专利名称：高尔夫球棒手柄的铸模装置及其方法
技术领域：
一般来讲，本发明涉及铸模加工装置，具体涉及一种制造高尔夫球棒手柄模具加工方法和装置。
背景技术：
在美国大约有2640万高尔夫球爱好者。这些高尔夫球爱好者仅在1999年就在装备上投资59亿美元，其中的25亿美元是仅花在高尔夫球棒上了。这样大的市场的一部分是包住每一个高尔夫球棒末端的橡胶手柄。除了固定在售出的每一个新高尔夫球棒上的手柄外，还存在着一个很大的单独高尔夫球棒手柄市场，因为许多高尔夫球爱好者都对他们的高尔夫球棒手柄进行定期更换。
一种典型的高尔夫球棒手柄是在模具中由橡胶铸造而成。该手柄是中空的并且其恒定内径通常地约为1.472～1.524厘米(0.580～0.600英寸)，从而可以将其套在高尔夫球棒的末端之上。高尔夫球棒手柄的总体形状大致为圆柱形，从其末端或顶帽(cap)的较大直径逐渐变小到口部直径，该口部直径仅略大于高尔夫球棒手柄轴直径。
在高尔夫球棒手柄的表面上可以形成各种类型的图案如凹口或者缝隙。这些图案通常可以通过利用高尔夫球棒模具腔室表面上图案的相应凸起或“凹入”的图像铸造而成。这些图案通常包括高尔夫球棒制造商的名称和/或标志、识别高尔夫球棒样式或者品种的商品名以及其它识别信息。另外，高尔夫球棒手柄的大部分表面区域可包含一组在其内形成的纹理特征一曲线、十字型、星型、人字型以及其它。这些表面花样既具有审美情趣也可以便于高尔夫球爱好者握住球棒。包括所有商品名、标志、纹理特征和其它图案元素的整个表面图案可以额外地部分或全部被涂覆上油漆或者其它合适的颜料，这样就具有了一个相对于图案的对比色。
铸制高尔夫球棒手柄的模具通常是利用在铸钢模具内进行的多步骤制造而成。首先，用一种合适的材料如铝制造出具有所需锥形形状并在其内形成有表面图案的高尔夫球棒手柄原型。由于制造过程所固有的收缩率和公差累积，该原造型要比所需的最后高尔夫球棒手柄按比例增大。橡胶或者其它合适材料的模具被铸造在原型周围，然后将其切成两半并进行锉磨和重新装配从而形成一个中空的模具。本领域普通技术人员很容易认识到原型上的表面图案以立体凹入图像的方式铸在橡胶模具之内，即在原型表面上作为缺口或切口而存在的图案特征在橡胶模具的内表面上为凸起的图案或者突起。然后在橡胶模具内铸造出一个陶瓷造型。该陶瓷造型类似于原始的原型，但由于橡胶和陶瓷铸造过程中所固有的收缩率，上述陶瓷造型比原始的原型成比例地缩小。与原型相似，陶瓷造型包含在其内形成的表面图案特征。然后在陶瓷造型的周围铸制出一个钢制模具。再将陶瓷模具打碎并从模具中取出，这样可从所得到的钢制模具中铸制出多个高尔夫球棒手柄来。
上面所述的过程非常容易理解并且相当容易实现，但该过程具有明显的缺点。如上所述，每一次模制和铸制都伴随固有的收缩率，而收缩率可使得模制或铸制产品都稍微小于其基型或母模。由此，所需的最终产品一高尔夫球棒手柄的尺寸必须按比例增大从而生产出原型，这是一个不精确并且主要靠经验的过程。另外铸制过程所固有的不精确性，特别是铸制最终手柄模具的钢制模具可能生产出的成品上的表面图案的质量即表面图案特征的拐角和边缘的锐度等级降低。由于在每一个铸制步骤中存在的配准误差的复合，几个模具半块的配合在一起的接点或者接缝必需进行抛光，否则就需返工来消除接缝线。在多种情况下需要大范围抛光，这样可能遮断相邻的表面图案。上述过程很耗时间，因此不可能对新的或者不同的表面图案进行快速的检修。该生产过程可使得最终产品表面图案缺少细部并且在铸制过程之间缺乏连贯性。
利用放电加工机(EDM)进行加工在冶金技术领域是公知的，并且长期以来人们就认识到可将其应用在精确表面特别是那些包括嵌入的表面图案的切刻。在一个典型的模具腔室切刻实例中，EDM过程包括将所需的表面图案的负像切刻到一个电极内，上述电极通常利用石墨制造而成。在电极上施加高电压，相应的地电压线施加在模具毛坯之上，上述两个电极由绝缘流体分隔开。当将电极和模具毛坯放置较为靠近时(利用数字定位装置进行控制)，绝缘流体被电离并成为导电体，从而有瞬间放电电流穿过缝隙。与电弧焊机相似，该高强度的瞬间放电电流腐蚀了模具毛坯件上的少量材料。通过电极相对于模具毛坯件进行重新定位进行许多次的重复放电的腐蚀作用，模具毛坯件逐渐被腐蚀掉直至其呈现出电极的尺寸、形状以及表面图案的负像。
然而目前已经证明EDM加工不适合于加工高尔夫球棒手柄模具，这是因为需要复制出来的表面图案很复杂并且手柄的圆柱形形状是逐渐变细的。如下所解释的那样，为了在腔室中切刻出表面图案，EDM电极的直径必须比所需腔室的直径小，并且电极在腔室之内移动从而将图案平均地分配到模具腔室的表面。这样在较小直径的EDM电极内形成为高尔夫球棒手柄准备的表面图案之前必须对上述图案进行缩放，这样在图案接着被切刻到模具腔室之后即可对图案元素的直径和相对位置进行保存。常规的计算机辅助设计(CAD)软件可通过如下方式来完成该缩放过程将三维图案“展开”为平的、二维形式，在一维或者多维中应用线性放大因子，然后将被缩放的平的图案再“合成”为三维的形式。该技术对于规则的圆柱形状是很好的，但当应用于锥形形状上的表面图案时会导致变形。因此还没有一种方法可以将高尔夫球棒手柄图案精确的映射到锥形电极中，EDM加工不能在腔室之内精确地将图案复制出来，所以这种模具也不能生产出精确的高尔夫球棒手柄。
发明概述本发明涉及一种用于铸制高尔夫球棒手柄的模具，该模具包括一个大致圆柱形的腔室，该腔室具有至少一个锥形部分，并且该腔室包括通过放电加工机而在其上形成的高尔夫球棒手柄图案的负像。
另一方面，本发明涉及一种将高尔夫球棒手柄的图案传送到EDM电极上的方法，其中上述图案包括多个图案元素。该方法包括选择两个相应的尺寸参数，第一个参数与高尔夫球棒手柄图案相联系，第二个参数与电极相联系，确定第一尺寸参数与第二尺寸参数的比率，随着尺寸参数比率的变化而对于高尔夫球棒手柄图案相联系的图案元素进行缩放，这样即可将它们的弦关系保存下来，将被缩放的图案传送到电极上。
图1为一个高尔夫球棒手柄的透视图；图1A为高尔夫球棒手柄的一个纹理特征的放大视图，其放大地显示了手柄表面内的缺口；图2为根据本发明制造出的高尔夫球棒手柄模具的透视图；图2A为高尔夫球棒手柄模具的一个纹理特征的放大视图，其放大地显示了模具腔室表面的凸起；图3为描述高尔夫球棒手柄模具的较细部分的示意图；图4为描述高尔夫球棒手柄模具的较细部分和一个EDM加工电极的示意图；图5为表现高尔夫球棒手柄图案的CAD的透视图；图5A为表现高尔夫球棒手柄图案的CAD的一个纹理特征的放大视图，其显示出了该纹理特征被简化为两个刀具路径线；和图6为沿着高尔夫球棒手柄图案的轴线的俯视图，其描述了一个点从高尔夫球棒手柄图案平移到电极的数学过程。
本发明的详细描述本发明涉及一种铸制高尔夫球棒手柄的模具，其中通过放电加工(EDM)将表面图案刻录在模具腔室之内。本发明还涉及一种将高尔夫球棒手柄图案转换到EDM电极的方法，这样在模具加工过程中即可将图案元素之间的弦关系保存下来。
在描述本发明的模具生产和图案转换过程之前，首先对根据本发明生产出来的高尔夫球棒手柄进行简要的回顾。在图1中示出了这种手柄，该手柄通常由附图标记10来表示。高尔夫球棒手柄通常为圆柱形并且从顶部末端12到较小直径的口部14处的至少一部分是锥形的。高尔夫球棒手柄10由橡胶或类似合适的材料铸制而成。
多个图案元素被嵌入到高尔夫球棒手柄10的表面之内。例如这些图案元素可包括用附图标记16表示的生产商的商品名和/或标志。高尔夫球棒手柄的图案也可以包括样式名称、商标或其它标识符。通常，这些图案元素可以位于高尔夫球棒手柄10上的任何位置，并且也可以利用直线、圆和其它标记对其进行衬托。
另外，高尔夫球棒手柄10的表面图案可包括一组纹理特征20形式的图案元素。纹理特征20通常可为任何形状，如十字型、阴影线型、人字型、“S”型元素和其它类型的元素。如图1和1A所示，纹理特征20包括“十字”或“+”型图案。如图1A所示，这些图案元素是通过高尔夫球棒手柄10表面之内的缺口或空隙而形成的。
在铸制之后，通常地将一种对比油漆或颜料涂覆到高尔夫球棒手柄10的表面之上。配制和涂覆的颜料可使得上述颜料填满了包括形成在高尔夫球棒手柄10之内的表面图案的缺口或者空隙，即可包括高尔夫球棒手柄图案的标志16、纹理元素20和其它元素。然后对高尔夫球棒手柄10进行抛光，这样即可擦掉高尔夫球棒手柄10的表面上的颜料或油漆，同时保留位于表面图案的缺口之内的油漆。这样即可直观地将表面图案元素和高尔夫球棒手柄10的基色(典型的为黑色)识别开。
图2示出了一个用于铸制高尔夫球棒手柄10的模具的一半。手柄模具30由一段钢或其它合适的材料制造而成。一个腔室32形成在手柄模具30之内且其形状与高尔夫球棒手柄10通常的形状相同。高尔夫球棒手柄10的表面图案的负像形成在腔室32的表面之上。该像是“负”的，这是因为在感觉上它是显示在高尔夫球棒手柄10之上的表面图案的镜像，而且这些表面图案元素是凸起的。即它们在腔室32的已修整的表面上延伸，从而当进行铸制时可在高尔夫球棒手柄10的表面内形成相应的缺口。图2A示出了一个凸起的图案元素34，该图案元素34将在高尔夫球棒10之内形成纹理特征20。根据本发明，负表面图案图像或图案元素是通过EDM加工而在腔室32之内形成的。
图3示出了高尔夫球棒手柄模具30，显示出了高尔夫球棒手柄10的负图像在手柄模具腔室32之内形成之前的特征。通过研磨或其它合适的切削加工在模具30之内初步切刻出腔室32。这不是必需的并且可通过EDM加工而形成整个腔室32。然而通过研磨或者其它加工技术，腔室32被“粗略地”形成一个初始表面35。根据本发明，然后利用EDM加工技术来选择性地将腔室32扩大到已修整的表面33上，并将图案元素34的某些部分留在且凸起在已修整的表面33之上。
用虚线表示在加工过程中被切除掉的腔室32之内的过剩材料36。图3示出了将在最终模具30内出现的图案元素34。图案元素34通常可为任何形状。图案元素34的最大高度(相应于形成在高尔夫球棒手柄10之内最深的图案元素)在此被称为“特征高度”并由尺寸38来表示。最大特征高度由EDM加工系统规定参数来确定。
虚线39表示了在腔室32之内使用的EDM加工电极的最大直径，下面将对其进行全面的论述。用尺寸40来表示EDM电极相对于腔室32的初始表面35的偏移量。尺寸41表示了腔室32的直径。需注意的是该尺寸为腔室的一个已修整的表面到另一个已修整的表面的直径。腔室32的直径和EDM加工电极的直径之间的差值被称为电极“不足尺寸(undersize)”。通过特征高度38加上偏移量40然后乘以2即可计算出电极的不足尺寸。
图4示出了EDM电极40和部分形成的模具30。电极40具有与高尔夫球棒手柄10相同的锥形圆柱形，并且电极40在其表面之内切刻出了与高尔夫球棒手柄10相同的表面图案。然而电极40在沿着其长度上的每一点的直径比高尔夫球棒手柄10的直径小。如果电极40位于腔室32之内，则该减小的直径便于电极的移动。本领域技术人员可以很明显的看到EDM电极40不能被制造成其直径与腔室32的所需的最终直径41相同。如果是这样的话，当电极40进入到腔室32或者从腔室32缩回时，大约位于腔室32边缘的图案元素特征34将沿着过剩模具材料36完全被烧毁。因此EDM电极40具有较小的直径并可在腔室32之内移动，这样所有的图案元素34都可以被制造出来。图4中示出了该相对尺寸以及电极40的所需运动的一个例子。根据本发明的一个实施例，EDM电极40是“滚动”地穿过腔室32的内表面。该运动包括沿着如电极40上的箭头所示的精确路径的一个旋转分量和一个平移分量。当EDM电极40滚动穿过腔室32的表面时，过剩材料36将被烧掉。当一个图案元素切口44已在电极40内形成时，手柄模具30的材料不会被烧掉，并使图案元素特征34凸起在腔室32的已修整的表面33之上。
本领域熟练的技术人员可以认识到在腔室32之内电极40的滚动不是将图案从电极40转移到腔室32的表面上的唯一方法。例如，电极可以采用径向步进的方式，其中电极40的中心位于腔室32的中心处，并在一个给定的角度上径向地步进入腔室32或步进出腔室32，然后连续地增加角度直至180°，并在每一个角度增量处径向地使电极步进。在此也可以采用EDM加工的其它技术，所有这些都落入到了本发明所请求保护的范围之内。
上述EDM加工的方法提供了一种在用于铸制高尔夫球棒手柄10的高尔夫球棒腔室之内可形成任意的、复杂的表面图案的高效、经济的方法。然而，将高尔夫球棒手柄图案精确地转移给锥形的具有较小直径的电极上，这样当随后将图案切刻到手柄模具之内时，其图案元素保留了它们的弦关系，这对于在本领域中还没有较好的解决方法而言是一个巨大的挑战。将一个三维图案“展开”为一个平面表示；在一维或多维中线性地放大平面图案以及随后将平面图案“重新组合”为三维的表示，上述计算机辅助设计(CAD)方法不适合于锥形的三维形状上的表面图案。当锥形圆柱例如圆锥被展开为平面表示时，绕着其圆周的“直”线不是直的，而是弯曲的，则沿着该直线的所有图案元素都是弯曲的。当将放大的图案重新组合为一个较小直径的圆柱时，该图案的简单的线性放大将会导致图案元素的空间关系的变形。
根据本发明，高尔夫球棒10的三维表面图案以一种方式被转换到一个较小直径上(即EDM加工电极40的直径)，在该方式中当利用电极40随后将图案切刻到腔室32之内时，可以将表面图案的所有元素的空间关系保存下来。具体地说，图案元素之间的弦或者周界关系通过如下方式被保存下来计算参考位置的每一个元素的角度、通过一个比例因子而将该角度成比例放大或缩小并且对来自相同参考位置的被放大角度处的放缩或转换的元素进行定位。该被放缩的图案元素同时被重新定位到一个将该图案元素放置在电极40的表面上的直径上。该角度或者径向的转换在此被称为“弦缩放”(Cordal scaling)，下文将对此作详细论述。
另外根据本发明，通过将一些图案元素简化为其相应的刀具路径并在电极40加工阶段对相关联的刀具尺寸进行明确的控制即可简化图案的转换，也可对得到的图案元素特征的尺寸进行更为精确的控制。
图5示出了用标号50表示的高尔夫球棒手柄10的一个表面图案，该表面图案50可以提供在一个三维CAD计算机软件程序中。CAD图案50在三维空间中与一个虚拟地圆柱形锥形表面54相一致，上述锥形表面54具有与高尔夫球棒手柄10相同的尺寸。CAD图案50包含了相应于标志16的图案元素56以及高尔夫球棒手柄10的表面图案的其它元素。叠加在CAD图案50上的是三维笛卡尔坐标轴52。
CAD系统50另外还包括代表每一个纹理特征20(参见图1A)的刀具路径。在此使用的“刀具路径”指的是一种路径，数字铣床将沿着该路径在被加工件中切出一个图案元素来。例如通过利用具有适当宽度的切割工具沿着图5A所示的相应刀具路径58即可制造出图1A中所示的+型的纹理特征20。该替换在将图案转换到EDM电极之前对图案进行了简化。例如图1A中所示的每一个纹理特征20包括八个边和四个半圆，上述八个边和四个半圆精确地对齐，从而形成两个交叉的切口或沟槽。通过将纹理特征重新定义为如图5A所示的刀具路径58，上述形状被简化为两条线，并且可通过四个端点进行清楚的描述。这样通过将表面图案转换为描述实际图案元素的刀具路径的集合即可显著地降低图案的复杂性和描述图案元素的数据容量。另外通过画出数字铣床的刀具路径和分别指定相关的切割工具直径(即纹理特征20的每一个切口或沟槽的宽度)即可对纹理特征20的尺寸即每一个切口的宽度进行更为精确的控制。通常不仅是纹理特征元素58而是所有的图案元素56都可以由刀具路径来表示。
根据本发明，CAD图案50被转换到一个较小的直径上，并同时保留了所有元素的弦或圆周关系。这样可允许将该图案转送到具有较小直径的EDM加工电极40上，由此当电极40随后将图案切割到模具腔室32之内时，图案元素之间的弦关系即被保存下来。在此参考一个示范性的实施例来对该过程进行说明。当然，本领域普通技术人员能意识到可以采用多种方式、利用不同的算法或者数学分析来进行转换从而实现本发明。
在本发明的一个实施例中，通过根据图案50和电极40的弦比率将一个参考位置的图案元素的相对弦位置按比例缩放，这样CAD图案50即可被转换到一个较小直径的EDM加工电极40中。电极40的不足尺寸以及其直径都可以由特征高度38和偏移量40(参见图3A)计算出来。
在沿着CAD图案50的长度的任意一个参考点上(即沿着如图5所示的X轴)，图案50的直径被确定下来。该直径相应于沿着图案长度上对应点处的最终腔室32的直径41。根据如下公式可以计算出跨过腔室32的表面且需要包含在那个点处图案180°的弦长度LCLC=π(dC)2]]>在相应点处电极的直径(即沿着电极的长度在相同的距离处)可通过最终腔室32的直径41减去不足尺寸而被计算出来。要求精确的表示跨过该直径处的电极40的表面的图案50的180°的弦长度LF为LE=π(dE)2]]>则腔室32与电极40的弦比率为 需注意的是，因为最终腔室32的直径始终大于电极40的直径，所以该比率总是大于1。这样需表示沿着其长度在任意点的电极上CAD图案50的180°的角度覆盖率为 ，该角度覆盖率大于180°。通常在电极上需要表示的图案角度覆盖率比在腔室32内或者高尔夫球棒手柄10上的相应的角度覆盖率要大。换句话讲，与高尔夫球棒手柄10相比，图案将进一步“回绕”电极40的周围。这样至少需要两个电极来传送手柄模具30上的表面图案的整个360°。
对上面的方程式考察可以很明显的看到，弦比率可以被表达为腔室32的直径与电极40的直径的比率、它们的半径、圆周或其他尺寸参数的比率。为了更为清楚起见，下面依据弦长度对本发明的一个示范性实施例进行讨论，但本发明并不限于此。
因为沿着高尔夫球棒手柄10长度的每一个点上，特征高度38和偏移量40是相同的，相对于腔室32的直径41的电极40的不足尺寸也是相同的。这样，当高尔夫球棒手柄10的直径沿着其长度方向以通常任意方式变化时，电极的直径也相应变化，弦比率将保持恒定。因此沿着高尔夫球棒手柄10的长度方向的一个任意被选定的点上，弦比率仅需要被计算一次。
计算过弦比率之后，将CAD图案50转换到电极40的下一步是将CAD图案50简化为它们的图案基元。大多数CAD软件都可以自动地将任意复杂的图案简化为一个或者多个选定的图案基。在本发明的一个示范性实施例中，图案被简化为直线。另外，图案也可以被简化为多线、样条、弧或其他图案基。通过将图案简化为直线，每一个图案元素都可以由一组成对的端点来充分描述。因为整个CAD表面图案50位于一个三维表面上，并且电极40的表面具有一个完全相应的形状，所以CAD图案50的端点可以被独立的转换到电极40的直径上，并将端点重新连接在一起，从而在图案基元(即直线)中再次生成被转换的图案。在实施例中利用直线作为图案基元的另一个优点是被转换的直线可以作为数控铣床的刀具路径被输出，上述数控铣床可以将被转换的图案切削在电极40上。
表示CAD图案50的图案基元的端点通过弦缩放被转换到相应于EDM电极40的直径的直径处的一个表面上，然后对上述端点进行重新连接。该转换过程保存了图案中的所有其它端点之间的弦关系。下面参考图6对该转换过程进行说明。图6为在一个特定的X值处俯视CAD图案50的X-轴的视图。外圆表示了高尔夫球棒手柄10的表面，其中图案50位于上述表面之上。内圆(虚线)表示电极40的表面，其中图案50将被转换到上述电极表面之上。图5中的点P1相应于CAD图案50的一个端点；点P2是一个被转换的点(即电极40上的相应点)。依据笛卡尔坐标轴x、y、z由CAD计算机软件来对点P1进行描述。为了进行转换，固定x值，然后确定新的y、z值。P1(x1，y1，z1)首先被转换为极坐标关于y轴r1为其半径，Θ1为角度r1=y12+z12]]>Θ1=tan-1(|z1||y|)]]>注意为了便于下面的计算，在上面第二个方程中的绝对值算子使角度Θ1位于第一象限中。通过对P1的y、z坐标符号的标注，下面可对上述方程做出适当的修改，从而对象限偏移(做出说明。
计算图案元素之间的弦关系的参考位置被选定为与z轴相交叉。这样按弦缩放的角度就是这些关于z-轴的角度。角度Φ1由角度Θ1计算而得到Φ1＝(90-Θ1)然后根据弦比率 对Φ1缩放从而得到关于z轴的点P2的角度 然后计算出关于y轴的缩放角度θ2θ2＝(90-Φ2)点P1的半径减去电极不足尺寸(undersize)的一半从而将点P2放置于电极40的表面之上r2=r1-undersize2]]>被转换的点P2(r2，θ2)的笛卡尔坐标由下面用于直角三角形的三角方程来确定y2＝r2cosθ2z2＝r2sinθ2因为在转换过程中x轴的位置保持不变，x2＝x1这样即得到了点P2(x2，y2，z2)。注意对于第二个方程中的点P2，y2是负的。另外对于一些被转换的点P2而言，z2是负的，这是因为相对于初始CAD图案50而言，该图案需进一步“围绕”在电极40周围。
然后对CAD图案50中的每一个端点重复上述计算。再对被转换的端点进行重新连接，从而重现出被转换的图案，并且该图案被切割到EDM加工电极40中。需注意的是，由于每一个端点的弦角度由一个大于1的因子进行放大，电极40上被转换的图案所覆盖的表面的角度覆盖率将大于CAD图案50中的表面图案的角度覆盖率。换句话讲，相对于CAD图案50而言，图案将进一步“围绕”电极40。在图6中利用表示在y轴的下面延伸的电极图案表面的点线的延长线来对此进行说明。利用根据本发明的被转换到电极40上的图案50，通过EDM加工腔室32利用电极40将原始图案50以负像的方式复制在腔室32的表面之上，其中上述被复制的原始图案50的所有图案元素之间具有适当的弦关系。
虽然在此根据本发明的特定特征、方面和实施例对本发明进行了描述，但很明显，多种形式的变化、修改以及其他实施例都可能处于本发明的范围之内，因此所有的变化、修改和实施例都被认为是落入在本发明的构思和范围之内。所以本发明的实施例被认为是示范性的而不是限制性的，在后附的权利要求的内涵和等价范围之内的所有变化都是属于本发明的。
权利要求
1.一种用于铸制高尔夫球棒手柄的模具包括一个通常为圆柱形的具有至少一个锥形部分的腔室。所述腔室包括一个通过放电加工而在其上形成的高尔夫球棒手柄的负像。
2.如权利要求1所述的模具，其中所述高尔夫球棒手柄图案的负像是基于一个最初高尔夫球棒手柄图案的，并且所述负像和所述最初高尔夫球棒手柄图案包括相应的图案元素。
3.如权利要求1所述的模具，其中所述模具是通过如下方式形成的将来自最初高尔夫球棒手柄图案的表面图案传送到与所述放电加工机相关联的电极上；在相邻的所述模具腔室内移动其上具有被传送的表面图案的所述电极，从而可在所述模具腔室内形成所述最初高尔失球棒手柄图案相应的高尔夫球棒手柄图案的负像。
4.如权利要求3所述的模具，其中所述最初高尔夫球棒手柄图案和所述电极都包括至少一个锥形部分，并且沿着其长度方向在相应的位置上，所述电极的直径小于所述最初高尔夫球棒手柄图案的直径。
5.如权利要求4所述的模具，其中沿着所述电极的长度方向上在任何点处的所述电极的直径是下列各量的函数，即是对相应点上所述最初高尔夫球棒手柄图案的直径、所述腔室内的所述图案元素的最大特征高度以及所述电极相对于所述腔室的偏移量的函数。
6.如权利要求4所述的模具，其中被传送的表面图案越过所述电极表面的的角度覆盖率比所述表面图案越过所述最初高尔夫球棒手柄图案的角度覆盖率大。
7.一种用于铸制高尔夫球棒手柄的模具包括一个用于铸制高尔夫球棒手柄的腔室，该腔室具有一个表面和至少一个锥形部分；和一组由放电加工机形成的图案元素，上述图案元素位于腔室的表面之上以便在铸制过程中可以在所述高尔夫球棒手柄上形成相应的图案元素。
8.如权利要求7所述的模具，其中所述由放电加工机形成的图案元素是由一个上面具有多个相应的图案元素的电极形成的，通过所述电极在所述腔室之内旋转和平移将所述图案元素形成在所述腔室的表面上。
9.如权利要求7所述的模具，其中所述由放电加工机形成的图案元素是由一个上面具有多个相应的图案元素的电极形成的，通过所述电极在所述腔室之内径向步进将所述图案元素形成在所述腔室的表面上。
10.如权利要求8所述的模具，其中形成在所述电极之上的所述图案元素是基于和仿造一组与最初高尔夫球棒手柄图案相关的相应的图案元素的。
11.如权利要求10所述的模具，其中所述最初高尔夫球棒手柄图案的图案元素包括多个刀具路径；其中所述刀具路径按弦缩放并被传送到所述电极中。
12.如权利要求10所述的模具，其中所述最初高尔夫球棒手柄图案的所述图案元素包括多个刀具路径；所述直线的端点被转换到所述电极中；所述电极上的被转换的端点可以被再次连接，由此将所述图案元素转换到所述电极上。
13.如权利要求12所述的模具，其中所述端点到电极的转换包括通过与所述最初高尔夫球棒手柄图案有关的被选定尺寸参数和与所述电极有关的相应的尺寸参数的比率对所述端点进行弦缩放。
14.如权利要求2所述的模具，通过如下方式加工而成提供具有多个图案元素的最初高尔夫球棒手柄图案；使用一个放电加工机电极，该电极在沿着其长度方向上的点上的直径小于在相应点上所述最初高尔夫球棒手柄图案的直径；在所述电极的表面内形成多个图案元素，上述图案元素通常对应于所述最初高尔夫球棒手柄图案的图案元素；在相邻的所述腔室处对具有上述图案元素的所述电极进行定位；使上述电极相对于所述腔室对所述电极进行移动并将图案元素切刻入所述腔室的表面中，该图案元素通常对应于形成在所述电极的表面之内的所述图案元素。
15.如权利要求14所述的模具，其中相对于与所述最初高尔夫球棒手柄图案有关的图案元素对形成在所述电极上的图案元素按比例进行弦放大。
16.如权利要求15所述的模具，其中形成在所述电极之上的所述图案元素利用一个因子而被弦放大，该因子与一个选定的与所述最初高尔夫球棒手柄图案有关的尺寸参数和一个相应的与所述电极有关的尺寸参数的比率成比例或者相等。
17.如权利要求16所述的模具，其中所述尺寸参数是从包括直径、弦长度、半径和圆周的组中选定的。
18.一种将高尔夫球棒手柄图案的包括一组图案元素的表面图案传送到放电加工机电极的方法，上述方法包括选定两个相应的尺寸参数，第一个尺寸参数与所述高尔夫球棒手柄图案有关，第二个参数与所述电极有关的；确定第一尺寸参数和第二尺寸参数的比率；随着所述尺寸参数比率的变化而对与所述图案有关的图案元素进行弦缩放，并且将被缩放的图案传送到所述电极上。
19.如权利要求18所述的模具，其中所述尺寸参数比率大于1。
20.如权利要求18所述的模具，其中所述两个相应的尺寸参数分别是所述高尔夫球棒手柄图案和所述电极的横截面圆的直径。
21.如权利要求18所述的模具，其中所述两个相应的尺寸参数分别是沿着所述高尔夫球棒手柄图案的表面和所述电极的参考位置的选定角度的弦长度。
22.如权利要求18所述的模具，其中随着所述尺寸参数比率的变化而对所述图案元素的选定点的与所述高尔夫球棒手柄图案有关的图案元素按比例进行弦缩放包括如下步骤将一个参考位置的第一角度确定到一个选定点上；由所述尺寸参数比率而对所述第一角度进行缩放从而得到第二角度；将所述被缩放的点定位在所述参考位置的所述第二角度上。
23.一种对于表面图案的至少一个图案元素将高尔夫球棒手柄图案传送到放电加工机电极上的方法包括对所述图案元素的至少一个刀具路径部分进行识别；和利用一个与所述高尔夫球棒手柄图案有关的尺寸参数与一个相应的与所述电极有关的尺寸参数的比率而对所述刀具路径部分进行弦缩放。
24.如权利要求23所述的方法，还包括利用刀具将所述被弦缩放的刀具路径部分切割入所述电极中，其中上述切割工具的尺寸相应于所述高尔夫球棒手柄图案的所述至少一个图案元素的尺寸。
25.一种生产用于铸制高尔夫球棒手柄的腔室的方法，包括在一个放电加工机电极的表面上形成高尔夫球棒手柄图案；和利用所述放电加工机电极将相应的图案切割入所述腔室的表面中。
26.如权利要求25所述的方法，其中在放电加工机电极的表面形成高尔夫球棒手柄图案的步骤包括将一个表面图案从最初高尔夫球棒手柄图案传送到所述电极中，并将所述被传送的表面图案切割入所述电极的表面中。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述电极的直径小于所述最初高尔夫球棒手柄图案的相应直径，并且所述表面图案越过所述电极的表面所占据的角度覆盖率要比越过所述最初高尔夫球棒手柄图案的相应表面所占据的角度覆盖率大。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述最初高尔夫球棒手柄图案包括多个图案元素；其中，将所述表面图案从所述最初高尔夫球棒手柄图案传送到所述电极的步骤包括根据一个与所述最初高尔夫球棒手柄图案有关的尺寸参数和一个相应的与所述电极有关的尺寸参数的比率而对所述图案元素进行弦缩放。
29.如权利要求25所述的方法，其中通过上述电极在所述腔室之内同时进行旋转和平移并进行放电加工而实现所述切割步骤。
30.如权利要求28所述的方法，其中对所述电极的平移步骤包括在所述腔室之内沿着一个通常拱形路径对所述电极进行移动。
31.如权利要求25所述的方法，其中通过在所述腔室之内径向地步进所述电极而实施所述切割步骤。
全文摘要
一种在高尔夫球棒手柄腔室之内形成高尔夫球棒手柄图案的负像的方法包括:将一个最初的高尔夫球棒手柄图案转换到一个放电加工电极上,将该图案切割入电极表面,在模具腔室内旋转和平移电极同时进行放电加工。将最初的高尔夫球棒手柄图案转换到电极包括:对图案元素按比例进行缩放,这样当接下来图案被形成在手柄模具腔室之内时,图案元素的弦关系被保存了下来。
文档编号A63B53/14GK1371775SQ0210708
公开日2002年10月2日 申请日期2002年1月31日 优先权日2001年1月31日
发明者J·W·小汤普森, J·Q·瓦拉斯 申请人:东南工具及模具有限公司