CN108602139B - 使用转动切削工具的凹坑加工方法和凹坑加工用转动切削工具 - Google Patents

Abstract

在棒状主体(4)的表面设置有多个切削刃部(5)的端铣刀(1)以轴线(6)作为中心转动，同时使端铣刀(1)在正交于轴线(6)的进给方向上相对于工件(20)沿着工件移动。在进给方向上的相对移动期间，端铣刀(1)还在轴向上相对于工件(20)移动。结果，彼此分离的多个凹坑(22)形成于工件(20)。在进给方向上相邻的多个凹坑(22)形成于在轴向上彼此移位的位置，同时多个凹坑(22)具有在轴向上重叠的部分。

Description

使用转动切削工具的凹坑加工方法和凹坑加工用转动切削 工具

技术领域

本发明涉及凹坑加工方法，以及使用转动切削工具在工件的表面形成诸如小凹部的凹坑的凹坑加工用转动切削工具。

背景技术

多个诸如小凹部的凹坑可以形成于可以由铝、铜合金、其铸造品、铸铁、树脂等制成的工件的表面。例如，多个凹坑可以在工件的表面形成缎面图案(satin pattern)。在工件上形成凹坑，这是因为凹坑可以减小工件和与工件接触的配合件之间的摩擦阻力。其原理是，例如当工件与配合件接触时，磨损粉末在工件与所述配合件之间产生并积聚，从而引起可能造成摩擦阻力增大的毛边。当磨损粉末被捕获于凹坑时，可以减少归因于磨损粉末的摩擦阻力的增大。在另一情况中，可以在工件与配合件之间填充油以使油可以填充于凹坑。当配合件在凹坑附近通过时，油将被排出凹坑并以高压力(挤压效应)排入配合件与工件之间的空间。该压力使配合件难以与工件接触，因而减小了配合件与工件之间的摩擦阻力。

因此，凹坑可以形成于发动机的活塞、发动机的诸如汽缸、涡轮增压器等的筒状构件的内壁和/或人工关节的接合面等。已知通过激光照射加工凹坑的方法、微小的球以高速与工件碰撞的喷丸方法等。当使用激光照射方法时，工件被加热至高温。结果，可能会出现由于大的热应力施加于工件或浮渣(熔料)附着于工件产生的问题。而且难以去除因激光的使用而形成的鼓胀和浮渣。当使用喷丸方法时，鼓胀可能形成于凹坑周围使得工件可能不平坦。另外，残余应力可能在凹坑周围产生并可能导致工件的变形或破损。

日本特开平10-052998号公报公开了使用诸如铣刀、端铣刀等的转动切削工具装饰工件的表面的方法。利用该方法，在转动切削工具转动的同时，转动切削工具的切削刃与工件的表面稍微接触。以该方式，例如，能够在工件表面上形成具有多个圆的圆点图案。于是，圆以配置成平行于转动切削工具的轴向的方式形成，并且圆还在正交于轴向的进给方向上以等间隔形成。

发明内容

发明要解决的问题

传统上期望通过使用凹坑更均匀地减小摩擦阻力，以及在凹坑内收集较大程度的磨损粉末。还期望毛刺难以在凹坑周围产生或者使凹坑周围的区域平坦。因此，传统上需要通过转动切削工具加工这样的凹坑的方法。可选地，期望用于加工这样的凹坑的转动切削工具。

用于解决问题的方案

本发明的一个方面涉及凹坑加工方法，其用于通过使用转动切削工具在工件形成凹坑。该凹坑加工方法包括：使所述转动切削工具绕着其轴线转动并且使所述转动切削工具在正交于转动轴线的进给方向上沿着工件相对移动，其中所述转动切削工具在棒状主体的外表面具有多个切削刃部。该方法还包括：使所述转动切削工具在轴向上相对于所述工件移动的同时也使所述转动切削工具在所述进给方向上相对于所述工件移动，以便在所述工件形成多个凹坑，其中所述凹坑在所述工件上相对于彼此间隔开。在所述进给方向上并排配置的多个凹坑以在轴向上相对于彼此部分重叠的同时在所述轴向上错开的方式形成。

因此，在进给方向上并排配置的多个凹坑以在轴向上移位的方式彼此部分重叠。结果，凹坑在轴向上分散并且可以配置成在沿进给方向观察工件时总是存在凹坑。

结果，当配合件在进给方向上相对于工件移动时，工件的大部分受在轴向上分散的任意凹坑影响。更具体地，工件与配合件之间产生的磨损粉末可以在进给方向上移动并且被捕获于在轴向上分散的任意凹坑。可选地，可能由凹坑引起的挤压效应可以在轴向上以分散的方式产生。结果，可以减小工件与配合件之间的摩擦阻力并且可以改善工件的耐磨耗性。

根据本发明的另一方面的凹坑加工方法包括使所述转动切削工具绕着其轴线转动并且使所述转动切削工具在正交于所述轴线的进给方向上沿着所述工件相对于所述工件移动，其中所述转动切削工具具有形成于棒状主体的表面的多个切削刃部。以该方式，所述切削刃部形成彼此相对地间隔开的多个凹坑。多个切削刃部并排配置于在所述转动切削工具的所述主体的表面的前缘线(lead edge line)，所述前缘线相对于与所述轴线平行的线具有导程角。随着所述转动切削工具在所述进给方向上移动的同时绕着所述轴线转动，在所述进给方向上并排的所述多个凹坑形成在相对于所述轴向成角度的线上。

因此，沿轴向并排配置的多个凹坑定位成在进给方向上彼此部分重叠并且移位。结果，当沿轴方向观察工件时，凹坑在进给方向上分散并且可以配置成使得凹坑必须总是存在。

因此，当配合件在轴向上相对于工件移动时，工件的大部分受在进给方向上分散的任意凹坑影响。更具体地，工件与配合件之间产生的磨损粉末可以在轴向上移动并且被捕获于在进给方向上分散的任意凹坑。可选地，可能由凹坑引起的挤压效应可以在进给方向上以分散的方式产生。结果，可以减小工件与配合件之间的摩擦阻力并且可以改善工件的耐磨耗性。

附图说明

图1是具有圆筒状内壁的工件的截面图和端铣刀的主视图。

图2是从图1中的箭头II方向观察的端铣刀的仰视图。

图3是当沿径向观察端铣刀的一部分时外周刃的投影图。

图4是加工装置的示意性主视图。

图5是工件保持装置的控制器和加工装置的框图。

图6是工件的局部放大展开图。

图7是工件的展开图。

图8是由切削刃部分形成的凹坑的截面图。

图9是当在端铣刀不在轴向上移动的情况下形成凹坑时工件的展开图。

图10是端铣刀和具有平坦表面的工件的立体图。

图11是端铣刀和具有圆筒状外壁的工件的主视图。

图12是端铣刀和具有截头圆锥状外壁的工件的主视图。

图13是端铣刀和具有圆盘状表面的工件的主视图。

图14是根据另一实施方式的端铣刀的主视图。

图15是在通过图14中的端铣刀形成凹坑时工件的展开图。

图16是根据另一实施方式的端铣刀的主视图。

图17是端铣刀的沿着图16中的线XVII-XVII截取的截面图。

图18是端铣刀的沿着图16中的线XVIII-XVIII截取的截面图。

图19是端铣刀的沿着图16中的线XIX-XIX截取的仰视图。

图20是当沿径向观察图16中的端铣刀的一部分时外周刃的投影图。

具体实施方式

将参照图1至图8说明根据本发明的一个示例性实施方式。如图1所示，端铣刀1是被构造成形成彼此分离的多个凹坑(小的凹部)的转动切削工具。端铣刀1由圆棒状的超硬质合金制成并且连续且同轴地包括杆2、连接部(颈部)3和主体4。杆2具有圆柱状并且如图4所示安装于加工装置100的主轴106。杆2可以具有与主体4相同尺寸的直径，或者当期望增加刚性时如图1所示具有比主体4的直径大的直径。连接部3具有截头圆锥状，并且连接部3具有与杆2直径相同的大直径部3a和与主体4直径相同的小直径部3b。

如图1和图2所示，主体4为直径小的大致圆棒状，并且从连接部3的顶端延伸。主体4可以形成有至少一个或者例如两个槽(出屑槽)9。槽9围绕主体4的外周螺旋地形成并且相对于与纵轴线6平行的线7具有导程角8。例如，当主体4处于展开状态时，槽9可以围绕主体4的外周面相对于纵轴线6以导程角8直线状地延伸。导程角8被确定为1度至40度(例如6度)，其中优选导程角8大于或等于2度，并且在主体4的例如大约半周上形成有槽。槽9具有预定的宽度并且延伸主体4的大致整个长度。

如图1所示，槽9从主体4的基部向顶端13沿逆时针方向(当从图1的顶部观察时)延伸。如图2所示，主体4包括沿着槽9的多个切削刃部5。如图2所示，当沿轴向从底部观察主体4时，一对切削刃部5位于主体4上的相对于彼此以轴线6为中心的对角位置，并且槽9位于该对切削刃部5之间。各切削刃部5包括圆弧刀后面5c、位于刀后面5c的一端的外周切削刃5a、以及从外周切削刃5a朝向轴线6和槽9延伸的前刀面5b。刀后面5c在周向上沿着主体4的外周以大致圆弧的方式延伸。更具体地，刀后面5c具有这样的构造：外周切削刃5a位于离轴线6最远的位置并且随着刀后面5c远离外周切削刃5a而接近轴线6。前刀面5b被构造成平面状或曲面状。

如图1和图3所示，槽9包括以槽9的宽度间隔开的一端缘(前缘线10)和另一端缘。缘线的构造为：在端铣刀1的转动方向上，该一端缘总是在另一端缘的前方。多个切削刃部5沿着槽9的各端缘形成。在轴向上以预定间距11(例如，等间隔地)连续地形成多个切削刃部5。连续的切削刃部5共同限定沿着各槽9延伸的外周刃，结果端铣刀1包括例如两个外周刃。

如图1和图3所示，外周刃具有波纹状，包括连续的圆弧状的峰部和位于峰部之间的谷部。各切削刃部5对应于圆弧状的峰部并且在主体4的径向上向外突出。两列外周刃在轴向上错开至例如与节距11的长度的一半对应的这样的程度。结果，峰部(切削刃部5)位于与相邻列的谷部对应的位置。在主体4的通过轴线6的截面中，各切削刃部5的外周切削刃5a(参照图2)具有大致圆弧状，该大致圆弧状在主体4的通过轴线6的截面中具有预定尺寸的曲率半径12。可以使曲率半径12的尺寸为例如主体4的半径尺寸的70％到130％。

如图4所示，端铣刀1安装于加工装置100。加工装置100包括X轴引导件101、沿着所述X轴引导件101可移动的X方向可移动构件103、相对于X方向可移动构件103在Y方向(如图4所示，进出附图的纸页)上可移动的Y方向可移动构件104和相对于Y方向可移动构件104在Z轴方向上可移动的Z方向可移动构件105。X轴引导件101支撑于支撑基部(未示出)并且在X轴方向上延伸。

X方向可移动构件103包括例如进给螺杆机构的螺母。该螺母通过伺服马达(参照图5，移动用马达126)转动并且相对于设置于X轴引导件101内的螺杆轴移动。可选地，X方向可移动构件103还能够经由伺服马达126通过使用齿条和小齿轮机构相对于X轴引导件101移动。利用伺服马达(参照图5，移动用马达127、128)、使用进给螺杆或者齿条和小齿轮机构，Y方向可移动构件104和Z方向可移动构件105还能够分别相对于X方向可移动构件103和Y方向可移动构件104移动。

如图4所示，Z方向可移动构件105设置有主轴106以便可转动。端铣刀1安装于主轴106使得主轴106可以通过使用伺服马达(参照图5，移动用马达128)等绕着主轴106的纵轴线6转动。可以通过存储于图5中示出的PC120内的控制部123来控制加工装置100的各部件的运动或转动。

如图4所示，工件20由工件保持装置110保持。工件保持装置110包括基部107、保持件109以及能够相对于基部107转动的台108。保持件109包括从台108延伸的臂109a以及相对于臂109a可前后调节的安装于臂109a的保持部109b。一对保持部109b可以通过改变其之间的间隔来保持工件20。台108使用例如伺服马达(参照图5，转动用马达130)等相对于基部107转动，同时通过存储在PC120内的控制部123控制伺服马达(转动用马达130)。

图1和图4所示的工件由例如铝制成并且包括内壁21，其中内壁21可以具有圆筒状。可选地，工件20可以具有通过将圆筒状构件沿周向分割而获得的形状并且工件20的内壁21具有圆弧状。例如，可以将多个分割的工件20组合以形成圆筒状。工件20可以以使径向中心23可以与台108的转动中心一致的方式安装于工件保持装置110。结果，工件保持装置110允许工件20自身绕着径向中心23转动。

加工装置100和工件保持装置110的各部件的运动控制和转动控制可以通过PC120内的控制部(CPU)经由I/F电路124控制。用于操作控制部123的必要命令和数据结构存储于ROM125。关于加工模式的数据、用于工件20的坐标数据和关于主轴106的转动速度的数据等可以例如经由键盘输入并且经由I/F电路121存储于存储器(RAM)122。控制部123基于存储的数据将预定的驱动操作命令传输至各马达126至130，并且各马达126至130可以基于所传输的信号进行预定驱动操作。

如图1所示，端铣刀1和工件20分别安装于加工装置100和工件保持装置110，以使端铣刀1的中央轴线6与工件20的径向中心23彼此平行。此外，以使得轴线6与工件20的径向中心23之间的距离被限定为预定距离的方式确定端铣刀1的位置。具体地，以使得仅切削刃部5的顶端与工件20的内壁21接触的方式确定X方向和Y方向的位置。以该方式，可以确定凹坑22的深度。例如，如图8所示，确定了端铣刀1的位置并且在切削刃部5具有预定尺寸的曲率半径12时可以确定凹坑22的深度33。

如图1所示，以使端铣刀1的轴线6和工件20的径向中心23平行的方式确定端铣刀1和工件20的位置。可以以使得端铣刀1的切削刃部5的顶端(外周切削刃5a)与工件20的内壁21接触的方式确定端铣刀1和工件20的位置。工件20绕着径向中心23转动，同时端铣刀1绕着轴线6转动。端铣刀1的转动速度大于端铣刀1对工件20的内壁21的进给速度，并且在端铣刀1转动时切削刃部5的各外周刃5a形成各凹坑22。

如图6所示，凹坑22形成于沿端铣刀1的轴向(纵向)延伸的多个列以及沿进给方向F(横向)延伸的多个列。配置于沿轴向延伸的列的凹坑22不与端铣刀1的精确轴向平行，而是配置于相对于端铣刀1的精准轴向(附图中的线24)成预定角度26的列。基于端铣刀1的转动速度、端铣刀1的进给速度以及图1所示的导程角8确定角度26。角度26小于导程角8，并且例如可以是导程角8的大约十分之一。

如图6所示，配置于沿轴向延伸的列的凹坑22定位成在进给方向上彼此部分重叠、在进给方向上以间隔错开。例如，两个轴向相邻的凹坑22的位置在进给方向F上移位，以使凹坑22的直径22b的大约一半、更具体地五分之一至三分之一在进给方向F上重叠。可选地，两个凹坑22的位置在进给方向F上可以错开包括直径22b的至少一半的较大宽度。

如图6所示，配置于沿轴向延伸的列的多个凹坑22例如在进给方向F上相继错开。相对于轴向位于最终端(例如，图6中的下端)的凹坑22定位成与位于与前述的沿轴向延伸的倾斜列相邻的多个凹坑22的前端(图6中的上端)的凹坑22部分重叠。因此，多个凹坑22的位置在进给方向F上相对错开以便分散于进给方向F的整个长度。此外，沿轴向观察时，配置于沿轴向延伸的列的凹坑22与位于相邻列的凹坑22部分重叠但不完全重叠。因此，总体地，多个凹坑22的结构构造为凹坑22在整个进给方向F上连续延伸。

当进给F为0时，凹坑22在进给方向F(参照图6)上的直径22b与图2中观察到的宽度22e大致相同，其中所述进给由主体4的直径14和工件20中被切削刃(外周切削刃)5a切削的深度33共同确定。具体地，在进给速度较高时的下切的情况下，凹坑22的形成于进给方向F上的直径22b将较小。然而，凹坑22在进给方向F上的直径22b将与宽度22e大致相同。

更具体地，在凹坑22形成于圆筒状内壁21期间，凹坑22在进给方向F上的直径延长。相反，当如图11所示地在圆筒状外壁51上形成凹坑52时，凹坑52在进给方向F上的直径减小。这是因为切削刃5a与外壁51接触的时间比切削刃5a与内壁21接触的时间短。

另一方面，凹坑22在轴向上的直径22a(参照图6)与图8中示出的宽度22d大致相同。宽度22d由外周切削刃5a(参照图2)的曲率半径12和深度33确定。可以调整端铣刀1的进给速度、转动速度和轴向上的速度，以使凹坑22具有大致圆形。更具体地，可以以使进给方向F上的直径22b与轴向上的直径22a大致相同的方式确定曲率半径12。

如图1所示，通过端铣刀1的每次转动、由相同的切削刃5a(参照图2)形成的凹坑22在进给方向F上并排配置。随着端铣刀1在轴向上移动，配置于沿进给方向F延伸的列的凹坑22以相对于进给方向F的预定角度并排配置。

例如，在进给方向F上相邻的两个凹坑22在轴向上错开，以使各凹坑22的直径22a的大约一半、更具体地五分之一至三分之一与相邻的凹坑重叠。可选地，两个凹坑22的位置移位大于轴向直径22a的宽度的至少一半的宽度。在进给方向F上并排配置的多个凹坑22的位置在例如轴向上的一侧(例如，下侧)相继移位。

如图6所示，在配置于沿进给方向延伸的列的多个凹坑22的后端处的凹坑22(例如，最左侧的凹坑)定位成使得它们与位于相邻列的凹坑22中的前端的凹坑22(例如，最右侧的凹坑)在轴向上部分重叠。因此，多个凹坑22在轴向上相对错开以便在工件的整个轴向上连续延伸。此外，配置于沿进给方向F延伸的列的凹坑22与位于相邻列的凹坑22在轴向上仅部分重叠。此外，凹坑22定位成与位于相邻列的凹坑22在轴向上不完全重叠。因此，多个凹坑22分散，以使在整个轴向上必须总是有任意凹坑22。

如图1所示，端铣刀1可以在轴向上以往复的方式移动。结果，如图7所示，在进给方向上并排配置的多个凹坑22排列成波纹线或锯齿线。特别地，多个凹坑22的位置可以以如下方式确定：使多个凹坑22的位置位于由重复的凹圆弧子单元、重复的凸圆弧子单元、重复的三角形子单元、正弦曲线子单元或余弦曲线子单元的图案组成的列。

如上所述，通过端铣刀(转动切削工具)1形成凹坑22。更具体地，如图1所示，在棒状主体4的表面上具有多个切削刃5的端铣刀1沿着工件20在正交于端铣刀1的轴线6的进给方向F上相对移动，同时端铣刀1绕着其纵轴线6转动。端铣刀1在沿进给方向F的相对移动期间还在轴向上相对于工件20移动。以该方式，多个凹坑22以彼此间隔开的方式形成于工件20。在进给方向F上并排配置的多个凹坑22被形成为彼此部分重叠并且在轴向上彼此移位。

因此，如图6所示，在进给方向F上并排配置的多个凹坑22以间隔错开的方式定位，同时沿着轴向(纵向)部分重叠。因此，凹坑22在轴向上分散并且可以配置成当沿轴向观察工件20时必须总是存在凹坑22。

结果，当配合件(counter piece)在进给方向F上相对于工件20移动时，配合件的大部分受到分散在轴向上的任意凹坑22的影响。更具体地，在工件20与配合件之间产生的磨损粉末可以在进给方向F上移动并且可以被捕获于在轴向上分散的任意凹坑22。可选地，可能由凹坑22引起的挤压效应可以在轴向上以分散的方式产生。结果，可以减小工件20与配合件之间的摩擦阻力并且可以改善工件20的耐磨耗性。

如图1和图6所示，通过使端铣刀1在绕着其纵轴线6转动的同时沿进给方向相对移动，利用相同的切削刃部5形成在进给方向F上彼此相邻的多个凹坑22。各凹坑22在轴向上具有轴向宽度。端铣刀1的绕着轴线6的每一次转动在Z轴方向上的轴向移动小于凹坑的轴向宽度。结果，在进给方向F上彼此相邻的多个凹坑22以轴向错开的方式定位，使得多个凹坑22在轴向上部分重叠。

如图1所示，多个切削刃部5配置于端铣刀1的主体4的表面并且在前缘线10上并排配置，该前缘线10相对于与轴线6平行的线具有导程角8。如图6所示，经由端铣刀1在绕着其纵轴线6转动的同时沿进给方向F相对移动，使多个轴向相邻的凹坑22沿着相对于轴向以预定角度26延伸的列配置。

因此，通过端铣刀1的绕着其纵轴线6的转动，前缘线10上的多个切削刃部5与工件20相继接触。结果，通过端铣刀1在进给方向F上相对于工件20的移动，使多个凹坑22沿着相对于轴线成角度26(例如，比导程角8小的角度)的列并排配置。

如图6所示，在轴向上并排配置的多个凹坑22被形成为在进给方向F上部分重叠并且在进给方向F上相对于彼此移位。因此，凹坑22沿着进给方向F分散并且可以配置成当沿轴向观察工件20时必须总是存在凹坑22。

因此，当配合件在轴向上相对于工件20移动时，配合件的大部分受到分散于进给方向F的任意凹坑22的影响。更具体地，工件20与配合件之间产生的磨损粉末可以沿轴向移动并且可以被捕获于分散在进给方向F上的任意凹坑22。可选地，可能由凹坑22引起的挤压效应可以在进给方向F上以分散的方式产生。结果，可以减小工件20与配合件之间的摩擦阻力并且可以改善工件的耐磨耗性。

如图1所示，工件20具有内壁21，该内壁21具有圆筒状或圆弧截面。以使工件20的内壁21的径向中心23平行于端铣刀1的轴线6的方式沿着工件22安装端铣刀1。通过使端铣刀1在进给方向F以及轴向上沿着工件20的内壁相对移动、同时转动端铣刀1，使凹坑22形成于内壁21。

因此，在进给方向F上并排配置的多个凹坑22以相对于彼此错开的方式定位，同时在工件20的轴向上部分重叠。如果被插入圆筒状工件20的圆柱状或圆筒状配合件沿周向转动，则配合件在轴向分散的凹坑22的大表面区域中受到凹坑22的影响。结果，减小了工件20与配合件之间的摩擦阻力。

此外，如图1所示，端铣刀1在正交于轴线6的进给方向F上相对于工件20并且沿着工件20移动，同时端铣刀(转动切削工具)1绕着其纵轴线6转动。结果，彼此间隔开的多个凹坑22形成于工件20。多个切削刃部5配置于端铣刀1的主体4的表面并且在相对于与轴线6平行的线具有导程角8的前缘线10上并排配置。经由端铣刀1绕着其纵轴线6的转动，通过使端铣刀1在进给方向F上移动，多个凹坑22形成为在相对于轴向以角度26(参照图6)轴向延伸的列上并排配置。

如图1所示，端铣刀1包括棒状主体4、以相对于与主体4的轴线6的平行的线的导程角8形成于主体4的表面的槽9，以及以预定节距11沿着槽9连续形成的多个切削刃部5。如图1和图3所示，切削刃部5与槽9相邻并且在包括轴线6的截面中具有从主体4以圆弧方式突出的形状。

因此，当端铣刀1绕着其纵轴线6转动时，沿着槽9的多个切削刃5a与工件20相继接触。随后，当端铣刀1在进给方向F上移动时，多个凹坑22并排配置于相对于轴线成角度26的列。角度26对应于例如导程角8的十分之一。此外，由于切削刃5a具有圆弧形状，所以在切削工件20时切削刃5几乎不受到应力集中。例如，圆弧形状的切削刃5a比三角形形状等的切削刃5a受到更小的应力集中，因此，切削刃部5几乎不被损坏。

如图3所示，切削刃部5的外周切削刃5a的圆弧形状具有曲率半径12。当半径(直径14的长度的一半)与曲率半径12大致相等时(例如，当使曲率半径12的尺寸为主体4的半径的70％至130％时)，则凹坑22的形状可以被构造为大致正圆形。通过将凹坑22构造成具有的大致圆形形状，可以减小工件20与配合件之间产生的摩擦系数的指向性。然而，当该指向性不必要时，不需要将凹坑构造成具有圆形。具体地，曲率半径与主体半径的尺寸之比不限于、但可以是八分之一、四分之一、二分之一、两倍、四倍或八倍并且可以是椭圆。当外周切削刃的形状是凸平刀刃时，凹坑将具有矩形形状。

如图6等所示，被凹坑22覆盖的面积与待加工的表面积的表面积比为10％至40％。当凹坑22的面积比大于40％时，工件20与配合件的接触面积减小，造成接触区域的压力增大。这是不期望的，因为这可以转而增大磨耗量。另一方面，当凹坑的面积比小于10％时，凹坑22的总面积将减小。这是不期望的，因为不能充分减小摩擦阻力。因此，期望的是将凹坑22与待加工的表面积的表面积比保持在10％至40％。

如图1所示，端铣刀1以使仅切削刃部5的顶端与工件20接触的方式转动以形成凹坑22。因此，凹坑22可以相对浅，使得将减小施加于切削刃部5的载荷。结果，工件20上几乎不形成毛刺，因此，工件20的内壁21能够容易地保持平坦。

如图1所示，多个切削刃部5以导程角8沿着端铣刀1的主体4的外周在周向上分散。因此，当端铣刀1转动时，多个切削刃部5的外周切削刃5a具有时滞地相继切削工件20。因此，与切削刃部5的多个外周切削刃5a同时与工件20接触的情况相比，在任意时间点待施加到端铣刀1的必要的力较小。结果，端铣刀1在加工期间的变形量减小，并且改善了端铣刀1的耐久性。或者，端铣刀1在加工期间的偏转量减小并且凹坑22能够形成于精确的位置。

已经参照上述构造说明了本发明的示例性实施方式，然而，对于本领域技术人员显而易见的是能够在不脱离本发明的范围的情况下做出各种替换、变型和改变。因此，在不脱离所附权利要求的主旨和目的的情况下，本发明的示例性实施方式可以包括所有的各种替换、变型和改变。例如，本发明的示例性实施方式不限于具体构造并且可以如以下将说明的做出变型。

还能够使用图1所示的端铣刀1在工件20中形成多个凹坑22，使得可以获得图9所示的状态。如图9所示，沿着进给方向F上的列并排配置的多个凹坑22与进给方向F平行，使得没有轴向位移。另一方面，在轴向上并排配置的多个凹坑22可以移位，同时在进给方向F上彼此部分重叠。

当如图9所示地形成多个凹坑22时，如图1所示，端铣刀1和工件20以使端铣刀1的轴线6和工件20的径向中心23彼此平行的方式配置。端铣刀1在与轴线6正交的方向上相对于工件20移动。例如，工件20绕着其径向中心23转动。此时，端铣刀1绕着轴线6转动但是不在轴向上移动。以该方式，多个凹坑22以如图9所示分散的方式形成。

因此，如图9所示在轴向上并排配置的多个凹坑22错开，同时在进给方向F上部分重叠。结果，凹坑22沿着进给方向F分散并且可以配置成使得在沿轴向观察工件时必须总是存在凹坑22。结果，当配合件在轴向上相对于工件20移动时，配合件的大部分受到在进给方向F上分散的任意凹坑22的影响。更具体地，工件20与配合件之间产生的磨损粉末可以在轴向上移动并且可以被捕获于在进给方向F上分散的任意凹坑22。

作为图1所示的工件20的替换，还可以在图10所示的工件40上形成凹坑42。工件40是例如具有平坦的平面状表面41的板状形式。表面41具有矩形形状，该矩形形状具有例如长边。以使轴线6与工件40的长边正交的方式安装端铣刀1。端铣刀1绕着其纵轴线6转动，同时齐平地抵靠工件40并因此沿着表面41在长度方向43上相对于工件40移动。

如图10所示，端铣刀1还可以在轴向上移动，同时端铣刀1在纵向(进给方向)43上相对于工件40移动。端铣刀1在轴向上以预定周期前后移动。以该方式，凹坑42类似于图6中的凹坑22地在轴向和进给方向F上分散。例如，在端铣刀1的轴向上并排配置的凹坑42以在进给方向F(长度方向43)上以错开的方式定位，同时在进给方向上相对于彼此部分重叠。在长度方向43(进给方向)上并排配置的凹坑42以轴向错开的方式定位，同时在轴向上相对于彼此部分重叠。

作为图1所示的工件20的替换，还可以在图11所示的工件50上形成凹坑52。工件50具有圆筒状或圆柱状，工件50具有圆筒状外壁51。以使轴线6平行于工件50的径向中心53的方式安装端铣刀1。端铣刀1绕着轴线6转动，同时工件50沿与端铣刀1相同或相反的方向绕着工件50的径向中心53转动。同时，端铣刀1在轴向上移动。以预定周期前后进行轴向移动。

以该方式，凹坑52以类似于图6中的凹坑22的方式在轴向和进给方向F上分散。例如，在端铣刀1的轴向上并排配置的凹坑52可以在进给方向F(周向)上以错开的方式定位，同时在进给方向上相对于彼此部分重叠。在进给方向F上并排配置的凹坑52可以在轴向上以错开的方式定位，同时在轴向上相对于彼此部分重叠。

因此，多个凹坑52以错开的方式定位，同时在工件50的轴向和周向上部分重叠。例如，当工件50相对于工件50可以插入的配合件在周向上转动时，配合件受到在轴向上分散的凹坑52的广泛影响。当工件50在轴向上移动时，配合件受到在周向上分散的凹坑52的广泛影响。结果，当工件50的外壁51沿着配合件移动时，可以减小摩擦阻力。

作为图1所示的工件20的替换，还可以在图12所示的工件54上形成凹坑56。工件54是截头圆锥状或圆锥状，截锥状或圆锥状具有展开时为扇状的外壁55。以使轴线6能够与工件54的侧面齐平抵靠地延伸的方式安装端铣刀1。工件54绕着其径向中心57转动，同时端铣刀1绕着轴线6在与工件54相反的方向上转动。同时，端铣刀1平行于工件54的侧面并在轴向上移动。端铣刀1以预定周期沿着轴向前后移动。

结果，凹坑56以类似于图6中的凹坑22的方式在轴向和进给方向F上分散。例如，在端铣刀1的轴向上并排配置的凹坑56在进给方向F(周向)上以错开的方式定位，同时在进给方向上相对于彼此部分重叠。在正交于轴向的进给方向F上并排配置的凹坑56以轴向错开的方式定位，同时在轴向上相对于彼此部分重叠。

作为图1所示的工件20的替换，可以在图13所示的工件44上形成凹坑48。工件44可以是圆盘状并且可以具有平坦的平面状表面47。以使轴线6与工件44的表面47齐平抵靠地延伸以便在通过工件44的中心46的径向上延伸的方式安装端铣刀1。工件44绕着其中心46转动，同时端铣刀1在与工件44的转动一致的方向上绕着端铣刀1的轴线6转动。同时，端铣刀1沿着工件44的表面47在端铣刀1的轴向(工件44的径向)上移动。端铣刀1在轴向上以预定周期前后移动。

以该方式，凹坑48以类似于图6中的凹坑22的方式在轴向(工件44的径向)和进给方向F上分散。例如，在轴向上并排配置的凹坑48可以在进给方向F(周向)上以错开的方式定位，同时在进给方向上相对于彼此部分重叠。在进给方向F(周向)上并排配置的凹坑48在轴向(径向)上以错开的方式定位，同时在轴向上相对于彼此部分重叠。

作为图1所示的端铣刀1的替换，可以通过图14所示的端铣刀31形成凹坑22。如图14所示，端铣刀31可以包括用于替换图1所示的具有导程角8的槽9的不具有导程角的槽39。端铣刀31包括同轴的杆32、连接部33和主体34。两个线状延伸的槽39可以形成于主体34。槽39不具有导程角并且在轴向上平行于轴线36地延伸。槽39具有预定宽度并且沿轴向在主体34的大致整个长度延伸。

如图14所示，可以在各槽39的一个边缘处形成各外周刃。各外周刃具有波纹状并且包括连续的圆弧峰部，同时谷部位于峰部之间的中央。峰部限定了在径向上从主体34突出的各切削刃部35。两列外周刃以关于轴线36对称的方式定位。在轴向上，两列外周刃以例如各切削刃部35的节距的一半长度移位。

如图14所示，端铣刀31和工件20被设定为端铣刀1的轴线36与工件20的径向中心23彼此平行。端铣刀31在与轴线36正交的方向上相对于工件20移动。例如，工件20绕着径向中心23转动。此时，端铣刀31还在轴向上移动。结果，凹坑22如图15所示地分散。如图15所示在进给方向F上并排配置的多个凹坑22不与进给方向F平行而是错开，同时在轴向上相对于彼此部分重叠。另一方面，在轴向上并排配置的多个凹坑22与轴向平行地定位，因而在进给方向上相对于彼此不移位。

如图15所示，当沿进给方向F观察工件20时，凹坑22在轴向上分散，以使当沿进给方向F观察工件20时必须总是存在凹坑22。因此，当配合件在进给方向F上相对于工件20移动时，配合件的大部分受到在轴向上分散的任意凹坑22的影响。更具体地，工件20与配合件之间产生的磨损粉末可以在进给方向F上移动并且可以被捕获于在轴向上分散的任意凹坑22。可选地，可以在轴向上以分散的方式产生可能由凹坑22引起的挤压效应。结果，可以减小工件20与配合件之间的摩擦阻力并且可以改善工件20的耐磨耗性。

作为图1所示的端铣刀1的替换，可以通过图16所示的端铣刀61形成凹坑。图1所示的端铣刀1包括具有导程角8的槽9。各槽9沿着主体4的大致半周延伸。另一方面，图16所示的端铣刀61包括具有较大的导程角68的槽69。槽69沿着主体64周向地延伸以大致覆盖主体64的整个圆周。

图16所示的端铣刀61同轴地包括杆62、连接部63和主体64，同时两个槽69设置于主体64。各槽69螺旋地形成于主体64的外周并且相对于与轴线66平行的线具有导程角68。特别地，当主体64展开时，槽69可以绕着主体64的外周面相对于轴线6以导程角68直线状地延伸。导程角68被确定为例如10度至40度。各槽69具有预定宽度，并且形成于主体64的大致整个长度和整周。

如图16至图20所示，槽69沿逆时针方向(当从图1的顶部观察时)从主体64的基部延伸到顶端。沿着槽69的宽度方向上的一个边缘70形成多个切削刃部65。多个切削刃部65在轴向上以预定尺寸的节距71配置并且从主体64以圆弧状径向突出。切削刃部65的外周切削刃部65a具有圆弧状，该圆弧状在通过轴线66并且横断槽69的边缘的截面中具有曲率半径72。

如图17至图20所示，一对切削刃部65位于主体64上的以轴线66为中心的对角位置，并且各槽69位于该对切削刃部65之间。各切削刃部65包括在周向上延伸的圆弧刀后面65c、位于刀后面65c的一端的外周切削刃65a、以及从外周切削刃65a延伸的前刀面65b。刀后面65c在周向上沿着主体64的外周以实质上圆弧的方式延伸。更具体地，刀后面65c具有这样的构造：外周切削刃65a位于离轴线66最远的位置，并且刀后面65c随着远离外周切削刃65a而接近轴线66的构造。前刀面65b被构造成平面状或曲面状。

当使用图16所示的端铣刀61形成凹坑时，轴向上并排配置的凹坑可以在沿着相对于轴向以预定角度倾向延伸的列配置。预定角度例如大于图6所示的角度26并且可以具有例如大致两倍的角度大小。

当从杆2、62观察主体4、64时，槽9、69的绕着各自的端铣刀1、61的螺旋方向为逆时针方向，并且当形成凹坑时，主体4、64在顺时针方向上转动。可选地，槽9、69的绕着端铣刀1、61的螺旋方向还可以是顺时针方向，在该情况下，当形成凹坑时，主体4、64可以在顺时针方向上转动。

形成有凹坑的工件可以用于各种部件。例如，所述工件可以用于发动机的汽缸、活塞、曲轴、涡轮增压器。可选地，所述工件可以用于压缩机的部件、人造关节的接合面等。当工件具有将圆筒状分割成子单元获得的形状时，可以共同地组装多个分割的工件以便作为圆筒状使用。

端铣刀1、31、61包括槽9、39、69并且沿着槽9、39、69形成多个切削刃部5、35、65。可选地，端铣刀1、31、61可以不包括槽9、39、69，但是替代地可以具有从主体的外周突出的多个切削刃部。多个切削刃部可以沿着相对于与主体的轴线平行的线具有导程角的前缘线并排配置。可选地，多个切削刃部可以沿着与轴线平行的线平行配置。

端铣刀1、31、61包括并排连续配置的多个切削刃部5、35、65。可选地，端铣刀可以包括分散于外周面的多个切削刃部。

端铣刀1、31、61包括两列切削刃部5、35、65。可选地，端铣刀可以具有一列或三列以上切削刃部。

端铣刀1、31、61是实心的，其中主体4、34、64与切削刃部5、35、65相对于彼此一体地形成。可选地，端铣刀可以具有由安装于主体的尖端形成的切削刃部。尖端可以钎焊到主体或者可以以可更换的方式安装到主体。

在上述实施方式中，当形成凹坑时，通过使工件转动，端铣刀在进给方向上相对于工件移动。可选地，在工件被固定的同时，端铣刀可以在进给方向上相对于工件移动。例如，端铣刀可以安装于诸如关节臂机器人(jointed-arm robot)等的装置。端铣刀可以沿着工件的内壁或外壁的形状移动，同时端铣刀绕着其纵轴线转动。此时，端铣刀可以在轴向上移动。

在以上实施方式中，当形成凹坑时，端铣刀1、31、61在轴向上移动。可选地或另外地，工件可以相对于端铣刀在轴向上移动。

可以在形成有凹坑的工件的表面上应用表面处理。表面处理可以包括例如铬、镍、钛基电镀或者通过PVD、CVD等涂布，以及金刚石CVD、DLC、碳、石墨、树脂、二硫化钼等的涂覆。

多个切削刃部5、65并排配置于具有导程角8、68的前缘线。可选地，多个切削刃部可以被构造成并排配置于展开的端铣刀的主体上的曲线，并且该曲线具有相对于轴线可以具有预定角度。

凹坑在工件表面上具有大致圆形开口的形状。可选地，凹坑可以具有在工件表面上以椭圆形、卵形、方形、菱形、六边形等开口的形状。

切削刃部5、35、65与槽9、39、69邻接并且在包括轴线6、36、66的截面中从主体4、34、64以圆弧的方式突出。圆弧状不仅可以包括正圆而且可以包括椭圆等。此外，切削刃部还可以具有作为圆弧状的替换的三角形形状或凸状平面。

在上述实施方式中，多个切削刃部5、35、65以等节距11、71在轴向上并排配置。可选地，多个切削刃部5、35、65可以以不相等的节距在轴向上并排配置。

在上述实施方式中，设置两列外周刃并且两列外周刃在轴向上移位例如与切削刃部5、35、65的节距的大致一半对应的距离。可选地，两列外周刃可以不在轴向上移位并且各外周刃的切削刃部可以在周向上并排配置。

在上述实施方式中，通过作为转动切削工具的具有杆2、32、62和连接部3、33、63的端铣刀1、31、61形成凹坑。可选地，可以使用不具有杆和连接部的铣刀形成凹坑。

根据图10至图13中的实施方式，当形成凹坑时，端铣刀1在轴向上移动。可选地，可以在端铣刀1不在轴向上移动的情况下形成凹坑。

Claims (7)

1.一种凹坑加工方法，其用于使用转动切削工具在工件形成凹坑，所述凹坑加工方法包括：

使所述转动切削工具绕着其轴线转动并且使所述转动切削工具在正交于所述轴线的进给方向上沿着工件相对移动，其中所述转动切削工具在棒状主体的表面具有多个切削刃部；

使所述转动切削工具在轴向上相对于所述工件移动的同时也使所述转动切削工具在所述进给方向上相对于所述工件移动，以便在所述工件形成多个凹坑，其中所述凹坑在所述工件上相对于彼此间隔开，并且在所述进给方向上并排配置的多个凹坑以在轴向上相对于彼此部分重叠的同时在所述轴向上错开的方式形成，在所述工件上被所述凹坑覆盖的面积与待加工的表面积的表面积比为10％至40％，

所述多个切削刃部的外周刃在所述转动切削工具的所述主体的表面的前缘线上并排配置，所述前缘线相对于与所述轴线平行的线具有导程角，

其中随着所述转动切削工具在所述进给方向上移动的同时绕着所述轴线转动，在所述轴向上并排配置的所述多个凹坑形成在相对于所述轴向成预定角度的线上。

2.根据权利要求1所述的凹坑加工方法，其特征在于，当所述转动切削工具绕着其轴线转动同时沿着所述进给方向相对移动时，通过相同所述切削刃部形成在所述进给方向上并排配置的所述多个凹坑，其中所述多个凹坑中的各凹坑在所述轴向上具有轴向宽度，并且绕着所述轴线每转一圈，所述转动切削工具在所述轴向上的移动量的大小小于所述轴向宽度。

3.根据权利要求1所述的凹坑加工方法，其特征在于，在所述轴向上并排配置的所述多个凹坑定位成在所述进给方向上相对于彼此部分重叠并错开。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的凹坑加工方法，其特征在于，所述工件包括内壁或外壁，其中所述内壁具有圆筒状或圆弧截面，所述外壁具有圆筒状或圆弧截面，

沿着所述工件安装所述转动切削工具使得所述工件的所述内壁或所述外壁的径向中心与所述转动切削工具的轴线平行，并且

随着所述转动切削工具在绕着所述轴线转动的同时在所述进给方向上移动并且相对地沿着所述工件的所述内壁或所述外壁、沿着所述轴向移动，所述多个凹坑形成于所述内壁或所述外壁。

5.一种凹坑加工方法，其用于使用转动切削工具在工件形成凹坑，所述凹坑加工方法包括：

使所述转动切削工具绕着其轴线转动并且使所述转动切削工具在正交于所述轴线的进给方向上沿着所述工件相对于所述工件移动，其中所述转动切削工具具有形成于棒状主体的表面的多个切削刃部，所述切削刃部形成彼此相对地间隔开的多个凹坑，在所述工件上被所述凹坑覆盖的面积与待加工的表面积的表面积比为10％至40％，

多个切削刃部并排配置于在所述转动切削工具的所述主体的表面的前缘线，所述前缘线相对于与所述轴线平行的线具有导程角，随着所述转动切削工具在所述进给方向上移动的同时绕着所述轴线转动，在所述转动切削工具的轴向上并排的所述多个凹坑形成在相对于所述轴向成预定角度的线上。

6.根据权利要求5所述的凹坑加工方法，其特征在于，所述凹坑加工方法还包括：

使所述转动切削工具在所述轴向上相对于所述工件移动的同时所述转动切削工具也在所述进给方向上相对移动，使得在所述轴向上并排配置的所述多个凹坑以在所述进给方向上错开的同时在所述进给方向上相对于彼此部分重叠的方式形成。

7.一种凹坑加工用转动切削工具，其通过权利要求4所述的凹坑加工方法加工所述凹坑，所述切削刃部为具有曲率半径的大致圆弧状，并且所述曲率半径为所述主体的半径尺寸的70％至130％。

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