TWI617388B

TWI617388B - Cutting processing device

Info

Publication number: TWI617388B
Application number: TW105143266A
Authority: TW
Inventors: Jenq-Shyong Chen; Hao-Tang Wang
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-03-11
Also published as: EP3342534A1; US10919121B2; TW201822940A; CN108237268B; CN108237268A; US20180178338A1

Abstract

一種裝設於加工機機座上的切削加工裝置，機座設置有受控制而轉動的刀把，用以提供刀具結合；第一感應模組結合於刀把上，且包含有第一磁芯以及第一線圈組，該第一線圈組係模組化成型，且透過黏著劑被定型為中間具有一第一中空部之環形體，以可拆離地結合於該第一磁芯上；壓電致動器電性連接該第一感應模組，係受控制而驅使該刀具振動；第二感應模組包含有第二磁芯以及第二線圈組，該第二線圈組係模組化成型，並被定型為中間具有一第二中空部的弧狀環形體，以可拆離之方式結合於該第二磁芯上；前述切削加工裝置之結構設計，係可將低生產成本且提高組裝之便利性。

Description

一種切削加工裝置

本發明係與切削設備有關；特別是指一種具有振動切削功能的切削加工裝置。

已知具有微振動功能的加工裝置，係透過將壓電致動器安裝於高速旋轉的主軸上，壓電致動器所產生的振動可傳遞至結合於主軸末端的刀具上，讓刀具在高速旋轉切削同時兼具有微振動功能，而由連續接觸式加工轉變為往復式的間斷接觸加工，使得加工件在經由振動加工後獲得高精密度之光滑面。前述之振動加工方式特別適合用於高硬度、黏性或是脆性材料，係可有效改善加工件表面質量，且降低工件表面的粗糙度。其中，透過非接觸式之能量傳輸方式又為現今振動加工裝置的趨勢之一。

然而，已知非接觸式的振動加工裝置存有諸多缺陷，例如，振動加工裝置中用以作為傳導能量的傳導結構體積龐大，易導致能量於傳輸過程中發生較大的損耗；此外，非接觸式的電能傳輸裝置通常使用陶瓷材料，並透過粉末壓鑄成形技術來製成磁芯以作為電磁感應的媒介。當鐵芯外型設計具有複雜的幾何形狀，例如圖1所示之習知磁芯1的兩端處分別凸設有一凸垣1a，且磁芯1的身部凹設有一環槽1b之結構設計時，並無法單純透過粉末壓鑄技術而完成最終幾何形狀，必須在材料壓鑄成半成品後另外透過研磨、切削之外力方式加工，才得以形成凸垣1a與環槽1b結構。然而，由於陶瓷材料具備硬脆特性，一旦承受過大之外力作用，便容易造成陶瓷材料破裂，致使良率降低且製造成本提升。

再者，磁芯1組裝時係被裝設在高速旋轉的主軸(圖未示)上，受主軸帶動而一同轉動。然而，習知的磁芯1體積大且旋轉慣量大，容易造成主軸在負荷提高且受旋轉運動慣性大之影響下產生擺動，造成主軸與刀具的轉動穩定性低，並影響加工精度。

再者，上述習知磁芯1必須同時配合線圈2才能進行電磁感應，然而組裝時，因受到磁芯1兩端的凸垣1a限制(續配合圖1)，必須另外以纏繞方式將電線2一圈圈地纏繞在磁芯1上形成線圈結構才能實現感應技術，造成組裝之不便。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種切削加工裝置，具備易於安裝以及生產成本低之特性。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種切削加工裝置，裝設於一機座，該機座設置有主軸以及安裝於主軸上的刀把，該刀把受控制轉動，且提供刀具結合；該切削加工裝置包含有一第一感應模組、一壓電致動器以及至少一第二感應模組。其中，該第一感應模組包含有一第一磁芯以及一第一線圈組；該第一磁芯結合於該刀把上，該第一線圈組模組化成型，以可拆離之方式結合於該第一磁芯，且該第一線圈組具有一第一中空部提供該第一磁芯部份穿設；該壓電致動器電性連接該第一感應模組且結合於刀把上，係受控制而驅使該刀具振動；以及該第二感應模組鄰近於該第一感應模組，包含有一第二磁芯以及一第二線圈組；該第二線圈組模組化成型，以可拆離之方式結合於該第二磁芯，且該第二線圈組具有一第二中空部提供該第二磁芯部份穿設。

本發明之效果在於透過結構改良，而達到生產成本低以及便利安裝之特性。

〔本發明〕

100‧‧‧切削加工裝置

10‧‧‧第一感應模組

12‧‧‧襯套

121‧‧‧框體

122‧‧‧擋垣

14‧‧‧第一磁芯

141‧‧‧環框

142‧‧‧凸緣

16‧‧‧第一線圈組

161‧‧‧第一中空部

20‧‧‧壓電致動器

30‧‧‧鞍座

32‧‧‧凹槽

321‧‧‧上拘束面

322‧‧‧下拘束面

40‧‧‧第二感應模組

42‧‧‧第二磁芯

421‧‧‧身部

422‧‧‧頂緣

44‧‧‧第二線圈組

441‧‧‧中空部

L1‧‧‧內徑

L2‧‧‧外徑

1‧‧‧主軸

2‧‧‧刀把

3‧‧‧夾具

4‧‧‧刀具

圖1係一習知示意圖，揭示電線纏繞在磁芯上。

圖2為本發明一較佳實施例之切削加工裝置的立體分解圖。

圖3為圖2所示實施例的組合立體圖。

圖4係圖3沿4-4線的剖視圖，揭示切削加工裝置之各個構件的相對關係。

圖5係圖2所示實施例之第一感應模組與第二感應模組的立體圖。

圖6係圖5沿6-6線的剖視圖，揭示第一感應模組與第二感應模組之各個構件的相對關係。

圖7係一示意圖，揭示模組化的第一線圈組以可拆離地方式套設在第一磁芯上。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖2與圖3所示，為本發明一較佳實施例之切削加工裝置100，係用以裝設於一機座(圖未示)上，本實施例之機座係以工具機為例，設置有一主軸1、一刀把2以及一夾具3，其中該刀把2安裝於主軸1上，係受控制而轉動；夾具3設置於刀把2底端且提供刀具4以可拆離之方式結合。

該切削加工裝置100包含有一第一感應模組10、一壓電致動器20、一鞍座30以及一第二感應模組40。

配合圖4至圖6所示，該第一感應模組10包含有一襯套12、一第一磁芯14以及一第一線圈組16；該襯套12結合於該刀把2上，而使該第一磁芯14及該第一線圈組16隨著刀把2一同轉動，該襯套12係由低導磁性材質製成，例如：樹膠、塑膠或鋁合金......等，該襯套12包括有一框體121以及一擋垣122自框體121底緣沿著徑向向外突出形成。

該第一磁芯14係由導磁材料製成，具備傳導磁場的特性，設置有一環框141以及一凸緣142自環框141的表面沿徑向朝外突出形成，第一磁芯14用於套設在該襯套12上，以使其環框141圍繞該襯套12的框體121外部，並讓其凸緣142抵靠於該襯套12之擋垣122上。其中，該第一磁芯14之剖面係對稱排列的L型，其整體結構簡單且體積精巧，製作時係使用陶瓷材料由粉末壓鑄技術而一次完成，不須再進行後續額外的加工動作，藉以縮短第一磁芯14的製作時間並降低生產成本，且於壓鑄過程中，第一磁芯14的內部孔隙量下降不易產生破裂。

再者，又因該第一磁芯14體積小之因素，使得第一磁芯14轉動慣量小，受到高速旋轉的離心力也相對減小，不易在轉動過程導致自身破裂，更可改善習知磁芯轉動慣量大而導致主軸1、刀把2與刀具4之擺動現象，使得主軸1、刀把2與刀具4穩定地轉動，有效維持加工精度高之特性。

該第一線圈組16係模組化成型，由包裹著絕緣層的漆包線一圈圈地環繞形成中間具有一第一中空部161的環形體，爾後，再透過塗抹黏著劑黏合定型。被定型後的該第一線圈組16係可拆離地套設在該第一磁芯14上，使該第一磁芯14之環框141穿置於第一中空部161中，且第一線圈組16之一端抵接第一磁芯14的凸緣142上。其中，配合圖7所示，模組化的第一線圈組16之內徑L1係略大於第一磁芯14之環框141的外徑L2，以利於第一線圈組16於組裝過程輕易地被套設在第一磁芯14之環框141上。

該壓電致動器20結合於刀把2上(參圖4)，並位於該刀具4與該第一感應模組10之間，該壓電致動器20電性連接該第一感應模組10，係受控制而驅使該刀具4振動。

該鞍座30呈弧狀體且由低導磁性材質製成，其一端固定在該主軸1上，且該鞍座30自一側面凹設形成一凹槽32，該凹槽32具有相隔一距離之一上拘束面321與一下拘束面322。

該第二感應模組40電性連接一電源(圖未示)，且設置於該凹槽32中的上拘束面321與下拘束面322之間，固定在鄰近該第一感應模組10之位置上，且該第二感應模組40並未接觸該第一感應模組10。於其他實施例中，第二感應模組亦可與第一感應模組之間在相隔一特定距離之基礎下，透過其他結構而固定於機體之任意位置，或是固定於其他設備上，其結合形式與定位位置並不以上述為限。

該第二感應模組40包含有一第二磁芯42以及一第二線圈組44。該第二磁芯42為弧狀體，且其剖面呈L型，具有一身部421以及一頂緣422自該身部421的表面突出形成。其中，第二磁芯42具備相同於該第一磁芯14之可傳導磁場的特性，且該第二磁芯42製作方式與第一磁芯14相同，於此便不再贅述。

該第二線圈組44同樣以模組合成型，其製作方式類同該第一線圈組16，同樣由包裹著絕緣層之漆包線，以一圈圈之疊層方式環繞形成具有中空部441的環形體，爾後，再塗抹黏著劑黏合定型。一提的是，本實施例之該第二線圈組44係弧狀的環型體，並沿著該第一感應模組10之周緣延伸，以增加感應面積提高感應效率。於其他實施例中，第二線圈組亦可環繞成矩形、環形…其他形狀的環型體，並不以上述態樣為限。

被定型後的該第二線圈組44提供第二磁芯42以可拆離方式結合，即，讓該第二磁芯42設置於該第二線圈組44之中空部內，使該第二磁芯42之相異兩端突出於該第二線圈組44外並分別與該上拘束面321與該下拘束面322抵接，以使該第二感應模組40在受到該鞍座30穩定之包夾而不會脫落。本實施例中，係以一組第二感應模組對應該第一感應模組實施感應技術，於其他實施例中，亦可由多組第二感應模組對應第一感應模組實施，並環繞設置於第一感應模組的周緣處，以增加感應效能。

承上述該切削加工裝置100之結構設計，受該刀把2帶動而轉動的該第一感應模組10，即可與通電後的該第二感應模組40之間以非接觸電磁感應耦合方式產生電能並供應於壓電致動器20，進而透過壓電致動器20驅使該刀具4以振動模式進行切削加工。此外，無須進行振動切削時，即可透過自動或是人工方式，將結合有本實施例之第一感應模組10與壓電致動器20的刀把2拆離主軸1並收入刀庫，使設置有切削加工裝置100之構件的刀把可如同傳統刀把進行更換，增添使用方便性。

一提的是，本實施例之第一磁芯14與第二磁芯34的外形結構簡單且體積精巧，分別可透過粉末冶金製程壓鑄形成內部孔隙小的製品，其良率高且不須額外再進行表層研磨程序，有效縮短磁芯的製作時間。

另一提的是，上述線圈組之製作目的，在於讓第一線圈組16與第二線圈組44先行以標準程序大量生產以降低成本，且於進行組裝程序時，可便於人員將被定型之線圈組快速地結合於對應的磁芯，即，將第一線圈組16套設於第一磁芯14上，以及將第二線圈組44套設第二磁芯42上，有別於以往組裝流程必須將漆包線一圈一圈地繞設在磁芯之不便性，本實施例之第一線圈組16與第二線圈組44的設計，可大幅提高組裝效率。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本創作之專利範圍內。

Claims

一種切削加工裝置，裝設於一機座，該機座設置有主軸以及安裝於主軸上的刀把，該刀把受控制轉動，且提供刀具結合；該切削加工裝置包含有：一第一感應模組，包含有一第一磁芯以及一第一線圈組；該第一磁芯具有一環框且為該刀把穿設；該第一線圈組模組化成型，以可拆離之方式結合於該第一磁芯，且該第一線圈組具有一第一中空部提供該第一磁芯之環框穿設；其中該第一線圈組的內徑大於該第一磁芯之環框的外徑；一壓電致動器，電性連接該第一感應模組且結合於刀把上，係受控制而驅使該刀具振動；以及至少一第二感應模組，鄰近於該第一感應模組，包含有一第二磁芯以及一第二線圈組；該第二線圈組模組化成型，以可拆離之方式結合於該第二磁芯，且該第二線圈組具有一第二中空部提供該第二磁芯部份穿設。
如請求項1所述之切削加工裝置，其中該第一磁芯設有一環框以及一凸緣自該環框表面沿徑向朝外突出形成，該第一線圈組結合於該環框外部且一端抵接該凸緣。
如請求項2所述之切削加工裝置，其中該第一感應模組包含有一襯套套設於該刀把上，該襯套包括一框體與一擋垣，該擋垣連接該框體底緣，該第一磁芯以其環框套設於該框體外部，且其凸緣抵接該擋垣。
如請求項1所述之切削加工裝置，包括一鞍座固定於主軸上，該鞍座具有相隔一距離之一上拘束面與一下拘束面；該第二感應模組設置於該上拘束面與該下拘束面之間。
如請求項4所述之切削加工裝置，其中該第二磁芯之相異兩端突出於該第二線圈組外並分別與該上拘束面與該下拘束面抵接。
如請求項1所述之切削加工裝置，其中該第一線圈組與該第二線圈組之至少之一者係包括有漆包線，該漆包線經由膠合定型。
如請求項1所述之切削加工裝置，其中該至少一第二感應模組的數量為複數個，分別環繞設置在該第一感應模組之周緣處。