CN112296362A

CN112296362A - 车辆用车轮的制造方法

Info

Publication number: CN112296362A
Application number: CN201911326379.4A
Authority: CN
Inventors: 稲谷修二郎
Original assignee: Rays Engineering Co Ltd
Current assignee: Rays Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-02-02
Also published as: JP6963833B2; US11684983B2; US20210023608A1; JP2021016935A

Abstract

本发明提供一种车辆用车轮的制造方法，其能够相对于外观面的三维形状面形成基材金属的金属光泽性高的镜子那样的镜面光泽面。车辆用车轮的制造方法包括在外观面的三维形状面上形成外观为基材金属的金属光泽的面的工序。所述工序包括：将车轮主体固定于车床，不是像通常的加工中心那样使用旋转工具，而是使用车刀工具，在使车刀工具的刃尖与所述车轮主体的外观面的三维形状面接触的状态下，一边变更所述车刀工具的朝向以使前刃面相对于所述三维形状面朝向工具行进方向，一边沿着所述三维形状面使所述车刀工具进行三维且连续地相对移动，来实施三维连续切削加工，在所述三维形状面中自动地形成精加工成基材金属露出且金属光泽性高的加工面的镜面光泽面。

Description

车辆用车轮的制造方法

技术领域

本发明涉及一种车辆用车轮的制造方法，涉及相对于外观面的三维形状面形成基材金属的金属光泽性高的镜子那样的镜面光泽面的方法。

背景技术

以往，在车辆用车轮中，为了提高外观性，在外观面上形成使基材金属的一部分露出的光亮面。

作为形成该光亮面的方法，已知有例如用立铣刀(旋转工具)切削外观面而使基材金属露出后，为了提高光亮性而进行抛光研磨的方法(日本专利特开平7-223126号公报、日本专利特开平6-335854号公报、日本专利特开平6-71552号公报、日本专利特开平7-276148号公报)。另外，若实施抛光研磨，则制造工序增加、制造时间增加且成本上升，除此之外，还形成有抛光研磨特有的有浑浊的光泽，因此，为了解决这些问题，还提出了通过一边利用车床使车辆用车轮旋转一边使用金刚石车刀切削加工外观面，从而不需要抛光研磨的方法(日本专利特开平8-34201号公报)。

但是，在利用车床的切削加工中，只能在辐条的顶面或轮辋凸缘外观面侧等特定的一面内形成光亮面，另外，在抛光研磨中，不能精加工成镜子那样的具有高的金属光泽性的面。即，车床加工由于是使刃具抵靠在旋转的工件上来切削工件表面，因此加工范围被限定在容易自动化的二维平面上。因此，在车床中，无法相对于从辐条的顶面到侧面的范围、或装饰窗的内周面等那样的三维形状面形成光亮面。在抛光研磨的情况下，由于一边使工件旋转或使抛光面旋转，一边抵靠抛光面进行研磨，因此抛光研磨面只要是研磨就能够形成高光泽的光亮面，但如果之后进行透明涂饰，则在抛光研磨的特性上，会出现无数的细微的研磨痕，成为有浑浊的光泽，不能精加工成镜子那样的具有高光泽性的面。另一方面，也可以通过加工中心使用旋转工具的立铣刀(多刃切削工具)切削外观面而形成光亮面，但在立铣刀中，由于通过旋转的多刃断续地切削材料表面，因此在立铣刀的加工槽内在相对于工具进给方向交叉的方向上形成多个切削痕迹。因此，立铣刀的切削加工面残留有许多切削痕迹，无法成为镜子那样的具有高光泽度的面。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种车辆用车轮的制造方法，该车辆用车轮的制造方法能够相对外观面的三维形状面形成基材金属的金属光泽性高的镜子那样的镜面光泽面。

本发明所涉及的车辆用车轮的制造方法，

是包括在外观面的三维形状面上形成外观为基材金属的金属光泽的面的工序的车辆用车轮的制造方法，

所述工序包括：以不使车轮主体绕旋转轴旋转的方式进行固定，在使作为切削工具的车刀工具的刃尖与所述车轮主体的外观面的三维形状面接触的状态下，一边变更所述车刀工具的朝向以使前刃面相对于所述三维形状面朝向工具行进方向，一边沿着所述三维形状面使所述车刀工具进行三维且连续地相对移动，来实施三维连续切削加工，在所述三维形状面上自动地形成精加工成基材金属露出且金属光泽性高的加工面的镜面光泽面。

在此，所谓三维连续切削加工是指在使车刀工具接触三维形状面的状态下一边使车刀工具三维且连续地相对移动一边进行切削加工的方法，是与车床加工不同的方法，所述车床加工是使车刀工具与通过车床旋转的工件的二维平面接触的加工。

镜面光泽面成为在由车刀工具切削了的加工槽内在相对于工具进给方向交叉的方向上不残留切削痕迹的加工面，与像抛光研磨面那样形成无数研磨痕的加工面、像立铣刀(旋转工具)的加工面那样在加工槽内形成多个相对于工具进给方向交叉的方向的切削痕迹的加工面不同。

发明效果

根据本发明，能够在实施了利用车刀工具进行的三维连续切削加工的加工槽内，精加工成在相对于工具进给方向交叉的方向上不残留切削痕迹的平滑的加工面。由此，不需要抛光研磨，能够形成具有高反射率的加工面。该加工面反射率高，成为无法在抛光研磨中得到的金属光泽性高的镜子那样的镜面光泽面。而且，该镜面光泽面能够相对于无法通过车床加工形成的外观面的三维形状面连续地形成。因此，即使从各个方向观察作为三维形状面的外观面，也能够使该外观面所具有的镜面光泽面整体或局部地看起来像镜子一样明亮，其结果是，能够提供金属光泽感格外高且外观性优异的车辆用车轮。

附图说明

图1是用于说明在实施方式中的外观面的三维形状面上形成镜面光泽面的方法的示意图。

图2是表示通过实施方式中的三维连续切削加工在外观面的三维形状面上形成镜面光泽面的车辆用车轮的立体图。

图3示意性地示出在形成于辐条的情况下的镜面光泽面中，形成该镜面光泽面的多个加工槽的排列图案的辐条部分的立体图，该图(a)表示纵条纹型图案，该图(b)表示横条纹型图案。

图4是形成于外观面的金属露出部分的放大照片，分别地，该图(a)表示用抛光研磨进行研磨而精加工的加工面，该图(b)表示用双刃球头立铣刀形成的加工面，该图(c)表示用本发明方法的三维连续切削加工形成的加工面(镜面光泽面)。

符号说明

1 车辆用车轮

2 轮辋部

3 轮辐部

4 轮毂安装部

5 辐条

6 装饰孔

7 着色面

8 镜面光泽面

9 车刀工具

10 车轮主体

21 圆筒部

22 轮辋凸缘

23 内侧面

41 轮毂孔

51 顶面

52 侧面

81 加工槽

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

本实施方式是使基材金属相对于车辆用车轮1的外观面的三维形状面露出而形成金属光泽性高的镜子那样的镜面光泽面8的方法。即，是在制造车辆用车轮1时，通过加工机械相对于车辆用车轮1的外观面的三维形状面，如图1所示一边使作为切削工具的车刀工具9三维且连续地相对移动，一边进行切削而使基材金属露出，从而自动地在三维形状面上形成精加工成金属光泽性高的镜子那样的加工面的镜面光泽面8的方法(适当地称为三维连续切削加工)。

通过本方法制造的车辆用车轮1例如是铝合金等轻合金制，由通过铸造或锻造等成型的车轮主体10形成。如图2所示，车辆用车轮1由轮辋部2和轮辐部3构成。另外，本发明方法不论车辆用车轮1的材质等如何都能够应用，另外，也能够应用于轮辋部2和轮辐部3是一体结构还是分割结构的任一类型。

轮辋部2具备圆筒部21和设置在圆筒部21的两个端部的轮辋凸缘22(外侧和内侧)。轮辐部3具备：具有与车辆轮毂嵌合的轮毂孔41的轮毂安装部4；从轮毂安装部4向轮辋部2延伸设置的多个辐条5；和辐条5之间的装饰孔6。车辆用车轮1的外观面是在车辆用车轮1的车辆安装状态下从外侧观察到的轮辋部2以及轮辐部3的表侧面52，包括辐条5的顶面51以及侧面52和外侧的轮辋凸缘22的内周面23等。外观面具有三维形状，例如具有圆角的R状、没有圆角的角状、凸状、凹状等各种立体形状。

车辆用车轮1的外观面具有实施了基调色的彩色涂饰的着色面7和外观为基材金属的金属光泽的镜面光泽面8。在着色面7和镜面光泽面8的上层形成有无色或有色的透明层。着色面7具有在车轮主体10的金属基体上通过涂饰依次形成了底涂层、基调色的彩色涂层、透明涂层的层结构，但不限于这样的层结构，可以是各种各样的层结构。镜面光泽面8是在形成彩色涂层后，或在彩色涂层上形成透明涂层后，通过本方法的三维连续切削加工使基材金属露出，精加工成如镜子的面。另外，本发明方法也可以适用于不具有着色面7的外观面。

镜面光泽面8形成为外观面的三维形状面。三维形状面是具有立体形状的面，是具有相邻的两个面、多个面、曲面、球面、凸面、凹面，扭转面等空间扩展的面。实施方式中的镜面光泽面8形成为从辐条顶面51向辐条侧面52连续的三维形状面。具体而言，辐条顶面51是外径侧大致平坦的平坦面，内径侧为山形，成为向车轮中心方向倾斜地延伸的倾斜面，镜面光泽面8从该辐条顶面51的周向的一半范围形成到辐条侧面52。另外，镜面光泽面8不限于实施方式的位置，可以形成在外观面的三维形状面的某处，例如，可以任意地形成在具有凸部、凹部或台阶部等的辐条顶面51或辐条侧面52、具有弯曲部的装饰孔6的内周面等、或者在辐条顶面51、辐条侧面52、轮辋部2的内周面以及轮辋凸缘22的内周面23中的邻接的两个面上连续的面等具有无法进行车床加工的立体形状的面上。

接着，对镜面光泽面8的形成方法进行说明。

为了形成镜面光泽面8，如上所述，通过利用加工机械使用车刀工具9进行三维连续切削加工而形成。

在本方法中使用的加工机械使用具备四轴以上的加工轴，且在计算机数值控制(CNC)的基础上使各轴超精密地移动的加工机械。该加工机械可以使用在XYZ的直进三轴上具备能够在C方向(绕轴线的方向)自由变更朝向的第四轴的四轴可控的加工机械、或者除了该四轴之外还具备能够在B方向(轴线的倾斜方向)自由变更角度的第五轴的五轴可控的加工机械等。四轴以上的位置控制在安装车刀工具9的主轴与安装工件的车轮主体10的车床之间相对地执行。另外，加工机械基于外观面的三维形状数据，通过计算机数值控制(CNC)使各轴超精密(例如，μm单位的精度)地移动。作为这样的加工机械，例如也可以改良为加工中心的安装工具的主轴不自由旋转而能够将主轴牢固地固定在旋转方向的规定位置。

本方法中使用的车刀工具9使用刃尖为R形状的车刀工具。刃尖的R半径优选使用成为外观面的加工范围的三维形状面的最小R半径以下的刃尖。由此，使车刀工具9的R形状的刃尖相对于外观面的各种三维形状面忠实地与三维形状线接触移动而容易连续地进行切削加工，并且，抑制了刃尖与三维形状面的切削阻力，能够提高切削加工面的平滑性。车刀工具9的刃尖的材质使用适于镜面切削的天然或人工的金刚石，但不限于此，也可以使用cBN烧结体、陶瓷、金属陶瓷、硬质合金等各种材质。

在通过所述加工机械在车辆用车轮1的外观面的三维形状面上形成镜面光泽面8时，将车轮主体10安装于加工机械的车床，将车刀工具9安装于主轴。车轮主体10在前工序中形成成为基调色的着色面7的车轮主体，但也可以是在设计上不具有着色面7的车轮主体10。加工机械的特征在于，不像通常的加工中心那样使用旋转工具，而是相对于固定在车床上的车轮主体10(工件)，通过使车刀工具9沿着车轮主体10的外观面的加工程序来动作。此时，也可以是，将具备车刀工具9的主轴的朝向固定，将车轮主体10连同车床一起作为第四轴在规定的加工范围内通过角度指令使其旋转，或者车轮主体10以及车床不旋转，能够将具备车刀工具9的主轴加上X/Y/Z轴作为第四轴来进行角度指令。即，该加工机械与一般的车床那样没有角度指令，一边使车轮主体10连续旋转一边以X/Z轴的二维方式移动车刀的加工不同。另外，加工机械也可以是具备ATC(自动工具更换装置)，通过自动更换进行车刀工具9的安装的机械。在该情况下，能够通过同一加工机械进行车轮主体10的外形的粗切削加工、孔加工等利用通常的旋转工具的加工，不使用多个机械就能够高效且经济地制造车辆用车轮1。

然后，使加工机械动作，基于预先输入的车轮主体10的外观面的三维形状数据，通过计算机数值控制(CNC)一边超精密地对车刀工具9进行位置控制一边使车刀工具9移动，以使外观面的三维形状面的基材金属露出的方式进行切削加工。此时，在使车刀工具9的刃尖与车轮主体10的外观面的三维形状面接触的状态下，一边变更车刀工具9的朝向以使前刃面相对于三维形状面朝向工具行进方向，一边进行沿着三维形状面使车刀工具9三维且连续地精密(例如，μm单位的精度)地相对移动的三维连续切削加工。在进行该三维连续切削加工时，为了使车刀工具9沿着三维形状面移动，进行位置控制以使刃尖的位置与三维形状面的凹凸或相邻的两个面之间的凸角等三维形状连续地一致。另外，为了使前刃面朝向工具行进方向，对车刀工具9进行位置控制，以使前刃面相对于三维形状面保持在一定范围内，同时使前刃面的朝向与加工线的朝向连续地一致。

通过该三维连续切削加工，在外观面的三维形状面的加工范围内，使车刀工具9以相同间距向同一方向移动，由车刀工具9的移动轨迹形成一条一条的线状的浅的加工槽81。由此，在三维形状面的加工范围内，通过车刀工具9的移动轨迹，多个加工槽81在同一方向上延伸、平行且等间隔地精密地形成，自动地形成基材金属的露出的镜面光泽面8。

这样，在镜面光泽面8中，在同一方向上延伸且平行且等间隔地精密地排列有多个浅的加工槽81。多个加工槽81的排列图案可以是如在轮辐部3的径向上延伸的纵条纹型图案(参照图3(a))、在轮辐部3的周向上延伸的横条纹型图案(参照图3(b))、在倾斜方向上延伸的斜条纹型图案(未图示)等那样的各种图案。另外，也可以任意设定各加工槽81的间隔。

在形成镜面光泽面8之后，为了进行着色面7和镜面光泽面8保护或覆盖等，在整个外观面上涂饰无色或有色的透明涂料，形成无色透明或有色透明的透明层。由此制造出在外观面的三维形状面上形成有着色面7和镜面光泽面8的车辆用车轮1。

根据以上的镜面光泽面8的形成方法，能够在利用车刀工具9实施了三维连续切削加工的加工槽81内，精加工成在相对于工具进给方向交叉的方向上不残留切削痕迹的平滑的加工面，不需要抛光研磨，就能够形成具有高反射率的加工面。由该加工面形成的镜面光泽面8的反射率高，具有无法通过抛光研磨得到的高的金属光泽性，成为镜子那样的面。而且，该镜面光泽面8能够相对于无法通过车床加工形成的外观面的三维形状面连续地形成。因此，即使从各个方向观察作为三维形状面的外观面，也能够使该外观面所具有的镜面光泽面8整体或局部地看起来像镜子一样明亮，其结果是，能够提供金属光泽感格外高且外观性优异的车辆用车轮1。

另外，镜面光泽面8是多个加工槽81沿同一方向延伸、平行且等间隔地精密(例如μm单位)地排列的加工面，因此无论从哪个方向观察三维形状的镜面光泽面8，都能够出现高的金属光泽感。即，在三维形状面上加工槽81在长度方向上弯曲的部位，也能够相对加工槽81的长度方向进行光反射，此外，在三维形状面的弯曲方向上排列有多个加工槽81的部位，能够沿着这些加工槽81的排列方向进行光反射。因此，能够使镜面光泽面8发亮而使可见的范围为大范围。

另外，由于平行且等间隔地排列多个加工槽81，因此如果使各加工槽81的间隔变窄，则能够降低沿加工槽81的长度方向延伸的加工轨迹线(残留于加工槽81的两个宽度的侧壁部分)的高度(例如，平均高度1μm以下)，表面粗糙度变得更小而能够进一步提高反射率，能够进一步提高镜面光泽面8的镜面程度。另外，即使在不使各加工槽81的间隔变窄的情况下，通过将加工槽81形成得尽可能浅，也能够降低由加工槽81形成的加工轨迹线的高度(例如，平均高度1μm以下)，能够减小表面粗糙度，进一步提高反射率。

为了验证以上效果，对本发明方法的基于三维连续切削加工的加工面(镜面光泽面8)、作为与其对比的抛光研磨精加工的研磨面以及利用球头立铣刀的加工面分别放大五十倍进行了观察。

如图4(a)的放大照片所示，抛光研磨面通过抛光的旋转在随机的方向上形成无数研磨痕，成为整体上白色浑浊的光泽性差的面。如图4(b)的放大照片所示，双刃球头立铣刀的加工面在通过球头立铣刀形成的多个加工槽内，在相对于工具进给方向交叉的方向上形成有多个由多刃的旋转刃形成的切削痕迹，成为整体上带白色的光泽性差的面。与此相对，如图4(c)的放大照片所示，本发明方法的基于三维连续切削加工的加工面在通过车刀工具9形成的多个加工槽81内，在相对于工具进给方向交叉的方向上不残留切削痕迹而平滑地进行精加工，另外，确认了加工面整体上成为像镜子一样明亮且光泽性优异的面。

另外，在未涂饰透明层的情况下，且在将透明层改变其厚度而形成的情况下，利用测定机(堀场制作所制的高光泽光泽度检测仪IG-410)对实施了本发明方法的三维连续切削加工的辐条顶面51的镜面光泽面8的正反射率(入射角60°)进行了测定。作为对比，对于在抛光研磨后形成了透明层的市售产品(装备于BMW M5、M6的系列的FUCHS公司制的车辆用车轮)的辐条顶面的光亮面的正反射率(入射角60°)，也利用所述的测定机进行了测定。

其结果是，在所述市售产品(抛光研磨+透明层)中，正反射率为39.1％。与此相对，在根据本发明的方法的镜面光泽表面8中，正反射率在透明未涂饰时为73.6％，在将透明层分别形成为20±5μm厚、35±5μm厚和45±5μm厚的情况下的正反射率分别为69.0％、68.9％和70.6％，与所述市售产品相比具有较高的反射率。由此，确认了根据本发明方法的镜面光泽面8即使在形成了透明层的情况下正反射率也为68％以上，与抛光研磨后形成了透明层的市售产品相比，具有格外高的正反射率，具有镜子那样的高的金属光泽性。另外，也确认了根据本发明方法的镜面光泽面8即使在形成了透明层的情况下，与透明未涂饰的情况相比，正反射率也不会大幅降低，而是依然能够保持镜子那样的高的金属光泽性。

另外，本发明不限于上述实施方式，在权利要求书的记载以及其等同的范围内能够实施各种变更。

Claims

1.一种车辆用车轮的制造方法，其特征在于，

包括在外观面的三维形状面上形成外观为基材金属的金属光泽的面的工序，

2.根据权利要求1所述的车辆用车轮的制造方法，其特征在于，

所述车刀工具使用如下车刀工具：刃尖为R形状，且该刃尖的R半径小于或等于所述三维形状面的加工范围的最小R半径。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用车轮的制造方法，其特征在于，

在所述三维连续切削加工中使用的加工机械使用如下加工机械：能够进行四轴以上的轴控制，并且能够基于所述三维形状面的三维形状数据进行计算机数值控制。

4.根据权利要求1或2所述的车辆用车轮的制造方法，其特征在于，

还具有在形成所述镜面光泽面之后，进行无色透明或彩色透明的涂饰的工序。

5.根据权利要求1或2所述的车辆用车轮的制造方法，其特征在于，

即使在所述镜面光泽面上形成了透明层的情况下，入射角为60°的正反射率也具有68％以上。

6.根据权利要求1或2所述的车辆用车轮的制造方法，其特征在于，

所述镜面光泽面在辐条的顶面、辐条的侧面、轮辋部的内周面以及轮辋凸缘的内周面中的至少邻接的两个面上连续地形成。

7.根据权利要求1或2所述的车辆用车轮的制造方法，其特征在于，

所述外观面具有将辐条的顶面向一个侧面侧扭转了的扭转面，在该扭转面上形成所述镜面光泽面。

8.根据权利要求1或2所述的车辆用车轮的制造方法，其特征在于，

所述镜面光泽面形成在进行了彩色涂饰的着色面的一部分上。