[发明专利]深孔滚珠螺纹硬式车削加工法及应用其的车床设备

说明书

本发明提出一种深孔滚珠螺纹硬式车削加工法及应用其的车床设备，用于在滚珠螺帽的内孔孔壁切削加工出滚珠螺纹，其主要包含：一加工机基座；一设置在加工机基座上的夹头机构，应用夹头机构夹持及定位住一滚珠螺帽的外径，并带动滚珠螺帽转动同时朝Y轴向直线移动进给；以及一刀具进给机构，刀具进给机构具有一移动座，移动座上二端分设有一刀杆固定座，一穿过滚珠螺帽的内孔且不转动的刀杆，刀杆的二端受各该端的刀杆固定座所固定住，与一结合在刀杆上的切削刀片；本发明通过加工机基座及夹头机构使滚珠螺帽在C轴向与Y轴向旋动进给，而切削刀片通过移动座而于X轴向进给，且刀杆二端均固定的构造，能够达到深孔加工且防止震刀的目的。

技术领域

本发明关于一种加工方法及加工机，尤指一种专用于切削加工出高导程滚珠螺帽内孔中的螺沟的硬式车削加工法及应用其的车床设备。

背景技术

为了提升产业加工生产效率，现今许多CNC工具机的移动台座，多由可高速移动的线性马达来驱动。但此线性马达除了价格高昂以外，其精度的控制，需佐以可精密定位的数字编码传感器(光学尺、磁性尺)来应用，故线性马达搭配数字编码传感器的使用，并非最佳的高速移动解决方案。而传统CNC工具机移动台座的驱动，多由滚珠螺帽与螺杆来控制驱动及精密定位。但滚珠螺帽与螺杆其导程未达2倍甚至3倍时，高速移动的效果又不易达成。所以，2倍与3倍高导程的滚珠螺帽与螺杆乃是CNC工具机发展高速移动所需的关键。

滚珠螺帽与螺杆是通过可循环作动的滚珠作为滚动介质，为了使滚珠螺帽在螺杆上的运行更为精密与平顺，滚珠螺帽内与滚珠所接触的螺纹珠沟，都会采用热处理硬化及研磨的工序来提升螺纹珠沟的尺寸精度及几何精度如图1所示的研磨工序示意图，在低导程的滚珠螺帽200研磨加工时，研磨砂轮100还能够深入滚珠螺帽200。但滚珠螺帽的规格拉到2倍与3倍的高导程规格时，其螺纹珠沟的研磨工序乃无法以传统的研磨设备来达成，如图2所揭示的研磨砂轮100，因为轮轴与滚珠螺帽200一端干涉，因此无法以螺纹珠沟的导程角来深入滚珠螺帽200的内孔201来研磨加工。

此外，亦有制造业者采用硬式切削的加工方式来取代研磨工序，使滚珠螺帽加工件先经过粗加工与热处理硬化后，直接以CBN(氮化硼)车刀来精密车制螺纹珠沟，其加工方式如图3及图4所示，将滚珠螺帽10’的一端夹设在车牙加工机的夹头20，另外刀座30固定一刀把40，刀把40前端具有一CBN(氮化硼)刀片50；借此，控制刀座30移动，将刀把40前端的CBN(氮化硼)刀片50伸入滚珠螺帽10’的内孔101’，进行螺纹珠沟的切削加工。

但是，不论是传统的车牙加工机或CNC车牙加工机，其刀把40只有后端固定在刀座，刀把40的前端(含刀片50)为悬空状态，若要加工较长的滚珠螺帽，其刀把40的长度更长，因此刀把40的固定点至刀片50的抗力点过长，容易在切削加工时产生刀把40震动，导致切削表面精度不佳、刀具寿命缩短、尺寸误差扩大等问题。

此外，上述两种方式的车牙、钻孔等加工作业，皆以CNC方式进行，因此在螺母素材装上加工机上后，必须花很长的时间予以校准，否则会有精确度的问题，又是增加了作业困难度与完成时间。因此，传统螺母素材的加工方式，具有生产机台成本昂贵、整体加工作业时间较长、精确度欠佳，或耗费很多校准时间等问题。上述已知技术的诸多缺点，应设法予以排除。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种深孔滚珠螺纹硬式车削加工法及应用其的车床设备，其通过加工机基座、夹头机构及刀具进给机构的设计，使深孔的滚珠螺帽被夹持在夹头机构转动，而刀具进给机构的刀杆穿过滚珠螺帽的内孔，并将刀杆二端固定成不转动的状态，进而使刀杆上的切削刀片对转动的滚珠螺帽的内孔孔壁进行切削，借此切削出滚珠螺沟，达到适合深孔加工出滚珠螺沟、提高滚珠螺沟加工精密度、优化滚珠螺沟切削表面、延长刀杆与切削刀片使用寿命等目的。