CN1748920A - 切削部件及具有该切削部件的镜面加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种切削部件以及具有该切削部件的镜面加工装置，该切削部件可以对被加工物切削产生的切屑进行抑制，使其不能滞留或者咬入，并且还可以抑制切屑的飞散。本发明的切削部件(201)备有：旋转轴(18)；安装在该旋转轴(18)的前端的大致圆形的铣刀(13)；护罩(16)，具有包围该铣刀(13)的侧面(13a)的凹部(19)并在铣刀(13)的前表面侧开口；在凹部(19)的大致圆形截面的中心具有原点(O)并将铣刀(13)相对于被加工物相对移动的方向(A)作为X轴正向的XY正交坐标系中，旋转轴(18)的轴心(S)位于第4象限，且，连结原点(O)与旋转轴(18)的轴心(S)的直线(L)、和从原点(O)朝向正向的X轴所成的角(θ)为0～90°，吸引管道(17b)位于第3象限。此外，本发明的镜面加工装置是备有该切削部件的镜面加工装置。

Description

切削部件及具有该切削部件的镜面加工装置

技术领域

本发明涉及具有铣刀的切削部件以及具有该切削部件的镜面加工装置。

背景技术

以往，在对由塑料、金属等构成的被加工物的表面或端面进行切削加工时，常常会用到铣刀。该铣刀包括例如大致圆形的刀杆、和安装在该刀杆前表面的多个刀头。在刀杆上安装有与其前表面正交的旋转轴，在该旋转轴旋转的同时，刀杆一边旋转一边与被加工物平行地相对移动，由此对被加工物进行切削加工。在这样的铣刀上安装有护罩，以防止在切削加工时产生的切屑飞散。该护罩通常具有包围铣刀侧面及背面的凹部，在铣刀的前表面侧开口。

例如，在专利文献1中，公开了备有切削部件的镜面加工装置，而该切削部件具有上述那样的铣刀。根据该镜面加工装置，可以利用快速切削方法连续地粗切削及精切削加工被加工物的端面，所以能够以低成本且简单地进行平滑性高的镜面加工。

然而，因为用具有铣刀的切削部件进行切削就会大量产生被加工物的切屑，所以有时该切屑会滞留或咬入铣刀与护罩之间的间隙、以及铣刀与旋转轴之间的间隙等中，从而给铣刀的旋转带来不良影响。此外，被加工物的切屑四处飞散，会污染作业环境或者附着在产品上。特别是，在塑料的切削加工中，如果产生的切屑向周围飞散，那么带有静电的切屑就会附着并堆积，清扫起来非常麻烦。

在专利文献2中，提出了铣刀的切屑吸引处理装置。根据该装置，在护罩内形成扩径区域，将切削时产生的切屑导引到该扩径区域中，并通过吸引管道送入到集尘器中，从而可以强制地吸引回收切屑，切屑不会向四周飞散。

可是，根据专利文献2记载的装置，不能说被加工物的切屑的飞散防止效果或者吸引排出效果就一定足够了，此外，不能得到以下效果：抑制切屑滞留或咬入铣刀与护罩之间的间隙、以及铣刀与旋转轴之间的间隙等中。

专利文献1：特开2003-220512号公报

专利文献2：实开平7-33543号公报

发明内容

本发明的课题在于提供一种切削部件以及具有该切削部件的镜面加工装置，该切削部件可以对被加工物切削产生的切屑进行抑制，使其不能滞留或者咬入，并且还可以抑制切屑的飞散。

本发明者们为了解决上述课题而进行了潜心研究，其结果发现：将使铣刀旋转的旋转轴的轴心从护罩凹部中心向规定区域一侧错开(偏心)地配置，可以抑制被加工物切削产生的切屑，使其不能滞留或者咬入，还可以抑制切屑的飞散，基于上述发现作出了本发明。

即、本发明的切削部件以及具有该切削部件的镜面加工装置，具有以下构成。

(1)一种切削部件，备有：旋转轴；安装在该旋转轴的前端的大致圆形的铣刀；护罩，具有包围该铣刀的侧面及背面的凹部，在铣刀的前表面侧开口；吸引管道，为了吸引除去由于切削产生的切屑而配置在前述护罩上；由与前述铣刀的前表面平行的平面将前述护罩切断所得的截面上的前述凹部为大致圆形，其特征在于，在前述护罩截面上的前述大致圆形凹部的中心具有原点、并将前述铣刀相对于被加工物相对移动的方向作为X轴正向的XY正交坐标系中，前述旋转轴的轴心位于第4象限，而且，连结前述原点与前述旋转轴的轴心的直线L、和从原点朝向正向的X轴所成的角θ为0～90°，前述铣刀在以第1象限、第2象限、第3象限、第4象限的顺序移动的方向上旋转，前述吸引管道位于第3象限。

(2)如(1)所述的切削部件，前述角θ为30～60°。

(3)如(1)或(2)所述的切削部件，位于前述直线L的延长线上的前述铣刀的侧面、和位于前述直线L的延长线上的前述凹部的侧面之间的距离a为3～8mm，位于从原点朝向负向的Y轴上的前述铣刀的侧面、和位于从原点朝向负向的Y轴上的前述凹部的侧面之间的距离b为5～12mm，再者，前述距离a、b满足a＜b的关系。

(4)如(1)～(3)的任一项所述的切削部件，在前述护罩的开口的一部分上安装有飞散防止板。

(5)如(1)～(4)的任一项所述的切削部件，在前述护罩的外侧面上安装有飞散防止刷。

(6)如(1)～(5)的任一项所述的切削部件，前述凹部的侧面和/或底面实施了非粘附加工。

(7)一种镜面加工装置，包括：前述(1)～(6)的任一项所述的切削部件；用于固定保持前述被加工物的工件保持器；用于使前述铣刀以其前表面相对于前述被加工物的端面平行的方式相对移动的进给机构。

根据前述(1)记载的切削部件，在上述XY正交坐标系中，通过将旋转轴的轴心配置在第4象限，使得该第4象限中的铣刀的侧面与凹部侧面之间的间隙(距离)比其他区域要窄(短)，使在第4象限中由铣刀的旋转产生的气流的速度提高，减小切屑的自由度。由此，在进行被加工物的切削的区域(第1象限与第4象限的边界即X轴的周边)中产生的被加工物的切屑在空气流速高的第4象限中被加速，搭乘沿着铣刀的侧面与凹部的侧面的气流被输送到铣刀的旋转方向、即第3象限。因为该输送的切屑被配置在第3象限的吸引管道吸引回收，所以切屑不会向四周飞散，从而可以抑制飞散，并且可以抑制切屑的滞留以及咬入。

如前述(2)所述，直线L与X轴所成角θ优选地为30～60°，进而，如前述(3)所述，更优选地，位于直线L的延长线上的铣刀的侧面、和位于直线L的延长线上的凹部的侧面之间的距离a，位于从原点朝向负向的Y轴上的铣刀的侧面、和位于从原点朝向负向的Y轴上的凹部的侧面之间的距离b处于上述范围内。通过将旋转轴偏心在这样的区域，可以进一步提高切屑的输送性，从而进一步提高抑制切屑飞散、滞留、咬入的效果。

在本发明中，如前述(4)、(5)所述，可以在护罩的开口的一部分上安装飞散防止板，也可以在护罩的外侧面上安装飞散防止刷。由此，可以更可靠地防止切屑的飞散。

如前述(6)所述，可以对凹部的侧面和/或底面实施非粘附加工。由此，切屑难以附着在凹部的侧面和底面上，可以更可靠地防止滞留、咬入。

根据前述(7)记载的镜面加工装置，因为具有上述那样的切削部件，所以切屑飞散、滞留、咬入得到抑制，可以长时间、高精度地进行稳定的切削加工，并防止切屑污染作业环境或者附着到产品上。

附图说明

图1(a)是表示本发明的切削部件的主视图，图1(b)是其C-C线剖视图。

图2(a)是表示用本发明的切削部件对被加工物进行切削时的位置关系以及切屑轨迹的主视图，(b)是将其一部分剖开所得的剖视图。

图3(a)是表示在护罩的开口的一部分上安装有飞散防止板、在护罩的外侧面上安装有飞散防止刷的状态的主视图，(b)是其侧视图，(c)是表示(a)的其他方式的主视图。

图4是表示本发明的镜面加工装置的主视图。

图5是图4所示的镜面加工装置的侧视图。

具体实施方式

(切削部件)

以下，对于本发明的一实施方式的切削部件进行详细说明。图1(a)是表示本发明一实施方式的切削部件的主视图，图1(b)是其C-C线剖视图。

如图1(a)、(b)所示，该切削部件201备有：大致圆形的铣刀13和护罩16，铣刀13具有旋转轴18、安装在该旋转轴18前端且与旋转轴18的轴心S正交的前表面。铣刀13包括大致圆形的刀杆14和安装在该刀杆14的前表面上的刀头15。护罩16具有包围铣刀13的侧面13a以及背面13b的凹部19，在铣刀13的前表面侧开口。即、凹部19的侧面19a和底面19b分别包围铣刀13的侧面13a和背面13b。用与铣刀13的前表面平行的平面将护罩16切断所得的截面上的凹部19为大致圆形。

在此，在护罩16的截面中的前述大致圆形凹部的中心上具有原点O、并且以铣刀13相对于被加工物相对移动的方向A为X轴正向的XY正交坐标系中，旋转轴18的轴心S位于第4象限。

此外，在XY正交坐标系中，连结原点O与旋转轴18的轴心S的直线L、和从原点O朝向正向的X轴所成的角度θ为0～90°，优选地为30～60°、更优选为40～50°、最优选为约45°。

进而，位于直线L的延长线上的铣刀13的侧面13a、和位于直线L的延长线上的凹部19的侧面19a之间的距离以3～8mm为宜，位于从原点O朝向负向的Y轴上的铣刀13的侧面13a、和位于从原点O朝向负向的Y轴上的凹部19的侧面19a之间的距离b以5～12mm为宜。此时，距离a、b的关系满足a＜b的关系。

在护罩16上，在XY正交坐标系的第3象限的区域上，配置有在凹部19的侧面19a上具有吸引口的吸引管道17b，在XY正交坐标系的第2象限的区域上，配置有在凹部19的底面19b上具有吸引口的吸引管道17a。这些吸引管道17a、17b至少其吸引口的中心在第3象限、第2象限上，吸引口的一部分可以位于第1象限或第4象限上。

凹部19的截面形状不是标准的圆形也可以，至少在铣刀13的侧面13a与凹部19的侧面19a不接触的范围内为大致圆形即可。即、如图1(a)所示，可以是被局部切掉(双点划线所示的圆弧部分)的形式。

此外，在护罩16的前表面上，沿着被加工物(未图示)相对移动的路径形成有比两侧的面16b更为凹陷的凹面16a。如图1(b)所示，刀头15的前端可以调节长度，以便使其位于含有凹面16a的平面、和含有其两侧的面16b的平面之间。

从正面观察该铣刀13时，铣刀13的刀头15在以第1象限、第2象限、第3象限、第4象限的顺序移动的方向B上旋转。又，铣刀13相对于被加工物在方向A上相对移动。因此，可以是铣刀13相对于静止的被加工物在A方向上移动，也可以是被加工物相对于静止的铣刀13在与A方向相反的方向上移动。

图2(a)是表示用切削部件201对被加工物2进行切削时的位置关系以及切屑轨迹的主视图，(b)是将其一部分剖开所得的剖视图。铣刀13一边由于旋转轴18的旋转而自转，一边相对于邻近其配置的被加工物2在箭头A方向上相对移动。刀头15由于铣刀13的旋转而依次通过位置T1、T2、T3，在位于该位置T1～T3的范围时对被加工物2的端面进行切削。由此，被加工物2的端面被切削到图2(b)所示的单点划线的位置。该切削位置可以通过改变刀头15的长度或者改变被加工物2的端面与铣刀13之间的距离而进行调节。

这样用切削部件201对被加工物2的端面进行切削时，产生被加工物2的切屑。例如，在刀头15位于位置T1时产生的切屑划出双点划线K1所示的轨迹进行移动。即、向处于位置T1的刀头15的移动方向飞出的切屑被凹部19的侧面19a弹回，改变方向，向吸引管道17b的方向移动，被吸收管道17b回收。同样地，在刀头15位于位置T2、T3时产生的切屑分别划出双点划线K2、K3所示的轨迹进行移动，被吸收管道17b回收。不能被第3象限的吸收管道17b回收的切屑则由第2象限的吸引管道17a回收。

在本实施方式中，在XY正交坐标系中，通过将旋转轴18的轴心S配置在第4象限，使得距离a比其他区域要窄，使在第4象限中由铣刀13的旋转产生的气流的速度提高。由此，在进行被加工物2的切削的区域(第1象限与第4象限的边界即X轴的周边)中刚刚产生被加工物2的切屑后，该切屑在空气流速高的第4象限中被加速，搭乘沿着铣刀13的侧面13a与凹部19的侧面19a的气流被输送到第3象限一侧，所以切屑不会向四周飞散，从而可以抑制飞散，并且可以抑制切屑的滞留以及咬入。

图3(a)是表示在护罩16的开口的一部分上安装有飞散防止板20、在护罩16的外侧面上安装有飞散防止刷21的状态的主视图，(b)是其侧视图。

飞散防止板20、20分别安装成覆盖被加工物2相对移动的路径即凹部16a的两侧的面16b(参照图1)。由此，可以不妨碍被加工物2的切削加工地减小护罩16的开口面积，进一步降低切屑的飞散量。

飞散防止刷21、21分别安装在被加工物2相对移动的路径即凹部16a的两端，以便飞散防止刷21的端部与被加工物2的至少端面接触。该飞散防止刷21起到以下作用：防止切屑的飞散，并且扫落附着在被加工物2端面上的切屑。由此，不仅可以防止切屑的飞散，而且还可以防止切屑向被加工物2的附着。作为飞散防止刷21的材质，可以使用各种合成树脂等。

此外，即使是被加工物2相对移动的路径，如果是除了铣刀13的正对面部分以外的部分，则如图3(c)所示，也可以安装飞散防止板20’。又，在飞散防止板20、20’的位置上，也可以取代飞散防止板20、20’而安装飞散防止刷。

进而，可以对包围铣刀13的面、即凹部19的侧面19a、底面19b、飞散防止板20的背面(内表面)进行非粘附加工。由此，切屑难以附着到凹部的侧面或底面上，可以更可靠地防止切屑的滞留或者咬入。作为非粘附加工方法，可以例举特氟隆(注册商标)等的氟树脂涂层处理或者硅酮涂层处理等。

(镜面加工装置)

接着，对本发明的一实施方式的镜面加工装置进行详细说明。图4是表示实施方式的镜面加工装置1的主视图，图5是其侧视图。如图4及图5所示，镜面加工装置1包括工具运动系统101和工件定位系统102。工具运动系统101中备有本发明的切削工具202。

如图4及图5所示，该切削部件202备有：旋转轴3；安装在该旋转轴3前端且具有与旋转轴3的轴心100正交的前表面的大致圆形的铣刀30；具有包围该铣刀30的侧面以及背面，在铣刀30的前表面侧开口的护罩61。该切削工具202与上述的切削工具201同样地，凹部的截面为大致圆形，在该大致圆形凹部的中心上具有原点O并以铣刀30相对于被加工物相对移动的方向A为X轴正向的XY正交坐标系(未图示)中，旋转轴3的轴心100位于第4象限。

铣刀30包括：大致圆形的刀杆31、安装在该刀杆31的前表面上的粗切削刀头32、以及精切削刀头33。精切削刀头33安装在比粗切削刀头32更靠近轴心100的位置上，且从刀杆31的前表面突出的长度比粗切削刀头32从刀杆31的前表面突出的长度要长。刀杆31配置成其前表面与被加工物2的加工面即端面平行，且在与该端面平行的箭头A方向上移动。此外，刀杆31构成为，通过第1伺服马达10以旋转轴的轴心100为中心向箭头B方向高速旋转。因此，在该状态下一边使刀杆31高速旋转一边使其向箭头A方向移动时，被加工物的端面以粗切削、精切削的顺序被连续地切削加工。

由此，可以迅速且简单地进行镜面加工。作为粗切削刀头32的材质，例举有例如多晶金刚石，作为精切削刀头33的材质，例举有例如单晶金刚石。

在护罩61上，在位于刀杆31的外周面附近且位于刀杆31的背面侧的位置上配置有侧口(吸引管道)71，在护罩61的外周面上配置有外围口(吸引管道)72a、72b、72c。侧口71配置在未图示的XY正交坐标系中的第2象限，在凹部的底面上具有吸引口。外围口72a配置在第3象限，外围口72b配置在第1象限，外围口72c配置在第4象限，三个外围口在凹部的侧面上具有吸引口。

在工具运动系统101中，切削工具202设置在第1滑动台73上，并如下地构成。第1滑动台73通过安装在下表面上的第1导向部件67、67而滑动自如地保持在第1导轨68、68上。该第1导轨68、68与旋转轴3的轴心100平行地配置。又，在第1导轨68、68之间配置有与其平行的螺杆(例如滚珠丝杠)即切入轴4。另一方面，在第1滑动台73的下表面上安装有与切入轴4螺合的第1螺母部件75(例如丝杠螺母托架)。在切入轴4的一端上安装有第2伺服马达11。因此，通过驱动第2伺服马达11使切入轴4旋转，经由与其螺合的第1螺母部件75可以使第1滑动台73自如地滑动，可以高精度地调节被加工物2的切入量。

第1导轨68、68配置在第2滑动台74上。该第2滑动台74通过安装在下表面上的第2导向部件65、65而滑动自如地保持在第2导轨66、66上。第2导轨66、66沿着与旋转轴3的轴心100正交的水平方向配置。第2导轨66、66安装在底座84上。

第2滑动台74的滑动如下进行：与上述第1滑动台73同样地，使配置在第2导轨66、66之间的螺杆(例如滚珠丝杠)即进给轴5、和安装在第2滑动台74的下表面上的第2螺母部件76(例如滚珠丝杠螺母托架)相互螺合，使设于进给轴5一端的第3伺服马达12进行驱动从而旋转进给轴5，由此进行滑动。由此，可以使刀杆31在与旋转轴3的轴心100正交的水平方向(图4所示的箭头A方向)上移动，可以进行被加工物2的端面21的切削。

工件定位系统102备有用来夹持被加工物2的上下一对的工件保持器6a、6b。下侧工件保持器6a通过分度轴9保持，可在水平方向上旋转。上侧工件保持器6b通过夹紧轴8保持，升降自如。

在本实施方式中，作为被加工物2，使用重叠多张层叠膜22而成的集合体，该层叠膜22是经由粘附剂层叠多张膜而成的。

如图4所示，在被工件保持器6a、6b夹持的被加工物2的附近设置有止动器7，用来消除各层叠膜22、22、......之间的偏移。一对工件保持器6a、6b对被加工物2的夹持是经由丙烯酸树脂板等硬质树脂板50a、50b以及金属板51a、51b来进行的。

另外，在上述实施方式中，被加工物2是使用重叠多张层叠膜22而成的被加工物2，该层叠膜22是经由粘附剂层叠多张膜而成的，对该被加工物进行了说明，但本发明同样可以应用于重叠多张例如金属板、塑料板等而成的层叠板、和其他需要镜面加工处理的各种被加工物。

此外，在上述实施方式中，对被加工物的平面形状为四边形的情况进行了说明，但本发明同样可以应用于被加工物的平面形状为四边形以外的多边形或者圆形等各种情况。

以下，列举实施例以及比较例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于以下的实施例。

实施例1

对使用图4及图5所示的镜面加工装置1切削被加工物时的切屑的飞散状况进行了评估。在该镜面加工装置1的切削部件202中的护罩61上，在其前表面上安装着飞散防止板(安装了图3(c)所示的飞散防止板20、20’的形式)。

此外，配置在护罩61上的吸引管道仅是图4所示的侧口71、外围口72a、72b、72c中的侧口71与外围口72a。

铣刀30、护罩61、被加工物2等的详细情况如下所示。另外，在以下说明中，所谓原点O，是指图1中说明的护罩的大致圆形凹部的中心，所谓轴心S，是指铣刀的旋转轴的轴心。所谓角θ，是指连结原点O与轴心S的直线L、和从原点O朝向正向的X轴所成的角度。所谓距离a，是指位于直线L的延长线上的铣刀的侧面、与位于直线L的延长线上的凹部的侧面之间的距离，所谓距离b，是指位于从原点O朝向负向的Y轴上的铣刀的侧面、和位于从原点O朝向负向的Y轴上的凹部的侧面之间的距离。

铣刀的半径：62mm

构成护罩内侧面的圆筒的半径：80mm

角θ：45°

距离a：3.9mm

距离b：7.4mm

被加工物：层叠130张长384.22mm、宽309.35mm、厚0.38mm的塑料膜而成。

被加工物的切削加工厚度：1.5mm

在上述的条件下，对5个被加工物进行了切削加工。为了对在该切削加工时产生并飞散的切屑的飞散量进行评估，在被加工物的左右各配置一张表面实施了粘附加工的台板(尺寸：长384mm、宽309mm)，对堆积在该台板的表面上的切屑的重量进行了测定。结果如表1所示。

实施例2

除了配置在护罩61上的吸引管道为侧口71、外围口72a、72b、72c(参照图4)之外，其他与实施例1相同，也对切屑的飞散状况进行了评估。结果如表1所示。

实施例3

除了在护罩61上的两个外侧面上安装图3所示的飞散防止刷21之外，其他与实施例1相同，也对切屑的飞散状况进行了评估。结果如表1所示。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3
				吸引管道	2处	4处	2处
吸引管道的孔形状	圆形	圆形	圆形
				飞散防止刷的安装	无	无	两外侧面
切屑的飞散量(右)	0.6g	0.2g	0.2g
				切屑的飞散量(左)	0.6g	0.3g	0.4g
合计	1.2g	0.5g	0.6g

如表1所示，在将旋转轴的轴心S配置在第4象限的实施例1～3中，切屑的飞散量得到了抑制。特别是，在将吸引管道增加到4处的实施例2和安装了飞散防止刷的实施例3中，得到了更好的飞散防止效果。

Claims (7)

1.一种切削部件，备有：旋转轴；安装在该旋转轴的前端的大致圆形的铣刀；护罩，具有包围该铣刀的侧面及背面的凹部，在铣刀的前表面侧开口；吸引管道，为了吸引除去由于切削产生的切屑而配置在前述护罩上；由与前述铣刀的前表面平行的平面将前述护罩切断所得的截面上的前述凹部为大致圆形，其特征在于，

在前述护罩截面上的前述大致圆形凹部的中心具有原点、并将前述铣刀相对于被加工物相对移动的方向作为X轴正向的XY正交坐标系中，前述旋转轴的轴心位于第4象限，而且，

连结前述原点与前述旋转轴的轴心的直线(L)、和从原点朝向正向的X轴所成的角(θ)为0～90°，

前述铣刀在以第1象限、第2象限、第3象限、第4象限的顺序移动的方向上旋转，

前述吸引管道位于第3象限。

2.如权利要求1所述的切削部件，其特征在于，前述角(θ)为30～60°。

3.如权利要求1或2所述的切削部件，其特征在于，位于前述直线(L)的延长线上的前述铣刀的侧面、和位于前述直线(L)的延长线上的前述凹部的侧面之间的距离(a)为3～8mm，

位于从原点朝向负向的Y轴上的前述铣刀的侧面、和位于从原点朝向负向的Y轴上的前述凹部的侧面之间的距离(b)为5～12mm，

再者，前述距离a、b满足a＜b的关系。

4.如权利要求1～3的任一项所述的切削部件，其特征在于，在前述护罩的开口的一部分上安装有飞散防止板。

5.如权利要求1～4的任一项所述的切削部件，其特征在于，在前述护罩的外侧面上安装有飞散防止刷。

6.如权利要求1～5的任一项所述的切削部件，其特征在于，前述凹部的侧面和/或底面实施了非粘附加工。

7.一种镜面加工装置，包括：权利要求1～6的任一项所述的切削部件；用于固定保持前述被加工物的工件保持器；用于使前述铣刀以其前表面相对于前述被加工物的端面平行的方式相对移动的进给机构。

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