TWI481458B - 車床控制系統 - Google Patents

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TWI481458B TW101127193A TW101127193A TWI481458B TW I481458 B TWI481458 B TW I481458B TW 101127193 A TW101127193 A TW 101127193A TW 101127193 A TW101127193 A TW 101127193A TW I481458 B TWI481458 B TW I481458B
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Description

車床控制系統
本發明涉及一種切削設備控制系統,尤其涉及一種用於3D曲面加工之車床控制系統。
習知機床加工技術中,具有3D曲面之工件通常由銑床加工而成。由於銑刀銑削過程中,相鄰之不同切削刃依次切削工件,不可避免地於切削面上形成不連續切削,從而於工件之加工表面上留下刀痕,加工表面較為粗糙,光潔度較低,在工件之後續加工中需要對加工表面進行研磨、拋光等以去除刀痕,增加了工件之加工時間及加工成本。
有鑒於此,有必要提供一種能夠加工出光潔度較高之3D曲面之車床控制系統。
一種車床控制系統,其用於3D曲面之加工,該車床控制系統包括輸入模組、控制模組、車刀及工作台,該控制模組與該輸入模組電性相連。該車床控制系統還包括分別與該控制模組電性相連之進給模組、第一滑動模組、第二滑動模組及旋轉驅動模組,該車刀與該進給模組相連,該第一滑動模組用於驅動該進給模組沿第一方向滑動,該第二滑動模組用於驅動該進給模組沿與第一方向垂直之第二方向滑動,該旋轉驅動模組用於驅動該工作台旋轉以 帶動該工件旋轉,當該第一滑動模組驅動該進給模組沿第一方向運動或該第二滑動模組驅動該進給模組沿第二方向運動時,該進給模組驅動該車刀以一定值頻率沿與第一方向及第二方向均垂直之第三方向並朝向該工作台作上下往復運動,進而以加工出具有3D曲面之工件。
本發明之車床控制系統之進給模組能夠沿第一方向及第二方向滑動,同時,該進給模組能夠驅動該車刀沿第三方向高速往復運動以加工出表面光潔度較高之3D曲面。
100‧‧‧車床
11‧‧‧機台
12、80‧‧‧工作台
13、40‧‧‧第一滑動模組
14、50‧‧‧第二滑動模組
15、30‧‧‧進給模組
16、60‧‧‧旋轉驅動模組
200‧‧‧車床控制系統
70‧‧‧車刀
10‧‧‧輸入模組
20‧‧‧控制模組
400‧‧‧運動軌跡
A‧‧‧起始點
O‧‧‧終點
300‧‧‧工件
圖1所示係本發明實施方式之車床之立體示意圖。
圖2所示係本發明實施方式之車床控制系統。
圖3所示係本發明實施方式之車床控制系統用於加工之工件之立體剖示圖。
圖4係加工圖3所示工件時,圖2所示車床控制系統之車刀之平面軌跡示意圖。
請參閱圖1和圖2,本發明實施方式之車床100用於給工件300進行曲面加工。車床100包括輸入模組10(如圖2所示)、與該輸入模組10電性連接之控制模組20(如圖2所示)、機台11、工作台12、第一滑動模組13、第二滑動模組14、進給模組15及旋轉驅動模組16。第一滑動模組13設置於機台11上。工作台12設於第一滑動模組13下方。第二滑動模組14滑動設置於第一滑動模組13上,車刀70(如圖2所示)設置於進給模組15上,工件300固定於工作台 12上。控制模組20分別與第一滑動模組13、第二滑動模組14、進給模組15及旋轉驅動模組16電性相連。旋轉驅動模組16驅動工作台12帶動工件300旋轉,第一滑動模組13驅動第二滑動模組14帶動車刀70沿Y軸方向(第一方向)滑動,第二滑動模組14驅動進給模組15帶動車刀70沿X軸方向(第二方向)滑動,進給模組15帶動車刀70沿Z軸方向(第三方向)往復運動。
請同時參閱圖3,本發明實施方式之車床控制系統200用於加工工件300。工件300具有3D曲面301。車床控制系統200包括輸入模組10、控制模組20、進給模組30、第一滑動模組40、第二滑動模組50、旋轉驅動模組60、車刀70及工作台80。
輸入模組10與控制模組20電性相連,輸入模組10用於輸入進給模組30沿X軸方向、Y軸方向之移動範圍及移動速度、車刀70之高速往復運動之頻率及距離、工作台80之轉速等控制參數。
控制模組20分別與進給模組30、第一滑動模組40、第二滑動模組50及旋轉驅動模組60電性相連。控制模組20用於控制進給模組30、第一滑動模組40、第二滑動模組50及旋轉驅動模組60。第一滑動模組40用於驅動進給模組30沿Y軸方向移動。第二滑動模組50用於驅動進給模組30沿X軸方向移動。旋轉驅動模組60用於驅動工作台80旋轉,以控制工件300之轉速,工作台80之轉速為100-800轉/分鐘。車刀70與進給模組30上之刀座(圖未示)固定相連。進給模組30用於驅動車刀70沿Z軸方向高速往復運動,車刀70沿Z軸方向之高速往復運動之頻率為400-3200次/分鐘。本發明實施方式中,首先類比出工件300之3D曲面之表面參數以得出3D曲面之控制參數,藉由輸入控制參數設定車刀70沿X軸、Y軸方 向之移動範圍及移動速度、工作台80之轉速及車刀70沿Z軸方向之高速往復運動之頻率及距離。車床控制系統200加工之3D曲面之面粗糙度之均值為0.2-1.0微米。
下面以加工圖3所示之3D曲面301為例說明本發明之車床控制系統200加工3D曲面之控制過程。
輸入工件300之控制參數。經由輸入模組10設定進給模組30之Y軸為定值a;設定進給模組30沿X軸之移動範圍為:0到b,移動速率為ν=b/t,其中t為加工時間,工件300從加工開始到工件300加工完畢之過程中,進給模組30沿X軸方向移動之起始位置為工件300之邊緣上之一點,進給模組30沿X軸方向移動之終點位置為工件300之3D曲面301之中心點;設定車刀70沿Z軸方向之高速往復運動之頻率為f、距離為H;工作台80之轉速為r。其中a、b、ν、t及f均為定值,H隨著進給模組30沿X軸之移動逐漸變小。本發明實施方式中,工作台80之轉速r為600轉/分鐘,車刀70沿Z軸方向之高速往復運動之頻率f為2400次/分鐘。
控制模組20控制第一滑動模組40驅動進給模組30沿Y軸方向移動。進給模組30沿Y軸方向滑動至工件300上方,此時車刀70位於工件300上方,且位於工件300之邊緣。控制模組20控制第二滑動模組50驅動進給模組30沿X軸方向按照速率ν滑動,控制模組20控制旋轉驅動模組60驅動工件300按照轉速r旋轉,控制模組20控制進給模組30帶動車刀70沿Z軸方向按照頻率f高速往復運動,且高速往復運動之距離H隨著進給模組30沿X軸之移動逐漸變小。
請同時參閱圖4,在工件300之加工過程中,車刀70之平面運動軌跡400大致呈螺旋狀,車刀70從工件300邊緣之一點A按照螺旋狀 移動軌跡移動至工件300之中心點O以於工件300表面加工出3D曲面301。本發明實施方式中,加工出之工件300之3D曲面301之面粗糙度之均值為0.5微米。
可理解,本發明之車床控制系統200可以藉由控制車刀70沿Z軸之高速往復運動之頻率f及距離H隨時間之變化關係以加工出具有不同形狀之3D曲面。
可理解,本發明之車床控制系統200可以設定X軸之參數為定值,加工工件300時,車刀70沿Y軸移動之同時沿Z軸方向高速往復運動。
本發明之車床控制系統200之進給模組30帶動車刀70沿X軸方向或Y軸方向滑動之同時,進給模組30帶動車刀70沿Z軸方向高速往復運動,使得車刀70沿螺旋狀移動軌跡移動,以實現車刀70對工件300之連續車削,從而加工出表面光潔度高之3D曲面。
綜上所述,本發明符合發明專利要件,爰依法提出專利申請。惟,以上所述者僅係本發明之較佳實施例,舉凡熟悉本案技藝之人士,在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。
200‧‧‧車床控制系統
10‧‧‧輸入模組
20‧‧‧控制模組
30‧‧‧進給模組
40‧‧‧第一滑動模組
50‧‧‧第二滑動模組
60‧‧‧旋轉驅動模組
70‧‧‧車刀
80‧‧‧工作台

Claims (8)

  1. 一種車床控制系統,其用於3D曲面之加工,該車床控制系統包括輸入模組、控制模組、車刀及工作台,該控制模組與該輸入模組電性相連,其改良在於:該車床控制系統還包括分別與該控制模組電性相連之進給模組、第一滑動模組、第二滑動模組及旋轉驅動模組,該車刀與該進給模組相連,該第一滑動模組用於驅動該進給模組沿第一方向滑動,該第二滑動模組用於驅動該進給模組沿與第一方向垂直之第二方向滑動,該旋轉驅動模組用於驅動該工作台旋轉以帶動該工件旋轉,當該第一滑動模組驅動該進給模組沿第一方向運動或該第二滑動模組驅動該進給模組沿第二方向運動時,該進給模組驅動該車刀以一定值頻率沿與第一方向及第二方向均垂直之第三方向並朝向該工作台作上下往復運動,進而以加工出具有3D曲面之工件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之車床控制系統,其中該車床控制系統經由該輸入模組輸入控制參數,該控制模組根據該控制參數以控制該進給模組沿第一方向、第二方向之移動範圍及移動速率,控制該工件之旋轉速度及控制該車刀沿第三方向往復運動之頻率及距離。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之車床控制系統,其中該控制模組控制該進給模組帶動該車刀沿第一方向或第二方向移動之同時,該進給模組帶動該車刀沿第三方向往復運動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之車床控制系統,其中該車刀沿第三方向之往復運動之距離隨該車刀沿第一方向或第二方向之移動而變化。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之車床控制系統,其中該車刀之移動軌跡在平行於該工作台之平面上之投影呈螺旋狀。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之車床控制系統,其中該工作台之轉速為100-800轉/分鐘,該沿第三方向往復運動之頻率為400-3200次/分鐘。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之車床控制系統,其中該第一滑動模組與該進給模組電性相連,該第一滑動模組用於控制該進給模組沿第一方向滑動。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之車床控制系統,其中該第二滑動模組與該進給模組電性相連,該第二滑動模組用於控制該進給模組沿第二方向滑動。
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