石材旋转楼梯三维螺旋体扶手的加工方法 [0002] 天然石材在室内大型空间得到普遍运用，但因石材属于脆性材料，不能弯曲，不像 金属材料或木质材料的楼梯扶手那样容易重复调整位置及形状，故其对一些复杂的异型加 工需一次成型，精度要求很高。石材旋转楼梯扶手就是一个典型的复杂异型构件，旋转楼梯 的扶手区别于平面圆弧扶手，平面圆弧扶手水平高度一个是固定的值，而旋转楼梯的扶手 是随着踏步的不断升高而不断抬高的。因此，旋转楼梯扶手是一个三维螺旋体的构件。 [0003] 目前国内暂时还没有专业的加工石材三维螺旋体的机器，传统做法是旋转楼梯扶 手经电脑辅助计算出最小外切扇形体后，工厂在最小外切扇形体六个面按照预制的模板画 轮廓线，采用手工打磨成型，虽然扶手轮廓已经画线，工人仍要靠手感和技术来控制扭曲的 造型曲面，通过反复修磨及拼接检查，加工出来的效果很大程度上取决于工人的加工经验 和技术水平，若要加工造型截面复杂的旋转楼梯扶手，其加工精度、加工质量、加工周期则 难以保证。
[0004] 本发明的目的是：提供一种石材旋转楼梯三维螺旋体扶手的加工方法，能实现机 械化、工厂化快速生产，加工精度高、加工质量高，加工周期短。 [0005] 本发明的技术方案是：一种石材旋转楼梯三维螺旋体扶手的加工方法，它包括下 述依次工艺步骤： a. 准备：利用计算机辅助计算，计算出石材三维螺旋体扶手的最小外切扇形体尺寸，力口 工出能满足加工出石材三维螺旋体扶手的石材最小外切扇形体坯料； b. 使用底面加工磨轮加工底面造型曲面，底面加工磨轮为圆柱形加工磨轮，加工时，其 旋转轴线倾斜角度Θ需和螺旋导轨的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨和外靠板临时组合固定， 共同控制加工物件围绕外靠板圆心和螺旋导轨做螺旋运动； c. 使用玻璃槽加工磨轮加工底面螺旋形玻璃槽，玻璃槽加工磨轮为圆柱形加工磨轮， 加工时，其旋转轴线倾斜角度Θ需和螺旋导轨的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨和外靠板临时 组合固定，共同控制加工物件围绕外靠板圆心和螺旋导轨做螺旋运动；玻璃槽的深度根据 设计调整玻璃槽加工磨轮的位置； d. 使用顶面加工磨轮加工顶面造型曲面，加工时,顶面加工磨轮的旋转轴线倾斜角度 Θ需和螺旋导轨的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨和外靠板临时组合固定，共同控制加工物件 围绕外靠板圆心和螺旋导轨做螺旋运动； e. 使用侧面加工磨轮加工内侧面造型曲面，加工时，侧面加工磨轮的旋转轴线倾斜角 度Θ需和螺旋导轨的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨和外靠板临时组合固定，共同控制加工物 件围绕外靠板圆心和螺旋导轨做螺旋运动； f.使用侧面加工磨轮加工外侧面造型曲面，加工时，侧面加工磨轮的旋转轴线倾斜角 度Θ需和螺旋导轨的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨和内靠板临时组合固定，共同控制加工物 件围绕内靠板圆心和螺旋导轨做螺旋运动。
[0006] 所述螺旋导轨为扇形螺旋导轨，扇形导轨的半径和三维螺旋体扶手视图投影半径 一致，其下端面为一扇形平面，方便和二维机械平稳固定，上端面为一螺旋面，其两端反向 倾斜角度Θ和三维螺旋体扶手两端反向倾斜角度Θ -致，厚度约为扶手倾斜角Θ最大垂 直高度的2?3倍，螺旋面根据两端反向倾斜角Θ平滑画轮廓线，将其多余的部分手工磨 削掉。
[0007] 所述外靠板为弧形靠板，其内半径和螺旋导轨的外半径一致，两端反向倾斜角Θ 和三维螺旋体扶手两端反向倾斜角度Θ -致，内弧长度基本和螺旋导轨一致，高度约为螺 旋导轨的2倍。
[0008] 所述内靠板为弧形靠板，其外半径和螺旋导轨的内半径一致，外弧长度基本和螺 旋导轨一致，高度约为螺旋导轨的2倍。
[0009] 所述顶面加工磨轮主体为内凹腰鼓形。
[0010] 所述侧面加工磨轮主体为带凸缘的瓶塞形。
[0011] 本发明的优点是： 1、本发明独创的利用石材常用的二维加工机械加工三维螺旋体扶手，实现机械化、工 厂化快速生产，提高加工精度，其加工精度为手工加工精度的3?4倍；加工精度的提高进 而使施工现场安装一次到位，避免传统加工误差使螺旋体扶手整体在安装拼接现场反复修 补，以及传统误差导致部分扶手构件报废，施工现场安装一次到位，扶手整体扭曲造型曲面 自然流畅，提高安装效率和观感效果，降低了项目风险，节约了石材资源及人工修补成本。
[0012] 2、本发明将现有加工技术中修磨步骤使用机械加工代替手工成型的问题。通过机 械化快速加工，使螺旋体扶手机械快速成型，大大缩短加工周期，约为传统加工周期的十五 分之一，大量节约了劳动力资源。
[0013] 3、本发明机械化加工，消除传统的手工反复修磨造成对扶手的加工误差，扭曲造 型曲面自然流畅，较传统手工加工其加工质量大大提高。
[0014] 4、本发明避免了传统手工加工的粉尘污染，减少了粉尘对工人产生的危害，保护 了环境，实现了绿色加工。




[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述： 图1为本发明的要加工的石材三维螺旋体扶手示意图。
[0016] 图2为本发明的石材三维螺旋体扶手外切扇形体坯料示意图。
[0017] 图3为本发明的石材三维螺旋体扶手外切扇形体坯料截面示意图。
[0018] 图4为本发明的石材三维螺旋体扶手外切扇形体坯料需磨削掉部分的分解示意 图。
[0019] 图5为本发明采用的螺旋导轨示意图。
[0020] 图6为本发明采用的外靠板示意图。
[0021] 图7为本发明采用的内靠板示意图。
[0022] 图8为本发明采用的螺旋导轨和外靠板临时固定示意图。
[0023] 图9为本发明采用的螺旋导轨和内靠板临时固定示意图。
[0024] 图10为本发明的加工工序的分解示意图。
[0025] 图11为本发明中利用底面加工磨轮加工底面造型面示意图。
[0026] 图12为本发明中利用玻璃槽加工磨轮加工螺旋形玻璃槽示意图。
[0027] 图13为本发明中利用顶面加工磨轮加工顶面造型面示意图。
[0028] 图14为本发明中利用侧面加工磨轮加工侧面造型面示意图。
[0029] 图15为本发明中利用侧面加工磨轮加工侧面造型面示意图。
[0030] 其中：1坯料中需修磨掉的部分；2坯料中需修磨掉的部分；3坯料中需修磨掉的 部分；4坯料中需修磨掉的部分；5底面加工磨轮；6玻璃槽加工磨轮；7顶面加工磨轮；8侧 面加工磨轮；9螺旋导轨；10外靠板；11内靠板。


[0031] 实施例：如图1至图15所示，一种石材旋转楼梯三维螺旋体扶手的加工方法，它包 括下述依次工艺步骤： a.准备：利用计算机辅助计算，计算出石材三维螺旋体扶手的最小外切扇形体尺寸，力口 工出能满足加工出石材三维螺旋体扶手的石材最小外切扇形体坯料。
[0032] b.使用底面加工磨轮5加工底面造型曲面，底面加工磨轮5为圆柱形加工磨轮， 加工时，其旋转轴线倾斜角度Θ需和螺旋导轨9的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨9和外靠板 10临时组合固定，共同控制加工物件围绕外靠板10圆心和螺旋导轨9做螺旋运动。
[0033] c.使用玻璃槽加工磨轮6加工底面螺旋形玻璃槽，玻璃槽加工磨轮6为圆柱形加 工磨轮，加工时，其旋转轴线倾斜角度Θ需和螺旋导轨9的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨9 和外靠板10临时组合固定，共同控制加工物件围绕外靠板10圆心和螺旋导轨9做螺旋运 动；玻璃槽的深度根据设计调整玻璃槽加工磨轮6的位置。
[0034] d.使用顶面加工磨轮7加工顶面造型曲面，加工时，顶面加工磨轮7的旋转轴线 倾斜角度Θ需和螺旋导轨9的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨9和外靠板10临时组合固定， 共同控制加工物件围绕外靠板10圆心和螺旋导轨9做螺旋运动。
[0035] e.使用侧面加工磨轮8加工内侧面造型曲面，加工时，侧面加工磨轮8的旋转轴线 倾斜角度Θ需和螺旋导轨9的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨9和外靠板10临时组合固定， 共同控制加工物件围绕外靠板10圆心和螺旋导轨9做螺旋运动。
[0036] f.使用侧面加工磨轮8加工外侧面造型曲面，加工时，侧面加工磨轮8的旋转轴线 倾斜角度Θ需和螺旋导轨9的倾斜角度Θ -致；螺旋导轨9和内靠板11临时组合固定， 共同控制加工物件围绕内靠板11圆心和螺旋导轨9做螺旋运动。
[0037] 修磨加工时，必须严格按照上述顺序加工，否则会因扶手顶面和侧面圆滑很难控 制进料方向无法完成全部加工过程。
[0038] 螺旋导轨9为扇形螺旋导轨，扇形导轨的半径和三维螺旋体扶手视图投影半径一 致，其下端面为一扇形平面，方便和二维机械平稳固定，上端面为一螺旋面，其两端反向倾 斜角度Θ和三维螺旋体扶手两端反向倾斜角度Θ -致，厚度约为扶手倾斜角Θ最大垂直 高度的2?3倍，螺旋面根据两端反向倾斜角Θ平滑画轮廓线，将其多余的部分手工磨削 掉。
[0039] 外靠板10为弧形靠板，其内半径和螺旋导轨9的外半径一致，两端反向倾斜角θ 和三维螺旋体扶手两端反向倾斜角度Θ -致，内弧长度基本和螺旋导轨9 一致，高度约为 螺旋导轨9的2倍。
[0040] 内靠板11为弧形靠板，其外半径和螺旋导轨9的内半径一致，外弧长度基本和螺 旋导轨9 一致，高度约为螺旋导轨9的2倍。
[0041] 顶面加工磨轮7主体为内凹腰鼓形。
[0042] 侧面加工磨轮8主体为带凸缘的瓶塞形。
[0043] 本发明采用独创的利用石材常用的二维加工机械加工三维螺旋体扶手，实现机械 化、工厂化快速生产，特别适用截面造型复杂的扶手。
[〇〇44] 应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案， 并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是限制。 总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代 以及改型。