TWI481459B - 具有非迴轉曲面之工件 - Google Patents

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Description

具有非迴轉曲面之工件
本發明涉及一種工件，尤其涉及一種具有非迴轉曲面之工件。
由於先前車床設計成工作台旋轉，而車刀直線進給之模式，故，先前之車床僅能車削加工具有迴轉曲面之工件，而無法車削加工具有非迴轉曲面之工件，先前之具有非迴轉曲面之工件通常由銑刀銑削加工而成。請參閱圖1，圖1所示係由銑刀銑削加工而成之具有非迴轉曲面之工件之局部照片。由於銑刀切削過程中，相鄰之不同切削刃依次銑削工件，不可避免地於切削面上形成不連續切削，從而於工件之加工表面上留下刀痕，經測試，圖1所示工件之非迴轉曲面之面粗糙度之均值係5微米，加工表面較粗糙，光潔度較低，在工件之後續加工中需要對加工表面進行研磨、拋光等以去除刀痕，增加了工件之加工時間及加工成本。
有鑒於此，有必要提供一種光潔度較高之具有非迴轉曲面之工件。
一種具有非迴轉曲面之工件，該具有非迴轉曲面之工件藉由使用一車床車削工件之加工方法加工而成，該加工方法所使用之車床包括能夠旋轉之工作台、進給模組、裝設於該進給模組上之車刀、驅動該進給模組沿第一方向運動之第一驅動件、驅動該進給模 組沿與該第一方向垂直之第二方向運動之第二驅動件，該進給模組包括直線電機，該加工方法包括以下步驟：該直線電機驅動該車刀以一定值頻率沿與該第一方向及該第二方向均垂直之第三方向並朝向該工作臺作往復運動，該工作臺帶動工件旋轉，且該第一驅動件帶動該進給裝置沿該第一方向運動或第二驅動件帶動該進給裝置沿該第二方向運動，同時該車刀往復運動之位移逐漸減小，由該加工方法加工而成之具非迴轉曲面之工件之面粗糙度之均值為0.2-0.5微米。
本發明之具有非迴轉曲面之工件經由車床加工而成，故，該非迴轉曲面光潔度較高。
100‧‧‧車床
10‧‧‧機台
12‧‧‧基座
14‧‧‧支撐體
142‧‧‧第一滑軌
144‧‧‧第一滑槽
20‧‧‧第一驅動件
30‧‧‧工作台
50‧‧‧橫樑
52‧‧‧支撐部
522‧‧‧滑動面
5222‧‧‧第二滑軌
54‧‧‧固定部
542‧‧‧第一導套
60‧‧‧第二驅動件
62‧‧‧定子
64‧‧‧動子
70‧‧‧進給模組
72‧‧‧第三驅動件
74‧‧‧安裝座
742‧‧‧第二導套
76‧‧‧刀座
78‧‧‧車刀
200‧‧‧運動軌跡
A‧‧‧起始點
O‧‧‧終點
300‧‧‧工件
301‧‧‧曲面
圖1所示係經由銑刀加工而成之具有非迴轉曲面之工件之照片。
圖2係本發明實施方式之車床之立體示意圖。
圖3係圖2所示車床之部分立體示意圖。
圖4係圖3所示車床之部分立體分解示意圖。
圖5係經由圖2所示車床加工而成之具有非迴轉曲面之工件之立體示意圖。
圖6係圖5所示工件沿Ⅵ-Ⅵ線之剖視圖。
圖7係加工圖5所示工件時圖1所示車床之車刀之平面軌跡示意圖。
圖8係圖5所示工件之非迴轉曲面之局部照片。
請同時參閱圖2至圖4，本發明實施方式之車床100用於對工件300進行加工。車床100包括機台10、第一驅動件20、工作台30、二橫樑50、四第二驅動件60及一進給模組70。工作台30裝設於機台10上，二橫樑50滑動地裝設於機台10上並位於工作台30之上方，進給模組70滑動地裝設於二橫樑50上。
機台10包括基座12及平行凸設於基座12二端之二支撐體14。每一支撐體14遠離基座12之一端平行設置有二平行於Y軸方向之第一滑軌142。二第一滑軌142之間形成第一滑槽144。
工作台30大致呈圓柱形，其藉由一第一驅動件20轉動地裝設於基座12上，並位於二支撐體14之間。本發明實施方式中，第一驅動件20係直接驅動電機。工作台30能夠在第一驅動件20之驅動下帶動工件300做旋轉運動，工作台30之轉速係100-800轉/分鐘。
二橫樑50沿平行於X軸方向滑動設置於二支撐體14上。本發明實施方式中，每一橫樑50之二端分別滑動地裝設於二支撐體14設置有第一滑軌142之一端。每一橫樑50包括一支撐部52及設置於支撐部52相對二端之二固定部54。支撐部52大致呈長條狀，支撐部52上設置有一滑動面522，滑動面522上設置有二平行於X軸方向之第二滑軌5222，二第二滑軌5222之間形成一第二滑槽5224。二橫樑50之滑動面522相對設置，且滑動面522與工作台30相垂直。固定部54呈矩形板狀，其底面上對應支撐體14上之二第一滑軌142設置有二排平行之第一導套542，本發明實施方式中，第一導套542之橫截面呈“ㄇ”形，第一導套542滑動套設於第一滑軌142上。
本發明實施方式中，第二驅動件60係直線電機，每一第二驅動件 60包括一定子62及一動子64，動子64相對定子62做直線運動。其中二第二驅動件60用於驅動二橫樑50沿機台10滑動。相應地，每一機台10之第一滑槽144內對應固定一定子62，其中一橫樑50之二固定部54分別與一動子64固定連接。另二第二驅動件60用於驅動進給模組70沿二橫樑50滑動。相應地，每一橫樑50之第二滑槽5224內固定設置一定子62，二動子64分別固定於進給模組70之相對二側。
進給模組70包括第三驅動件72、套設於第三驅動件72上之安裝座74、滑動裝設於第三驅動件72上之刀座76、及固定於刀座76末端之車刀78。第三驅動件72用於驅動車刀78沿平行於Z軸方向往復運動。本發明實施方式中，第三驅動件72係直線電機，車刀78沿Z軸方向往復運動之頻率係400-3200次/分鐘。安裝座74與二橫樑50相鄰之二側對應二橫樑50上設置之第二滑軌5222分別設置有二排第二導套742，二第二驅動件60之二動子64對應固定在安裝座74之設置有第二導套742之相對二側。第二導套742之結構與第一導套542之結構相同，第二導套742滑動套設於第二滑軌5222上。
組裝時，將二橫樑50對應架設於機台10上，並使得橫樑50之每排第一導套542對應套設於一第一滑軌142上，從而將二橫樑50滑動安裝至機台10上；進給模組70之安裝座74上之每排第二導套742對應套設在一第二滑軌5222上，從而將進給模組70滑動安裝在二橫樑50上。
可理解，每一支撐體14上之第一滑軌142之數量可以係一，對應地，每一固定部54上設置有一排第一導套542；同理，每一橫樑50上之第二滑軌5222之數量可以係一，對應地，安裝座74上與第 二滑軌5222相鄰之側面上設置有一排第二導套742。
使用時，第一驅動件20驅動工作台30帶動工件300旋轉，二第二驅動件60驅動二橫樑50沿平行於X軸方向滑動，同時二橫樑50帶動進給模組70以驅動車刀78沿平行於X軸方向滑動；另二第二驅動件60驅動進給模組70帶動車刀78沿平行於Y軸方向滑動，第三驅動件72驅動車刀78沿Z軸方向高速往復運動以加工工件300。本發明之車床100加工之工件300之面粗糙度之均值係0.2-1.0微米。
請同時參閱圖5及圖6，本發明實施方式中，工件300係平板電腦之殼體，其由鋁合金製成，工件300大致呈中空矩形板狀，曲面301係非迴轉曲面，曲面301之曲率半徑由曲面301之中間部分向其周緣部分逐漸變小。可理解，工件300之材料可以由鎂合金、鋁、不銹鋼等其他金屬或合金製成，工件300亦可以係筆記本電腦、一體台式機、液晶監視器或液晶電視之殼體。
請同時參閱圖7及圖8，加工工件300時，首先經由輸入面板(圖未示)輸入工件300之控制參數。設定車刀78沿Y軸方向移動之距離係定值a；設定車刀沿X軸方向移動之範圍係：0-b，移動速率係ν=b/t，其中t係加工時間，工件300從加工開始到工件300加工完畢之過程中，車刀78沿X軸方向移動之起始位置係工件300之邊緣上之一點，車刀78沿X軸方向移動之終點位置係工件300之曲面301之中心點；設定車刀78沿Z軸方向往復運動之頻率係f、往復運動之位移係H；工作台30之轉速係r。其中a、b、ν、t及f均係定值，H隨著車刀78沿X軸之移動而逐漸變小。本發明實施方式中，工作台30之轉速r係600轉/分鐘，車刀78沿Z軸方向之高速往 復運動之頻率f係2400次/分鐘。
二第二驅動件60驅動二橫樑50帶動進給模組70沿平行於Y軸方向滑動至工件300上方，此時車刀78位於工件300上方，且位於工件300之邊緣。另二第二驅動件60驅動進給模組30帶動車刀78沿平行於X軸方向按照速率ν滑動，第一驅動件20驅動工件300按照轉速r旋轉，同時，第三驅動件72驅動車刀78沿平行於Z軸方向按照頻率f高速往復運動，且高速往復運動之距離H隨著進給模組30沿X軸之移動逐漸變小。
在工件300之加工過程中，車刀78之平面運動軌跡200大致呈螺旋狀，車刀78從工件300邊緣之一點A按照螺旋狀移動軌跡移動至工件300之中心點0以於工件300表面加工出曲面301。圖7所示係車床100加工出之工件300之曲面301之局部照片，經測試，工件300之面粗糙度之均值係0.5微米，且曲面301之表面形成有形成有螺旋狀之車刀78軌跡。
可理解，本發明之車床100可以藉由控制車刀78沿平行於Z軸方向之高速往復運動之頻率f及往復運動之位移H隨時間之變化關係以加工出具有不同形狀之非迴轉曲面之工件300。
可理解，本發明之車床100亦可以設定X軸之參數係定值，加工工件300時，車刀78沿Y軸移動之同時沿Z軸方向高速往復運動，當然，亦可沿X/Y軸同時移動，車刀78沿Z軸方向高速往復運動。
本發明之車床100之進給模組30帶動車刀78沿X軸方向或Y軸方向滑動之同時，進給模組30帶動車刀78沿Z軸方向高速往復運動，使得車刀78沿螺旋狀移動軌跡移動，以實現車刀78對工件300之 連續車削，從而加工出具有非迴轉曲面之工件300，且工件300之表面光潔度較高(即粗糙度較低)，故可省略了一般銑削工件後續之打磨或拋光步驟，降低了工件300之加工成本。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
300‧‧‧工件

Claims (7)

  1. 一種具有非迴轉曲面之工件，其改良在於：該具有非迴轉曲面之工件藉由使用一車床車削工件之加工方法加工而成，該加工方法所使用之車床包括能夠旋轉之工作台、進給模組、裝設於該進給模組上之車刀、驅動該進給模組沿第一方向運動之第一驅動件、驅動該進給模組沿與該第一方向垂直之第二方向運動之第二驅動件，該進給模組包括直線電機，該加工方法包括以下步驟：該直線電機驅動該車刀以一定值頻率沿與該第一方向及該第二方向均垂直之第三方向並朝向該工作臺作往復運動，該工作臺帶動工件旋轉，且該第一驅動件帶動該進給裝置沿該第一方向運動或第二驅動件帶動該進給裝置沿該第二方向運動，同時該車刀往復運動之位移逐漸減小，由該加工方法加工而成之具非迴轉曲面之工件之面粗糙度之均值為0.2-0.5微米。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有非迴轉曲面之工件，其中該具有非迴轉曲面之工件由鋁合金、鋁、鎂合金、不銹鋼中之任一種製成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有非迴轉曲面之工件，其中該具有非迴轉曲面之工件為平板電腦、一體台式機、液晶監視器或液晶電視之殼體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有非迴轉曲面之工件，其中該具有非迴轉曲面之工件呈中空矩形板狀，該非迴轉曲面之曲率半徑由該非迴轉曲面之中間向其邊緣逐漸變小。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有非迴轉曲面之工件，其中該非迴轉曲面之表面形成有螺旋狀之該車床之車刀軌跡。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具有非迴轉曲面之工件，其中該車床之車刀往復運動之頻率為400-3200次/分鐘。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具有非迴轉曲面之工件，其中所述車床之工作台之轉速為100-800轉/分鐘。
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