TW201429583A - 金屬件加工方法 - Google Patents

Abstract

一種金屬件加工方法，其包括以下步驟：提供機床；提供一金屬件，該金屬件包括頂部、以及由頂部邊緣向外延伸之側壁；將該金屬件定位於工作台上;工作台帶動該金屬件旋轉；車刀進給裝置控制該車刀向該金屬件之頂部高速往復進給且相對該工作台平移；銑刀進給裝置控制銑刀旋轉並抵靠該金屬件之側壁外側，銑刀進給裝置相對該工作台沿預設路徑平移；該工作台帶動該金屬件翻轉一定角度以配合該銑刀對該側壁之端面邊緣進行倒角處理，該銑刀進給裝置控制銑刀沿預設路徑對該側壁之端面邊緣進行倒角處理。

Description

金屬件加工方法

本發明涉及一種金屬件加工方法，尤其涉及一種採用車銑複合機床進行加工之金屬件加工方法。

一些電子裝置之殼體，如平板電腦、行動電話之金屬件殼體，通常包括頂部及與頂部相接之側壁。頂部通常面積較大，且為具有非回轉特徵之之平面或曲面，而側壁相對頂部面積較小且具有拐角。由於傳統之銑刀為非連續性銑削，故面積相對較大之頂部若用銑刀銑削，則頂部很難達到所要求之表面光潔度。故工件需進行拋光等後續處理，降低了加工效率。而傳統之車刀通常用於車削具有回轉特徵之工件，且其難以加工具有拐角之側壁。

有鑒於此，有必要提供一種能夠提高加工效率及提高表面光潔度之金屬件加工方法。

一種金屬件加工方法，其包括以下步驟：提供一機床，該機床包括機台、工作台、移動裝置、車刀進給裝置以及銑刀進給裝置，該工作台裝設於機台上，該移動裝置沿第一方向滑動地裝設於該機台上並位於該工作台之上方，該車刀進給裝置沿與第一方向垂直之第二方向滑動地裝設於該移動裝置上，該車刀進給裝置包括車刀進給模組及車刀，該車刀能夠在該移動裝置之帶動下沿第一方向及第二方向運動，該車刀進給模組驅動該車刀沿與第一方向及第二方向均垂直之第三方向作高速往復運動，該機床還包括裝設於該移動裝置上且鄰近該車刀進給裝置之銑刀進給裝置，該銑刀進給裝置包括有銑刀，該移動裝置能夠驅動該銑刀沿第一方向及第二方向運動，該銑刀進給裝置能夠驅動該銑刀沿該第三方向運動；提供一金屬件，該金屬件包括頂部、以及由頂部邊緣向外延伸之側壁；將該金屬件定位於工作台上;該工作台帶動該金屬件旋轉；該車刀進給裝置控制該車刀向該金屬件之頂部高速往復進給，以對旋轉之金屬件進行週向加工；該車刀進給裝置相對該工作台平移以實現徑向加工；該工作台帶動該金屬件停止旋轉運動，該車刀停止作業；該銑刀進給裝置控制該銑刀旋轉並抵靠該金屬件之側壁外側，該銑刀進給裝置相對該工作台沿預設路徑平移，並控制該銑刀相對金屬件之進給量；該工作台帶動該金屬件翻轉一定角度以配合該銑刀對該側壁之端面邊緣進行倒角處理，該銑刀進給裝置控制銑刀沿預設路徑對該側壁之端面邊緣進行倒角處理，並控制該銑刀相對該金屬件之進給量。

本發明提供之金屬件加工方法，其採用車刀進給裝置驅動車刀對金屬件作高速往復進給運動，進而加工出工件之頂部。由於車刀為連續性加工，其不需再進行拋光等後續處理即可達到所要求之表面光潔度。於進行車削後，直接採用銑刀進給裝置即可快速銑削出具有拐角之側壁，提高了加工效率。

請參閱圖1及圖2，本發明金屬件加工方法第一實施方式採用之機床100用於給工件進行複合加工。機床100包括機台10、工作台20、移動裝置30、車刀進給裝置40、銑刀進給裝置50及控制器（圖未示）。工作台20裝設於機台10上，用於放置工件（圖未示）。移動裝置30移動地裝設於機台10上並位於工作台20之上方，車刀進給裝置40與銑刀進給裝置50相鄰裝設於移動裝置30上。控制器（圖未示）與工作台20、移動裝置30、車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50均電性相接。移動裝置30依控制器之指令能夠帶動車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50沿著X/Y軸方向運動，即沿著相互垂直之第一方向與第二方向運動。

機台10包括基座11及平行間隔凸設於基座11上之二支撐體13。每一支撐體13遠離基座11之一面設置有第一滑軌131。於本實施例中，第一滑軌131沿著平行X軸之方向延伸。

工作台20包括二座體21、第一旋轉驅動件23、轉軸25及第二旋轉驅動件27。二座體21大致平行間隔設置於基座11之大致中部位置，並位於二支撐體13之間。第一旋轉驅動件23裝設於其中一座體21上，轉軸25連接於第一旋轉驅動件23與另一座體21之間。第一旋轉驅動件23能夠驅動轉軸25繞α軸轉動。第二旋轉驅動件27設置於轉軸25之大致中部位置處，用於驅動放置於其上之工件繞β軸轉動。其中，α軸平行Y軸方向，β軸與Z軸方向平行。第一、第二旋轉驅動件23、27都與控制器電性相接。本實施方式中，第一、第二旋轉驅動件23、27為直接驅動電機。可理解，第二旋轉驅動件27可直接裝設於第一旋轉驅動件23上。

移動裝置30滑動地裝設於二支撐體13上，並與二支撐體13垂直相接，且位於工作台20之上方。移動裝置30包括一橫樑31、二滑動座33、二第一驅動機構35及一第二驅動機構37。橫樑31二端分別與二支撐體13滑動相接，且橫樑31之延伸方向與Y軸平行。橫樑31上形成有一對相互平行之第二滑軌311，第二滑軌311沿著Y軸方向延伸。二滑動座33分別裝設於橫樑31之二端，並分別與二支撐體13上之第一滑軌131滑動相接。二第一驅動機構35分別裝設於二滑動座33朝向支撐體13之一面，並裝設於支撐體13上鄰近第一滑軌131之一端，用於驅動橫樑31沿第一滑軌131作沿X軸方向之運動。第二驅動機構37裝設於橫樑31上，用於驅動車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50沿第二滑軌311作Y軸方向之運動。第一驅動機構35及第二驅動機構37均與控制器電性相接。本實施方式中，第一驅動機構35、第二驅動機構37均為直線電機。可理解，第一驅動機構35、第二驅動機構37亦可用其他之驅動機構替代，伺服馬達、氣缸等；第一驅動機構35、第二驅動機構37之數量根據實際需要進行設定。

請結合參閱圖3至圖4，車刀進給裝置40包括一滑鞍41、一安裝座43、一刀座45、二車刀進給模組47及一車刀49。滑鞍41滑動裝設於橫樑31之二第二滑軌311上，並於第二驅動機構37之驅動下帶動整個車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50沿Y軸方向運動。滑鞍41背離橫樑31之一面上，沿Z軸方向設有四導軌413。四導軌413兩兩為一組間隔設置。滑鞍41鄰近基座11之一端，於二導軌415之間凸設有裝設塊415。安裝座43鄰近導軌413固定裝設於滑鞍41上，安裝座43包括一二側開口之框體431及二安裝板433。框體431鄰近滑鞍41之側壁之內表面上沿Z軸方向間隔凸設形成有二導向部4317。框體431遠離滑鞍41之側壁之外表面上對應導向部4317形成滑槽4318，滑槽4318之二側凸設形成有二導向部4319。二安裝板433裝設於框體431二側，以從二側將框體431封閉。刀座45包括主體451及大致垂直凸設於主體451上之滑動板453。主體451設置於安裝座43之外側。主體451朝向安裝座43形成有與導向部4319滑動相接之滑動部4511。滑動板453凸設於主體451上，其遠離主體451之一端穿過從滑槽4318伸入框體431滑動地裝設於二導向部4317上。

二車刀進給模組47收容並裝設於安裝座43內，且與控制器電性相接。二車刀進給模組47用以驅動刀座45沿導向部4317、4319沿Z軸方向高速往復運動。於本實施方式中，二車刀進給模組47均為直線電機。每一車刀進給模組47包括一動子471及一定子473。二動子471分別裝設於二安裝板433朝向框體431內部之側壁上。可理解，車刀進給模組47中之數量可根據實際需要進行設置，如可設置一、三等等。車刀49固定裝設於主體451鄰近基座11之一端，用於給工件進行車削加工。

銑刀進給裝置50包括線性驅動機構53、連接板54、轉動驅動件55及銑刀57。線性驅動機構53包括驅動件531、絲桿533及絲桿螺母535。驅動件531固定裝設於滑鞍41上，並位於橫樑31之上方，絲桿533轉動連接於驅動件531與裝設塊415之間。絲桿螺母535套設於絲桿533上並與絲桿533螺紋配合。連接板54與絲桿螺母535固定相接，並與滑鞍41上之導軌413滑動相接。轉動驅動件55固定裝設於連接板54背離絲桿533之一面。銑刀57裝設於轉動驅動件55鄰近基座11之一端。驅動件531能夠驅動絲桿533轉動，進而帶動轉動驅動件55及銑刀57沿導軌413作平行於Z軸方向之運動。轉動驅動件55驅動銑刀57繞平行Z軸方向之軸線轉動，進而對金屬件300銑削加工。銑刀57可隨滑鞍41進行X/Y方向之運動，並於線性驅動機構53之驅動下沿Z方向運動。

組裝時，先將工作台20裝設於二支撐體13之間；再將橫樑31組裝於二支撐體13上；後將第一驅動機構35及第二驅動機構37均裝設於橫樑31上；隨後，將車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50裝設於橫樑31上，且與控制器相接。

請參閱圖5與圖6，金屬件300為待加工之平板電腦或行動電話之殼體，其大致為矩形塊狀。金屬件300包括一頂部301、由頂部301邊緣向外延伸彎折形成之側壁302，以及環繞側壁302週邊之端面邊緣303。頂部301之面積較大。本實施方式中，頂部301為非回轉曲面。側壁302遠離頂部301部分大致為平面，其具有四拐角（圖未示）。

請參閱圖7，本發明實施方式之金屬件加工方法包括以下步驟：

S101:提供一機床100，其包括相互配合之工作台20、車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50，車刀進給裝置40包括車刀49，銑刀進給裝置50包括銑刀57。本實施方式之機床100如上文所述。

S102:提供一金屬件300，金屬件300包括頂部301，以及由頂部301邊緣向外延伸之側壁302。

S103:將金屬件300定位於工作台20上。

S104:工作台20帶動金屬件300旋轉。本實施例中，第二旋轉驅動件27藉由轉軸25帶動金屬件300繞β軸旋轉。

S105:車刀進給裝置40控制車刀49向金屬件300之頂部301高速往復進給，以對旋轉之金屬件300進行週向加工。首先，第一驅動機構35驅動橫樑31沿X方向移動，使車刀49移動至金屬件300之頂部301之一側，第二驅動機構37驅動車刀進給裝置40沿Y方向移動，從而帶動車刀49移動至金屬件300之頂部301一側之中部；然後，車刀進給模組47驅動車刀49相對金屬件300高速往復進給。

S106:車刀進給裝置40相對工作台20平移以實現徑向加工。第一驅動機構35驅動橫樑31帶動車刀進給裝置40沿X方向移動，逐漸向金屬件300之旋轉中心移動。

S107:工作台20帶動金屬件300停止旋轉運動，車刀49停止作業。第二旋轉驅動件27停止轉動，從而使金屬件300停止旋轉。

S108:銑刀進給裝置50控制銑刀57旋轉並抵靠金屬件300之側壁302外側，銑刀進給裝置50相對工作台20沿預設路徑平移，並控制銑刀57相對金屬件300之進給量。具體步驟為：首先，第一驅動機構35驅動橫樑31沿X方向移動，第二驅動機構37驅動銑刀進給裝置50沿Y方向移動，使銑刀57移動至第一滑軌131之一側，且處於金屬件300之側壁302一端部之上方；線性驅動機構53驅動轉動驅動件55及銑刀57沿導軌413向下運動抵靠金屬件300之側壁302；轉動驅動件55驅動銑刀57旋轉，控制器控制第一驅動機構35帶動橫樑沿X軸方向移動，從而使銑刀57對金屬件300之側壁302之一側邊進行加工。當銑刀57移動至移動至金屬件300之拐角處時，銑刀57受第一驅動機構35及第二驅動機構37之驅動沿X方向及Y方向調整其前進方向，自動繞著拐角處對側壁302之另一側邊進行加工。與此類似，銑刀57沿X方向及Y方向移動以實現沿金屬件300之側壁302另二側邊之銑削。於銑刀57平移之過程中，轉動驅動件55配合控制銑刀57沿Z軸之進給量。

S109:工作台20帶動金屬件300翻轉一定角度以使側壁302之端面邊緣303面對銑刀57，銑刀進給裝置50控制銑刀57沿預設路徑對側壁302之端面邊緣303進行倒角處理，並控制銑刀57相對金屬件300之進給量。第一旋轉驅動件23驅動金屬件300繞α軸旋轉，將其一側邊翻轉使其端面邊緣303面向銑刀57，銑刀進給裝置50沿著該側邊對端面邊緣303進行倒角處理。當加工完該側邊之端面邊緣303後，第二旋轉驅動件27控制金屬件300繞β軸旋轉，使其相鄰之一側邊到達銑削位置並藉由第一旋轉驅動件23翻轉金屬件300使該相鄰側邊翻轉面對銑刀57，從而實現後續銑削。按照此方法，先後對金屬件300端面邊緣303之四側邊進行銑削。可理解，當工作台20還可包括第三旋轉驅動件（圖未示），該第一旋轉驅動件23裝設於該第三旋轉驅動件上，該第三驅動件驅動件可驅動金屬件300繞與α軸及β軸均垂直之第三軸線旋轉時，銑刀57銑削完一條側邊時可移動到相鄰一條側邊處，該第三旋轉驅動件驅動該金屬件300繞第三軸線旋轉，使該相鄰側邊翻轉面向銑刀57以進行後續加工。此時金屬件300不用繞β軸旋轉。可理解，工作台20亦可帶動金屬件300翻轉一定角度以使得其他難以加工到之部分能夠接觸到銑刀57，從而方便銑刀57銑削。

請參閱如圖8，本發明第二實施方式之金屬件加工方法所採用之機床與第一實施方式中之機床100結構相似，不同在於車刀進給裝置（圖未示）還包括一鄰近線性驅動機構（圖未示）固定裝設於滑鞍41a上之車刀驅動機構（圖未示）。滑鞍41a滑動裝設於橫樑31a上，安裝座43滑動設置於滑鞍41a上。初始工作時，控制器控制第一驅動機構35驅動移動裝置30於第一滑軌131上沿X軸運動，並控制第二驅動機構37驅動移動裝置30沿Y軸方向運動。此後，車刀驅動機構驅動安裝座43a帶動刀座45及車刀49a相對於橫樑31a沿Z1方向運動，從而使車刀進給裝置40於Z1方向達到初始位置。金屬件定位於轉動設置於轉軸25上之第二旋轉驅動件27a上。車刀進給裝置40可控制車刀49a沿Z方向相對滑鞍41a高速往復運動以車削金屬件。控制器可控制滑鞍41a相對橫樑31a移動，以調整安裝座43a及車刀49a相對金屬件之Z方向位置，從而縮短車刀49a之高速往復運動行程，提高其響應速度。

於第二實施方式之金屬件加工方法中，第二驅動機構37驅動車刀進給裝置40沿Y方向移動至金屬件300之頂部301上方，車刀驅動機構驅動車刀49a沿Z1方向運動，從而使車刀進給裝置40於Z1方向達到初始位置，再開始對金屬件300進行車削加工。

本發明提供金屬件加工方法採用車削對金屬件300之頂部301進行加工。由於車刀49為連續性加工，其不需再進行拋光等後續處理即可達到所要求之表面光潔度。其後採用銑刀進給裝置50快速對金屬件300之側壁302進行銑削加工。故，於對金屬件300之加工過程中，不需多次松夾、裝夾，從而提高了定位精度、加工效率及加工良率。由於移動裝置30能夠帶動車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50進行X/Y軸方向之運動，車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50自身能夠沿平行於Z軸方向之運動，而工作台20驅動金屬件300進行β軸之轉動，更進一步方便加工，提高了加工效率。

可理解，於該金屬件加工方法中，可先對金屬件300進行銑削，再進行車削處理。車削處理可包括於側壁302上車削出孔或者槽。

銑刀進給裝置50可不安裝於滑鞍41上，而單獨設置一滑板，滑板裝設於橫樑31之第二滑軌311上，並將銑刀進給裝置50滑動裝設於該滑板上，以可分別對車刀進給裝置40及銑刀進給裝置50於橫樑31上之運動進行控制。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100．．．機床

10．．．機台

11．．．基座

13．．．支撐體

131．．．第一滑軌

20．．．工作台

21．．．座體

23．．．第一旋轉驅動件

25．．．轉軸

27、27a．．．第二旋轉驅動件

30．．．移動裝置

31、31a．．．橫樑

311．．．第二滑軌

33．．．滑動座

35．．．第一驅動機構

37．．．第二驅動機構

40．．．車刀進給裝置

43、43a．．．安裝座

431．．．框體

4317、4319．．．導向部

4318．．．滑槽

433．．．安裝板

47．．．車刀進給模組

471．．．動子

473．．．定子

45．．．刀座

451．．．主體

453．．．滑動板

49、49a．．．車刀

50．．．銑刀進給裝置

51．．．固定座

53．．．線性驅動機構

531．．．驅動件

533．．．絲桿

54．．．連接板

55．．．轉動驅動件

57．．．銑刀

300．．．金屬件

301．．．頂部

302．．．側壁

303．．．端面邊緣

圖1係本發明金屬件加工方法第一實施例所採用之機床之立體示意圖。

圖2係圖1所示之機床之立體分解示意圖。

圖3係車刀進給裝置與銑刀進給裝置之立體分解示意圖。

圖4係圖3所示之車刀進給裝置之立體分解示意圖。

圖5係待加工金屬件之立體示意圖。

圖6係圖5所示金屬件沿Ⅵ-Ⅵ線之剖視圖。

圖7係本發明金屬件加工方法之作業流程圖。

圖8係本發明第二實施方式採用之機床示意圖。

Claims (10)

1. 一種金屬件加工方法，其包括以下步驟：
   提供一機床，該機床包括機台、工作台、移動裝置、車刀進給裝置以及銑刀進給裝置，該工作台裝設於機台上，該移動裝置沿第一方向滑動地裝設於該機台上並位於該工作台之上方，該車刀進給裝置沿與第一方向垂直之第二方向滑動地裝設於該移動裝置上，該車刀進給裝置包括車刀進給模組及車刀，該車刀能夠於該移動裝置之帶動下沿第一方向及第二方向運動，該車刀進給模組驅動該車刀沿與第一方向及第二方向均垂直之第三方向作高速往復運動，該機床還包括裝設於該移動裝置上且鄰近該車刀進給裝置之銑刀進給裝置，該銑刀進給裝置包括有銑刀，該移動裝置能夠驅動該銑刀沿第一方向及第二方向運動，該銑刀進給裝置能夠驅動該銑刀沿該第三方向運動；
   提供一金屬件，該金屬件包括頂部，以及由頂部邊緣向外延伸之側壁；
   將該金屬件定位於工作台上;
   該工作台帶動該金屬件旋轉；
   該車刀進給裝置控制該車刀向該金屬件之頂部高速往復進給，以對旋轉之金屬件進行週向加工；
   該車刀進給裝置相對該工作台平移以實現徑向加工；
   該工作台帶動該金屬件停止旋轉運動，該車刀停止作業；
   該銑刀進給裝置控制該銑刀旋轉並抵靠該金屬件之側壁外側，該銑刀進給裝置相對該工作台沿預設路徑平移，並控制該銑刀相對金屬件之進給量；以及
   該工作台帶動該金屬件翻轉一定角度以配合該銑刀銑削該側壁之端面邊緣，該銑刀進給裝置控制銑刀沿預設路徑對該側壁之端面邊緣進行倒角處理，並控制該銑刀相對該金屬件之進給量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬件加工方法，其中該銑刀進給裝置相對該工作台沿預設路徑平移以銑削該側壁之步驟中，該金屬件固定，當銑刀加工完該金屬件側壁之一側邊時，該銑刀進給裝置繞著拐角處對側壁進行銑削，接著對該金屬件之另一側邊進行銑削加工。
3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬件加工方法，其中該工作台包括第一旋轉驅動件以及第二旋轉驅動件，該第一旋轉驅動件裝設於機台上，該第二旋轉驅動件裝設於該第一旋轉驅動件上，該第二旋轉驅動件驅動該金屬件環繞該第三方向之軸線旋轉以配合車削加工。
4. 如申請專利範圍第3項所述之金屬件加工方法，其中該銑刀對該側壁之端面邊緣進行倒角處理時，該第一旋轉驅動件驅動金屬件繞該第二方向之軸線旋轉，將其一側邊翻轉使側壁之端面邊緣面向該銑刀，該銑刀進給裝置沿著該側邊對該端面邊緣進行倒角處理，當加工完該條側邊後，該第二旋轉驅動件控制該金屬件繞該第三方向之軸線旋轉，使其相鄰之一側邊到達銑削位置並藉由該第一旋轉驅動件翻轉該金屬件，使該相鄰一側之側壁之端面邊緣面對銑刀，從而實現後續銑削。
5. 如申請專利範圍第3項所述之金屬件加工方法，其中該工作台還包括第三旋轉驅動件，該第一旋轉驅動件裝設於該第三旋轉驅動件上，該第一旋轉驅動件驅動該金屬件繞該第二方向之軸線翻轉，使該金屬件之一側邊之側壁之端面邊緣面向銑刀，該銑刀對該端面邊緣進行倒角處理，當該銑刀銑削完該側邊時，移動到相鄰一側邊處，該第三旋轉驅動件驅動該金屬件繞該第一方向之軸線翻轉，使該相鄰側邊翻轉以使該側邊之側壁端面邊緣面向銑刀以進行後續銑削加工。
6. 如申請專利範圍第3項所述之金屬件加工方法，其中該工作台還包括二間隔設置之座體以及轉軸，該第一旋轉驅動件裝設於其中一座體上，該轉軸連接該第一旋轉驅動件與另一座體之間，該第二旋轉驅動件裝設於該轉軸上，該第一旋轉驅動件能夠驅動轉軸帶動第二旋轉驅動件及該金屬件翻轉一定角度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之金屬件加工方法，其中該車刀對該金屬件進行週向及徑向加工時，首先該移動裝置帶動該車刀沿該第一方向移動至該金屬件頂部之一側邊，該車刀進給裝置沿該第二方向移動至該側邊之中部，然後該車刀進給模組驅動該車刀沿該第三方向向該金屬件高速往復進給，同時該移動裝置帶動該車刀沿第一方向向該金屬件之旋轉中心移動。
8. 如申請專利範圍第1項所述之金屬件加工方法，其中該銑刀進給裝置包括線性驅動機構，該線性驅動機構能夠驅動該銑刀沿該第三方向運動調整該銑刀相對該金屬件之進給量。
9. 如申請專利範圍第7項所述之金屬件加工方法，其中該車刀進給裝置還包括滑鞍及安裝座，該滑鞍沿第二方向滑動裝設於該移動裝置上，該安裝座與該滑鞍固定相接，該車刀進給模組及車刀裝設於該安裝座上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之金屬件加工方法，其中該車刀進給裝置還包括固定於該滑鞍上之車刀驅動機構，該車刀驅動機構能夠驅動該車刀該第三方向運動，以調整車刀相對該金屬件之初始位置，再由該車刀進給模組驅動該車刀對該金屬件進行高速往復進給。