CN105492151A - 切削工具及花键加工方法 - Google Patents

Abstract

在本发明中，提供了一种用于对沿轴向形成在柱状构件的外周上的花键进行加工的筒状的切削工具，所述切削工具具有在内周上形成为花键形状的刃部。刃部设置有第一刃部和第二刃部，其中，第一刃部在沿轴向方向上的第一方向的端部上形成为大致面向第一方向，第二刃部在沿第二方向的端部上形成为大致面向第二方向，所述第二方向是与轴向方向上的第一方向相反的方向。

Description

切削工具及花键加工方法

技术领域

本发明的方面涉及用于加工花键轴中的花键的切削工具以及使用该切削工具的花键加工方法。

背景技术

要求汽车的转向装置的转向轴具有吸收在行驶期间所造成的轴向位移的性能以及不将位移和振动传递至方向盘的性能。此外，要求这样的转向轴发挥如下作用：沿轴向移动以及调节方向盘的位置，使得驾驶员能够获得对于驾驶汽车而言最佳的位置。在这两种情况下，都要求转向轴减少卡嗒声、方向盘的晃动感以及在轴向滑动操作中施加的滑动阻力。

转向轴是通过将形成有阳花键的阳花键轴与形成有阴花键的阴花键轴以不可旋转而可滑动的方式彼此配装在一起来构造而成的。通常，在阳花键轴中，轴向的阳花键齿基周向地设置在柱状的轴构件的外周上，在阳花键齿基上模制有滑动性优异的树脂层，并且形成有阳花键。在阳花键的树脂层的成形中，树脂层是被模制的且同时厚度被制得较厚，然后通过切削加工或类似加工来获得预定的厚度(专利文献1)。

如图8所示，在背景技术中的切削加工中，首先将设置在前施压夹具26上的中心销28和设置在后施压夹具27上的中心销29配装到设置在阳花键轴21的两个端面的轴中心处的定心锥孔30、31中，并且将阳花键轴21夹置在前施压夹具26与后施压夹具27之间，由此对阳花键轴21进行支承。

切削工具25包括形成为位于内周上的呈阴花键形状的刃部。刃部设置于轴向方向上的一个端侧并且朝向所述一个端侧指向。

阳花键轴21与施压夹具26、27一起相对于切削工具25向前移动，并且以较厚的方式形成于阳花键轴21上的树脂层被切削工具25刮削掉且被修整成具有预定的厚度。在所述向前移动后，将切削工具25从阳花键轴21拔下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公报：JP-A-2002-263951

发明内容

本发明所要解决的问题

在上述切削加工中，在各种阳花键轴中存在具有这样的部分的阳花键轴：该部分设置在该阳花键轴的一端并且该部分的最大工作直径比阳花键大。在呈这种形状的轴中，在所述向前移动之后不能将切削工具从该轴上拔下。因此，通过执行向后移动以便拔下切削工具，切削工具必须再次行经已被加工过的部分。在切削工具中，刃部仅设置在加工方向上的一侧。因此，在所述向前移动中的加工中回弹而未被以预定的方式切削的树脂层的量被刮擦。因此，切削加工不能够应用于具有设置在阳花键轴的一端并且直径比阳花键大的部分的阳花键轴。

本发明的一方面是鉴于上述情况提出的，并且本发明的目的在于提供如下切削工具以及使用该切削工具的花键加工方法：其中，在所述切削工具中，即使在阳花键轴具有设置在该阳花键轴的一端并且直径比阳花键大的部分的情况下，也能够通过使切削工具向前移动以及向后移动来加工阳花键。另外，另一目的在于提供如下切削工具以及使用该切削工具的花键加工方法：其中，所述切削工具能够对不具有设置在阳花键轴的一端并且直径比阳花键大的部分的阳花键轴的阳花键精确地进行加工。

解决问题的方法

本发明的第一方面提供了一种圆筒状的切削工具，该切削工具用于对在轴构件的外周上形成为沿轴向方向延伸的花键进行加工，该切削工具包括在内周上形成为花键形状的刃部，其中，所述刃部包括：第一刃部，该第一刃部形成于沿轴向方向上的第一方向的末端部中并且该第一刃部大致朝向所述第一方向指向；以及第二刃部，该第二刃部形成于沿轴向方向上的且与所述第一方向相反的第二方向的末端部中并且该第二刃部大致朝向所述第二方向指向。

根据本发明的第一方面，在用于对花键进行加工的切削工具中，第一刃部形成在切削工具的在轴向方向上的一个端部侧并且朝向加工花键所沿循的轴向方向指向，第二刃部形成于该轴向方向上的另一端部侧并且朝向相反的轴向方向指向，沿着所述相反的轴向方向对花键进行加工。因此，能够通过向前移动以及向后移动来对花键进行加工。因此，能够在向后移动的加工中精确地对在向前移动的加工中回弹而没有被以预定方式切削的部分中的花键进行修整。

本发明的第二方面提供了一种花键加工方法，该花键加工方法包括：将根据第一方面的切削工具的沿第一方向的末端部设置成与轴构件同轴并且位于轴构件的沿第一方向的起始端部侧；使切削工具向前从轴构件的沿轴向方向上的第一方向的起始端部朝向末端部移动，由此通过第一刃部对轴构件执行花键加工；以及使切削工具向后从轴构件的沿轴向方向上的第二方向的起始端部侧朝向末端部移动，由此，通过第二刃部对轴构件执行花键加工。

根据本发明的第二方面，在轴构件和根据第一方面的切削工具同轴设置的状态下，能够通过在第一切削步骤中使切削工具向前移动以及在第二切削步骤中使切削工具向后移动来对花键进行加工，在所述第一切削步骤中，使切削工具向前从轴向方向上的一个端部侧朝向另一端部移动并且通过第一刃部来执行花键加工，在所述第二切削步骤中，使切削工具向后从轴向方向上的所述另一端部侧朝向所述一个端部移动并且通过第二刃部来执行花键加工。因此，能够精确地对花键进行加工。

本发明的优点

根据本发明的各方面，甚至当切削工具向前移动和向后移动时，都不会发生树脂层的刮擦。因此，能够提供如下切削工具以及使用该切削工具的花键加工方法：所述切削工具能够对具有设置在阳花键轴的一端并且直径比阳花键大的部分的阳花键轴的阳花键进行加工。此外，能够提供如下切削工具以及使用该切削工具的花键加工方法：所述切削工具能够对不具有设置在阳花键轴的一端并且直径比阳花键大的部分的阳花键轴的阳花键进行精确加工。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式中的花键加工中的切削加工的侧视图。

图2是示出本发明的实施方式中的花键加工将被应用于其上的阳花键轴的正视截面图。

图3是本发明的实施方式中的沿着图2的Z-Z截取的截面图。

图4是本发明的实施方式的切削工具的正视图。

图5是本发明的实施方式中的沿着图4的A-A截取的截面图。

图6是本发明的实施方式中的沿着图4的B-B截取的截面图。

图7是示出本发明的实施方式中的阳花键轴的齿与切削工具的刃之间的位置关系的说明图。

图8是示出背景技术中的切削加工的侧视图。

具体实施方式

下文中将参照附图对花键加工的构型进行说明。

图1是示出本发明的实施方式中的花键加工的侧视图，而图2和图3是示出在花键加工中所使用的阳花键轴1的正视截面图和侧视截面图。

将参照图2和图3对阳花键轴1进行说明。

阳花键轴1是由金属制成的柱状的轴构件。在该轴构件的外周上周向地设置有多个轴向的阳花键齿基1a，并且在轴向的阳花键齿基1a上模制有树脂层1b以形成阳花键。阳花键的表面由树脂层1b形成，其中，树脂层1b由尼龙基树脂等制成。此处，树脂层1b的厚度形成为比所需要的厚度(例如，大约100μm至200μm)厚(例如，大约500μm)。

此外，在阳花键轴1的一个端面中，在该端面的轴中心处形成有定心锥孔11，并且在所述轴中心的沿径向方向的外侧位置处形成有定位锥孔(定位部)12。

接下来将参照图1对花键加工装置的构型进行说明。花键加工装置包括前施压夹具8、后施压夹具6和切削工具2，其中，前施压夹具8设置于阳花键轴1的轴向一侧，后施压夹具6设置于阳花键轴1的轴向另一侧，切削工具2将沿阳花键轴1的轴向方向移动以执行加工。前施压夹具8包括中心销9和定位销5，中心销9和定位销5都具有锥形的顶端部，后施压夹具6包括中心销7，中心销7具有锥形的顶端部。

中心销9配装到定心锥孔11中，并且中心销7配装到定心锥孔13中。由此，阳花键轴1与切削工具2彼此同轴地设置。

定位锥孔(定位部)12与定位销5相配合，并且花键轴1相对于切削工具2的周向位置被确定成使得：如图7中示出的，阳花键的齿定位在稍后将详细说明的切削工具2的沟槽2b中。

接下来将参照图4、图5和图6对本发明的实施方式的切削工具2进行说明。

图4是示出切削工具2的正视图，图5是沿着图4的线A-A截取的切削工具2的截面图，图6是沿着图4的线B-B截取的切削工具2的截面图。

切削工具2由适于进行切削的金属材料如合金工具钢或高速工具钢形成为盘状形状并且内周形成为花键状形状。为了形成花键状形状，在内周上形成有截面形状呈梯形并且在径向内侧凸出的凸出部2a，并且在每对凸出部2a之间形成有截面形状呈梯形的沟槽2b。凸出部2a和沟槽2b在周向方向上以规则的间隔设置并且沿轴向方向延伸。

切削工具2在两端——即，凸出部2a和沟槽2b的两端——包括第一刃部3和第二刃部4。第一刃部3形成于凸出部2a和沟槽2b的轴向一个端部侧(形成于沿着轴部的第一方向上的末端部中)，且同时大致朝向所述一个端部(沿大致第一方向)指向，第二刃部4形成于凸出部2a和沟槽2b的另一端部侧(形成于沿与第一方向相反的第二方向的末端部中)，且同时大致朝向所述另一端部(沿大致第二方向)指向。

如图5和图6中所示出的，第一刃部3中的每个第一刃部3都由刺入部3a、修整部3b和避让部3c构造而成，其中，刺入部3a用以刺入树脂层1b，修整部3b用以允许树脂层1b的削片逸出，避让部3c防止发生与树脂层1b的接触。

刺入部3a形成在凸出部2a和沟槽2b的所述一个端部侧的角部中并且呈锐角。

修整部3b形成在凸出部2a和沟槽2b的所述一个端部侧的端面上并且具有相对于刺入部3a沿径向向外方向或周向方向倾斜倾斜角α的表面。在修整部3b中，凸出部2a的径向内侧和沟槽2b的径向内侧具有沿径向向外方向倾斜倾斜角α的表面。在修整部3b中，凸出部2a的位于沟槽2b侧的部分具有沿周向方向倾斜倾斜角α的表面。

避让部3c形成在凸出部2a和沟槽2b的侧表面上并且具有相对于刺入部3a在轴向方向上倾斜倾斜角β的表面。

第二刃部4中的每个第二刃部4都由刺入部4a、修整部4b和避让部4c构造而成，其中，刺入部4a用以刺入树脂层1b，修整部4b用以允许树脂层1b的削片逸出，避让部4c防止发生与树脂层1b的接触。

刺入部4a形成在凸出部2a和沟槽2b的所述另一端部侧的角部中并且呈锐角。

修整部4b形成在凸出部2a和沟槽2b的所述另一端部侧的端面上并且具有相对于刺入部4a沿径向向外方向或周向方向倾斜倾斜角α的表面。在修整部4b中，凸出部2a的径向内侧和沟槽2b的径向内侧具有沿径向向外方向倾斜倾斜角α的表面。在修整部4b中，凸出部2a的位于沟槽2b侧的部分具有沿周向方向倾斜倾斜角α的表面。

避让部4c形成在凸出部2a和沟槽2b的侧表面上并且具有相对于刺入部4a在轴向方向上倾斜倾斜角β的表面。

接下来将对使用图1中示出的且包括切削工具的花键加工装置的花键加工进行说明。

将阳花键轴1设置在前施压夹具8与后施压夹具6之间，将前施压夹具8的中心销9配装到定心锥孔11中，将后施压夹具6的中心销7配装到定心锥孔13中，以及将阳花键轴1与切削工具2彼此同轴地设置。

将定位销5配装到定位锥孔(定位部)12中，并且将阳花键轴1相对于切削工具2的周向位置确定成使得阳花键轴1的花键齿基1a位于切削工具2的沟槽2b中。

接着，使阳花键轴1与前施压夹具8和后施压夹具6一起沿轴向方向朝向切削工具2移动，并且使阳花键轴1穿行到切削工具2中。

在使第一刃部3的刺入部3a刺入阳花键轴1的树脂层1b并且使切削工具沿着阳花键轴1的轴向方向从切削加工方向上的起始端侧朝向切削加工方向上的末端侧(从沿第一方向的起始端侧朝向末端侧)向前移动的第一切削步骤中，树脂层1b的一部分被去除掉从而对阳花键进行加工。

此后，在使第二刃部4的刺入部4a刺入阳花键轴1的树脂层1b并且使切削工具从切削加工方向上的末端侧朝向切削加工方向上的起始端侧(从沿第二方向的起始端侧朝向末端侧)向后移动的第二切削步骤中，树脂层1b的一部分被去除掉从而对阳花键执行修整加工。在第一切削步骤的向前移动中回弹而未被切削的量在向后移动中被去除，因此能够精确地修整阳花键。即使在阳花键轴1中存在直径比阳花键大的部分的情况下，仍能够防止树脂层1b在向后移动中被刮擦，并且仍能够对阳花键进行加工。

最后，将阳花键轴1从前施压夹具8和后施压夹具6上拆卸下来，并且完成花键加工。

本发明完全不限于所述实施方式，而是可以在不背离本发明的精神的情况下通过以各种方式进行修改来实施本发明。

在上述实施方式中，第一刃部3和第二刃部4具有相同的形状和尺寸。在另外的实施方式中，第一刃部3和第二刃部4可以具有不同的形状和尺寸。例如，第一刃部3和第二刃部4在周向方向上的倾斜角α和在轴向方向上的倾斜角β的角度可以彼此不同。当恰当地调节所述角度时，能够更精确地对阳花键进行修整。

本申请基于2013年8月30日提交的日本专利申请(No.2013-178863)，该申请的公开内容通过参引并入本文。

附图标记的说明

1——阳花键轴，1a——花键齿基，1b——树脂层，2——切削工具，3——第一刃部，4——第二刃部，5——定位销，6——后施压夹具，8——前施压夹具，7、9——中心销，12——定位锥孔，11、13——定心锥孔

Claims (2)

1.一种圆筒状的切削工具，所述切削工具用于对在轴构件的外周上形成为沿轴向方向延伸的花键进行加工，所述切削工具包括：

刃部，所述刃部在内周上形成为花键形状，

其中，所述刃部包括：

第一刃部，所述第一刃部形成于沿所述轴向方向上的第一方向的末端部中，并且所述第一刃部大致朝向所述第一方向指向；以及

第二刃部，所述第二刃部形成于沿所述轴向方向上的且与所述第一方向相反的第二方向的末端部中，并且所述第二刃部大致朝向所述第二方向指向。

2.一种花键加工方法，包括：

将根据权利要求1所述的切削工具的沿所述第一方向的所述末端部设置成与所述轴构件同轴并且位于所述轴构件的沿所述第一方向的起始端部侧；

使所述切削工具从所述轴构件的沿所述轴向方向上的所述第一方向的所述起始端部朝向末端部向前移动，由此通过所述第一刃部对所述轴构件执行花键加工；以及

使所述切削工具从所述轴构件的沿所述轴向方向上的所述第二方向的起始端部侧朝向末端部向后移动，由此通过所述第二刃部对所述轴构件执行所述花键加工。