TWI426969B - 鑽孔加工方法 - Google Patents

Description

鑽孔加工方法

本發明係關於一種鑽孔加工方法。

一般而言，對如滑軌等長條形工件進行鑽孔加工時，係先將工件定位後，再利用刀具進行鑽孔加工。但一般鑽孔設備所使用的刀具僅適於加工單一尺寸的孔洞，若是工件需要加工多種類型或尺寸不同的孔洞，操作者則必須於同一個加工過程中，反覆地更換刀具再進行鑽孔。

除加工需求的因素外，以鐵件加工形成的滑軌為例，由於鐵件的硬度高，若需要在滑軌上開設孔洞，除了具有不易鑿孔之問題外，更容易造成刀具的鈍化或損壞，導致操作者須時常更換刀具。

具體而言，當欲對工件開設鎖附螺絲的螺絲孔或具有內徑不一的沉頭孔時，傳統的作法係先在工件之需加工處進行一次鑽孔，再更換另一刀具，以對此孔洞進行攻牙或於其上再行鑽孔擴大內徑，方能產生符合所需之孔洞。然而，在進行工件其他位置的加工時，即第二次的鑽孔加工時，操作者又必須再次更換回最初使用的刀具，造成加工的不方便，導致花費較長的作業時間。更重要的是，工件有可能因為作業中斷而失位，或者更換刀具後的位置產生偏移，上述兩種情況均會嚴重影響加工精度。

因此，如何設計一種鑽孔加工方法，以使操作者在對工件，特別係長形工件，鑽孔加工時，不用將刀具拆卸，即可方便地更換刀具，以縮短加工時間，提升效率，另外亦可避免作業途中，導致工件失位，或刀具拆卸時所造成的位置偏移，從而增加產品精度，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種鑽孔加工方法，以使操作者在對工件，特別係長形工件，鑽孔加工時，不用將刀具拆卸，即可方便地更換刀具，以縮短加工時間，提升效率，另外亦可避免作業途中，導致工件失位，或刀具拆卸時所造成的位置偏移，從而增加產品精度。

為達上述目的，依據本發明之一種鑽孔加工方法，係應用於一鑽孔設備。鑽孔設備具有一第一鑽孔裝置、一第二鑽孔裝置、一固定裝置以及一承載裝置。第一鑽孔裝置及第二鑽孔裝置分別具有至少二刀具並可移動地設置於固定裝置。固定裝置設置於承載裝置。鑽孔加工方法包含以下步驟：提供一工件；設置工件於承載裝置；以及相對工件移動第一鑽孔裝置及/或第二鑽孔裝置，以對工件鑽孔加工。

在本發明一實施例中，第一鑽孔裝置之刀具與第二鑽孔裝置之刀具係相同或不相同。

在本發明一實施例中，第一鑽孔裝置之刀具係彼此相同或不同。

在本發明一實施例中，第二鑽孔裝置之刀具係彼此相同或不同。

在本發明一實施例中，承載裝置包含一驅動單元，且驅動單元係沿一第一軸向可滑動地設置於承載裝置，於設置工件於承載裝置之步驟中，係將工件設置於驅動單元。

在本發明一實施例中，於對工件鑽孔加工之步驟中，係同時移動第一鑽孔裝置及第二鑽孔裝置。

在本發明一實施例中，承載裝置包含一工件定位單元，且於設置工件於承載裝置之步驟中，係夾設於工件定位單元。

在本發明一實施例中，第一鑽孔裝置係沿一第二軸向及/或一第三軸向可移動地設置於固定裝置。其中，於對工件鑽孔加工之步驟中，係相對工件沿第二軸向移動第一鑽孔裝置，以對工件進行鑽孔加工。較佳地，此步驟中，更相對工件沿第三軸向移動第一鑽孔裝置，以於刀具間切換，再對工件進行鑽孔加工。

在本發明一實施例中，第二鑽孔裝置係沿一第四軸向及/或一第五軸向可移動地設置於固定裝置。其中，於對工件鑽孔加工之步驟中，係相對工件沿第四軸向移動第二鑽孔裝置，以對工件進行鑽孔加工。較佳地，此步驟中，更相對工件沿第五軸向移動第二鑽孔裝置，以於刀具間切換，再對工件進行鑽孔加工。

在本發明一實施例中，於對工件鑽孔加工之步驟中，係對工件之相對的兩側鑽孔加工。

在本發明一實施例中，第一鑽孔裝置及第二鑽孔裝置相對於工件之中軸係位於同一或不同一垂直平面。

承上所述，因依據本發明之一種鑽孔加工方法，係透過與鑽孔設備的配合，藉由其上之鑽孔裝置係移動地設置，而可相對工件移動，從而能在加工過程中輕易地更換刀具，使操作者在對工件，特別係長形工件，鑽孔加工時，不用將刀具自鑽孔裝置上拆卸，即可方便更換刀具，以縮短作業時間，提高生產效能。更重要的是，由於免除了刀具的拆卸與更換，故作業流程不需中斷，從而能減少工件失位，或者刀具更換後產生的位置偏移，有效地提昇產品精度。

與習知技術相較，利用本發明的鑽孔加工方法，即便係工件的加工包括有攻牙或多種孔徑的需求，亦不須在加工過程中反覆更換刀具，而可透過多刀具的設置，與多軸向上移動工件及鑽孔裝置的作業步驟，例如工件及鑽孔裝置可分別在不同的五軸軸向上被移動，完成鑽孔加工，不但能縮短加工時間，更能減少作業資源的消耗。

以下將參照相關圖式，說明依本發明實施例之鑽孔加工方法，其中相同的元件將以相同的元件符號加以說明。

請參照圖1所示，圖1為本發明第一實施例之一種鑽孔加工方法步驟流程圖。在本實施例中，鑽孔加工方法包含步驟S11至步驟S13。步驟S11為提供一工件；步驟S12為設置工件於承載裝置21；步驟S13為相對工件移動第一鑽孔裝置及/或第二鑽孔裝置，以對工件加工鑽孔。惟本發明之鑽孔加工方法係應用於一鑽孔設備，以加工工件，故以下將先針對工件及鑽孔設備進行說明。

在本實施例中，適於加工的工件W較佳為一滑軌或其他相似而具有長形結構者，但不以此為限，在本發明其他實施例中，亦可以為其他任意待鑽孔的定型結構者。

請參照圖2，本實施例的鑽孔設備2包含一承載裝置21、一固定裝置22、一第一鑽孔裝置23以及一第二鑽孔裝置24。工件W設置於承載裝置21，且固定裝置22設置於承載裝置21。第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24分別具有至少二刀具，並可移動地設置於固定裝置22。在本實施例中，係以第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24分別具有二刀具231、232及241、242為例作說明。

第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24係分別設置於工件W之中軸兩側，以對工件W之兩側進行鑽孔加工，然此非限制性者。在本實施例中，係以第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24分別具有二刀具為例進行說明，但須強調的是，在其他實施例中，第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24可各自具有例如三個、四個、五個或兩個含以上之任意數目的刀具，本發明在此不限。又，第一鑽孔裝置23之刀具231、232與第二鑽孔裝置24之刀具241、242係可具有彼此不相同的構型與配置，但不以此為限，在其他實施例中，兩者可分別具有相同構型與配置的刀具，可例如視加工方式或目標，或工件構型等需求而決定。

詳細再針對鑽孔裝置內的刀具說明，在本實施例中，係欲在工件W兩側上分別開設內徑不一之沉頭孔(或稱埋頭孔或皿頭孔)，故第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24分別具有不同的兩刀具，其中刀具231、241係同為用於對工件W鑽孔，以形成一定深度的孔槽，但兩者內徑不同；另一刀具232、242則係用以開設沉頭孔之沉頭部分，但同樣內徑不同。然本發明不以上述為限，在其他實施例中，刀具的種類亦可視加工方式或目標，或工件構型等需求而決定。又，圖2所示的刀具231、241、232、242之形狀僅為示意，實際運用時，當然會有不同的外觀構型。但要再次強調的是，在其他實施例中，亦可以第一鑽孔裝置23具有相同的兩刀具231、232，而第二鑽孔裝置24具有不相同的兩刀具241、242，兩者間並無必然之關係。

固定裝置22係透過適當的連結機構設置於承載裝置21，如圖2所示，固定裝置22為中空結構，較佳地，其結構係部份外表面鏤空，且左右兩側以壁狀結構包圍中空空間，因此可以減少重量負荷。但本發明之固定裝置22不以此為限，在其他實施例中，亦可為一全實心的塊體。

第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24分別可移動地設置於固定裝置22，以例如分別提供鑽孔作業以及刀具的更換，惟更換刀具之部分及其相對的第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24的移動方式將於稍後作詳細說明。在本實施例中，第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24係相對工件W之中軸設置於同一垂直平面。在此所稱之「垂直平面」係指一平面，其在空間中的延伸，必會與工件W之中軸相交，且此平面的投影與工件W之中軸會形成實質上為90度的交角。具此種設置方式之鑽孔設備2，可利用第一鑽孔裝置23與第二鑽孔裝置24同時對一個例如前述的貫通式沉頭孔作動，有效減少工時的消耗。

如圖2所示，本實施例之承載裝置21包含一驅動單元211。驅動單元211係沿一第一軸向X可滑動地設置於承載裝置21。在本實施例中，前述之設置工件W於承載裝置21之步驟S12中，即係將工件W設置於驅動單元211。因此，工件W藉由驅動單元211沿第一軸向X移動。藉由工件W的移動，第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24可分別在工件W上預設的鑽孔加工處進行作業。詳而言之，當第一鑽孔裝置23及/或第二鑽孔裝置24對工件W之一側或兩側完成鑽孔時，承載裝置21的驅動單元211即可驅動工件W，以相對固定裝置22及其第一鑽孔裝置23與第二鑽孔裝置24移動，繼續進行下一鑽孔動作。至於，驅動單元211驅動工件W的移動方向，本發明並無限制，可係沿第一軸向X往前移動，當然，也可係往後移動。

接著，詳細說明第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24的作動方式。請參考圖2所示，在本實施例中，第一鑽孔裝置23沿第二軸向Y及/或第三軸向Z可移動地設置於固定裝置22，而第二鑽孔裝置24沿第四軸向A及/或第五軸向B可移動地設置於固定裝置22。其中，值得注意的是，在此將第一軸向X至第五軸向B分別說明，係為顯示本發明之工件W、第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24在各自獨立移動時可有的運動動向，而非限制第一軸向X至第五軸向B必為完全不相同

基於鑽孔設備2之可多軸向移動的特性，本發明之鑽孔加工方法在步驟S13中，即可透過第一鑽孔裝置23與第二鑽孔裝置24的不同移動順序的組合，而滿足不同的加工需求，以下將舉部分為例分述之。

在本實施例中，第二軸向Y與第三軸向Z之間的夾角及第四軸向A與第五軸向B之間的夾角約為直角，但不以此為限。如上所述，第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24係相對工件W之中軸設置於同一垂直平面，因此，在本實施例之前述步驟S13中，當工件W載置於承載裝置21，於對工件鑽孔加工時，係分別相對工件W沿第二軸向Y及第四軸向A移動第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24往工件W之中軸，以在此一垂直平面所形成之鑽孔基準面上同時對工件W之兩側進行鑽孔。

詳細而言，在本實施例之對工件鑽孔加工之步驟S13中，刀具231、241係分別沿第二軸向Y及第四軸向A同時往工件W之中軸移動，以在鑽孔基準面上同時對工件W之兩側進行鑽孔。刀具231、241對工件W之兩側結束鑽孔後，再將刀具231、241分別沿第二軸向Y及第四軸向A同時遠離工件W之中軸。接著，分別相對工件W沿第三軸向Z及第五軸向B同時向下移動第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24，以於刀具間切換，更換下一個鑽孔加工所需要的刀具。此步驟中，刀具232、242可隨著第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24的移動而下降，但仍維持在同一垂直平面，故可維持在同一加工處，對工件W實施鑽孔作業。至於，刀具232、242實施鑽孔的方式與刀具231、241之鑽孔動作大致相同，於此不再贅述。

另需要強調的是，在本發明其他實施例中，於執行此步驟S13時，第一與第二鑽孔裝置23、24的移動方向亦可相反，而先以刀具232、242作業，再更換成為刀具231、241。又，在本實施例另一態樣中，可使第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24不同時地對工件W進行鑽孔，例如刀具231先沿第二軸向Y往工件W之中軸移動，以對工件W之一側鑽孔，之後，刀具231沿第二軸向Y遠離工件W之中軸，刀具241再沿第四軸向A往工件W之中軸移動，以對工件W之另一側加工，之後，刀具241沿第四軸向A遠離工件W之中軸。刀具231、241對工件W之兩側結束鑽孔後，與上述態樣相似地，第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24可分別沿第三軸向Z及第五軸向B同時或不同時向上或向下移動，以更換刀具。而更換刀具後，刀具232、242的作業亦如上述，可以不同時地對工件W鑽孔加工。

然而，要再強調的是，上述舉例者，僅供代表說明，而在本發明方法之步驟S13中，相對工件W移動鑽孔裝置以及刀具的鑽孔與更換順序不以此些為限，而可視鑽孔需求而有不同的組合，以提升鑽孔加工的效率。

接著，以下將以本實施例之鑽孔加工方法處理工件的一實例，配合上述之鑽孔設備，進一步說明本發明之功效。圖3A、圖3B及圖3C為利用本發明一實施例加工之工件，其於各步驟中的剖面示意圖。圖3A為利用本發明一實施例加工之工件於進行步驟S12後的剖面示意圖；圖3B為對圖3A所示之工件進行步驟S13中的剖面示意圖；而圖3C為圖3A所示之工件進行步驟S13後的剖面示意圖。首先，請參考圖3A，在設置工件W後，可由剖面得知，虛線部分為計畫使用刀具231、241對工件W鑽孔的部分，在本實施例中，因為刀具231、241具有彼此不同的內徑，故圖3A的虛線部分之內徑d1、d2不同。進行步驟S13時，在利用刀具231、241加工完成後，工件W的剖面即如圖3B所示。接著，同樣於本步驟S13中，繼續以前述方式切換刀具為刀具232、242，且虛線部分即表示為刀具232、242計畫對工件W鑽孔形成之部分。如圖3C所示，在完成步驟S13後，工件W即可形成如「沉頭孔」的結構，且再次強調的是，作業過程中，依據本發明方法僅需於不同軸向移動鑽孔裝置，即可在不更換刀具的情況下，也是作業不中斷的情況下，完成加工。

當然，依據本發明方法，可更包括一相對鑽孔裝置移動工件，以進行次一鑽孔作業的步驟。具體說明，當第一鑽孔裝置23及第二鑽孔裝置24對工件W之兩側完成鑽孔時，可由承載裝置21的驅動單元211驅動工件W移動，以於次一鑽孔加工點，重複進行上述之鑽孔作業。至於驅動單元211驅動工件W的移動方向並無限制，可係對固定裝置22往前移動，也可係往後移動。在本實施例中，驅動單元211可視工件W所需加工處的間距而以手動控制移動距離，或依據預設移動間距自動控制，以確實地於適當的加工點上鑽孔。當工件W的所有鑽孔加工完成時，工件W則可進入下一工序。

另外，為了方便工件W移動後的定位，本實施例之鑽孔設備2更包含一工件定位單元25，且於設置工件於承載裝置之步驟S2中，將工件W之一端夾設於工件定位單元25，以加強固定效果；又或者，於上述移動工件以進行次一鑽孔作業的步驟中，先以工件定位單元25放開工件W之一端，而在移動到定位後，再夾緊固定，本發明在此不限。如圖2所示，雖本實施例中，工件定位單元25係設置於承載裝置21之一側，但不以此為限，只要係可方便工件W定位的位置即可。

據此，鑽孔加工方法係透過與鑽孔設備的配合，藉由其上之鑽孔裝置係移動地設置，以於加工過程中相對工件移動而更換鑽孔刀具，使操作者在對工件，特別係長形工件，鑽孔加工時，不用自鑽孔裝置上拆卸刀具即可方便地更換，可縮短加工時間。

在本發明中，鑽孔加工方法可應用之鑽孔設備可有多種不同構型，以下將舉另一實例代表說明之。

請同時參考圖4A及圖4B。圖4A為依據本發明第二實施例之鑽孔加工方法所應用之鑽孔設備的示意圖；圖4B為圖4A所示之鑽孔設備的俯視示意圖。如圖所示，在本實施例中，鑽孔設備4與前述實施例大致相同，惟第二鑽孔裝置44係相對第一鑽孔裝置43而裝置於固定裝置42的另一側，至於其作動方式則略有改變，下列將僅針對改變的部份作說明，其他細節可參考前述實施例，於此不再贅述。

請同時參考圖4A及圖4B，在本實施例中，第一鑽孔裝置43及第二鑽孔裝置44係相對工件W之中軸設置於不同垂直平面，因此，與前述實施例不同，本實施例係藉由此兩不同的垂直平面，各自形成鑽孔基準面。

詳而言之，在本實施例中，於相對工件移動鑽孔裝置，以對工件鑽孔加工的步驟中，當工件W由承載裝置41之驅動單元411沿第一軸向X移入後，鑽孔作業僅起始於工件W之單一側。具體說明，請同時參考圖4A及圖4B所示，在此步驟中，僅先移動第一鑽孔裝置43及其上的刀具431、432，以對工件W之一側進行鑽孔，此鑽孔動作完成後，同樣藉由驅動單元411繼續驅動工件W沿第一軸向X前進。當工件W之另一側需鑽孔加工處到達第二鑽孔裝置44時，則再移動第二鑽孔裝置44及其上的刀具441、442開始鑽孔。當然，鑽孔的位置可以是與刀具431、432相同或不同。至於刀具431、432、441、442之移動方式或順序可參考前述實施例，於此不再贅述，惟要說明的是，在此實施例中，本步驟係採分別移動第一鑽孔裝置43或第二鑽孔裝置44的方式進行作業，而與前述實施例之 同時移動者不同。利用此實施例進行鑽孔加工，可避免例如工件W上正在進行加工的加工點，因兩側同時受力，不堪負荷而發失龜裂或壞損。

綜上所述，依據本發明之一種鑽孔加工方法，係透過與鑽孔設備的配合，藉由其上之鑽孔裝置係移動地設置，而可相對工件移動，從而能在加工過程中輕易地更換刀具，以使操作者在對工件，特別係長形工件，鑽孔加工時，不用將刀具自鑽孔裝置上取卸，即可方便更換刀具，以縮短加工時間，提升生產效能，即可方便更換刀具，以縮短作業時間，提高生產效能。更重要的是，由於免除了刀具的拆卸與更換，故作業流程不需中斷，從而能減少工件失位，或者刀具更換後產生的位置偏移，有效地提昇產品精度。

與習知技術相較，利用本發明的鑽孔加工方法，即便係工件的加工包括有攻牙或多種孔徑的需求，亦不須在加工過程中反覆更換刀具，而可透過多刀具的設置，與多軸向上移動工件及鑽孔裝置的作業步驟，例如工件及鑽孔裝置可分別在不同的五軸軸向上被移動，完成鑽孔加工，不但能縮短加工時間，更能減少作業資源的消耗。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

2、4．．．鑽孔設備

21、41．．．承載裝置

211、411．．．驅動單元

22、42．．．固定裝置

23、43．．．第一鑽孔裝置

231、232、241、242、431、432、441、442．．．刀具

24、44．．．第二鑽孔裝置

25．．．工件定位單元

A．．．第四軸向

B．．．第五軸向

d1、d2．．．內徑

S11~S13．．．步驟

W．．．工件

X．．．第一軸向

Y．．．第二軸向

Z．．．第三軸向

圖1為本發明第一實施例之一種鑽孔加工方法步驟流程圖；

圖2為顯示本發明第一實施例之一種鑽孔設備的示意圖；

圖3A為對本發明一實施例之工件進行第一次鑽孔後的剖面示意圖；

圖3B為對圖3A所示之工件進行步驟S13中的剖面示意圖；

圖3C為圖3A所示之工件進行步驟S13後的剖面示意圖；

圖4A為依據本發明第二實施例之鑽孔加工方法所應用之鑽孔設備的示意圖；以及

圖4B為圖4A所示之鑽孔設備的俯視示意圖。

S11~S13．．．步驟

Claims (12)

1. 一種鑽孔加工方法，係應用於一鑽孔設備，該鑽孔設備具有一第一鑽孔裝置、一第二鑽孔裝置、一固定裝置以及一承載裝置，該第一鑽孔裝置及該第二鑽孔裝置相對於一工件之中軸係各位於不同的垂直平面，該第一鑽孔裝置及該第二鑽孔裝置分別具有至少二刀具並可移動地設置於該固定裝置，該固定裝置設置於該承載裝置，且該鑽孔加工方法包含以下步驟：提供該工件；設置該工件於該承載裝置；以及相對該工件移動該第一鑽孔裝置及/或該第二鑽孔裝置，以對該工件鑽孔加工，其中先移動該第一鑽孔裝置以對該工件之一側進行鑽孔；當該第一鑽孔裝置完成鑽孔動作後，驅動該工件沿一第一軸向前進使該工件之另一側到達該第二鑽孔裝置；以及再移動第二鑽孔裝置對該工件之該另一側進行鑽孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鑽孔加工方法，其中該第一鑽孔裝置之該些刀具與該第二鑽孔裝置之該些刀具係相同或不相同。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鑽孔加工方法，其中該第一鑽孔裝置之該些刀具係彼此相同或不同。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鑽孔加工方法，其中該第二鑽孔裝置之該些刀具係彼此相同或不同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鑽孔加工方法，其中該承載裝置包含一驅動單元，且該驅動單元係沿一第一軸向可滑動地設置於該承載裝置，於設置該工件於該承載裝置之步驟中，係將該工件設置於該驅動單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鑽孔加工方法，其中該承載裝置包含一工件定位單元，且於設置該工件於該承載裝置之步驟中，係夾設於該工件定位單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鑽孔加工方法，其中該第一鑽孔裝置係沿一第二軸向及/或一第三軸向可移動地設置於該固定裝置。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鑽孔加工方法，其中於對該工件鑽孔加工之步驟中，係相對該工件沿該第二軸向移動該第一鑽孔裝置，以對該工件進行鑽孔加工。
9. 如申請專利範圍第7項所述之鑽孔加工方法，其中於對該工件鑽孔加工之步驟中，係相對該工件沿該第三軸向移動該第一鑽孔裝置，以於該些刀具間切換，再對該工件進行鑽孔加工。
10. 如申請專利範圍第1項所述之鑽孔加工方法，其中該第二鑽孔裝置係沿一第四軸向及/或一第五軸向可移動地設置於該固定裝置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之鑽孔加工方法，其中於對該工件鑽孔加工之步驟中，係相對該工件沿該第四軸向移動該第二鑽孔裝置，以對該工件進行鑽孔加工。
12. 如申請專利範圍第10項所述之鑽孔加工方法，其中於對該工件鑽孔加工之步驟中，係相對該工件沿該第五軸向移動該第二鑽孔裝置，以於該些刀具間切換，再對該工件進行鑽孔加工。