TW301619B - - Google Patents

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3016x9 A7 A7 ______B7_ 五、發明説明（1 ) 發明背景 技術領域 本發明關於利用轉動刀具的切削方法，尤其關於利用 轉動刀具的心軸旋轉角控制切削方法，用於利用具有同時 多軸控制功能的N C切削刀具的切削。並且，本發明關於 利用轉動刀具的旋轉切削方法，尤其關於用於具有同時多 軸控制功能的N C切削刀具的切削的利用轉動刀具的旋轉 切削方法。 相關技術的敘述 到目前爲止，利用轉動刀具例如搪孔刀具的切削是以 轉動刀具安裝在心軸上，而在控制心軸的公轉速率的同時 ，容許心軸於軸向移動，亦即於Z軸方向移動的方式實施 ’因而於在工作台上的工作形成为具半徑的鑽孔。 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此切削稱爲搪孔，其中工作台上的工作沿著垂直於心 軸的旋轉軸線的平面被相對移位，亦即相對於心軸於X軸 及Y軸方向被相對移位，以被定位用於搪孔，當利用轉動 刀具對工件搪孔'時，工作於定位維持固定。因此，搪孔限 於具有由轉動刀具的刀具半徑決定的內徑的直孔的切削。 至於靥於彈簧切削的切削方法，日本特許公開專公告 等SHO 63 — 54485號揭τρτ —種切削方法’其中 使用具有與要被切削的工作相同的截面幾何形狀的型成彈 黄、轉動刀具’實施X軸，γ軸，及Ζ軸三維方向的進刀控 制，且控制繞型成彈簧轉動刀具的ζ軸的旋轉角，亦即控 本紙張尺度適用中國國家標準（CN'S ) Α4规格（210Χ297公釐） ~ 一 4 - 301619 A7 B7 五、發明説明（2 ) 制C軸的旋轉角，使得型成彈簧轉動刀具相對於刀具移動 軌跡的向前方向永遠面向前方。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 傳統的利用轉動刀具的切削爲藉著只旋轉轉動刀具而 實施的簡單的心軸旋轉切削，而切削限於直孔的切削，另 外，切削的孔徑是由轉動刀具的刀具半徑無條件地決定， 因而必須對每一切削孔徑預備具有所需刀具半徑的轉動刀 具；及在每次切削孔徑改變時，以適合於切削孔徑的另一 轉動刀具交換安裝在心軸上的轉動刀具。在此情況中，轉 動刀具的刀具半徑的尺寸精確度直接影響切削精確度，因 而爲獲得所需的切削精確度，必須精確實施刀具的預設定 ，使得轉動刀具的刀刃位置以高精確度被設定。 在只利用旋轉轉動刀具來實施簡單的心軸旋轉切削中 ，切削方向只有與心軸的軸向一致的方向，而無法實施相 對於心軸的中心軸線傾斜的搪孔及類似者，因而必須精確 地實施工件在工作台上相對於心軸的中心軸線的定位。 經濟部中央橾隼局貝工消费合作社印裝 即使是工件的切削部份幾何形狀例如孔徑在切削前或 切削時被自動地測量以設定切削深度，切削的孔徑仍由轉 動刀具的刀具半徑機械式地決定，因而在每次切削孔徑改 變時，必須根據切削深度實施刀具交換或手動改變轉動刀 具的刀刃的凸出。 日本特許公開專利公告第SHO 63-54485 號中揭示的切削方法爲對刨床切削的修正，其中藉著X軸 ，丫軸，及Z軸三軸的移動發展切削運動；C軸只跟隨移 動以改變相位；切削速是由X軸，Y軸，及Z軸三軸的進 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规格（210X297公釐） 5 A7 30x619 _^_B7_ 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 刀速率決定，且大約爲5至4 0公尺/分鐘，此未到達使 用轉動刀具的旋轉切削的切削速率，而爲刨床切削的最大 速率；實施的切削限於型成彈簧轉動刀具切削，例如於X 軸，Y軸，及'Z軸三維方向任意改變的幾何形狀的起槽》 並且，轉動刀具的前傾角是由轉動刀具的尖端幾何形 狀及轉動刀具對心軸的安裝角機械決定，使得即使切削孔 徑相同，當容許前傾角根據要被切削的材料種類及類似者 改變時，必須實施刀具交換，刀具安裝角的改變，及類似 者。 並且，在利用傳統的轉動刀具的切削中，在實施粗切 削，中間精切削，及精切削的場合，分別需要粗切削的轉 動刀具，中間精切削的轉動刀具，及精切削的轉動刀具， 因而即使對於一次搪孔也必須實施刀具交換。 另外，在有去角的場合，另外需要去角的轉動刀具， 當實施去角時也需要實施刀具交換》 刀具交換使切削工具例如切削機的操作率降低。 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 到目前爲止，利用轉動刀具例如搪孔刀具的旋轉切削 的實施方式爲轉’動刀具安裝於心軸，而在控制心軸的公轉 速率的同時，容許心軸於軸向移動，因而於在工作台上的 工件形成具有刀具半徑的孔，亦即實施搪孔。 在搪孔中，連續的切削，尤其是具有大展性的切削材 料例如軟鋼及鋁的切削造成以連續形成發展的切屑，而切 屑可能纏繞搪孔刀具的搪孔桿。切屑的纏繞干擾切換連續 搪孔。 本纸張尺度適用中國國家標準（CN’S ) A4规格（210X297公釐） -6 - A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 並且，纏繞搪孔桿的切肩到達刀具夾持器的自動刀具 交換V槽，而造成自動刀具交換不能實施，或是刀具意外 地掉落。 因此，到目前爲止，在切削具有大展性的切削材料時 ，已採取措施使得刀刃設置有斷屑器以將切屑斷成短件， 或是使得切削材料已在切削面上預先被切削形成具有根據 搪孔的切削裕度的深度的鍵槽形分離槽，藉由分離槽的形 成，實施不連續的切削以使切屑不連續。 藉著斷屑器及類似者的斷屑取決於切削條件，並不能 保證完全不連續的切屑，因而不能解決此問題。 雖然以分離槽可確實使切屑不連續，但是須要切削分 離槽，因而增加工時。 發明概說 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 本發明鑒於上述問題而形成，本發明的目的爲提供一 種新穎的切削方法，藉此方法可利用單一轉動刀具有效率 地實施任意內徑的搪孔及任意外徑的外周邊的切削，以及 推拔切削，球面’切削，多邊形切削，螺紋切削，凸緣面切 削，及任意幾何形狀切削，而不論刀具半徑爲何，另外’ 藉此方法可實施高度精確的切削，不論刀具半徑爲何。 另外，本發明的另一目的爲提供一種切削方法，藉此 方法可實施傾斜於心軸的中心軸線的孔或凸緣的切削，且 在施加傾斜切削時，可補償工件相對於心軸中心軸線的定 位誤差，藉此方法也可在不需交換刀具下根據切削部份幾 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） -7 - 經濟部中央標牟局員工消費合作社印製 ^1619 A7 ____B7___五、發明説明（5 ) 何形狀的自動側量而以所需的切削深度實施一系列的切削 〇 爲達成上述目的，本發明的心軸旋轉角控制切削方法 之特徵爲可定量控制繞本身的中心軸線的旋轉角的心軸安 裝有轉動刀具；藉著沿著垂直於上述心軸的旋轉軸線的至 少一平面的軸向控制，可容許心軸與工件相對變位，使得 心軸中心對於工件的相對移動軌跡符合要被切削的幾何形 狀，因而容許實施心軸與工件之間的相互內插運動：上述 心軸的旋轉角以對上述軸向控制所需的相互關係被同步控 制，因而使轉動刀具的刀刃對於工件的切削面的方向於心 軸的全旋轉角位置被維持於所需方向，然後將工件切削成 由由於上述的相互內插運動而形成內插軌跡所決定的幾何 形狀。 並且，本發明的心軸旋轉角控制切削方法之詳細特徵 爲在如申請專利範圍第1項的心軸旋轉角控制切削方法中 ，根據工件的切削軸線或切削面對上述心軸的中心軸線的 傾斜度，校正上述心軸對上述工件的相對位移的軸向控制 位準，因而將工件的切削軸線或切削面對上述心軸的中心 軸線的傾斜分量給與上述心軸與上述工件之間的上述相互 內插運動，然後切削切削軸線傾斜於心軸的中心軸線的內 /外周邊面或傾斜凸緣面。 另外，本發明的心軸旋轉角控制切削方法之詳細特徵 爲在如申請專利範圍第1項的心軸旋轉角控制切削方法中 ，自動測量由於工件的定位誤差所造成的工件的切削軸線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 (請先閲讀會面之注意事項再填寫本頁)

-8 _ B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（ 6 ) 或 切 削 面 對 正 常 狀 態 的 傾 斜 度 » 且 根 據 傾 斜 度 校 正 上 述 心 軸 對 上 述 工 件 的 相 對 位 移 的 軸 向 控 制 位 準 * 因 而 將 工 件 的 切 削 軸 線 或 切 削 面 對 上 述 心 軸 的 中 心 軸 線 的 傾 斜 補 償 分 量 給 與 上 述 心 軸 與 上 述 工 件 之 間 的 上 述 相 互 內 插 運 動 9 然 後 切 削 根 據 正 常 狀 態 中 的 切 削 軸 線 的 內 / 外 周 邊 面 或 傾 斜 凸 緣 面 〇 並 且 > 本 發 明 的 心 軸 旋 轉 角 控 制 切 削 方 法 之 詳 細 特 徵 爲 在 如 串 請 專 利 範 圍 第 1 至 3 項 中 任 一 項 的 心 軸 旋 轉 角 控 制 切 削 方 法 中 藉 著 白 動 測 量 工 件 的 切 削 部 份 幾 何 形 狀 來 決 定 切 削 開 始 尺 寸 而 以 切 削 開 始 尺 寸 根 據 上 述 心 軸 對 上 述 工 件 的 相 對 位 移 決 定 上 述 轉 動 刀 具 的 切 削 位 準 〇 並 且 本 發 明 的 心 軸 旋 轉 角 控 制 切 削 方 法 之 詳 細 特 徵 爲 在 如 串 請 專 利 範 圍 第 1 至 4 項 中 任 — 項 的 心 軸 旋 轉 角 控 制 切 削 方 法 中 在 切 削 中 途 白 動 測 量 工 件 的 切 削 部 份 幾 何 形 狀 .， 且 白 動 決 定 精 切 削 所 需 的 切 削 尺 寸 然 後 以 此 切 削 尺 寸 根 據 上 述 心 軸 對 上 述 工 件 的 相 對 位 移 決 定 上 述 轉 動 刀 具 的 切 削 位 準 〇 並 且 根 據‘ 本 發 明 的 心 軸 旋 轉 角 控 制 切 削 方 法 之 詳 細 特 徵 爲 使 用 經 由 -- 刀 尖 接 A-IJM 觸 工 件 的 單 鋒 轉 動 刀 具 成 爲 上 述 的 轉 動 刀 具 0 並 且 > 本 發 明 的 心 軸 旋 轉 角 控 制 切 削 方 法 之 詳 細 特 徵 爲 藉 著 同 時 控 制 在 至 少 同 一 平 面 上 相 互 交 叉 的 兩 軸 來 實 施 上 述 的 軸 向 控 制 且 兩 軸 的 別 軸 向 控 制 的 實 施 方 式 劃 出 由 包 含 相 互 具 有 9 0 0 相 位 差 的 三 角 函 數 的 函 數 方 程 式 所 界 請 先 閱 讀 背 之 注 寫· 本 頁 良紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 2 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 __ 五、發明説明（7 ) 定的軌跡。 在本發明的心軸旋轉角控制切削方法中，在藉著心軸 對工件的相對軸向控制而正實施心軸與工件之間的相互內 插運動的同時，藉著同步控制心軸對於軸向控制的旋轉角 以於心軸的全旋轉角位置將轉動刀具的刀刃對工件的切削 面的方向維持於所需方向，因而將工件切削成由由於相互 內插運動而形成的內插軌跡所決定的幾何形狀。 並且，在本發明的另一心軸旋轉角控制切削方法中， 根據工件的切削軸線或切削面對心軸的中心軸線的傾斜度 ，校正上述心軸對上述工件的相對位移的軸向控制位準， 且將工件的切削軸線或切削面對上述心軸的中心軸線的傾 斜分量給與上述心軸與上述工件之間的上述相互內插運動 ，因而切削切削軸線傾斜於心軸的中心軸線的內/外周邊 面或傾斜凸緣面。 並且，在另一心軸旋轉角控制切削方法中，自動測量 由於工件的定位誤差所造成的工件的切削軸線或切削面對 正常狀態的傾斜度，且根據傾斜度校正上述心軸對上述工 件的相對位移的' 軸向控制位準，及將工件的切削軸線或切 削面對上述心軸的中心軸線的傾斜補償分量給與上述心軸 與上述工件之間的上述相互內插運動，因而切削根據正常 狀態中的切削軸線的內/外周邊面或傾斜凸緣面。 另外，在另一心軸旋轉角控制切削方法中，藉著自動 .測量工件的切削部份幾何形狀來決定切削開始尺寸，而以 切削開始尺寸，根據上述心軸對上述工件的相對位移決定 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央揉準局貝工消費合作杜印裝 A7 __B7 五、發明説明（8 ) 上述轉動刀具的切削位準。 並且’在另一心軸旋轉角控制切削方法中，在切削中 途自動測量工件的切削部份幾何形狀，且自動決定精切削 所需的切削尺寸，然後以此切削尺寸，根據上述心軸對上 述工件的相對位移決定上述轉動刀具的切削位準。 使用經由一刀尖接觸工件的單鋒轉動刀具成爲轉動刀 具，因而使切削阻力小於型成彈簧轉動刀具，此容許藉著 軸向控制的相互內插運動的速率，亦即切削速率加快。 本發明鑒於上述問題而形成，本發明的目的爲提供一 種新穎的使用轉動刀具的切削方法，藉此方法可利用單一 轉動刀具有效率地實施任意內徑的搪孔及任意外徑的外周 邊的切削，以及推拔切削，球面切削，多邊形切削，螺紋 切削，及類似者，而不論刀具半徑爲何，另外，藉此方法 可在不須交換刀具或改變刀具安裝角下任意改變前傾角》 根據本發明，上述目的之達成是藉著一種利用轉動刀 具的心軸旋轉角控制切削方法，其特徵爲可定量控制繞本 身的中心軸線.的旋轉角的心軸安裝有轉動刀具；藉著沿著 垂直於上述心軸_的旋轉軸線的至少一平面的軸向控制，可 容許心軸與工件相對變位，使得心軸中心對於工件的相對 移動軌跡符合要被切削的幾何形狀，且設定所需的前傾角 ，因而容許實施心軸與工件之間的相互內插運動；心軸的 旋轉角以對上述軸向控制所需的相互關係被同步控制，因 而使轉動刀具的刀刃對於工作的切削面的方向以所需的前 傾角於心軸的全旋轉角位置維持於所需方向，然後將工作 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

11 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ _B7___ 五、發明説明（9 ) 切削成由由於上述的相互內插運動而形成的內插軌跡所決 定的幾何形狀》 本發明的心軸旋轉角控制切削方法之詳細特徵爲使用 經由一刀尖接觸工件的單鋒轉動刀具成爲上述的轉動刀具 〇 根據上述的結構，在藉著心軸對工件的相對軸向控制 而正實施心軸與工件之間的相互內插運知的同時，藉著同 步控制心軸對於軸向控制的旋轉角以所需的前傾角於心軸 的全旋轉角位置將轉動刀具的刀刃對工件的切削面的方向 維持於所需方向，因而將工件切削成由由於相互內插運動 而形成的內插軌跡所決定的幾何形狀。 使用經由一刀尖接觸工件的單鋒轉動刀具成爲轉動刀 具，因而使切削阻力小於型成彈簧轉動刀具，此容許藉著 軸向控制的相互內插運動的速率，亦即切削速率加快。 本發明鑒於上述問題而形成，本發明的目的爲提供一 種新穎的心軸旋轉角控制切削方法，藉此方法可利用使用 單一轉動刀具的轉動切削系統有效率地實施任意內徑的搪 孔及任意外徑的‘外周邊的切削，以及推拔切削，球面切削 ，多邊形切削，螺紋切削，凸緣面切削，及任意幾何形狀 切削，不論刀具半徑爲何，另外，此方法在實施粗切削， 中間精切削，精切削，及去角時不須任何的刀具交換。 爲達成上述目的，根據本發明的心軸旋轉角控制切削 方法之特徵爲可定量控制繞本身的中心軸線的旋轉角的心 軸安裝有徑向具有以其中心軸線成爲中心的多個刀刃的轉 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再壤寫本頁)

-12 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 3 Jl6l9 A7 _B7 五、發明説明（10) 動刀具；藉著沿著垂直於上述心軸的旋轉軸線的至少一平 面的軸向控制，可容許心軸與工作相對變位，使得心軸中 心對於工件的相對移動軌跡符合要被切削的幾何形狀，因 而容許實施心軸與工件之間的相互內插運動；上述心軸的 旋轉角以對上述軸向控制所需的相互關係被同步控制，因 而使轉動刀具的刀刃對於工件的切削面的方向於心軸的全 旋轉角位置維持於所需方向，然後藉著擇自上述多個刀刃 的一刀刃將工件切削成由由於上述的切削而形成的內插軌 跡所決定的幾何形狀。 - 根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法之詳細特徵爲 上述的多個刀刃爲每一個均經由一刀尖接觸工件的單鋒轉 動刀具。 並且’根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法之另外 的詳細特徵爲上述的多個刀刃包含用於粗切削的至少兩刀 刃’用於中間精切削的至少兩刀刃，用於精切削的至少兩 刀刃’及用於去角的至少兩刀刃。 根據上述結構，在藉著心軸對工件的相對軸向控制而 正實施心軸與工件之間的相互內插運動的同時，藉著同步 控制心軸對於軸向控制的旋轉角而於心軸的全旋轉角位置 將轉動刀具的刀刃對工件的切削面的方向維持於所需方向 ’因而藉著擇自上述多個刀刃的一刀刃將工作切削成由由 於相互內插運動而形成的內插軌跡所決定的幾何形成。 每一刀刃均爲單鋒轉動刀具，因而使切削阻力小於用 於彈簧切削的型成轉動刀具，此容許藉著軸向控制的相互 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

_ 13 - 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 A7 B7 _ 一 五、發明説明（11 ) 內插運動的速率，亦即切削速率加快》 多個刀刃包含用於粗切削的至少兩刀刃’用於中間精 切削的至少兩刀刃，用於精切削的至少兩刀刃’及用於去 角的至少兩刀刃，因而以擇自這些刀刃的一轉動刀具’可 實施多種切削，例如粗切削，中間精切削，精切削’及去 角。 •本發明鑒於上述問題而形成，本發明的目的爲提供一" 種使用轉動刀具的旋轉切削方法，藉此方法可在不須安裝 斷屑器及切削分離槽的情形下使切屑確實地不連續；可防 止切屑纏繞搪孔刀具的搪孔桿；及在沒有由於切屑而造成 的阻礙下甚至可連續實施具有大展性的切削材料的切削° 爲達成上述目的，根據本發明的使用轉動刀具的旋轉 切削方法之特徵爲在藉著繞心軸的旋轉軸線旋轉安裝在心 軸上的轉動刀具而切削工件的旋轉切削方法中，轉動刀具 以心軸中心成爲旋轉中心而以心軸公轉速率被旋轉驅動； 藉著沿著垂直於心軸的旋轉軸線的至少一平面的軸向控制 ，可容許轉動刀具與工件相對變位，使得心軸中心對於工 件的相對移動軌跡符合要被切削的幾何形狀，因而容許實 施轉動刀具與工件之間的相互內插運動；藉著上述轉動刀 具對於上述轉動刀具的每一旋轉將工件間歇地切削成由由 於上述相互內插運動而形成的內插軌跡所決定的幾何形狀 〇 根據本發明的使用轉動刀具的旋轉切削方法之詳細特 徵爲使用經由一刀尖接觸工件的單鋒轉動刀具成爲上述的 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本茛)

經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（12) 轉動刀具。 根據上述結構，在轉動刀具（繞其軸）以心軸公轉速 率旋轉的狀態中，藉著轉動刀具對工件的相對軸向控制實 施轉動刀具與工件之間的相互內插運動，而利用轉動刀具 將工件旋轉切削成由由於相互內插運動而形成的內插軌跡 所決定的任意幾何形成。在此情況中，轉動刀具的旋轉半 徑（刀具半徑）與工件的轉動半徑不同，使得轉動刀具藉 著繞其軸的旋轉對於每一旋轉間歇地切削工件，因而間歇 切削使切屑不連績。 使用經由一刀尖接觸工件的單鋒轉動刀具成爲轉動刀 具，因而使切削阻力小於端銑刀及類似者，此容許藉著軸 向控制的相互內插運動的速率，亦即切削速率加快，或因 而可藉著使用具有長桿部份（搪孔桿）的轉動刀具高度精 確地切削具有長軸向長度例如深孔的工件。 圖式的簡要敘述 圖1 A及1 B爲顯示藉著與本發明相關之第一實施例 的心軸旋轉角控制切削方法的切削的原理的說明圖。 圖2爲顯示使用於第一實施例的心軸旋轉角控制切削 方法的N C切削刀具的一例子的概略立體圖。 圖3爲顯示使用於第一、第二，及第三實施例的心軸 旋轉角控制切削方法的N C切削刀具的控制系統的方塊圖 〇 圖4爲顯示第一實施例的圓柱形內面切削例的說明圖 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -ΠΚ. 15 - 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 A7 ___ B7 五、發明説明（13〉 〇 圖5爲顯示第一實施例的圓柱形外面切削的說明圖》 圖6爲顯示第一實施例的錐形內面切削的說明圖。 圖7爲顯示第一實施例的錐形外面切削的說明圖。 圖8爲顯示第一實施例的球形內面切削的說明圖。 圖9爲顯示第一實施例的球形外面切削的說明圖。 圖10爲顯示第一實施例的多邊形內面切削的說明圖 〇 圖11爲顯示第一實施例的多邊形外面切削的說明圖 〇 圖12爲顯示第一實施例的內螺紋切削的說明圖。 圖13爲顯示第一實施例的外螺紋切削的說明圖。 圖14A及14B爲詳細顯示第一實施例的凸緣面切 削的說明圖。 圖1 5爲詳細顯示第一實施例的圓柱形內面切削例的 說明圖。 圖1 6爲詳細顯示第一實施例的錐形內面切削例的說 明圖。 圖1 7爲詳細顯示第一實施例的凸緣面切削的說明圖 〇 圖1 8爲顯示在藉著第一實施例的心軸旋轉角控制切 削方法實施搪孔及螺紋搪孔的情況中的一系列程序的流程 圖。 圖1 9爲顯示第一實施例的工件的自動測量的立體圖 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再冰寫本頁)

五、發明説明（14) A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 孔 心 軸 的 中 切的 ， 跡 中 削 角的 搪 的 、心 孔 的 於間 X 軌。軸 切。轉角 施 斜 於 削 軸 直之 在。圓圖心 制圖旋傾 實 傾 斜 切 心 垂面 線圖橢明於 控明軸前 量 線 傾 於 於 於平 軸明出說對 角說心的 測。軸 面 直 直 在的 削說劃的相 轉的的具 動圖削 削 垂 垂 存線。切的刃跡件 旋子例刀 自程切. 切 在 在 在軸圖的統刀軌工 軸例施動 的流的 的 刃 刃。刃心明件系的的量 心的實轉 例的件 件 刀。刀圖刀中說工標例心測。的削二變 施序工 工 許圖詳明許的的的座施中中圖例切第改 實程中。中 容明容說容軸況例的實軸例明施面在中 1 列例圖例。中說中的中心情施中一心施說實邊示削 第系施體施圓例的例況例於的實況第的實的二周顯切 著 一 實立實體施況施情施直轉一情在中 一序第內爲面 藉的一 的一立實情實的實垂旋第的明況第程著於 B 邊 在中第態第的 一的一 轉一與上在斜說情在的藉加 ο 周 示況示狀示態第轉第旋第面面示傾助的示差示施 3 內 顯情顯的顯狀在旋在上在平平顯上輔削顯誤顯理及的 爲的爲線爲的爲上爲面爲的的爲面爲切爲位爲原 A 法 ο 孔 1 軸 2 線 3 面 4 平 5 線處 6 平 7 施 8 定.9 削 ο 方 2 搪 2 心 2 軸 2 平 2 的 2 軸置 2Z.2 實 2 的 2 切 3 削 圖紋圖中圖心圖的圖線圖的位圖及圖時圖線圖的圖切 螺 的 .中 線 軸 孔間 ’ 同 軸 法 制 及 軸的軸 心削中 Y 的 心方控 (請先閱讀背面之注意事項再4::寫本頁)

本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -17 - 3i>16i 9 A7 B7 五、發明説明（15) 程序的說明圖。 圖3 1爲顯示藉著第二實施例的心軸旋轉角控制切削 方法的切削原理施加於外周邊面切削的例子的說明圖。 圖3 2爲顯示藉著第二實施例的心軸旋轉角控制切削 方法的外周邊面切削的一實施例的側視圖。 圖3 3 A及3 3 B爲顯示在第二實施例的心軸旋轉角 控制切削方法的外周邊面切削中改變轉動刀具的前傾角的 程序的說明圖。 圖3 4爲顯示使用於第二實施例的心軸旋轉角控制切 削方法的實施例的N C切削刀具的一例子的概略立體圖。 圖3 5爲顯示藉著第三實施例的心軸旋轉角控制切削 方法的切削施加於內周邊面切削的實施例的側視圖。 圖3 6爲顯示藉著第三實施例的心軸旋轉角控制切削 方法的切削施加於內周邊面切削的實施例的前視圖。 圖3 7爲顯示藉著第三實施例的心軸旋轉角控制切削 方法的圓柱形內面切削的例子的說明圖。 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 圖3 8爲顯示藉著第三實施例的心軸旋轉角控制切削 方法的圓柱形外面切削的例子的說明圖。 圖3 9爲顯示使用於第三實施例的心軸旋轉角控制切 削方法的實施例的N C切削刀具的一例子的概略立體圖。 圖4 0爲顯示使用於第四實施例的旋轉切削方法的實 施例的N C切削刀具的一例子的概略立體圖。 圖4 1爲顯示使用於第四實施例的旋轉切削方法的實 施例的NC切削刀具的控制系統的方塊圖。 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4说格（210X297公釐） " -18 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（l6 ) 圖4 2爲顯示第四實施例的圓柱形內面切削的說明圖 〇 圖4 3爲顯示第四實施例的圓柱形外面切削的說明圖 較佳實施例的敘述 ‘以下參考圖式詳細說明本發明的實施例。首先參考圖 1至28說明第一實施例。 圖1 A及1 B顯示利用根據本發明的心軸旋轉角控制 切削方法的切削的原理》圖1 A顯示內周邊面切削的例子 ，其中轉動刀具5 0安裝於可定量控制繞本身的中心軸線 的旋轉角的心軸5 1 ;心軸5 1及工件W藉著在此情況爲 X軸控制及Y軸控制的軸向控制而沿著垂直於心軸5 1的 旋轉軸線的平面相對變位，使得心軸中心C s對工件W的 相對移動軌跡符合要被切削的幾何形狀，因而容許實施心 軸5 1與工件W之間的真圓的相互內插運動；心軸5 1的 旋轉角以對X軸控制及Y軸控制所需的相互關係被同步控 制，因而使轉動‘刀具5 0的刀刃對工件W的內周邊面的方 向於心軸5 1的全旋轉角位置被維持於所需方向，亦即， 維持刀刃與內周邊面之間的角度於某定值，然後將工件 W切削成由由於上述的相互內插運動而形成的內插軌跡（ 心軸中心軌跡）L所決定的幾何形狀，亦即切削成真圓的 截面幾何形狀。 在圖1 A中，參考碼a ，b ，及c分別代表當心軸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ' -19 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央揉準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（17) 5 1位於由參考碼A，B，及C代表的各別旋轉角位置時 ，心軸中心Cs的位置，該a ，b，及c位於內插軌跡L 上。 當以T r代表轉動刀具5 0的刀具半徑’而以R代表 工件W的切削半徑時，在R > T r的前承條件下，心軸中 心C s以R _ T r從工件W的中心C w疏散（離開中心點 )»使得內插軌跡L成爲具有R — Tr的半徑及與工件W 的中心C w相同中心的真圓。 在此情況中，X軸控制及Y軸控制的座標值由互相具 有90°相位差的三角函數方程式給定，而以繞工件中心 Cw的角度成爲中間變數，使得內插軌跡L劃出真圓》 此處使用的轉動刀具5 0可爲單鋒轉動刀具。此處所 稱的單鋒轉動刀具爲經由一刀尖接觸工作的型式的轉動刀 具，亦即非型成轉動刀具的通稱，包含搪孔刀具，搪桿刀 具，割斷刀具，螺紋刀具，扁圓刀具（button tool )， 及轉動刀具。 舉例而言，在使用'具有5 0mm的刀半徑T r的一般 搪桿刀具實施切削半徑爲6 0mm的內徑切削的情況，心 軸5 1的公轉速率可爲2 9 2RPM，切削速率爲1 1 〇 公尺/分鐘，而心軸5 1劃出內插軌跡L的中心移動速率 爲1 8公尺/分鐘》 圖1 B顯示外周邊面切削的例子。在圖1 B中，相應 於圖1 A的部份以與圖1 A中相同的參考代碼表示，且省 略這些部份的說明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (锖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -20 - 經濟部中央樣準局貝工消费合作杜印製 A7 B7 _ ___ 五、發明説明（18) 並且，在此情況中’藉著X軸控制及丫軸控制而使心 軸5 1及工件w沿著垂直於心軸5 1的旋轉軸線的平面相 對變位，因而容許實施心軸5 1與工件W之間真圓的相互 內插運動；且心軸51的旋轉角以對X軸控制Y軸控制所 需的相互關係被同步控制’因而將轉動刀具5 0的刀刃對 工件W的外周邊面的方向於心軸5 1的全旋轉角位置維持 於所需方向，亦即，刀刃與外周邊面之間的角度/3被維持 於某一定值，然後將工件切削成由由於上述的相互內插運 動而形成的內插軌跡L所決定的幾何形狀，亦即切削成真 圓的截面幾何形狀。 對於外周邊面切削，內插軌跡L的半徑可大於或小於 工件W的半徑，因此二者之間無限制關係。 圖2顯示具體使用根據本發明的心軸旋轉角控制切削 方法的N C切削刀具的例子。此N C切削刀具具有底床1 ，Y軸台3 ’及在Y軸台3上可於X軸方向移動地設置的 X軸台5 ，工件W被固定地放置於X軸台5之上。Y軸台 3由Y軸伺服馬達7驅動於Y軸方向，而X軸台5上的工 件W根據藉由Y軸伺服馬達7的Y軸台3的Y軸方向移動 及藉由X軸伺服馬達9的X軸台5的X軸方向移動，於任 意的X座標及Y座標的座標位置處沿著由X軸與γ軸構成 的水平平面被軸向控制。 Z軸滑塊1 3於直立方向’亦即Z軸方向可移動地安 裝於NC切削刀具的立柱1 1上’ Z軸滑塊1 3由z軸伺 服馬達1 5驅動於Z軸方向。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~~~' ' ' ' -21 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（19) Z軸滑塊1 3安裝有心軸頭1 7，心軸1 9可繞於與 Z軸相同方向的軸線旋轉地安裝於心軸頭1 7 ，亦即可繞 C軸旋轉。 心軸1 9由C軸伺服馬達2 1旋轉地驅動且對於C軸 旋轉角被定量控制，另外，心軸1 9安裝有轉動刀具2 3 〇 •此處，工件W藉由X軸及Y軸的移動平面爲垂直於心 軸1 9的旋轉軸線的平面，亦即垂直於c軸（Z軸軸）的 平面。 X軸伺服馬達9，Y軸伺服馬達7，Z軸伺服馬達 1 5 ’及C軸伺服馬達2 1分別安裝有旋轉編碼器2 5， 27 ’ 29 ’及31 ，旋轉編碼器25 ，27 ，29 ，及 3 1偵測各別伺服馬達9，7，1 5，及2-1的旋轉角， 以輸出旋轉角資訊至NC裝置3 3。編碼器中，C軸伺服 馬達2 1的旋轉編碼器3 1由絕對型旋轉編碼器構成，且 測量心軸19於X軸方向或γ軸方向的旋轉角成爲絕對基 準位置。 如圖3所示’，NC裝置3 3具有用來執行NC切削程 式以輸出各別軸命令的程式執行部份3 5 ，及用來從程式 執行部份3 5接收軸命令以實施內插計算的內插計算部份 3 7 ，而內插計算剖份37輸出各別軸X，Y，Z，及C 的行程成爲命令值至各別軸的位置控制/驅動部份3 9 ， 4 1 ，4 3，及 4 5。 位置控制/驅動部份39 ，41 ，43，及45從相 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~ -22 - (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央揉準局員工消费合作社印裝 301619_^______ 五、發明説明（20) 同軸的各別旋轉編碼器2 5 ’ 27 ’ 29 ，及3 1接收旋 轉角資訊，且根據由位置反饋補償控制所計算的各別軸的 操作位準控制相同軸的伺服馬達9 ，7，1 5 ，友2 1的 驅動。 在根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法中，各別軸 X，Y，及Z的命令值已由N C切削程式設定成使得心軸 中心對工件W的相對移動軌跡符合要被切削的幾何形狀； 隨著程式的執行，轉動刀具2 3與工件W藉由軸X，Y， 及Z的控制，至少軸X及Y的控制而沿著垂直於心軸1 9 的旋轉軸線的平面相對變位，因而容許實施轉動刀具2 3 與工件W之間的相互內插運動：且心軸19的旋轉角以對 軸X，Y，及Z的控制所需的相互關係被同步控制，因而 使轉動刀具2 3的刀刃對工件W的切削面的方向於心軸 1 9的全旋轉角位置維持於所需方向，例如法線方向，然 後將工件W切削成由由於相互內插運動而形成的內插軌跡 所決定的幾何形狀。 在此情況中，兩軸X及Y的控制的實施方式劃出由包 含互相具有9 0 °相位差的三角函數的方程式界定的軌跡 〇 在心軸旋轉角控制切削方法中，藉著綜合心軸1 9的 旋轉角的控制與同時的兩軸X及Y，或三軸X，Y，及Z 的控制，可使用單一轉動刀具實施任意內徑的搪孔及任意 外徑的外周邊的切削，以及推拔切削，球面切削，多邊形 切削，螺紋切削，凸緣面切削，及任意幾何形狀的切削， 本紙張尺度適用中國國家撫準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

-23 - A7 B7 五、發明説明（2〇 不論轉動刀具2 3 刀具，可增進切削 切削的切削速率的 圖4顯示圓柱 圓柱形外周邊面切 面切削）的切削例 的切削例；圖8爲 面的切削的切削例 圖1 1爲多邊形外 的切削例；圖1 3 緣面切削的切削例 在這些圖中， ，而各別轉動刀具 部2 4的刀刃的半 然後，以下個 旋轉角控制切削方 〔1〕圓柱形內/ 的刀具半徑爲何；且藉著使用單鋒轉動 速率成爲屬於使用型成轉動刀具的彈簧 三至二十倍。 項

形內面切削（搪孔）的切削例；圖5爲 削的切削例；圖6爲推拔搪孔（錐形內 :圖7爲推拔軸切削（錐形外面切削） 球形內面切削的切削例；圖9爲球形外 :圖1 0爲多邊形內面切削的切削例： 面切削的切削例；圖12爲內螺紋切削 爲外螺紋切削的切削例；而圖14爲凸 〇 訂 參考代碼2 4表示轉動刀具2 3的刀部 2 3的轉動刀具半徑（從心軸中心至刀 徑）由參考代碼Tr表示。 別對各切削詳細說明在根據本發明心軸 法中的移動控制及同步控制。 外面切削 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製

軸標 Z 座 ， 於軸 t 轉 Z X 公的 < 每置置 ; 位位 ： R 始標定 爲開座給 徑刀的式 半進置程 的向位方 面方角數 柱軸轉函 圓 Z 旋的 當而別下 > .，各 以 示 P 於由 所爲刃} 5 率刀 t 1 刀 ’ Z 圖進時及 如的 〇 ， 向 z t 方爲 Y 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） A 7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（22) X t =R C 0 s θ Y t =R s i n θ z t =Z 〇 —( P / 2 π ) Θ 在圓柱形內面切削中，於刀刃軌跡的X- γ平面中從 切削向外的法線向量n= (nx ’ ny)由以下方程式表 示： nx = — COS0 ny=— s i η θ 因此，心軸中心軌跡，亦即心軸中心座標位置（X s ，Ys ，Zs)由以下方程式表示： X s = X t + η X * T r = R cos 0 -Tr cos Θ = (R-Tr)cos Θ Y s = Y t + n x * Tr = R s i n ^ -T r s i n ^ = (R-Tr)sin Θ Zs = Zt -Tz 在此情況中，藉著根據心軸中心座標位置（X s ， Y s )同時控制兩軸X軸及Y軸，在轉動刀具2 3與工件 W之間實施相互圓形內插運動，而心軸中心軌跡變成成爲 圓形內插軌跡的真圓》 在以上的方程式中，T r爲轉動刀具2 3的刀具半徑 ’而T z爲刀具長度（從心軸1 9的Z軸零點至刀部2 4 本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再本頁) MW 項再ΐϋτ本頁) 訂 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（23) 的刀刃的於z軸方向的軸向長度）。 在圓柱形內面切削中，以X軸方向成爲原始線的心軸 旋轉角α由以下方程式表示： a = t an _ 1 ( ny / nx ) = t an ~ 1 ( - s i η 0 /-cos^ ) = θ \ π 在滿足上述條件下，實施各別軸X，Y，及Z的軸向 控制，且心軸旋轉角與軸向控制被同步控制，因而轉動刀 具2 3於心軸1 9的全旋轉角位置相對於切削面始終面對 法線，因此以刀具半徑T r成爲最小半徑實施任意半徑R 的圓柱形內面切削。 在圓柱形外面切削中，於刀刃軌跡的X — Y平面中從 切削面向外的法線向量n= (nx，ny)與圚柱內面切 削的方向相反，而由以下方程式表示： η X = c 〇 s 0 , n y = s i η 0 因此，心軸中心軌跡，亦即心軸中心座標位置（X s ，Ys，Zs)由以下方程式表示： X s = Xt + nx· Tr = R c o s ^ + T r cos0 = (R + Tr)cos Θ Y s = Y t + n x · Tr = R sin0+Tr s i n 0 = (R + Tr)sin Θ

Zs = Zt -Tz 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' -26 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

I I I 訂 o( A7 __B7_ 五、發明説明（24) 在圓柱形外面切削中，以X軸方向成爲原始線的心軸 旋轉角α由以下方程式表示： a = t an" 1 ( ny / nx ) = t an ~ 1 ( - s i η 0 /-cos<9 ) = Θ 因此，如同圓柱形內面切削，實施各別軸X，Y，及 Z的軸向控制，且心軸旋轉角α與軸向控制被同步控制， 因而在此情況中’轉動刀具2 3於心軸1 9的全旋轉角位 置也相對於切削面始終面對法線，因此實施任意半徑R的 圓柱形外面切削。 在如_4所示的於Ζ軸方向觀察時心軸中心C s在工 件W外部的情況中，方程式Xs=(R+Tr) cos0 及Y s = (R + T r) s i n0適用，而在從Z軸方向觀 察時心軸中心C s在工件W內部的情況中，以下方程式適 用：

Xs=(R — T r)c o s Θ，Ys=(R — Tr)s i η Θ 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 實施類似於圓柱形內面切削的同步控制及根據螺紋節 距以適當值設定Z s = Z r— Tz的值足以用於內螺紋切 削；實施類似於圓柱形外面切削的同步切削及根據螺紋節 距以適當值設定Z s = Z t -Τ ζ的值足以用於外螺紋切 削；在任一情況中，藉著設定R值來實施具有任意螺紋直 徑的內螺紋或外螺紋切削。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） — -27 - A7 B7 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 五、發明説明（25) 〔2〕具有於Z軸方向改變的直徑的Z軸旋轉材料的切削 ，例如推拔切削。 如圖1 6所示，假設在切削中，使用具有R形刀刃的 切削2 3 ，刀刃R半徑爲G r ;從刀刃R中心至心軸中心 的距離爲T r ;從心軸1 9的Z軸零點至刀部2 4的刀刃 的於Z軸方向的軸向長度爲T z ;切削面的切削半徑爲相 對於Z的函數fr (Z);每公轉於Z軸方向的進刀率爲 P;而於Z軸方向的進刀開始位置的Z軸座標爲Z。。 刀刃的軌跡，亦即刀刃於各別旋轉角位置的座標位置 (Xt ，Yt ，Zt)由以下的函數方程式給定，其中以 X軸方向成爲原始線的角度Θ成爲中間變數： Xt = fr (z) cos0 Yt = fr (z) sin0 Zt=Z〇 — { / 2 π ) Θ 以f r ( Z t )取代f r ( Z )而獲得以下的方程式 Xt = fr(Zt)cos Θ = fr{Z〇-(p/2 π ) 0 } cos0 Y t = f r ( Z t) s i n 0 = f r { Z 〇 - ( p / 2 π ) 0 } s i n 0 當採用包含切削點及Z軸的虛平面成爲Z-r平面， 且採用於Z—r平面與Z軸交叉的r軸時，f r (Z)於 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 訂 ά( 本紙張織用中國國家標準（⑽雜（膽靖> _ 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 A 7 _^_B7 五、發明説明（26) 切削點的切線向量t = ( t r ，t z )由以下方程式表示 t r = d f r (z)/dz t z = 1 •當上述方程式被正常化使得切線向量t的數值爲1時 ，方程式成爲： tr = {dfr(z )/dZ}/{{dfr(z)/dZ}2 + 1}172 tz =l/{idfr(z)/dZ}2+l}1/2 因此，對於外周邊面切削，從切削面向外的法線向量 n = (nr ，nz)由以下方程式表示： nr = tz =1/{{dfr(z )/dZ } 2+1 } 172 nz = -1 r =-{dfr(z)/dZ}/{{dfr(z)/dZ}2+l}1/2 當以座標軸X，Y，及Z表示時，以上方程式成爲： t z = n r c 〇 s 0 = 1 / { { d f r ( z ) / d Z } 2 + 1 } 1 ’ 2 ’ c 〇 s Θ ty = nr sin0 = l/{{dfr(z)/dZ}2+l}1/2· sin@ nz = -{dfr(z)/dZ}/{{dfr(z )/dZ } 2 + 1 } 1 72 本紙伕尺度逋.用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 五、發明説明（27) 刀刃R中心的軌跡（Xr ，Yr ，Z r)由以下方程 武給定：

Xr=Xt+nx · Cc Yr=Yt+ny*Cc Zr = Zt + nz*Cc 因此，心軸中心軌跡（X s ，Y s ，Z s )由以下方 程式表示：

Xs = Xr-Tr cos θ = fr{Z〇-(p/2?r )0 }c〇s0 + {l/{{dfr(z)/dZ}2 + l}1/2 •cos6-Trcos0 Ys = Yr-Tr sin0 =f r { Z 〇 - C p/2 7Γ )θ } s i n 0 + { 1 / { { d f r ( z ) / dZ } 2 + 1 } 1 7 2 • s i n ^ -Tr sin0 Zs=Zr-Tz = Z〇-(p/2tt ) & - idfr(z)/dZ}/{{dfr(z)/dZ}2 + l}1/2 • Cc-Tz 在此情況中，同樣的，當於Z軸方向觀察心軸中心 C s在工件W內部時，適用方程式xs = Xr - Tr cos0及 YS = Yr - Tr sin0 ，而當於Z軸方向觀察心軸中心C s 在工件W外部時，適用方程式Xs = Xr + Tr cos" 及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度速用中國國家搮準（CNS > A4規格（210 x 297公羞） 30 - 經濟部中央梂準局員工消费合作社印製 A7 _B7 五、發明説明（28) Y s = Y r + Tr sin0 。 心軸旋轉角α由以下方程式表示： a = tan_1(ny/nx) =t an " 1 [ { 1 / / { { d f r ( z )/dZ } 2 + 1 } 1 7 2 * sin© / { 1 /{{dfr(z)/dZ}2 +1}172 · cos 0 ] = 0 藉著控制心軸旋轉角a，轉動刀具2 3成爲面對相對 於切削面的法線，而轉動刀具2 3對工件W的刀刃角於心、 軸1 9的全旋轉角位置維持於所需的值。 對於內周邊面切削，上述外周邊面切削中向外的法線 向量η方向相反，因此心軸旋轉角a成爲= 6 + ^ ，因 而轉動刀具2 3成爲面對相對於切削面的法線。 以相似程序足以實施上述以外的內及外周連面切肖U。 在上述切削是對於錐面的情況中，f r ( z )由以τ 方程式界定： fr(z)=R〇+a-z 其中R。爲切削開始位置處的半徑，而a爲於Z軸方向的 半徑增加率。 在上述切削是對於球面的情況中，f r ( z )由以下 方程式界定： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐）

-31 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 3〇Ui9_^_ 五、發明説明（29) f r ( z ) = ( R 2 + Z 2) 1/2 在以上的說明，包含藉著使用具有R形刀刃的轉動刀 具2 3的任意幾何形狀的切削的所有切削的要件可綜合如 下： 亦即，當以Θ爲參數，切削點軌跡（Z t ，Y t ， zt)及切削面向外法線向量（nx，ny ，nz)表示 成爲0的函數。 (a)刀刃R中心的軌跡（Xr ，Yr ，Zr)

X r =X 1 :+ η χ · C Y r =Υ 1 :+ η y · C Z r =Ζ 1 :+ η ζ · C (b )使轉動刀具2 3面對相對於切削面的法線的心 軸旋轉角α a=tan_1(ny/nx) (c )心軸中心的軌跡（X s ，Y s ，Z s ) X £ ;=X r 一 Τ r cose Υ ί > =Υ r -Τ r s i η 0 Ζ £ > ^ Ζ r -Τ ζ 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS)娜（21〇x_產） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央棣準局負工消費合作杜印袈 A7 B7 五、發明説明（30) 在此情況中，同樣的，當於Z軸方向觀察心軸中心 C s在工件W內部時，適用方程式Xs = Xr - Tr cos Θ 及Ys = Yr - Tr sin0 ，而當於Z軸方向觀察心軸中心 C s在工件W外部時，適用方程式xs = xr + Tr cos0及 Ys = Yr + Tr sin0 0 〔3〕凸緣面切削 ‘如圖1 7所示，當切削開始處的切削半徑爲R 0 ，而 每公轉的半徑增加率爲5 r時，各別旋轉角位置的刀刃的 座標位置（Xt ，Yt ，Zt)，亦即軌跡是由旋轉角0 成爲變數的以下方程式給定：

Xt = {R〇 + ((5 τ / 2 π ) } cos0 Yt={R〇 + (<5r/2TT)} sin0 下文以dR表示<5 r/2?r » 刀刃軌跡的切線向量t= ( t x，t y)由以下方程 式表示： tx = δ It I δ θ = dR cos 0 - (R〇 +dR0 ) sin0 ty = δ Yt/5 0 = dR sin Θ - (R〇 +dR0 ) cos Θ 因爲朝向中心的法線向量n = ( n x，n_y )是藉著 旋轉切線向量t 9 0 °而得，所以向中心的法線向量由以 下的方程式表示： 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 __B7__ 五、發明説明（31) η χ = -ty = - { d R s i n ^ - (R 〇 + dR0) cos Θ } n y = tx = d R cos Θ - (R 〇 + dR 0 ) sin0 當以上的方程式正常化使得切線向量t的數值爲1時 ，方程式成爲： π χ ' = η χ / ( η χ 2 + n y 2 ) 1 7 2 =-{dR sine -(R〇 + dR0 )cos0 }/(dR2 + R〇2 + 2dR * R〇 · Θ +dR2 * 02)1/2 ny’ = ny / (nx2 + ny2 ) 17 2 ={dR cos0 -(R〇 + dR0 )sin0 }/(dR2 + R〇2 + 2dR · R〇 · 0 +dR2 · 0 2)1 /2 當從心軸中心至刀刃的距離爲T r時，心軸中心的軌 跡（Xs ，Ys)由以下方程式表示：

Xs=Xt+nx' * Tr 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) = (R〇 + dR θ ) cos θ + [-{dR— sin0 - (R〇 + dR右）cos0 }/ (dR2+R〇2+2dR*R〇· 0+dR2· 02)1/2]Tr Ys=Yt+ny’ * Tr = (R〇 + dR^ )sin^ 4-[{dR cos ^ -(R〇 + dR^ )sin^ }/ (dR2+R〇2+2dR-R〇· 0+dR2· 02)1/2]Tr 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > A4規格（210X297公釐） -34 - 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（32) 心軸旋轉角α由以下方程式表示： a = t an_1(-ny/-nx) 此造成轉動刀具2 3於全旋轉角位置面向刀刃軌跡的 法線，因而實施刀具軌跡的凸緣（記錄軌跡）切削。 •在上述切削中，由心軸中心座標位置（X s ，γ s , Z s )所決定的一系列切削通過資料，亦即各別軸X , γ ，及Z的命令資料可藉著給與原料孔尺寸，精切削直徑尺 寸，切削節距，孔深度，及最大切削裕度的資料成爲參數 至N C程式自動產生器而經由此N C程式自動產生器自動 產生。 在此情況中，NC程式自動產生器根據先前取決於切 削種類定義的上述計算方程式計算心軸中心座標位置（ X S ，Y s ，Z S )，且以計算的位置產生一系列的切削 通過資料，亦即各別軸X，Y，及Z的命令資料。 然後’參考圖1 8，以下說明在藉著根據本發明的心 軸旋轉角控制切·削方法實施搪孔及推拔孔切削的情況中— 系列程序》 首先’將原料孔尺寸，精切削直徑尺寸，切削節距， ?L深度’及最大切削裕度的資料輸入N C程式自動產生器 (步驟10)。 隨資料的輸入，NC程式自動產生器計算於半徑方向 的切削次數及每次切削的切削裕度（步驟2 0 )。 本紙張尺度適用中國國家榡牟（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 --訂 -35 - A7 B7 經濟部中央標準局負工消费合作杜印製 五、發明説明（33) 然後，由原料孔尺寸及切削裕度決定切削半徑R (步 驟3 0):且根據切削半徑R，分別藉由計算方程式xs =(R - T r ) cos0，Ys=(R-Tr) sin0 及Zs = Zt— Tz計算心軸中心座標位置（xs ，ys ’ Z s )以自動產生一系列切削通過資料，亦即各別軸χ ’Y，及Z的命令資料（步驟40)。 •當已產生各別軸X，Y，及Z的命令資料時，NC切 削刀具根據各別軸命令資料，亦即切削通過資料而操作； •藉著軸X，Y，及Z的控制使轉動刀具2 3與工件W沿著 垂直於心軸1 9的旋轉軸線的平面相對變位，因而容許實 施轉動刀具2 3與工件W之間的相互圓形內插運動；且心 軸1 9的旋轉角以對軸向控制所需的相互關係被同步控制 ，因而使轉動刀具2 3的刀刃對工件W的切削面的方向維 持於所需方向，然後實施具有指定深度的搪孔及推拔孔切 肖！I.(步驟5 0 )。 在搪孔及推拔孔切削的一次切削造成尺寸達成切削完 成尺寸的情況中，切削完成（步驟60，是（YES)) ，而在一次的搪孔及推拔孔切削未使尺寸達到切削完成尺 寸的情況中（步驟60，否（NO)) ’由目前的切削直 徑及切削度再次決定切削半徑R(步驟70)，且程序轉 回至步驟4 0，根據切削半徑R ’分別由計算方程式X s =(R — T r ) cos0 'Ys = (R~Tr) s i η (9 及Z s = Z t — T z再次計算心軸中心座標位置（X s ， Y s ，Z s )，以自動產生一系列的切削通過資料，亦即 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A 訂 本紙張尺度適用中國國家揲準（CNS ) A4規格（21〇x297公釐） A7 B7 經濟部中央橾準局負工消费合作社印裝 五、發明説明（34) 各別軸X ’ Y，及Z的命令資料，然後再次實施步驟5 〇 的搪孔及推拔孔切削。 並且，在根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法中， 如圖1 9所示’心軸1 9安裝有使用接觸探針4 7的自動 測量儀器49而非轉動刀具23;以自動測量儀器49, 工件W的切削部份幾何形狀，例如孔尺寸被自動測量；以 此測量值（原料尺寸），決定切削開始尺寸；根據切削開 始尺寸，決定心軸1 9對工件W的相對位移，在此情況爲 上述內插軌跡L的半徑，因而容許可變地設定轉動刀具 2 3的切削位準。 另外，在切削中途，例如於粗切削完成.時，由自動測 量儀器4 9自動測量工件W的孔尺寸；以此測量值，自動 決定精切削所需的切削尺寸；根據切削尺寸，決定心軸 1 9對工件W的相對位移，亦即上述內插軌跡l的半徑， 因而容許可變地設定轉動刀具2 3的精切削位準。 然後’參考圖2 0 ，以下說明在藉著自動測量而實施 搪孔及推拔孔切削的情況中的一系列程序。 在此情況中‘’精切削直徑尺寸，切削節距，孔深度， 及最大切削裕度的資料被輸入NC程式自動產生器內（步 驟 1 1 0 )。 然後，自動測量原料孔尺寸，且將測量值輸入N C程 式自動產生器內（步驟1 1 5)。 隨著這些資料的輸入，NC程式自動產生器計算半徑 方向的切削次數及每次切削的切削裕度（步驟120)。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 0Λ 訂

本紙張尺度逍用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（35) 然後，由原料孔尺寸及切削裕度決定切削半徑R (步 驟1 3 0 );且根據切削半徑R，分別由計算方程式X s =(R - T r ) cos6>，Ys=(R — Tr) s i η (9 及Z s = Z t — T z計算心軸中心座標位置（X s ，γ s ，Z s )，以自動產生一系列的切削通過資料，亦即各別 軸X，Y，及Z的命令資料（步驟140)。 •當已產生各別軸X，Υ，及Ζ的命令資料.時，N C切 削刀具根據各別軸命令資料，亦即切削通過資料而操作； 藉著軸X，Υ，及Ζ的控制使轉動刀具2 3與工件W沿著 垂直於心軸19的旋轉軸線的平面相對變位，因而容許實 施轉動刀具2 3與工件W之間的相互圓形內插運動；且心 軸1 9的旋轉角以對軸向控制所需的相互關係被同步控制 ，因而使轉動刀具2 3的刀刃對工件W的切削面的方向維 持於Μ需方向，然後實施具有指定深度的搪孔及推拔孔的 粗切削（步驟150)。 在一次的搪孔及推拔孔切削未使尺寸達到粗切削完成 尺寸的情況中（步驟160，否（NO))，由目前的切 削直徑及切削度_決定切削半徑R (步驟1 7 〇 )，且根據 切削半徑R，分別由計算方程式X s = (R — T r ) cos0，Ys=(R — Tr) sin0 及 Zs = Zt— Tz再次計算心軸中心座標位置（Xs ， Y s - Z s )，以自動產生一系列的切削通過資料，亦即 各別軸X，Y，及Z的命令資料，然後再次實施步驟 1 5 0的具有規定深度的搪孔及推拔孔切削。 本紙張尺度遑用中國國家揉準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *?τ ά< 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印裝 A7 ________B7____ 五、發明説明（36) 在切削直徑達到粗切削完成尺寸的情況中（步驟 1 6 〇，是（Y E S ))，自動測量目前的切削直徑（步 驟1 8 0 ):以此測量值，偵測轉動刀具2 3的刀具直徑 的誤差，且決定包含用來補償刀具直徑誤差的校正值的切 削半徑R，使得雖然有刀具直徑誤差，仍可獲得精切削直 徑尺寸（步驟190);根據切削半徑R，分別藉由計算 方程式 Xs = (R — Tr) cos0，Ys = (R — Tr) sin0及Zs = Zt— Tz再次計算心軸 中心座標位置（Xs，Ys，Zs)，以自動產生一系列 切削通過資料，亦即各別軸X，Y，及Z的命令資料（步 驟 2 0 0 )。 當已產生各別軸X，Y，及Z的命令資料時，NC切 削刀具根據各別軸命令資料，亦即切削通過資料而操作； 藉著軸X，Y，及Z的控制使轉動刀具2 3與工件W沿著 垂直於心軸1 9的旋轉軸線的平面相對變位，因而容許實 施轉動刀具2 3與工件W之間的相互圓形內插運動；且心 軸1 9的旋轉角以對軸向控制所需的相互關係被同步控制 ’因而使轉動刀·具2 3的刀刃對工件W的切削面的方向維 持於所需方向，然後實施具有指定深度的搪孔及推拔孔的 精切削（步驟2 1 0 )。 並且，在根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法中， 如圖2 1及2 2所示，根據切削軸線A的傾斜度或工件W 的切削面f對心軸1 9的中心軸線的傾斜度，校正心軸 1 9對工件W的相對位移的軸向控制位準，因而將切削軸 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐）, (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 _B7___ 五、發明説明（37) 線或工件W的切削面對心軸1 9的中心軸線的傾斜分量給 與心軸1 9與工件W之間的上述相互內插運動，然後可切 削切削軸線與心軸的中心軸線同軸的內/外周邊面或傾斜 凸緣面。 以下詳細說明傾斜切削應用於真圓的搪孔的情況。 傾斜切削可考慮成具有三種情況，亦即，如圖2 3所 示的刀刃在垂直於切削孔的軸線的平面上旋轉的情況，如 圖2 4所示的刀刃在垂直於心軸1 9的中心軸線CZ軸） 的平面上旋轉的情況，及如圖2 5所示的刀刃在存在於二 者之間的中間位置處的平面上旋轉的情況。對於每一種情 況，下文會首先說明工件W的切削軸線A只在X及Y平面 上傾斜的情況。此處，工件W的切削軸線A於X軸方向至 Z軸的傾斜角度定義爲r » 〔1〕刀刃在垂直於切削孔的軸線A的平面上旋轉的情況 在此情況中，刀刃的軌跡成爲當在X及Y座標平面上 觀察時具有於Y軸方向的長軸的橢圓，且以具有於X軸方 向的原始線的角度0成爲中間變數時，刀刃的座標值（ Xt ，Yt ，Zt)由以下方程式表示： X t = R c 0 s r · C 0 s 0 Y t -- =R s i n Θ Z t : =-R s i n r • C 0 s 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CN’S ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（38) 在容許刀刃以節距P於z軸方向蝸旋移動的情況，刀 刃的座標值（Xt ，Y t ，Z t )由以下方程式表示。此 處，i ， j ，及k分代表於切削孔的X，Y，及Z軸向的 軸向向量分量，而以工件W的切削軸線Α只在X及Υ平面 上傾斜的先決條件，j爲0。 X't = R cos Τ · cos θ + i (ρ/2π)θ Y t = R sin0 + j (p / 2 ) Θ = R s i n ^ Z t = -R s i η T * cos Θ + k (p/2 m ) Θ 〔2〕刀刃在垂直於Z軸的平面上旋轉的情況： 在此情況中，刀刃的軌跡成爲當在X及Y座標平面上 觀察時具有於X軸方向的長軸的橢圓，且以具有於X軸方 向的原始線的角度0成爲中間變數時，刀刃的座標值（ Xt ，Yt ，Zt)由以下方程式表示：

Xt— R/cosr · cos^ Y t = R s i n 0 Z t = 〇 在容許刀刃以節距P於Z軸方向蝸旋移動的情況，刀 刃的座標值（Xt ，Yt ，Z t )由以下方程式表示： X t = R / cos Ύ · cos θ + i (p/ 2 π- ) Θ 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）

經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 A7 ____B7_ _ 五、發明説明（39)

Yt = R sin(9 + ] (p / 2 π- ) ^ = R.sin0 Z t = k (ρ/2π)0 〔3〕刀刃在存在於垂直於切削孔的軸線的平面與垂直於 Ζ軸的旋轉之間的中間位置處的平面上旋轉的情況： 在此情況中，刀刃的軌跡當在X及Υ座標平面上觀察 時成爲真圓，且以具有於X軸方向的原始線的角度Θ成爲 中間變數時，刀刃的座檫值（Xt ，Yt ，Zt)由以下 方程式表示： X t = R cos0 Y t = R sine Z t = — R tan { r / 2 ) · c o s Θ 在容許刀刃以節距p於Z軸方向螺旋移動的情況，刀 刃的座標值（Xt ，Yt ，Zt)由以下方程式表示：

Xt =R cos θ' + i (p/ 2 π )0 Yt =R s i n 0 + ] (p/2 π )Θ =R s i η Θ zt =-R tan (r /2) * cos Θ + k (p/2 r ) 0 因爲傾斜角度r以c 〇 s-1!^表示，所以可以k取代 cosr° 然後，以下討論工件w的切削軸線A在X ’ γ ’及2 本紙張尺度遑用中國國家樣準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-42 - ^01619 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4〇) 平面上傾斜的情況，亦即切削軸線A於X軸及γ軸方向均 向Z軸傾斜的情況。 如圖26所示，取橢圓的長軸方向爲X，，短軸方向 爲，二者爲切換切削面的截面的X及Y座標平面的交 叉線，考慮由X， .γ— ’及Ζ構成的座檫系統，且藉著 將Χ — Υ — Ζ座標系統轉換至X — — Υ — ~ζ座標系統， 此情況可以與上述的工件W的切削軸線Α只在X及γ平面 上傾斜的情況相等地被處堙。 假設X > — Y > — Z座標系統相對於X — γ — ζ座標 系統以<5繞Z軸旋轉移位，則5成爲t a n-M J/i ) ，使得可如下執行座標系統轉換： (X，Y) = (X 一，Y 一）「cos5.sin<5、 ssin5*cos<5 〆 因此，在此情況中，刀刃劃出的軌跡如下： 〔1〕刀刃在垂直於切削孔的軸線的平面上旋轉的情況： 在此情況中，以具有於X/軸方向的原始線的角度Θ 成爲中間變數時，刀刃在X，及Y /座標平面上的座標值 (X> t ，Y> t ，zt)由以下方程式表示： X " t = R cos<5.c〇s0 Y " t = R sin6 Z t = — R sin5*c〇s^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) o ----訂 e 本紙張尺度適用肀國國家揉準（CNS ) A4規格（2丨0X297公羡> 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 A7 B7 •^、發明説明（41 ) 將以上座標轉換至X — Y — Z座標系統，刀刃的座標 值（Xt ，Yt ，zt)由以下方程式表示： X t = R cos r • cos δ * cos <5 -R · sin Θ • sin δ Yt = R COST * cos Θ * s i n 5 -R · s in Θ • cos δ Z t = -R s i η τ · cos θ 在容許刀刃以節距p於Z軸方向蝸旋移動的情況，刀 刃的座標值（X t ，Y t ，Z t )由以下方程式表示：

Xt = R cos Τ · cos θ · cos δ - R · sin0 · s i η δ + i ( p / 2 7Γ ) Θ

Yt = R cos T · cos Θ · s i n 5 + R · s i n ^ · cos δ + j (p/2 7Γ ) Θ Z t = -R s i n r · cos Θ + k ( p/2 ^ ) Θ 〔2〕刀刃在垂直於Z軸的平面上旋轉的情況： 在此情況中'，以具有於X /軸方向的原始線的角度0 成爲中間變數時，刀刃在X /及Y /座標平面上的座標值 (X>t ，Y>t ，zt)由以下方程式表示： X' t=R/cosr · cos0 Y " t = R sin0 Z t = 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

-44 - 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 _B7____ 五、發明説明（42) 將以上座標轉換至X- Y-Z座標系統，刀刃的座標 值（Xt ，Yt ，zt)由以下方程式表示：

Xt =R/cos r • cos Θ • cos δ -R · s i n 0 * s i n 5 Yt =R / c 〇 s r • cos Θ • cos δ + R · s i n 0 * cos <5 zt =0 在容許刀刃以節距P於Z軸方向蝸旋移動的情況，刀 刃的座標值（Xt ，Yt ，zt)由以下方程式表示： X t = R/cosT · cos θ · cos δ - R · sin0 · s i η 5 • + i (ρ/2π ) Θ Y t = R/cosT · cos Θ · s i n 5 + R · s in Θ · cos δ + j (p/2 7Γ ) Θ Ζί = 1ί(ρ/2π)θ 〔3〕刀刃在存在於垂直於切削孔的軸線的.平面與垂直於

Z軸的平 面之 間的 中 間 位 置 處 的 平 面 上 旋 轉 的情 況 在此 情況 中 以 具 有 於 X 軸 方 向 的 原 始線 的 角 度0 成爲中間 變數 時 刀 刃 在 X - 及 Y 一 座 標 平 面上 的 座 標值 (X " t ，Y - t Z t ) 由 以 下 方 程 式 表 示： X ^ t = R C 0 S r Y ^ t = R S i η θ z t = — R t a η ( r / 2 ) • C 0 S Θ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -45 - A7 B7 五、發明説明（43)將以上座標轉換至X- Y-Z座標系統，刀刃的座標 值（Xt ，Yt ，zt)由以下方程式表示： xt =R cos Θ · COS <5 - R * s i η Θ • sin δ Yt =R cos Θ · sin <5 + R * s i η Θ • cos δ zt =-R tan ( r /2) • COS Θ 在容許刀刃以節距P於Z軸方向蝸旋移動的情況，刀 刃的座標值（Xt ，Yt ，zt)由以下方程式表示： Xt = R cos θ · cos δ - R · s i η θ * s i η <5 + 1(ρ/2π)θ =R cos(0+<5) + i (p/2 π )9 Y t = R cos Θ ♦ s i n 5 + R · s i n 0 * cos δ + j ( p/ 2 ττ ) Θ =R s i n ( Θ +<5 ) + j ( p/ 2 π- ) Θ Z t = - R tan(r /2) · cos Θ + k ( p / 2 ) Θ 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 方設 .的假 跡， 軌：中 0 7 橢2 出圖 劃在 刃。 刀跡 在軌 明的 說心 下中 以軸 , 心 7 中 2 況 圖1»· 考的 參削 後切 然施 實 式 圓 橢 的 軸 長 的 向 II : 方 X 爲 軸 彳 t X 置量 於。位向 有 b 於線 具爲© 有軸 的 a

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本紙張纽適用中國困家標率（c叫雜（胸卿）_ 46 _ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____ B7_'__ 五、發明説明（44) 當上述方程式正常化使得切線向量t的數值爲1時， 方程式成爲： tx = {-v(a2 sin20 + b2 cos20 )1/2 } Sin0 tY = {b/(a2 sin20 + b2 c〇s20 )1/2 } cos0 •因此，法線向量成爲： nX =tY = :{b/(a2 sin2 ' Θ + b2 cos2 0 )1 / ,2 } cos Θ nY =- y X = ={a/( a2 sin2 Θ + b2 cos2 Θ )1/2 } s i n 0 當心軸中心與刀刃之間的距離爲T r時，心軸中心的 軌跡（Xs ，Ys)成爲：

Xs = acos^ -nX*Tr =a cos0-{b*Tr/(a2 s i n 2 ^ + b2 cos20 )1/2}cos0 = {a-(b'Tr/(a2 sin20 + b2 cos2e)1/2 } cos0 Ys = bsin0 - ηY · Tr =b sin^ - {a * Tr/(a2 sin2^ +b2 cos2^ )1/2}sin^ = {b-(a. Tr/(a2 sin2e + b2 cos2e )1/2 } sin0 在橢圓傾斜於X及Y軸的情況，可根據傾斜角以與上 述相同的程序轉換座標系統。 並且，在根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法中， 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央橾準局貞工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（45) 當應用上述的傾斜切削時，自動測量由於工件w對心軸中 心軸線的定位誤差而造成的工件W的切削軸線或切削面從 正常狀態傾斜的程度，且根據傾斜度，校正心軸i 9對工 件W的相對位移的軸向控制位準，因而將工件w的切削軸 線或切削面的傾斜補償分量給與心軸1 9與工件W之間的 相互內插運動，然後可藉著於正常狀態的切削軸線切削內 /外周邊面或凸緣面。 在此情況中，如圖2 8所示，藉著使用自動測量儀器 49測量在工件W的切削基準面Ws上三點Pl ，p2 ， 及P3的各別座標值（Xp^YPi’Zpi) ，( X p 2 'X p 2 1 Ζ ρ 2 )，及（Χρ3，Υρ3，Ζρ3)，且由 以下方程式計算於X軸方向的傾斜度X r及於Y軸方向的 傾斜度Y r : X T = t an { (Zp2— Zpi) / (Zx2— 2Xi) Y· T = t a n { (Zp3-Zpi)/(Zy3-Zyi) r 其中在於X軸方‘向的傾斜度X r的測量期間使Y軸座標值 固定，而在於Y軸方向的傾斜度Y r的測量期間使 標值固定。 因此，於切削孔的各別X，Y，及Z軸方向的軸向向 量分量i ， j ，及k由以下方程式表示： 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-48 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __ B7 五、發明説明（46) i=— cosYr · s i η X r j=— cosXr*sinYr k = c〇sXr * cosYr 以此方程式，傾斜角r及<5由以下方程式表示。切削 是以如同上述的傾斜切削而實施。 r = t a η -1 { k / ( i 2 + j 2 ) } 5 = t a n ~1 (j/i) 上述的軸向控制或心軸旋轉角控制之實施可藉著上述 函數方程式的計算在N C裝置中執行以獲得座標位置資料 的方法，或藉著於程式的產生時已預先敘述座標位置資料 成爲N C切削程式中的點群資料的方法。 雖然已對於特定實施例詳細敘述本發明，但是對於熟 知此技術者而言本發明不限於此，在本發明的範圍內可實 施種種不同的實施例。 下文說明第’二實施例。 圖2 9顯示藉著根據本發明的心軸旋轉角控制切削方 法切削的原理應用於內周邊面切削的例子》 轉動刀具1 5 0安裝於可定量控制繞本身的中心軸線 的旋轉角的心軸1 5 1 ;藉著軸向控制，在此情況爲藉著 X軸控制及Y軸控制而容許心軸151與工件W沿著垂直 於心軸1 5 1的旋轉軸線的平面相對變位，使得心軸中心 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印袈 A7 ____B7 五、發明説明（47 ) C s對工件W的相對移動軌跡符合要被切削的幾何形狀， 因而容許實施心軸151與工件W之間的真圓相互內插運 動；且心軸1 5 1的旋轉角以對X軸控制及γ軸控制所需 的相互關係被同步控制，因而轉動刀具1 5 0的刀刃對工 件W的內周邊面的方向於心軸151的全旋轉角位置維持 於所需方向，亦即前傾角/3維持固定，而將工件W切削成 由由於上述的相互內插運動而形成的內插軌跡（心軸中心 軌跡）所決定的幾何形狀，亦即成爲真圓的截面幾何形狀 〇 在圖2 9中’參考碼a ，b，及c分別代表當心軸 1 5 1位於由參考碼A ’ B ’及C代表的各別旋轉角位置 時’心軸中心Cs的位置’該.a ，b ，及c位於內插軌跡 L上。 當以T r代表轉動刀具1 5 0的刀具半徑，而以R代 表工件W的切削半徑’且前傾角；g爲go。時，在R> T r的前承條件下，心軸中心c s以R - T r從工件W的 中心Cw疏散（離開中心點）’使得內插軌跡L成爲具有 R-T r的半徑'及與工件W的中心Cw相同中心的真圓。 此處所指的前傾角$ = 90°表示爲了方便當經由繞 工件中心Cw而以X軸成爲原始線的角度0觀察時，轉動 刀具1 5 0的刀刃與工件W的接觸位置的角度與心軸中心 C s被定位在內插軌跡L上的位置的角度相等。 在此情況中’ X軸控制及Y軸控制的座標值由相互具 有9 0°相位差的三角函數方程式給定，而以繞工件中心 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ~ '

經濟部中央揉準局負工消費合作社印装 A7 ____B7 五、發明説明（48)

Cw的角度成爲中間變數，使得內插軌跡l劃出真圓，而 內插軌跡L的半徑根據前傾角0固定的情況下的工件w的 切削半徑R而改變·‘亦即，具有任意切削半徑R的內周邊 面的切削藉著單一轉動刀具1 5 0根據內插軌跡L的半徑 在R — Tr的極限內實施。 然後’在具有任意切削半徑R的內周邊面的切削中， 參考圖30A及30B，以下說明轉動刀具的前傾角方的 改變方法β圖3 Ο A顯示前傾角θ以增加至大於 9 0 °的角度的情況；圖3 Ο B顯示前傾角；S以△ 0減小 至小於9 0 °的角度的情況。 在切削半徑R固定，且前傾角；S增加或減小至大於或 小於9 0 °的角度的情況中，當經由繞工件中心C w而以 X軸成爲原始線的角度0觀察時，容許心軸中心C s在內 插軌跡L上所在的位置的角度至轉動刀具1 5 0的刀刃與 工件W的接觸位置的角度以相應於大於或小於9 0°的前 傾角iS的增加/減小角度的角度Δ0改變成越前或滯 後。 隨著角度改‘變，轉動刀具1 5 0的有效刀具半徑減小 ，使得內插軌跡L的半徑根據大於或小於90°的前傾角 /3的增加/減小角度△ 增加。 此容許藉由單一轉動刀具1 5 0而不論刀具半徑爲何 地實施任意內徑的搪孔，及在不須刀具交換和改變刀具安 裝角之下任意改變前傾角召。 圖3 1顯示藉由根據本發明的心軸旋轉角控制切削方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2LOX297公釐） --------------ex (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

_0! -51 - 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（49 ) 法的切削原理應用於外周邊面切削的例子。在圖3 1中， 相應於圖2 9的部份以與圖2 9中相同的參考代碼表示， 因而省略其說明。 並且，在此情況中，藉著X軸控制及Y軸控制而容許 心軸1 5 1與工件W沿著垂直於心軸1 5 1的旋轉軸線的 平面相對變位，因而容許實施心軸1 5 1與工件W之間的 真圓相互內插運動；且心軸151的旋轉角以對X軸控制 及Y軸控制所需的相互關係被同步控制，因而轉動刀具 1 5 0的刀刃對工件W的外周邊面的方向於心軸1 5 1的 全旋轉角位置維持於所需方向，亦即前傾角A維持固定， 而將工件W切削成由由於上述的相互內插運動而形成的內 插軌跡所決定的幾何形狀，亦即成爲真圓的截面幾何形狀 〇 同樣的，在此情況中，X軸控制及Y軸控制的座標值 由相互具有9 0°相位差的三角函數方程式給定，而以繞 工件中心Cw的角度成爲中間變數，使得內插軌跡L劃出 真圓，而內插軌跡L的半徑根據前傾角；3固定的情況下的 工件W的切削半'徑R而改變。亦即，具有任意切削半徑R 的外周邊面的切削藉著單一轉動刀具1 5 0根據內插軌跡· L的半徑實施。 對於外周邊面切削，內插軌跡L的半徑可大於或小於 工件W的半徑，因此二者之間沒有限制關係。除了如圖 3 1所示的心軸中心C s在工件W的外周邊面外部的情況 ，也可考慮心軸中心C s在工件W的外周邊面內部的情況 伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 301619 A7 B7 五、發明説明（50) 0 然後’在具有任意切削半徑R的外周邊面的切削中， 參考圖3 3 A及3 3 B，以下說明轉動刀具的前傾角；5的 改變方法。圖3 3 A顯示前傾角；5以增加至大於 9 0 °的角度的情況；圖3 3 B顯示前傾角石以△沒減小 至小於90°的角度的情況。 •在切削半徑R固定’且前傾角A增加或減小至大於或 小於9 0°的角度的情況中，如上述之內周邊面切削，當 經由繞工件中心C w而以X軸成爲原始線的角度6»觀察時 ，容許心軸中心C s在內插軌跡L上所在的位置的角度至 轉動刀具1 5 0的刀刃與工件W的接觸位置的角度以相應 於大於或小於9 0°的前傾角yS的增加/減小角度△点的 角度△0改變成越前或滯後。 隨著角度改變，轉動刀具1 5 0的有效刀具半徑減小. ，使得內插軌跡L的半徑根據大於或小於9 0。的前傾角 /3的增加/減小角度△ /3減小（在心軸中心C s在工件的 外周邊面外部的情況）或增加（在心軸中心C s在工件的 外周邊面內部的’情況）。 ' 此容許藉由單一轉動刀具1 5 0而不論刀具半徑爲何 地實施任意外徑的外周邊面切削，及在不須刀具交換和改 變刀具安裝角之下任意改變前傾角；5。 使用於根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法的轉動 刀具5 0可爲單鋒轉動刀具。此處所指的單鋒轉動刀具爲 經由一刀尖接觸工件的型式的轉動刀具，亦即非型成轉動 k張尺度遑.用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐) ' -53 - (請先閲讀.背面之注意事項再填寫本頁) 訂 inyr. 經濟部中央梂準局貝工消費合作杜印褽 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 ^〇16ig a? _____B7 _ 五、發明説明（51 ) 刀具的一般術語’，包括搪孔刀具，搪桿刀具，割斷刀具， 螺紋刀具，扁圓刀具，及轉動刀具。 圖3 4顯示具體使用根據本發明的心軸旋轉角控制切 削方法的N C切削刀具的例子。此n C切削刀具具有底床 1 ，Y軸台3 ，及在Y軸台3上可於X軸方向移動地設置 的X軸台5 ’工件W被固定地放置於X軸台5之上。Y軸 台3由Y軸伺服馬達7驅動於Y軸方向，而X軸台5上的 工件W根據藉由Y軸伺服馬達7的Y軸台3的Y軸方向移 動及藉由X軸伺服馬達9的X軸台5的X軸方向移動，於 任意的X座標及Y座標的座標位置處沿著由X軸與Y軸構 成的水平平面被軸向控制。 Z軸滑塊1 3於直立方向，亦即Z軸方向可移動地安 裝於NC切削刀具的立柱1 1上，z軸滑塊1 3由Z軸伺 服馬達1 5驅動於Z軸方向。 Z軸滑塊1 3安裝有心軸頭1 7，心軸1 5 1可繞於 與Z軸相同方向的軸線旋轉地安裝於心軸頭1 7，亦即可 繞C軸旋轉。 心軸1 5 1由C軸伺服馬達2 1旋轉地驅動且對於C 軸旋轉角被定量控制，另外，心軸1 9安裝有轉動刀具 2 3» 此處，工件W藉由X軸及Y軸的移動平面爲垂直於心 軸1 5 1的旋轉軸線的平面，亦即垂直於C軸（Z軸）的 平面。 X軸伺服馬達9 ，Y軸伺服馬達7，Z軸伺服馬達 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) IO. 訂

本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 at ·— B7 五、發明説明（52) 1 5 ’及C軸伺服馬達2 1分別安裝有旋轉編碼器2 5 ， 27 ’ 29 ’及31 ，旋轉編碼器25 ，27，29，及 3 1偵測各別伺服馬達9 ，7，1 5，及2 1的旋轉角， 以輸出旋轉角資訊至NC裝置3 3。編碼器中，C軸伺服 馬達2 1的旋轉編碼器3 1由絕對型旋轉編碼器構成，且 測量心軸151於X軸方向或Y軸方向的旋轉角成爲絕對 基準位置。 如圖3所示，N C裝置3 3具有用來執行N C切削程 式以輸出各別軸命令的程式執行部份3 5 ，及用來從程式 執行部份3 5接收軸命令以實施內插計算的內插計算部份 3 7，而內插計算剖份3 7輸出各別軸X，Y.，Z及C的 行程成爲命令值至各別軸的位置控制/驅動部份3 9， 4 1，4 3，及 4 5。 位置控制/驅動部份39，41 ，43，及45從相 同軸的各別旋轉編碼器25，27，29，及3 1接收旋 轉角資訊，且根據由位置反饋補償控制所計算的各別軸的 操作位準控制相同軸的伺服馬達9，7，1 5，及2 1的 驅動》 . 在根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法中，各別軸 X，Y，及Z的命令值已由NC切削程式設定成使得心軸 中心對工件W的相對移動軌跡符合要被切削的幾何形狀： 隨著程式的執行，轉動刀具1 5 0與工件W藉由軸X，Y •及Z的控制•至少軸X及Y的控制而沿著垂直於心軸 1 5 1的旋轉軸線的平面相對變位，因而容許實施轉動刀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

-55 - 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 A7 ____.__B7_ 五、發明説明（53 ) 具1 5 0與工件w之間的相互內插運動；且心軸i 5 1的 旋轉角以對軸X，γ，及Z的控制所需的相互關係被同步 控制，因而使轉動刀具1 5 0的刀刃對工件W的切削面的 方向於心軸1 5 1的全旋轉角位置維持於所需方向，亦即 維持於所需的前傾角，然後利用轉動刀具1 5 0將工件W 切削成由由於相互內插運動而形成的內插軌跡所決定的幾 何形狀。 在此情況中，兩軸X及Y的控制的實施方式劃出由包 含互相具有9 0°相位差的三角函數的方程式界定的軌跡 〇 在心軸旋轉角控制切削方法中，藉著綜合心軸1 5 1 的旋轉角的控制與同時的兩軸X及Y，或三軸X，Y，及 Z的控制，可使用單一轉動刀具實施任意內徑的搪孔及任 意外徑的外周邊的切削，以及推拔切削，球面切削，多邊 形切削，及螺紋切削，不論轉動刀具1 5 0的刀具半徑爲 何；且藉著使用單鋒轉動刀具，可增進切削速率成爲饜於 使用型成轉動刀具的彈簧切削的切削速率的三室二十倍》 然後，以下對於內/外周邊面切削詳細說明在根據本 發明的心軸旋轉角控制切削方法中的移動控制及同步控制 〇 當圓柱面的半徑爲R:每公轉於Z軸方向的進刀率爲 p ;而於Z軸方向進刀開始位置處的Z軸座標爲Z。時， 刀刃於各別旋轉角位置的座標位置（Xt ，Yt ，zt) 由以下函數方程式給定： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS >八4規格（210X297公釐） -----、訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -56 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（54) X t =L r C 0 s θ Y t =L r s i n θ z t =Z 〇 - 一 （P / 2 τι )Θ 在圓柱形內面切削中，如圖2 9所示，於刀刃軌跡的 X二Y平面從切削面向外的法線向量n = (nx，ny) 由以下方程式表示： nx = — cos0 n y = — s i η θ 因此，界定心軸中心軌跡L的心軸中心座標位置（ Xs ，Ys ，Zs)由以下方程式表示：

Xs ={(R2 + Tr2 -2R* Tr cosA β )1/2} cos^ Y s = { ( R 2 + T r 2 - 2 R · T r c o s △ /3 )1 / 2 } s i n 0 Zs = Zt -Tz 在此情況中，藉著根據心軸中心座標位置（X s ，

Y s )同時控制兩軸X軸及Y軸，在轉動刀具1 5 0與工 件W之間實施相互圓形內插運動，而成爲圓形內插軌跡的 心軸中心軌跡成爲具有半徑L爲（R2 + Tr2-2R*Tr cosA 冷）1/2的真圓。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-57 - A7 ______Β7 五、發明説明（55 ) —~ 在圓柱形內面切削中’當從90。的前傾角点改變的 角度Δ/S爲0時，以X軸方向成爲原始線的心軸旋轉角α 由以下方程式表示： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) α =tan_1(ny/nx) = t'an_1(-sin0 /-cos0 ) =θ \ π 然後’心軸旋轉角α根據從9 0。的前傾角yS改變的 角度以角度Δ0改變。亦即，α成爲0 + ；τ±Λ0。 在滿足上述條件下，實施各別軸X，Υ，及Ζ的軸向 控制，且心軸旋轉角α與軸向控制被同步控制，因而轉動 刀具1 5 0於心軸1 5 1的全旋轉角位置以對切削面的任 意前傾角Θ實施具有以刀具半徑T r成爲最小半徑的任意 半徑的圓柱形內面切削。 此容許藉著單一轉動刀具1 5 0實施任意半徑”的內周 邊面切削而不論刀具半徑爲何，且容許在不須刀具交換及 改變刀具安裝角下任意改變前傾角0。 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 在圓柱形外面切削中，如圖3 1所示，於刀刃軌跡的 X _ Υ平面的從切削面向外的法線向量與圓柱形內面切削 時的方向相反，而由以下方程式表示： η X = c 〇 s 0 n y = s i η θ 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS)A4规格（ 210X297公釐）_ "" A7 ____ B7五、發明説明（56) 因此，界定心軸中心軌跡L的心軸中心座標位置（ Xs ，YS ，Zs)由以下方程式表示：

Xs ={ (R2 + Tr2 + 2R * Tr co s Δ β )1 /z) cos Θ Ys = {(R2 + Tr2 + 2R * Tr cos Δ β )1 /z) sin Θ Zs = Zt -Tz 經濟部t央橾準局員工消費合作杜印製 在圓柱形外面切削中，當從9 0°的前傾角；5改變的 角度△石爲0時，以X軸方向成爲原始線的心軸旋轉角α 由以下方程式表示： a = t a η - 1 ( n y / nx ) = t an _ 1 ( - s i η 0 /-co s 0 )=0 然後心軸旋轉角α根據從90°的前傾角yS改變的角 度Δθ以角度改變。亦即，α變成0 + ;τ±Λ0。 因此，如同內周邊面切削，實施各別軸X，Υ，及Ζ 的軸向控制，且心軸旋轉角α與軸向控制被同步控制，因 而在此情況中，’轉動刀具1 5 0也於心軸1 5 1的全旋轉 角位置以對切削面的任意前傾角Θ實施具有任意半徑R的 圓柱形外面切削。 此容許藉著單一轉動刀具1 5 0實施任意半徑的外周 邊面切削而不論刀具半徑爲何•且容許在不須刀具交換及 改變刀具安裝角下任意改變前傾角/3。 方程式 Xs =KR2 + Tr2 + 2R· Tr cos/X Θ )1/2} cos0 本紙張尺皮適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐) ： -59 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂 .nv. A7 _ B7 五、發明説明（57) 及 Ys ={(R2 + Tr2 + 2R· Tr cosA yS )1/2} sin0 在如圖 3 1所示的當於Z軸方向觀察時心軸中心C s在工件W的 外部的情況中適用，而在如圖3 2所示的當於Z軸方向觀 察時心軸中心C s在工件W的內部的情況，則適用方程式 X s = { ( R 2 + T r 2 - 2 R · T r c 〇 s △ Θ )1 / 2 } c 〇 s 0 及 Y s = {(R2 + Tr2-2R* Tr cos Δ β )1/2} sin^ 。 •實施類似於圓柱形內面切削的同步切削及根據螺紋節 距以適當值設定Z s = Z r — T z的值足以用於內螺紋切 削；實施類似於圓柱形外面切削的同步切削及根據螺紋節 距以適當值設定Z s = Z t — T z的值足以用於外螺紋切 削；在任一情況中，其他程序如同圓柱形內/外面切削實 施，因而藉著具有任意前傾角的單一轉動刀具1 5 0實施 具有任意螺紋直徑的內螺紋或外螺紋的螺紋切削。 此容許藉著不論刀具半徑爲何的單一轉動刀具1 5 0 實施有任意螺紋直徑的內螺紋或外螺紋的螺紋切削，及在 不須刀具交換及改變刀具安裝角下任意改變前傾角泠。 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 對於有於Z軸方向改變的直徑的Z軸旋轉材料的切削 ，例如推拔切削，當內插軌跡L的半徑L r爲相對於Z的 函數fLr (z)，每公轉於Z軸方向的進刀率爲p，而 於Z軸方向的進刀開始位置的Z軸座標爲Z。時，以函數 fLr {Z。—（ρ/2ττ) 0丨改變內插軌跡L的半徑 L r艮P可。 心軸旋轉角α可與上述的圓柱形內/外面切削相同。 並且在此情況中，藉著具有任意前傾角的單一轉動刀具 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐> -60 - A7 ___B7 _ 五、發明説明（58 ) 1 5 0實施具有於z軸方向任意改變的直徑的Z軸旋轉材 料的切削》 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此容許藉著不論刀具半徑爲何的單一轉動刀具1 5 G 實施具有於Z軸方向任意改變的直徑的Z軸旋轉材料的％ 削，及在不須刀具交換及改變刀具安裝角下任意改變前Μ 角召。 ’並且，在推拔切削，球面切削，多邊形切削，凸緣面 切削，及任意幾何形狀切削中，如同圓柱形面切削地根據 這些切削幾何形狀實施各別軸Χ，Υ，及Ζ的軸向控制， 且心軸旋轉角與軸向#制被同步控制，因而藉著具有任意 前傾角的單一轉動刀具1 5 0實施推拔切削，球面切削， 多邊形切削，凸緣面切削，及任意幾何形狀切削。 當對於推拔切削，球面切削，多邊形切削，及凸緣面 切削的軸向控制需要詳細說明時，可參考與本案相同申請 人的日本專利第HE I 6 — 2 1 1 1 37號的說明書及 圖式。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 上述的軸向控制或心軸旋轉角控制之實施可藉著上述 函數方程式的計算在N C裝置中執行以獲得座標位置資料 的方法，或藉著於程式的產生時已預先敘述座標位置資料 成爲N C切削程式中的點群資料的方法。 雖然已對於特定實施例詳細敘述本發明，但是對於熟 知此技術者而言本發明不限於此，在本發明的.範圍內可實 施種種不同的實施例。 下文說明第三實施例。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -61 A 7 ___B7 五、發明説明（59 ) 圖3 5及3 6顯示藉著根據本發明的心軸旋轉角控制 切削方法的切削原理應用於內周邊面切削的例子》 轉動刀具250具有桿部252，桿部252的頭部 安裝有粗切削刀刃2 5 4，精切削刀刃2 5 6 ，及兩去角 刀刃258 ’ 260 ，於徑向以桿部252的中心軸線成 爲中心在互相之間爲9 0 °的相位角處。 •桿部2 5 2的根部設置有與桿部2 5 2同心的AT C 嚙合槽2 6 2及心軸嚙合推拔軸部份2 6 4 ;而轉動刀具 2 5 0以心軸嚙合推拔軸部份2 6 4同心地裝配於形成在 切削工具的心軸2 6 6的推拔形刀具接收孔2 6 8內。此 造成桿部2 5 2與心軸2 6 6的中心軸線C s被同心安裝 〇 心軸266安裝有鍵270，而鍵270與形成於 ATC嚙合槽2 6 2的定位鍵槽2 7 2嚙合以於轉動刀具 2 5 0的旋轉方向實施旋轉搖動及定位。定位鍵槽2 7 2 形成於槽相對於粗切削刀刃254以90°移位的位置處 〇 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由伺服馬達2 1 (見圖2 9 )定量控制心軸2 6 6 繞本身的中心軸線C s的旋轉角，而旋轉角的零點設定於 鍵2 7 0於心軸旋轉方向的配置位置處。 上述的鍵嚙合使轉動刀具2 5 0於旋轉方向無條件地 定位及安裝於心軸2 6 6，且在心軸2 6 6定位於零點的 情況，粗切削刀刃254定位於從零點旋轉移位90°的 位置處，如圖3 6所示。 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -62 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 ___B7 _._ 五、發明説明（6〇) 在藉著根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法的切削 中，藉著軸向控制，在此情況中爲藉著X軸控制及Y軸控 制容許心軸2 6 6與工件W沿著垂直於心軸2 6 6的旋轉 軸線的平面相對變位’使得心軸中心C s對工件W的相對 移動軌跡符合要被切削的幾何形狀，因而容許實施心軸 2 6 6與工件W之間的真圓相互內插運動；且心軸2 6 6 的旋轉角以對X軸控制及Y軸控制所需的相互關係被同步 控制，因而使轉動刀具2 5 0的刀刃對工件W的內周邊面 的方向於心軸2 6 6的全旋轉角位置維持於所需方向，在 說明例中，粗切削刀刃2 5 4與內周邊面之間的前傾角泠 (見圖3 7 )維持固定，然後粗切削刀刃2 5 4將工件W 的內周邊面粗切削成由於上述的相互內插運動（見圖3 7 )而形成的內插軌跡（心軸中心軌跡）所決定的幾何形狀 ，亦即成爲真圓的剖面幾何形狀。+ 當轉動刀具2 5 0與粗切削刀刃2 5 4的刀刃之間的 距離，亦即刀具半徑爲T r ，而工件W的切削半徑爲R時 ，如圖3 7所示，心軸中心C s以R — T r = e從工件W 的中心Cw偏離’使得內插軌跡L成爲具有R — T r的半 徑及與工件W的中心Cw有相同中心的真圓。 當藉著X軸控制與Y軸控制的同步控制容許心軸 2 6 6的旋轉角從圖3 7所示的狀態向前移動1 8 0。時 ，精切削刀刃2 5 6使對工件_W的內周邊面的角度石維持 固定，且精切削刀刃2 5 6取代粗切削刀刃2 5 4將工件 W的內周邊面精切削成由由於上述的相互內插運動而形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 A7 B7 五、發明説明（61 ) 的心軸中心軌跡L所決定的真圓剖面幾何形狀。 當藉著X軸控制與Y軸控制的同步控制容許心軸 266的旋轉角從圖37所示的狀態向前移動90°或 270°時，去角刀刃258或260使對工件W的去角 面的角度yS維持固定，且去角刀刃2 5 8或2 6 0實施工 件W的去角，使工件W成爲由由於上述的相互內插運動而 形成的心軸中心軌跡L所決定的真圓剖面幾何形狀。 此種心軸2 6 6的旋轉角控制容許藉著單一轉動刀具 2 5 0而不須刀具交換地實施粗切削，精切削，及去角。 轉動刀具2 5 0的刀刃數目不限於四個，可在相鄰刀 刃不互相干擾的範圍內設置比四個多的多個刀刃。並且， 刀刃的組合也不限於上述的實施例，而可設置中間精切削 刀刃。刀刃254 ，256 ，258 ，及260相關於刀 具半徑T r可互相相同或互相不同。 此處所使用的轉動刀具2 5 0的刀刃2 5 4 ’ 2 5 6 ，2 5 8，及2 6 0爲單鋒刀具》此處所稱的單鋒轉動刀 具爲經由一刀尖接觸工件的型式的轉動刀具，亦即非型成 轉動刀具的一般術語，包括搪孔刀具，搪桿刀具’割斷刀 具，螺紋刀具，扁圓刀具，及轉動刀具。 圖3 8顯示外周邊面切削的例子。在圖3 8中’相應 於圖3 7的部份以與圖3 7中相同的參考碼代表’而 其說明。 轉動刀具2 5 0可具有與內周邊面切削時相同 ，桿部2 5 2的頭部安裝有粗切削刀刃2 5 4 ’精切肖iJ力 本紙浪尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-64 - A7 B7 五、發明説明（62 ) 刃256 ，及兩去角刀刃258 ，260等四個刀刃，於 徑向以桿部2 5 2的中心軸線成爲中心在互相之間有 9 0 °的相位角處。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 並且在此情況中，雖然未顯示，轉動刀具2 5 0以心 軸嚙合推拔軸部份被同心地裝配於形成於心軸2 6 6的推 拔形刀具接收孔2 6 8內。此使桿部2 5 2同心地安裝於 心軸2 6 6的中心軸線C s。並且，雖然未顯示，但是如 同上述實施例，轉動刀具2 5 0經由鍵與心軸.2 6 6嚙合 ，因而於旋轉方向無條件地定位及安裝於心軸2 6 6。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 並且，在此情況中，藉著X軸控制及Y軸控制容許心 軸2 6 6與工件W沿著垂直於心軸2 6 6的旋轉軸線的平 面相對變位，因而容許賁施心軸2 6 6與工件W之間的真 圓相互內插運動；且心軸2 6 6的旋轉角以對X軸控制及 Y軸控制所需的相互關係被同’步控制，因而使轉動刀具 2 5 0的刀刃對工件W的外周邊面的方向於心軸2 6 6的 全旋轉角位置維持於所需方向，在說明例中，粗切削刀刃 2 5 4與外周邊面之間的前傾角/3維持固定，然後粗切削 刀刃2 5 4將工'件W的外周邊面粗切削成由於上述的相互 內插運動而形成的內插軌跡所決定的幾何形狀，亦即成爲 真圓的剖面幾何形狀。 當藉著X軸控制與Y軸控制的同步控制容許心軸 2 6 6的旋轉角從圖3 8所示的狀態向前移動1 8 0 °時 ，精切削刀刃2 5 6使對工件W的外周邊面的角度/3維持 固定，且精切削刀刃2 5 6取代粗切削刀刃2 5 4將工件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' _ -65 - ^01619 at B7_____ 五、發明説明（63) w的外周邊面精切削成由由於上述的相互內插運動而形成 的心軸中心軌跡L所決定的真圓剖面幾何形狀。 當藉著X軸控制與Y軸控制的同步控制容許心軸 2 6 6的旋轉角從圖3 8所示的狀態向前移動90°或 2 7 0°時，去角刀刃2 5 8或2 6 0使對工件W的去角 面的角度；S維持固定，且去角刀刃2 5 8或2 6 0實施工 件W的去角，使工件W成爲由由於上述的相互內插運動而 形成的心軸中心軌跡L所決定的真圓剖面幾何形狀。 此種心軸2 6 6的旋轉角控制容許藉著單一轉動刀具 2 5 0而不須刀具交換地實施粗切削，精切削，及去角。 圖3 9顯示具體使用根據本發明的心軸旋轉角控制切 削方法的N C切削刀具的例子。此N C切削刀具具有底床 1 ，Y軸台3 ，及在Y軸台3上可於X軸方向移動地設置 經濟部中央搮準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 的X軸台5 ，工件W被固定地放置於X軸台5之上。Y軸 台3由Y軸伺服馬達7驅動於Y軸方向，而X軸台5上的 工件W根據藉由Y軸伺服馬達7的Y軸台3的Y.軸方向移 動及藉由X軸伺服馬達9的X軸台5的X軸方向移動，於 任意的X座標及Y座標的座標位置處沿著由X軸與Y軸構 成的水平平面被軸向控制。 Z軸滑塊1 3於直立方向，亦即Z軸方向可移動地安 裝於NC切削刀具的立柱1 1上，Z軸滑塊1 3由Z軸伺 服馬達15驅動於Z軸方向。 Z軸滑塊1 3安裝有心軸頭1 7，心軸2 6 6可繞於 與Z軸相同方向的軸線旋轉地安裝於心軸頭1 7，亦即可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' A7 ___B7 五、發明説明（64) 繞C軸旋轉。 心軸2 6 6由C軸伺服馬達2 1旋轉地驅動且對於c 軸旋轉角被定量控制。 此處，工件W藉由X軸及γ軸的移動平面爲垂直於心 軸2 6 6的旋轉軸線的平面，亦即垂直於c軸（z軸軸） 的平面。 _ X軸伺服馬達9 ’ Y軸伺服馬達7，Z軸伺服馬達 1 5 ’及C軸伺服馬達2 1分別安裝有旋轉編碼器2 5， 27，29，及31 ，旋轉編碼器25，27，29，及 3 1偵測各別伺服馬達9，7，1 5，及2 1的旋轉角， 以輸出旋轉角資訊至NC裝置3 3。編碼器中，C軸伺服 馬達2 1的旋轉編碼器3 1由絕對型旋轉編碼器構成，且 以上述的零點成爲絕對基準位置測量心軸2 6 6的旋轉角 〇 如圖3所示，N C裝置3 3具有用來執行NC切削程 式以輸出各別軸命令的程式執行部份3 5，及用來從程式 執行部份3 5接收軸命令以實施內插計算的內插計算部份 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 7，而內插計’算部份3 7輸出各別軸X，Y，Z及C的 行程成爲命令值至各別軸的位置控制/驅動部份3 9， 4 1，4 3，及 4 5。 位置控制/驅動部份39，41 ，43 ，及45從相 同軸的各別旋轉編碼器25，27，29 ，及31接收旋 轉角資訊，且根據由位置反饋補償控制所計算的各別軸的 操作位準控制相同軸的伺服馬達9，7，1 5，及2 1的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -67 - 經濟部中央揉準局負工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（65 ) 驅動。 在根據本發明的心軸旋轉角控制切削方法中，各別軸 X，Y，及Z的命令值已由NC切削程式設定成使得心軸 中心對工件W的相對移動軌跡符合要被切削的幾何形狀； 隨著程式的執行，轉動刀具2 5 0與工件W藉由軸X，Y ，及Z的控制，至少軸X及Y的控制而沿著垂直於心軸 2 6 6的旋轉軸線的平面相對變位，因而容許實施轉動刀 具2 5 0與工件W之間的相互內插運動；且心軸2 6 6的 旋轉角以對軸X，Y，及Z的控制所需的相互關係被同步 控制，因而使轉動刀具2 5 0刀刃對工件W的切削面的方 向於心軸2 6 6的全旋轉角位置維持於所需方向，例如流 線方向，然後藉著任何的刀刃254，256 ，258， 及2 6 0將工件W切削成由由於相互內插運動而形成的內 插軌跡所決定的幾何形狀。 在此情況中，兩軸X及Y的控制的實施方式劃出由包 含互相具有9 0°相位差的三角函數的方程式界定的軌跡 〇 在心軸旋轉’角控制切削方法中，藉著綜合心軸2 6 6 的旋轉角的控制與同時的兩軸X及Y，或三軸X，Y，及 Z的控制，可實施任意內徑的搪孔及任意外徑的外周邊的 切削，以及推拔切削，球面切削，多邊形切削，螺紋切削 .，凸緣面切削，及任意幾何形狀的切削，不論轉動刀具 2 5 0的刀具半徑爲何；且藉著使用單鋒轉動刀具，可增 進切削速率成爲屬於使用型成轉動刀具的彈簧切削的切削 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) $

,1T -68 - A7 ___ 五、發明説明（66) 逮率的三至二十倍。 以下各別對於內/外周邊面切削詳細說明在根據本發 明心軸旋轉角控制切削方法中的移動控制及同步控制。 當圓柱形面的半徑爲R，每公轉於Z軸方向的進刀率 爲P，而Z軸方向進刀開始位置的Z軸座標爲z0時，刀 刃於各別旋轉角位置的座標位置（xt ，Yt ，zt)由 以下函數方程式給定： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ο

、1T X t =R C 0 s θ Υ t =R s i n θ Ζ t =Z 〇 —( P / 2 π )Θ 經濟部中夬棣準局貝工消費合作社印製 在圓柱形內面切削中，如圖3 7所示，於刀刃軌跡的 X — Y平面從切削面向外的法線向量n= (nx，ny) 由以下方程式表示： nx = -cos0 n y = - s - i η θ 因此’心軸中心軌跡，亦即心軸中心座標位置（X s ，Ys’Zs)由以下方程式表示：

Xs = Xt + nx* Tr = R cos ^ -Tr cos Θ = (R-Tr)cos Θ Ys = Yt + nx· Tr = R s i n ^ -T r sin0 = (R-Tr)sin Θ 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -69 - 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（67 )

Zs = Zt -Ί z 在此情況中，藉著根據心軸中心座標位置（X s ， Y s )同時控制兩軸X軸及Y軸，在轉動刀具2 5 0與工 件W之間實施相互圓形內插運動，而成爲圓形內插軌跡的 心軸中心軌跡成爲真圓。 •在方程式中，T r爲轉動刀具2 5 0的刀具半徑，而 T z爲刀具長度（於Z軸方向的從心軸2 6 6的Z軸至刀 刃的軸向長度）。 在圓柱形內面切削中，以X軸方向成爲原始線的心軸 旋轉角α由以下方程式表示： cl = t a η - 1 ( n y / η X ) + τ =tan-1(-sin^ /-cos〇 ) = 0 + ττ =θ + π + ' r 在方程式中，r爲刀刃選擇角，而在說明例中，以r =0度選擇去角刀刃258 ，以r = 90度選擇粗切削刀 刃254 ，以了_=180度選擇去角刀刃260 ，以r = 2 7 0度選擇精切削刀刃2 5 6。 在滿足上述條件下，實施各別軸X，Y，及Z的軸向 控制，且心軸旋轉角α與軸向控制被同步控制，因而使藉 著設定刀刃選擇角r而選擇的單一刀刃2 5 4 ，2 5 6 ， 2 5 8 ，或2 6 0於心軸2 6 6的全旋轉角位置始終面對 相對於切削面的法線，使得藉由藉著設定刀刃選擇角r而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

AM 訂 -70 - A7 A7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 _ B7 五、發明説明（68 ) 選擇的單一刀刃來實施具有任意半徑R的圓柱形內面切削 〇 此容詳藉著不論刀具半徑爲何的單一轉動刀具2 5 0 來實施任意半徑的內周邊面切削，及在不須刀具交換下實 施粗切削，中間精切削，精切削，及去角。此容許刀具交 換頻率減小，增進切削刀具的操作率，另外，容許所需刀 具的數目減少，及使密封匣的容量小。 在圓柱形外面切削中，如圖3 8所示，於刀刃軌跡的 X — Y平面從切削面向外的法線向量n= (nx，ny) 由以下方程式表示： η X = c 〇 s 0 n y = s i η θ 因此，心軸中心軌跡，亦即心軸中座標位置（X s ， Ys，Zs)由以下方程式表示： X s = Xt + nx* Tr = R cos Θ +Tr cos θ = (R + Tr)cos 〇 Ys = Yt + nx· Tr = R s i n <9 +Tr s i n 6> = (R + Tr)sin Θ Zs = Zt -Tz 在圓柱形外面切削中，以X軸方向成爲原始線的心軸 旋轉角α由以下方程式表示： - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ΛΜ. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

C -71 - B7 五、發明説明（69 ) cl = tan-1(ny/nx) + 7 =tan_1(sin θ / cos θ ) + r =Θ \ r 因此，如同圓柱形內面切削，在滿足上述條件下，實 施各別軸X，Y，及Z的軸向控制，且心軸旋轉角α與軸 向控制被同步控制，因而使藉著設定刀刃選擇角r而選擇 的單一刀刃254，256 ，258 ，或260於心軸 2 6 6的全旋轉角位置始終面對相對於切削面的法線，使 得藉由藉著設定刀刃選擇角7而選擇的單一刀刃來實施具 有任意半徑R的圓柱形外面切削。 在如圖3 8所示的當於Z軸方向觀察時心軸中心C s 在工件W外部的情況，方程式Xs = (R + Tr) cos 0及 Ys = (R + Tr) sin0 適用，而在當於Z軸方向觀察時心 軸中心C s在工件W內部的情況，方程式Xs = (R - Tr) cos0 及 Ys = (R - Tr) sin0 適用。 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 實施類似於圓柱形內面切削的同步切削及根據螺紋節 距以適當值設定Z s = Z r— Tz的值足以用於內螺紋切 削；實施類似於圓柱形外面切削的同步切削及根據螺紋節 距以適當值設定Z s = Z t — Τ ζ的值足以用於外螺紋切 削；在任一情況中，藉著設定R值來實施具有任意螺紋直 徑的內螺紋或外螺紋的螺紋切削。 並且，在推拔切削，球面切削，多邊形切削，凸緣面 切削，及任意幾何形狀切削中，如同圓柱形面切削地根據 這些切削幾何形狀實施各別軸X，Y，及Z的軸向控制， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） ' -72 - 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 A 7 __ B7____ 五、發明説明（7〇) 且心軸旋轉角與軸向控制被同步控制，因而藉著藉由設定 刀刃選擇角而選擇的單一轉動刀具實施推拔切削，球面切 削，多邊形切削，凸緣面切削，及任意幾何形狀切削。 當對於推拔切削，球面切削，多邊形切削’及凸緣面 切削的軸向控制需要詳細說明時，可參考與本案相同申請 人的日本專利第HE I 6 — 2 1 1 1 37號的說明書及 圖式。 上述的軸向控制或心軸旋轉角控制之實施可藉著上述 函數方程式的計算在N C裝置中執行以獲得座標位置資料 的方法，或藉著於程式的產生時已預先敘述座標位置資料 成爲N C切削程式中的點群資料的方法。 雖然已對於特定實施例詳細敘述本發明，但是對於熟 知此技術者而言本發明不限於此，在本發明的範圍內可實 施種種不同的實施例。 下文說明第四實施例。 圖4 0顯示具體使用根據本發明的旋轉切削方法的 NC切削刀具的例子。此NC切削刀具具有底床1，Y軸 台3，及在Υ軸台3上可於X軸方向移動地設置的X軸台 5 ，工件W被固定地放置於X軸台5之上。Υ軸台3由Υ 軸伺服馬達7驅動於Υ軸方向，而X軸台5上的工件W根 據藉由Υ軸伺服馬達7的Υ軸台3的Υ軸方向移動及藉由 X軸伺服馬達9的X軸台5的X軸方向移動，於任意的X 座標及Υ座標的座標位置處沿著由X軸與Υ軸構成的水平 平面被軸向控制。 本紙張尺度適'用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ο 訂 -73 - A 7 ______^_R7 _ 五、發明説明（Ή ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Z軸滑塊1 3於直立方向，亦即Z軸方向可移動地安 裝於NC切削刀具的立柱11上，z軸滑塊13由Z軸伺 服馬達1 5驅動於Z軸方向。 Z軸滑塊1 3安裝有心軸頭1 7，心軸3 1 9可繞於 與Z軸相同方向的軸線旋轉地安裝於心軸頭1 7，亦即可 繞C軸旋轉。 '心軸319由C軸伺服馬達21旋轉地驅動且對於C 軸旋轉角被定量控制，另外，心軸3 1 9安裝有轉動刀具 3 2 3。 此處使用的轉動刀具3 2 3爲單鋒刀具。此處所稱的 單鋒轉動刀具爲經由一刀尖接觸工件的型式的轉動刀具， 亦即非型成轉動刀具的一般術語，包含搪孔刀具，搪桿刀 具，割斷刀具，螺紋刀具，扁圓刀具，及轉動刀具。 工件W藉由X軸及Y軸的移動平面爲垂直於心軸 3 1 9的旋轉軸線的平面，亦即垂直於C軸（Z軸）的平 面。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 X軸伺服馬達9 ，Y軸伺服馬達7，Z軸伺服馬達 1 5 ’及C軸伺’服馬達2 1分別琴裝有旋轉編碼器2 5 ’ 27，29 ，及31 ，旋轉編碼器25，27，29，及 3 1偵測各別伺服馬達9 ，7，1 5 ，及2 1的旋轉角， 以輸出旋轉角資訊至NC裝置3 3。 如圖4 1所示，NC裝置3 3具有用來執行NC切削 程式以輸出各別軸命命及心軸公轉速率命令的程式執行部 份3 5，用來從程式執行部份3 5接收軸命令以實施內插 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' ' -74 - 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（72) 計算的內插計算部份，及心軸控制部份3 9。 內插計算部份3 7輸出各別軸X，Y，Z及C的行程 成爲命令值至各別軸的位置控制/驅動部份4 1 ，4 3， 及4 5。 位置控制/驅動部份39 ，41 ，43 ，及45從相 同軸的各別旋轉編碼器2 5 ，27 ，及29接收旋轉角資 訊，_且根據由位置反饋補償控制所計算的各別軸的操作位 準控制相同軸的伺服馬達9 ，7，及15的驅動。 心軸控制部份3 9被給與來自程式執行部份3 5的心 軸公轉速率命令，接收來自旋轉編碼器31的旋轉角資訊 ，及以由反饋補償控制計算的公轉速率控制心軸馬達2 1 的驅動》 在根據本發明的旋轉切削方法中，各別軸X，Y，及 Z的命令值已由N C切削程式設定成使得心軸中心對工件 W的相對移動軌跡符合要被切削的幾何形狀；隨著程式的 執行，轉動刀具3 2 3與工件W藉由軸X，Y，及Z的控 制，至少軸X及Y的控制而沿著垂直於心軸3 1 9的旋轉 軸線的平面相對變位，因而容許實施轉動刀具3 2 3與工 件W之間的相互內插運動；且藉著轉動刀具3 2 3由於心 軸3 1 9的旋轉而繞心軸3 1 9的中心軸線旋轉來將工件 W切削成由由於相互內插運動而形成的內插軌跡所決定的 幾何形狀》 在此情況中，轉動刀具3 2 3的旋轉半徑與工件W的 旋轉半徑不同，使得轉動刀具3 2 3藉由繞心軸3 1 9的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •ΛΜ. 訂 -75 - S01619 a? B7 五、發明説明（73) 中心軸線的旋轉對每一旋轉間歇性的切削工件W。此使切 屑不連續。 旋轉切削方法可藉著與兩軸X及Y，或三軸X，Y， 及Z的同時控制的組合而應用於搪孔，推拔切削，球面切 削，多邊形切削，凸緣面切削，及任意幾何形狀切削。 然後，以下詳細說明根據本發明的旋轉切削方法應用 於豳柱形內/外面切削的情況。 如圖4 2及4 3所示，當圓柱形面的半徑爲R，每公 轉於Z軸方向的進刀率爲p ，而Z軸方向進刀開始位置的 Z軸座標爲Z。時，刀刃於各別旋轉角位置的座標位置（ Xt ，Yt ，Zt)由以下函數方程式給定： X t =R COS θ Y t =R s i n θ z t =Z 〇 —(P / 2 π )Θ 經濟部中央樣準局負工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在圓柱形內面切削中，如圖4 2所示，於刀刃軌跡的 X — Y平面從切削面向外的法線向量n= (nx，ny) 由以下方程式表示： nx = — cos0 n y = — s i η θ 因此，在圓柱形內面切削中，界定心軸中心軌跡L的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -76 - Α7 Β7

Ys，Zs)由以下方程式表 五、發明説明（74 ) 心軸中心座標位置（X S 示：

Xs =X t + η χ * T r =R cos Θ -Tr COS Θ =(R-Tr ) cos Θ Ys =Yt + nx * Tr =R s i n 0 -Tr s i η Θ =(R-Tr)sin 0 Zs =Zt -Tz 在圖4 3所示的圓柱形外面切削中，於刀刃軌跡的X 一 Y平面從切削面向外的法線向量n-= (nx，ny)由 以下方程式表τκ : f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

η χ cosd 訂 η y 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 s i η θ 因此，在圓柱形內面切削中，界定心軸中心軌跡L的 心軸中心座標位置（Xs ，Ys ，Z s )由以下方程式表 示：

Xs = X t + η χ * T r = R cos0+Tr cos Θ = (R + Tr)cos Θ Ys = Y t + η χ · T r = R sin0+Tr s in Θ = (R + Tr)sin Θ Zs = Zt -Tz 在方程式中，T r爲轉動刀具3 2 3的刀具半徑，而 T z爲刀具長度（於z軸方向從心軸3 1 9的Z軸至刀部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐〉 77 A7 _____ B7 五、發明説明（75 ) '~ 324的刀刃的軸向長度）β 在此情況中，藉著根據心軸中心座標位置（X s , (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Y s )同時控制兩軸X軸及γ軸，在轉動刀具3 2 3與工 件W之間實施相互圓形內插運動，成爲圓形內插軌跡的心 軸中心軌跡成爲具有R — T r或R + T r的半徑的真圓。 此使轉動刀具3 2 3以心軸中心C s成爲旋轉中心被 心軸3 1 9旋轉驅動，且在滿足上述條件下，實施各別軸 X ’ Y ’及Z的軸向控制，因而實施任意半徑的圓柱形內 面或外面的切削。 在圓柱形內/外面切削中，轉動刀具3 2 3的旋轉使 工件W被間歇性地切削，而對於心軸3 1 9的每一公轉以 如圖42 ’ 4 3中的參考碼A所示的彎月形形式實施工件 W的壁部的切削去除至由圖42 ，4 3中的參考碼B所示 的切削位準成爲切削裕度》由切削產生的'切屑成爲彎月形 部份，亦即不連續地產生切屑。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 此使切屑確實地不連續，及防止切屑纏繞轉動刀具 3 2 3的桿部’且甚至可在沒有切屑阻礙下連續實施具有 大展性的切削材‘料的切削。 並且，因爲產生的切屑已被分成小部份，所以使得切 屑的後處理能力變得較好。 使用經由一刀尖接觸工件的單鋒轉動刀具成爲轉動刀 具3 2 3 ，因而使切削阻力小於端鉄刀及類似者。此容許 藉著軸向控制的相互內插運動的速率，亦即切削速率變快 ，或是藉著使用具有長桿部（搪孔桿）的轉動刀具3 2 3 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -78 - A7 ___B7_ 五、發明説明（76 ) 高度精確地切削具有長軸向長度例如深孔的工件。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述的軸向控制之實施可藉著上述函數方程式的計算; 在N C裝置中執行以獲得座標位置資料的方法，或藉著於 程式的產生時已預先敘述座標位置資料成爲N C切削程式 中的點群資料的方沄。 雖然已對於特定實施例詳細敘述本發明，但是對於熟 知此技術者而言本發明不限於此，在本發明的範圍內可實 施種種不同的實施例。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 從以上說明可了解，根據本發明的使用轉動刀具的心 軸旋轉角控制切削方法，在藉著心軸對工件的相對軸向控 制而正實施心軸與工件之間的相互內插運動的同時，藉著 同步控制心軸對於軸向控制的旋轉角以於心軸的全旋轉角 位置將轉動刀具的刀刃對工作的切削面的方向維持於所需 方向，因此將工件切削成由由於相互內插運動而形成的內 插軌跡所決定的幾何形狀，因而使用不論刀具半徑爲何的 單一轉動刀具實施任意直徑的內/外周邊面的切削，以及 推拔切削，球面切削，多邊形切削，螺紋切削，凸緣面切 削，及任意幾何形狀切削。 在此情況中，切削尺寸取決於內插軌跡的幾何形狀及 轉動刀具的刀具半徑，且可藉著校正內插軌跡的幾何形狀 補償轉動刀具的刀具半徑的誤差，使得即使當轉動刀具的 刀刃的位置未高度精確地定位時，仍可獲得所需的切削精 確度，因而使刀具的預設定容易。 藉著使用單鋒轉動刀具成爲轉動刀具’可使切削阻力 本紙張尺度通用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐.） 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A 7 ___ B7 五、發明説明（77 ) 小於型成轉動刀具。此容許藉著軸向控制的相互內插運動 的速率，亦即切削速率增進至屬於使用型成轉動刀具的彈 簧切削的切削速率的三至二十倍》 在圓柱形內/外周邊面切削中，藉著與傳統搪孔相同 的轉動刀具改變上述相互內插運動的圓形內插直徑，同時 獲得相同的切削效率，因而可藉著單一轉動刀具切削具有 任意孔尺寸或外徑的工件，另外，可藉著在切削中途間歇 性地或連續地改變圓形內插直徑來實施任意幾何形狀的切 削，例如推拔切削及球面切削。 在凸緣面切削中，在不須具有刀具拉出棒構的旋轉面 板下藉著刀具軌跡實施凸緣面的刀具切削，使得可獲得氣 密性比藉由端銑刀或面銑刀的切削軌跡的凸緣面優異的凸 緣面。 並且，根據工件的切削軸線或切削面對上述心軸的中 心軸線的傾斜度，校正心軸對工件的相對位移的軸向控制 位準，及將工件的切削軸線或切削面對心軸的中心軸線的 傾斜分量給與心軸與工件之間的相互內插運動，因而也切 削切削軸線傾斜於心軸的中心軸線的內/外周邊面或傾斜 凸緣面。 並且，自動測量由於工件的定位誤差所造成的工件的 切削軸線或切削面對正常狀態的傾斜度，且根據傾斜度校 正心軸對工件的相對位移的軸向控制位準|及將工件的切 削軸線或切削面對心軸的中心軸線的傾斜補償分量給與心 軸與工件之間的相互內插運動，因而即使當工件的定位具 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) %]mly 訂 一 80 — A7 B7 _ 五、發明説明（78) 有誤差時，仍可切削根據正常狀態中的切削軸線的內外周 邊面或傾斜凸緣面。 並且，藉著自動測量工件的切削部份幾何形狀來決定 切削開始尺寸，而以切削開始尺寸’根據上述心軸對上述 工件的相對位移決定上述轉動刀具的切削位準。另外’在 切削中途自動測量工件的切削部份幾何形狀，且根據自動 測童自動決定精切削所需的切削尺寸，然後以切削尺寸’ 根據上述心軸對上述工件的相對位移決定上述轉動刀具的 切削位準，因而在切削部份幾何形狀的自動測量下，可以 不須刀具交換及類似者以切削的所需深度實施一系列的切 削》 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 從以上說明可了解，根據本發明的使用轉動刀具的心 軸旋轉角控制切削方法，在藉著心軸對工件的相對軸向控 制而正實施心軸與工件之間的相互內插運動的同诗，藉著 同步控制心軸對於軸向控制的旋轉角以於心軸的全旋轉角 位置將轉動刀具的刀刃對工作的切削面的方向維持於所需 方向，因此將工件切削成由由於相互內插運動而形成的內 插軌跡所決定的‘幾何形狀，因而使用不論刀具半徑爲何的 單一轉動刀具實施任意直徑的內/外周邊面的切削，以及 推拔切削，球面切削，多邊形切削，螺紋切削，及類似者 ，而不須刀具交換及改變刀具安裝角。 藉著使用單鋒轉動刀具成爲轉動刀具，可使切削阻力 小於型成轉動刀具。此容許藉著軸向控制的相互內插運動 的速率，亦即切削速率增進至屬於使用型成轉動刀具的彈 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐)~" -81 _ soldi 9 A7 _ B7____ 五、發明説明（79 ) 簧切削的切削速率的三至二十倍。 從以上說明可了解，根據本發明的使用轉動刀具的心 軸旋轉角控制切削方法及轉動刀具，在藉著心軸對工件的 相對軸向控制而正實施心軸與工件之間的相互內插運動的 同時，藉著同步控制心軸對於軸向控制的旋轉角以於心軸 的全旋轉角位置將轉動刀具的刀刃對工作的切削面的方向 維持於所需方向，因此將工件切削成由由於相互內插運動 而形成的內插軌跡所決定的幾何形狀，因而使用不論刀具 半徑爲何的單一轉動刀具實施任意直徑的內/外周邊面的 切削，以及推拔切削，球面切削，多邊形切削，螺紋切削 ，凸緣面切削，及任意幾何形狀的切削。 藉著使用單鋒轉動刀具成爲轉動刀具，可使切削阻力 小於型成轉動刀具。此容許藉著軸向控制的相互內插運動 的速率，亦即切削速率增進至靥於使用型成轉動刀具的彈 簧切削的切削速率的三至二十倍。 經濟部中央梂準局員工消費合作社印袈 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 在圓柱形內/外周邊面切削中，藉著與傳統搪孔相同 的轉動刀具改變上述相互內插運動的圓形內插直徑，同時 獲得相同的切削效率，因而可藉著單一轉動刀具切削具有 任意孔尺寸或外徑的工件，另外，可藉著在切削中途間歇 性地或連續地改變圓形內插直徑來實施任意幾何形狀的切 削，例如推拔切削及球面切削。 另外，可藉著不論刀具半徑爲何的單一轉動刀具來實 施任意半徑的內周邊面切削，及在不須刀具交換下實施粗 切削’中間精切削，精切削，及去角，此容許刀具交換頻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4规格（2丨OX297公釐） -82 - A7 B7 五、發明説明（8〇) 率減小，增進切削刀具的操作率，使所需刀具的數目減少 ，及使密封匣的容量小。 從以上說明可了解，根據本發明的旋轉切削方法，轉 動刀具間歇地切削工件成爲由由於在轉動刀具與工件之間 的相互內插運動而形成的內插軌跡所決定的幾何形狀，使 得切屑不連續，且在不須安裝斷屑器及切削分離槽下使切 屑確實不連續 '此可防止切屑纏繞搪孔刀具的搪孔桿，甚 至可在沒有切屑阻礙下連續地及無人注意地實施具有大展 性的切削材料的切削。因爲產生的切屑已分成小剖份，切 屑的後處理能力變得較好。 使用單鋒轉動刀具成爲轉動刀具，因而使切削阻力小 於端銑刀及類似者。此容許藉著軸向控制的相互內插運動 的速率，亦即切削速率變快，或是藉著使用具有長桿部的 轉動刀具高度精確地切削具有長軸向長度例如深孔的工件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1. 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印¾ A8 B8 C8 __D8_____ 六、申請專利範圍 1 . 一種藉由控制心軸旋轉角而切削工件的方法’包 ^\__一................ 括之步驟爲： 將轉動刀具安裝於主心軸上，該心軸繞中心軸線的旋 轉角可被定量控制； 藉著沿著至少垂直於主心軸的旋轉軸線的平面使主心 軸相對於工件相對移位而實施主心軸與工件之間的相互內 插運動，使得主心軸中心相對於工件的移動軌跡符合要被 切削的幾何形狀；及 藉著以對軸向控制所需的相互關係同步控制主心軸的 旋轉角而使轉動刀具的刀刃相對於的切削面的方向於 心軸的全旋轉角位置維持於所需方向 其中工件被切削成由由於相互內動而形成的內插 軌跡所決定的幾何形狀。 2.如申請專利範圍第1項的方法，其中藉著根據工 件的切削軸線或切削面相對於主心軸的中心軸線的傾斜度 校正心軸與工件之間的相對位移的軸向控制值，以將工件 的切削軸線或切削面相對於主心軸的中心軸線的傾斜元素 * 給與主心軸與工件之間的該相互內插運動，因而切削切削 軸線傾斜於主心軸的內/外周邊面或傾斜凸緣面。 3 .如申請專利範圍第1項的方法，其中自動測量由 於工件相對於主心軸的中心軸線的定位誤差所造成的工件 的切削軸線或切削面相對於正常狀態的傾斜度，且根據傾 斜度校正主心軸與工件之間的相對位移的軸向控制值，及 將工件的切削軸線或切削面的傾斜補償元素給與主心軸與 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS > A4規格（210X297公ϋ •(請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

   A -84 - 經濟部中央揉率局β：工消费合作社印製 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 工件之間的相互內插運動，因而切削根據正常狀態中的切 削軸線的內/外周邊面或凸緣面。 4 _如申請專利範圍第1項至3項中任一項的方法， 其中藉著自動測量工件的切削部份幾何形狀來決定切削開 始尺寸，而以切削開始尺寸，根據主心軸與工件之間的相 對位移決定轉動刀具的切削值。 _ 5 .如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其 中在切削中途自動測量工件的切削部份幾何形狀，及自動 決定精切削所需的切削尺寸，然後以此切削尺寸，根據主 心軸與工件之間的相對位移決定轉動刀具的切削值。 6 .如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法I，其 中使用經由一刀尖接觸工件的單鋒轉動刀具成爲轉動刀具 〇 7 .如申請專利範圍第1至3項中任一項的方法，其 中藉著同時控制在至少相同平面上互相交叉的兩軸來實施 軸向控制，且兩軸的各別軸控制的實施方式劃出由包含互 相具有9 0°相位差的三角函數的函數方程式界定的軌跡 〇 8. —種藉由控制心軸旋轉角而切削工件的方法’包 括之步驟爲： 將轉動刀具安裝於主心軸上，該心軸繞中心軸線的旋 轉角可被定量控制； 藉著沿著至少垂直於主心軸的旋轉軸線的平面使主心 軸相對於工件相對移位而實施主心軸與工件之間的相互內 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 插運動，使得主 切削的幾何形狀 藉著以對軸 旋轉角而使轉動 所須的前傾角於 其中工件被 軌跡所決定的幾 9 .如申請 刀尖接觸工件的 翅濟部中央標準局貝工消费合作社印製 包括之 將 主心軸 藉 軸相對 插運動 切削的 藉 旋轉角 心軸的 其 0 . 步驟爲 徑向具 上，該 著沿著 於工件 ，使得 幾何形 著以對 而使轉 全旋轉 中藉著 種 心軸中心 且設定所 向控制所 刀具的刀 心軸的全 切削成由 何形狀。 專利範圍 單鋒轉動 藉由控制 相對於工件 須的前傾角 需的相互關 刃相對於工 旋轉角位置 由於相互內 的移動軌跡符合要被 :及 係同步控制主心軸的 件的切削面的方 維持於所需方 插運動而形成的g 第8項的方法，其中使用經由一 刀具成爲轉 心軸旋轉角 動刀具。 而切削工件的方法 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 有多個刀 心軸繞中 至少垂直 相對移位 主心軸中 狀；及 軸向控制 動刀具的 角位置維 擇自多個 刃的轉動刀具 心軸線的旋轉 於主心軸的旋 而實施主心軸 心相對於工件 所需的相互關 刀刃相對於 持於所需.方 刀刃的一刀刃 以其中心軸線安裝於 角可被定量控制： 轉軸線的平面使主心 與工件之間的相互內 的移動軌跡符合要被 :系同步控制主心軸的 的切削面的方向於

   相互內插運動而形成的內插軌跡所決 1 1 .如申請專利範圍第1 0項 刃爲各自經由一刀尖接觸工件的單鋒 爸：件切削成由由於 定的幾何形狀。 的方法，其中多個刀 轉動刀具》 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -86 - 申請專利範圍 多個刀 角的刀 1 藉由主 的旋轉 .以 心而旋 藉 刀具相 互內插 要被切 其 歇地切 的幾何 2 .如申請 刃包含在用 刃中至少兩 3 .—種利 心軸的旋轉 軸線心軸來 心軸公轉速 轉；及 著沿著至少 對於工件相 運'動，使得 削的幾何形 中對動 A8 B8 C8 D8 專利範圍第 於粗切削， 種型式的刀 用轉動刀具 使安裝在主 切削工件， 率使轉動刀 垂直於主心 對移位而實 主心軸中心 狀， 1 0 或 1 1 中間精切削 刃。 的旋轉切削 心軸上的轉 該方法包括 具以主心軸 軸的旋轉軸 施轉動刀具 相對於工件 刀具的每一旋轉利用轉 削成由由於相互內插運動而形成的 形狀。/ ' / 項的方法，其中 ’精切削，及去 方法，用於藉著 動刀具繞主心軸 之步驟爲： 中心成爲旋轉中 線的平面使轉動 與工件之間的相 的移動軌跡符合 動刀具將工件間 內插軌跡所決定 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部中央標準局負工π費合作社印製 經 用 使 中。 其具 ’ 刀 法動 、>s- nm\ 方轉 的爲 項成 3 具 1 刀 第動 圍轉 範鋒 "單 請，件 \ 申工· 如觸 接、, 4 尖' . 1 刀 1 由 本纸張尺度適用中國國家棣準（CNS ) A4規格（210X297公釐)