TWM574088U

TWM574088U - Cnc加工制振機構

Info

Publication number: TWM574088U
Application number: TW107214824U
Authority: TW
Inventors: 夏紹毅; 張震中; 黃泓迪; 黃怡富
Original assignee: 高苑科技大學
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-02-11

Abstract

一種CNC加工制振機構，包含一基座模組、一安裝於該基座模組上且可被往下彈性壓縮的彈性制振模組、一安裝在該彈性制振模組上且可被驅動下移而彈性壓縮該彈性制振模組的導磁平台，及一安裝於該基座模組且可用以磁性吸引該導磁平台相對該基座模組下移的電磁模組。透過本新型CNC加工制振機構結構設計，可利用該電磁模組驅使該導磁平台下移的磁吸力，以及該彈性制振模組往上彈性頂推於該導磁平台的制振彈力，在工件加工過程中彈性抵銷加工載盤產生之振動，而能有效提高工件在加工過程中的穩定度，進而提高CNC加工機的工品質。

Description

CNC加工制振機構

本新型是有關於一種制振機構，特別是指一種用於CNC加工的制振機構。

近年來許多醫療器材、航太零組件、汽車元件及模具，均有高精度及複雜的空間幾何形狀的需求，使得CNC綜合工具機加工已成為目前精密切削的趨勢。由於CNC綜合工具機具有三個傳動軸，其誤差量亦會隨著軸數的增加而累積。為了提高加工精密度，國內外已有許多專家學者在研究並關心CNC加工產業在製程及產品方面的改善，但是目前只有少數研究是針對在CNC的振動防制或運用方面，且多半的制振研究都是針對加工主軸部分，鮮有針對CNC加工載盤的制振研究。

此外，工件的表面粗糙度與相配合組接之機械零件的配合性質、耐磨性、疲勞強度、接觸剛度、振動和雜訊等都有密切關係，對機械產品的使用壽命和可靠性有重要影響，而此工件表面粗糙度也會受加工期間的加工載盤振動的影響。

因此，本新型之目的，即在提供一種能改善先前技術之至少一個缺點的CNC加工制振機構。

於是，本新型CNC加工制振機構，包含一個基座模組、一個安裝於該基座模組上且可被往下彈性壓縮而蓄存一個往上之復位彈力的彈性制振模組、一個安裝在該彈性制振模組上且可被驅動下移而往下彈性壓縮該彈性制振模組的導磁平台，及一個安裝於該基座模組的電磁模組。該電磁模組可產生用以磁性吸引該導磁平台相對該基座模組下移，而彈性壓縮該彈性制振模組的磁吸力。

本新型之功效在於：透過本新型CNC加工制振機構結構設計，可利用該電磁模組對該導磁平台產生之磁吸力，以及該等制振彈簧施加於該導磁平台的制振彈力，在工件加工過程中彈性抵銷加工載盤產生之振動，而能有效提高工件在加工過程中的穩定度，而有助於提高CNC加工機的工品質。

參閱圖1、2、3，本新型CNC加工制振機構200的實施例，適用於安裝在一個CNC加工機800上，而可供一個用以承載工件901之加工載盤900安裝設置。

該CNC加工制振機構200包含一個基座模組3、一個安裝在該基座模組3上之彈性制振模組4、一個安裝該彈性制振模組4上且間隔位於該基座模組3上方之導磁平台5，及一個安裝在該基座模組3且間隔位於該導磁平台5下方之電磁模組6。

該基座模組3包括一個基座本體31，及四個前後左右相間隔地直立設置於該基座本體31頂面的支撐柱32。每一支撐柱32具有一個自該基座本體31頂面往上突伸之大直徑段321，及一個自該大直徑段321頂端面同軸往上突伸且外徑小於該大直徑段321外徑的小直徑段322，該等小直徑段322是往上插裝於該導磁平台5。由於該基座本體31固定在該CNC加工機800的方式眾多且為習知技術，例如用螺栓鎖固方式或以卡扣機構卡固方式等，因此不再詳述。

該彈性制振模組4包括四個上下延伸地分別套置於該等小直徑段322外的制振彈簧41，每一制振彈簧41是上下彈性頂撐於該大直徑段321頂端面與該導磁平台5底面，可被該導磁平台5往下彈性壓縮而蓄存一個往上的復位彈力。

該導磁平台5是由可被磁力作用的導磁材料製成，可供該加工載盤900安裝設置於其頂面。該導磁平台5底面凹設有四個上下延伸的對位槽51，該等對位槽51是分別供該等小直徑段322可上下位移地往上對位插裝。該導磁平台5可於其承載之該加工載盤900上的工件901被加工而承受一個下壓作用力時，被該下壓作用力驅動而相對該等支撐柱32下移，進而往下彈性壓縮該等制振彈簧41。

該電磁模組6包括一個固定在該基座本體31頂面而間隔位於該導磁平台5下方的電磁鐵61，及一個電連接於該電磁鐵61的電磁控制器62。該電磁鐵61是介於該等支撐柱32間，會被該電磁控制器62驅動產生往下磁性吸引該導磁平台5的磁吸力，在本實施例中，產生之磁吸力為60 kg，可利用該磁吸力驅動該導磁平台5相對該等支撐柱32下移，而彈性壓縮該等制振彈簧41，進而使該等制振彈簧41維持在蓄積該復位彈力的狀態，但實施時，該電磁模組6產生之磁吸力大小不以此為限，可依需求調整。

參閱圖1、2、4，本新型CNC加工制振機構使用時，是將該基座本體31安裝固定在一個CNC加工機800上，並將用以承載工件901的加工載盤900固定於該導磁平台5上，且於該加工載盤900上固定待加工的工件901。以加工刀具往下對該工件901進行加工時，例如鑽孔，會先驅動該電磁模組6產生該磁吸力，利用該磁吸力克服該等制振彈簧41之彈力，而將該導磁平台5往下吸引位移特定距離，使得該等制振彈簧41被該導磁平台5往下彈性壓縮而保持在蓄積該復位彈力的狀態。

在該加工刀具加工該工件901期間，該加工刀具往下施加於該工件901的下壓作用力會驅使該加工載盤900產生上下振動，此上下振動會經由該導磁平台5而傳遞至該等制振彈簧41，使該等制振彈簧41對應產生上下微幅彈性振動，能相對該加工載盤900之上下振動產生對應之被動制振效果，而相對提高加工穩定度。

參閱表1、2、3，配合CNC加工機800之鑽孔加工條件，以及採用之該等制振彈簧41的規格的最佳化設計，包括彈簧線徑、彈簧間距、彈簧外徑與內徑，以及彈簧圈數。其中，彈簧間距定義為：彈簧的原長在自然狀態下能拉到最大極限之間的長度，彈簧的本身彈性系數不被改變的原長。在相同鑽孔加工條件下，如表1所示，也就是在相同加工刀具振動頻率、進給率、轉速與直徑，以及切削液條件下，比較CNC工具機直接進行工件901之鑽孔加工所產生的一般粗糙度（Ra），以及在設置有本新型CNC加工制振機構200情況下進行工件901鑽孔加工所產生的制振後粗糙度（Ra）。可以看出在安裝本新型CNC加工制振機構200的情況下，所得制振後粗糙度的標準差（SD）比一般粗糙度更低，標準差數值從0.05 μm降到0.02μm，也就是說穩定度提升了60%，所以可使工件901表面之粗糙度更穩定可靠。此外，粗糙度訊雜比（S/N）數值也從一般鑽孔加工的8.50 dB大幅提升至11.98 dB，粗糙度訊雜比（S/N）也提升了將近41%。表1：鑽孔加工條件驅動電磁鐵61之電壓24V彈簧線徑4 mm彈簧間距7 mm加工刀具振動頻率0.1 sec加工刀具進給率F40 mm/min切削液噴油加工刀具轉速600 r.p.m加工刀具直徑Ø10mm表2 123456789Ave (μm)SD (μm)S/N(dB) (μm)一般粗糙度0.360.320.350.390.440.460.340.320.390.370.058.50制振後粗糙度0.270.230.270.230.240.270.280.230.240.250.0211.9表3 S/N比標準差一般鑽削8.50 dB0.05 μm最佳化11.98 dB0.02 μm改善百分比41%60%

綜上所述，透過本新型CNC加工制振機構200結構設計，可利用該電磁模組6對該導磁平台5產生之磁吸力，以及該等制振彈簧41之制振彈力的配合，在工件901加工過程中，彈性抵銷加工載盤900產生之振動，而能有效提高加工載盤900在加工過程中的穩定度，進而有助於提高CNC加工機800的工品質。因此，確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

200‧‧‧CNC加工制振機構

3‧‧‧基座模組

31‧‧‧基座本體

32‧‧‧支撐柱

321‧‧‧大直徑段

322‧‧‧小直徑段

4‧‧‧彈性制振模組

41‧‧‧制振彈簧

5‧‧‧導磁平台

51‧‧‧對位槽

6‧‧‧電磁模組

61‧‧‧電磁鐵

62‧‧‧電磁控制器

800‧‧‧CNC加工機

900‧‧‧加工載盤

901‧‧‧工件

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本新型CNC加工制振機構的一個實施例安裝在一個CNC加工機並用以承載一個加工載盤的前側視示意圖；圖2是該實施例之立體圖；圖3是該實施例之立體分解圖；及圖4是該實施例之使用狀態變化示意圖，示意說明一個導磁平台被磁性吸引下移而彈性壓縮一個彈性制振模組的情況。

Claims

一種CNC加工制振機構，包含：一個基座模組；一個彈性制振模組，安裝於該基座模組上，且可被往下彈性壓縮而蓄存一個往上之復位彈力；一個導磁平台，安裝在該彈性制振模組上，可被驅動下移而往下彈性壓縮該彈性制振模組；及一個電磁模組，可產生用以磁性吸引該導磁平台相對該基座模組下移而彈性壓縮該彈性制振模組的磁吸力。
如請求項2所述的CNC加工制振機構，其中，該電磁模組包括一個可被驅動產生用以磁性吸引該導磁平台相對該基座模組下移之磁吸力的電磁鐵，及一個電連接於該電磁鐵且可驅動該電磁鐵產生該磁吸力的電磁控制器。
如請求項1所述的CNC加工制振機構，其中，該基座模組包括一個基座本體，及多個間隔安裝於該基座本體且自該基座本體往上突伸之支撐柱，該導磁平台底面凹設有多個分別供該等支撐柱可上下位移地往上對位插置的對位槽，該彈性制振模組具有多個分別套置於該等支撐柱外且往上彈性頂撐於該導磁平台的制振彈簧。
如請求項3所述的CNC加工制振機構，其中，該電磁模組是安裝於該基座本體上，該等支撐柱是圍繞該電磁鐵間隔分布地設置於該基座本體。
如請求項3所述的CNC加工制振機構，其中，每一支撐柱具有一個自該基座本體往上突伸之大直徑段，及一個自該大直徑段頂端同軸往上突伸而可上下相對位移地插裝於各別之對位槽中的小直徑段，每一制振彈簧是套置於該小直徑段外，且上下彈性頂抵於該大直徑段頂端面與該導磁平台底面。