3D产品加工工艺的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种3d产品加工工艺。

背景技术：

现有技术中，手机外壳一般包括底壳和边框，其底壳一般为平板结构，或者稍微有点弧形的凹面结构，其凹面深度一般在1mm以内，这种底壳由于厚度较薄，从而其制造过程中，采用较薄厚度的原材经过机加工即可。

为了满足手机外形的多样化需求，设计了一种新型手机外壳，该外壳取消了边框，采用具有较深凹面的一体式结构，该凹面深度可达4毫米及以上。

对于这种厚度较大、凹面较深的新型手机外壳，由于其厚度大于一般原材厚度，简单的cnc(computernumericalcontrol，电脑数控)加工已经不能满足产品需求，因而，需要设计新的3d产品加工工艺。

因此，如何设计一种新的适用于3d产品的加工工艺，使其能够加工出具有较大深度的内凹面的产品，并满足产品表面光亮度要求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种3d产品加工工艺，能够加工出具有一定深度的内凹面的产品，并满足产品表面光亮度要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种3d产品加工工艺，所述3d产品上设置有预设深度的内凹面，所述3d产品加工工艺包括如下步骤：

1)选取多个原材，其中，第一原材的厚度大于所述3d产品的底部厚度，多个所述原材叠加起来的总厚度大于所述3d产品的总厚度；

2)除所述第一原材外，其它所述原材的中心部分通过cnc掏空；

3)将所述原材通过熔接技术叠加组合在一起，此时，所述第一原材位于底部，其它所述原材的掏空部分构成待加工的所述内凹面，并且，此时保证单边的参差量在预设范围内；

4)将熔接后的所述原材的外形尺寸切割成具有规则形状的半成品；

5)通过辅助加工底座对所述半成品的底部进行真空吸附定位，所述半成品的所述内凹面朝上；

6)通过cnc对所述内凹面进行修整和抛光；

7)加工所述半成品的外形成型。

优选地，在上述3d产品加工工艺的步骤7)中，采用探针以所述内凹面的轮廓边缘进行分中定位以确认cnc加工的中心位置。

优选地，在上述3d产品加工工艺的步骤5)中，所述辅助加工底座包括：

位于所述辅助加工底座顶面的产品吸附通气槽；

位于所述辅助加工底座周边的边位排泄槽，所述边位排泄槽的尺寸依据所述3d产品的最外形尺寸往内缩0.2mm至1.3mm设置而成；

与所述探针对应的定位分中位，所述定位分中位设置有多个，且分别位于所述辅助加工底座的周边。

优选地，在上述3d产品加工工艺的步骤5)中，真空吸附时，所述辅助加工底座和所述半成品之间设置有密封圈。

优选地，在上述3d产品加工工艺的步骤6)中，具体加工工序包括粗修、中修、精修、倒角、磨皮粗抛、磨皮中抛、磨皮精抛。

优选地，在上述3d产品加工工艺的步骤6)中，采用第一砂轮棒对所述半成品中的所述内凹面进行加工，其中，所述第一砂轮棒包括：

砂轮，所述砂轮外径为d3，d3范围在8mm至10mm；

位于所述砂轮底部的内孔，所述内孔直径为d4，d4大于3.0mm。

优选地，在上述3d产品加工工艺中，所述砂轮底部设置有：

平整度为零的接触平面，其宽度为a1，a1范围在0.5mm至0.6mm；

斜面，设置于所述砂轮底部的所述接触平面和所述内孔之间，所述斜面的宽度为a2，a2范围在0.2mm至0.3mm，所述斜面的高度为h3，h3范围在0.005mm至0.01mm。

优选地，在上述3d产品加工工艺的步骤1)中：

所述第一原材的厚度为h11，所述3d产品的底部厚度为h2，其中，h2+0.1mm<h11<h2+0.2mm；

多个所述原材叠加起来的总厚度为h，所述3d产品的总厚度为h0，其中，h0+0.2mm<h<h0+0.5mm；

所述原材的长度为l0，所述3d产品的最外围长度为d1，其中，d1+12mm<l0<d1+14mm。

优选地，在上述3d产品加工工艺的步骤2)中：

首先，通过cnc切割所述原材，切割后所述原材的长度为l1，其中，l0-0.5mm<l1<l0-0.3mm；

然后，通过cnc掏空除所述第一原材外的其它所述原材的中心部分，掏空部分的长度为l2，所述3d产品中所述内凹面的长度为d2，其中，d2-l11-1.5mm<l2<d2-l11-1mm。

优选地，在上述3d产品加工工艺的步骤4)中：所述半成品的长度为l3，l0-1mm<l3<l0-0.5mm。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的3d产品加工工艺，将特定的不同厚度的产品原材按一定参数经过cnc加工后，再将其通过熔接的方式叠加到一起得到足够厚度(可达4毫米及以上)的产品原材，以满足新型产品加工要求，然后在对其进行cnc加工成型。该3d产品加工工艺，通过熔接技术和cnc加工技术，能够加工出具有较大深度的内凹面的产品，并满足产品表面光亮度要求。不仅实现了复杂型3d产品的加工可行性，而且能够高效地完成3d产品加工。此外，采用薄料熔接叠加的方式达到产品总厚要求，减少了原材成本，填补了原材空缺的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的3d产品加工工艺的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的3d产品的剖视图；

图3为本发明实施例提供的第一砂轮棒的结构示意图；

图4为图3中虚线区域的局部放大图；

图5为本发明实施例提供的第二砂轮棒的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的辅助加工底座的结构示意图。

其中：

d1-产品最外围长度，d2-内凹面的长度，h0-产品总厚度，h1-内凹面的深度，h2-底部厚度，l11-内凹面弧形轮廓的宽度；

d3-砂轮外径，d4-内孔直径，a1-接触平面的长度(即砂轮底部平整度为零的平面宽度)，a2-斜面的宽度，h3-斜面的高度；

d11-第二砂轮棒编程所用直径；

1-产品取放位，2-定位分中位，3-产品吸附通气槽，4-产品放置行腔，5-中心通气孔，6-边位排泄槽。

具体实施方式

本发明公开了一种3d产品加工工艺，能够加工出具有一定深度的内凹面的产品，并满足产品表面光亮度要求。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图6，图1为本发明实施例提供的3d产品加工工艺的方法流程图，图2为本发明实施例提供的3d产品的剖视图，图3为本发明实施例提供的第一砂轮棒的结构示意图，图4为图3中虚线区域的局部放大图，图5为本发明实施例提供的第二砂轮棒的结构示意图，图6为本发明实施例提供的辅助加工底座的结构示意图。

本发明实施例提供的3d产品加工工艺，用于加工出带有预设深度的内凹面的3d产品，该3d产品加工工艺主要包括如下步骤：

1)选取多个原材(例如三个)，其中，熔接时位于底部的原材为第一原材，第一原材的厚度大于3d产品的底部厚度，多个原材叠加起来的总厚度大于3d产品的总厚度；

2)除第一原材外，其它原材的中心部分通过cnc掏空；

3)将多个原材通过熔接技术叠加组合在一起，此时，第一原材位于底部，其它原材的掏空部分构成待加工的内凹面，并且，此时保证单边的参差量在预设范围内(例如：保证单边的差异量在0.5mm范围内)；

4)通过cnc将熔接后的原材的外形尺寸切割成具有规则形状的半成品，以此保证后工序待加工产品的规则放置、治具的标准设计，同时也为cnc后工序的加工保证产品边缘壁厚，防止加工过程中侧壁受力导致产品积压受力产生破裂不良；

5)通过辅助加工底座对半成品的底部进行真空吸附定位，半成品的内凹面朝上；

6)通过cnc对半成品中的内凹面进行修整和抛光；

7)通过cnc加工半成品的外形成型。

其中，“熔接”是指将不同厚度的原材叠加熔合在一起，以解决目前原材厚度无法满足产品设计要求的问题。

在此需要说明的是，上述3d产品的内凹面的预设深度可达4毫米及以上。当然，本领域技术人员也可将该加工工艺用于加工厚度大于单片原材厚度的其他3d产品，本发明对3d产品加工工艺适用的3d产品的具体厚度、内凹面的具体深度不作具体限定。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供的3d产品加工工艺，将特定的不同厚度的产品原材按一定参数经过cnc加工后，再将其通过熔接的方式叠加到一起得到足够厚度的产品原材，以满足新型产品加工要求，然后在对其进行cnc加工成型。该3d产品加工工艺，通过熔接技术和cnc加工技术，能够加工出具有一定深度的内凹面的产品，并满足产品表面光亮度要求。不仅实现了复杂型3d产品的加工可行性，而且能够高效地完成3d产品加工。此外，采用薄料熔接叠加的方式达到产品总厚要求，减少了原材成本，填补了原材空缺的不足。

在具体实施例中，如图6所示，在上述步骤5)中使用的辅助加工底座，其结构具体包括：

位于辅助加工底座顶面的产品吸附通气槽3；

位于辅助加工底座周边的边位排泄槽6，边位排泄槽6的尺寸依据3d产品的最外形尺寸往内缩0.2mm至1.3mm设置而成；

与探针对应的定位分中位2，定位分中位2设置有多个，且分别位于辅助加工底座的周边。

此外，该辅助加工底座中还包括产品取放位1、产品放置行腔4和中心通气孔5。

具体地，在制造上述辅助加工底座时：

产品吸附通气槽3需要采用直径2.0mm铣刀进行加工，使得产品吸附通气槽3的宽度为2.0mm，意在减少产品底部在产品吸附通气槽3上方的悬空量，同时，相邻的产品吸附通气槽3之间的间距控制在12mm至15mm范围，在一定面积的范围内，产品吸附通气槽3的数量越多，真空吸附对产品的吸附力越大；

边位排泄槽6采用直径1.0mm铣刀进行加工，依据产品的最外形尺寸往内缩0.2mm至1.3mm设置此边位排泄槽6，这样有利于辅助加工底座表面的杂质残留容易清除，减少由于杂质干扰导致产品出现破裂不良。

在具体实施例中，上述步骤6)中，来料放置在辅助加工底座上后，依据探针在辅助加工底座上预留的8点位(8个定位分中位2)对重新探测到的定位加工中心位进行加工。

并且，上述步骤7)中，先采用探针以内凹面的轮廓边缘进行分中定位以确认cnc加工的中心位置，然后再加工半成品的外形成型。

在具体实施过程中，考虑到内凹面弧形轮廓的宽度l11，以及产品边缘的预留余量，从而，上述辅助加工底座的设计需要有较大的避空位置，使得产品加工时的悬空量大，由杠杆原理可知，这样会导致产品在实际加工时容易受力产生移动；而且，由图5所示的第二砂轮棒可看出，产品加工过程中还会受到跟真空吸附力相反方向的作用力，从而，容易导致在加工过程中的真空气压减小，导致产品出现移动。

基于上述考虑，本发明实施例提供的3d产品加工工艺中使用的辅助加工底座上，还设置有密封圈。并且，在上述步骤5)中：真空吸附时，密封圈设置在辅助加工底座和半成品之间。以此来保证产品在加工过程中不会产生移动。

在具体实施例中，上述步骤6)中采用的具体加工工序包括粗修、中修、精修、倒角、磨皮粗抛、磨皮中抛、磨皮精抛。并且，具体采用图2和图3所示的第一砂轮棒对半成品中的内凹面进行加工。

具体地，第一砂轮棒包括砂轮和位于砂轮底部的内孔。其中，内孔直径为d4，d4大于3.0mm；砂轮外径为d3，d3范围在8mm至10mm，d3太小使得加工效率低，太大的话在加工时砂轮底部容易出现烧刀不良现象。

进一步地，在上述第一砂轮棒中，砂轮底部设置有：

平整度为零的接触平面，其长度为a1，a1范围在0.5mm至0.6mm，该接触平面的设置意在控制砂轮底部与产品的接触面积，防止接触面过大出现烧刀现象导致产品被压裂而报废；

斜面，设置于上述位于砂轮底部的接触平面和内孔之间，该斜面的长度为a2，a2范围在0.2mm至0.3mm，斜面的高度为h3，h3范围在0.005mm至0.01mm。该斜面利于砂轮底部在加工过程中底部杂质往位于中心的内孔流动，同时能延长砂轮的寿命，在砂轮底部磨损过程中，该斜线部分可以做相对部分补偿。

具体地，上述步骤6)中加工过程中相关的加工参数如下：

粗修：采用电镀砂轮棒180#，主轴转速24000r/min，深度加工到h1-0.05mm，中间采用直线折线下刀，下刀速度f＝500mm/min，每层下刀深度0.3mm至0.35mm，下到目标深度后采用f＝650min/min，平面方向上走刀间距2.5mm至3.5mm进行加工。最后边缘预留0.2mm至0.5mm减少走刀的进给速度至f＝300mm/min。

中修：采用电镀砂轮棒600#，主轴转速24000r/min，深度加工到h1-0.02mm，中间采用直线折线下刀，下刀速度f＝650mm/min，每层下刀深度0.003mm至0.005mm，下到目标深度后采用f＝850min/min，平面方向上走刀间距1.0mm至1.5mm进行加工。最后边缘预留0.05mm至0.2mm减少走刀的进给速度至f＝400mm/min。

精修：采用电镀砂轮棒800#，主轴转速24000r/min，深度加工到h1，采用沿内凹轮廓往内偏移1mm至1.5mm范围开始沿内凹轮廓下刀，下刀速度f＝1500mm/min，每层下刀深度0.0015mm至0.0025mm，从此区域由内往外走刀至边缘轮廓，走刀间距0.25mm至0.35mm，再由轮廓外围往产品中心走刀，走刀间距0.45mm至0.55mm，走刀速度1500mm/min。整个精修过程的加工走刀速度不能出现变动，加工过程中机床不能暂停，以防止加工表面出现圆圈不良。

倒角：采用800#45°倒角砂轮棒对凹面上平台做斜角处理，以防止边缘太过锋利造成人员伤害以及在后工序抛光过程中容易产品崩边不良，主轴转速24000r/min，进给f＝1000mm/min。

磨皮粗抛：轮廓设计同电镀砂轮棒，但是内部结构为硅胶注塑成型至设计轮廓，再通过特制胶水将3m特供粗研磨加工磨皮粘附在成型的硅胶轮廓体上。主轴转速3000r/min，走刀速度400mm/min，沿标准轮廓线往外挤压0.25mm，从标准轮廓处开始进刀，沿轮廓走刀3圈至挤压0.25mm轮廓线处，加工方向采用顺时针方向。

磨皮中抛：轮廓设计同电镀砂轮棒，但是内部结构为硅胶注塑成型至设计轮廓，再通过特制胶水将3m特供精研磨加工磨皮粘附在成型的硅胶轮廓体上。主轴转速3000r/min，走刀速度400mm/min，沿标准轮廓线往外挤压0.30mm，从标准轮廓处开始进刀，沿轮廓走刀4圈至挤压0.30mm轮廓线处，加工方向采用逆时针方向。

磨皮精抛：轮廓设计同电镀砂轮棒，但是内部结构为硅胶注塑成型至设计轮廓，再通过特制胶水将3m特供精研磨加工磨皮粘附在成型的硅胶轮廓体上。主轴转速3000r/min，走刀速度400mm/min，沿标准轮廓线往外挤压0.35mm，从标准轮廓处开始进刀，沿轮廓走刀2圈至挤压0.35mm轮廓线处，加工方向采用顺时针方向。

在具体实施例中，上述步骤7)中采用第二砂轮棒加工半成品的外形成型。其中，第二砂轮棒的结构设计根据产品外形结构进行设计。具体地，如图4所示，由于3d产品底部侧边为弧形，故第二砂轮棒的砂轮侧边为弧形凹槽，其尺寸与产品相关部位的尺寸适配。

在上述步骤7)中，由于产品的内凹面已经加工完，并且产品的内凹面面积较大，真空吸附时产品时有轻微的形变，所以产品的内凹面整体平整度差异较大，同时由于产品是属于二次定位，为保证外形轮廓和内凹面轮廓，产品外形需要以内凹面的轮廓线作为参考基准，所以需要采用内凹面朝上的方式放置，采用探针以内凹面的轮廓边缘进行分中定位，以精确确定cnc加工的中心位置。

此外，本发明实施例提供的3d产品加工工艺中的其它加工参数具体如下：

步骤1)中：

第一原材的厚度为h11，3d产品的底部厚度为h2，其中，h2+0.1mm<h11<h2+0.2mm；

多个原材叠加起来的总厚度为h，3d产品的总厚度为h0，其中，h0+0.2mm<h<h0+0.5mm；

原材的长度为l0，3d产品的最外围长度为d1，其中，d1+12mm<l0<d1+14mm。

步骤2)中：

首先，通过cnc切割原材，切割后原材的长度为l1，其中，l0-0.5mm<l1<l0-0.3mm；

然后，通过cnc掏空除第一原材外的其它原材的中心部分，掏空部分的长度为l2，3d产品中内凹面的长度为d2，其中，d2-l11-1.5mm<l2<d2-l11-1mm。

步骤3)中：保证单边的差异量在0.5mm范围内。

步骤4)中：半成品的长度为l3，l0-1mm<l3<l0-0.5mm。

具体地，在上述实施例中所提到的3d产品为3d盖板，本发明实施例提供的3d产品加工工艺所用的原材为玻璃原材，该原材可以是直接购买的长度为l0的玻璃原材，也可以是通过大片原材通过金刚轮裁切成的具有特定长度l0的小片玻璃原材。

在此需要说明的是，上述实施例中所提到的尺寸仅为说明书附图1中示出的长度方向的尺寸，至于原材以及3d产品中宽度方向的尺寸，本领域技术人员可适应性地根据实际情况进行具体设置，本发明对此不作具体限定。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。