CN101219519A - 用切削工具加工工件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在本发明所述的机床中，在以C轴作为绕Z轴的旋转中心时，切削工具25被配置为可任意转动到每个相反方向上，该Z轴与平行于工件13顶面的X－Y平面相垂直。首先，设置切削工具25的方向，使其与工件13前进行程中的加工一致，从而在前进方向上移动工件时执行工件的加工。接着，使切削工具的方向反向，由此在后退方向上移动工件时执行工件的加工。

Description

用切削工具加工工件的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种通过在X-Y平面上相对于切削工具或者如刨式机床上的切削工具，往复运动一个需要微细加工的工件，从而在工件表面形成多个细槽或类似物的方法和装置。特别地，本发明涉及一种方法和装置，其能够提高加工工件的效率，所述工件要求微细的结构，比如一种模具，该模具用于例如在液晶显示装置、等离子显示装置和其它薄型显示装置中所使用的光导板，极化板和漫射板。

背景技术

对于上述具有微细结构的工件的加工，如用于制造光学仪器的模具，将在下面进行介绍。一般地，这种模具有多个槽。为了形成这种微细结构，通常使用切削工具，通过在X-Y平面上相对于切削工具往复运动工件，即用于形成模具的材料，来完成机械加工(例如，参见公开号为2005-279918的日本专利文献)。

根据前面所述，在X-Y平面上相对于切削工具往复运动工件来执行机械加工时，通常使用刨式机床。刨式机床设置为可以例如在X-Y平面内沿X方向往复运动工件。在加工过程中，切削工具被保持使其采用沿着垂直于X-Y平面的Z方向取向的位置。虽然切削工具不沿X方向移动，但是对于工件的每个往复运动，该切削工具都在Y方向上移动。

切削工具有前角和后角，和适于加工的朝向。这样，在过去，在工件往复运动时，切削工具只在前进和后退方向中的一个方向上加工工件。对于前面所述的模具，需要在其中形成大量的微细槽。因此，工件的往复运动次数会非常大，从而也就需要很长的时间来加工工件。

最近几年，出现了薄型显示面板，如大型液晶面板，而且增大这种产品的尺寸的趋势日益显著。在这种趋势下，制造液晶面板所使用的光导板和屏蔽板的模具的尺寸也在增大，例如，一边的尺寸约从300mm增大到800mm，甚至达到1500mm。在加工这种模具时，有时需要花费1到2周来完成一个模具的加工。

为了减小制造模具的加工时间，最好能在前进和后退两个方向加工，而不是仅仅在一个方向进行加工。为了达到这个目的，需要改变切削方向或切削工具的定向。然而，由于切削工具定向的改变，例如，当切削工具的切削刃沿Y轴方向移动时，对于工件的每一个往复运动，切削刃的位置都将从预定的位置发生变动，因此很难执行所期望的加工。

同样，在前进或后退行程期间通过改变切削工具的定向来执行一个预定曲线的切削加工时，由于切削工具定向的这种改变所引起的位置改变将会使得难以形成预定曲线。

本发明的一个目的就是通过在X-Y平面上相对于切削工具往复运动工件来提高加工工件表面的效率。

本发明的另一个目的是提供一个装置，即使改变切削工具的切削方向也能保持切削刃于预定的位置，在前进和后退两个行程中，适当地执行工件表面加工及在工件表面形成曲线。

发明内容

为了实现上述目标，按照本发明第一方面的方法，该方法使用切削工具，利用同一个平面内切削工具和工件之间的往复运动来加工工件的表面，该往复运动包括在一个方向上作相对运动的前进行程，和在与前进行程相反的方向上作相对运动的后退行程，该方法包括如下步骤：提供加工工具，该加工工具包括主轴，该主轴有垂直于平面的轴线，并以此轴线作为旋转中心，并且把切削工具连接到主轴上；切削工具的切削刃的定向设置在工件能在前进行程中被加工的方向上，在该前进行程中工件相对于切削工具前进；使用切削工具在前进行程中加工工件；前进行程结束后，反向转动切削工具180°，使切削工具的切削刃定向设定在能够在后退行程中加工工件的方向，在该后退行程中，工件相对于切削工具后退；在垂直于工件往复运动的方向上移动切削工具，使切削工具位于下一个加工位置上；在后退行程中使用切削工具加工工件。

根据本发明第二方面的方法，该方法使用切削工具，利用同一个平面内切削工具和工件之间的往复运动来加工工件的表面，该往复运动包括在一个方向上作相对运动的前进行程，和在与前进行程相反的方向上作相对运动的后退行程，该方法包括如下步骤：提供一个加工工具，该加工工具有分度头，该分度头包括其轴线平行于该平面的旋转轴，并以此旋转轴作为旋转中心，该分度头通过旋转轴的旋转，适于交替分度至少两个切削工具，并把该至少两个切削工具连接到分度头上，该至少两个切削工具相互反向以用于切削加工，因此可以在工件的前进和后退两个行程中加工工件；利用旋转轴的旋转把多个切削工具中的一个切削工具分度到加工位置处，使该切削工具的切削刃位于使得工件可以在前进行程上被加工的方向上，在该前进行程中，工件相对于该切削工具向前运动；在前进行程中，使用该已经被分度到加工位置处的切削工具加工工件表面；在结束前进行程之后，利用旋转轴的旋转把另一个切削工具分度到加工位置处，使该另一个切削工具的切削刃位于使得工件可以在后退行程上被加工的方向上，在该后退行程中，工件相对于该另一个切削工具后退；在垂直于工件往复运动的方向上移动该另一个切削工具，使其位于下一个加工位置上；在后退行程中使用该已经被分度到下一个加工位置处的另一个切削工具加工工件表面。

本发明的与执行根据本发明第一方面的方法相关的装置是通过在一个平面上相对于切削工具往复运动工件来加工工件表面的装置，该装置包括：床身；工作台，位于床身上并且被配置为可任意在水平平面上沿一个方向(X轴)移动，该工作台适于在其上放置工件；一对立柱，设置在床身的左右两侧；架设于立柱上的横梁；鞍架，其安装在横梁上，并且被配置为可任意在水平平面上沿一个垂直于工作台转换方向的方向(Y轴)移动；升降工作台，其安装在鞍架上，并且被配置为可任意在向上和向下方向(Z轴)上移动；切削工具转台，其连接到升降工作台上，并且包括一个C轴，该C轴在支承切削工具时，能够围绕Z轴把切削工具的切削刃转动到相反方向上。

该装置的切削工具转台包括：主轴，在平行于Z轴的方向上延伸并且被配置为在作为控制轴的C轴上转动；伺服电机，用于转动旋转轴；切削工具保持器，连接到旋转轴的远端，其适于保持切削工具；中心调节机构，设置在切削工具保持器和旋转轴之间，其适于调节切削工具的切削刃的远端使其位于主轴的轴线上。

本发明的与执行根据本发明第二方面的方法相关的装置是一个通过在一个平面上相对于切削工具往复运动工件来加工工件表面的装置，该装置包括：床身；工作台，位于床身上并且被配置为可任意在水平平面上沿一个方向(X轴)移动，该工作台用于在其上放置工件；一对立柱，设置在床身的左右两侧；一个横向设于立柱上的横梁；鞍架，其安装在横梁上，并且被配置为可任意在水平平面上沿一个垂直于工作台转换方向的方向(Y轴)移动；升降工作台，其安装在鞍架上，并且被配置为可任意在向上和向下方向(Z轴)上移动；切削工具分度台，其连接到升降工作台上，适于保持至少两个切削工具，该至少两个切削工具相互反向以用于切削加工，其中，切削工具分度台包括一个用于连续分度两个切削工具的A轴，这样，就可以在工件的前进和后退两个行程上加工工件。

根据本发明的第一方面，通过把切削工具的切削刃交替转到相反的定向，该切削方法就可以对应前进和后退两个行程。这样，就可以在前进和后退两个行程上加工工件。因此可以减少大约一半加工时间。

把切削工具的切削刃的远端设置在C轴的轴中心，其优势在于，即使把切削工具转到相反的定向，切削工具的远端的位置也不会不适当地变动。即使切削工具的远端的轴中心和C轴的轴中心之间会发生少许移动，切削工具的位置也可以根据切削工具被转到相反定向时的偏移量进行校正。因此，可以适当地控制切削工具的位置变化。

所述工件为模具，该模具用于成型各个具有微细结构的部件。本发明在这种需要大量往复运动的基于切削工具的加工中，如需要使用切削工具来成型大量的槽中，具有非常显著的优势。由于切削工具的切削刃的远端大致为V形，与待成型的每个槽的形状相一致，以及由于V形的顶点设置在C轴的轴中心处，因此，即使切削工具被转到相反定向，切削工具的顶点位置也不会变化。

由于在切削工具保持器和旋转轴之间设置了中心调节机构，同时切削工具的切削刃设置在旋转轴的轴中心，因此即使切削工具的切削方向发生变化时，切削刃也能一直保持在旋转轴的轴中心。因此，仅仅通过控制旋转轴的位置，就可以适当执行如上所述的在前进和后退两个行程中的加工和曲线加工。

根据本发明的第二方面，至少有两个切削工具，位于相应于工件的前进和后退两个行程的相反的切削方向上，这些切削工具被连接到机床上，以使得这些切削工具可以在A轴的驱使下被连续转位到每个加工位置上。因此，本发明可以对应于工件的前进和后退两个行程中的切削加工。从而，可以在前进和后退操作中加工工件，因此，减少了大约一半的加工时间。

附图说明

图1是一个主视图，示意性地显示了把本发明第一方面应用到其上面的刨式机床。

图2是一个右视图，显示了图1所示的刨式机床。

图3是图2中沿A-A线方向的局部放大截面图。

图4是图3中沿B-B线方向的局部放大截面图。

图5是主要部分的放大侧视图，显示了根据本发明第一方面的加工方法，其中，图5(A)显示了在前进行程中刚好在执行加工操作前的状态，图5(B)显示了在后退行程中刚好在执行加工操作前的状态。

图6(A)是从左侧看图5(A)时所示的主要部分的主视图，图6(B)是从左侧看图5(B)时所示的主要部分的主视图。

图7是根据本发明的第一方面的另一个实施例的切削工具转台的局部放大截面图。

图8是图7中沿B-B线方向的局部放大截面图。

图9是主要部分的放大侧视图，显示了使用了图7中所示的切削工具转台的加工方法，其中，图9(A)显示了在前进行程中刚好在执行加工操作前的状态，图9(B)显示了在后退行程中刚好在执行加工操作前的状态。

图10(A)是从左侧看图9(A)时所示的主要部分的主视图，图10(B)是从左侧看图9(B)时所示的主要部分的主视图。

图11是一个主视图，示意性地显示了把本发明第二方面应用到其上面的刨式机床。

图12是一个右视图，显示了图11所示的刨式机床。

图13是图12中沿A-A线方向的局部放大截面图。

图14是图13中沿B-B线方向的局部放大截面图。

图15是主要部分的放大侧视图，显示了根据本发明的第二方面的加工方法，其中，图15(A)显示了在前进行程中刚好在执行加工操作前的状态，图15(B)显示了在后退行程中刚好在执行加工操作前的状态。

图16(A)是从左侧看图15(A)时所示的主要部分的主视图，图16(B)是从左侧看图15(B)时所示的主要部分的主视图。

具体实施方式

下面，通过附图1到6来描述本发明的一个优选实施例。

(第一实施例)

图1是主视图，显示了把本发明应用于刨式机床的第一实施例，图2是右视图，显示了图1所示的刨式机床。

在图1和2中，附图标记10表示床身，11表示工作台。工作台11由驱动装置(未示出)，比如线性马达或类似装置所驱动，该工作台被配置为可在垂直于图1纸面的方向移动。这里，用X轴来表示控制工作台11的移动的轴。工作台11安装在床身10上。工作台11安装在床身10上。在图2中，工作台11可以以预定的速度、在预定的变化范围内、平行于工作台11的顶面，在左右两个方向(X轴方向)移动。在工作台11上，连接有真空吸盘12来吸住并保持扁平工件13。

在图1中，立柱14，14在床身10的两侧向上延伸。在平行于工作台11的顶面的方向延伸的横梁15被横向设置在两个立柱14，14的顶端，该横梁在图1所示的左右方向上(Y轴方向)以及在垂直于图2纸面的方向上延伸。在横梁15上，安装了一个可任意在上下两个方向移动的鞍架16。鞍架16由一个驱动装置(未示出)，例如线性马达或类似装置所驱动，并且当Y轴为控制轴时可以停止在Y轴的任意位置处。

如图1和2所示，升降工作台17安装在鞍架16上，以使得升降工作台17可以在上下两个方向移动，即，在相对于工作台11的顶面(X-Y平面)垂直的方向(Z轴方向)上移动。升降工作台17可以由连接在鞍架16上的伺服电机18或者其它合适的驱动装置，例如工作台11和鞍架16上的线性马达或类似装置驱动而上升和下降。Z轴用于控制升降工作台17的移动，并且升降工作台17可以停止在Z轴的任意位置处。

切削工具转台19连接到升降工作台17上。沿平行于Z轴方向延伸的主轴(C轴)20以旋转方式连接到切削工具转台19上。主轴20可以旋转180°，正如下面将要描述的那样，该主轴由连接在切削工具转台19上的伺服电机21所驱动。C轴用于控制主轴20的转向运动。

如图3和4中放大的截面图所示，切削工具保持器22通过螺栓23固定在主轴20的末端。切削工具保持器22具有在垂直方向上延伸的槽24，槽上安装了切削工具25。切削工具25通过螺栓27固定在压板26和切削工具保持器22之间。

切削工具25，如图3的主视图中所示，具有位于其远端的切削刃。切削刃基本上为V形，对应于通过刀刃形成在工件上的每个微细槽13A的形状，正如图6(A)和6(B)所示。切削工具25连接到切削工具保持器22上，以使得切削刃的顶点25A位于主轴20的轴中心处，如图3和4所示。切削工具25，如图4所示，有前角α(在某些场合，该角为负值或者零)和后角β。优选地，使用金刚石切削工具作为切削工具25。当切削工具25的切削刃定向沿图4所示的方向时，在图中切削工具25可以通过从右到左移动工件来对工件进行切削加工，但是从左到右移动工件时，切削工具25不能执行对工件的切削加工。

接下来，将描述按照第一个实施例的机床的操作和根据本发明的切削方法。

首先，参考图1和2，切削工具25在Z轴方向的位置被调整为与待形成的每个微细槽13A的深度相匹配。这用于设置切削工具25的切削量。在本实施例中，通过伺服电机18移动升降工作台17，来确定与切削工具25的切削量相对应的水平位置。之后，通过驱动装置(未示出)来调整或控制鞍架16在Y轴方向的位置，使得切削工具25被定位成与最先待形成的微细槽13A的加工位置相对应。

接下来，工作台11在X轴方向上，根据切削工具25以适合切削的预定进给速度往复运动，从而执行切削加工。

一个行程，其中，工作台11从图5(A)所示的床身10的左端位置移动到图5(B)所示的床身10的右端位置，在这里被定义为一个前进(往动)行程。另一方面，一个行程，其中，工作台11从床身10的右端位置移动到图5(A)所示的床身10的左端位置，被定义为一个后退(复动)行程。

一旦开始前进行程，设置切削工具25使切削刃如图5(A)所示面向左。在如此设置切削工具25后，在工件13的表面形成了微细槽13A，其中工件在图5(A)中是从左移到右。图6(A)是从左侧看图5(A)时所示的主要部分的主视图。为了更清晰地表述每个成型槽13A的形状，图6(A)显示了在第二个前进行程中刚好在加工开始前的状态，而不是在第一个前进行程中的。

一旦工件13到达床身10的右端，如图5(B)所示，则前进行程中的切削加工过程结束。当工件13向右边离开切削工具25一段距离时，如图5(B)所示，鞍架16沿横梁15在Y轴方向移动。即，如图6(B)所示，切削工具25向右移动，在图中，移动的距离对应于先前所形成的每个槽13A的一个齿距。

在切削工具25沿Y轴方向移动的同时，主轴20由C轴的伺服电机21驱动旋转180°。因此，如图5(B)和6(B)所示，切削工具25的切削刃旋转到反向位置。此时，切削工具25仅仅被转动，而其在Z轴方向的位置并不改变。因此，切削刃的顶点25A的水平高度并未改变，而是维持不变。由于顶点25A位于主轴20的轴中心，如图3和4所示，因此该顶点并没有由于切削工具25转到相反方向而导致位置移动，也未在顶点25A的Y轴方向发生移动。因此，切削工具25的切削刃就可以精确地位于形成下一个槽的加工位置处，即，在Y轴方向移动一个齿距后切削刃所到达的下一个加工位置处。

如果在顶点25A和主轴20之间产生少许不合适的位置移动，则前面所述的相反方向的转动同样会引起切削工具25的顶点25A在Y轴方向的不期望的位置变动。为了解决这个问题，必须事先测量与转到相反方向相关的位移量，并对应于该位移量校正切削工具25移动到下一个加工位置时鞍架16在Y轴方向上的位移量。通过这种方式，切削工具25的顶点25A就可以按照每个槽13A的一个齿距精确地移动。

在按照上述把切削工具25的切削刃转动到相反方向后，工作台11从图5(B)所示的床身10的右端位置移动到图5(A)所示的床身10的左端位置。在这个后退行程中，该切削加工将会产生下一个槽13A。

一旦通过上述的后退行程结束切削过程，切削工具25的切削刃的方向再次反转到图5(A)所示的位置处，从而执行下一个前进行程的加工。在这种方式下，用于加工工件的相同的后退和前进行程将被连续地重复进行。

如上所述，由于切削工具25转到相反的方向处，可以在前进和后退两个行程中加工工件，从而可以减少大约一半加工时间。

在上述的第一个实施例中，已经描述了一个例子，其中，通过使用刨式机床使工件13相对于切削工具25往复运动。但是，本发明并不限于这种方式。例如，工件13可以固定不动而切削工具25则往复运动。另外，本发明的应用并不限于用于制造各个含有微细结构的部件的模具，这些部件可以是用作液晶面板的光导板和屏蔽板，本发明同样也可以应用于加工其它各种类型的工件。此外，前述加工方法所形成的形状并不限于槽，同样可以是应用扁平切削工具加工得到的扁平端面。即，应当理解的是，这里没有描述和解释的各种变型都没有脱离本发明的范围。

(第二个实施例)

接下来，参考图7-10描述本发明的第二个实施例。需要注意的是，把本发明应用到其上面的刨式机床的主体结构与图1所示的第一个实施例中的相似。因此，相同的部件用相同的附图标记表示，而且在下文中将不再细述。

第二个实施例有一个附加特征，即在切削工具转台19上增加了一个中心调节机构(定心装置)。

在主轴20的远端，如图7和8所示，切削工具保持器22经由作为中心调节机构的十字接头30被螺栓23固定。十字接头30包括突起30A，30B，它们分别以相对彼此垂直的关系在上下端面之间延伸。特别地，突起30A，30B分别与槽31，32滑动地接合，这些槽分别设在主轴20的远端面和切削工具保持器22的下端面上。在主轴20和切削工具保持器22上，设置了调节螺纹件33，34，这些螺纹件设置成与突起30A，30B平行，并且在外部分别与十字接头30的外圆周面相接触。

切削工具保持器22具有一个沿垂直方向延伸的槽35，在该槽中安装了一个切削工具36。切削工具36，如图8所示，通过使用螺栓38向切削工具保持器22紧固压板37来固定。切削工具36，如图7的主视图所示，在远端有切削刃。切削刃基本上为V形，对应于通过刀刃形成在工件上的每个微细槽13A的形状，如图9(A)和9(B)所示。十字接头30由于调节螺纹件33，34的旋转而产生的细小位移，使切削工具保持器22和十字接头30在垂直于主轴20轴中心的方向上一起移动，从而在定位时提供了微细调节。因此，切削工具36的切削刃的顶点36A的位置可以与主轴20的轴线保持一致。这样，切削工具36的切削刃的顶点36A就可以确保设置在主轴20的轴中心位置处。如图8所示，切削工具36有前角α(在某些场合，该角为负值或者零)和后角β。当切削工具36的切削刃定向图8所示的方向时，在图中切削工具36可以通过从右到左移动工件来对工件进行切削加工，但是在图8中当工件从左到右移动时切削工具36不能执行对工件的切削加工。

接下来，将介绍在切削工具转台19上设置上述中心调节机构情况下的切削加工过程。

工作台11在X轴方向，根据切削工具36以适合切削的预定速度往复运动，从而来执行切削加工。与第一个实例一样，一个行程，其中，工作台11从图9(A)所示的床身10的左端位置移动到图9(B)所示的床身10的右端位置，被定义为一个前进行程。另一方面，从相反方向执行的行程被定义为一个后退行程。

一旦开始前进行程，设置切削工具36使切削刃位于图9(A)所示的面向左面。在如此设置切削工具36后，在工件13的表面形成了微细槽13A，所述工件在图9(A)中是从左移到右。图10(A)是从左侧看图9(A)时所示的主要部分的主视图。为了显示每个成型槽13A的形状，图10(A)显示了在第二个前进行程中刚好在加工开始前的状态，而不是在第一个前进行程中的。

一旦工件13到达床身10的右端，如图9(B)所示，则前进行程中的切削加工过程结束。当工件13向右边离开切削工具36一段距离时，如图9(B)所示，则鞍架16沿横梁15在Y轴方向上移动。即，如图10(B)所示，切削工具36向右移动，在图中，移动的距离对应于先前所形成的每个槽13A的一个齿距。

在切削工具36沿Y轴方向移动的同时，主轴20由C轴的伺服电机21驱动旋转180°。因此，如图9(B)和10(B)所示，切削工具36的切削刃转到反向位置。此时，切削工具36仅仅被转动，而其在Z轴方向的位置并不改变。因此，切削刃36的顶点36A的水平高度并未改变，而是维持不变。

另外，切削工具36的切削刃的顶点36A位于主轴20的轴中心位置处，正如前面所述，这是通过事先使用调节螺纹件33，34来调节十字接头30的位置而实现的。因此，顶点36A在Y轴方向上并不会发生与旋转到相反方向相关的位置偏移。因此，切削工具36的切削刃就可以精确位于形成下一个槽的加工位置处，即，在Y轴方向移动一个齿距后切削刃所到达的下一个加工位置处。

在按照上述把切削工具36的切削刃转到相反方向后，工作台11从图9(B)所示的床身10的右端位置移动到图9(A)所示的床身10的左端位置处。在这个后退行程中，该切削加工将会产生下一个槽13A。

一旦通过上述的后退行程结束切削过程，切削工具36的切削刃的方向再次反转到图9(A)所示的位置处，从而执行下一个前进行程的加工。在这种方式下，用于加工工件的相同的后退和前进行程将连续地重复进行。

在上面所述的第二个实施例中，已经讨论了一个例子，其中，应用十字接头30作为中心调节机构以使切削工具36精确定位在主轴(C轴)20的轴中心位置处。该实施例并不限于这种方式，而且可以采用各种不同的合适的中心调节机构。

另外，在本实施例中，已经描述了一个例子，其中，由于切削工具36可以转动到相反方向，因此可以在前进和后退两个行程中执行加工操作，但是，本发明并不限于这种方式。即，本发明可以应用于其它场合，其中，切削工具36可在前进和后退行程的至少任意一个中改变切削方向来作一个预定的曲线运动，从而完成切削过程。

(第三实施例)

接下来，将参考图11到16来描述本发明的第三个实施例。需要注意的是，把本发明应用到其上面的刨式机床的主体结构与图1所示的第一个实施例中的相似。因此，相同的部件用相同的附图标记表示，而且在下文中将不再细述。

第三个实施例中有一个特征，即在第一个实施例中所用的切削工具转台19上设置了一个下面将要描述的切削工具分度头。

在图11和12中，切削工具分度工作台40连接到升降工作台17上。在切削工具分度工作台40上，以旋转方式附接了沿平行于X轴方向延伸的旋转轴(A轴)41(参见图13和14)。旋转轴41由连接在切削工具分度头40上的伺服电机21驱动旋转180°。A轴用于控制旋转轴41的分度操作。

在旋转轴41的远端，如图13和14的放大图部分所示，连接了切削工具保持器44。切削工具保持器44包括沿与旋转轴41的轴垂直正交方向延伸的槽45。在槽45中，安装了两个切削工具46，47，在图中，这些切削工具的切削刃分别朝上和朝下。切削工具46，47都通过使用螺栓49向切削工具保持器44紧固压板48而被固定。

在图13和14中被向下定位的切削工具46有前角α(在某些场合，该角为负值或者零)和后角β，如图14所示。在图14中，切削工具46可以通过从右到左移动工件来对工件进行切削加工。另一方面，在图13和14中位于上方的切削工具47有前角α和后角β，它们都分别与图14所示的切削工具46的前后角的方向相反。因此，在图14中，切削工具47可以通过从左到右移动工件来进行对工件的切削加工。

切削工具46，47连接到切削工具保持器44上，这样，这些切削工具相对于旋转轴41的轴O相对彼此成180°角度间隔对称地设置。对于使旋转轴41转位的每个180°旋转，切削工具46，47的位置在平行于Y-Z平面的平面内，切换到彼此的位置处，如此可以交替地位于下面的加工位置处。

接下来，将讨论根据上述第三实施例的加工方法。

首先，调整位于下面加工位置处的切削工具46在Z轴方向上的位置，使其与待形成的每个微细槽13A的深度相匹配。这用于设置切削工具46的切削量。之后，如图11和12所示，通过伺服电机42移动升降工作台17，确定与切削工具46的切削量相对应的工作台17的水平高度。另外，通过驱动装置(未示出)来调整或控制鞍架16在Y轴方向上的位置，使得切削工具46的位置与最先待形成的微细槽13A的加工位置相对应。

接下来，通过使工作台11在X轴方向上，根据切削工具46以适合切削的预定进给速度往复运动，从而来执行切削加工。

一个行程，其中，工作台11从图15(A)所示的床身10的左端位置移动到图15(B)所示的床身10的右端位置，在这里被定义为一个前进行程。另一方面，一个行程，其中，工作台11从图15(B)所示的床身10的右端位置移动到图15(A)所示的床身10的左端位置，被定义为一个后退行程。

一旦开始前进行程，设置切削工具46使其位于图15(A)所示的下面加工位置处。在如此设置切削工具46后，在图15(A)中，在工件13的表面形成了微细槽13A，其中工件从左移到右。图16(A)是从左侧看图15(A)时所示的主要部分的主视图。为了更清楚地表述每个成型槽13A的形状，图16(A)显示了在第二个前进行程中刚好在加工开始前的状态，而不是在第一个前进行程中的。

一旦工件13到达床身10的右端，如图15(B)所示，则前进行程中的切削加工过程结束。当工件13向右边离开切削工具46一段距离时，如图15(B)所示，则鞍架16沿横梁15在Y轴方向移动。即，如图16(B)所示，切削工具保持器44向右移动，在图中，移动的距离对应于先前所形成的每个槽13A的一个齿距。

在切削工具保持器44沿Y轴方向移动的同时，旋转轴41由A轴伺服电机42驱动旋转180°。因此，如图15(A)和16(B)所示，切削工具保持器44在Y-Z平面内转动，这样，已被向上定位的切削工具47就可以被转位到下面的加工位置处。此时，如图13所示，由于切削工具46，47的切削刃46A，47A相对于旋转轴41的轴O相对彼此对称地设置。切削工具47取代了原先位于图16(A)所示的下面加工位置处的切削工具46，从而使切削方向反向。在这种情况下，切削工具47就可以精确位于或设置于下一个加工位置处，该加工位置是在从切削工具46在替换前所处的位置沿Y轴方向移动一个齿距的位置。

与上述的切削工具46，47的位置变化相关联，如果同样在切削工具46，47之间产生Y轴方向和/或Z轴方向的少许位置变化，则在每次替换前预先进行位移量的测量。因此，对应于该位移量，可以选择校正鞍架16在Y轴方向上的位移量，以及调节升降工作台17在Z轴方向上的位移量。通过这种方式，相对切削工具47预期加工位置的任何不合适位移都能够得到控制，这种位移与切削工具的移位相关联。

一旦切削工具47被设于上面所述的下方加工位置处，则工作台11从图15(B)所示的床身10的右端位置处移动到图15(A)所示的床身10的左端位置，从而在这个后退行程切削下一个槽13(A)。

一旦在上述的后退行程中完成切削过程，切削工具保持器42反向旋转，已被向上定位的切削工具46将再次转位返回到下面的加工位置处，从而在下一个前进行程中加工工件。之后，在每个后退和前进行程中连续地重复同样的加工过程。

正如上面所述，通过对每个切削工具46，47的转位操作，可以在前进和后退两个方向对工件进行加工，从而可以减少大约一半的加工时间。

在上述的第三个实施例中，已经描述了一个例子，其中，通过使用刨式机床使工件13相对于切削工具46，47往复运动。但是，本发明并不限于这种方式。例如，工件13可以固定不动而切削工具46，47则往复运动。另外，本发明的应用并不限于用于制造各个含有微细结构的部件的模具，这些部件如用作液晶面板的光导板和屏蔽板，本发明同样也可以应用于加工其它各种类型的工件。此外，前述加工所形成的形状并不限于槽，同样可以是应用扁平切削工具加工得到的扁平端面。另外，可以设置三个或更多的切削工具以在任意的选择和转位下使用。即，应当理解的是，这里没有描述和解释的各种变型都没有脱离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种使用切削工具加工工件表面的方法，通过利用在同一个平面内切削工具和工件之间的往复运动来加工工件的表面，该往复运动包括在一个方向上作相对运动的前进行程，和在与前进行程相反的方向上作相对运动的后退行程，该方法包括如下步骤：

提供加工工具，该加工工具包括主轴，该主轴具有垂直于上述平面的轴线，以此轴线作为旋转中心，并且把切削工具附接到主轴上；

将切削工具的切削刃的定向设定在能使工件在前进行程中被加工的方向上，在该前进行程中工件相对于切削工具前进；

使用该切削工具在前进行程中加工工件；

前进行程结束后，反向转动切削工具180°，将切削工具的切削刃的定向设定在能够在后退行程中加工工件的方向上，在该后退行程中，工件相对于切削工具后退；

在垂直于工件往复运动方向的方向上移动切削工具，使切削工具位于下一个加工位置上；以及

在后退行程中使用该切削工具加工工件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，切削工具被定位成切削刃的远端位于主轴的轴中心。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，预先测量切削工具的切削刃的远端和主轴的轴中心之间的偏移量，并对应于该偏移量校正在切削工具移动到下一个加工位置时工件的偏移量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，切削工具的切削刃的远端基本上为V形，与在用切削刃来加工的工件的表面上待形成的槽的形状对应，并且切削刃的顶点位于主轴的轴中心。

5.一种使用切削工具加工工件表面的方法，通过利用在同一个平面内切削工具和工件之间的往复运动来加工工件的表面，该往复运动包括在一个方向上作相对运动的前进行程，和在与前进行程相反的方向上作相对运动的后退行程，该方法包括如下步骤：

提供加工工具，该加工工具有分度头，该分度头包括旋转轴，该旋转轴具有平行于所述平面的轴线，以此轴线作为旋转中心，该分度头适于利用旋转轴的旋转交替分度至少两个切削工具，并把所述至少两个切削工具附接到该分度头上，所述至少两个切削工具用于切削加工的方向相互反向的关系，因此工作时可以在工件的前进和后退两个行程中加工工件；

利用旋转轴的旋转把多个切削工具中的一个切削工具分度到加工位置处，以便该切削工具的切削刃定向在使得工件可以在前进行程中加工的方向上，在该前进行程中，工件相对于该一个切削工具向前运动；

在前进行程中，使用该已经被分度到加工位置处的切削工具加工工件表面；

在结束前进行程之后，利用旋转轴的旋转把另一个切削工具分度到加工位置处，以便该另一个切削工具的切削刃定向在使得工件可以在后退行程上加工的方向上，在该后退行程中，工件相对于所述另一个切削工具后退；

在垂直于工件往复运动方向的方向上移动所述另一个切削工具，使其位于下一个加工位置上；以及

在后退行程中使用所述已经被分度到下一个加工位置处的另一个切削工具加工工件表面。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，预先测量在行程改变时前进行程和后退行程之间与切削工具的替换有关的每个切削工具的偏移量，并对应于该偏移量校正在切削工具移动到下一个加工位置时工件的位移量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，每个切削工具的切削刃的远端基本上为V形，与在用切削刃来加工的工件表面上待形成的槽的形状对应，并且切削刃的顶点设置在旋转轴的旋转中心处。

8.根据权利要求1或5所述的方法，其中，在前进或后退行程中改变切削刃的定向时，切削工具可以沿预定的曲线路径切削工件。

9.根据权利要求1或5所述的方法，其中，以预定齿距相互平行地进行切削操作，从而在工件表面形成多个微细槽。

10.根据权利要求1或5所述的方法，其中，所述工件为模具，该模具用于成型用于液晶面板的光导板、漫射板和屏蔽板。

11.一个用于加工工件表面的装置，使工件在平面上相对于切削工具往复运动，该装置包括：

床身；

工作台，位于该床身上，被配置为可在水平平面上沿一个方向(X轴)任意移动，并且该工作台适于在其上放置工件；

一对立柱，设置在床身的左右两侧；

架设于立柱上的横梁；

鞍架，安装在横梁上，被配置为可在水平平面上沿垂直于工作台转换方向的方向(Y轴)任意移动；

升降工作台，安装在鞍架上，被配置为可任意在向上和向下方向(Z轴)上移动；

切削工具转台，附接到升降工作台上，其包括C轴，该C轴适于在支承切削工具时，能够围绕Z轴把切削工具的切削刃转动到相反定向上。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，适于往复运动工作台的控制轴被定义为X轴，适于移动鞍架以把切削工具转换到加工位置的控制轴被定义为Y轴，适于移动升降工作台以便确定切削工具切削量的控制轴被定义为Z轴。

13.根据权利要求11所述的装置，其中，上述切削工具转台包括：

主轴，在平行于Z轴的方向上延伸，该主轴被配置为以C轴作为控制轴转动；

伺服电机，适于转动主轴；以及

切削工具保持器，附接到该主轴的远端，用于保持切削工具。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，切削工具由切削工具保持器保持，使得切削刃的远端被定位在主轴的轴中心处。

15.根据权利要求11所述的装置，其中，上述切削工具转台包括：

一主轴，在平行于Z轴的方向上延伸，该主轴被配置为以C轴作为控制轴转动；

伺服电机，用于转动旋转轴；

切削工具保持器，附接到旋转轴的远端，用于保持切削工具；以及

中心调节机构，设置在切削工具保持器和旋转轴之间，适于调节切削工具的切削刃的远端使其位于主轴的轴中心。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，该中心调节机构包括：包含突起的十字接头，这些突起在相对彼此垂直延伸时，分别接合于形成在旋转轴端面上的槽和形成于切削工具保持器端面上的槽；以及用于沿着所述突起的相应方向精密调节上述十字接头的位置和切削工具保持器位置的装置。

17.一个用于加工工件表面的装置，使工件在平面上相对于切削工具往复运动，该装置包括：

床身；

工作台，位于床身上，被配置为可任意在水平平面上沿一个方向(X轴)移动，并且该工作台适于在其上放置工件；

一对立柱，设置在床身的左右两侧；

架设于立柱上的横梁；

鞍架，安装在横梁上，被配置为可在水平平面上沿一个垂直于工作台转换方向的方向(Y轴)任意移动；

升降工作台，安装在鞍架上，被配置为可任意在向上和向下方向(Z轴)上移动；以及

切削工具分度台，附接到升降工作台上，适于保持至少两个切削工具，该至少两个切削工具具有用于切削加工的方向相互反向的关系，其中，切削工具分度台包括适于交替分度两个切削工具的A轴，这样，就可以在工件的前进和后退两个行程中加工工件。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，适于往复运动工作台的控制轴被定义为X轴，适于移动鞍架以把切削工具转换到加工位置的控制轴被定义为Y轴，适于移动升降工作台以便确定切削工具切削量的控制轴被定义为Z轴。

19.根据权利要求17所述的装置，其中，上述切削工具转台包括：

旋转轴，在平行于X轴的方向上延伸，该旋转轴被配置为以A轴作为控制轴转动；

伺服电机，用于转动旋转轴；

切削工具保持器，附接到旋转轴的远端，其包括形成于其中的相对于旋转轴的中心对称的槽，其中所述切削工具分别安装在这些槽中；和

压板，用于把切削工具分别安装于这些槽中。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述两个切削工具被保持于切削工具保持器中，以使所述两个切削工具的切削刃的远端分别位于相对于旋转轴的轴中心对称的位置处。

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