JP2014018959A - 非回転曲面を備えるワーク - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、非回転曲面を備えるワークの鏡面度を向上することができる非回転曲面を備えるワークを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る非回転曲面を備えるワークは、旋盤によって加工される。
【選択図】図５

Description

本発明は、非回転曲面を備えるワークに関するものである。

従来の旋盤は、作業台を回転させ、旋盤用バイトが直線に移動するように設置する。従って、回転曲面を備えるワークしか加工することができず、非回転曲面を備えるワークは加工できないので、従来のフライスを利用して非回転曲面を加工する。図１は、フライスによって加工された非回転曲面を備えるワークの局部の写真である。フライスによってワークを加工する際、隣接している異なる切れ刃が順にワークを切削するので、ワークの表面に非連続の刀痕が残っている。観察してみると、図１に示したワークの非回転曲面の表面粗さは５μｍであり、加工した表面は表面粗さが大きく、且つ鏡面度が低いので、ワークの非回転曲面は、さらに面取り或いは研磨によって、刀痕を取り除かなければならない。従って、ワークの加工時間が長くなりコストもかかる。

以上の問題点に鑑みて、本発明は前記課題を解決し、非回転曲面を備えるワークの鏡面度を向上することができる非回転曲面を備えるワークを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る非回転曲面を備えるワークは、旋盤によって加工される。

本発明に係る非回転曲面を備えるワークは、旋盤によって加工されるので、非回転曲面の鏡面度を向上することができる。

従来のフライスによって加工された非回転曲面を備えるワークの局部の写真である。 本発明に係る旋盤の斜視図である。 図２に示した旋盤の一部分の斜視図である。 図３に示した旋盤の一部分の分解図である。 図２に示した旋盤によって加工された非回転曲面を備えるワークの斜視図である。 図５に示した非回転曲面を備えるワークのＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 図５に示した非回転曲面を備えるワークを加工する際、図１に示した旋盤の平面運動ルートを示す図である。 図５に示した非回転曲面を備えるワークの非回転曲面の局部の写真である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る旋盤について詳細に説明する。

図２乃至図４を参照すると、本発明に係る旋盤１００は、ワーク３００に対して加工を行う。旋盤１００は、台座１０と、駆動部材２０と、作業台３０と、２つの横梁５０と、４つの第一駆動アセンブリ６０と、送り装置７０と、を備える。作業台３０は前記台座１０に装着されている。２つの横梁５０は、台座１０に移動可能に装着され、且つ作業台３０の上方に位置する。送り装置７０は、２つの横梁５０にスライド可能に装着され、且つ該２つの横梁５０の間に位置する。

台座１０は、基底部１２と、基底部１２上に間隔をあけて平行に突設されている２つの支持体１４と、を備える。各支持体１４の前記基底部１２から離れている端面には、間隔をあけて、且つ平行に２つの第一レール１４２が設置されている。第一レール１４２は、Ｙ軸方向（第一方向）に沿って延伸している。２つの第一レール１４２の間には、第一スライド凹部１４４が形成されている。

作業台３０はほぼ円柱形であり、駆動部材２０を介して基底部１２に回転可能に装着されている。なお、作業台３０は２つの支持体１４の間に位置する。本実施形態において、駆動部材２０は、ダイレクトドライブモータ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｍｏｔｏｒ）である。作業台３０は、駆動部材２０の回転によってワーク３００を連動して回転させ、且つ作業台の回転速度は、１００回〜８００回／分である。

２つの横梁５０は、それぞれ２つの支持体１４上にＹ軸方向に沿ってスライド可能に装着されている。また、各横梁５０は、２つの支持体１４に垂直であり、且つ作業台３０の上方に位置する。各横梁５０は、支持部５２と、支持部５２の両端に形成されているスライド台５４と、を備える。支持部５２は長板状を呈し、且つスライド面５２２が形成されている。スライド面５２２には、互いに平行である２つの第二レール５２２２がＸ軸方向（第二方向）に沿って延伸して形成され、該２つの第二レール５２２２の間には、第二スライド凹部５２２４が形成されている。２つの横梁５０のスライド面５２２は互いに対向して設置され、且つ作業台３０に垂直である。各スライド台５４は矩形の板状を呈し、且つその底面には、対応する支持体１４の２つの第一レール１４２にそれぞれスライド可能に結合される２つの第一スライド部５４２が設置されている。本実施形態において、第一スライド部５４２の断面形状は、「Π」状を呈する。

４つの第一駆動アセンブリ６０は、固定子６２と、該固定子６２に対して相対運動する可動子６４をそれぞれ備える。その中で、２つの第一駆動アセンブリ６０は、２つの横梁５０を駆動してＹ軸方向に沿って移動させる。これに相応して、台座１０の各第一スライド凹部１４４には１つの固定子６２が固定され、各横梁５０の２つのスライド台５４には１つの可動子６４がそれぞれ固定されている。他の２つの第一駆動アセンブリ６０は、送り装置７０を駆動してＸ軸方向に沿って移動させる。これに相応して、各横梁５０の第二スライド凹部内には、１つの固定子６２が固定され、２つの可動子６４は、送り装置７０の両側にそれぞれ固定される。本実施形態において、第一駆動アセンブリ６０はリニアモーター（ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ）である。

送り装置７０は、第二駆動アセンブリ７２と、第二駆動アセンブリ７２を収容する固定座７４と、第二駆動アセンブリ７２にスライド可能に装着されているバイトホルダ７６と、バイトホルダ７６に固定されてワーク３００の加工に用いられる旋盤用バイト７８と、を備える。第二駆動アセンブリ７２は、旋盤用バイト７８をＺ軸方向において往復運動させる。固定座７４の前記２つの横梁５０にそれぞれ隣接する両側には、横梁５０の第二レール５２２２に対応する２つの第二スライド部７４２がそれぞれ設置されている。２つの第一駆動アセンブリ６０の可動子６４は、それぞれ固定座７４の両側の２つの第二スライド部７４２の間に固定される。第二スライド部７４２の構造は、第一スライド部５４２の構造と同じである。第二スライド部７４２は、第二レール５２２２にスライド可能に装着される。本実施形態において、第二駆動アセンブリ７２はリニアモーターである。

旋盤１００を組み立てる際、先ず、２つの横梁５０の各第一スライド部５４２を対応する第一レール１４２にそれぞれ結合させて、前記２つの横梁５０を台座１０にスライド可能に装着する。次いで、送り装置７０の固定座７４の各第二スライド部７４２を２つの横梁５０の対応する第二レール５２２２にそれぞれ結合させて、前記送り装置７０を前記２つの横梁５０にスライド可能に装着する。

旋盤１００を使用する際、駆動部材２０は、作業台３０を駆動して該作業台３０上のワーク３００を回転させる。２つの第一駆動アセンブリ６０は、２つの横梁５０を駆動してＹ軸方向に沿って移動させる。これにより、送り装置７０も２つの横梁５０のＹ軸方向への移動によってＸ軸方向に沿って移動する。他の２つの第一駆動アセンブリ６０は、送り装置７０を駆動してＸ軸方向に沿って移動させる。これにより、旋盤用バイト７８もＸ軸方向に沿って移動する。第二駆動アセンブリ７２は、旋盤用バイト７８を駆動してＺ軸方向において往復運動させる。以上により、旋盤１００はワーク３００に対して加工を行なう。本発明に係る旋盤２００によって加工されたワーク３００の三次元の曲面の表面粗さは、０．２μｍ〜１．０μｍである。

図５及び図６に示したように、ワーク３００は、タブレットパソコンのハウジングであり、アルミニウム合金で製造され、中空の矩形状を呈す。三次元の曲面３０１は非回転曲面である。三次元の曲面３０１の曲率の半径は、三次元の曲面３０１の中心部分から、その周辺部分に向けて徐々に小さくなっている。また、ワーク３００は、マグネシウム合金、アルミニウム、ステンレス鋼、他の金属等の材料或いは他の合金で製造することができる。また、ワーク３００は、パソコン、一体型パソコン、液晶ディスプレイ、液晶テレビ等のハウジングであることができる。

ワーク３００を加工する際、先ず、ワーク３００の制御パラメーターを入力する。旋盤用バイト７８のＹ軸における移動距離を固定値ａ、旋盤用バイト７８のＸ軸における移動範囲を０〜ｂ、移動速度をｖ＝ｂ／ｔ（ｔは加工時間である）、旋盤用バイト７８のＺ軸方向における高速往復運動の頻度をｆ、振幅をＨ、作業台３０の回転速度をｒと設定する。図７に示すように、ワーク３００の加工過程において、旋盤用バイト７８のＸ軸に沿って移動する始点Aは、ワーク３００の辺縁に位置し、旋盤用バイト７８のＸ軸に沿って移動する終点Oは、ワーク３００の中心に位置する。この中で、ａ、ｂ、ｖ、ｔ及びｆは全て固定値であり、Ｈは、旋盤用バイト７８のＸ軸に沿って移動することに従って徐々に小さくなる。作業台３０の回転速度は、１００回〜８００回／分間であり、旋盤用バイトの高速往復運動の頻度は、４００回〜２４００回／分間である。本実施形態において、作業台３０の回転速度rは、６００回／分間であり、旋盤用バイト７８のＺ軸方向における高速な往復運動の頻度ｆは、２４００回／分間である。

２つの横梁５０は、２つの第一駆動アセンブリ６０の駆動によって、送り装置７０をＹ軸と平行する方向に沿って、ワーク３００の上方にスライドさせる。この際、旋盤用バイト７８は、ワーク３００の上方に位置し、且つワーク３００の辺縁に位置する。送り装置７０は、別の２つの第一駆動アセンブリ６０の駆動によって、旋盤用バイト７８を、Ｘ軸方向にｖの移動速度でスライドさせ、駆動部材２０は、ワーク３００を駆動させてrの回転速度で回転させ、同時に、第二駆動アセンブリ７２の駆動によって、旋盤用バイト７８がＺ軸方向にｆの高速な往復運動の頻度で往復運動し、且つ往復運動の振幅Ｈは、送り装置７０のＸ軸方向に移動によって、徐々に小さくなる。

ワーク３００を加工する際、旋盤用バイト７８の平面運動ルート２００は、ほぼ螺旋状を呈し、旋盤用バイト７８が、ワーク３００の辺縁のAから、螺旋状の平面運動ルート２００によって、ワーク３００の中心点Oまで移動して、ワーク３００の表面に三次元の曲面３０１が加工される。図８は、旋盤２００によって加工されたワーク３００の三次元の曲面３０１の局部の写真であり、検測によって、ワーク３００の三次元の曲面３０１の表面粗さは、０．５μｍであり、且つ三次元の曲面３０１の表面には、螺旋状の旋盤用バイト７８のルートが形成されている。

本発明の旋盤１００は、旋盤用バイト７８のＺ軸方向と平行する方向への頻度ｆの高速な往復運動と、Ｈの往復運動の振幅が、時間によって変更する関係を御制して、形状が異なる非回転曲面のワーク３００を、加工することができる。

本発明の旋盤１００は、Ｘ軸のパラメーターを固定値として設定することができ、ワーク３００を加工する際、旋盤用バイト７８はＹ軸方向に移動すると同時に、Ｚ軸方向に高速往復運動する。つまり、Ｙ軸方向或いはＸ軸方向に移動すると同時に、旋盤用バイト７８はＺ軸方向に高速往復運動する。

本発明の旋盤１００は、送り装置７０に駆動によって、旋盤用バイト７８がＹ軸方向或いはＸ軸方向に移動すると同時に、Ｚ軸方向に高速往復運動して、螺旋状に移動ルートを形成して、旋盤用バイト７８が、ワーク３００に対して、連続的で且つ形状が異なる非回転曲面のワーク３００を加工することができる。また、ワーク３００の表面の鏡面度が高くなる（つまり、表面粗さが小さい）ので、旋盤加工した後に行う面取り或いは研磨のステップを省略することができるため、ワーク３００の加工コストを減らすことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

１００ 旋盤
２００ 平面運動ルート
３００ ワーク
３０１ 三次元の曲面
１０ 台座
１２ 基底部
１４ 支持体
１４２ 第一レール
１４４ 第一スライド凹部
２０ 駆動部材
３０ 作業台
５０ 横梁
５２ 支持部
５２２ スライド面
５２２２ 第二レール
５２２４ 第二スライド凹部
５４ スライド台
５４２ 第一スライド部
６０ 第一駆動アセンブリ
６２ 固定子
６４ 可動子
７０ 送り装置
７２ 第二駆動アセンブリ
７４ 固定座
７４２ 第二スライド部
７６ バイトホルダ
７８ 旋盤用バイト

Claims (9)

1. 非回転曲面を備えるワークにおいて、
   前記非回転曲面を備えるワークは、旋盤によって加工されることを特徴とする非回転曲面を備えるワーク。
2. 前記非回転曲面を備えるワークは、アルミニウム合金と、マグネシウム合金と、アルミニウムと、ステンレス鋼とのいずれか１つの材料によって製造されることを特徴とする請求項１に記載の非回転曲面を備えるワーク。
3. 前記非回転曲面を備えるワークは、タブレットパソコンと、パソコンと、一体型パソコンと、液晶ディスプレイと、液晶テレビと、のいずれかのハウジングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の非回転曲面を備えるワーク。
4. 前記非回転曲面を備えるワークの三次元の曲面の表面粗さは、０．２μｍ〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の非回転曲面を備えるワーク。
5. 前記非回転曲面を備えるワークは中空の矩形状を呈し、前記非回転曲面の曲率の半径は、前記非回転曲面の中心部分からその周辺部分に向けて、徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の非回転曲面を備えるワーク。
6. 前記旋盤は、前記ワークにおいて往復運動する旋盤用バイトと、前記ワークを回転させる作業台と、を備え、前記旋盤用バイトは、前記作業台と組み合わさって、前記ワークの表面に、非回転曲面加工することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の非回転曲面を備えるワーク。
7. 前記旋盤は旋盤用バイトを備え、前記非回転曲面には、前記旋盤用バイトによって螺旋状のルートが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の非回転曲面を備えるワーク。
8. 前記旋盤の旋盤用バイトの高速な往復運動の頻度は、４００回〜２４００回／分であることを特徴とする請求項６に記載の非回転曲面を備えるワーク。
9. 前記作業台の作業台８０の回転速度は、１００回〜８００回／分であることを特徴とする請求項６に記載の非回転曲面を備えるワーク。