JP2014121777A - 旋盤 - Google Patents

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天恩 張
wei-chuan Zhang
衛川 張
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見士 賈
Yang-Mao Peng
楊茂 彭
Jian Qu
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Abstract

【課題】本発明は、金具加工の効率及び金具の平滑度を向上することができる旋盤を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る旋盤は、台座、作業台、移動装置、及び旋削送り装置を備える。旋削送り装置は、移動装置に第一方向に垂直である第二方向に沿ってスライド可能に装着され、且つ送り駆動装置及びバイトを備え、バイトは、移動装置との連動によって第一方向及び第二方向に沿って移動し、送り駆動装置はバイトを第一方向及び第二方向に垂直である第三方向に沿って往復移動させ、旋盤は、更に移動装置に設置され、且つ旋削送り装置のバイトと隣接するミリング送り装置を備え、ミリング送り装置は、フライスを備え、移動装置はフライスを第一方向及び第二方向に沿って移動させ、ミリング送り装置はフライスを第三方向に沿って移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋盤に関し、特に旋削及びミリングができる旋盤に関するものである。
タブレットパソコン、携帯電話等の電子装置は金具を使用してケースを製造する場合がある。一般的に、該金具は上部とその上部の縁から垂直に延伸する側壁を有する。前記金具の上部の上面は非回転面であり、その上面の面積は側壁よりも比較的大きい。側壁は４つの側面と４つの角を有し、４つの側面は順に連接され、角は１つずつ左右に近接した２つの側面に接続されている。機械加工領域において、普段、ミリングによって金具加工を行う。しかし、ミリングは金具の上部を連続して加工することができず、上面に亀裂等が発生するため金具の平滑度が低い。従って、引き続き一連の表面処理を行って、上面の平滑度を高めなければならず金具の加工効率は低い。もしくは、旋削を採用して金具を加工する。しかしこの金具は４つの角を備えるため、旋削はその４つの角を加工することができない
以上の問題点に鑑みて、本発明は、金具加工の効率及び金具の平滑度を向上させることができる旋盤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、本発明に係る旋盤は、台座と、該台座に装着されている作業台と、前記台座に第一方向に沿って移動可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置する移動装置と、旋削送り装置と、を備える。前記旋削送り装置は、前記移動装置に前記第一方向に垂直である第二方向に沿ってスライド可能に装着され、且つ送り駆動装置及びバイトを備え、前記バイトは、前記移動装置との連動によって前記第一方向及び第二方向に沿って移動し、前記送り駆動装置は、前記バイトを前記第一方向及び前記第二方向に垂直である第三方向に沿って往復移動させ、前記旋盤は、更に前記移動装置に設置され、且つ前記旋削送り装置のバイトと隣接するミリング送り装置を備え、前記ミリング送り装置は、フライスを備え、前記移動装置は前記フライスを前記第一方向及び前記第二方向に沿って移動させ、前記ミリング送り装置は前記フライスを前記第三方向に沿って移動させる。
本発明に係る旋盤は、旋削送り装置及びミリング送り装置を備え、旋削送り装置のバイトがＺ軸方向に沿って高速で往復運動して、金具の上部を連続加工するため、一連の表面処理を行わなくてよい。故に、上面の平滑度を高めることができる。また、金具を連続加工する際、金具を何回も取り外したり、取り付けたりする必要がないため、金具の定位の精度、加工効率、及び加工質を向上することができる。
本発明に係る第一実施形態の旋盤の斜視図である。 図１に示した旋盤の分解図である。 図２に示した旋盤の旋削送り装置及びミリング送り装置の斜視図である。 図３に示した旋盤の旋削送り装置の分解図である。 本発明に係る待加工の金具の斜視図である。 図５に示した待加工の金具のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 本発明に係る第二実施形態の旋盤の一部の断面図である。
以下、図面に基づいて、本発明に係る金具加工方法について詳細に説明する。
図１及び図２を参照すると、本発明に係る第一実施形態の旋盤１００は、金具３００を複合加工することに用いられる。旋盤１００は、台座１０と、台座１０に装着され、且つ金具３００を固定するための作業台２０と、台座１０に移動可能に装着され、且つ作業台２０の上方に位置する移動装置３０と、移動装置３０にスライド可能に装着されている旋削送り装置４０及びミリング送り装置５０と、作業台２０、移動装置３０、旋削送り装置４０及びミリング送り装置５０に電気接続されている制御装置６０と、を備える。移動装置３０は、この制御装置６０の命令に基づいて、旋削送り装置４０及びミリング送り装置５０を連動してＸ軸方向（第一方向）／Ｙ軸方向（第二方向）に沿って移動させる。
台座１０は、基底部１１及び基底部１１上に間隔をあけて、且つ該基底部１１に対して平行に設置されている２つの支持体１３を備える。各支持体１３の前記基底部１１と反対の端面には、平行に、且つ間隔をあけて２つの第一レール１３１が設置されている。本実施形態において、この２つの第一レール１３１はＸ軸方向に沿って延伸している。
作業台２０は、基底部１１に回転可能に装着され、且つ２つの取り付け部２１と、第一駆動部材２３と、回転軸２５と、第二駆動部材２７と、を備える。２つの取り付け部２１は基底部１１の略中央にそれぞれ位置し、且つ２つの支持体１３の間に間隔をあけて設置されている。第一駆動部材２３は１つの取り付け部２１に設置されている。回転軸２５は第一駆動部材２３ともう一つの取り付け部２１とに接続されている。第一駆動部材２３は回転軸２５をＹ軸方向と平行なα軸回りに回転させる。第二駆動部材２７は回転軸２５上の略中央に設置され、且つ金具３００を連動してＺ軸方向（第三方向）と平行なβ軸回りに回転させる。第一駆動部材２３と第二駆動部材２７とは、制御装置６０にそれぞれ電気接続されている。本実施形態において、第一駆動部材２３と第二駆動部材２７は、ダイレクトドライブモータ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｍｏｔｏｒ）である。
移動装置３０は、２つの支持体１３上にスライド可能に装着されている。該移動装置３０は、その長手方向が２つの支持体１３の長手方向に垂直になるように作業台２０の上方に位置している。移動装置３０は、横梁３１と、横梁３１の両端に形成され、且つ２つの支持体１３にスライド可能にそれぞれ結合されるスライド台３３と、スライド台３３に装着されている第一駆動アセンブリ３５と、横梁３１に装着されている第二駆動アセンブリ３７と、を備える。横梁３１は、Ｙ軸方向に沿って延伸している。また、横梁３１には、互いに平行して２つの第二レール３１１が形成されている。各スライド台３３は第一レール１３１にスライド可能にそれぞれ結合される。第一駆動アセンブリ３５はスライド台３３の横梁３１と反対側の端面に設けられ、且つ支持体１３に結合される。第一駆動アセンブリ３５は第一レール１３１の一端に近接し、且つ横梁３１を支持体１３に対してＸ軸方向に沿って移動させることができる。第二駆動アセンブリ３７は、横梁３１の２つの第二レール３１１の間に固定され、且つ旋削送り装置４０及びミリング送り装置５０を駆動して第二レール３１１の長手方向（即ち、Ｙ軸方向）に沿って移動させる。第一駆動アセンブリ３５と第二駆動アセンブリ３７とは制御装置６０にそれぞれ電気接続されている。本実施形態において、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、全て高性能のリニアモータである。また、他の実施形態において、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、他の駆動部材でも良く、且つ第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７の数は、実際の必要に応じて設定することができる。
図３及び図４を併せて参照すると、旋削送り装置４０は、滑動板４１と、固定座４３と、バイトホルダ４５と、送り駆動装置４７と、バイト４９と、を備える。滑動板４１は横梁３１の第二レール３１１にスライド可能に結合される。滑動板４１は第二駆動アセンブリ３７によってＹ軸方向に沿って旋削送り装置４０及びミリング送り装置５０を駆動させる。滑動板４１の横梁３１と反対側の端面には４つのガイド部４１３がＺ軸方向に沿って設置されている。４つのガイド部４１３は２つのグループに分けられており、１つのグループに２つのガイド部４１３を有し、且つその２つのグループは互いに間隔をあけて設置されている。滑動板４１は基底部１１に近接する部分に突設されたインストールブロック４１５をさらに備える。インストールブロック４１５は２つのグループのガイド部４１３の間に位置する。固定座４３は滑動板４１のガイド部４１３から離れている一側に固定される。固定座４３は、両側に開口が設けられている筐体４３１及び該筐体４３１の両側に装着された２つの装着板４３３を備える。筐体４３１における滑動板４１に近接する内側面には、Ｚ軸方向に沿って２つの第一ガイドレール４３１７が設置されている。また、筐体４３１における滑動板４１と反対側の外側面には、第一ガイドレール４３１７と対応する位置に、ガイド凹部４３１８が設けられている。ガイド凹部４３１８の両側には、２つの第二ガイドレール４３１９が設置されている。２つの装着板４３３は、筐体４３１を封鎖するように筐体４３１の両側に固定された後、滑動板４１に設置される。
バイトホルダ４５は、主体部４５１及び該主体部４５１の長手方向に沿って、且つ短手方向の略中央部から垂直に突設しているスライド板４５３を備える。主体部４５１のスライド板４５３が位置する面には、スライダー４５１１が設置されている。スライド板４５３は、ガイド凹部４３１８から筐体４３１内に挿入されて、第一ガイドレール４３１７にスライド可能に設置される。この時、主体部４５１は筐体４３１の外部に位置し、スライダー４５１１は、第二ガイドレール４３１９にスライド可能に設置される。
２つの送り駆動装置４７は、固定座４３内にそれぞれ装着され、且つ制御装置６０にそれぞれ電気接続される。送り駆動装置４７は２つの駆動モジュール４７１を備える。２つの駆動モジュール４７１は、バイトホルダ４５を第一ガイドレール４３１７及び第二ガイドレール４３１９に沿って高速で駆動させる。本実施形態において、駆動モジュール４７１は、高性能のリニアモータである。各駆動モジュール４７１は、可動子４７１１及び固定子４７１３を備える。可動子４７１１は、装着板４３３の筐体４３１の内部に向かう面に固定される。また、駆動モジュール４７１の数は２つに限定されず、必要に応じて選択できる。例えば、送り駆動モジュール４７１は、１つの駆動モジュール４７１或いは３つの駆動モジュール４７１を採用することもできる。バイト４９は、主体部４５１における基底部１１に近接する一端に固定される。このバイト４９は金具３００の上部３０１を加工する。
ミリング送り装置５０は、リニア駆動機構５３と、連接板５４と、回転駆動部材５５と、フライス５７と、を備える。リニア駆動機構５３は、駆動部材５３１と、ウォームシャフト５３３と、ナット５３５と、を備える。駆動部材５３１は横梁３１の上方に位置するように滑動板４１に装着されている。ウォームシャフト５３３の両端は駆動部材５３１とインストールブロック４１５とにそれぞれ回転可能に接続される。ナット５３５はウォームシャフト５３３と組み合わされ、且つ連接板５４に固定される。連接板５４は、ガイド部４１３にスライド可能に設置されるように滑動板４１に装着される。回転駆動部材５５は連接板５４の滑動板４１から離れる側の端面に設置される。フライス５７は基底部１１に近接するように回転駆動部材５５に装着される。駆動部材５３１はウォームシャフト５３３によって、回転駆動部材５５及びフライス５７をガイド部４１３に対してＺ軸と平行な方向に沿って駆動させる。回転駆動部材５５はフライス５７をＺ軸と平行な軸線回りに回転させる。これにより、フライス５７によって金具３００を加工する。フライス５７は滑動板４１によって、Ｘ軸及びＹ軸と平行な方向に沿って移動することができ、且つリニア駆動機構５３によってＺ軸と平行な方向に沿って往復移動することができる。制御装置６０は台座１０に装着される。
旋盤１００を組み立てる際、先ず、作業台２０を２つの支持体１３の間に装着した後、横梁３１をスライド台３３を介して２つの支持体１３にスライド可能に設置する。次に、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７を横梁３１上に装着する。次に、旋削送り装置４０及びミリング送り装置５０を横梁３１上に並列して装着する。制御装置６０を台座１０に装着して、作業台２０と、第一駆動アセンブリ３５と、第二駆動アセンブリ３７と、旋削送り装置４０と、ミリング送り装置５０と、に電気接続する。
図５及び図６を参照すると、金具３００はタブレットパソコン、携帯電話等の電子装置のケースであり、略矩形のブロック状を呈している。金具３００は、上部３０１及び上部３０１の縁から垂直に延伸している側壁３０３を有する。上部３０１の面積は側壁３０３よりも大きい。本実施形態において、上部３０１の上面は非回転面である。側壁３０３の上部３０１と反対側の端面は略平面であり、且つ４つの側面と４つの角を有する。
使用する際、先ず、金具３００を作業台２０に固定し、制御装置６０は第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７を制御して、第一駆動アセンブリ３５は第一レール１３１をＸ軸方向に沿って移動し、第二駆動アセンブリ３７は旋削送り装置４０をＹ軸方向に沿って移動して、バイト４９は金具３００に対して初期位置に達する。続いて、第二駆動部材２７は金具３００を連動してβ軸回りに回転し、同時に、送り駆動装置４７はバイト４９を駆動してＺ軸方向に沿って高速で往復運動する。この際、バイト４９の高速で往復運動する際の幅及び速度と、第二駆動部材２７の回転速度とは、金具３００の加工部分の切削量に基づいてプログラムで設定され、金具３００の上部３０１を加工する。バイト４９の平面運動の跡は、螺旋状を呈す。バイト４９の加工が終わると、旋削送り装置４０は作動を停止する。
第二駆動アセンブリ３７は金具３００の上方に達するようにミリング送り装置５０を駆動する。リニア駆動機構５３は、フライス５７をガイド部４１３に沿って下方に移動させる。これにより、フライス５７は、金具３００の側壁３０３のある予定の位置まで達する。回転駆動部材５５がフライス５７を駆動して、金具３００の側壁３０３に対する切削加工を行う。金具３００の切削加工が終わると、移動装置３０は初期位置に戻り、作業台２０から金具３００を取り外す。勿論、作業台２０を動かさず、移動装置３０がミリング送り装置５０と連動して予定の経路に沿って金具３００の側壁３０３に対する切削加工を行うこともできる。また、金具３００のある特定の位置を加工する際、回転軸２５は金具３００を連動してα軸回りに一定の角度回転させ、第二駆動部材２７は金具３００を駆動してβ軸回りに回転させ、金具３００を特定の位置に動かすことができる。
本発明の旋盤１００は、旋削送り装置４０及びミリング送り装置５０を備える。旋削送り装置４０のバイト４９がＺ軸方向に沿って高速で往復運動して、金具３００の上部３０１を連続して加工し、一連の表面処理を行わないため、上面の平滑度を高めることができる。ミリング送り装置５０のフライス５７は、回転駆動部材５５の駆動によって回転して、金具３００の側壁３０３に対する切削加工を行う。従って、金具３００を加工する際、金具３００を何回も取り外したり、取り付けたりする必要がなくなり、金具３００の定位の精度、加工効率、及び加工品質を高める。移動装置３０が旋削送り装置４０とミリング送り装置５０とをＸ軸或いはＹ軸方向に沿って移動させて、旋削送り装置４０とミリング送り装置５０とはそれぞれＺ軸と平行する方向に沿って移動することができ、作業台２０が金具３００を駆動してα軸及びβ軸の回りに回転するため、金具３００の加工を更に便利にし、加工効率を高めることができる。
旋盤１００は、旋削加工或いはミリング加工の１つの加工を単独で行うこともできる。旋削送り装置４０は、金具３００の上部３０１の旋削加工に限らず、別の形状の金具３００も旋削加工することができる。ミリング送り装置５０は、金具３００の側壁３０３のミリング加工に限らず、金具３００の孔、溝等の構造もミリング加工することができる。勿論、金具３００における曲面の平滑度の要求が高くない場合、金具３００の加工面をミリング送り装置５０で加工することもできる。
旋削送り装置４０は、滑動板４１、固定座４３、及びバイトホルダ４５を省略することができる。この際、送り駆動装置４７を別の高速で往復運動する駆動機構に交換する。これにより、送り駆動装置４７をスライド可能に横梁３１の第二レール３１１に設置して、送り駆動装置４７がバイト４９を駆動してＺ軸方向に沿って高速で往復運動するように制御することができる。
また、ミリング送り装置５０は滑動板４１に設置しなくても良い。この際、独立した滑動板を設置し、該滑動板を横梁３１の第二レール３１１に設置し、且つミリング送り装置５０を第二レール３１１に取り付ける。これにより、ミリング送り装置５０と旋削送り装置４０との横梁３１における移動を独立に制御することができる。
リニア駆動機構５３の駆動部材５３１及びウォームシャフト５３３は、別の駆動機構に交換することができる。例えば、直線運動するシリンダーに交換し、シリンダーをスライド可能に第二レール３１１に設置し、回転駆動部材５５をシリンダーの駆動軸に固定する。これにより、ミリング送り装置５０は、連接板５４を省略することができる。
作業台２０は、１つの回転駆動部材を基底部１１に設置して、β軸回りのみに回転することもできる。
作業台２０を多軸の作業台に設置し、金具３００を連動して多軸移動を行うことで、容易に金具３００を多方面から加工することができる。
図７を参照すると、第二実施形態の旋盤は第一実施形態の金具加工方法を採用する。第二実施形態の旋盤は前記旋盤１００の構造に類似するが、異なる部分は、旋削送り装置（図示せず）が更にリニア駆動機構（図示せず）に隣接し、且つ滑動板４１ａに固定された旋削駆動機構（図示せず）を備えることである。滑動板４１ａは、スライド可能に横梁３１ａに設置され、固定座４３ａはスライド可能に横梁３１ａに設置される。旋削駆動機構は、固定座４３ａを駆動して、バイトホルダ及びバイト４９ａは連動してＺ軸のＺ１方向と平行する方向に沿って移動し、旋削送り装置４０はＺ１方向に沿って定位する。これにより、異なる形状の金具３００も加工できる。金具３００は回転軸（図示せず）の第二駆動部材２７ａに回転可能に設置される。
１００ 旋盤
１０ 台座
１１ 基底部
１３ 支持体
１３１ 第一レール
２０ 作業台
２１ 取り付け部
２３ 第一駆動部材
２５ 回転軸
２７、２７ａ 第二駆動部材
３００ 金具
３０１ 上部
３０３ 側壁
３０ 移動装置
３１、３１ａ 横梁
３１１ 第二レール
３３ スライド台
３５ 第一駆動アセンブリ
３７ 第二駆動アセンブリ
４０ 旋削送り装置
４１、４１ａ 滑動板
４１３ ガイド部
４１５ インストールブロック
４３、４３ａ 固定座
４３１ 筐体
４３１７ 第一ガイドレール
４３１８ ガイド凹部
４３１９ 第二ガイドレール
４３３ 装着板
４５ バイトホルダ
４５１ 主体部
４５１１ スライダー
４５３ スライド板
４５３１ ガイド部
４７ 送り駆動装置
４７１ 駆動モジュール
４７１１ 可動子
４７１３ 固定子
４９、４９ａ バイト
５０ ミリング送り装置
５３ リニア駆動機構
５３１ 駆動部材
５３３ ウォームシャフト
５３５ ナット
５４ 連接板
５５ 回転駆動部材
５７ フライス
６０ 制御装置

Claims (10)

  1. 台座と、該台座に装着されている作業台と、前記台座に第一方向に沿って移動可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置する移動装置と、旋削送り装置と、を備える旋盤において、
    前記旋削送り装置は、前記移動装置に前記第一方向に垂直である第二方向に沿ってスライド可能に装着され、且つ送り駆動装置及びバイトを備え、前記バイトは、前記移動装置との連動によって前記第一方向及び第二方向に沿って移動し、前記送り駆動装置が前記バイトを前記第一方向及び前記第二方向に垂直である第三方向に沿って往復移動させ、前記旋盤は、更に前記移動装置に設置され、且つ前記旋削送り装置のバイトと隣接するミリング送り装置を備え、前記ミリング送り装置は、フライスを備え、前記移動装置は前記フライスを前記第一方向及び前記第二方向に沿って移動させ、前記ミリング送り装置は前記フライスを前記第三方向に沿って移動させることを特徴とする旋盤。
  2. 前記旋削送り装置は、滑動板及び固定座をさらに備え、前記滑動板は前記移動装置に前記第二方向に沿って移動可能に装着され、前記固定座は前記滑動板に装着され、前記送り駆動装置及び前記バイトは前記固定座に装着され、前記旋削送り装置は、前記第三方向に沿ってスライドすることを特徴とする請求項１に記載の旋盤。
  3. 前記旋盤は、リニア駆動機構及び回転駆動部材を備え、前記リニア駆動機構は前記滑動板にスライド可能に設置され、前記回転駆動部材は前記フライスを回転させ、前記リニア駆動機構は前記回転駆動部材および前記フライスを前記第三方向に沿って移動させることを特徴とする請求項２に記載の旋盤。
  4. 前記リニア駆動機構は、駆動部材と、ウォームシャフトと、ナットと、を備え、前記駆動部材は前記移動装置の横梁の上方に位置するように前記滑動板に装着されて、前記ミリング送り装置は、連接板を備え、前記滑動板はインストールブロックを備え、前記ウォームシャフトの両端は、前記駆動部材と前記インストールブロックとにそれぞれ回転可能に接続され、前記ナットは前記ウォームシャフトと組み合わされ、且つ前記連接板に固定され、前記回転駆動部材は、前記連接板に固定されることを特徴とする請求項３に記載の旋盤。
  5. 前記滑動板には、前記第三方向に沿って形成されたガイド部が設けられ、前記連接板はスライド可能に前記ガイド部に設置されることを特徴とする請求項４に記載の旋盤。
  6. 前記旋削送り装置は、バイトホルダを備え、前記固定座には、前記第三方向に沿って第一ガイドレールが設置され、前記バイトホルダは前記第一ガイドレールにスライド可能に設置され、前記バイトは前記固定座と前記バイトホルダと接続されることを特徴とする請求項２に記載の旋盤。
  7. 前記バイトホルダは、主体部及び前記主体部から突設するスライド板を備え、前記スライド板の主体部と反対側の一端は、前記固定座に挿入されて、前記第一ガイドレールとスライド可能に接続され、前記主体部は前記固定座の外側に設置され、且つ前記バイトが固定されることを特徴とする請求項６に記載の旋盤。
  8. 前記送り駆動装置は、１つの可動子及び１つの固定子を備え、前記可動子は前記固定座に設置され、前記固定子は前記スライド板に設置されることを特徴とする請求項７に記載の旋盤。
  9. 前記作業台は、前記第三方向と平行する軸回りに回転できることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の旋盤。
  10. 前記作業台は、２つの取り付け部、第一駆動部材、回転軸及び第二駆動部材を備え、前記第一駆動部材は一方の前記取り付け部に設置され、前記回転軸は前記第一駆動部材と他方の前記取り付け部とに接続され、前記第二駆動部材は前記回転軸に設置され、且つ前記第三方向と平行な軸回りに回転し、前記第一駆動部材が前記回転軸を駆動させて、前記第二方向と平行する軸回りに回転させることを特徴とする請求項9に記載の旋盤。
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