CN106660143A - 沟部的加工方法 - Google Patents
沟部的加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106660143A CN106660143A CN201580029488.3A CN201580029488A CN106660143A CN 106660143 A CN106660143 A CN 106660143A CN 201580029488 A CN201580029488 A CN 201580029488A CN 106660143 A CN106660143 A CN 106660143A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ditch portion
- throw
- workpiece
- processing
- ditch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F5/00—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
- B23F5/20—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by milling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C1/00—Milling machines not designed for particular work or special operations
- B23C1/12—Milling machines not designed for particular work or special operations with spindle adjustable to different angles, e.g. either horizontal or vertical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C3/00—Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
- B23C3/28—Grooving workpieces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C3/00—Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
- B23C3/28—Grooving workpieces
- B23C3/30—Milling straight grooves, e.g. keyways
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F15/00—Methods or machines for making gear wheels of special kinds not covered by groups B23F7/00 - B23F13/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
- B23F21/12—Milling tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
- B23F21/12—Milling tools
- B23F21/14—Profile cutters of disc type
- B23F21/143—Profile cutters of disc type with inserted cutting elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F5/00—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
- B23F5/12—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting
- B23F5/16—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof
- B23F5/163—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof the tool and workpiece being in crossed axis arrangement, e.g. skiving, i.e. "Waelzschaelen"
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q27/00—Geometrical mechanisms for the production of work of particular shapes, not fully provided for in another subclass
- B23Q27/003—Geometrical mechanisms for the production of work of particular shapes, not fully provided for in another subclass of conical non-circular section manufactured by an apparatus with a first rotational cutting vector and a second linear feed vector, intersecting the first vector
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2220/00—Details of milling processes
- B23C2220/36—Production of grooves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2220/00—Details of milling processes
- B23C2220/60—Roughing
- B23C2220/605—Roughing and finishing
Abstract
本发明提供一种沟部的加工方法,使用旋转工具在工件上形成具有预定宽度及深度的沟部,所述旋转工具包括圆板状的工具本体及在所述工具本体的外周面等间隔地设置的多个切削刃,在使所述旋转工具的外周面与所述工件的接触点处的旋转方向相对于所述沟部的加工进行方向倾斜预定角度的状态下,一边使所述旋转工具旋转一边使旋转工具的外周面以预定的切入深度切入所述工件的加工面,然后,使所述旋转工具与所述工件在所述沟部的加工进行方向相对移动。
Description
技术领域
本发明涉及在工件上形成具有预定宽度和深度的沟的方法,尤其涉及利用在圆板的侧面具有多个切削刃的旋转工具来对工件进行沟加工的方法。
背景技术
已知有如下所述的技术:当进行在工件的表面形成沟部的加工,例如构成齿轮的齿面的沟部的加工时,利用在外周面等间隔地安装有多个刀尖的铣刀工具(铣齿刀具),以在旋转所述铣刀工具的同时将刀尖切入到工件的状态下进行铣刀工具与工件之间的相对移动,由此来进行加工(参照专利文献1)。
专利文献1中记载的铣齿刀具在刀具的两面具有:等间隔地配置在圆板状基体的外周附近的多个纵刀片和等间隔地配置在由该纵刀片到上述基体的半径方向内侧的多个侧刀片。
此时,通过使得上述纵刀片和侧刀片的配置与实际想要加工的齿面大致相同,能够在利用纵刀片进行齿面的底面和侧面的较深部分的加工的同时利用侧刀片进行齿面的侧面的较浅部分的加工,因此,能够在确保刀具的刚度的同时实现高精度的加工。
但是,针对专利文献1中记载的铣齿刀具,当所制造的齿轮的齿数、齿距或者样式等的规格不同时,分别需要配置有与上述每个规格相适应的刀片的刀具。
尤其是,为了构成一种规格的铣齿刀具,需要在刀具上配置多个形状不同的至少两种刀片(纵刀片和侧刀片),因此,不但在各刀片的正确安装上需要较多的时间,而且,如果不针对每个刀片管理磨损状态,也会导致加工不良,从而使刀片的确认频率增高,成为成本增加的重要原因。
另外,由于对工件的一次切入至少要达到直至纵刀片的切入深度,作用于铣齿刀具的反作用力较大,因此活动刀具的动力也必然变大。
作为解决这些问题的方法,还已知有如下所述的技术:利用在圆板状的基体的外周面等间隔地配置有多个切削刃的铣刀工具(侧刀具)来进行齿轮的齿面加工,其中,所述切削刃在周面侧与侧面侧都具有加工部。(参照专利文献2)。
专利文献2中记载的齿轮的加工方法是在与侧刀具的旋转轴垂直的方向上相对移动上述侧刀具与工件,通过一次切入实现切削加工。
而且,在与所述齿面的长方向垂直的平面内使上述旋转轴与上述齿面的形状相配合地进行枢轴转动,来应对各种形状的曲面的加工。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2012-66380号公报
专利文献2:特表2013-543450号公报
发明内容
发明所要解决的问题
与利用专利文献1中记载的铣齿刀具进行的加工相比,利用专利文献2中记载的侧刀具进行的齿面加工能够利用一种切削刃构成,因此能够降低刀具的成本。
但是,由于安装在所述侧刀具的周面的刀尖配置为总是与工件垂直接触,因此所述刀尖的整个面受到来自工件的切削阻力(反作用力)。
而且,从工件施加至刀尖的切削阻力通过侧刀具的旋转作用在上述圆板状基体的切线方向与半径方向等两个方向。
此时,在上述半径方向作用于刀尖的切削阻力导致使侧刀具的旋转轴弯曲的力(挠曲力)产生,该使旋转轴弯曲的挠曲力在多个刀尖每次进行切入时周期地作用于侧刀具上。
如上所述的作用于侧刀具的挠曲力,随着工具的旋转速度的提高与刀尖的接触周期变短而成为短周期的弯曲应力,同时,刀尖位置的微小振动导致切屑的量(刀尖所去除的工件的体积)发生变化,因此,当所述挠曲力超过预定阈值时,侧刀具上会产生断断续续的颤动的问题。
另一方面,当安装于侧刀具的一个刀尖所去除的切屑的量(即,一个刀尖的切入量)增大时,针对刀尖的切削阻力增大,从而容易发生上述颤动。
因此,如果想要抑制侧刀具的颤动,需要将加工时的侧刀具的切入深度、进给量等加工条件设定得较小,结果使得一次相对移动的加工余量减小,从而用于形成沟部的重复次数增加,进而导致加工时间的增多。
因此,本发明的目的在于提供一种加工方法,能够在利用圆板的侧面具有多个切削刃的旋转工具对工件进行沟加工时,抑制旋转工具的颤动的产生,从而增加加工余量。
解决问题的手段
为了达成上述目的,本发明的沟部的加工方法,使用包括圆板状的工具本体及在所述工具本体的外周面等间隔地设置的多个切削刃的旋转工具,在使所述旋转工具的外周面与所述工件的接触点处的旋转方向相对于所述沟部的加工进行方向倾斜预定角度的状态下,一边使所述旋转工具旋转一边使所述旋转工具的外周面以预定的切入深度切入所述工件的加工面,然后,使所述旋转工具与所述工件在所述沟部的加工进行方向相对移动。
在本发明的沟部的加工方法中,优选地,执行所述预定角度下的所述切入的动作以及所述相对移动的动作,且重复所述切入的动作以及所述相对移动的动作,直至所述切入深度的累计值达到所述沟部的深度为止。
此时,还能够在每当进行所述重复的动作时重新计算所述预定角度,或者每当进行所述重复的动作时减小所述预定角度。
另外,优选地,所述预定角度是根据所述沟部的截面形状、所述切削刃的所述切入深度以及所述旋转工具的外径算出的。
进而,在通过本发明的沟部的加工方法进行粗加工后,进行精加工,因此还能适用于齿轮形状的制造方法。
发明的效果
关于本发明的沟部的加工方法,当使用在圆板的侧面具备多个切削刃的旋转工具来对工件进行沟加工时,能够抑制旋转工具的颤动的发生。
另外,能够使旋转工具所受的反作用力分散,因此较之于以往的加工方法能够增加加工余量。
并且,较之于以往的沟部的加工方法,1次能加工的沟部的宽度变大,因此在加工比旋转工具的工具本体的宽度更大的沟部时,能够削减加工的重复次数从而缩短总加工时间。
附图说明
图1A是示出利用单面切削刃型的旋转工具实施以往的沟部加工方法的一个例子的示意图,也是相对于工件从上方观察工件与旋转工具的关系的图。
图1B是示出利用单面切削刃型的旋转工具实施以往的沟部加工方法的一个例子的示意图,也是从加工进行方向的后方观察图1A的关系的图。
图2A是示出利用双面切削刃型的旋转工具实施以往的沟部加工方法的一个例子的示意图,也是相对于工件从上方观察工件与旋转工具的关系的图。
图2B是示出利用双面切削刃型的旋转工具实施以往的沟部加工方法的一个例子的示意图,也是从加工进行方向的后方观察图2A的关系的图。
图3A是从加工进行方向的后方观察使用以往的沟部加工方法形成具有大于旋转工具的厚度的宽度的沟部时的加工顺序的一个例子的截面图,也是示出形成具有第一切入深度的沟部的情况的图。
图3B是从加工进行方向的后方观察使用以往的沟部加工方法形成具有大于旋转工具的厚度的宽度的沟部时的加工顺序的一个例子的截面图,也是示出形成具有第二切入深度的沟部的情况的图。
图3C是从加工进行方向的后方观察使用以往的沟部加工方法形成具有大于旋转工具的厚度的宽度的沟部时的加工顺序的一个例子的截面图,也是示出形成具有第三切入深度的沟部的情况的图。
图4A是示出利用单面切削刃型的旋转工具实施本发明的沟部加工方法的第一实施例的示意图,也是相对于工件从上方观察工件与旋转工具的关系的图。
图4B是示出利用单面切削刃型的旋转工具实施本发明的沟部加工方法的第一实施例的示意图,也是从加工进行方向的后方观察图4A的关系的图。
图5A是示出利用双面切削刃型的旋转工具实施本发明的沟部加工方法的第一实施例的示意图,也是相对于工件从上方观察工件与旋转工具的关系的图。
图5B是示出利用双面切削刃型的旋转工具实施本发明的沟部加工方法的第一实施例的示意图,也是从加工进行方向的后方观察图5A的关系的图。
图6A是示出在采用以往的沟部加工方法时,设置在工具本体的外周面的切削刃切入工件进行加工的状况的示意图。
图6B是示出在采用本发明的沟部加工方法时,设置在工具本体的外周面的切削刃切入工件进行加工的状况的示意图。
图7A是在本发明的沟部加工方法的第一实施例中,将沟部加工至第一深度时的要部放大图。
图7B是在本发明的沟部加工方法的第一实施例中,将沟部加工至第二深度时的要部放大图。
图7C是在本发明的沟部加工方法的第一实施例中,将沟部加工至目标深度时的要部放大图。
图7D是在本发明的沟部加工方法的第一实施例中,对沟部的侧面和底面进行加工时的要部放大图。
图8A是在本发明的沟部加工方法的第二实施例中,将沟部加工至第一深度时的要部放大图。
图8B是在本发明的沟部加工方法的第二实施例中,将沟部加工至第二深度时的要部放大图。
图8C是在本发明的沟部加工方法的第二实施例中,将沟部加工至目标深度时的要部放大图。
图8D是在本发明的沟部加工方法的第二实施例中,对沟部的侧面和底面进行加工时的要部放大图。
图9是示出用于实施本发明的沟部加工方法的加工装置的第一例的立体示意图。
图10A是示出利用图9所示的第一例的加工装置,利用单面切削刃型的旋转工具来对沟部的一个侧面进行加工的状况的立体示意图。
图10B是示出利用图9所示的第一例的加工装置,利用单面切削刃型的旋转工具来对沟部的另一个侧面进行加工的状况的立体示意图。
图11是示出用于实施本发明的沟部加工方法的加工装置的第二例的立体示意图。
具体实施方式
参照图1A至图3C,对与本发明的沟部加工方法进行比较的以往的沟部加工方法的概要进行说明。
图1A和图1B是示出利用单面切削刃型的旋转工具实施以往的沟部加工方法的一个例子的示意图,图1A是相对于工件从上方观察工件与旋转工具的关系的图,图1B是从加工进行方向的后方观察图1A的关系的图。
图2A和图2B是示出利用双面切削刃型的旋转工具实施以往的沟部加工方法的一个例子的示意图,图2A是相对于工件从上方观察工件与旋转工具的关系的图,图2B是从加工进行方向的后方观察图2A的关系的图。
另外,图3A至图3C是从加工进行方向的后方观察形成宽度大于旋转工具的厚度的沟部时的加工顺序的一个例子的截面图,图3A是示出形成具有第一切入深度的沟部的情况的图,图3B是示出形成具有第二切入深度的沟部的情况的图,图3C是示出形成具有第三切入深度的沟部的情况的图。
此外,在图1A至图2B中,旋转工具的旋转轴的左半部分示出旋转工具的停止状态,右半部分示出旋转工具的旋转状态(加工状态)。
如图1A至图2B所示,在以往的沟部加工方法中,使用由圆柱状的躯干部11和圆板状的工具本体12构成的旋转工具(侧刀具)10,其中,所述圆板状的工具本体12是以中心轴与所述躯干部11一致的方式而被一体化形成的。
在工具本体12的外周面,以相互间具有相等间隔的方式安装有多个切削刃13,在相邻的两个切削刃13之间,形成有中间部14。即,在工具本体12的外周面,交互地配置有多个切削刃13和中间部14。
作为适用于以往的沟部加工方法的旋转工具10,可以使用两种类型。
第一种类型的旋转工具10如图1A和图1B所示,具有作为上述的多个切削刃13的位于与工具本体12的外周面平行的方向上的外表面刃13a和位于工具本体12的下表面侧的侧表面刃13b。
该第一种类型的旋转工具10在本说明书中称作“单面切削刃型的旋转工具”。
另一方面,第二种类型的旋转工具如图2A和图2B所示,具有作为上述的多个切削刃13的位于与工具本体12的外周面平行的方向上的外表面刃13a和隔着外表面刃13a与工具本体12的上下表面相向的一对侧表面刃13b。
该第二种类型的旋转工具10在本说明书中称作“双面切削刃型的旋转工具”。
而且,当使得具有这些形状的旋转工具10一边在R方向旋转一边接触并切入工件W时,外表面刃13a切削底面,侧表面刃13b切削侧面,从而在工件W的表面加工出沟部(凹部)G。
在以往的沟部加工方法中,如图1A和图2A所示,在旋转工具10的外周面和工具本体12与工件W相接触的接触点处的旋转方向T(切线方向)与想要加工的沟部的加工进行方向D一致(即,旋转工具10的旋转轴M与沟部的加工进行方向D正交)的状态下,旋转工具10一边在R方向旋转一边向工件W的表面(加工面)切入预定的切入深度L2′。
接下来,在维持旋转工具10的切入深度L2′的状态下,使得旋转工具10与工件W在上述沟部的加工进行方向D上相对移动。
通过上述动作,在工件W的加工面上形成有宽度为L1′、最大深度为L2′的沟部G。
此时,当使用单面切削刃型的旋转工具10时,如图1所示,在沟部G仅对侧表面刃13b与工件W接触的单侧的侧面进行切削加工。
另一方面,在使用双面切削刃型的旋转工具10的情况下,如图2所示,在沟部G,一对侧表面刃13b与工件W相接触,因此形成侧面的两方均被切削加工的沟部G。
如图1以及图2所示,在以往的沟部的加工方法中,通过1次的切入而加工的沟部G的宽度与旋转工具10的工具本体12的厚度大致相同。
因此,在想要加工的沟部G的宽度大于工具本体12的厚度的情况下,例如如图3所示,将想要加工的沟部G的宽度进行5等分,使工具本体12的切入位置向沟部G的宽度方向移动,并反复实施上述的加工方法。
此外,在图3所示的具体例中,对使用图2所示的双面切削刃型的旋转工具10来对沟部进行加工的情况进行说明。
如图3A所示,首先,在想要从工件W的上面侧加工的沟部G的一个侧面附近的工具位置P1形成切入深度L21的第1沟部,接着,一边维持切入深度L21,一边使旋转工具10的工具本体12重复工具位置P2至P5处的加工,来形成第2沟部至第5沟部,由此深度为L21的沟部G1被加工而成。
在此,尽管在图3A中,将第1沟部的工具位置P1配置于想要加工的沟部G的一个侧面附近,但是,也可以将第1沟部的工具位置P1配置于沟部G的中央部进行加工后,在所述第1沟部的左右两侧朝向侧面侧地形成第2沟部至第5沟部。
接下来,将旋转工具10的工具本体12的切入深度设为比L21更大的L22,重复图3B所示的工具位置P6至P10的工具位置处的加工,形成至深度L22为止的沟部G2。
此时,可以与上述的沟部G1的情况同样,以任意的顺序来设定要加工的工具位置P6至P10。
进而,接下来,将旋转工具10的工具本体12的切入深度设为比L22更大的L23,重复图3C所示的工具位置P11至P15的位置处的加工,形成至深度L23为止的沟部G3。
通过这样的顺序,例如能加工出图1B以及图2B所示那样的宽度为L1′且深度为L2′的沟部G。
根据图1至图3所示的以往的沟部的加工方法,如上所述,在旋转工具10的工具本体12的外周安装的切削刃13始终配置为与工件W垂直接触,因此所述切削刃13的外表面刃13a的整面将承受来自工件的切削阻力(反作用力)。
而且,1个切削刃13所加工的切屑的量越多,上述切削阻力越大,因此当增大切入深度、进给速度时,会产生使旋转工具10的旋转轴发生弯曲的挠曲力,若该挠曲力超过预定的阈值,则会在旋转工具10产生断续的颤动。
为了使用与以往同样的旋转工具(侧刀具)10来抑制上述断续的颤动,可以考虑减小工件W相对于工具本体12的切削阻力来减小上述挠曲力,但如图3所示,在1个加工位置能加工的宽度与工具本体12的厚度大致相同,因此为了减小切削阻力,必须减小旋转工具10的进给速度,其结果,沟部的总加工时间变长。
因此,在本发明的沟部的加工方法中,对降低工具本体12的切削刃13所受切削阻力的手法进行锐意探讨的结果是,创造出如下方法:在使上述旋转工具10(工具本体12)的外周面与工件W的接触点处的旋转方向T相对于沟部的加工进行方向D倾斜预定角度α的状态下,一边使旋转工具10旋转一边使该旋转工具10的外周面以预定的切入深度切入至工件W的加工面,然后,使旋转工具10与工件W在沟部的加工进行方向D上相对移动。
以下,使用附图来说明本发明的沟部的加工方法。
(第1实施例)
图4是表示使用单面切削刃型的旋转工具来实施本发明的沟部的加工方法的第1实施例的示意图,图4A是相对于工件从上方观察工件与旋转工具的关系的图,图4B是从加工进行方向的后方观察图4A的关系的图。
另外,图5是表示使用双面切削刃型的旋转工具来实施本发明的沟部的加工方法的第1实施例的示意图,图5A是相对于工件从上方观察工件与旋转工具的关系的图,图5B是从加工进行方向的后方观察图5A的关系的图。
此外,在图4及图5中,均与图1及图2的情况同样,相对于旋转工具的旋转轴,左半部分表示旋转工具的停止状态,右半部分表示旋转工具的旋转状态(加工状态)。
如图4以及图5所示,在本发明的第1实施例的沟部的加工方法中,与以往的沟部的加工方法相同,使用旋转工具10,该旋转工具10包含圆柱状的躯干部11、以及以中心轴与所述躯干部11一致的方式而被一体化的圆板状的工具本体12。在工具本体12的外周面,以可自由装卸的方式彼此等间隔地安装有多个切削刃13,在相邻的2个切削刃13之间,形成有中间部14。即,在工具本体12的外周面,多个切削刃13与中间部14交替配置。
在本发明的第1实施例的沟部的加工方法中,与以往的沟部的加工方法同样,能够使用“单面切削刃型”和“双面切削刃型”这两种类型的旋转工具10。
即,如图4所示,单面切削刃型的旋转工具10具备位于与工具本体12的外周面平行的方向上的外表面刃13a、以及位于工具本体12的下表面侧的侧表面刃13b,来作为多个切削刃13。
另一方面,如图5所示,双面切削刃型的旋转工具10具备位于与工具本体12的外周面平行的方向上的外表面刃13a、以及包夹该外表面刃13a而与工具本体12的上下表面对置的一对侧表面刃13b,来作为多个切削刃13。
另外,形成于多个切削刃13之间的中间部14如图4B以及图5B所示,旨在与旋转工具10的旋转方向R相反的方向上使切削刃13的前面的13c露出,具有沿旋转方向R而半径平滑地缩小的形状。
在本发明的第1实施例的沟部的加工方法中,如图4A以及图5A所示,首先,在使旋转工具10的外周面和工具本体12与工件W的接触点处的旋转方向T(切线方向)相对于想要加工出的沟部的加工进行方向D倾斜角度α(形成迎角)的状态下,使旋转工具10一边沿R方向旋转一边在工件W的表面(加工面)切入预定的切入深度L2。
接下来,在维持旋转工具10的上述角度α以及切入深度L2的状态下,使旋转工具10以及工件W在上述沟部的加工进行方向D上相对移动。
通过这些动作,在工件W的加工面形成宽度为L1且最大深度为L2的沟部G。
在此,关于图4A以及图5A所示的沟部G的加工进行方向D与旋转工具10的倾斜角度α,例如,以以往的沟部的加工方法(即角度α=0)的情况下的旋转工具10的切入深度、进给速度为参考,预先以同一种材质的工件进行初步试验,从而能将倾斜角度α确定为不使该旋转工具10发生颤动的范围。
另外,可以预先任意决定所倾斜的角度α,在所述角度α的状态下,通过初步试验来获得不使旋转工具10发生颤动的切入深度、进给速度等加工条件的范围。
而且,在本发明的第1实施例的沟部的加工方法中,在上述1次加工中的切入深度L2小于想要加工出的沟部的深度的情况下,重复切入旋转工具10的动作和以所述切入深度使工件W与旋转工具10相对移动的动作,直至所述切入深度的累计值达到上述想要加工出的沟部的深度为止。
此时,优选每当重复上述加工时就设定上述角度α。
接下来,参照图6来说明通过上述本申请的第1实施例的沟部的加工方法所得到的效果。
图6是表示在图1、图2、图4以及图5等所示的旋转工具10的工具本体12的外周面所设置的切削刃13切入至工件W进行加工的状况的示意图,图6A示出以往的沟部的加工方法的情况,图6B示出本发明的沟部的加工方法的情况。
此外,图6A以及图6B均是在从外周面朝向旋转工具10的中心的方向上观察切削刃13的图,实线表示当前与工件W接触的切削刃,虚线表示之前一个对工件W实施加工的切削刃。
另外,在以下的针对图6的说明中,在以往的沟部的加工方法与本发明的沟部的加工方法中将切入深度设为相同。
在图6A所示的以往的沟部的加工方法的情况下,即在使工具本体12与工件W的接触点处的旋转方向T与沟部的加工进行方向D一致而进行加工的情况下,切削刃13的外表面刃13a以与旋转工具10和工件W的接触点处的旋转方向T正交的状态进行移动,因此外表面刃13a与工件W的加工面呈直角地进行接触来进行切削加工。
此时,若将连续的切削刃间的进给设为S且将切削刃13从工件W所受的反作用力设为F,则外表面刃13a将承受全部的反作用力F。
另一方面,在为图6B所示的本发明的第1实施例的沟部的加工方法的情况下,即,在工具本体12与工件W的接触点处的旋转方向T相对于沟部的加工进行方向D倾斜了角度α的状态下进行加工的情况下,从工件W所受的反作用力F被分散至外表面刃13a和侧表面刃13b。
此时,假设将连续的切削刃间的进给S设为与图6A相同,则如图6B所示,外表面刃13a所受的反作用力的分量为Fcosα,侧表面刃13b所受的反作用力的分量为Fsinα。
在本发明的第1实施例的沟部的加工方法中,通过在工具本体12与工件W的接触点处的旋转方向T相对于沟部的加工进行方向D倾斜了角度α的状态下进行加工,相对于以往的加工方法中由切削刃13的外表面刃13a承受全部的反作用力F,本发明中切削刃13的外表面刃13a所受的反作用力减小为Fcosα。
因此,在本发明的第1实施例的沟部的加工方法中,能将切削刃13的外表面刃13a从工件W承受的切削阻力(反作用力)减小得比以往更小,因此能使从图4以及图5所示的工具本体12传递至躯干部11的挠曲力小于上述的预定的阈值,其结果是,能抑制旋转工具10的颤动。
另外,在以往的沟部的加工方法中,假定在切削阻力为F的状态下旋转工具10未发生颤动的情况下,根据本发明的第1实施例的沟部的加工方法,通过使旋转工具10倾斜角度α将切削阻力减小至Fcosα,因此能反过来在使旋转工具10倾斜角度α的状态下使切削阻力提升至F那样地,例如可以选择增大切入深度或者增大进给速度等的加工条件。
因此,通过在使旋转工具10与工件W的接触点处的旋转方向T相对于沟部的加工进行方向D倾斜了角度α的状态下进行加工,较之于以往的沟部的加工方法,能增大加工余量。
另一方面,上述切削刃13的侧表面刃13b承受的反作用力Fsinα成为使图4以及图5所示的工具本体12向躯干部11侧弯曲,即与旋转工具10的旋转轴平行的方向的力,因此与使旋转轴扭曲的挠曲力相抵消。
因此,侧表面刃13b承受的反作用力成为抵消上述挠曲力的力,成为使旋转工具10的旋转稳定的助力。
基于以上情况,根据本发明的第1实施例的沟部的加工方法,能使切削刃的外表面刃承受的反作用力减小得比以往的加工方法更小,而且能将切削刃整体所承受的反作用力的一部分转换成用于使工具本体向与旋转工具的旋转轴平行的趋势而使之稳定的分力,因此能抑制旋转工具的颤动的发生。
另外,由于能通过使旋转工具倾斜角度α来将旋转工具承受的反作用力分散至外表面刃和侧表面刃,因此通过较之于以往的加工方法来增大切入深度或进给速度等,能够将加工余量设定得较大。
进而,由于能减小切削刃承受的反作用力,因此,例如在以与以往的沟部的加工方法相同的切入深度以及进给速度进行加工的情况下,切削刃的负荷变小,结果能使切削刃的寿命比以往更长。
接下来,使用图7来说明本发明的第1的实施例的沟部的加工方法的其它效果。
图7是表示在应用本发明的第1实施例的沟部的加工方法来形成沟部时的加工顺序的一个例子的截面图,图7A示出将沟部加工至第1深度时的大致情形,图7B示出将沟部加工至第2深度时的大致情形,图7C示出将沟部加工至目的加工深度时的大致情形,图7D示出对沟部的侧面以及底面进行加工时的大致情形。
此外,在图7所示的具体例中,说明使用图5所示的双面切削刃型的旋转工具10来加工沟部的情况。
此外,设图7所示的沟部具有与通过图3所示的以往的沟部的加工方法所加工出的沟部相同的宽度以及深度。
另外,图7的各截面图示出从沟部的加工进行方向的后方进行观察的状态。
首先,如图7A所示,在使旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D倾斜了角度α1(即图5A中的α=α1的情况下)的状态下一边以预定的旋转数旋转一边切入至深度L21(即图5B中的L2=L21的情况下)(工具位置P1)。
此时,上述角度α1优选采用例如在初步试验等中将切入深度设为L21时旋转工具10不发生颤动的最大的倾斜角度。另外,如图7A所示,在以上述最大的倾斜角度的范围内的角度能够对想要加工的沟部的整个宽度进行加工的情况下,采用能通过1次进给而对沟部的整个宽度进行加工的角度即可。
而且,一边维持上述角度α1和深度L21,一边使工件W和旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D进行相对移动。
通过这样的操作,来加工出至相对于工件W为深度L21为止的均匀宽度的沟部G1。此外,在以角度α1倾斜的状态下的最大加工宽度小于需要的沟部的宽度(例如图3所示的L1)的情况下,通过使上述倾斜状态下的旋转工具10的位置在宽度方向上移动并反复进行加工,来形成期望的宽度的沟部。
接下来,如图7B所示,在使旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D倾斜了比上述α1更小的角度α2(即α2<α1)的状态下,一边旋转一边切入至深度L22为止(工具位置P2)。
在此,角度α2与图7A的情况同样,采用能以1次进给来对沟部的整个宽度进行加工的角度即可。在此情况下,角度α2小于角度α1,因此工具本体12的切削刃13的外表面刃13a承受的切削阻力(反作用力)Fcosα变大,因此需要将角度α2设为相对于图7A的情况旋转工具10不产生颤动的角度(参照图6B)。
而且,一边维持上述角度α2和深度L22,一边使工件W和旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D进行相对移动。
通过这样的操作,加工出相对于工件W的深度为L22的均匀宽度的沟部G2。此外,在沟部G2的加工中也与图7A所示的沟部G1的加工的情况同样,在以角度α2倾斜的状态下的最大加工宽度小于需要的沟部的宽度的情况下,可以使倾斜状态下的旋转工具10的位置在宽度方向上移动来反复进行加工。
接下来,如图7C所示,在使旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D以比上述α2更小的角度α3(即α3<α2)倾斜的状态下,一边旋转一边切入至深度L23(在此将L23设为与沟部的目的深度L2相同)(工具位置P3)。
在此,角度α3与图7A的情况同样,采用能通过1次的进给而对沟部的整个宽度进行加工的角度即可。此外,在此情况下同样,角度α3小于角度α2,因此切削刃13的外表面刃13a承受的切削阻力(反作用力)Fcosα进一步变大,因此需要将角度α3设为不使旋转工具10的颤动发生的角度(参照图6B)。
而且,一边维持上述角度α3和深度L23,一边使工件W和旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D进行相对移动。
通过这样的操作,加工出相对于工件W的深度为L23(即目的深度L2)的均匀宽度的沟部G3。此外,在沟部G3的加工中,也与图7A所示的沟部G1的加工的情况同样,在以角度α3倾斜的状态下的最大加工宽度小于需要的沟部的宽度的情况下,可以使倾斜状态的旋转工具10的位置在宽度方向上移动并反复进行加工。
在此,上述图7A至图7C的加工中,使圆板状的旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D倾斜且相对移动,因此在上述沟部的与加工进行方向D正交的截面,加工面(沟部的内面)成为与椭圆的一部分近似的连续的曲面(例如参照图7C)。
因此,接续图7A至图7C所示的工序,通过追加的工序来实施成为最终的沟部的形状的侧面以及底面的加工。
关于上述的追加的工序,作为其中一个例子,例如如图7D所示,将旋转工具10与沟部的加工进行方向D的倾斜角度α设为零(即设图5A的α=0),在工具位置P4至P11的位置上配置旋转工具10以成为作为目标的沟部的侧面以及底面形状。
而且,通过在工具位置P4至P11的各自的位置上使工件W和旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D进行相对移动,从而对沟部的侧面以及底面进行加工。
通过这样的操作,能使沟部的侧面对工具本体12的侧面形状进行仿形地进行直线加工,能将沟部的底面加工得平坦,从而形成具有相对于工件W为期望的宽度以及深度的沟部G。
如图7所示,根据本发明的第1实施例的沟部的加工方法,较之于图3所示的以往的加工方法,能削减为了得到同一形状的沟部而需要重复的次数。
即,在图3以及图7中,在将欲加工的沟部G的宽度以及深度设为相同的情况下,根据以往的加工方法,沟部的加工进行方向D、与工具本体12和工件W的接触点处的旋转方向T一致,因此在1个工具位置的加工中只能以与工具本体12的厚度对应的宽度来进行切削,故例如在图3中,需要实施工具位置P1至P15这15处的重复加工。
与之对比,在本发明的第1实施例的沟部的加工方法中,通过使工具本体12的与工件W的接触点处的旋转方向T相对于沟部的加工进行方向D倾斜角度α,从而如图7A至图7C所示,投影至与沟部垂直的截面的工具本体12的轨迹成为仿形椭圆的一部分的形状,因此较之于以往的加工方法,能通过1个工具位置的加工来进行更大宽度的切削,例如在图7中,以工具位置P1至P11这11处的重复加工即可完成。
因此,根据本发明的第1实施例的沟部的加工方法,能削减想要加工的沟部G的中央区域的重复次数,其结果是,较之于以往的沟部的加工方法,能缩短沟部的总加工时间。
另外,如上所述,通过在使旋转工具10的与工件W的接触点处的旋转方向T相对于沟部的加工进行方向D倾斜角度α的状态下进行加工,较之于以往的沟部的加工方法,能增大加工余量。
因此,在本发明的第1实施例的沟部的加工方法中,若较之于以往的加工方法能增大切入深度,则例如在图7中,能将为了形成深度L2的沟而进行的3段的切入深度改为以2段的切入深度来进行加工那样的加工条件,从而进步一步获得加工的重复数的削减效果。
此外,即使在将增大旋转工具10的进给速度作为加大加工余量的条件的情况下,由于1个工具位置处的加工时间将缩短,因此其结果仍是带来总加工时间的缩短。
本发明的第1实施例的沟部的加工方法除了上述的效果以外还进一步带来以下效果。
例如,切削刃13装卸自由地安装于旋转工具10的工具本体12的外周面上。
因此,在由长时间的加工或高负荷的加工等而造成切削刃13发生磨耗或损伤的情况下,能够快速地只对所述磨耗或者损伤的切削刃13进行更换,从而能降低旋转工具10的制造及维护成本。
另外,在旋转工具10的工具本体12中,多个切削刃13之间所形成的中间部14意图在与旋转工具10的旋转方向R相反的方向上使切削刃13的前面13c露出,成为半径沿旋转方向R而平滑缩小的形状。
因此,随着旋转工具10的旋转,切削刃13的前面13c始终以与工件相对的方式露出,而且与上述的前面13c相反侧的切削刃13的背面(未图示)被上述中间部14支撑,从而能够在增大切削刃13的耐负载的同时进行顺畅的加工。
(第2实施例)
接下来,使用图8对本发明的第2实施例的沟部的加工方法进行说明。在此,作为沟部的加工方法的应用例,示出在工件形成构成齿轮形状的一部分的沟部的情况。
图8是表示在应用本发明的第2实施例的沟部的加工方法来形成沟部时的加工顺序的一个例子的截面图,图8A示出将沟部加工至第1深度时的大致情形,图8B示出将沟部加工至第2深度时的大致情形,图8C示出将沟部加工至目的加工深度时的大致情形,图8D示出对沟部的侧面以及底面进行加工时的大致情形。
在此,在图8所示的具体例中也说明使用图5所示的双面切削刃型的旋转工具10来对沟部进行加工的情况。
另外,与图7的情况同样,图8的各截面图示出在从沟部的加工进行方向的后方进行观察的状态。
此外,在本发明的第2实施例的沟部的加工方法中,作为本发明的技术特征点的“在工具本体12与工件W的接触点处的旋转方向T相对于沟部的加工进行方向D倾斜角度α的状态下,使工件W与旋转工具10进行相对移动来进行加工”与第1实施例是共通的。
因此,第2实施例中使用的旋转工具10的构成等的说明与图4及图5通用,故省略。
齿轮的齿型形状通常呈齿尖的宽度窄而根部的宽度宽的形状。因此,在工件形成齿轮形状的情况下,所加工的沟部成为如下形状:随着表面侧的宽度变大、深度变深,该沟部的宽度变窄。
因此,在图8所示的第2实施例中,示出形成具有随着上述表面侧的宽度变大、深度变深从而宽度变窄的形状的大致梯形截面的沟部的顺序。
齿轮的齿型形状通常呈齿尖的宽度窄而根部的宽度宽的形状。因此,在工件形成齿轮形状的情况下,所加工的沟部成为如下形状:随着表面侧的宽度变大、深度变深,该沟部的宽度变窄。
因此,在图8所示的第二实施例中,示出形成具有随着上述表面侧的宽度变大、深度变深从而宽度变窄的形状的大致梯形截面的沟部的顺序。
首先,如图8A所示,在使旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D倾斜角度α1(即图5A中的α=α1的情况下)的状态下,一边以预定的转速旋转一边向深度L21(即图5B中的L2=L21的情况下)切入(工具位置P1)。
此时,上述角度α1与第一实施例的情况同样,例如优选采用在初步试验等中将切入深度设为L21的情况下使旋转工具10不发生颤动的最大的倾斜角度。
另外,如图8A所示,在以上述最大的倾斜角度的范围内的角度能对想要加工的沟部的整个宽度进行加工的情况下,采用能通过1次的进给来对沟部的整个宽度进行加工的角度即可。
而且,在维持上述角度α1和深度L21的同时,使工件W和旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D进行相对移动。
通过这样的操作,来加工出至相对于工件W为深度L21为止的均匀宽度的沟部G1。此外,与第一实施例的情况同样,在以角度α1倾斜的状态下的最大加工宽度小于需要的沟部的宽度(例如图5所示的L1)的情况下,通过使上述倾斜状态下的旋转工具10的位置在宽度方向上移动并反复进行加工,从而形成期望的宽度的沟部。
接下来,如图8B所示,在使旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D倾斜了比上述α1更小的角度α2(即α2<α1)的状态下,一边旋转一边切入至深度L22(工具位置P2)。
在此,如上所述,构成齿轮形状的一部分的沟部随着加工深度变深而该沟部的宽度变小,因此使图8B中的旋转工具10倾斜的角度α2处于比α1更小的角度的范围,且采用能通过1次的进给而对沟部的整个宽度进行加工的角度。
在此情况下,与第一实施例的情况同样,角度α2小于角度α1,因此切削刃13的外表面刃13a承受的切削阻力(反作用力)Fcosα变大,故角度α2需要采用不使旋转工具10的颤动发生的角度(参照图6B)。
而且,一边采用上述角度α2和深度L22,一边使工件W和旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D进行相对移动。
通过这样的操作,来加工出至相对于工件W为深度L22为止的均匀宽度的沟部G2。此外,在沟部G2的加工中,可以与图8A所示的沟部G1的加工的情况同样,使倾斜状态下的旋转工具10的位置在宽度方向上移动并反复进行加工。
接下来,如图8C所示,在使旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D倾斜了比上述α2更小的角度α3(即α3<α2)的状态下,一边旋转一边切入至深度L23(在此将L23设为与沟部的目的深度L2相同)(工具位置P3)。
此外,在此情况下同样,角度α3小于角度α2,因此切削刃13的外表面刃13a承受的切削阻力(反作用力)Fcosα进一步变大,故需要将角度α3设为不使旋转工具10的颤动发生的角度(参照图6B)。
而且,一边维持上述角度α3和深度L23,一边使工件W和旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D进行相对移动。
通过这样的操作,来加工出至相对于工件W为深度L23(即目的深度L2)为止的均匀宽度的沟部G3。此外,在沟部G3的加工中也与图8A所示的沟部G1的加工的情况同样,可以使倾斜状态下的旋转工具10的位置在宽度方向上移动来重复进行加工。
接下来,与第一实施例的情况同样,针对作为与通过图8A至图8C的加工所形成的椭圆的一部分相近似的连续的曲面的加工面,通过追加的工序来实施用于形成离最终的齿轮形状更近的沟部的侧面以及底面的加工。
关于该追加的工序,作为其中一个例子,例如如图8D所示,将旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D的倾斜角度α设为零(即设图3A的α=0),并在工具位置P4至P9的位置上配置旋转工具10以成为作为目标的齿轮形状的侧面以及底面。
而且,通过在工具位置P4至P9的各位置上使工件W和旋转工具10相对于沟部的加工进行方向D进行相对移动,从而对沟部的侧面以及底面进行加工。
通过这样的操作,能使沟部的侧面对工具本体12的侧面形状进行仿形而直线加工,且能将沟部的底面加工得平坦,从而形成具有相对于工件W为期望的宽度以及深度的大致梯形截面的沟部G。
而且,关于图8所示的本发明的第二实施例的沟部的加工方法,能通过1个工具位置的加工来进行更大宽度的切削,因此能增大在想要加工的沟部G的中央区域处的加工宽度,其结果是,较之于通过以往的加工方法来形成具有相同宽度以及深度的沟部,能削减加工的重复次数。
此外,尽管在图8中例示了大致梯形截面的沟部来作为齿轮形状的一部分的沟部,但本发明的沟部的加工方法还能适用于所谓的具有渐开线曲线或摆线曲线等的侧面的沟部的加工。
在这些情况下,也能获得在上述想要加工的沟部的中央区域处能削减重复次数这样的本发明的加工方法所带来的效果。
(加工装置的具体例)
图9是表示用于实施本发明的沟部的加工方法的加工装置的第一例的立体示意图。
本发明的沟部的加工方法例如能使用复合加工机或加工中心等工程机械来实施。
如图9所示,实施本发明的沟部的加工方法的工程机械101具备被背面部102、左侧面部103以及右侧面部104包围的近前侧开放的加工区E。
在加工区E,设置有:安装图4或图5所示的旋转工具10来使其旋转以及移动的主轴装置120、使所述主轴装置120在XYZ的3轴方向上移动的移动装置123、以及保持工件W的保持装置130。
在此,在图9中,将工程机械101的上下方向设为X方向,将前后方向设为Y方向,将左右方向设为Z方向。
主轴装置120包括:在前端安装有旋转工具10的旋转头121、以及内置有使所述旋转头121旋转的电机等的本体部122。
旋转工具10安装于上述旋转头121的前端,且绕图9所示的M轴(Mill Shaft,磨轴)旋转。并且,本体部122通过使上述M轴绕着与XZ平面垂直的Y轴沿B方向旋转,从而按照能任意设定与XZ平面的X轴所成夹角α的方式,相对于移动装置123旋转自由地进行安装。
另一方面,工件W例如通过卡盘机构131等而被安装于保持装置130上。此时,保持装置130还能构成为在保持工件W的状态下绕Z轴沿C方向来回转动。
另外,保持装置130可以构成为在上述Z方向上进退自由。
在使用这样的工程机械101来实施本发明的沟部G的加工方法的情况下,例如,在保持装置130保持工件W的状态下,使本体部122沿B方向旋转,将本体部122设定为在XZ平面上相对于X轴呈角度α。
在此状态下,使旋转工具10一边旋转一边驱动移动装置123,从而旋转工具10设置于相对于工件W的端面成为预定的切入深度的位置,然后,通过使本体部122在Z方向上移动,以使工件W相对于旋转工具10进行相对移动。
通过这样的步骤,能实施图4以及图5所示的本发明的沟部G的加工方法。
另外,例如想要在工件W的外周面形成呈齿轮形状的多个相邻沟部G的情况下,在加工完1个沟部G后使工件W沿上述C方向上旋转预定角度,重新将旋转工具10切入预定的切入深度并重复用于执行本发明的沟部的加工方法的动作即可。
关于图9所示的工程机械101,在工件W形成沟部G时,若一旦设定切入深度,则仅通过移动装置123在Z方向上的进给就能进行加工,因此在以直线方式进行沟部的加工的情况下尤其有效。
此外,关于工件W与旋转工具10的相对移动,可以取代本体部122的移动,而通过使保持装置130在Z方向上进退移动来予以实施。
另外,图9所示的工程机械101将图4所示的单面切削刃型的旋转工具10以及图5所示的双面切削刃型的旋转工具10当中的任一者安装于旋转头121,均能进行加工。
但是,在安装单面切削刃型的旋转工具10来实施沟部G的加工方法的情况下,例如在进行图7D或者图8D所示的沟部G的侧面的加工时,切削刃13的侧表面刃13b仅配置于工具本体12的一侧,因此不能使用同一旋转工具10来直接对沟部G的两个侧面进行加工。
使用图10来说明在此情况下的沟部的侧面的加工例。
图10是在第一例的加工装置中使用单面切削刃型的旋转工具10来进行沟部G的侧面的加工的情况下的立体示意图,图10A示出对一个侧面进行加工的情形,图10B示出沟部的另一个侧面进行加工的情形。
单面切削刃型的旋转工具10如图4所示,就工具本体12而言,在与躯干部11相反的一侧的面具有切削刃13的侧表面刃13b,因此在将旋转工具10安装于旋转头121时,侧表面刃13b的加工面成为旋转工具10的下表面侧。
因此,在将单面切削刃型的旋转工具10安装于旋转头121来进行沟部G的侧面的加工的情况下,如图10A所示,按照使旋转头121的M轴在XZ平面上与X轴所成的角度为零(即倾斜角度α=0)的方式使本体部122沿B方向旋转。
而且,使保持工件W的保持装置130沿C方向旋转,并配置于使想要加工的沟部G的一个侧面Ga与旋转工具10的切削刃13的侧表面刃13b相匹配的位置。
在此状态下一边使旋转工具10旋转,一边使工件W和旋转工具10在Z方向上相对移动,从而进行侧面Ga的加工。
此外,在想要加工的沟部G的侧面Ga例如呈齿轮形状(即两侧面非平行)这样的情况下,配合侧面Ga来适当调整旋转工具10在XYZ方向上的位置、保持装置130在C方向上的旋转角度,在此基础上使工件W与旋转工具10在Z方向上的相对移动反复执行,从而能进行具有复杂形状的沟部G的侧面Ga的加工。
而且,在对沟部G的另一个侧面Gb进行加工的情况下,如图10B所示,使保持装置130在C方向上旋转,使工件W的沟部G的位置大致移动180°,并使旋转工具10的位置在Y方向上移动,从而使旋转工具10的切削刃13的侧表面刃13b与沟部G的另一个侧面Gb匹配。
此时,旋转工具10的倾斜角α不变而维持零的状态。
在此状态下一边使旋转工具10旋转,一边使工件W和旋转工具10在Z方向上相对移动,来进行侧面Gb的加工。
此外,在想要加工的沟部G的侧面Gb与侧面Ga并不平行的情况下,与上述的侧面Ga的加工的情况同样,配合侧面Gb来适当调整旋转工具10的XYZ方向的位置、保持装置130在C方向上的旋转角度,在此基础上使工件W与旋转工具10在Z方向上的相对移动反复执行,从而能进行具有复杂的形状的沟部G的侧面Gb的加工。
图11是表示用于实施本发明的沟部的加工方法的加工装置的第二例的立体示意图。
如图11所示,实施本发明的沟部的加工方法的工程机械201具备被背面部202、左侧面部203以及右侧面部204包围的近前侧开放的加工区E。
在加工区E,设置有:安装图4或图5所示的旋转工具10来使其旋转的主轴装置220、使所述主轴装置220在XYZ的3轴方向上移动的移动装置223、以及保持工件W的保持装置230。
在此,在图11中,将工程机械201的左右方向设为X方向,将前后方向设为Y方向,将上下方向设为Z方向。
主轴装置220包含:在前端安装有旋转工具10的旋转头221、以及内置有电机等的本体部222,该电机使该旋转头221旋转。
旋转工具10安装于上述旋转头221的前端,且绕M轴(Mill Shaft)旋转。
保持装置230被左侧面部203以及右侧面部204这两者支撑,包含:绕X轴而在A方向上来回转动的旋转机床231、以及设置于旋转机床231的平面部的旋转工作台232。
工件W例如通过卡盘机构233等而被安装于旋转工作台232上,旋转机床231在将工件W保持于上述卡盘机构233的状态下在A方向上来回转动,从而能将旋转工作台232的旋转轴(N轴)相对于YZ平面的Y轴所形成的角度α任意设定。
在使用这样的工程机械201来实施本发明的沟部的加工方法的情况下,例如,在保持装置230的旋转工作台232保持工件W的状态下使安装于旋转头221的旋转工具10旋转,接下来使旋转机床231在上述A方向上来回转动来设定与YZ平面上的Y轴所成的角度α。
在此状态下,通过一边使旋转工具10旋转一边驱动移动装置223,从而旋转工具10设置于相对于工件W的端面成为预定的切入深度的位置,然后,通过在XYZ方向上控制移动装置223来使旋转工具10在上述N轴的方向上移动,从而使工件W和旋转工具10在N轴的方向上相对移动。
通过这样的步骤,能够实施图4及图5所示的本发明的沟部的加工方法。
另外,例如想要在工件W的外周面形成呈齿轮形状的多个相邻的沟部G的情况下,与图9所示的例子同样,在加工完1个沟部G后通过旋转工作台232使工件W沿上述C方向旋转预定角度,重新将旋转工具10切入预定的切入深度并重复用于执行本发明的沟部的加工方法的动作即可。
图9所示的第一例的工程机械101需要具备使包含旋转头121的本体部122沿B方向旋转的结构。
相对于此,图11所示的第二例的工程机械201能适用于通用的复合加工机,该复合加工机具备具有在上述A方向上来回转动的旋转机床231的保持装置230,因此能在抑制工程机械的成本上升的同时实施本发明的沟部的加工方法。
此外,本发明不限于上述第一实施例以及第二实施例的实施方式,还包含各种变形例。
例如,尽管在上述第一实施例中例示了切削刃为截面四边形且具备外表面刃以及侧表面刃的情况,但还能在使所述外表面刃以及侧表面刃彼此对置的面形成2组,或者使用截面圆形、截面椭圆形来作为切削刃的形状。
通过使用这些构造的切削刃,即使切削刃随着长时间的加工而发生磨耗,也能使切削刃的安装部旋转而向切削刃的加工方向露出新的面,从而能延长切削刃的寿命。
另外,尽管例示了预先通过同一材质的工件进行初步试验来将图4A或图5A所示的沟部G的加工进行方向D与旋转工具10的倾斜角度α确定在不使旋转工具10发生颤动的范围的情况,但例如还能在利用加工仿真软件等来反映了上次的加工余量与剩余的粗加工的加工余量之间的关系的基础上,根据所要加工的沟部的截面形状、上述切削刃的切入深度以及上述工具本体的外径,在每次进行重复的加工时,通过仿真来计算下次的重复加工中的角度α。
根据这样的变更,还能在通过事先的仿真考虑旋转工具的寿命的同时设定最佳的加工余量、加工条件,因此能使加工精度以及加工效率得以提高。另外,由于不需要事先的初步试验,从而能够从整体上降低成本。
另外,尽管在上述第二实施例中例示了将所要加工的沟部应用为齿轮形状的一部分时的情况,但本发明的沟部的加工方法,例如还能适用于针对喷气发动机的机壳的沟加工、梯形螺纹等的螺纹的加工、或者在圆筒构件的外周所形成的螺旋沟的加工等。
进而,尽管在上述第二实施例中例示了具体的齿轮形状的加工,但也可以将基于所述第二实施例中说明的步骤进行的沟部的加工作为粗加工,而后对沟部的侧面部或者底部进行精加工,成为一种齿轮的制造方法。
附图标记
10:旋转工具
11:躯干部
12:工具本体
13:切削刃
13a:外表面刃
13b:侧表面刃
14:中间部
101、201:工程机械
120、220:主轴装置
121、221:旋转头
122、222:本体部
123、223:移动装置
130、230:保持装置
131:卡盘机构
231:旋转机床
232:旋转工作台
233:卡盘机构
Claims (9)
1.一种沟部的加工方法,其特征在于,使用旋转工具在工件上形成具有预定宽度及深度的沟部,所述旋转工具包括圆板状的工具本体及在所述工具本体的外周面等间隔地设置的多个切削刃,
在使所述旋转工具的外周面与所述工件的接触点处的旋转方向相对于所述沟部的加工进行方向倾斜预定角度的状态下,一边使所述旋转工具旋转一边使所述旋转工具的外周面以预定的切入深度切入所述工件的加工面,然后,使所述旋转工具与所述工件在所述沟部的加工进行方向相对移动。
2.根据权利要求1所述的沟部的加工方法,其特征在于,
执行所述预定角度下的所述切入的动作以及所述相对移动的动作,且重复所述切入的动作以及所述相对移动的动作,直至所述切入深度的累计值达到所述沟部的深度为止。
3.根据权利要求2所述的沟部的加工方法,其特征在于,
每当进行所述重复的动作时重新设定所述预定角度。
4.根据权利要求2所述的沟部的加工方法,其特征在于,
每当进行所述重复的动作时减小所述预定角度。
5.根据权利要求3或4所述的沟部的加工方法,其特征在于,
在所述切入深度的累计值达到所述沟部的深度后,在将所述预定角度设定为零的状态下进一步实施所述沟部的底面以及侧面的加工。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的沟部的加工方法,其特征在于,
所述预定角度是根据所述沟部的截面形状、所述切削刃的所述切入深度以及所述旋转工具的外径算出的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的沟部的加工方法,其特征在于,
所述加工是粗加工。
8.根据权利要求7所述的沟部的加工方法,其特征在于,
所述沟部呈齿轮的齿型形状。
9.一种齿轮的制造方法,其特征在于,
在通过权利要求7所述的沟部的加工方法进行粗加工后,进行精加工,使所述沟部成为预定的齿轮的齿型形状的一部分。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/071074 WO2017017720A1 (ja) | 2015-07-24 | 2015-07-24 | 溝部の加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106660143A true CN106660143A (zh) | 2017-05-10 |
CN106660143B CN106660143B (zh) | 2018-04-06 |
Family
ID=56329471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201580029488.3A Active CN106660143B (zh) | 2015-07-24 | 2015-07-24 | 沟部的加工方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10406617B2 (zh) |
EP (1) | EP3243588B1 (zh) |
JP (1) | JP5946984B1 (zh) |
CN (1) | CN106660143B (zh) |
WO (1) | WO2017017720A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110756872A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-07 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种渐变截面的节流槽的加工方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106975781A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-07-25 | 西安煤矿机械有限公司 | 一种螺母安装槽加工刀具及加工方法 |
CN111090930B (zh) * | 2019-11-28 | 2023-07-21 | 内蒙古民族大学 | 基于Solidworks的剐削切屑几何模型构建方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102574221A (zh) * | 2010-04-19 | 2012-07-11 | 山崎马扎克公司 | 切削加工方法及切削加工装置 |
US20130183888A1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-07-18 | United Technologies Corporation | Slot Machining |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1614558A (en) * | 1921-09-30 | 1927-01-18 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Method of cutting elemental slots in cylindrical bodies |
US2191559A (en) * | 1938-05-02 | 1940-02-27 | Nat Broach & Mach | Method of milling flat surfaces |
US2397086A (en) * | 1943-09-27 | 1946-03-26 | Gear Grinding Mach Co | Method and apparatus for cutting keyways |
US2926570A (en) * | 1955-11-07 | 1960-03-01 | Ingersoll Milling Machine Co | Boring machine |
US2887912A (en) * | 1958-05-06 | 1959-05-26 | Beach Russ Company | Boring device for elliptical or the like openings |
US3007373A (en) * | 1959-06-19 | 1961-11-07 | Gleason Works | De-burring device for gear cutting machine |
US3001456A (en) * | 1959-08-14 | 1961-09-26 | Henry C Bober | Milling machine cutter |
US3289501A (en) * | 1964-10-15 | 1966-12-06 | Welch Scient Company | Method of machining a pump stator |
US3796466A (en) * | 1969-08-22 | 1974-03-12 | Ind Modular Syst Corp | Grooved fluid bearing bar |
SU557878A1 (ru) * | 1975-06-04 | 1977-05-15 | Специальное Конструкторское Бюро Алмазнорасточных И Радиально-Сверлильных Станков | Способ тонкого растачивани |
AT358899B (de) * | 1978-06-19 | 1980-10-10 | Linsinger Ernst Dipl Ing Dr | Verfahren zur spanabhebenden bearbeitung von schraubenpumpenspindeln od.dgl. werkstuecken |
DE3006645A1 (de) * | 1980-02-22 | 1981-09-03 | Frantisek 6380 Bad Homburg Flekac | Verbindungselement und das verbindungselement aufnehmende aussparungen zum verbinden zweier maschinenelemente |
JPS5714503A (en) | 1980-05-29 | 1982-01-25 | Rohm & Haas | Nitrodiphenyl ether herbicide |
SU1634725A1 (ru) * | 1988-09-19 | 1991-03-15 | Предприятие П/Я А-1872 | Способ расточки предварительно обработанного отверсти |
US5201618A (en) * | 1991-09-24 | 1993-04-13 | General Motors Corporation | Method for machining an ellipitical bore |
JPH068026A (ja) * | 1992-06-25 | 1994-01-18 | Hitachi Tool Eng Ltd | エンドミルによる切削方法 |
NL9300617A (nl) * | 1993-04-08 | 1994-11-01 | Crown Gear Bv | Werkwijze voor het vervaardigen van een kroonwiel. |
TW301619B (zh) * | 1994-10-07 | 1997-04-01 | Toshiba Machine Co Ltd | |
JP2005096399A (ja) | 2003-09-02 | 2005-04-14 | Tokyo Denki Univ | ボールエンドミル加工方法及びスクエアエンドミル加工方法 |
DE102004006388A1 (de) * | 2004-02-09 | 2005-08-25 | Aleit Gmbh | Wendeplattenfräser |
DE102007031695A1 (de) * | 2007-07-06 | 2009-01-08 | Sandvik Intellectual Property Ab | Verfahren zum Fräsen von Kugelbahnen und Scheibenfräser für Kugelbahnen |
JPWO2009013783A1 (ja) | 2007-07-20 | 2010-09-24 | 住友金属工業株式会社 | 螺旋状の溝を切削により形成する方法および装置 |
DE102008063858A1 (de) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh | Werkzeugmaschine und Verfahren zur Herstellung von Verzahnungen |
SE535171C2 (sv) * | 2010-09-24 | 2012-05-08 | Sandvik Intellectual Property | Kuggfräs jämte bytbart skär härför |
DE102010042835A1 (de) | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Sandvik Intellectual Property Ab | Zahnfräser und Verfahren zum Fräsen der Zähne von Zahngetriebeelementen |
JP5842554B2 (ja) * | 2011-11-09 | 2016-01-13 | 株式会社Ihi | 溝加工方法 |
-
2015
- 2015-07-24 WO PCT/JP2015/071074 patent/WO2017017720A1/ja active Application Filing
- 2015-07-24 JP JP2016519893A patent/JP5946984B1/ja active Active
- 2015-07-24 EP EP15899554.8A patent/EP3243588B1/en active Active
- 2015-07-24 CN CN201580029488.3A patent/CN106660143B/zh active Active
-
2017
- 2017-09-13 US US15/702,760 patent/US10406617B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102574221A (zh) * | 2010-04-19 | 2012-07-11 | 山崎马扎克公司 | 切削加工方法及切削加工装置 |
US20130183888A1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-07-18 | United Technologies Corporation | Slot Machining |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110756872A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-07 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种渐变截面的节流槽的加工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180001403A1 (en) | 2018-01-04 |
EP3243588A1 (en) | 2017-11-15 |
EP3243588B1 (en) | 2020-11-18 |
CN106660143B (zh) | 2018-04-06 |
US10406617B2 (en) | 2019-09-10 |
WO2017017720A1 (ja) | 2017-02-02 |
JP5946984B1 (ja) | 2016-07-06 |
EP3243588A4 (en) | 2018-03-28 |
JPWO2017017720A1 (ja) | 2017-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3094441B1 (en) | Machine and method for machining gear teeth | |
JP5444296B2 (ja) | 連続的なフライス加工プロセスにおいてベベルギヤの歯システムを切削するための方法 | |
CN101301691B (zh) | 沟槽加工方法和成形旋转切削工具 | |
US9278398B2 (en) | Method for machining internally toothed gear and method for dressing tool used for same | |
JP6721223B2 (ja) | 球面インボリュート歯形スパイラルベベルギア歯切法 | |
CN109843492A (zh) | 用于预制齿的工件的硬精加工的滚剃齿刀具和方法 | |
US8905819B2 (en) | Internal gear machining method | |
WO2009017248A2 (en) | Gear machining apparatus and machining method | |
US10295039B2 (en) | Convex gear tooth edge break | |
JP5222125B2 (ja) | 内歯車加工用樽形ねじ状工具 | |
JP2018202565A (ja) | 歯車加工方法及び歯車加工装置 | |
CN106660143B (zh) | 沟部的加工方法 | |
KR20220148166A (ko) | 피가공물 치형 배열체의 치형 플랭크 영역을 기계가공하기 위한 방법, 모따기 공구, 방법을 수행하기 위한 제어 명령어를 갖는 제어 프로그램, 및 기어 절삭기 | |
JP2019123029A (ja) | 歯車加工装置及び歯車加工方法 | |
JP2009034786A (ja) | 歯車加工方法 | |
JP6977494B2 (ja) | 歯切り工具、歯車加工装置、歯切り工具の再研磨方法及び歯切り工具の設計方法 | |
JP6819099B2 (ja) | 歯車加工方法 | |
CN109702276B (zh) | 用于加工锥齿轮工件的齿侧面的方法 | |
JP7073721B2 (ja) | 歯車加工装置及び歯車加工方法 | |
JP4182138B1 (ja) | 歯車加工装置 | |
WO2024009520A1 (ja) | 切刃工具、切刃工具の製造方法 | |
JP2004130434A (ja) | 曲り歯かさ歯車の加工方法 | |
JP2009034785A (ja) | 歯車加工方法 | |
JP3703859B2 (ja) | ボールエンドミル | |
KR20240011689A (ko) | 피가공물 치형 배열체의 치형 플랭크 영역을 기계가공하기 위한 방법, 챔퍼링 공구, 이 방법을 수행하기 위한 제어 명령어를 갖는 제어 프로그램, 및 기어 절삭기 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |