JPH06328301A - 回転切削方法およびその装置 - Google Patents

回転切削方法およびその装置

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JPH06328301A
JPH06328301A JP5133094A JP5133094A JPH06328301A JP H06328301 A JPH06328301 A JP H06328301A JP 5133094 A JP5133094 A JP 5133094A JP 5133094 A JP5133094 A JP 5133094A JP H06328301 A JPH06328301 A JP H06328301A
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cutting
rotary
work
tool
along
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JP5133094A
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Mitsuru Miyamoto
満 宮本
Hiroshi Chiba
博司 千葉
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転に適しており、バイトの切込量の調
節が容易である回転切削方法を実現する。 【構成】 環状のバイトホルダ23は中空軸23aと一
体であり、図示しないモータによって回転される。荒削
りバイト24および仕上げバイト25のシャンク24a
および25aはそれぞれバイトホルダ23の放射面Rに
沿った案内面23hに摺動自在に係合し、ボルト24
c,25cによってバイトホルダ23に締結される。各
バイトのすくい角はゼロであり、その刃先Tが放射面R
から所定距離hだけ離れることで、ワーク1の外周面と
各バイトの間に実際のすくい角が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の複写
機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、印刷機等
の画像形成装置における電子写真感光ドラムや現像スリ
ーブ等の筒状の本体部の外周面の切削加工に用いる回転
切削方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機、レーザー
ビームプリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装
置における電子写真感光ドラムや現像スリーブは、表面
が鏡面仕上げされた筒状の本体部(以下、「ドラム基
体」という。)を用いる。電子写真用感光ドラムは、鏡
面仕上げされたドラム基体の表面に感光膜を施すことに
よって製造されるが、ドラム基体の表面精度あるいは寸
法精度が低いと感光膜に凹凸が生じ、このために画像形
成装置の画像に欠陥が発生する。従って、精度の高い画
像形成装置を得るためには、ドラム基体の表面精度は一
般的に0.5μm以下であることが要求され、また、真
直度および真円度等にも極めて高い精度が必要である。
【0003】ドラム基体の材料には、純度99.5%以
上のAlや、0.05〜0.20%のCuを含むCu−
Al合金や、0.05〜0.20%のCuと1.0〜
1.5%のMnを含むCu−Mn−Al合金、あるいは
0.20〜0.60%のSiと0.45〜0.90%の
Mgを含むSi−Mg−Al合金等が用いられる。ま
た、ドラム基体の製造方法には、押出し、引抜きおよび
曲がりの矯正等を高精度に行って表面精度や寸法精度の
高い管材を製作し、これを所望の長さに切断したうえで
両端部を切削加工する方法や、押出し、引抜きによって
製造された管材を所望の長さに切断し、次いで、両端部
を切削加工したのち、外周面をバイトによる切削加工に
よって仕上げる方法(特開平2−110570号公報参
照)等が開発されている。しかしながら前者の、押出
し、引抜き後に曲がりの矯正等を行って表面精度や寸法
精度の高い管材を製作し、これを所望の長さに切断し、
両端を切削加工する方法は、曲がり矯正等の工程に高精
度の制御を必要とするため製造コストの上昇を招き、後
者の、押出し、引抜きによって製造された低コストの管
材を切断し、切断された管材(以下、「ワーク」とい
う。)の両端部の切削加工や外周面の仕上げを行う方法
は、ワークの偏肉や真直度の不足または両端部の嵌合内
径の精度が不足するために、切削加工においてワークを
高速度で回転させると振動が発生しやすい。従ってワー
クの回転速度は約3,000rpm以下に限定せざるを
得ず、切削工程の高速化が困難であり、加えて、各ワー
クを切削機械に着脱するときは、モータの回転を停止し
なければならず、各ワークの加工サイクルごとにモータ
の立上がり時間を必要とし、その結果、全体の加工サイ
クルタイムが長くなり、製造コストの上昇を招く。
【0004】そこで、ワークを回転させる替わりにバイ
トを回動しつつ、ワークを軸方向へ移動してワークの外
周面を切削する回転切削装置が開発された。該回転切削
装置は回転速度10,000rpmの高速回転が可能で
あり、ワークの着脱中も回転を停止する必要がないため
に、加工サイクルタイムの大幅な短縮が実現できる装置
として期待されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
回転切削装置においては、切削された表面の粗さを一定
の範囲で安定させ、品質のよい製品を量産するために様
々な条件がある。特に、バイトの刃先の耐久性にすぐれ
ていること、バイトおよびバイトホルダを含む回転体の
動的不均衡が少ないこと、バイトの交換によってワーク
の表面に対するバイトのすくい面の傾斜角度すなわち実
際のすくい角が変化しないこと、およびバイトの切込量
の調節が容易であること等が要求される。また、高速回
転中にバイトが緩み、遠心力で飛散すれば、周囲の作業
者にとって大変危険であるため、これを防ぐことも必要
である。
【0006】本発明は上記従来の技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであって、円筒状のワークの外周面
を高速度で切削できるうえに、バイトの切込量の調節や
バイトの交換が容易であり、さらに、切削中の動的不均
衡を軽減し、かつ安全性を高めることも容易である回転
切削方法およびその装置を提供することを目的とするも
のである。
【0007】本発明の他の目的は、円筒状のワークの外
周面の荒削りと仕上げを高速度で連続的に行うことので
きる回転切削方法およびその装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の回転切削方法は、所定の軸に沿って保持
されたワークの外周面を、前記軸のまわりを回転する少
くとも1個のバイトによって円筒状に切削する回転切削
方法であって、前記軸を通る一平面に沿って前記バイト
を移動させることによってその切込量を調節することを
特徴とする。
【0009】また、所定の軸に沿って保持されたワーク
の外周面を、前記軸のまわりを回転する切削手段によっ
て切削する回転切削方法であって、前記切削手段が、一
体的に回転する複数のバイトを有することを特徴とす
る。
【0010】本発明の回転切削装置は、所定の軸に沿っ
てワークを挿通させる中心穴を有する回転部材と、これ
に保持された少くとも1個のバイトと、前記回転部材を
回転させる駆動手段を有し、前記回転部材が、前記軸を
通る所定の平面に沿って前記バイトを案内する案内手段
を備えていることを特徴とする。
【0011】バイトのすくい角がゼロであり、その刃先
が所定の平面から所定距離だけ離間しているとよい。
【0012】また、回転部材が円板であり、かつ、その
質量の不均衡を低減する不均衡低減手段を有するとよ
い。
【0013】また、所定の軸に沿ってワークを挿通させ
る中心穴を有する回転部材と、これに保持された少くと
も一対のバイトと、前記回転部材を回転させる駆動手段
を備えており、前記一対のバイトが互に異なる切込量を
有することを特徴とする。
【0014】一対のバイトが回転部材の一直径上で互に
対向するように配設されているとよい。
【0015】一対のバイトが、所定の軸に沿って互に離
間した位置に配設されているとよい。
【0016】
【作用】上記方法によれば、所定の軸に沿って保持され
たワークの外周面を前記軸のまわりを回転するバイトに
よって高速度で円筒状に切削できる。前記軸を通る一平
面に沿ってバイトを進退させることで、ワークの外周面
とバイトのすくい面の間に形成される実際のすくい角を
変化させることなくバイトの切込量を調節できる。
【0017】また、所定の軸に沿って保持されたワーク
の外周面を、前記軸のまわりを回転する切削手段によっ
て切削する回転切削方法であって、前記切削手段が、一
体的に回転する複数のバイトを有すれば、ワークの外周
面の荒削りと仕上げを連続的に行うことによって加工速
度を大幅に向上できる。
【0018】本発明の装置によれば、バイトを回転部材
の案内手段に沿って進退させることでバイトとワークの
間に形成される実際のすくい角を変化させることなく切
込量の調節を行うことができる。
【0019】また、バイトのすくい角がゼロであり、そ
の刃先が所定の平面から所定距離だけ離間していれば、
ワークの外周面とバイトの間に形成される実際のすくい
角は、前記所定の平面とバイトの刃先および前記所定の
軸を含む平面のなす角度によって得られる。このように
バイトのすくい角がゼロであれば、バイトの製造工程が
簡単であり、バイトの低コスト化が容易である。
【0020】また、回転部材が円板であり、かつ、その
質量の不均衡を低減する不均衡低減手段を有すれば、バ
イトが高速度で回転しても大きな振動が発生するおそれ
がない。
【0021】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
【0022】図1は、公知の押出し引抜きによって製造
された管材を所定の長さに切断し、切断された管材(以
下、「ワーク」という。)を端面加工し、軸部を装着す
る工程を説明するもので、(a)は管材から切断後のワ
ーク1の断面形状を示し、(b)はワーク1の各端1
a,1bに切削加工によって内径拡大部1c,1dを形
成した状態を示し、(c)はワーク1の一端1aに軸部
2を装着した状態を示す。このようにして製作されたワ
ーク1の外周面を図2に示す本実施例の回転切削装置で
ある切削装置Mによって切削し、表面粗さがRmax ≦
1.5μmの電子写真用のドラム基体を製作する。
【0023】切削装置Mは、床面等に固定されたベッド
20の図示上面21aに固定された門型コラム21と、
門型コラム21に保持された軸受22に回転自在に支持
された中空軸(図4に示す)と一体である環状の回転部
材であるバイトホルダ23と、バイトホルダ23に保持
されたバイトである荒削りバイト24および仕上げバイ
ト25と、ベッド20と一体であるテーブル支持体21
b上において摺動自在に支持されたテーブル26と、テ
ーブル26の図示右側上面の右ポスト27aに保持され
た右アーバー27と、テーブル26の図示左側上面にス
ライダ支持体28aおよびスライダ28bを介して支持
された左ポスト28cに保持された左アーバー28から
なり、スライダ28bはスライダ支持体28aの図示上
面に摺動自在に支持され、図示しないスライダ後退装置
によってスライダ支持体28aの図示左端まで後退自在
である。ワーク1は、その一端1aの軸部2を右アーバ
ー27の閉じコレット27bによって把持され、開口端
である他端1bを左アーバー28の開きコレット(図3
に示す)によって把持されることで、その中心軸がC−
C線で示す所定の軸である中空軸の中心軸に一致するよ
うに支持される。荒削りバイト24および仕上げバイト
25は、図示しない駆動手段であるモータによる中空軸
の高速回転によって高速度でワーク1のまわりを回転す
る。テーブル26は、第2の駆動手段である図示しない
送り手段によってワーク1の軸方向へ移動することで、
荒削りバイト24および仕上げバイト25の軸方向の送
りを行う。
【0024】次に、切削装置Mによるワーク1の外周面
の切削工程を図3に基づいて説明する。
【0025】まず、テーブル26をテーブル支持体21
bの右端に移動させたうえで、左アーバー28と右アー
バー27の間にワーク1を搬入し、ワーク1の一端1a
の軸部2を右アーバー27の閉じコレット27b、他端
1bを左アーバー28の開きコレット28eによって把
持させて図3の(a)に示す状態とする。この間、中空
軸の回転すなわち荒削りバイト24と仕上げバイト25
の回転は、前回の切削加工サイクルから中断することな
く続いている。次いで、図3(b)に示すように、テー
ブル26を左方向へ移動させることで、ワーク1の外周
面を荒削りバイト24と仕上げバイト25によって連続
的に切削し、ワーク1の全長にわたって切削が完了した
ら、右アーバー27の閉じコレット27bを開放し、ス
ライダ28bを後退させることでワーク1を図示左方へ
移動させる。図3の(c)に示すようにワーク1の全長
が回転中の中空軸およびバイトホルダ23の中心穴を通
ってその左側へ移動したら、左アーバー28の開きコレ
ット28eの径寸法を縮小させてワーク1から抜きと
り、ワーク1を機外へ搬出する。
【0026】次に、図4ないし図6に基づいて、荒削り
バイト24および仕上げバイト25およびこれらを保持
するバイトホルダ23について説明する。図4は荒削り
バイト24と仕上げバイト25によってワーク1の外周
面を連続的に切削している状態を示す斜視図である。バ
イトホルダ23は、図5の(b)に示すように、中空軸
23aの一端にこれと一体的に設けられており、中空軸
23aと同軸上に配設された中心穴23bを有する。ま
た、バイトホルダ23は、高速回転中の振動を防ぐため
に、その外周縁に沿って不均衡低減手段である多数のね
じ穴23cを有する。バイトホルダ23を回転させて公
知の不均衡検出装置(バランス・アイ)によって回転不
均衡を検出し、所定のねじ穴23cに図示しない小ねじ
を装着することによって質量の不均衡を解消する。
【0027】荒削りバイト24および仕上げバイト25
は、それぞれ保持手段であるシャンク24a,25aの
一端に固着され、各シャンク24a,25aは、バイト
ホルダ23の一側面23dに設けられた凹所23e,2
3fに嵌込まれ、各シャンク24a,25aの長穴24
b,25bを貫通してバイトホルダ23のねじ穴23g
に螺合するボルト24c,25cによってバイトホルダ
23に固着される。なお、バイトホルダ23の凹所23
e,23fのうちで、荒削りバイト24のシャンク24
aを嵌込む凹所23eは、仕上げバイト25のシャンク
25aを嵌込む凹所23fより約1mm浅く作られてお
り、ワーク1の外周面を切削する際に、荒削りバイト2
4の方が仕上げバイト25より約1mm先行するように
構成されている。また、荒削りバイト24および仕上げ
バイト25のそれぞれのシャンク24a,25aは、そ
れぞれ、質量調節手段である2個のねじ穴24d,25
dを有し、これらに図6の(d)に示すような小ねじ2
9を装着する。各小ねじ29をヤスリで削ったり、各ね
じ穴24d,25dに小ねじ29を装着する前に金属の
小片30を付加することで各シャンクの質量を変化さ
せ、両バイトの重量差を0.01g以内に調節すること
ができる。
【0028】図6の(b)に示すように、仕上げバイト
25の刃先研磨は逃げ面のみを、例えば、逃げ角18゜
に研磨して行われる。すなわち、仕上げバイト25のす
くい角は0゜、逃げ角は18゜である。従って、仕上げ
バイト25の製造工程にはすくい角の研磨を必要とせ
ず、製造コストの低減が容易である。荒削りバイト24
についても同様である。
【0029】次に、図7に示すように、荒削りバイト2
4のシャンク24aはすくい角0゜の荒削りバイト24
のすくい面に対して平行な端縁24eを有し、該端縁2
4eは、バイトホルダ23の一方の凹所23eの一端縁
に設けられた案内手段である案内面23hに沿って摺動
自在である。該案内面23hは、バイトホルダ23の中
心軸をとおる所定の平面である放射面Rに平行に配設さ
れており、荒削りバイト24のシャンク24aの端縁2
4eを案内面23hに沿って摺動させたとき、荒削りバ
イト24の刃先Tが前記放射面Rに対して離間距離hを
保ちながら、ワーク1に対して進退するように構成され
ている。従って、荒削りバイト24の刃先Tのワーク1
の外周面に対する切込み位置が前記放射面Rから回転角
度αだけずれるために、ワーク1を切削するときの荒削
りバイト24の刃先Tの実際のすくい角はαとなり、逃
げ角はこの分だけ減少する。例えば、直径D=30mm
のワークを切削する場合に前記回転角度αすなわち実際
のすくい角を10゜とするためには、h=(D/2)×
sin10゜=2.6047であればよい。前述のよう
に荒削りバイト24の逃げ角が18゜であれば、切削中
の実際の逃げ角は8゜となる。仕上げバイト25につい
ても同様である。
【0030】なお、バイトホルダ23の各凹所23e,
23fは、バイトホルダ23の外周縁において径方向外
方へ開放されており、荒削りバイト24および仕上げバ
イト25の取付けは、両者をバイトホルダ23の凹所2
3e,23fの開放端からそれぞれの案内面23hに沿
って径方向内向きに摺動させ、荒削りバイト24および
仕上げバイト25のそれぞれの刃先Tが所定の位置に達
した所で、前述のボルト24c,25cによってシャン
ク24a,25aをバイトホルダ23に締結する。
【0031】荒削りバイト24および仕上げバイト25
のそれぞれの切込量の調節は、仕上げバイト25の切込
量の方が荒削りバイト24の切込量より所定量だけ大き
くなるように、ボルト24c,25cを少しだけ緩めた
状態で以下のように行われる。
【0032】荒削りバイト24および仕上げバイト25
のシャンク24a,25aはそれぞれ刃先と反対側の端
面にハンマー取付用のねじ穴24f,25f(図6の
(c)に示す)を有する。図8に示すように、軸部材3
1の先端部分に設けられたねじ部31aを荒削りバイト
24のシャンク24aのねじ穴24fに螺合させてこれ
と一体化し、軸部材31の軸方向の異なる部位に設けら
れた一対のフランジ32,33の間でハンマー34を往
復移動させ、フランジ32,33に交互に打ちつけるこ
とで、荒削りバイト24のシャンク24aをバイトホル
ダ23の案内面23hに沿って進退させる。荒削りバイ
ト24の刃先Tの位置を、シャンク24aの端面に係合
するダイアルインジケータ35によってモニタし、所定
の位置でボルト24cを締めつける。仕上げバイト25
についても同様である。
【0033】本実施例によれば、荒削りバイトや仕上げ
バイトの交換時に、その切込量を高精度で調節するだけ
で、すくい角の調節を行う必要がないため、交換作業が
簡単である。また、荒削りバイトや仕上げバイトのシャ
ンクの質量の不均衡やバイトホルダの周方向の質量の不
均衡を高精度で除去することができるため、高速回転を
行っても切削中に振動を発生することなく、これによる
精度低下のおそれもない。また、荒削りバイトや仕上げ
バイトのシャンクを締結するボルトは、該シャンクの長
溝に係合しているため、回転中にボルトが緩んだ場合に
も直ちにはずれて、周囲に飛散するおそれもない。実験
によれば、荒削りバイトと仕上げバイトに焼結ダイヤモ
ンドバイトを使用し、直径30mm、長さ260mm、
表面精度Rmax ≦1.5μmのドラム基体の外径切削
を、回転速度11,000rpm、送り0.06mm/
rev.で行った結果、外径精度JISh8(o.−
0.033)を満足し、量産できた。
【0034】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、以下に記載するような効果を奏する。
【0035】ワークの外周面を高速度で円筒状に切削す
ることができるうえに、バイトの切込量の調節が容易で
あり、バイトの交換によってすくい角が変化するおそれ
がない。また、切削中の動的不均衡を軽減し、かつ安全
性を高めることが容易である。また、ワークの荒削りと
仕上げを高速度で連続的に行うことによって電子写真用
のドラム等の製造時間を大幅に短縮できる。その結果、
電子写真用のドラム等の低コスト化を促進し、高性能で
安価な画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ワークを製造する工程を示すもので、(a)は
管材を切断して得られたワーク、(b)は両端に内径拡
大部を設けたワーク、(c)は軸部を装着したワークを
それぞれ示す断面図である。
【図2】切削装置を説明する模式図である。
【図3】切削装置による切削工程を説明するもので、
(a)は切削工程開始直前の状態、(b)は切削中の状
態、(c)は切削終了後の状態をそれぞれ説明する部分
模式図である。
【図4】荒削りバイトと仕上げバイトによってワークの
外周面を切削中の状態を示す部分斜視図である。
【図5】荒削りバイト、仕上げバイトおよびバイトホル
ダを仕上げバイトのみを分離した状態で示すもので、
(a)は正面図、(b)は立面図である。
【図6】仕上げバイトを示すもので、(a)は正面図、
(b)は立面図、(c)は端面図、(d)は質量調節用
の小ねじおよび金属の小片を説明する図である。
【図7】荒削りバイトの刃先とワークの外周面の関係を
説明する説明図である。
【図8】荒削りバイトの切込量を調節する切込量調節工
具を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 ワーク 2 軸部 20 ベッド 22 軸受 23 バイトホルダ 23a 中空軸 23b 中心穴 23c,24d,25d,25f ねじ穴 23d 側面 23e,23f 凹所 23h 案内面 24 荒削りバイト 24a,25a シャンク 24c ボルト 24d,25d,25f ねじ穴 25b 長穴 25 仕上げバイト 26 テーブル 27 右アーバー 27b 閉じコレット 28 左アーバー 28e 開きコレット 29 小ねじ 31 軸部材 34 ハンマー

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の軸に沿って保持されたワークの外
    周面を、前記軸のまわりを回転する少くとも1個のバイ
    トによって円筒状に切削する回転切削方法であって、前
    記軸を通る一平面に沿って前記バイトを移動させること
    によってその切込量を調節することを特徴とする回転切
    削方法。
  2. 【請求項2】 ワークとバイトを所定の軸に沿って相対
    的に移動させることを特徴とする請求項1記載の回転切
    削方法。
  3. 【請求項3】 所定の軸に沿って保持されたワークの外
    周面を、前記軸のまわりを回転する切削手段によって円
    筒状に切削する回転切削方法であって、前記切削手段
    が、一体的に回転する複数のバイトを有することを特徴
    とする回転切削方法。
  4. 【請求項4】 切削手段とワークを所定の軸に沿って相
    対的に移動させることを特徴とする請求項3記載の回転
    切削方法。
  5. 【請求項5】 所定の軸に沿ってワークを挿通させる中
    心穴を有する回転部材と、これに保持された少くとも1
    個のバイトと、前記回転部材を回転させる駆動手段を有
    し、前記回転部材が、前記軸を通る所定の平面に沿って
    前記バイトを案内する案内手段を備えていることを特徴
    とする回転切削装置。
  6. 【請求項6】 回転部材とワークを所定の軸に沿って相
    対的に移動させる第2の駆動手段が設けられていること
    を特徴とする請求項5記載の回転切削装置。
  7. 【請求項7】 バイトのすくい角がゼロであり、その刃
    先が所定の平面から所定距離だけ離間していることを特
    徴とする請求項5または6記載の回転切削装置。
  8. 【請求項8】 回転部材が片面に少くとも1個の凹所を
    有し、バイトが、前記凹所に着脱自在に収容された保持
    部材と一体であることを特徴とする請求項5ないし7い
    ずれか1項記載の回転切削装置。
  9. 【請求項9】 案内手段が、回転部材に設けられた案内
    面によって構成されていることを特徴とする請求項5な
    いし8いずれか1項記載の回転切削装置。
  10. 【請求項10】 回転部材が円板であり、かつ、その質
    量の不均衡を低減する不均衡低減手段を有することを特
    徴とする請求項5ないし9いずれか1項記載の回転切削
    装置。
  11. 【請求項11】 保持部材が、その質量を増減する質量
    調節手段を有することを特徴とする請求項8記載の回転
    切削装置。
  12. 【請求項12】 所定の軸に沿ってワークを挿通させる
    中心穴を有する回転部材と、これに保持された少くとも
    一対のバイトと、前記回転部材を回転させる駆動手段を
    備えており、前記一対のバイトが互に異なる切込量を有
    することを特徴とする回転切削装置。
  13. 【請求項13】 回転部材とワークを所定の軸に沿って
    相対的に移動させる第2の駆動手段が設けられているこ
    とを特徴とする請求項12記載の回転切削装置。
  14. 【請求項14】 一対のバイトが回転部材の一直径上で
    互に対向するように配設されていることを特徴とする請
    求項12または13記載の回転切削装置。
  15. 【請求項15】 一対のバイトが、所定の軸に沿って互
    に離間した位置に配設されていることを特徴とする請求
    項12ないし14いずれか1項記載の回転切削装置。
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