TWI607829B - Cutting tool synchronization multiplex mechanism of computer lathe - Google Patents

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    • B23Q39/027—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being capable of being brought to act at a single operating station with a plurality of toolheads per workholder, whereby the toolhead is a main spindle, a multispindle, a revolver or the like with different working directions of toolheads on same workholder consecutive working of toolheads
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Description

電腦車床之刀具同步多工機構
本發明隸屬一種電腦車床之技術領域，具體而言係一種電腦車床之刀具同步多工機構，藉以能讓機器在同一時間點可使用多把刀具，有效的提高加工精度、減少加工時間及刀具不足的機構
按，近年來CNC電腦車床產業迅速發展，由於車床機器用電腦控制都需要馬達及其相關對應配件，而馬達又有其一定的體積依目前技術並無法突破，故電腦車床於設計時都會受限於此，所以機器在做加工時同一時間可以使用的刀具數量及加工速度就會比傳統凸輪式機器來的慢，但由於傳統凸輪機器本身是由凸輪帶動各個機構及刀座，機器加工時都需要靠有經驗師傅操作機台且該機器都需使用成型刀，不像電腦車床可用市售捨棄式刀片容易上手操作簡單，且該機器加工精度不穩定又無法精準做刀具磨耗補正，這就是其二者矛盾之處。
再者，櫛式刀座CNC電腦車床雖然每次加工可擺設多把刀具於櫛式刀座上，但機器於加工時無法多把刀具同時間加工，每支刀具需相互等待。至於，傳統凸輪機器的機器主軸上方有三支刀座，每個刀座有一隻刀具，每只刀座只能上下移動且每隻刀座需相互等待，此外該機器主軸前方有一個刀座 ，該刀座有二隻刀具此刀座只能前進後退做鑽內孔工作，因為此機器所有作動都為凸輪帶動，故機器校刀調整都需靠有經驗師傅調教。
為了解決前述問題，發明人前曾經開發一種申請第102218121號之「電腦車床多刀同步機構」新型專利案，其能讓多把刀具同時進行不同尺寸之外徑加工，且能同時進行主軸方向之內徑加工，由於其可在同一時間點可使用至少二支刀具，不但增加刀具數量，除可縮短加工時間外，並可節省更換刀具時間，從而提高其實用性。但本發明人並不以此自滿，仍積極開發，以求更進一步的提高其效率與實用性。
有鑑於此，本創作人乃針對現有不足之處深入探討，並藉由本發明人多年從事相關產品開發的經驗，積極尋求解決之道，經不斷努力之研究與發展，終於成功的創作出一種電腦車床之刀具同步多工機構，藉以進一步增加其刀具，以達提高加工效率之效。
因此，本發明之主要目的係在提供一種電腦車床之刀具同步多工機構，其能讓電腦車床具有多把刀具，且可且步進行加工，可有效提高其加工效率與實用性。
又，本發明之另一主要目的係在提供一種電腦車床之刀具同步多工機構，由於其可讓電腦車床使用多把刀具同步加工，不但大大的增加刀具數量，更可減少加工時間及交換刀具時間。
為此，本發明主要係透過下列的技術手段，來具 體實現上述之目的與效能，其其包含有：一機台；一主軸組，其具有一鎖設於機台上之主軸座，且該主軸組具有一可被主軸馬達高速轉動之主軸軸心，又該主軸軸心前端具有一夾筒組，且該主軸軸心另端具有一主軸油壓缸，供利用主軸油壓缸驅動夾筒組選擇性夾掣一被加工作；一雙軸向櫛式刀座，其係設於機台之主軸組前方，該雙軸向櫛式刀座具有一滑設於機台之Z軸滑座，該Z軸滑座係利用一具Z軸螺桿之Z軸伺服馬達驅動，且該Z軸滑座一端具有一X軸基座，該X軸基座內部設有一X軸螺桿，且X軸基座頂面滑設有一可被X軸螺桿帶動之X軸滑座，又該X軸螺桿可被一X軸伺服馬達驅動，再者該X軸滑座頂面設有一櫛式鎖刀座，該櫛式鎖刀座可供選擇性鎖設至少一刀具，令各該刀具可分別對主軸組之被加工件產生X軸與Z軸之位移。
至少一雙軸向主軸雙刀座，各該雙軸向主軸雙刀座分別具有一可鎖掣於前述主軸座之Z軸基座，又Z軸基座上滑設有一Z軸滑座，且Z軸基座上設有一可帶動Z軸滑座之Z軸螺桿，再者該Z軸螺桿可被一Z軸伺服馬達驅動，另Z軸滑座另一端具有一Y軸基座，該Y軸基座對外的兩側面分別形成有一第一軌道面及一第二軌道面，且該Y軸基座上設有一透過一Y軸伺服馬達驅動之Y軸螺桿，其中Y軸螺桿上、下段分別形成不同螺旋方向之一正螺紋段及一逆螺紋段，且該Y軸螺桿之正、逆螺紋段上分別螺設有一第一滾珠螺套與一第二滾珠螺套； 一第一刀具組及一第二刀具組，該第一、二刀具組分別具有一可滑設於Y軸基座第一、二軌道面之Y軸滑座，且第一、二刀具組之Y軸滑座可被相對之第一、二滾珠螺套帶動，用以當其中第一刀具組上升時第二刀具組可同步下降，反之當其中第一刀具組下降時第二刀具組可同步上升，又各該Y軸滑座上分別設有一鎖刀座，供分別選擇性鎖設一刀具。
藉此，透過前述技術手段的具體實現，使本發明之電腦車床之刀具同步多工機構可由於各該雙軸向主軸雙刀座互不干涉，故可在同一時間點往主軸組之被加工件進行加工，且同一時間雙軸向櫛式刀座也可進行外徑、內徑車削及鑽孔加工，使其在同一時間點可使用至少二支刀具，不但增加刀具數量，更可大大減少加工時間及更換刀具時間，有效提高加工效率，增加其實用性，以提高其附加價值，進一步可提高其經濟效益。
為使 貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉若干較佳之實施例，並配合圖式詳細說明如后，同時讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。
(10)‧‧‧機台
(100)‧‧‧主軸組
(11)‧‧‧主軸座
(111)‧‧‧安裝平面
(12)‧‧‧主軸軸心
(13)‧‧‧夾筒組
(14)‧‧‧主軸油壓缸
(15)‧‧‧主軸馬達
(16)‧‧‧編碼器
(20)‧‧‧雙軸向主軸雙刀座
(21)‧‧‧Z軸基座
(22)‧‧‧Z軸傳動組
(221)‧‧‧Z軸伺服馬達
(222)‧‧‧Z軸螺桿
(23)‧‧‧Z軸滑座
(25)‧‧‧Y軸基座
(251)‧‧‧第一軌道面
(252)‧‧‧第一軌道面
(26)‧‧‧Y軸螺桿
(261)‧‧‧正螺紋段
(262)‧‧‧逆螺紋段
(27)‧‧‧Y軸伺服馬達
(281)‧‧‧第一滾珠螺套
(282)‧‧‧第二滾珠螺套
(30)‧‧‧第一刀具組
(31)‧‧‧Y軸滑座
(32)‧‧‧鎖刀座
(33)‧‧‧刀具
(35)‧‧‧第二刀具組
(36)‧‧‧Y軸滑座
(37)‧‧‧鎖刀座
(38)‧‧‧刀具
(40)‧‧‧雙軸向櫛式刀座
(41)‧‧‧Z軸滑座
(42)‧‧‧X軸傳動組
(421)‧‧‧X軸伺服馬達
(422)‧‧‧X軸螺桿
(425)‧‧‧防塵罩
(43)‧‧‧X軸基座
(44)‧‧‧櫛式鎖刀座
(45)‧‧‧伸縮護罩
(46)‧‧‧防塵片
第一圖：為本發明電腦車床之刀具同步多工機構的外觀示意圖。
第二圖：係本發明電腦車床之刀具同步多工機構的側視平面示意圖。
第三圖：係本發明電腦車床之刀具同步多工機構的前視平 面示意圖。
第四圖：係本發明電腦車床之刀具同步多工機構中主軸組之分解示意圖。
第五圖：係本發明電腦車床之刀具同步多工機構中雙軸向櫛式刀座之分解示意圖。
第六圖：係本發明電腦車床之刀具同步多工機構中雙軸向主軸雙刀座之分解示意圖。
本發明係一種電腦車床之刀具同步多工機構，隨附圖例示本發明之具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底部、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之具體實施例的設計與需求而進行變化。
而關於本發明電腦車床之刀具同步多工機構的構成，係如第一、二及三圖所顯示者，其係於一機台(10)上設有一主軸組(100)、至少一雙軸向主軸雙刀座(20)及一雙軸向櫛式刀座(40)所構成，本發明係以三組雙軸向主軸雙刀座(20)為主要實施例，且各該雙軸向主軸雙刀座(20)上分別具有一第一刀具組(30)及一第二刀具組(35)，又各該雙軸向主軸雙刀座(20)係分設該主軸組(100)上，各該雙軸向主軸雙刀座(20)上之第一、二刀具組(30、35)並可相對主軸組(100)產生Y軸及Z軸之位移，而該雙軸向櫛式刀座(40) 係設於主軸組(100)前方，且該雙軸向櫛式刀座(40)並可相對主軸組(100)被加工件產生Z軸及X軸之位移；而所述之主軸組(100)的詳細構成，則請同時參看第一~三及四圖所示，該主軸組(100)具有一鎖設於機台(10)頂面之主軸座(11)，且主軸組(100)上具有至少一安裝平面(111)，供分別安裝一雙軸向主軸雙刀座(20)，且該主軸座(11)上樞設有一主軸軸心(12)，供一主軸馬達(15)高速驅動旋轉，另該主軸軸心(12)對應前方雙軸向櫛式刀座(400)的一端設有一夾筒組(13)，再者主軸軸心(12)另端設有一主軸油壓缸(14)，供作動夾筒組(13)選擇性夾掣一被加工件，又主軸軸心(12)一側設有一編碼器(16)，供計算主軸軸心(12)之旋轉速度；又如第一~三及五圖所示，所述之雙軸向櫛式刀座(40)係於前述機台(10)上滑設有一Z軸滑座(41)，該Z軸滑座(41)頂面係利用一X軸傳動組(42)滑設有一X軸滑座(43)，其中X軸傳動組(42)包含有一X軸伺服馬達(421)及一X軸螺桿(422)，供驅動X軸滑座(43)滑動，另X軸滑座(43)頂面中央設有一櫛式鎖刀座(44)，該櫛式鎖刀座(44)可供分別選擇性鎖設至少一刀具，令該雙軸向櫛式刀座(40)之各該刀具可分別對主軸組(100)之被加工件產生X軸與Z軸之位移，供進行外徑、內徑車削及鑽孔加工，再者該雙軸向櫛式刀座(40)於機台(10)上設有一伸縮護罩(45)，另該雙軸向櫛式刀座(40)於X軸傳動組(42)之X軸伺服馬達(421)上套設有一防塵罩(425)，且櫛式鎖刀座(44 )前緣也設有一防塵片(46)，除可防塵外，也較不佔空間，且易於清理鐵屑；至於，所述之雙軸向主軸雙刀座(20)的詳細構成，則請同時參看第一~三及六圖所示，本發明係以三組雙軸向主軸雙刀座(20)為主要實施例，各該雙軸向主軸雙刀座(20)分別具有一可鎖掣於前述主軸座(11)不同安裝平面(111)之Z軸基座(21)，且不相互干涉，又Z軸基座(21)上透過一Z軸傳動組(22)滑設有一Z軸滑座(23)，該Z軸傳動組(22)具有一Z軸伺服馬達(221)及一Z軸螺桿(222)，供作動Z軸滑座(23)相對Z軸基座(21)產生Z軸位移，又再者Z軸滑座(23)於對應雙軸向櫛式刀座(40)一端具有一Y軸基座(25)，該Y軸基座(25)對外的兩側面分別形成有一第一軌道面(251)及一第二軌道面(252)，供分別安裝前述之第一、二刀具組(30、35)，且該Y軸基座(25)上設有一透過一Y軸伺服馬達(27)驅動之Y軸螺桿(26)，其中Y軸螺桿(26)上、下段分別形成不同螺旋方向之一正螺紋段(261)及一逆螺紋段(262)，且該Y軸螺桿(26)之正、逆螺紋段(261、262)上分別螺設有一第一滾珠螺套(281)與一第二滾珠螺套(282)，分別供第一、二刀具組(30、35)安裝，以帶動第一、二刀具組(30、35)沿Y軸升降，用以當其中第一刀具組(30)上升時第二刀具組(35)可同步下降，反之當其中第一刀具組(30)下降時第二刀具組(35)可同步上升；再者，前述之第一、二刀具組(30、35)分別具有一Y軸滑座(31、36)，且各該Y軸滑座(31、36)上分別 設有一鎖刀座(32、37)，供分別選擇性鎖設一刀具(33、38)，且使各該雙軸向主軸雙刀座(20)之第一、二刀具組(30、35)的刀具(33、38)可同步相對主軸組(100)之被加工件產生Y軸及Z軸的位移，用以同步對被加工件進行不同尺寸外徑的加工；藉此，使三支雙軸向主軸雙刀座(20)共可放置六支刀具(33、38)，再加上雙軸向櫛式刀座(40)之刀具，產生多刀同步加工之效，而組構成一可提高加工效率、且實用性佳的電腦車床之刀具同步多工機構者。
而本發明之電腦車床之刀具同步多工機構於實際應用時，則係如第三、四及五圖所示，操作上，由於主軸座(11)上方有三支雙軸向主軸雙刀座(20)，每支雙軸向主軸雙刀座(20)利用Z軸傳動組(22)帶動，且各該雙軸向主軸雙刀座(20)分別具有由Y軸螺桿(26)驅動之第一、二刀具組(30、35)，由於Y軸螺桿(26)具有正、逆螺紋段(261、262)，使每支刀具可做外徑(Z軸、Y軸方向)的加工，此外每支雙軸向主軸雙刀座(20)可放置第一、二刀具組(30、35)，利用具正、逆螺紋段(261、262)之Y軸螺桿(26)設計，使第一、二刀具組(30、35)互不干涉，當當其中第一刀具組(30)上升時第二刀具組(35)可同步下降，反之當其中第一刀具組(30)下降時第二刀具組(35)可同步上升，而令本發明之雙軸向主軸雙刀座(20)具有六支刀具(33、38)，而產生多工同步加工之目的。
經由前述之結構設計及動作說明可知，本發明之 電腦車床之刀具同步多工機構保留主軸座(11)前方之雙軸向櫛式刀座(40)，此雙軸向櫛式刀座(40)可做外徑、內徑車削及鑽孔(Z軸向及X軸方向)加工。同時因主軸座(11)上方之三支雙軸向主軸雙刀座(20)的設計，使各該雙軸向主軸雙刀座(20)之刀具(33、38)間互不干涉，故可在同一時間點往主軸軸心(12)的被加工物方向做加工，且每支雙軸向主軸雙刀座(20)可做不同尺寸之外徑加工，而同一時間雙軸向櫛式刀座(40)也可往主軸軸心(12)方向進行外徑、內徑車削及鑽孔之加工，讓電腦車床在同一時間點可使用多把刀具(33、38)，不但減少加工時間更解決刀具不足的機構因本機構為電腦控制不但容易操作，更可在電腦上做精準之刀具磨耗補正並提高加工精度，本機構可使用市售捨棄式刀片和成型刀。故不但增加刀具(33、38)數量，更可大大減少加工時間及更換刀具時間，有效提高加工效率，增加其實用性，而能提高其附加價值，進一步並可提高其經濟效益。
綜上所述，可以理解到本發明為一創意極佳之發明創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請發明專利。
(11)‧‧‧主軸座
(111)‧‧‧安裝平面
(20)‧‧‧雙軸向主軸雙刀座
(21)‧‧‧Z軸基座
(22)‧‧‧Z軸傳動組
(221)‧‧‧Z軸伺服馬達
(222)‧‧‧Z軸螺桿
(23)‧‧‧Z軸滑座
(25)‧‧‧Y軸基座
(251)‧‧‧第一軌道面
(252)‧‧‧第一軌道面
(26)‧‧‧Y軸螺桿
(261)‧‧‧正螺紋段
(262)‧‧‧逆螺紋段
(27)‧‧‧Y軸伺服馬達
(281)‧‧‧第一滾珠螺套
(282)‧‧‧第二滾珠螺套
(30)‧‧‧第一刀具組
(31)‧‧‧Y軸滑座
(32)‧‧‧鎖刀座
(33)‧‧‧刀具
(35)‧‧‧第二刀具組
(36)‧‧‧Y軸滑座
(37)‧‧‧鎖刀座
(38)‧‧‧刀具

Claims (1)

  1. 一種電腦車床之刀具同步多工機構，其包含有：一機台；一主軸組，其具有一鎖設於機台上之主軸座，且該主軸組具有一可被主軸馬達高速轉動之主軸軸心，又該主軸軸心前端具有一夾筒組，且該主軸軸心另端具有一主軸油壓缸，供利用主軸油壓缸驅動夾筒組選擇性夾掣一被加工作；一雙軸向櫛式刀座，其係設於機台之主軸組前方，該雙軸向櫛式刀座具有一滑設於機台之Z軸滑座，該Z軸滑座係利用一具Z軸螺桿之Z軸伺服馬達驅動，且該Z軸滑座一端具有一X軸基座，該X軸基座內部設有一X軸螺桿，且X軸基座頂面滑設有一可被X軸螺桿帶動之X軸滑座，又該X軸螺桿可被一X軸伺服馬達驅動，再者該X軸滑座頂面設有一櫛式鎖刀座，該櫛式鎖刀座可供選擇性鎖設至少一刀具，令各該刀具可分別對主軸組之被加工件產生X軸與Z軸之位移；至少一雙軸向主軸雙刀座，各該雙軸向主軸雙刀座分別具有一可鎖掣於前述主軸座之Z軸基座，又Z軸基座上滑設有一Z軸滑座，且Z軸基座上設有一可帶動Z軸滑座之Z軸螺桿，再者該Z軸螺桿可被一Z軸伺服馬達驅動，另Z軸滑座另一端具有一Y軸基座，該Y軸基座對外的兩側面分別形成有一第一軌道面及一第二軌道面， 且該Y軸基座上設有一透過一Y軸伺服馬達驅動之Y軸螺桿，其中Y軸螺桿上、下段分別形成不同螺旋方向之一正螺紋段及一逆螺紋段，且該Y軸螺桿之正、逆螺紋段上分別螺設有一第一滾珠螺套與一第二滾珠螺套；一第一刀具組及一第二刀具組，該第一、二刀具組分別具有一可滑設於Y軸基座第一、二軌道面之Y軸滑座，且第一、二刀具組之Y軸滑座可被相對之第一、二滾珠螺套帶動，用以當其中第一刀具組上升時第二刀具組可同步下降，反之當其中第一刀具組下降時第二刀具組可同步上升，又各該Y軸滑座上分別設有一鎖刀座，供分別選擇性鎖設一刀具。
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