TWI288687B - Device and method for grinding spiral portion - Google Patents

Description

1288687 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關螺旋研拋裝置及其方法，尤指可有 效快速研磨被加工件之螺旋表面毛邊及殘留屑渣，達 到被加工件表面快速精拋的目的者。 【先前技術】 近年來，由於微機電系統、精密機械之滾珠導螺 桿組件、航太軍事之精密升降或方向機構、車輛傳動 系統與精密量測儀器等相關領域研究與應用備受關 注，其系統所需的複雜表面的螺旋零件，特別是在精 密傳動導螺桿件或是微細螺旋表面等具有高效率及高 精度製作技術已成為重要的研究課題。 但就國防軍事科技的應用方面來說，如各制式武 $ 器系統用途之砲管方向或升降機構之高精度成形螺桿 加工需求的殘留毛邊或微屑的去除問題，對於目前的 傳統加工法中，皆無法有效地改善螺旋表面精修的效 果，尤其是針對較為複雜之外螺旋表面的軸或桿的應 用上，其所耗費的加工時間過長且加工長度亦受到限 制。 有關精微磨料螺旋研拋加工可以有效的去除毛邊 並快速精修前加工道次所殘留在被加工件表面之殘留 屑渣或變質層，並降低表面粗糙度，以達到表面精拋 1288687 目的，譬如曰未大森整等五人於2002年發明專利，曾 探討無金屬黏合研磨石及電解修整研磨方法及其裝 置，利用磨粒與保持磨粒的含碳非金屬材之結合部， 以電解作用，達良好加工能率，而獲得良好加工的效 果，本研究加工方法是雖藉由於研磨石及電解修整研 磨被加工件，產生表面粗糙度改善，惟針對外螺旋或 複雜外形等不易加工的被加工件表面研拋，其材料去 除能力等進給效率與表面粗度技術有待改善。V.K· Gorana 等人曾於 2004 年在 International Journal of Machine Tool & Manufacture，Vol· 44, ρρ· 201-211 國際 期刊，探討以磨料流動加工之擠製壓力、磨料濃度與 磨粒粒度對材料去除量、表面粗糙度、切割力與作動 磨粒密度之影響，這些加工參數包括：磨粒粒徑、磨 料種類、濃度混合比、加工時間、工件材質，本研究 加工方法是由於磨料經由壓力往復運動方式直接對被 加工件’產生材料去除與表面粗糙度改善，惟針對精 密傳動機構；諸如滾珠導螺桿或是軍事武器之升降或 方向螺桿等不易加工的被加工件表面研拋，其材料去 除能力等進給效率與表面粗度改善有限。另外V. κ Jain 等人曾於 2004 年在 International Journal of Machine Tool & Manufacture, Vol. 44, pp. 1019-1029 國際期刊發表’研發並設計出結合磨粒與電磁流變精 拋的加工方式’來探討不同磨料配置對表面粗糙度和 材料移除量之影響。進而後續發展使用旋轉磁極帶動 1288687 磁性磨料轉動"'，探討磁極的形狀和轉動速度對表面粗 糙度和材料移除量之影響，惟針對複雜外形之螺旋曲 面等不易加工的表面材料去除能力與表面精度等技術 改善有限。 雖然上述之習知技術，可達到改善被加工件表面 精度，但是無法解決外表面複雜之微細螺旋表面與溝 槽或不規則形狀所殘留毛邊、殘留屑渣及變質層，故， 一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。 【發明内容】 本發明主要目的係在於，可有效快速研磨被加工 件之螺旋表面毛邊及殘留屑渣，達到被加工件表面快 速精抛的目的。 本發明次要目的係在於，本發明之裝置係將磨料 裝置於密封的本體，可有效減少工作廠房金屬粉層或 微細金屬懸浮顆粒及切屑，以符合環保清潔的品質要 求。 本發明又一目的係在於’本發明之裝置構造簡單 且拆裝方便，填充磨料亦容易，可達到大量生產之功 效。 為達上述之目的，本發明係一種螺旋研拋裝置及 其方法，該螺旋研拋裝置係由一主軸夾柄、一轉動桿、 1288687 、 ， 一本體、一固萣套管、一支撐架及一攪拌裝置所構成。 本發明利用上述裝置對該被加工件進行研拋，首 先將被加工件置於該本體内，並由轉動桿固定，並將 本體内盛滿磨料；將本發明之裝置固定於加工機台 上；然而設定加工參數，並啟動該加工機台轉轴，藉 由該加工機台轉轴驅動該主轴夾柄與轉動桿’並由該 轉動桿帶動被加工件，該磨料係隨被加工件之螺旋轉 動於固定套管内並經由攪拌裝置攪拌作循環運動，且 ® 對該被加工件進行研拋；以及最後該被加工件完成研 拋時，即停止加工機台，將該被加工件取下。 【實施方式】 請參閱『第1圖』所示，係為本發明之立體剖面 示意圖。如圖所示：本發明係為一種螺旋研拋裝置及 $ 其方法，本發明之螺旋研拋裝置1係至少包含一主轴 瞻夾柄11、一轉動桿12、一本體13、一固定套管14、 一支撐架15及一攪拌裝置16。 該主轴夾柄11之一端係可與一加工機台之轉轴 旋合。 該轉動桿12係與被加工件2定位配合，並與該主 軸夾柄11鎖合，被加工件2穿入本體13内之頂蓋 13卜固定套管14與攪拌裝置16間係各可以一轴承或 一轉動套密封組配，其中，該轴承係可為滾珠軸承。 1288687 該本體13'係由一頂蓋131、一底座132、二外殼 133及二面板134構成，其中，二外殼133及二面板 134係分別以定位銷、固定螺栓或搭扣方式與該頂蓋 131及底座132固定鎖合，該頂蓋13卜底座132及外 殼133係選自鐵金屬及非鐵金屬中擇其一，該面板134 係選自金屬及非金屬中擇其一，而該本體13係可盛裝 磨料，該磨料係可以機油或潤滑油與不同粒徑之硬質 碳化矽或其它研磨粒混合；或以矽油、腊油與高分子 • 膠液再添加不同粒徑的碳化矽其它研磨粒混合，另該 本體13係可進一步安裝一溫度量測裝置。 該固定套管14係設於該本體13内，其底部係設 有一支撐架15，固定於該底座132上。 該攪拌裝置16具有多個攪拌葉片或轉動桿，係設 於固定套管14與支撐架15中心處下方，設於該底座 132上，而該被加工件2係設於該攪拌裝置16之轉動 藝頂心，並穿過中空固定套管14及支撐架15之間，並 與轉動桿12定位配合，固定套管14與支撐架15裝配 組合，固定設於該底座132上，而該攪拌裝置16之大 小、形狀及排列方式係依被加工件2作調整，此外固 定套管14内徑之大小及形狀亦依被加工件2作調整。 以上所述，係構成一全新的螺旋研拋裝置1。 請參閱『第2、3及4圖』所示，係為本發明之實 施例側視示意圖、本發明之研拋流程示意圖及本發明 9 1288687 使用狀態示意滷。如圖所示：本實施例係利用上述之 螺旋研拋裝置1對被加工件2進行研拋處理，該螺旋 研拋方法係至少包含以下步驟： 步驟51 :將被加工件2穿過固定套管14與支撐 架15，並置於該轉動桿12與攪拌裝置16之間，該轉 動桿12將被套置於該被加工件2固定，並於該本體 13内盛滿磨料3。 步驟52 :將該螺旋研拋裝置之主軸夾柄11與加 工機台4轉轴41旋合，並使其下端與加工機台4夾持 裝置42固定結合。 步驟53 :設定各加工參數。該加工參數係包括磨 料粒徑、磨料濃度、加工間隙、固定套管内徑大小與 種類、及授拌裝置之形式及加工轉連。 步驟54 :啟動該加工機台4，經由加工機台4之 轉轴41驅動該主軸夾柄11，促使轉動桿12轉動被加 工件2並帶動磨料3，該磨料3係隨著被加工件2之 螺旋轉動及攪拌裝置16攪拌於固定套管14與支撐架 15内進行循環運動，此時固定套管14之内徑與被加 工件2螺旋外徑間之單邊徑向差為加工間隙並對該被 加工件2研拋。 步驟55:停止加工機台4,並取出被加工件2。 1288687 上述步驟14中，該磨料未隨著被加工件2之螺旋 轉動及攪拌裝置16攪拌於固定套管14與支撐架15 内，該磨料3係具有較佳凝聚特性，然而該磨料3隨 著被加工件2之螺旋轉動及攪拌裝置16攪拌時，該磨 料3之黏度隨加工條件與時間越長，即呈下降趨勢， 形成可流動之研拋流體。 本發明之裝置係藉由被加工件2之螺旋轉動與固 定套管14之内徑，所形成加工間隙，傳遞磨料3並迫 B 使其螺旋擠壓接觸被加工件2表面產生極微量的材料 去除研拋作用，可快速去除被加工件2内、外表面的 毛邊、殘留屑渣或變質層，並獲得極精細的加工表面 及達到去除微細毛邊的效果。 综上所述，本發明螺旋研拋裝置及其方法可有效 改善習用之種種缺點，可有效快速研磨被加工件之螺 $ 旋表面毛邊及殘留屑渣，達到被加工件表面快速精拋 • 的目的，本發明係將磨料裝置於密封之本體内，可減 少工作廠房金屬粉層或微細金屬懸浮顆粒及切屑，以 符合環保清潔的品質要求，本發明之裝置構造簡單且 拆裝方便，磨料裝填容易，可達到大量生產之功效， 進而使本發明之産生能更進步、更實用、更符合使用 者之所須，確已符合創作專利申請之要件，爰依法提 出專利申請。 1288687 惟以上所％者，僅為本發明之較佳實施例而已， 當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明 申請專利範圍及發明說明書内容所作之簡單的等效變 化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

12 1288687 【圖式簡單說明】·' 第1圖，係本發明之立體剖面示意圖。 第2圖，係本發明之實施例側面示意圖。 第3圖，係本發明之研拋流程示意圖。 第4圖，係本發明使用狀態示意圖。 【主要元件符號說明】 螺旋研拋裝置1 I 主轴夾柄11 轉動桿12 本體13 頂蓋131 底座132 外殼133 面板#134 固定套14

I 支撐架15 攪拌裝置16 被加工件2 磨料3 加工機台4 轉轴41 夾持裝置42 步驟：51〜55

Claims (1)

1^88687 ί日修电)正本 十、申請專利範圍： 一種螺旋研拋裝置，該螺旋研拋裝置係至少包含： 一主軸炎柄’該主軸夾柄係與一加工機台之轉 軸旋合； 一轉動桿，該轉動桿係與該主轴夾柄鎖合； 一本體’該本體係由一頂蓋、一底座、二外殼 及二面板構成，並可盛裝磨料； 一固定套管，該固定套管係設於該本體内； 一支撐架，該支撐架係設於該底座上，並支樓 該固定套管；以及 一攪拌裝置，該攪拌裝置係設於該底座與支撐 架之間。 2·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該外殼與頂蓋及底座係可以定位銷、固定螺栓或搭 扣方式鎖合。 3·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該面板與頂蓋及底座係可以定位銷、固定螺栓或搭 扣方式鎖合。 4·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該面板係選自金屬及非金屬中擇其一。 1388687 5·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該頂蓋係選自鐵金屬及非鐵金屬中擇其一。 6 ·依申请專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該底座係選自鐵金屬及非鐵金屬中擇其一。 7·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該外殼係選自鐵金屬及非鐵金屬中擇其一。 8·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該磨料係可以機油或潤滑油與不同粒徑之硬質碳化 矽或其他磨粒混合。 9·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該磨料係可以矽油、腊油與高分子膠液再添加不同 粒徑的碳化矽或其他磨粒混合。 10·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該本體係可進一步安裝一溫度量測裝置。 11 ·依申請專利範圍第1項所述之螺旋研拋裝置，其中， 該加工機台係可為傳統銑床及電腦數值控制自動銳 床機（CNC)〇 12· —種螺旋研抛方法，其方法至少包含以下步驟： (1) 將一被加工件置於該螺旋研拋裝置之固定套管與 支樓架内，及轉動桿與攪拌裝置之間，並以該轉 動桿固定，且於該本體内盛滿磨料； (2) 將該螺旋研拋裝置上端之主軸夾柄與加工機台轉 15 1^88687 軸旋合，並使該螺旋研拋裝置下端與加工機台夾 持裝置固定結合； (3) 設定加工參數； (4) 啟動該加工機台，經該加工機台轉轴驅動主轴夾 柄，促使轉動桿帶動被加工件與磨料，該磨料係 隨著被加工件之螺旋轉動於固定套管内並經由攪 拌裝置攪拌作循環運動，並對該被加工件研拋； 以及 (5) 停止加工機台，並取出被加工件。 13. 依申請專利範圍第12項所述之螺旋研拋方法，其 中，該被加工件與本體之頂蓋及攪拌裝置係各可與 一轴承或一轉動套組配。 14. 依申請專利範圍第12項所述之螺旋研拋方法，其 中，該加工參數係包括磨料粒徑、磨料濃度、加工 間隙、固定套管内徑大小與種類、及攪拌裝置之形 式及轉速。 15. 依申請專利範圍第13項所述之螺旋研拋方法，其 中，該軸承係可為滚珠軸承。