TWI241931B - Machine tool - Google Patents

Description

(1) 1241931 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係例如關於使用於導光板成型用模具 加工的工作機械，特別是關於適合於如可就每一 傾斜角度一點一點地起變化的徐變溝槽加工的工 【先前技術】 第7圖係作爲施予該種徐變溝槽加工的工件 而顯示導光板成型用模具的透鏡溝槽的形狀之圖 行地延長的透鏡溝槽Lr〜L4的角度係在第7圖中 鏡溝槽那樣逐漸地成爲大的角度。 在第7圖中，符號1〇0是顯示切削刀具。在進 徐變溝槽加工之以往的工作機械，係具備用來改 具100的刀尖部之角度的切削刀具旋轉台。 第5圖、第6圖係顯示以往工作機械的切削刀 之例。在設置了切削刀具旋轉台的工作機械，係 左右方向水平移動的直線軸爲Y軸，向設置在鞍 台之前後方向水平移動的直線軸爲X軸，刀架之 的直線軸爲Z軸，這些爲共通的結構。 當說明關於第5圖的切削刀具旋轉台時，切 轉台1 1 0是被安裝在刀架1 1 1的下端部，形成裝言 刀具1 〇 〇。旋轉軸線1 1 4是以朝X軸平行的軸爲 號Π 5係以旋轉軸線n 4作爲轉動中心而驅動切肖|j 台Π 0的伺服馬達。 等超精密 條溝槽的 作機械。 W之例， 。各自平 左側的透 行如此的 變切削刀 具旋轉台 向鞍座的 座上的平 上下移動 削刀具旋 έ 1支切削 Α軸，符 刀具旋轉 (2) 1241931 在第5圖所示之具有以往的切削刀具旋轉台1 1 〇的工作 機械’在對成爲導光板成型用模具的工件 W刨床加工透 鏡溝槽L 1〜L4的情況，如第7圖所示，在使切削刀具1 0 〇 的切刀稜部1 0 1配合角度φ ，且傾斜的狀態下使切削刀具 1 〇 〇朝Ζ軸方向下降，且定位在預定的位置，以平台之X 軸的前後移動來加工面部f。 接著，持續對面部f的加工且爲了加工面部r係須要 如下的動作。 亦即，藉由使切削刀具1 00從工件W逃離且使切削刀 具旋轉台1 1 0旋轉來使切削刀具100的切刀稜部102配合於 面部r的傾斜（在第7圖以虛線所示）。但是因爲藉由切 削刀具旋轉台1 1 0的旋轉而切削刀具ί 0 0的刀尖部A的 Y 軸位置從透鏡溝槽的谷底頂點大幅偏離，所以進行Y軸移 動而不得不將切削刀具1 00的刀尖部配合於透鏡溝槽的谷 底的頂點。然後，使切削刀具1 00朝Z軸方向下降，且定 位在預定的位置，以平台的X軸的前後移動來加工面部r 〇 而且，在如以上的V字狀溝槽形狀的徐變溝槽加工中 ，因爲要進行良好的切削性，所以提案有在工具上下工夫 的切削裝置（例如，參照日本特開2002- 3 468 1 9號公報） 〇 可是，當改變切削刀具1 0 0的角度時，以旋轉軸線1 1 4 爲中心雖然使切削刀具100旋轉，但是當切削刀具100的刀 尖部的旋轉半徑R爲大時，大受分度精度的影響，且刀尖 (3) 1241931 部A的位置的誤差變大，因爲受到由於Y軸、Z軸的定位 精度的影響，所以切削刀具1 0 0的刀尖部的位置從作爲目 標的透鏡溝槽的谷底頂點偏離，其結果，具有所謂造成透 鏡溝槽的溝槽節距不良或深度不良的問題。 【發明內容】 於是，本發明的目的係解決上述先前技術之有的問題 點，在導光板成型用模具上徐變加工透鏡溝槽的情況，提 供有製作成藉由切削刀具的刀尖部位置之些微的移動而可 改變切削刀具的角度，且可進行高精度的徐變加工的工作 機械。 爲了達成上述的目的，本發明係具備：在床台上可朝 左右方向移動的鞍座、在上述鞍座之上設置成可朝前後方 向移動，且搭載工件的平台、設置在上述床台上的支柱、 可朝垂直方向移動並設置在上述支柱的刀架、及安裝在上 述刀架的下端部，且具有成爲切削刀具的旋.轉中心之傾斜 的旋轉軸，相對於上述旋轉軸的軸線而該切削刀具的刀尖 部的位置位在同一軸線或其下方偏位的位置之斜軸頭部爲 其特徵者。 根據本發明之較佳的情況，上述斜軸頭部係具備：藉 由軸承而可轉動地被支持，且相對於水平面而軸線爲傾斜 的旋轉軸、從上述旋轉軸的軸線傾斜而朝軸方向伸長的延 長軸、安裝在上述延長軸的前端部，且保持上述切削刀具 的切削刀具支撐架、及使上述旋轉軸轉動，且將切削刀具 -6- (4) 1241931 的旋轉角度分度的旋轉分度部。 根據本發明，在導光板成型用模具上徐 槽的情況，製作成藉由切削刀具的些微的刀 動’就可改變切削刀具的角度，而可進行高 工。 【實施方式】 [發明的實施型態] 以下，關於本發明的工作機械的一實施 照添附的圖面一面說明。 第1圖係顯示本發明的一實施型態的工 構成的正面圖，第2圖係顯示同工作機械的 弟1圖、弟2圖中，付號1〇係顯不床台’在床 設置有支柱1 2。 在支柱1 2係可朝上下方向移動地安裝有 架1 8係藉由均衡壓缸1 9而被支持。然後，安 下端部爲斜軸頭部2 0。在斜軸頭部2 0的前端 削刀具100。 另外’在弟1圖中’在床台10的上面係 移動地安裝有鞍座1 6。在該鞍座丨6上係可朝 地安裝有平台22。該平台22係具備固定工件 盤23。 而且，在平台22之上，爲了製作成可對 ’而藉由加工的種類也可設置以伺服馬達來 變加工透鏡溝 尖部位置的移 精度的徐變加 型態，一面參 作機械的全體 側面之圖。在 台1 〇的上面係 刀架18。該刀 裝在刀架1 8的 部係保持有切 可朝左右方向 前後方向移動 :W的真空吸 應於旋削加工 驅動的轉動平 (5)1241931 台。 在 使平台 珠螺桿 移動的 軸伺服 軸，驅 在 具旋轉 軸頭部 尖部的 而可改 於 5 〇是旋 面）。 〇 斜 5 0相對 43而被 4 4的軸 傾斜角 變化減 斜 保持切 弟1圖、第2圖中’本實施型態的工作機械的情況， 2 2朝水平方向移動的軸爲χ軸，驅動該X軸的滾 進L機構爲X軸伺服馬達2 7。使鞍座丨6朝水平方向 軸爲Y軸’驅動該γ軸的滾珠螺桿進給機構爲Y 馬達28力外’使刀架18朝上下方向移動的軸爲z 動該Z軸的滾珠螺桿進給機構爲Z軸伺服馬達2 9。 刀架1 8的下端部係取代第5圖所示之以往的切削刀 台1 1 〇 ’安裝有如第3圖所示的傾斜的旋轉軸4 4的斜 2 〇 ’藉由使用該斜軸頭部2 〇而在切削刀具！ 〇 〇的刀 附近設定旋轉中心，藉由些微的刀尖部位置的移動 變切削刀具1 0 0的切刀的角度。 是’在第3圖顯示斜軸頭部2 〇。在該第3圖中，符號 轉軸4 4的軸線。另外，符號5 2是顯示水平面（平台 α爲旋轉軸44的軸線50及平台面52所夾的傾斜角度 軸頭邰2 0係藉由托架4 2而被保持成旋轉軸4 4的軸線 於平台面5 2而夾成傾斜角度α ，並且藉由支持構件 堅固地支持。在該實施型態的斜軸頭部2 0，旋轉軸 線5 0的傾斜角度α係被設定成丨〇。。該旋轉軸4 4的 度α係爲了將切削刀具1 0 0的傾角（r a k e a η g 1 e )的 小，雖然越小越好，但是3 0。以內較佳。 軸頭部2 0係由頭部本體4 5、旋轉軸4 4、延長軸4 6、 削刀具1 〇 〇的切削刀具支撐架4 7、及將切削刀具丨〇 〇 (6) 1241931 的旋轉角度分度的旋轉分度部4 8所構成。而且，在頭部本 體4 5係盡其所能將與平台面5 2干涉的部分進行倒角，製作 成小的傾斜角度α。另外，延長軸4 6的平台面5 2側係施行 即使切削刀具1 0 0旋轉也不對平台面5 2干涉的倒角。 在旋轉軸44的前端係卡合有相對於軸線5〇而傾斜並延 長的延長軸4 6的基端部，該延長軸4 6係與平台面5 2朝大致 平行（水平）延長到前端側。然後，在延長軸46的前端係 安裝有切削刀具支撐架47。該切削刀具支撐架47係以垂直 的姿勢保持切削刀具1 0 0。在如此的延長軸4 6係因爲可維 持剛性’所以斜軸頭部2 0係成爲高剛性的構造。如第3圖 所示，切削刀具1 0 0的刀尖部Α在本實施型態係不在旋轉 軸4 4的軸線5 0上，從軸線5 0位於更下方的位置。亦即，在 該實施型態，切削刀具1 00的旋轉中心係較刀尖部A還位 在切削刀具支撐架4?側，刀尖部A係設定在從旋轉中心向 下方伸出2 Ο.ηιιπ左右的位置。可是，由於延長軸4 6，切削刀 具100的刀尖部 A也可位在旋轉軸44的軸線50上。在導光 板成型用模具的徐變溝槽加工的情況時，切削刀具1 〇 〇的 刀尖部從軸線5 0伸出的長度係〇〜3 0麵的範圍爲宜。 接著’旋轉分度部48係藉由伺服馬達54而被驅動。然 後藉由旋轉式編碼器56而取得位置反饋，藉由控制伺服馬 達5 4的轉動，以1 〇萬分之丨度的精度而成爲可分度旋轉軸 4 4的旋轉角度。如此的旋轉分度部4 8的控制軸爲A軸。 而且，在頭部本體4 5的內部，爲了使之對應於A軸的 分度精度，因此裝入有空氣軸承5 8來作爲可轉動自如地支 (7) 1241931 持旋轉軸4 4的軸承。 本實施型態的工作機械係如以上所構成，接著，作爲 如以上所構成的工作機械的加工例，而舉例說明在導光板 成型用模具上切削透鏡溝槽的徐變溝槽加工。 第4圖（a )乃至第4圖（c )係按照順序顯示在徐變溝 槽加工的切削刀具1 0 0的動作之圖。在工件W中個別平行 地並排的透鏡溝槽的角度係左側的透鏡溝槽逐漸地成爲大 的角度。在各透鏡溝槽，兩側的傾斜面的傾斜角度相等。 在本實施型態係加工成如以下的透鏡溝槽。 作爲加工前的準備，在斜軸頭部2 0係關於安裝在切削· 刀具支撐架47的切削刀具1〇〇，如第3圖所示，刀尖部A如 從旋轉軸44的軸線50伸出20圆左右，正確地配合於所·決定 的長度。 在第1圖中，切削透鏡溝槽的對象工件W係藉由真空 吸盤23而使之固定在平台22。 首先，藉由鞍座1 6的Y軸移動，使斜軸頭部2 0移動到 加工位置。如在第4圖（a )以2點鏈線所示，將切削刀具 1 0 0的Y軸位置配合於透鏡溝槽的面部Π的谷底頂點位置 。然後，藉由B軸伺服馬達5 4來驅動旋轉分度部4 8而使旋 轉軸44旋轉，切削刀具1〇〇的切刀稜部101的角度成爲與面 部Π的傾斜角度φ 1—致。 這樣，因爲將切削刀具1 〇〇的切刀稜部1 0 1的角度配合 於面部f 1的傾斜角φ 1，所以藉由Z軸移動而使切削刀具 1 〇 〇下降，在達到預定的位置時使平台2 2朝X軸移動，且 m -10- (8) 1241931 將切削刀具1 〇 〇的切刀稜部1 Ο 1轉謄於工件 W而創建面部 f 1。 在創建了面部π的時點，切削刀具1 〇 〇的刀尖部A係 位在透鏡溝槽的谷底頂點。相對於此，而在斜軸頭部2 0 ’ 切削刀具1 〇 〇的旋轉中心係在第4圖中切削刀具1 〇 〇的前端 部的B點。因此，切削刀具1 0 〇係因爲將刀尖部A配合於 透鏡溝槽的谷底頂點的那樣且不可旋轉，所以暫且如在第 4圖（b )以鏈線所示，藉由朝z軸移動來將切削刀具1 0 0 的刀尖部從透鏡溝槽逃離。 然後，爲了緊接著面部Π而加工面部r 1，藉由B軸 旋轉來使切削刀具100對旋轉中心B轉動而在第4圖（b ) 中朝反時鐘方向旋轉，可將切削刀具1 〇 〇的切刀稜部1 0 2配 合於面部r 1的傾斜角度（在第4圖（b )以2點鏈線所示） 。此時，切削刀具1 〇〇的刀尖部A的Y軸上的位置係僅只 從透鏡溝槽的谷底頂點偏離△ Y。因此，如在第4圖（c ) 以2點鏈線所示，藉，由Y軸移動來使切削刀具1 0 0僅只移動 A Y，可將切削刀具1 〇 〇的刀尖部A的 Y軸上的位置配合 於透鏡溝槽的谷底頂點。 接著，在第4圖（c )中，藉由Z軸移動而使切削刀具 下降，在達到預定的位置時使平台2 2朝X軸移動，且可將 切削刀具1 0 0的切刀稜部1 0 2轉謄於工件 W而創建面部r 1 〇 這樣若完成一條透鏡溝槽的加工，藉由Z軸移動來將 切削刀具1 0 0從透鏡溝槽逃離’藉由 Y軸移動來使切削刀 -11 - (9) 1241931 具1 00移動到旁邊的面部f2的透鏡溝槽的位置。然後，因 爲使切削刀具1 00的刀尖部A的Y軸上的位置配合於透鏡 溝槽的谷底頂點，所以藉由 B軸旋轉來使切削刀具1 00的 切刀稜部1 0 1的角度配合於面部f2的傾斜角φ 2，以下， 藉由反復與起初的透鏡溝槽的情況同樣的動作，而能連續 加工面部f2及面部r 2。此處，雖然從說明的方便上，說 明了使切削刀具1 0 0朝Z軸方向逃離，但是在實際加工中 ，因爲使切削刀具1 〇〇從工件W逃離至X軸方向的位置， 所以即使不朝Z軸方向逃離也可。 如以上，根據具有相對於旋轉軸4 4的軸線5 0而切削刀 具1 0 0的刀尖部A偏位的構造的斜軸頭部2 0，僅只稍微Y 軸的移動及藉由B軸的旋轉動作，就可使切削刀具1 〇 〇的 切刀的角度配合於面部f及面部r。其中，關於γ軸移動 ’與第5圖所示的以往刀架旋轉機構比較來看時，通常的 刀架的情況’即使短的切削刀具而旋轉半徑也要1 〇 〇隱左 右。相對於此，根據本實施型態的斜軸頭部2 0，因爲在切 削刀具1 0 0的前端部設定有旋轉中心，所以旋轉半徑係不 超過從旋轉軸4 4的軸線伸出的前端部的長度約2 〇眶。藉此 ，相較於第5圖的刀架旋轉機構，而在切削刀具丨〇〇旋轉時 所產生的刀尖部的位置的誤差沒有所謂起大的作用。另外 ，在加工面部f後可減小對面部r配合切刀的角度之際的 γ軸移動量。另外，延長軸46係從旋轉軸44使之傾斜，可 作爲高剛性的軸構造。 而且’在斜軸頭邰2 0 ’因爲使用傾斜的旋轉軸4 4而將 -12- (10) 1241931 旋轉位置設定在切削刀具1 〇 〇的前端部，所以雖然藉由方定 .轉而切削刀具1 〇 0的傾角變化，但是若旋轉軸4 4的傾斜角 度α爲1 0°左右’切削刀具1 ο 〇的傾角的變化之不良情況 是不成問題。 而且’傾斜的旋轉軸4 4係因爲以空氣軸承5 8來支持、 及以利用伺服馬達5 4來驅動的分度機構4 8作爲Α軸而藉由 數値控制來實現切削刀具1 〇 〇的旋轉運動，所以可得到高 精度的分度精度。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯不本發明的一實施型態的工作機械的正面 圖。 第2圖係同實施型態的工作機械的側面圖。 第3圖係同實施型態的工作機械之具備的斜軸頭部的 側面圖。 第4圖係顯示在徐變溝槽的加工之切削刀具的刀尖部 的動作的說明圖。 第5圖係設置在以往的工作機械的切削刀具旋轉台之 例的說明圖。 第6圖係顯示從第5圖的X軸方向看到的切削刀具旋轉 台之圖， 第7圖係導光板成型用模具的透鏡溝槽的說明圖。 [主要元件符號說明】 -13- (11) (11)1241931 A···刀尖部 LI〜L4···透鏡溝槽 f、Π、f2···面部 r、r 1、r 2…面部 W·..工件 α…傾斜角度 φ 、 φ 1、 φ 2…傾斜角度 10…床台 1 2…支柱 1 6…鞍座 1 8…刀架 19··.均衡壓缸(balance cylinder 20…·斜軸頭部 22…平台 23…真空吸盤 2 7··. X軸伺月艮馬達 28…Y軸伺服馬達 29··· Z軸伺服馬達 42…托架 43…支持構件 4 4…旋轉軸 45…頭部本體 46…延長軸 47.··切肖ij刀具支撐架 -14 - (12) (12)1241931 48…旋轉分度部（分度機構 50…軸線 52···水平面（平台面） W,··伺月g馬達 5 6…編碼器 5 8…空氣軸承 1〇〇···切削刀具 101…切刀稜部 102···切刀稜部 1 10…切削刀具旋轉台 1 1 4…旋轉軸線 1 1 5…伺服馬達

Claims (1)

1. (1) 1241931 十、申請專利範圍 1. 一種工作機械，其特徵爲： 具備有： 在床台上可朝左右方向移動的鞍座、 在上述鞍座之上設置成可朝前後方向移動，且搭載工 件的平台、 設置在上述床台上的支柱、 可朝垂直方向移動並設置在上述支柱的刀架、 及安裝在上述刀架的下端部，且具有成爲切削刀具的 旋轉中心之傾斜的旋轉軸，相對於上述旋轉軸的軸線而該 切削刀具的刀尖部的位置位在同一軸線或其下方偏位的位 置之斜軸頭部。 2 ·如申·請專利範圍第i項所記載的工作機械，其中上 述斜軸頭部係具備： 藉由軸承而可轉動地被支持，且相對於水平面而軸線 爲傾斜的旋轉軸、 從上述旋轉軸的軸線傾斜而朝軸方向伸長的延長軸、 安裝在上述延長軸的前端部，且保持上述切削刀具的 切削刀具支撐架、 及使上述旋轉軸轉動，且將切削刀具的旋轉角度分度 的旋轉分度部。 3 .如申請專利範圍第2項所記載的工作機械，其中上 述旋轉軸的軸線係與水平面夾成3 〇 °以內的角度，且上述 切削刀具的刀尖部從上述軸線偏位於下方〇〜3 Omm左右的 -16- (2) 1241931 位置。 4 .如申請專利範圍第3項所記載的工作機械，其中上 述旋轉軸的軸線與水平面夾成的角度爲1 0 °前後。 5 .如申請專利範圍第4項所記載的工作機械，其中上 述旋轉軸係與平台面大致平行地延長，並且形成有避免與 該平台面的干涉的倒角部。 6 .如申請專利範圍第2項所記載的工作機械，其中軸 承係由空氣軸承所構成。 7 .如申請專利範圍第2項所記載的工作機械，其中上 述旋轉分度部係具有驅動上述旋轉軸的伺服馬達、及檢測 旋轉軸的旋轉角度的編碼器。 8 .如申請專利範圍第2項所記載的工作機械，其中具 備由朝水平方向移動平台的X軸、朝與X軸正交的水平方 向移動鞍Μ的Y軸、朝垂直方向移動刀架的Z軸、及控制 旋轉分度部的Α軸所構成的控制軸。 -17-