在一种实施例中，外部旋转切割器118A和/或内部旋转切割器122A可以包括相对强硬的材料，诸如金属晶体钻石、高速钢、钛、钴钢，碳化物和/或陶瓷，有或者没有诸如氮化钛的涂层。但是，依赖于要切割的工件110的材料，外部旋转切割器118A和内部旋转切割器122A可以包括各种其它材料。在一种示例实施例中，工件110可以包括诸如铝的金属。但是，在其它实施例中，机加工工具106可以被配置成机加工其它材料。
[0029]外部旋转切割器118A和内部旋转切割器122A可以被配置成同时机加工工件110的主表面120和边缘124。特别地，如上所述，内部旋转切割器122A可以机加工边缘124。如所图示的，在有些实施例中，内部旋转切割器122A可以定义被配置成机加工在工件110的边缘124处的底切128的延伸件126A。但是，在其它实施例中，依赖于最终产品的期望形状，内部旋转切割器122A可以被配置成不定义底切128。
[0030]回过头来参考图1，紧固件116可以包括凹陷部分128，该凹陷部分128被配置成定义相对于机加工工具106的内部旋转切割器(例如，内部旋转切割器122A)的间隙。就此而言，如以上所指出的，机加工工具106的内部旋转切割器(例如，内部旋转切割器122A)可以包括延伸件(例如，延伸件126A)。相应地，凹陷部分128可以允许机加工工具106部分地在工件110下面延伸，同时避免与紧固件116接触。
[0031]如所指出的，内部旋转切割器122A可以机加工工件110的边缘124。同时，外部旋转切割器118A机加工工件110的主表面120。特别地，如图2中所图示的，外部旋转切割器118A可以机加工主表面120的部分130。
[0032]外部旋转切割器118A和内部旋转切割器122A可以被配置成在围绕工件周边的单程中同时机加工工件110的主表面120的部分130和工件的边缘124。就此而言，图3图示了工件110的俯视图，包括由利用机加工设备100机加工工件产生的示例最终产品132的轮廓。机加工工具106A可以沿着由围绕工件周边136的路径134所图示的单程相对于工件110移动(即，机加工工具和/或工件可以移动)。尽管路径134的每一个部分134A-E都示意性地图示为离散的直线运动，但是该路径可以被配置成定义最终产品132的期望形状。
[0033]由于机加工工具106A完成沿围绕工件周边136的路径134的单程，由单程定义的路径的部分134A、E可以重叠。就此而言，如在此所使用的，单程指围绕工件周边的、包括少于两个围绕工件周边的全程的路径。例如，如所图示的，围绕工件周边136的单程的路径134的重叠部分134A、E可以允许机加工工具106A返回其最初的起始位置并且，如果期望的话，继续通过这个起始位置，以便确保在起始点实现均匀的精加工。
[0034]在机加工工具106A沿着围绕工件周边136的路径134完成单程之后，工件110的边缘124和主表面120的部分130可以被机加工成期望的形状。但是，工件110的主表面120的剩余部分138可能仍然需要被机加工。相应地，如图4中所图示的，机加工工具106A可以相对于工件110抬高，而且内部旋转切割器122A可以机加工工件的剩余部分138。具体地，内部旋转切割器122A的底部部分140A可以用来机加工工件110的剩余部分138。
[0035]就此而言，如图3中所图示的，机加工工具106A可以沿着第二路径142相对于工件110移动，以便机加工工件的剩余部分138。应当指出，第二路径142仅仅是作为例子说明的，而且各种其它路径都可以用来机加工工件110的剩余部分138。通过沿着路径134、142相对于工件110移动机加工工具106A，工件110的整个主表面120和边缘124可以被机加工。就此而言，可以以快捷方式通过机加工工具106A的单程机加工工件110的边缘124及主表面120的部分130，而且主表面的剩余部分138可以被机加工。
[0036]图5图示了机加工工具106B的第二种实施例。机加工工具106B可以基本上类似于上述机加工工具106A的实施例。相应地，例如，机加工工具106B可以包括外部旋转切割器118B和内部旋转切割器122B，其中内部旋转切割器122B包括延伸件126B。但是，如所图示的，机加工工具106B可以有所不同，因为外部旋转切割器118B可以被配置成(当内部旋转切割器122B与工件接触时)从工件的周边136延伸到等于工件110的宽度146 (见图6)的至少一半的距离处。如在此所使用的，该宽度指跨工件的主表面120的最短距离。就此而言，如图5所示,外部旋转切割器118B延伸到,或者通过,工件的中点148。相应地,机加工工具106B可以被配置成，当与其周边136接触时，机加工工件110的主表面120的宽度146的至少一半。
[0037]因而，如图6所示，这个图是工件110的俯视图，包括由利用机加工设备100机加工工件所产生的示例最终产品132的轮廓。机加工工具106B可以沿围绕工件周边136的路径150所示的单程相对于工件110移动(即，机加工工具和/或工件可以移动)。尽管路径150的每个部分150A-E都示意性地图示为离散的直线运动，但是路径可以被配置成定义最终产品132的期望形状。
[0038]当机加工工具106B沿围绕工件周边136的路径150完成单程时，路径的部分150A、E可以重叠。就此而言，如以上所指出的，单程指围绕工件周边的、包括少于两个围绕工件周边的全程的路径。例如，如所图示的，围绕工件周边136的单程的路径150的重叠部分150A、E可以允许机加工工具106B返回到最初的起始位置并且，如果期望的话，继续通过这个起始位置，以便确保在起始点完成均匀的精加工。
[0039]在机加工工具106B完成了沿围绕工件周边136的路径150的单程之后，工件110的边缘124及整个主表面120可以机加工成期望的形状。就此而言，由于外部旋转切割器118B延伸到工件110的宽度146的至少一半(即，至少到工件的中点148)，因此可以在机加工工具完成围绕周边136的行程(pass)时机加工了整个主表面120。相应地，工件110可以在单程中机加工成最终产品132，这可以加快最终产品的生产。
[0040]图7和图8图示了沿图3和6中线7-7和8-8通过工件110的横截面视图，包括示例最终产品132的轮廓。如图所示的，最终产品132在边缘124处定义了恒定横截剖面。就此而言，在此所述的方法、设备和计算机代码可以被配置成产生定义了具有恒定横截剖面的边缘的最终产品的各种实施例。
[0041]还提供了用于机加工的相关方法。如在图9中所图示的，该方法可以包括在操作200提供工件。工件可以定义主表面和位于该工件的周边处的一个或多个边缘。该方法还可以包括在操作202提供机加工工具。机加工工具可以包括外部旋转切割器和内部旋转切割器。另外，该方法可以包括在操作204在机加工工具的围绕工件的周边的单程中机加工工件。在操作204在单程中机加工工件可以包括同时执行:利用机加工工具的内部旋转切割器机加工工件的边缘以及利用机加工工具的外部旋转切割器机加工工件的主表面的至少一部分。
[0042]在操作204在单程中机加工工件还可以包括同时利用内部旋转切割器机加工在工件的边缘处的底切。该方法还可以包括相对于工件抬高机加工工具，以及利用内部旋转切割器机加工工件的主表面的剩余部分。但是，在一种备选实施例中，利用机加工工具的外部旋转切割器机加工工件的主表面的至少一部分可以包括机加工工件的整个主表面。另夕卜，机加工工件的整个主表面可以包括把主表面机加工到距周边等于工件的宽度的至少一半的距离处。
[0043]图10是适于供所述实施例使用的电子设备300的框图。在一种示例实施例中，电子设备300可以实现在用于机加工设备100的控制器116中或者实现为该控制器116。就此而言，电子设备300可以被配置成控制或执行上述操作，包括控制机加工工具106的位置。
[0044]电子设备300图示了代表性计算设备的电路系统。电子设备300包括可以是微处理器或控制器的处理器302，用于控制电子设备300的整体操作。在一种实施例中，处理器302可以被具体配置成执行在此所述的功能。电子设备300还包括存储器设备304。存储器设备304可以包括非临时性的和有形的存储器，例如，该存储器可以是易失性和/或非易失性存储器。存储器设备304可以被配置成存储信息、数据、文件、应用、指令等。例如，存储器设备304可以被配置成缓冲用于由处理器302处理的输入数据。附加地或者可替换地，存储器设备304可以被配置成存储用于由处理器302执行的指令。
[0045]电子设备300还可以包括允许电子设备300的用户与电子设备交互的用户接口306。例如，用户接口 306可以采取多种形式，诸如按钮、键区、拨号盘、触摸屏、音频输入接口、可视/图像捕捉输入接口、传感器数据形式的输入，等等。还有，用户接口可以被配置成通过显示器、扬声器或其它输出设备把信息输出到用户。可以提供通信接口 308，用于通过例如有线或无线网络发送和接收数据，其中的网络诸如局域网(LAN)、城域网(MAN)和/或广域网(WAN)，例如，互联网。
[0046]电子设备300还可以包括机加工模块310。处理器302可以实现为、包括或者以别的方式控制机加工模块310。机加工模块310可以被配置成用于控制机加工工具的位置和与采用机加工工具机加工工件关联的各种其它相关参数。
[0047]可以单独地或者以任意组合使用所述实施例的各个方面、实施例、实现或特征。所述实施例的各个方面可以通过软件、硬件或者硬件和软件的组合实现。所述实施例还可以实现为计算机可读介质上的计算机可读代码，所述代码用于控制机加工操作。就此而言，如在此所使用的，计算机可读存储介质指非临时性的物理存储介质(例如，可以被计算机系统读取的易失性或非易失性存储设备)。计算机可读介质的例子包括只读存储器、随机存取存储器、CD-R0M、DVD、磁带和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以经网络耦合的计算机系统分发，使得计算机可读代码以分布方式存储和执行。
[0048]根据本公开的一个实施例，提供了一种用于控制机加工工具相对于工件的位置的设备，所述机加工工具包括外部旋转切割器和内部旋转切割器，所述设备包括:用于在所述机加工工具的围绕所述工件的周边的单程中机加工所述工件的装置，其中用于在单程中机加工所述工件的装置包括用于同时执行以下操作的装置:利用所述机加工工具的内部旋转切割器机加工所述工件的边缘；及利用所述机加工工具的外部旋转切割器机加工所述工件的主表面的至少一部分。
[0049]根据本实施例的一个方面，用于在单程中机加工所述工件的装置还包括:用于同时利用所述内部旋转切割器机加工在所述工件的边缘处的底切的装置。
[0050]根据本实施例的另一个方面，所述用于控制机加工工具相对于工件的位置的设备，还包括:用于相对于所述工件抬高所述机加工工具的装置，以及用于利用所述内部旋转切割器机加工所述工件的主表面的剩余部分的装置。
[0051]根据本实施例的另一个方面，用于利用所述机加工工具的外部旋转切割器机加工所述工件的主表面的所述至少一部分的装置包括:用于机加工所述工件的整个主表面的装置。
[0052]根据本实施例的另一个方面，用于机加工所述工件的整个主表面的装置包括:用于把所述主表面机加工到距所述周边等于所述工件的宽度的至少一半的距离处的装置。
[0053]尽管已经为了清晰和理解而通过图示和例子具体描述了以上公开内容，但是应当认识到，在不背离本公开的主旨或基本特征的情况下，以上所述的公开内容可以体现在多种其它具体变体与实施例中。某些变化和修改可以被实践，而且应当理解，本公开不受前面细节的限制，而是由所附权利要求的范围来定义。
【权利要求】
1.一种用于机加工的方法，包括: 提供工件，所述工件定义主表面及位于所述工件的周边的一个或多个边缘； 提供机加工工具，所述机加工工具包括外部旋转切割器和内部旋转切割器； 在所述机加工工具的围绕所述工件的周边的单程中机加工所述工件，其中机加工所述工件包括同时执行: 利用所述机加工工具的内部旋转切割器机加工所述工件的边缘；及 利用所述机加工工具的外部旋转切割器机加工所述工件的主表面的至少一部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中在单程中机加工所述工件还包括:同时利用所述内部旋转切割器机加工在所述工件的边缘处的底切。
3.如权利要求1所述的方法，还包括: 相对于所述工件抬高所述机加工工具，以及 利用所述内部旋转切割器机加工所述工件的主表面的剩余部分。
4.如权利要求1所述的方法，其中利用所述机加工工具的外部旋转切割器机加工所述工件的主表面的所述至少一部分包括: 机加工所述工件的整个主表面。
5.如权利要求4所述的方法，其中机加工所述工件的整个主表面包括: 把所述主表面机加工到距所述周边等于所述工件的宽度的至少一半的距离处。
6.一种机加工工具，包括:` 外部旋转切割器，被配置成机加工工件的主表面的至少一部分；及 内部旋转切割器，被配置成机加工所述工件的边缘， 其中，所述外部旋转切割器和所述内部旋转切割器被配置成在围绕所述工件的周边的单程中同时机加工所述工件的主表面的所述部分和所述工件的边缘。
7.如权利要求6所述的机加工工具，其中所述内部旋转切割器定义被配置成机加工在所述工件的边缘处的底切的延伸件。
8.如权利要求6所述的机加工工具，其中所述内部旋转切割器的底部部分被配置成机加工所述工件的主表面的剩余部分。
9.如权利要求6所述的机加工工具，其中所述外部旋转切割器被配置成从所述内部旋转切割器延伸到等于所述工件的宽度的至少一半的距离处。
10.一种机加工设备，包括: 电动机，耦合到可旋转的轴； 机加工工具，耦合到所述可旋转的轴，所述机加工工具包括: 外部旋转切割器，被配置成机加工工件的主表面的至少一部分；及 内部旋转切割器，被配置成机加工所述工件的边缘， 其中，所述外部旋转切割器和所述内部旋转切割器被配置成在围绕所述工件的周边的单程中同时机加工所述工件的主表面的所述部分和所述工件的边缘；及调整机构，被配置成调整所述机加工工具相对于所述工件的位置。
11.如权利要求10所述的机加工设备，其中所述内部旋转切割器定义被配置成机加工在所述工件的边缘处的底切的延伸件。
12.如权利要求10所述的机加工设备，其中所述内部旋转切割器的底部部分被配置成机加工所述工件的主表面的剩余部分。
13.如权利要求10所述的机加工设备，其中所述外部旋转切割器被配置成从所述内部旋转切割器延伸到等于所述工件的宽度的至少一半的距离处。
14.如权利要求10所述的机加工设备，还包括: 被配置成保持所述工件的紧固件。
15.如权利要求14所述的机加工设备，其中所述紧固件包括被配置成定义相对于所述内部旋转切割器的间隙的凹陷部分。`
【文档编号】B24B19/00GK103522145SQ201310279279
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】P·S·崔扎斯科, D·Q·罗斯三世, W·S·马瑟克, B·K·库普兰德, J·P·特纳斯, E·D·吉罗, N·Y·谭 申请人:苹果公司