金具ミリング加工方法

本発明は、金具ミリング加工方法に関し、特に金具の側壁の端部を面取りする金具ミリング加工方法に関するものである。

タブレットパソコン、携帯電話等の電子装置は金具を使用してケースを製造する場合がある。一般的に、該金具は上部とその上部の縁から垂直に延伸する側壁を有する。フライス盤では、金具の端部に対する加工が難しいので、普通金具を加工する際、先ずフライス盤を利用して金具の側壁を加工した後、面取り装置を利用して金具の側壁の端部を面取りする。しかし、金具がフライス盤と面取り装置との間で回転するので、加工効率は低下し、且つ金具を精確に定位できない。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、金具加工効率を向上でき、且つ金具を精確に定位することができる金具ミリング加工方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る金具ミリング加工方法は、台座と、該台座に装着されている作業台と、前記台座に第一方向に沿って移動可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置する移動装置と、前記移動装置に前記第一方向に垂直である第二方向に沿ってスライド可能に装着されるミリング送り装置と、を備える。前記ミリング送り装置はフライスを備え、前記移動装置が前記フライスを駆動して前記第一方向及び前記第二方向に沿って移動させ、前記ミリング送り装置が前記フライスを駆動して前記第一方向と前記第二方向と垂直する第三方向に沿って移動させるステップと、上部と、該上部の縁から下方に延伸している側壁を備える金具を提供するステップと、前記金具を前記作業台に固定するステップと、前記作業台が前記金具を回転させるステップと、前記ミリング送り装置が前記フライスの回転を制御し、且つ前記金具の側壁の外面に接触し、前記ミリング送り装置が前記作業台に対する予定の経路に沿って平移し、且つ前記フライスが前記金具に対する送り量を制御するステップと、前記作業台は前記金具と共に一定の角度回転して、前記フライスが前記金具の側壁の端部周辺と接触し、前記ミリング送り装置が前記フライスを予定の経路に沿って移動させて前記側壁の端部周辺を面取りするように制御し、且つ前記フライスが前記金具に対する送り量を制御するステップと、を備える。

本発明に係る金具ミリング加工方法は、フライスを利用して3つの方向に沿って移動させ、且つ作業台が回転する金具と組み合わさって、快速で金具の側壁をミリング加工するため、加工効率を高め、且つ金具を精確に定位することができる。

本発明に係る第一実施形態の

多軸マシニングセンターの斜視図である。

図1に示した

多軸マシニングセンターの分解図である。

図2に示した

多軸マシニングセンターの旋削送り装置及びミリング送り装置の斜視図である。

図3に示した

多軸マシニングセンターの旋削送り装置の分解図である。

本発明に係る待加工の金具の斜視図である。

図5に示した待加工の金具のVI−VI線に沿った断面図である。

本発明に係る金具加工方法の流れ図である。

本発明に係る第二実施形態の

多軸マシニングセンターの一部の断面図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る金具加工方法について詳細に説明する。

図1及び図2を参照すると、本発明に係る第一実施形態の多軸マシニングセンター100は、第一実施形態の金具加工方法を採用して金具300を複合加工することに用いられる。多軸マシニングセンター100は、台座10と、台座10に装着され、且つ金具300を固定するための作業台20と、台座10に移動可能に装着され、且つ作業台20の上方に位置する移動装置30と、移動装置30にスライド可能に装着されている旋削送り装置40及びミリング送り装置50と、作業台20、移動装置30、旋削送り装置40及びミリング送り装置50に電気接続されている制御装置60と、を備える。移動装置30は、この制御装置60の命令に基づいて、旋削送り装置40及びミリング送り装置50を連動してX軸方向(第一方向)/Y軸方向(第二方向)に沿って移動させる。

台座10は、基底部11及び基底部11上に互いに間隔をあけて、且つ該基底部11に対して平行に設置されている2つの支持体13を備える。各支持体13の前記基底部11と反対の端部には、平行に、且つ間隔をあけて2つの第一レール131が設置されている。本実施形態において、この2つの第一レール131はX軸方向に沿って延伸している。

作業台20は、基底部11に回転可能に装着され、且つ2つの取り付け部21と、第一駆動部材23と、回転軸25と、第二駆動部材27と、を備える。2つの取り付け部21は基底部11の略中央にそれぞれ位置し、且つ2つの支持体13の間に間隔をあけて設置されている。第一駆動部材23は1つの取り付け部21に設置されている。回転軸25は第一駆動部材23ともう一つの取り付け部21とに接続されている。第一駆動部材23は回転軸25をY軸方向と平行なα軸回りに回転させる。第二駆動部材27は回転軸25上の略中央に設置され、且つ金具300を連動してZ軸方向(第三方向)と平行なβ軸回りに回転させる。第一駆動部材23と第二駆動部材27とは、制御装置60にそれぞれ電気接続されている。本実施形態において、第一駆動部材23及び第二駆動部材27は、ダイレクトドライブモータ(Direct Drive Motor)である。

移動装置30は、2つの支持体13上にスライド可能に装着されている。該移動装置30は、その長手方向が2つの支持体13の長手方向に垂直になるように作業台20の上方に位置している。移動装置30は、横梁31と、横梁31の両端に形成され、且つ2つの支持体13にスライド可能にそれぞれ結合されるスライド台33と、スライド台33に装着されている第一駆動アセンブリ35と、横梁31に装着されている第二駆動アセンブリ37と、を備える。横梁31は、Y軸方向に沿って延伸している。また、横梁31には、互いに平行して2つの第二レール311が形成されている。各スライド台33は第一レール131にスライド可能にそれぞれ結合される。第一駆動アセンブリ35はスライド台33の横梁31と反対側の端部に設けられ、且つ支持体13に結合される。第一駆動アセンブリ35は第一レール131の一端に近接し、且つ横梁31を支持体13に対してX軸方向に沿って移動させることができる。第二駆動アセンブリ37は、横梁31の2つの第二レール311の間に固定され、且つ旋削送り装置40及びミリング送り装置50を駆動して第二レール311の長手方向(即ち、Y軸方向)に沿って移動させる。第一駆動アセンブリ35と第二駆動アセンブリ37とは制御装置60にそれぞれ電気接続されている。本実施形態において、第一駆動アセンブリ35及び第二駆動アセンブリ37は、全て高性能のリニアモータである。また、他の実施形態において、第一駆動アセンブリ35及び第二駆動アセンブリ37は、他の駆動部材でも良く、且つ第一駆動アセンブリ35及び第二駆動アセンブリ37の数は、実際の必要に応じて設定することができる。

図3及び図4を併せて参照すると、旋削送り装置40は、滑動板41と、固定座43と、バイトホルダ45と、送り駆動装置47と、バイト49と、を備える。滑動板41は横梁31の第二レール311にスライド可能に結合される。滑動板41は第二駆動アセンブリ37によってY軸方向に沿って旋削送り装置40及びミリング送り装置50を駆動させる。滑動板41の横梁31と反対側の端部には4つのガイド部413がZ軸方向に沿って設置されている。4つのガイド部413は2つのグループに分けられており、1つのグループに2つのガイド部413を有し、且つその2つのグループは互いに間隔をあけて設置されている。滑動板41は基底部11に近接する部分に突設されたインストールブロック415をさらに備える。インストールブロック415は2つのグループのガイド部413の間に位置する。固定座43は滑動板41のガイド部413から離れている一側に固定される。固定座43は、両側に開口が設けられている筐体431及び該筐体431の両側に装着された2つの装着板433を備える。筐体431における滑動板41に近接する内側面には、Z軸方向に沿って2つの第一ガイドレール4317が設置されている。また、筐体431における滑動板41と反対側の外側面には、第一ガイドレール4317と対応する位置に、ガイド凹部4318が設けられている。ガイド凹部4318の両側には、2つの第二ガイドレール4319が設置されている。2つの装着板433は、筐体431を封鎖するように筐体431の両側に固定された後、滑動板41に設置される。

バイトホルダ45は、主体部451及び該主体部451の長手方向に沿って、且つ短手方向の略中央部から垂直に突設しているスライド板453を備える。主体部451のスライド板453が位置する面には、スライダー4511が設置されている。スライド板453は、ガイド凹部4318から筐体431内に挿入されて、第一ガイドレール4317にスライド可能に設置される。この時、主体部451は筐体431の外部に位置し、スライダー4511は、第二ガイドレール4319にスライド可能に設置される。

2つの送り駆動装置47は、固定座43内にそれぞれ装着され、且つ制御装置60にそれぞれ電気接続される。送り駆動装置47は2つの駆動モジュール471を備える。2つの駆動モジュール471は、バイトホルダ45を第一ガイドレール4317及び第二ガイドレール4319に沿って高速で駆動させる。本実施形態において、駆動モジュール471は、高性能のリニアモータである。各駆動モジュール471は、可動子4711及び固定子4713を備える。可動子4711は、装着板433の筐体431の内部に向かう面に固定される。また、駆動モジュール471の数は2つに限定されず、必要に応じて選択できる。例えば、送り駆動モジュール471は、1つの駆動モジュール471或いは3つの駆動モジュール471を採用することもできる。バイト49は、主体部451における基底部11に近接する一端に固定される。このバイト49は金具300の上部301を加工する。

ミリング送り装置50は、リニア駆動機構53と、連接板54と、回転駆動部材55と、フライス57と、を備える。リニア駆動機構53は、駆動部材531と、ウォームシャフト533と、ナット535と、を備える。駆動部材531は横梁31の上方に位置するように滑動板41に装着されている。ウォームシャフト533の両端は駆動部材531とインストールブロック415とにそれぞれ回転可能に接続される。ナット535はウォームシャフト533と組み合わされ、且つ連接板54に固定される。連接板54は、ガイド部413にスライド可能に設置されるように滑動板41に装着される。回転駆動部材55は連接板54の滑動板41から離れる側の端部に設置される。フライス57は基底部11に近接するように回転駆動部材55に装着される。駆動部材531はウォームシャフト533によって、回転駆動部材55及びフライス57をガイド部413に対してZ軸と平行な方向に沿って駆動させる。回転駆動部材55はフライス57をZ軸と平行な軸線回りに回転させる。これにより、フライス57によって金具300を加工する。フライス57は滑動板41によって、X軸及びY軸と平行な方向に沿って移動することができ、且つリニア駆動機構53によってZ軸と平行な方向に沿って往復移動することができる。制御装置60は台座10に装着される。

多軸マシニングセンター100を組み立てる際、先ず、作業台20を2つの支持体13の間に装着した後、横梁31をスライド台33を介して2つの支持体13にスライド可能に設置する。次に、第一駆動アセンブリ35及び第二駆動アセンブリ37を横梁31上に装着する。次に、旋削送り装置40及びミリング送り装置50を横梁31上に並列して装着する。制御装置60を台座10に装着して、作業台20と、第一駆動アセンブリ35と、第二駆動アセンブリ37と、旋削送り装置40と、ミリング送り装置50と、に電気接続する。

図5及び図6を参照すると、金具300はタブレットパソコン、携帯電話等の電子装置のケースであり、略矩形のブロック状を呈している。金具300は、上部301及び上部301の縁から垂直に延伸している側壁302とを有する。上部301の面積は側壁302よりも大きい。本実施形態において、上部301の上面は非回転面である。側壁302の上部301から離れる側の端部は略平面であり、且つ4つの側面3031と4つの角3033を有する。4つの側面3031は順に連接され、角3033は1つずつ左右に近接する2つの側面3031に接続されている。

図7に示したように、本実施形態の金具加工方法は以下のステップS101〜S110を備える。

ステップS101において、多軸マシニングセンター100を提供する。多軸マシニングセンター100は、台座10と、作業台20と、移動装置30と、旋削送り装置40と、ミリング送り装置50と、制御装置60と、を備える。旋削送り装置40はバイト49を備える。ミリング送り装置50はフライス57を備える。

ステップS102において、金具300を提供する。金具300は上部301と、上部301の縁から垂直に下方に延伸する側壁302と、を有する。

ステップS103において、金具300を作業台20に固定する。

ステップS104において、作業台20が金具300を回転させる。本実施形態において、第二駆動部材27は金具300をβ軸回りに回転させる。

ステップS105において、バイト49は、旋削送り装置40の駆動及び制御の下、切削量に基づいて、金具300の上部301を高速で往復移動して加工する。具体的には、第一駆動アセンブリ35が横梁31をX軸方向に沿って移動させ、第二駆動アセンブリ37が旋削送り装置40をY軸方向に沿って移動させると、バイト49は金具300に対して初期位置に達する。前記初期位置とは金具300における中央の上方である。次に、送り駆動装置47は、バイト49を金具300の上部301に対してZ軸方向に沿って駆動させ、バイト49はZ軸方向に沿って切削量に基づいて、回転している金具300の上部301に対して前記X軸方向及び前記Y軸方向への移動速度よりも更に高速で往復移動して加工を行う。この往復移動によって、Z軸方向における上部301の円周方向に沿った切削量は異なるようになる。

ステップS106において、旋削送り装置40のバイト49は予定の経路に沿って移動し、上部301のラジアル方向の加工を行う。第一駆動アセンブリ35は旋削送り装置40をX軸方向に沿って移動させる。バイト49は上部301のラジアル方向に沿って移動する。これにより、上部301全体に対して旋削加工を行うことができる。

ステップS107において、作業台20は金具300の回転を停止させる。この時、バイト49も作業を停止する。また、第二駆動部材27は金具300のβ軸回りの回転を停止し、旋削送り装置40はバイト49を連動して該バイト49を作業台20から離す。

ステップS108において、ミリング送り装置50はフライス57を回転させ、且つフライス57を金具300の側壁302に接触させる。本実施形態において、第一駆動アセンブリ35は横梁31をX軸方向に沿って移動させ、第二駆動アセンブリ37はミリング送り装置50をY軸方向に沿って移動させる。これにより、フライス57は第一レール131に近接するように第一位置に達する。この第一位置とは、側壁302の一端の上方である。次に、回転駆動部材55はフライス57をZ軸と平行な軸線回りに回転させる。最後に、リニア駆動機構53は、フライス57をガイド部413に沿って移動させ、側壁302に接触させる。

ステップS109において、フライス57は、ミリング送り装置50の駆動及び制御の下、切削量に基づいて、予定の経路に沿って移動する。第一駆動アセンブリ35は横梁31をX軸方向に沿って移動させる。これにより、フライス57は切削量に基づいて側壁302の側面3031を加工する。フライス57が一側面3031の加工を終了した時、その一側面3031に連接する角3033はフライス57に直面する。この時、第一駆動アセンブリ35及び第二駆動アセンブリ37はフライス57を移動させ、且つフライス57と金具300とに対する位置を調整した後角3033を回り、角3033と接続する別の一側面3031を加工する。第一駆動アセンブリ35及び第二駆動アセンブリ37はフライス57を移動させて、別の2つの側面3031を加工する。フライス57が平行移動する過程において、回転駆動部材55はフライス57における側壁302に対するZ軸方向の送り量を制御する。

ステップS110において、作業台20は金具300と共に一定の角度回転し、側壁302の端部周辺303は、フライス57に直面し、ミリング送り装置50はフライス57を予定の経路に沿って移動させて、側壁302の端部周辺303を面取りするように制御し、且つフライス57における金具300に対する送り量を制御する。第一駆動部材23は金具300をα軸回りに回転するように駆動する。これにより、側壁302は回転し、且つ側壁302はフライス57に直面し、ミリング送り装置50は該側壁302に沿って移動して、該側壁302の端部周辺303を面取りする。側壁302の端部周辺303の面取りが終了すると、第二駆動部材27は金具300をβ軸回りに回転するように駆動して、側壁302と隣接する別の側面3031は加工位置に定位し、第一駆動部材23は金具300を回転させる。これにより、別の側面3031はフライス57に直面し、フライス57は別の側面3031に対して旋削加工を行う。上述の方法によって、4つの側面3031の端部周辺303に対して旋削加工を行う。作業台20は更に第三駆動部材(図示せず)を備え、第一駆動部材23は該第三駆動部材に設置され、第三駆動部材は金具300をα軸とβ軸とに垂直する第三軸回りに回転させると、フライス57は1つの側面3031を旋削加工した後、該側面3031と隣接する別の側面3031に移動する。第三駆動部材は金具300を第三軸回りに回転するように駆動し、金具300の隣接する側面3031は回転してそれぞれフライス57に直面し、フライス57はそれぞれ隣接する側面3031に対して旋削加工を行う。この際、金具300は、β軸の回りで回転する必要はない。作業台20は金具300と共に一定の角度に回転することができる。故に、別の加工し難い部分もフライス57と接触することができるので、フライス57は容易に旋削加工することができる。

図8を参照すると、第二実施形態の多軸マシニングセンターは第一実施形態の金具加工方法を採用する。第二実施形態の多軸マシニングセンターは前記多軸マシニングセンター100の構造に類似するが、異なる部分は、旋削送り装置(図示せず)が更にリニア駆動機構(図示せず)に隣接し、且つ滑動板41aに固定された旋削駆動機構(図示せず)を備える。滑動板41aは、スライド可能に横梁31aに設置され、固定座43aはスライド可能に横梁31aに設置される。初期作動する際、制御装置(図示せず)は第一駆動機構35を制御して、移動装置30を第一レール131に沿ってX軸方向に移動させる。また、前記制御装置は第二駆動機構37を制御して、移動装置30をY軸方向に沿って移動させる。続いて、前記旋削駆動機構は固定座43aを駆動させて、バイトホルダ45及びバイト49aを横梁31aに対してZ1方向に沿って移動させる。これにより、旋削送り装置40はZ1方向に沿って初期位置に達する。金具は、回転軸25の第二駆動部材27aに回転可能に設置される。旋削送り装置40は、バイト49aを制御して、バイト49aはZ方向に沿って、横梁31aに対して高速で往復運動して、金具を旋削加工する。前記制御装置は、滑動板41aが横梁31aに対して移動するように制御して、固定座43a及びバイト49aの金具に対するZ軸方向に沿う位置を調整し、バイト49aの高速な往復運動のストロークを短縮することができる。これにより、バイト49aの応答速度を向上することができる。

第二実施形態の金具加工方法において、バイト49aが金具300に対して初期位置に達した直後に、固定座43aがバイト49aを連動して滑動板41aに対してZ1軸方向に沿って移動させる。この時、バイト49aは上部301に対して初期位置に近接する次の位置に達する。その後、送り駆動装置47はバイト49aを金具300の上部301に対してZ軸方向に沿って駆動させる。

本発明に係る金具300のミリング加工方法において、フライス57を利用して3つの方向に沿って移動し、且つ作業台20が回転する金具300と組み合わさって、快速で金具300の側壁302をミリング加工する。これにより、加工効率を高め、且つ金具300を精確に定位することができる。

また、滑動板41を省略することができる。この場合、旋削送り装置40及びミリング送り装置50は横梁31に直接に装着され、更に横梁31にスライド可能に装着される滑板(図示せず)を有する。ミリング送り装置50は前記滑板にスライド可能に装着され、制御装置60は旋削送り装置40及びミリング送り装置50をそれぞれ制御する。

100 多軸マシニングセンター 10 台座 11 基底部 13 支持体 131 第一レール 20 作業台 21 取り付け部 23 第一駆動部材 25 回転軸 27、27a 第二駆動部材 300 金具 301 上部 303 端部周辺 3031 側面 3033 角 30 移動装置 31、31a 横梁 311 第二レール 33 スライド台 35 第一駆動アセンブリ 37 第二駆動アセンブリ 40 旋削送り装置 41、41a 滑動板 413 ガイド部 415 インストールブロック 43、43a 固定座 431 筐体 4317 第一ガイドレール 4318 ガイド凹部 4319 第二ガイドレール 433 装着板 45 バイトホルダ 451 主体部 4511 スライダー 453 スライド板 4531 ガイド部 47 送り駆動装置 471 駆動モジュール 4711 可動子 4713 固定子 49、49a バイト 50 ミリング送り装置 53 リニア駆動機構 531 駆動部材 533 ウォームシャフト 535 ナット 54 連接板 55 回転駆動部材 57 フライス 60 制御装置