[实用新型]具有主轴方向倍速相对运动特性的电脑数控车床

说明书

本实用新型是关于一种电脑数控车床。

一般电脑数值控制(Computer Numerical Control；简称CNC)的加工机具，为达成以刀具切削工件的目的，除必须设有可在切削操作期间进给刀具以接触工件材料的机构装置以外，亦必须设有可在非切削期间使刀具依设定程序接近或远离工件的机构设备。在切削期间，刀具进给速度是必须根据被加工的材料特性而有特定要求，故无法加速。但，若在非切削期间提高刀具接近或远离工件的移动速度，则整体的操作速度及加工效率将可显著提升。

如图1所示，一般习知卧式车床，其工件是夹固于一固定位置的工件主轴S上，因此该工件仅可被转动但无法产生位移。用以对工件进行切削加工的刀具是固设于一可对该工件产生位移的刀具座B上。该刀具座B一般是在工件的主轴方向(Z轴方向)上，以一螺杆R(较佳为滚珠螺杆)配合一固定于刀具座的螺帽N，以利用一伺服马达M驱动旋转该螺杆R以驱使刀具座接近/离开该工件。该刀具座更可在一垂直于工件主轴的方向上，亦可利用如前述的螺杆/螺帽机构，使刀具可在另一方向(X轴方向)上可经由转动螺杆而相对于工件产生移动。

如图2所示，一般习知CNC立式车床，其待加工的工件是可转动地被夹设于一不可移位的工件置放台T，其刀具则类似前进习知卧式车床，在一工件主轴方向(Z轴方向)及一垂直于工件主轴的方向(X轴方向)分别以一螺杆配合一螺帽，使刀具座可在二维方向接近或远离工件。

如图3所示，一般习知主轴倒逆式立式车床，其构造大致与图2所示的立式车床相仿，惟其刀具座B是不可移动，而工件则夹固在可对于刀具座B转动的工件座T。该种习知主轴倒逆式立式车床，类似于前述的习知立式车床，是在一主轴方向(Z轴方向)及一垂直于主轴的方向(X轴方向)分别以螺杆/螺帽构造，使工件与刀具的间可产生二维的移动。

习知利用螺杆/螺帽机构是可使刀具与工件在同一座标轴方向接近或远离的机构及操作方式，若欲加快刀具接近工件的速度，则仅可藉提高驱动螺杆转动的伺服马达的转速方可达成，但以现有可供运用的伺服马达，尚无法使刀具及工件在非切削期间达到令人满意的移动速度。

尤其，当习知的螺杆/螺帽机构运用在使刀具座及工件台于直立方向移动时，例如运用在图2所示的CNC立式车床的直立轴方向时，因刀具座B受重力影响，使伺服马达M用以正转驱动螺杆R以上升刀具座B所受的负荷明显大于反转驱动刀具座B下降所受的负荷，除影响伺服马达的寿命，并且不利于操作速度的控制。习知技术为克服该种因重力影响造成在上升、下降产生不同负荷的问题乃利用链条或钢索连接一配重(balance weight)，以平衡被上、下移动物体的重量，而避免伺服马达在正/反转驱动螺杆而将刀具座向上、下移动时产生过度负荷差异。但这将使构造相当复杂而不利于制造及保养，并使机器笨重。

如图2所示的习知CNC立式车床，其刀具座B是以一伺服马达M正、反向转动螺杆R以使刀具座B可在直立方向上升、下降移动。该种以伺服马达M配合螺杆/螺帽机构以将刀具座B上、下移动的机构及操作方式，在停电或伺服马达失去动力时，刀具座B将因本身的重量驱使螺杆R转动而使刀具座B逐渐下移，进而可能使刀具碰撞到工件、工件置放台或机器的其它部位而造成损伤。

本实用新型的目的在于提供一种具有主轴方向倍速相对运动特性的电脑数控车床，使刀具座与工件台在主轴方向上的相对移动速度为传统以伺服马达配合螺杆/螺帽机构所可达成的移动速度的二倍，以显著缩短CNC车床的非切削操作时间，而提升整体加工速度及效率。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有主轴方向倍速相对运动特性的电脑数控立式车床，其刀具座与工件台在直立方向移动是以伺服马达驱动一具有正、反向螺纹的螺杆配合二个分别固设于刀具座与工件置放台的螺帽所达成，该伺服马达正、反向转动螺杆以便刀具座相对于工件置放台接近或远离所受负荷大致相同，而不必另外增设配重；并且在停电或机台关机时，可使刀具座避免碰撞工件或机台。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种具有主轴方向倍速相对运动特性的电脑数控车床，其特征在于：包含：

一机台，具有一纵长主轴方向及一垂直于该主轴方向的横宽方向；

一螺杆，包括螺旋方向相反的一正旋螺纹段及一反旋螺纹段，沿纵长主轴方向可转动但不可移动地枢设于机台；

一设置工件的工件台总成，沿纵长主轴方向可相对移动地结合于机台，包括一配合于该螺杆的反旋螺纹段的螺帽，该螺帽固设于工件台总成上；