C轴动力刀塔介绍

一、前言

伴隨加工件的日益複雜化、精度等級以及加工效率的提高，多軸向、高轉速成為工具機必備的條件，除了加工中心機走向機能複合化外，車床方面已由早期的臥式車床開發出許多新的加工型態，例如雙刀塔、立式車床、倒立車床、以及車銑概念機種，以順應新時代加工方式的需求。

圖1 D.P.伺服動力刀塔

其中車銑概念複合機無疑是一項新技術結合的工具機傑作，最大的優點在於可輕易地在同一機台上做複雜零件的加工，如圖2、圖3所示，車銑複合機可同時進行車削( Turning )、鑽孔( Drilling )、攻牙( Thread Cutting )、端面切槽( Slot Cutting )、側面切槽( Keyway Cutting )、側面銑削( Face Cutting )、角度鑽孔( C-axis Angle Drilling )、曲線銑削( Cam Cutting )….等等。藉由一台工具機即可完成一個零件的所有加工流程，大大降低上下料換機台加工的時間，以及減少人為公差的機會，達到『Do In One』的加工概念。

圖2

圖3

在新世代車銑複合機中，不論是具分度的C軸頭部、副主軸、Y軸等，都必須搭配動力刀塔才能具備車銑複合的功能，因此一座功能性佳、精度高的C軸動力刀塔，將使新世代車銑複合機更臻完善。

二、C軸動力刀塔的種類

目前搭配在工具機上的C軸動力刀塔主要可分為兩大主流，一是日系工具機大廠自行開發的動力刀塔，另一個則是刀塔製造廠商所開發的動力刀塔。日系工具機大廠所開發的動力刀塔能確實地搭配其工具機的特性，發揮其最大的功用，更能依客戶的特殊加工需求，開發出特殊的刀具座，但缺點是其刀具座是依各自工具機廠的規範，不同的刀具座難以通用。

而目前較大的刀塔製造商皆屬歐系公司，如Sauter (德國)、Duplomatic (義大利)、Baruffaldi (義大利)等，在刀塔設計開發上大多遵循所謂的德式快換刀座( VDI Toolholder System )規範，因此在VDI規範佔有較大的市占率下，其後較小型的刀塔製造商以及工具機廠所自行研發的動力刀塔也都會依循此規範。

除此之外，動力刀塔可再依動力源、刀盤型式、軸連結器、動力刀座介面的不同，而有所分別。

1.動力源：這裡所稱的動力源，是指刀塔換刀時的動力源，早期刀塔的動力源多為油壓分度馬達，以期易於控制及降低成本，而今爲了因應快速換刀的趨勢，在伺服馬達輸出功率以及材料強度有所提升下，油壓分度馬達逐漸被伺服馬達所取代。nextpage

2.刀盤型式：依加工的方式，可約略將刀盤分為圓型軸向刀盤與多角型徑向刀盤，如圖4、圖5所示。圓型軸向刀盤剛性較佳，但刀具干涉的範圍較大，而多角型徑向刀盤雖然剛性略差，但是當搭配副主軸時，可進行背向加工。此外，另有一種梅花型軸向刀盤，如圖6所示，雖然所有刀具座並非都具銑加功能，但是刀具干涉的範圍相較於圓型刀盤小很多。

圖4 軸向刀盤

圖5 徑向刀盤

圖6 梅花型軸向刀盤

3.軸連結器( Coupling )：軸連結器直接影響到刀塔的精度以及切削時的剛性，可分為兩片式與三片式兩種，目前C軸動力刀塔皆屬三片式的結構，如圖7所示，雖然三片式的剛性較兩片式略差，但是三片式構造的防水性與防屑性均佳，且刀盤只需作旋轉而不需作推出的動作，有利於換刀時間的縮短與伺服動力刀塔之設計。

圖7 三片式軸連結器

nextpage4.動力刀座介面：動力刀座介面攸關於工具機使用者所應選購的刀具座，一般市販動力刀塔都會遵循德式快換刀座規範，圖8是幾種動力刀座的介面，其中一字型的DIN 1809與漸開線栓槽型的DIN 5480和DIN 5482這三種型式的刀具座最常被使用，又以DIN 5480介面可供剛性攻牙，以及脫離-咬合較容易，逐漸廣泛被使用。其詳細規格如下所示：

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normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>DIN69880 fD

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normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>f20

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>f25

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>f30

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>f40

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>f50

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>DIN 1809

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>B(h12)×H

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>5×10

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>6×12

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>8×18

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>13×24

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>14×29

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>DIN 5480

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>fD×P

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>W11×0.8

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>W14×0.8

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>W16×0.8

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>W20×0.8

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>W24×1.25

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>DIN 5482

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>fD×fd

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>-

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>B15×12

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>B17×14

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>B20×17

圖8 動力刀座介面

三、廠內所使用的動力刀塔

動力刀塔搭配在廠內所生產的CNC車床已有相當的時間，規格由小至大一應俱全，可供客戶選擇，規格如下所示：

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>型號

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>VT – 16

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>VT – 20

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>VT – 26

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>VT – 36

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>VTII – 26、VTII – 23

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>VTII – 20

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>VT-V300

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>刀數

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>12

normal style=”LINE-HEIGHT: 24pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>(6+6)