一种偏光片角部凸圆弧近似加工的方法与流程

1.本发明涉及液晶偏光片的侧边加工技术领域，具体为一种偏光片角部凸圆弧近似加工的方法。


背景技术：

2.液晶偏光片是用于生产电脑、手机等显示屏的原材料，首先将偏光片剪切成需要的尺寸（偏光片一般为矩形），然后，将剪切后的偏光片叠成一叠在磨边设备上进行四个侧边的铣削加工，使其侧边尺寸精度和加工表面质量满足产品的要求。具体过程是：传送台上设有多对夹具（每对夹具分为上夹具和下夹具），将叠成一叠的偏光片置于上下一对夹具中夹紧固定（偏光片能够沿其中心旋转），先由传送台传送到设备的加工位置，垂直于传送台移动方向的设备上的两伺服电机带动两加工电机相向向偏光片移动一定的加工位移，加工电机上带有的切削旋转刀盘对一叠偏光片进行切削。利用分割器或其他旋转装置将偏光片进行90度或45度旋转，完成四个侧边的加工，或对角部进行45度的倒角加工。无法完成对偏光片角部的凸圆弧加工或近似加工，也无法完成其他角度的倒角加工。


技术实现要素：

3.本发明目的是提供一种偏光片角部凸圆弧近似加工的方法，解决了现有技术无法完成偏光片角部凸圆弧近似加工和非45度倒角的加工，并通过控制加工余量和切削行程减少刀具磨削和提高加工效率的技术问题。
4.本发明是采用以下技术方案实现的：一种偏光片角部凸圆弧近似加工的方法，基本思路是：用多段加工完成的直线近似圆弧，直线是采用等分圆弧的切线，就是将需要加工的圆弧进行角度等分为多段圆弧，用每段圆弧的切线拟合成圆弧。每次加工一段圆弧的切线，下次加工相邻圆弧的切线，也就是追加一个等分角度后的切线，依次追加并加工，直至完成全部等分次数，就形成了一个近似圆弧。加工过程中，根据等分角度大小和圆弧半径，可以计算出切削量即加工余量，判断是否需要进行多次加工，减少刀具磨损；根据旋转角度及圆弧半径大小，确定工件的移动量即切削行程，减少加工空行程，提高加工效率。不同的圆弧或圆弧与直线间的连接，进行加工计算时，需追加已加工完成的圆弧角，通过圆弧或圆弧与直线的组合达到偏光片角部异形圆弧加工目的。
5.实施时，刀盘的移动方向与工件的移动方向垂直，工件能够绕其中心旋转；矩形的偏光片作为工件，在偏光片角部用多段加工完成的直线近似圆弧，直线是采用等分圆弧的切线，即：对偏光片角部需要加工的圆弧段进行等角度划分为多段圆弧，用每段圆弧划分点处的切线拟合成圆弧；每次加工一段圆弧的切线，下次加工相邻圆弧的切线，直至完成全部等分次数切线的加工后形成一个近似圆弧；具体包括如下步骤：第一步、确定角部加工圆弧的参数，包括：需要加工的角部整体范围、加工圆弧的拟等分次数、各圆弧半径、各圆弧角度；
如果角部由多段圆弧和直线组成，则确定每段圆弧的拟等分次数、各圆弧半径、各圆弧角度；如果角部由一段圆弧组成，则确定该段圆弧的拟等分次数、圆弧半径、圆弧角度；如果角部为一条直线时，则确定工件角部加工范围即可。
6.第二步、计算加工与工件侧边直接连接的第一段圆弧时工件需旋转的角度、实际切削量、刀盘移动的位置、工件被切削时切削距离；其中，工件的旋转角度计算：当为圆弧时，根据圆弧角度和等分次数及本次加工是第几次的数值计算出旋转角度；当为直线倒角时，根据输入的角部参数，利用反三角函数计算出旋转角度；实际切削量的计算：根据旋转角度和圆弧半径计算出切削量的值；刀盘移动位置的计算：实际是计算工件旋转中心与待加工等分段圆弧处切线之间的距离；根据工件的长短边尺寸、旋转角度、圆弧半径及切线的几何关系计算该距离；工件被切削时切削距离的计算：在刀盘移动到位后，根据几何关系计算出工件向刀盘移动至切削点的距离和工件继续移动刀盘开始切削后从切削点到切削完成时之间的切削距离，从而有效压缩工件移动的空行程。
7.第三步、加工圆弧时按圆弧拟等分次数分多次加工，首先加工与工件侧边直接连接的第一段圆弧，即加工第一等分角的切线；加工完成后，刀盘和工件各自回位，重返第二步计算，再次加工第二等分角切线；加工完成后，刀盘和工件再次各自回位，依次往返计算、加工，直至完成等分次数，完成第一段圆弧加工；如果整个角部只有一段圆弧时，角部凸圆弧的加工即宣告完成，无需继续加工；如果角部为一条直线时，仅需进行一次加工即可完成。
8.第四步、当整个角部由多段圆弧和直线组成时，此步开始加工与第一段圆弧连接的直线或第二段圆弧；由于第三步已经加工完成的角度和已经加工的角部范围，返回第二步，追加本次应有的角度后，再次计算各参数值，重复第二步和第三步的计算和加工过程，直至本段直线或圆弧加工完成。
9.第五步、重复上述的第二、三、四步直至整个角部曲线（近似凸圆弧）加工完成。
10.本发明所述的偏光片角部凸圆弧近似加工的方法，其关键点为：（1）采用圆弧切线的加工，完成近似凸圆弧。（2）每次加工完成一条切线后，刀盘和工件需各自回位，并通过计算确定每次加工时刀盘位置和工件的切削距离，以此确定每次工件移动的空行程距离，并精确压缩该空行程，提高加工效率。由于加工的是一叠偏光片，工件需移动一段距离后，才能完成整叠偏光片的切线加工，形成一个矩形面。如果刀盘与偏光片不分离，刀盘前后直线移动与工件旋转以插补方式运行，只能完成某一叠层高度上的圆弧，其他的偏光片无法切出圆弧。另外，受刀盘刀具的影响，无法进行往复形式的加工，因而工件和刀盘在加工完一段切线后需各自回位。
11.本发明方法设计合理，可以完成偏光片角部凸圆弧的近似加工和非45度倒角的加工，拓展了设备的应用范围，满足了不同客户的需求，具有很好的实际应用价值。
附图说明
12.图1表示本发明的角部参数输入参考示意图。
13.图2表示本发明的实际切削量计算参考示意图。
14.图3表示本发明的刀盘移动位置计算参考示意图。
15.图4表示本发明的工件移动位置计算参考示意图。
16.图5表示本发明的加工方法流程示意图。
17.图6表示本发明的角部参数输入组合示意图。
18.图7表示三种圆弧对比示意图。
19.图8表示图7中部分放大示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
21.一种偏光片角部凸圆弧近似加工的方法，实际加工时，刀盘的移动方向与工件的移动方向垂直，工件能够绕其中心旋转；矩形的偏光片作为工件，在偏光片角部用多段加工完成的直线近似圆弧，直线是采用等分圆弧的切线，即：对偏光片角部需要加工的圆弧段进行等角度划分为多段圆弧，用每段圆弧划分点处的切线拟合成圆弧；每次加工一段圆弧的切线，下次加工相邻圆弧的切线，直至完成全部等分次数切线的加工后形成一个近似圆弧；具体包括如下步骤：第一步、确定角部加工圆弧的参数，包括：需要加工的角部整体范围、加工圆弧的拟等分次数、各圆弧半径、各圆弧角度；如果角部由多段圆弧和直线组成，则确定每段圆弧的拟等分次数、各圆弧半径、各圆弧角度；如果角部由一段圆弧组成，则确定该段圆弧的拟等分次数、圆弧半径、圆弧角度；如果角部为一条直线时，则确定工件角部加工范围即可。
22.具体实施时，通过人机交互方式输入要加工的角部所需角部参数。如图1中所示，右侧图为左侧整体图中角部b的放大图。为方便叙述和实际操作，左侧整体图中，将工件的四角采用a、b、c、d加以区分，定义右上角为a、右下角为b、左下角为c、左上角为d，矩形工件的一组对应边为y、另一组对应边为x，
△
x为工件x向加工的部分，
△
y为工件y向加工的部分。需要加工的角部a的整体范围为ax、ay，需要加工的角部b的整体范围为bx、by，需要加工的角部c的整体范围为cx、cy，需要加工的角部d的整体范围为dx、dy，例如，图1中放大图（右侧图）所示加工角部b的凸圆弧由两边的圆弧和中间直线段组成，各圆弧半径r1、r2，各圆弧角度为θ1、θ2，各拟等分次数（加工次数）n1、n2等。各角部参数输入格式可参考图6形式，每个角的参数用前缀a、b、c、d加以区分。
23.第二步、计算加工与工件侧边直接连接的第一段圆弧时工件需旋转的角度、实际切削量、刀盘移动的位置、工件被切削时切削距离的计算。
24.（1）工件的旋转角度计算：当为圆弧时，根据圆弧角度和等分次数及本次加工是第几次的数值容易计算出旋转角度；当为直线倒角时，根据输入的参数bx与by的关系，利用反三角函数也可以容易的计算出旋转角度。例如：图1中若为直线倒角，则旋转角度α=arctan（by/bx）。图2中对应的总圆弧角度为3α，圆弧角度分为3等分，则需加工两次，第一次加工时的旋转角度为α，第二次加工时的旋转角度为2α。
25.（2）实际切削量的计算：参考图2，第一段切削量表示第一段圆弧角的切削量，第二
段切削量表示第二段圆弧角时的切削量。由图可以看出根据旋转角度α，圆弧半径r可以计算出切削量的值。要注意计算第二段的切削量时，切削量的起点位置是发生变化的。在加工流程中根据切削量的大小和设定刀具切割量大小进行比较，以确定本次的切削是否需要分开进行多次加工。
26.（3）刀盘移动位置的计算：参考图3（本实施例中角部仅为一段圆弧），实际是计算工件旋转中心o与ej之间的距离oh的值。根据工件的长边（b’a’和d’c’）尺寸、短边（b’c’和a’d’）尺寸，旋转角度α，圆弧半径r，通过图3的切线等几何关系可以计算出oh的距离。
27.刀盘移动位置的计算如下：角部由一段近似凸圆弧kgs构成，其中圆弧半径为r、圆弧角度为θ、拟等分次数为n。矩形工件的中心点为o；设：圆弧kgs加工前，工件长边与刀盘移动方向垂直，工件上靠近刀盘的长边两端点记为b’和a’，远离刀盘的长边两端点记为d’和c’；圆弧端点k为该圆弧与工件短边的切点，圆弧端点s为该圆弧与工件长边的切点，圆弧点g为加工第一等分角切线对应的切点，则圆弧kgs对应的圆心为l点；此时工件逆时针旋转后的旋转角度为α，则工件的b’点旋转至b点、a’旋转至a点，c’点旋转至c点，d’点旋转至d点。
28.oe和oj分别为矩形工件的中心延长线，ej为弧kgs过g点的切线，oh为过o点垂直于ej的垂线、且与a’b’交于t点，工艺上ej与a’b’平行则垂直于刀盘移动方向，lkbs为半径r的正方形；刀盘的移动位置oh的计算如下：工件长边b’a’=x，工件短边a’d’=y，圆弧半径=r，旋转角度=α则：oh=oj*cosα:
△
ohj
ꢀꢀꢀꢀ
=(op pj)*cosα
ꢀꢀꢀꢀ
=(y/2 pqtanα)*cosα:
△
pqj
ꢀꢀꢀꢀꢀ
=(y/2 (pb
–
bq)tanα)*cosα
ꢀꢀꢀꢀꢀ
=(y/2 (x/2
–
bq)tanα)*cosα
ꢀꢀꢀ
=(y/2 (x/2
–
(bs
–
qs))tanα)*cosα:lkbs
ꢀꢀꢀꢀꢀ
=(y/2 (x/2
–
(r
–
r*tan(α/2)))tanα)*cosα :
△
lsq即：刀盘移动位置至ej所在直线即可。
29.（4）工件被切削时切削距离的计算：在刀盘移动到位后，根据几何关系计算出工件向刀盘移动至切削点的距离和工件继续移动刀盘开始切削后从切削点到切削完成时之间的切削距离，从而有效压缩工件移动的空行程。
30.工件被切削时切削距离的计算如下：矩形工件短边的延长线段b’v与ej的左向延长相交于v点；过b点向a’b’作垂线交于n点，与vj相交于u点；连接ob’，ob和bb’；图4中：f点为bc与vj的交点，g点为圆弧kgs与vj的切点，u点为vj与bn的交点；b’n的计算：b’n=b’b*cos∠bb’n :等腰
△
obb’=2*ob*sin(α/2)*cos∠bb’n=2*(*sin(α/2))*cos(∠bb’o
‑
∠nb’o)
=2*(*sin(α/2))*cos((180
–
α)/2
–
arctan(y/x))vf=b’n
–
fu
ꢀꢀ
=b’n
–
bf*sinα=b’n
–
(r
–
r*tan((90
–
α)/2))*sinαvq=b’n uq
ꢀꢀ
=b’n bq*cosα=b’n (r
–
r*tan(α/2))*cosαfq= vq
–
vf即：工件向刀盘移动至切削点的距离为vf；工件继续移动刀盘开始切削后从切削点到切削完成时之间的切削距离为fq。
31.所以，切削距离就是图4中fq之间的距离，为有效压缩空行程，需分别计算vf与vq的距离值，再适当追加安全余量，就可以得到切削时移动的前后具体位置，从而压缩空行程，即工件在vf段内可以快速移动压缩空行程，在fq段内则缓慢移动（处于切削过程），提高加工效率。
32.本实施例中凸圆弧加工采用外切多边形方法，具体原因如下：如图7所示，共有三种圆弧近似方法。左半副是一种，等分连线法；右下角有两种，分别是内接多边形法和外切多边形法。（1）左半副等分连线法是要将矩形角部磨削成近似圆弧，将要切除的角部长度，按长度等分之后，互相连接形成；左上角为10等分，左下角为20等分，它们与圆弧的差值是一样的，并且比外切多边形的方法精度要差，故而舍弃。（2）右上角是角度10等分后，外切多边形与圆弧之间的差值计算，比左半副的精度要好，右下角单独图是差值。故本实施例选用了这种方法。（3）右下角是比较内接多边形和外切多边形近似方法。同样的角等分条件下，内接多边形比外切多边形要多加工一次。右下角等分为4个角，内接法加工4次，外切法加工3次。三种方法比较后选用了外切多边形方法。
33.第三步、加工圆弧时按圆弧拟等分次数分多次加工，首先加工与工件侧边直接连接的第一段圆弧，即加工第一等分角的切线；加工完成后，刀盘和工件各自回位，重返第二步计算，再次加工第二等分角切线；加工完成后，刀盘和工件再次各自回位，依次往返计算、加工，直至完成等分次数，完成第一段圆弧加工；如果整个角部只有一段圆弧时，角部圆弧或直线的加工即宣告完成，无需继续加工；如果角部为一条直线时，仅需进行一次加工即可完成。
34.第四步、当整个角部由多段圆弧和直线组成时，此步开始加工与第一段圆弧连接的直线或第二段圆弧；根据图5进行加工流程，但此时在图5流程中设置初值时，需考虑第三步已经加工完成的角度和已经加工的角部范围，即可根据图5流程继续完成圆弧或直线的加工。返回第二步，追加本次应有的角度后，再次计算各参数值，重复第二步和第三步的计算和加工过程，直至本段直线或圆弧加工完成。
35.第五步、重复上述的第二、三、四步直至整个角部曲线加工完成。
36.最后，依次完成工件四个角部的近似凸圆弧加工。
37.最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。