TW201904710A - 車床及其刀具校正方法 - Google Patents

Abstract

一種車床及其刀具校正方法，該車床包含一個床台、一個帶動一個加工物旋轉的轉動機構、一個刀具裝置、一個可帶動該刀具裝置沿著一個Z軸及一個X軸移動的驅動機構，以及一個校正裝置，該刀具裝置具有一個刀座、一個刀具，以及一個將該刀具可轉動的安裝在該刀座上的轉向器，該刀具包括一個可對該加工物進行切削加工的刀尖。而該校正方法是利用該校正裝置所產生的一條檢測基準線與該刀尖的距離變化，來檢測該刀具的磨耗深度，再利用該磨耗深度的數值來調整該刀具裝置在一個切削位置時的座標位置，藉此達到校正步驟簡單、快速的目的。

Description

車床及其刀具校正方法

本發明是關於一種車床，特別是指一種可以校正刀具之座標位置的車床，以及該車床的刀具校正方法。

參閱圖1、2、3，習知車床1可帶動一個加工物10原地旋轉，並且對該加工物10的一個第一加工面101或者一個第二加工面102進行切削加工。該車床1包含一個床台11、一個安裝在該床台11上並用來夾持並帶動該加工物10旋轉的轉動機構12、一個驅動機構13，以及一個組裝在該驅動機構13上的刀具裝置14。該驅動機構13是利用數值控制(numerical control)方式，帶動該刀具裝置14沿著一個Z軸15以及一個X軸16往復移動，目的在於讓該刀具裝置14改變座標位置，以對該加工物10進行切削加工，所述驅動機構13通常是利用伺服馬達及滾珠導桿的配合來進行調整，由於該驅動機構13如何帶動該刀具裝置14移位並非本發明改良重點，不再詳述。

而該刀具裝置14具有一個安裝在該驅動機構13的一個載板131上的刀柄141、一個刀頭142，以及一個將該刀頭142可更換的組裝在該刀柄141上的固定件143，該刀具裝置14具有一條長度中分線144，而該刀頭142具有兩個斜面145，以及一個由所述斜面145交接而成的刀尖146，該刀尖146偏在該長度中分線144的一側，並突出於該刀具裝置14的其中一個側邊。當該刀具裝置14位在圖2所示的一個端面切削位置時，該刀尖146微碰觸該加工物10的該第一加工面101，並可對該加工物10的該第一加工面101進行切削作業。當該刀具裝置14位在圖3所示的一個外徑切削位置時，該刀頭142的該刀尖146將微碰觸該加工物10的該第二加工面102，並可對該第二加工面102進行切削作業。

習知車床1雖然可以藉由數值控制來設定該刀具裝置14的座標位置，以達到精準切削的目的。但因為該刀頭142的該刀尖146是以摩擦的方式進行切削，故該刀尖146逐漸磨耗、變短是無法避免的，如果該刀具裝置14被設定的座標位置不變，而該刀頭142的刀尖146因為耗損變短時，就無法對該加工物10進行精密的切削。為了改善以上缺失，習知車床1需要針對該刀具裝置14進行校正，所述校正包含一個X軸校刀步驟，以及一個Z軸校刀步驟。

在X軸校刀步驟，首先將加工物10夾持在該轉動機構12上，然後呼叫刀號使該刀具裝置14移到原先設定的座標位置，接著，利用該轉動機構12帶動該加工物10旋轉(即輸入轉向及轉速)。另外，利用一個圖中未示出的手輪帶動該刀具裝置14沿著該X軸16移近該加工物10，然後沿著該Z軸15調整該刀具裝置14的位置，並使該刀頭142的該刀尖146微碰觸該加工物10的該第二加工面102，並進行切削作業，之後讓該刀頭142退到安全距離，同時該轉動機構12也會停止運轉。最後量測該加工物10之第二加工面102被切削後的外徑變化，利用量測的數值來查座標值，即可輸入X軸刀長補正，利用數值控制系統計算，即可完成X軸校刀步驟。

而在Z軸校刀步驟，則是利用手輪調整該刀頭142的該刀尖146微碰觸該加工物10的該第一加工面101，即可設定該Z軸15的機械座標，之後讓該刀頭142退到安全距離，並使該轉動機構12停止運轉，接著，查座標值後輸入Z軸刀長補正，即可完成Z軸校刀步驟。即習知車床1是利用該刀頭142與該加工件10實際的接觸狀態，來重新設定該刀具裝置14在該X軸16及該Z軸15的實際機械座標位置。前述校正方法雖然可以提高切削的精確性，但是此種校正方法，需要分別測量X軸機械座標以及Z軸機械座標，故在校正時相當麻煩、費時。

本發明的目的，是在提供一種能夠克服先前技術的至少一個缺點的車床，以及該車床的刀具校正方法。

本發明的車床可對一個加工物的至少一個加工面進行切削加工，並包含一個床台、一個安裝在該床台上並可帶動該加工物旋轉的轉動機構、一個刀具裝置、一個將該刀具裝置安裝在該床台上的驅動機構，以及一個安裝在該床台上的校正裝置，該驅動機構可帶動該刀具裝置沿著一個Z軸及一個X軸移動，而該刀具裝置包括一個刀座、一個可轉動的安裝在該刀座上的轉向器，以及一個安裝在該轉向器上的刀具，該刀具包括一個位在一條長度中分線上的刀尖，而該校正裝置具有一個用來檢測該刀具之該刀尖的磨耗深度的校正器。

本發明車床的刀具校正方法，是利用該校正裝置的配合，來校正該刀具在一個切削位置的座標位置，所述校正裝置可產生一條檢測基準線，該刀具校正方法包含： 步驟(A)：利用該驅動機構帶動該刀具裝置由一個標準位置轉換到該切削位置，在該標準位置時，該刀具的該刀尖落在該檢測基準線上，而在該切削位置時，該刀具的該刀尖可切削該加工物的該至少一個加工面； 步驟(B)：利用該驅動機構帶動該刀具裝置由該切削位置轉換到一個與該標準位置之座標相同的檢測位置，此時，該刀具的該刀尖與該檢測基準線具有一段距離時，藉由該驅動機構帶動該刀具裝置沿著該長度中分線移動，直到該刀具的該刀尖落在該檢測基準線上，將產生一個磨耗深度的數值；及 步驟(C)：根據檢測的該磨耗深度的數值，以及該驅動機構的配合，來校正該刀具裝置在該切削位置的座標位置。

本發明有益的效果在於：利用在該床台上設置可產生檢測基準線的該校正裝置，以及改變該刀具裝置的結構，可以輕易的檢測該刀具之該刀尖的磨耗深度，進而達到快速且精確的校正該刀具裝置在該切削位置的座標位置。

參閱圖4、5、6，本發明車床2的一個實施例可對一個加工物10進行切削加工，該加工物10具有一個第一加工面101，以及一個圍繞一個中心軸線100設置的第二加工面102，該車床2包含一個床台21、一個安裝在該床台21上的轉動機構22、一個刀具裝置23、一個將該刀具裝置23安裝在該床台21上的驅動機構24，以及一個安裝在該床台21上的校正裝置25。該轉動機構22可夾持該加工物10，並且帶動該加工物10以該中心軸線100為中心旋轉。

該驅動機構24的結構並無特別的限制，主要受到一個圖中未示出的數值控制系統的控制，而帶動該刀具裝置23沿著一個Z軸26以及一個X軸27往復移動，該Z軸26與該中心軸線100平行，並垂直於該X軸27。在本實施例，該驅動機構24具有一個用來載裝該刀具裝置23的載板241、一個可帶動該載板241沿著該Z軸26往復移動的第一驅動單元242，以及一個可帶動該載板241沿著該X軸27往復移動的第二驅動單元243，該第一驅動單元242及該第二驅動單元243都是利用伺服馬達及滾珠螺桿的配合，帶動該載板241平移，由於利用第一及第二驅動單元242、243帶動該載板241沿著該Z軸26及該X軸27往復移動為習知技術，不再詳述。

該刀具裝置23具有一個安裝在該載板241上的刀座231，該刀座231具有兩個相對設置的側翼232，而該刀具裝置23還具有一個可轉動的安裝在該等側翼232之間的轉向器233，以及一個組裝在該轉向器233上的刀具234。該轉向器233具有一個夾頭235，而該刀具234包括一個組裝在該夾頭235上的刀柄236、一個菱形的刀頭237，以及一個將該刀頭237可分離的組裝在該刀柄236上的固定件238，該刀頭237具有兩個分別位於該刀具234之一長度中分線28相反側的斜面230，以及一個由該等斜面230交接而成的刀尖239，該刀尖239落在該長度中分線28上。

該校正裝置25具有一個組裝在該床台21上的支架251，以及一個組裝在該支架251上的校正器252，該支架251具有兩個平行間隔的側桿255，而該校正器252的種類並無特別的限制，主要用於感測物件，並可因為光線的發射而產生一條檢測基準線250，所述檢測基準線250可為雷射光、紅外光等等的光線，而該校正器252具有一個安裝在其中一支側桿255上的發射件253，以及一個安裝在另一支側桿255上的接收件254。

參閱圖4、7，本實施例該車床2在使用時，利用該數值控制系統來設定該刀具裝置23在一個切削位置時的座標位置，所述座標位置通常包含一個端面切削的座標位置，以及一個外徑切削的座標位置，即當該車床2要針對該加工物10的該第一加工面101進行切削加工時，只要選擇該端面切削的座標位置，該刀具裝置23即可移到圖7實線所示的位置，此時，該刀具234的該長度中分線28相對於該X軸27是偏轉一個預定的角度值，故該刀具234的該刀尖239將微碰觸該加工物10的該第一加工面101，藉由該轉動機構22帶動該加工物10旋轉，即可對該第一加工面101進行切削加工。

相同道理，當選擇該外徑切削的座標位置，該刀具234的該刀尖239將微碰觸該加工物10的該第二加工面102，並針對該第二加工面102進行切削加工。該刀具裝置23無論在進行端面切削或者外徑切削，該刀具234相對於該X軸27以及該該中心軸線100都是傾斜的，由於該X軸27與該檢測基準線250垂直，故在此狀態下，該刀具234相對於該檢測基準線250也是呈現傾斜狀態。

本實施例該車床2的該刀具234是利用該轉向器233的控制，相對於該中心軸線100偏斜一定的角度後，同樣利用該刀尖239和該加工物10的該第一加工面101或者該第二加工面102碰觸，以產生摩擦切削的動作，因此，當該刀具234在使用一段時間後，其刀尖239必然會因為磨損而逐漸的消耗變短，該刀具裝置23如果還在原來設定的座標位置進行削研磨，其切削的精確度必然不佳，為了維持精確的加工，該刀具裝置23的座標位置必需進行校正。

參閱圖7、8、9，為了校正該刀具裝置23在該切削位置時的座標位置，本實施例利用數值控制系統的控制，讓該刀具裝置23由圖7的該切削位置轉換到圖8所示的一個標準位置，在該標準位置時，該刀具234將藉由該轉向器233的控制轉向，並使得該長度中分線28垂直於該檢測基準線250，即在該標準位置時，該長度中分線28與該檢測基準線250之間具有一個夾角29，該夾角29較佳是90度，且該刀具234的該刀尖239落在該檢測基準線250上，此時表示，該刀具裝置23之該刀具234屬於標準狀態，不需要調整該刀具裝置23的座標位置。當該刀具裝置23由該標準位置轉換到該切削位置時，只要利用該轉向器233讓該刀具234偏轉一個預定的角度值，並利用該驅動機構24移動該刀具裝置23的座標，就可以輕易轉換到該切削位置。

當該刀具裝置23使用一段時間後需要校正時，同樣利用數值控制系統讓該刀具裝置23由圖7的切削位置轉換到圖9的一個檢測位置，該檢測位置的座標與該標準位置的座標相同，即在該檢測位置時，該長度中分線28與該檢測基準線250之間的夾角29也是90度。當該刀具234的該刀尖239因為磨損而內縮，導致該刀尖239沒有落在該檢測基準線250上，這時候即表示該刀具裝置23原先設定的座標位置需要調整。這時候，該驅動機構24會帶動該刀具裝置23沿著該X軸27往該檢測基準線250移近，直到該刀尖239落在該檢測基準線250上為止。

此時，該刀具裝置23調整的距離會被記錄，該段距離等同於該刀具234之該刀尖239的磨耗深度，利用該磨耗深度的數值，可以計算出該刀具裝置23在切削位置時的精確座標，即利用該磨耗深度的數值，來精確調整該刀具裝置23在切削時的座標位置，此處所述的座標位置可以是端面切削及/或外徑切削。當該刀具裝置23再度轉換到圖7所示的該切削位置時，除了該驅動機構24將帶動該刀具裝置23改變Z軸26及該X軸27的座標位置之外，藉由該轉向器233帶動該刀具裝置23偏擺一個預定的角度值，該刀具裝置23即可微碰觸該加工物10，並進行切削加工。

具體來說，本實施例該車床的刀具校正方法實質上包含以下步驟：

步驟(A)：利用該驅動機構24帶動該刀具裝置23由該標準位置轉換到該切削位置，在該標準位置下，且該刀具234的該刀尖239落在該檢測基準線250上，而在該切削位置時，該刀具裝置23將產生至少一個切削座標位置，在本實施例，所述切削座標位置包括對該加工物10的該第一加工面101進行切削的端面切削，以及針對該加工物10的該第二加工面102加工的外徑切削。

步驟(B)：利用該驅動機構24帶動該刀具裝置23由該切削位置轉換到該檢測位置，在該檢測位置時，其座標與標準位置時相同，且該刀具234將被該轉向器233帶動轉正，並使得該長度中分線28垂直於該檢測基準線250，所述刀具23的該刀尖239如果與該檢測基準線250間隔，藉由該驅動機構24帶動該刀具裝置23沿著該X軸27方向移動，當該刀具234的該刀尖239落在該檢測基準線250上，將測得該磨耗深度的數值。

步驟(C)：根據檢測的該磨耗深度的數值，以及該驅動機構24及該轉向器233的配合，來校正該刀具裝置23在切削時的座標位置及偏擺角度，所述座標位置包括端面切削及/ 或外徑切削。

由以上說明可知，本發明改變該刀具裝置23的結構，同時利用該校正裝置25的配合，來校正該刀具裝置23在該切削位置時的座標位置，前述結構不僅創新，所衍生的刀具校正方法，亦可快速且簡單的校正該刀具裝置23的座標位置，亦可提高產業利用價值。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

10‧‧‧加工物

100‧‧‧中心軸線

101‧‧‧第一加工面

102‧‧‧第二加工面

2‧‧‧車床

21‧‧‧床台

22‧‧‧轉動機構

23‧‧‧刀具裝置

231‧‧‧刀座

232‧‧‧側翼

233‧‧‧轉向器

234‧‧‧刀具

235‧‧‧夾頭

236‧‧‧刀柄

237‧‧‧刀頭

238‧‧‧固定件

239‧‧‧刀尖

230‧‧‧斜面

24‧‧‧驅動機構

241‧‧‧載板

242‧‧‧第一驅動單元

243‧‧‧第二驅動單元

25‧‧‧校正裝置

250‧‧‧檢測基準線

251‧‧‧支架

252‧‧‧校正器

253‧‧‧發射件

254‧‧‧接收件

255‧‧‧側桿

26‧‧‧Z軸

27‧‧‧X軸

28‧‧‧長度中分線

29‧‧‧角度

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一種習知車床的一個俯視示意圖； 圖2是該習知車床的一個不完整的俯視圖，圖中該車床的一個刀具裝置位在一個端面切削位置； 圖3是一個類似圖2的視圖，該刀具裝置位在一個外徑切削位置； 圖4是本發明車床的一個實施例的一個俯視示意圖； 圖5是該實施例的一個不完整的側視示意圖； 圖6是該實施例的一個立體圖，說明該車床的一個刀具裝置； 圖7是一個類似圖4的視圖，圖中該刀具裝置位在一個切削位置； 圖8是該實施例的一個校正示意圖，說明該刀具裝置與一個校正裝置的相對關係，且該刀具裝置位在一個標準位置；及 圖9是一個類似圖8的視圖，該刀具裝置位在一個檢測位置。

Claims (7)

1. 一種車床，可對一個加工物的至少一個加工面進行切削加工，並包含： 一個床台； 一個轉動機構，安裝在該床台上，用於帶動該加工物旋轉； 一個刀具裝置，包括一個刀座、一個可轉動的安裝在該刀座上的轉向器，以及一個安裝在該轉向器上的刀具，該刀具包括一個位在一條長度中分線上的刀尖； 一個驅動機構，將該刀具裝置安裝在該床台上，並可帶動該刀具裝置沿著一個Z軸及一個X軸方向移動；及 一個校正裝置，安裝在該床台上，並具有一個用來檢測該刀具之該刀尖的磨耗深度的校正器。
2. 如請求項1所述的車床，其中，該轉向器具有一個夾頭，而該刀具包括一個安裝在該夾頭上的刀柄、一個具有該刀尖的刀頭，以及一個將該刀頭可更換的安裝在該刀柄上的固定件，該刀頭還具有兩個往該長度中分線傾斜靠近並界定出該刀尖的斜面。
3. 如請求項1或請求項2所述的車床，其中，該校正裝置的該校正器具有一個可產生一條檢測基準線的發射件，以及一個與該發射件相對設置的接收件。
4. 如請求項3所述的車床，其中，該驅動機構具有一個用來載裝該刀具裝置的載板、一個帶動該載板沿著該Z軸往復移動的第一驅動單元，以及一個帶動該載板沿著該X軸往復移動的第二驅動單元。
5. 一種車床的刀具校正方法，利用一個校正裝置校正一個刀具在一個切削位置時的座標位置，所述校正裝置可產生一條檢測基準線，該刀具裝置具有一個刀具，該刀具包括一個用來切削一個加工物的刀尖，該校正方法包含： 步驟(A)：利用一個驅動機構帶動該刀具裝置由一個標準位置轉換到該切削位置，在該標準位置時，該刀具的該刀尖落在該檢測基準線上，而在該切削位置時，該刀具的該刀尖可切削該加工物； 步驟(B)：利用該驅動機構帶動該刀具裝置由該切削位置轉換到一個與該標準位置之座標相同的檢測位置，在該檢測位置時，該刀具的該刀尖與該檢測基準線具有一段距離，藉由該驅動機構帶動該刀具裝置移動，直到該刀具的該刀尖落在該檢測基準線時，將產生一個磨耗深度的數值；及 步驟(C)：根據檢測的該磨耗深度的數值，以及該驅動機構的配合，來校正該刀具裝置在該切削位置時的座標位置。
6. 如請求項5所述的車床的刀具校正方法，其中，該檢測基準線垂直於一條X軸，且在該步驟(B)中，該驅動機構帶動該刀具裝置沿著該X軸移動，並產生所述的磨耗深度的數值。
7. 如請求項5所述的車床的刀具校正方法，其中，該刀具有一個長度中分線，而在該標準位置及該檢測位置時，該長度中分線垂直於該檢測基準線，而在該切削位置時，該長度中分線相對於該檢測基準線偏斜一個預定的角度。