打磨系统及打磨工艺的制作方法

本发明涉及手机中框的后期处理技术领域，特别是涉及一种打磨系统及打磨工艺。

背景技术：

目前，打磨行业自动化水平较低，很多打磨作业都是由人工来完成的。手工打磨的效率较低，且打磨的精度不高；对于手机中框来说，其打磨精度的要求越来越高，传统的打磨方法，是采用多个打磨头对手机中框的不同的打磨面进行贴合打磨，在转换不同打磨头时，机器人需要变换的姿态过大，整个打磨过程耗时长，而且对夹具的精度要求也越来越高，从而不断增加夹具的设计难度。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种加工效率高且对夹具精度要求低的打磨系统及打磨工艺。

一种打磨系统，包括：

工作台，所述工作台具有用于将待加工工件定位的夹治具；

机器人，所述机器人的末端设置有法兰；

打磨具，包括设置在所述法兰上的第一打磨介质和第二打磨介质，所述法兰、第一打磨介质、第二打磨介质三者同轴设置，所述第一打磨介质、第二打磨介质用于对所述待加工工件的不同的待打磨面进行打磨。

在其中一个实施例中，所述第一打磨介质用于打磨待加工工件顶部的斜面，所述第二打磨介质用于打磨待加工工件的外侧壁的竖直面及相邻的两个所述竖直面交汇的转角处。

在其中一个实施例中，所述第一打磨介质、第二打磨介质为呈圆盘状的砂纸，所述第一打磨介质的直径大于所述第二打磨介质的直径，所述第二打磨介质的柔韧性大于所述第一打磨介质的柔韧性。

在其中一个实施例中，所述第一打磨介质位于所述法兰与所述第二打磨介质之间，所述第一打磨介质与所述第二打磨介质通过粘结或连接件固定。

一种利用上述打磨系统进行打磨的打磨工艺，包括步骤：

S100、提供标准工件，将标准工件放置于工作台的夹治具，夹治具对标准工件进行定位；

S200、控制机器人在放置有标准工件的夹治具的平面上建立用户坐标系以及在法兰的平面上建立工件坐标系，得到并存储法兰的打磨行走轨迹；

S300、取出标准工件，将待加工工件固定于工作台的夹治具；

S400、在法兰上安装打磨具，机器人驱动打磨具旋转并根据存储的法兰的打磨行走轨迹带动打磨具移动，以实现对待加工工件的不同的待打磨面进行打磨，得到打磨后的工件。

在其中一个实施例中，对待加工工件进行打磨包括对待加工工件顶部的斜面进行打磨以及对待加工工件的外侧壁的竖直面及相邻的两个所述竖直面交汇的转角处进行打磨；对待加工工件外侧壁的竖直面打磨时采用所述第二打磨介质的外边缘进行打磨，对待加工工件顶部的斜面进行打磨时采用所述第一打磨介质的外边缘进行打磨。

在其中一个实施例中，步骤S400中对待加工工件的打磨包括：先对待加工工件外侧壁的竖直面进行打磨，再对待加工工件顶部的斜面进行打磨。

在其中一个实施例中，对待加工工件外侧壁的竖直面进行两次打磨且两次打磨中法兰的打磨行走轨迹方向相反；对待加工工件顶部的斜面进行一次打磨。

在其中一个实施例中，在建立用户坐标系时，将百分表固定于所述机器人的法兰的平面上，控制机器人带动所述百分表沿着所述用户坐标系的X、Y方向行走，并不断变换所述用户坐标系的w₁、p₁值，使所述百分表的针尖的轨迹更贴合夹治具的支撑面，直到所述百分表的读数在0.05mm内变化时，以确定所述用户坐标系的w₁、p₁值，所述w₁、p₁值分别为标准工件的待加工面上的一个位置相对于用户坐标系中X、Y方向的旋转量；

在建立工件坐标系时，将百分表放置在所述夹治具的支撑面上，控制机器人带动法兰移动，使所述百分表的针尖沿所述工件坐标系的X、Y方向行走，并不断变换所述工件坐标系的w₂、p₂值，直到所述百分表的读数在0.05mm内变化时，以确定所述工件坐标系的w₂、p₂值，所述w₂、p₂值分别为夹治具相对于用户坐标系中X、Y方向的旋转量。

在其中一个实施例中，所述机器人预设的工件中心点为多个动态工件中心点，相邻的两个动态工件中心点之间的间距设置为1mm。

上述打磨系统，打磨具采用双层打磨介质，贴合待加工工件进行打磨时，只需要变换较小的姿态即可从对竖直面的打磨切换至对斜面的打磨，能有效地节省时间、提升打磨效率，并且夹治具只需对待加工工件进行定位，装夹非常简单、方便，对夹治具的精度要求低，从而降低了对夹治具的设计难度。

附图说明

图1为本发明打磨装置的立体结构示意图；

图2为本发明打磨工艺的流程框图；

图3为建立用户坐标系时百分表与机器人结合使用的示意图一；

图4为建立用户坐标系时百分表与机器人结合使用的示意图二；

图5为建立工件坐标系中百分表与机器人结合使用的示意图；

图6为打磨具对待加工工件外侧壁的竖直面加工时的结构示意图；

图7为打磨具对对待加工工件顶部的斜面加工时的结构示意图；

图8为待加工工件的边角处的放大示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1、图6、图7，本发明提供的打磨系统，包括工作台100、机器人200及打磨具500。具体的，工作台100的顶部具有用于固定待加工工件400的夹治具110，待加工工件400为可以但不仅限于是手机中框，该手机中框的上下两端具有开口，外侧壁为呈竖直状态的竖直面410，顶部为斜面420；机器人200的末端设置有法兰210，机器人200可以采用六轴机器人200，以便在打磨时做姿态调整；打磨具500包括设置在法兰210上第一打磨介质510和第二打磨介质520，法兰210、第一打磨介质510、第二打磨介质520三者同轴设置，第一打磨介质510、第二打磨介质520用于对待加工工件400的不同的待打磨面进行打磨。

具体的，第一打磨介质510用于打磨待加工工件400顶部的斜面420，第二打磨介质520用于打磨待加工工件400的外侧壁的竖直面410及相邻的两个竖直面410交汇的转角处440。

打磨具500采用双层打磨介质，贴合待加工工件400进行打磨时，只需要变换较小的姿态即可从对竖直面410的打磨切换至对斜面420的打磨，能有效地节省时间、提升打磨效率；夹治具110只需起到定位的作用，待加工工件400的装夹操作非常简单、方便，对夹治具110的精度要求低，从而降低了对夹治具110的设计难度，装夹时，待加工工件400套在夹治具110上，调整夹治具110使夹治具110侧面的四周与待加工工件400的内侧壁抵持，从而实现对待加工工件400的定位，对待加工工件400不同待打磨面进行打磨时，夹治具110不会对其中一个面进行保护，即不会影响正常打磨，装夹一次即可完成多个面的打磨，减少了工序，增强了加工的连续性。

在一实施例中，第一打磨介质510、第二打磨介质520均采用呈圆盘状的砂纸，并且，第一打磨介质510的直径大于第二打磨介质520的直径，两者又是同轴设置，使得打磨待加工工件400的不同面时无需切换更大的姿态，使用方便，能提高加工效率。第一打磨介质510的直径大于法兰210的直径。

第一打磨介质510位于法兰210和第二打磨介质520之间，第一打磨介质510与第二打磨介质520可以通过粘结或连接件来固定，例如采用魔术贴将两者固定在一起。

请参阅图2，本发明还提供利用上述打磨系统进行打磨的打磨工艺，包括步骤：

S100、提供标准工件600，将标准工件600放置于工作台100的夹治具110，夹治具110对标准工件600进行定位，此时，夹治具110与标准工件600的内侧壁抵持，标准工件600的外侧壁和顶部的斜面420全部外露，夹治具110起到定位作用。

如图3、图4、图8所示，标准工件600即欲打磨成的工件，为手机中框，该手机中框的上下两端具有开口，外侧壁都是呈竖直状态的竖直面410，顶部具有斜面420，竖直面410与斜面420形成清晰的棱线，两个较长的边所在的侧壁的高度小于两个较短的边所在的侧壁的高度，较长的边所在的侧壁与较短的边所在的侧壁之间转角处的过渡面具有多个不同曲率的曲面。

S200、控制机器人200在放置有标准工件600的夹治具110的平面上建立用户坐标系O₁-X₁Y₁Z₁以及在法兰210的平面上建立工件坐标系O₂-X₂Y₂Z₂，得到并存储法兰210的打磨行走轨迹。

S300、取出标准工件600，将待加工工件400放置于工作台100的夹治具110，夹治具110对待加工工件400进行定位。

S400、在法兰210上安装打磨具500，机器人200驱动打磨具500旋转并根据存储的法兰210的打磨行走轨迹带动打磨具500移动，以实现对待加工工件400不同的待打磨面进行打磨。具体的，外侧壁的竖直面410及顶部的斜面420的打磨，得到欲打磨的工件。

如图3、图4所示，在步骤S200中，由于需要建立高精度的坐标系，可以采用百分表300与机器人200配合操作，建立用户坐标系O₁-X₁Y₁Z₁时，将百分表300固定于机器人200的法兰210的平面上，手动操作机器人200，带动百分表300沿着用户坐标系中的X、Y方向行走，变换用户坐标系的w₁、p₁值，使得百分表300的针尖310的轨迹更贴合夹治具110的支撑面120，可以调节夹治具110，使其提高平整度，当百分表300测得的读数在0.05mm内变化时，可以用来确定用户坐标系O₁-X₁Y₁Z₁的w₁、p₁值；控制机器人200带动百分表300移动，使百分表300的针尖310沿着标准工件600的竖直面410行走，可以用来确定用户坐标系的r值。上述中的w₁、p₁、r值分别是标准工件600的待加工面上的某处相对于用户坐标系中X、Y、Z方向的旋转量。

如图5所示，在建立工件坐标系时，将百分表300放置在夹治具110的支撑面120上，控制机器人200带动法兰210移动，使百分表300的针尖310沿工件坐标系的X、Y方向行走，并不断变换工件坐标系的w₂、p₂值，直到百分表300的读数在0.05mm内变化时，以确定工件坐标系的w₂、p₂值，w₂、p₂值分别为夹治具110相对于用户坐标系中X、Y方向的旋转量。

建立工件坐标系O₂-X₂Y₂Z₂时，机器人200预设的工件中心点为动态工件中心点，相邻的两个动态工件中心点之间的间距最小值设置为1mm，可以使打磨介质沿储存的打磨轨迹移动时更贴合待加工工件400；确定打磨轨迹线时，可以选取标准工件600竖直面410与斜面420交汇的棱线，以此棱线建立的打磨轨迹，在打磨斜面420时，能让打磨介质的打磨面更好地贴合靠近棱线的面，以对待加工工件400打磨出清晰的棱线。如图8所示，在两个相邻的侧壁交汇的顶部430，打磨轨迹线在Z方向有变化，在对斜面420进行打磨时，控制机器人200在水平移动的同时进行上下移动，对竖直面410进行打磨则不需要上下移动，即在Z方向上无变化，打磨轨迹线位于同一水平面，打磨较为平稳。

因待加工工件400的需要打磨的产品面较窄，所以在打磨时，打磨面应尽可能地与打磨介质接触，避免同一打磨面的不同处因打磨时间长短不一而造成打磨不均匀。打磨时，采用第一打磨介质510、第二打磨介质520的外缘进行打磨，即所有打磨面都采用砂纸的外缘进行打磨，砂纸外缘的切削速度更快，有利于快速打磨。

由于在待加工工件400顶部的斜面420与竖直面410的转角处易蹋边，故在该转角处440的打磨时间相对要短，压入量相对要浅，靠近该转角处440易被磨平，使棱线消失，故靠近该转角处440的打磨面的压入量也相对要浅。

为了满足整体打磨精度的高要求，第一打磨介质510和第二打磨介质520可以采用海绵砂纸，海绵砂纸整体呈圆盘状，砂面粗糙度为400#；由于打磨时待加工工件400的竖直面410形成的刀纹较重，需要更深的压入量进行打磨，故第二打磨介质520采用柔韧性大于第一打磨介质510的柔韧性，第二打磨介质520采用相对较软的砂纸进行打磨，在打磨过程中，不易造成打磨具500的抖动，能确保精度。第二打磨介质520采用较软的砂纸，可以对相邻的两个竖直面410的转角处具有更好包覆性，易磨掉转角处的刀纹；第一打磨介质510采用较硬的砂纸，打磨斜面420时，能打磨出清晰的棱线，而且其具有一定的刚性，打磨出的产品面的一致性会更好。

更为详细的，对待加工工件400进行打磨包括对待加工工件400顶部的斜面420进行打磨，以及对待加工工件400的外侧壁的竖直面410及相邻的两个所述竖直面交汇的转角处440进行打磨。第二打磨介质520的厚度可以设置为大于第一打磨介质510的厚度，由于两个圆盘状的砂纸同轴设置，对不同面打磨时，都采用外缘进行打磨，从外面看，第二打磨介质520凸出于第一打磨介质510，在打磨时，互不影响，即用第一打磨介质510进行打磨时，第二打磨介质520不会碰到待加工工件400，用第二打磨介质520进行打磨时，第一打磨介质510也不会碰到待加工工件400。

在步骤S400中，对待加工工件400的打磨包括：先对待加工工件400外侧壁的竖直面410进行打磨，再对待加工工件400顶部的斜面420进行打磨。在机器人200进行姿态转换时，只需要向上移动一定距离，并旋转预设角度，使第一打磨介质510对斜面420打磨时始终与斜面420紧密贴合，转换姿态小，能节省时间、提高整体的加工效率。

为了使打磨时打磨介质更贴合于工件的待打磨面，在离线编程中，可以将机器人预设的工件中心点设置为多个动态工件中心点，相邻的两个动态工件中心点之间的间距设置为1mm。

较好的，为保证打磨后的产品具有更高的品质，可以对待加工工件400外侧壁的竖直面410进行两次打磨，并且两次打磨中法兰210的打磨行走轨迹方向相反，使得被打磨的竖直面410更光滑，不易出现细小的刀纹；再对待加工工件400顶部的斜面420进行一次打磨，打磨轨迹的行走方向与第二次对竖直面410的打磨轨迹的行走方向相同。

上述打磨系统，打磨具采用双层打磨介质，贴合待加工工件进行打磨时，只需要变换较小的姿态即可从对竖直面的打磨切换至对斜面的打磨，能有效地节省时间、提升打磨效率，并且夹治具只需对待加工工件进行定位，装夹非常简单、方便，对夹治具的精度要求低，从而降低了对夹治具的设计难度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。