CN105209221B - 倒角加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种倒角加工方法，在使具有圆锥状的切削刀部(11‑1、11‑2)的圆锥工具(1)转动的同时进行对形成于工件(W)的贯通孔(2‑1)的开口缘部的倒角加工，该倒角加工方法以如下方式进行倒角加工：根据以与圆锥工具(1)的相对于贯通孔(2‑1)的加工点(P)相切的假想平面(V)切割切削刀部(11‑1、11‑2)时所产生的圆锥曲线和贯通孔(2‑1)的开口缘部形状，控制圆锥工具(1)的高度以及转轴的位置中的至少1方，在贯通孔(2‑1)的开口缘部处形成同一宽度的面。

Description

倒角加工方法
技术领域
本发明涉及一种倒角加工方法，在使具有圆锥状的切削刀部的工具转动的同时进行针对形成于工件的贯通孔的开口缘部的倒角加工。
背景技术
当使用具有圆锥状的切削刀部的圆锥工具针对由外周内周均为剖面圆形的中空状棒状材料构成的工件形成贯通孔时，贯通孔的开口缘部沿外周内周的圆弧形成为倾斜面。
图13为说明在使用圆锥工具从由中空状棒状材料构成的工件的外径侧对贯通孔的开口缘部进行倒角加工的情况下的图，图13的(a)为立体图，图13的(b)为俯视图。
当使用圆锥工具从工件W的外侧对所述开口缘部进行倒角加工时，所形成的贯通孔2-1的开口缘部根据所述工件W的外周面的曲率从倾斜面逐渐变为大致平坦的面再变为倾斜面，并且，根据与圆锥工具的切削刀部的接触程度，倒角量不均匀，有些地方倒角量大，有些地方倒角量小。即，在工件W的圆弧中心轴线方向上，所述圆锥工具的抵接变得强且深，而在与工件W的圆弧中心轴线正交的方向上，所述圆锥工具的抵接变得弱且浅，其结果，形成在所述圆弧轴线方向上较长的椭圆形倒角。
图14为说明在使用圆锥工具从由中空状棒状材料构成的工件的内径侧针对贯通孔的开口缘部进行倒角加工的情况下的图，图14的(a)为立体图，图14的(b)为俯视图。
当使用圆锥工具从工件W的中空部分的内侧对所述开口缘部进行倒角钻孔加工时，所形成的贯通孔2-2的开口缘部根据所述工件W的内周面的曲率从倾斜面逐渐变为大致平坦的面再变为倾斜面，并且，根据与圆锥工具的切削刀部的接触程度，因此倒角量不均匀，有些地方倒角量大，有些地方倒角量小。即，与图13中所说明的外周面的情况相反，在与工件W的圆弧中心轴线方向正交的方向上，所述圆锥工具的抵接变得强且深，而在工件W的圆弧中心轴线方向上，所述圆锥工具的抵接变得弱且浅，其结果，形成在与所述圆弧轴线正交的方向上较长的椭圆形倒角。
此外，在形成于工件的贯通孔的开口缘部为相对于工件的表面倾斜地形成的开口缘部的情况下，由于开口缘部的平面的形状为椭圆形状，因此，所形成的贯通孔的开口缘部也不是以圆锥工具的转轴为轴心的圆筒形状。
已提出有几种对这种具有倾斜的贯通孔的开口缘部进行倒角加工的倒角装置及方法。
例如，有如下倒角装置：将用以去除在孔的入口周围产生的毛刺的倒角磨棒小型化而能够***至狭小空间内(例如，参考专利文献1)。
此外，例如有针对在形成于工件的剖面圆形的贯通孔的内面侧的周缘部产生的毛刺而从工件的表面侧去除毛刺的方法(例如，参考专利文献2)。
此外，例如有如下研磨工具，其包括磨具以及保持该磨具的夹具，并且具有如下结构：在夹具上设置以可沿该夹具的轴线方向上的两个方向移动的方式支承磨具并朝该夹具侧对磨具施力的第1施力构件，使得即便不以较高的精度控制磨具相对于工件的在轴线方向上的位置，磨具也会以与第1施力构件的作用力相应的最佳的负荷抵接至工件，由于具有该结构，即便磨具磨损或者在工件的被加工区域内存在凹凸，磨具也始终恰当地抵接至工件的内面侧，即便不进行费事的调整，也可恰当地研磨工件内面侧的被加工区域(例如，参考专利文献3)。
此外，例如有如下角部加工工具，其包括：主体部，其形成有可供切削液通过的空间；以及刀部，其设置于主体部并且可向主体部的外侧位移，并且，根据通过了空间的切削液的流体静压的变化来使刀部向主体部的外侧位移，利用该刀部，使主体部转动而加工角部(例如，参考专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利实愿昭63-67015号公报
专利文献2：日本专利特开2004-223638号公报
专利文献3：日本专利第5150194号公报
专利文献4：日本专利特开2010-149271号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种倒角加工方法，该倒角加工方法在使具有圆锥状的切削刀部的圆锥工具转动的同时对形成于工件的贯通孔的开口缘部进行倒角加工。
解决技术问题的技术手段
根据本发明，提供一种倒角加工方法，其是在使具有圆锥状的切削刀部的圆锥工具转动的同时对形成于工件的贯通孔的开口缘部进行倒角加工的倒角加工方法，所述倒角加工方法的特征在于，以如下方式进行倒角加工：根据以与圆锥工具的相对于贯通孔的加工点相切的假想平面切割切削刀部时所产生的圆锥曲线和贯通孔的开口缘部形状，控制圆锥工具的高度以及转轴的位置中的至少1方，在贯通孔的开口缘部处形成同一宽度的面。
根据如上所述的倒角加工方法，其特征在于，根据圆锥工具的切削刀部的圆锥形状的顶角的大小以及母线上的位置、工件的中空形状的内径及外径以及贯通孔的内径来控制圆锥工具的高度以及转轴的位置中的至少1方。
此外，根据如上所述的倒角加工方法，其特征在于，以上述圆锥曲线在1点处与贯通孔的开口缘部相切的方式控制圆锥工具相对于贯通孔的贯通方向的高度以及转轴的位置中的至少1方。
发明效果
根据本发明，形成于工件的贯通孔的开口缘部的倒角加工可实现如下倒角加工方法：例如，在使具有圆锥状的切削刀部的圆锥工具转动的同时，进行贯通孔的开口缘部位于工件的圆弧形状部的情况、或者相对于贯通孔而言工件的面位于斜面的情况下的倒角加工。
附图说明
图1为说明形成于由外周内周均具有圆形的剖面形状的中空状棒状材料构成的工件的贯通孔的开口缘部的倒角加工的立体图。
图2为例示倒角加工中所使用的圆锥工具的侧视图。
图3为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工中所使用的圆锥工具的剖视图。
图4为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工中所使用的圆锥工具的剖视图(其1)。
图5为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工中所使用的圆锥工具的图(其2)，图5的(a)为从与工件的圆弧中心轴方向正交的面观察时的纵向剖视图，图5的(b)为沿工件的圆弧中心轴方向观察时的横向剖视图。
图6为说明倒角加工中的由中空状棒状材料构成的工件与圆锥工具的切削刀部的位置关系的图，图6的(a)为位于工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的俯视图，图6的(b)为位于工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的剖视图，图6的(c)为圆锥工具的切削刀部的侧视图。
图7为说明本发明的倒角加工方法的原理的图。
图8为说明以假想平面切割圆锥工具的切削刀部时所产生的圆锥曲线的图。
图9为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工的图(其1)，图9的(a)为剖视图，图9的(b)为俯视图。
图10为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工的图(其2)，图10的(a)为剖视图，图10的(b)为俯视图。
图11为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部处的加工点的剖视图。
图12为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部处的加工点的剖视图。
图13为说明在使用圆锥工具从由中空状棒状材料构成的工件的外径侧对贯通孔的开口缘部进行倒角加工的情况下的图，图13的(a)为立体图，图13的(b)为俯视图。
图14为说明在使用圆锥工具从由中空状棒状材料构成的工件的内径侧对贯通孔的开口缘部进行倒角加工的情况下的图，图14的(a)为立体图，图14的(b)为俯视图。
符号说明
1 圆锥工具
2-1、2-2 贯通孔
3 凸状圆弧形状部
4 凹状圆弧形状部
11-1、11-2 切削刀部
21-1、21-2、21-3、21-4 开口缘部
W 工件
具体实施方式
图1为说明形成于由外周内周均具有圆形的剖面形状的中空状棒状材料构成的工件的贯通孔的开口缘部的倒角加工的立体图。
若在工件W上形成贯通孔2-1及2-2，则贯通孔2-1的开口缘部21-1及贯通孔2-2的开口缘部21-3位于工件W的外周面的凸状圆弧形状部3，贯通孔2-1的开口缘部21-2及贯通孔2-2的开口缘部21-4位于工件W的内周面的凹状圆弧形状部4。在使具有圆锥状的切削刀部11-1及11-2的圆锥工具1转动的同时，对开口缘部21-1、开口缘部21-3、开口缘部21-2及开口缘部21-4进行倒角加工。
图2为例示倒角加工中所使用的圆锥工具的侧视图。圆锥工具1例如有：如图2的(a)所示的、具有将圆锥形状朝刀尖扩展这样的切削刀部11-1以及圆锥形状朝刀尖收缩这样的切削刀部11-2这两个贴合而形成的切削部的圆锥工具；如图2的(b)所示的、具有圆锥形状朝刀尖扩展这样的切削刀部11-1的圆锥工具；如图2的(c)所示的、具有圆锥形状朝刀尖收缩这样的切削刀部11-2的圆锥工具。各圆锥工具1根据被倒角加工的贯通孔的开口缘部位于工件W的凸状圆弧形状部或凹状圆弧形状部中的哪一个、切削刀部的大小等来适当区分使用。
图3为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工中所使用的圆锥工具的剖视图。如图3所示，在工件W的开口缘部21-1的倒角加工中使用例如图2的(a)所示的圆锥工具1的情况下，通过从工件W的外侧将切削刀部11-2压抵至开口缘部21-1并使圆锥工具1转动来进行倒角加工。或者，也可使用图2的(c)所示的圆锥工具1(未图示)，在该情况下，通过从工件W的外侧将切削刀部11-2压抵至开口缘部21-1并使圆锥工具1转动来进行倒角加工。
图4为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工中所使用的圆锥工具的剖视图(其1)。如图4所示，在工件W的开口缘部21-2的倒角加工中使用例如图2的(a)所示的圆锥工具1的情况下，通过将切削刀部11-1及11-2***至贯通孔2-1，从工件W的中空部分的内部将切削刀部11-1压抵至开口缘部21-2并使圆锥工具1转动来进行倒角加工。或者，也可使用图2的(b)所示的圆锥工具1(未图示)，在该情况下，通过将切削刀部11-1***至贯通孔2-1，从工件W的中空部分的内部将切削刀部11-1压抵至开口缘部21-2并使圆锥工具1转动来进行倒角加工。
图5为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工中所使用的圆锥工具的图(其2)，图5的(a)为从与工件的圆弧中心轴方向正交的面观察时的纵向剖视图，图5的(b)为沿工件的圆弧中心轴方向观察时的横向剖视图。如图5所示，在工件W的开口缘部21-2的倒角加工中使用例如图2的(c)所示的圆锥工具1的情况下，通过将切削刀部11-2***至工件W的中空部分，从工件W的中空部分的内部将切削刀部11-2压抵至开口缘部21-2并使圆锥工具1转动来进行倒角加工。
图6为说明倒角加工中的由中空状棒状材料构成的工件与圆锥工具的切削刀部的位置关系的图，图6的(a)为位于工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的俯视图，图6的(b)为位于工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的剖视图，图6的(c)为圆锥工具的切削刀部的侧视图。
在使用图6的(c)所示的圆锥工具1进行图6的(a)及图6的(b)所示的位于凹状圆弧形状部4上的贯通孔2-1的倒角加工的情况下，如图6的(a)所示那样从上表面看位于贯通孔2-1的圆上的点P0、P1及P2位于工件W的凹状圆弧形状部4上，因此，如图6的(b)所示，随着远离圆弧中心轴，贯通孔2-1的贯通方向的高度位置降低。例如，在使用图6的(c)所示的圆锥工具1的切削刀部11-2的点T0而以点P0为加工点进行倒角加工时，若不改变切削刀部11-2的高度而一边使圆锥工具转动一边使切削刀部11-2沿与圆弧中心轴方向正交的方向移动，则由于具有内周面的曲率的倾斜，切削刀部11-2上的点T1与处于低于加工点P0的位置的点P1接触，切削刀部11-2的点T2与处于低于点P1的位置的点P2接触，因此，并未计划进行加工的点P1及P2被多余地切削。
图7为说明本发明的倒角加工方法的原理的图。如图7的(a)所示，在使用圆锥工具的切削刀部11-2进行贯通孔2-1的倒角加工的情况下，若将切削刀部11-2压抵至针对工件W的内周面侧的加工点P并转动，则在切削刀部11-2的倾斜的转动和内周面的圆弧中，在部分Q的位置与处于高于加工点P的位置的凸状圆弧形状部3相接触，因此并未计划进行加工的部分Q被多余地切削。因此，在本发明中，进行如下控制：在使圆锥工具1一边转动一边移动时以切削刀部11-2仅在加工点P处与工件W的内壁相切的方式，逐次变更圆锥工具1的高度以及转轴的位置中的至少1方。在图7的(b)中，示出了如下例子：在使圆锥工具1一边转动一边移动时，以切削刀部11-2仅在加工点P处与工件W的内壁相切的方式，沿远离贯通孔2-1的开口缘部的方向逐次变更圆锥工具1的转轴的位置。作为变形例，虽然此处未加以图示，但也可以在使圆锥工具1一边转动一边移动时，以切削刀部11-2仅在加工点P处与工件W的内壁相切的方式，逐次变更圆锥工具1的高度或者逐次变更圆锥工具1的高度以及转轴的位置这两者。
在本发明的倒角加工方法中，是以如下方式进行倒角加工：根据以与圆锥工具的相对于贯通孔的加工点相切的假想平面切割圆锥工具的切削刀部时所产生的圆锥曲线和贯通孔的开口缘部形状，控制圆锥工具的高度以及转轴的位置，在贯通孔的开口缘部处形成具有同一宽度的面。下面，对圆锥曲线进行说明。
图8为说明以假想平面切割圆锥工具的切削刀部时所产生的圆锥曲线的图。此处，作为一例，对以假想平面切割图2的(a)所示的圆锥工具1的切削刀部11-1的情况进行说明。所谓圆锥曲线，是作为以任意平面切割圆锥面时的剖面而获得的曲线组的统称。若以与圆锥的所有母线相交且不平行于底面的平面进行切割，则圆锥曲线为椭圆。此外，若以不平行于圆锥的母线的平面进行切割，则圆锥曲线为双曲线。此外，若以平行于圆锥的母线的平面进行切割，则圆锥曲线为抛物线。例如，若像图8的(a)所示那样以通过点P1的假想平面V1切割切削刀部11-1，则如图8的(b)所示，圆锥曲线L1为椭圆。此外，例如，若像图8的(a)所示那样以通过点P2的假想平面V2切割切削刀部11-1，则如图8的(b)所示，圆锥曲线L2为双曲线。
图9为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工的图(其1)，图9的(a)为剖视图，图9的(b)为俯视图。如图9的(a)所示，在利用切削刀部11-2对开口缘部21-1的加工点P进行倒角加工的情况下，与加工点P相切的假想平面V为与切削刀部11的所有母线相交且不平行于底面的平面，因此，以假想平面V切割切削刀部11-2时所产生的圆锥曲线L为图9的(b)所示那样的椭圆。以如下方式进行倒角加工：以由该椭圆构成的圆锥曲线L在1点处与贯通孔2-1的内壁相切的方式控制圆锥工具1的高度以及转轴的位置，将切削刀部11-2压抵至加工点P，并且使圆锥工具1转动，从而在开口缘部21-1处形成具有同一宽度的面。
图10为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部的倒角加工的图(其2)，图10的(a)为剖视图，图10的(b)为俯视图。如图10的(a)所示，在利用切削刀部11-2对开口缘部21-1的加工点P进行倒角加工的情况下，与加工点P相切的假想平面V不平行于具有圆锥形状的切削刀部11-2的母线，因此，以假想平面V切割切削刀部11-2时所产生的圆锥曲线L为图10的(b)所示那样的双曲线。以如下方式进行倒角加工：以由该双曲线构成的圆锥曲线L在1点处与贯通孔2-1的内壁相切的方式控制圆锥工具1的高度以及转轴的位置而将切削刀部11-2压抵至加工点P，并且使圆锥工具1转动，从而在开口缘部21-1处形成具有同一宽度的面。
如此，以与圆锥工具1的相对于贯通孔的加工点P相切的假想平面V切割切削刀部时所产生的圆锥曲线L为何种曲线是由如下要素决定：圆锥工具1的切削刀部的圆锥形状的顶角的大小以及圆锥工具1的切削刀部的母线上的位置、工件W的中空状棒状材料的内径及外径、以及贯通孔的内径。因而，在本发明中，根据圆锥工具1的切削刀部的圆锥形状的顶角的大小以及母线上的位置、工件W的中空状棒状材料的内径及外径、以及贯通孔的内径来控制圆锥工具的高度以及转轴的位置。圆锥工具1的高度以及转轴的位置由控制圆锥工具1的转动动作及高度的控制装置(未图示)控制。
无论针对形成于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部和凹状圆弧形状部中的哪一个的开口缘部，均可将该开口缘部作为加工点而设定假想平面，计算圆锥曲线。下面，参考图11及图12进行如下说明。
图11为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凹状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部处的加工点的剖视图。在对形成于工件W的凹状圆弧形状部4的开口缘部21-2进行倒角加工的情况下，设定与开口缘部21-2上的加工点P相切的假想平面V，并计算以该假想平面V切割圆锥工具的切削刀部(未图示)时所产生的圆锥曲线。以如下方式进行倒角加工：以所计算出的圆锥曲线在1点处与贯通孔2-1的内壁相切的方式控制圆锥工具的高度以及转轴的位置，将切削刀部压抵至加工点P，并且使圆锥工具转动，在开口缘部21-2处形成具有同一宽度的面。如图11的(a)及图11的(b)所示，所设定的假想平面V根据贯通孔2-1的内径的大小而变化。
图12为说明位于由中空状棒状材料构成的工件的凸状圆弧形状部上的贯通孔的开口缘部处的加工点的剖视图。在对形成于工件W的凸状圆弧形状部3的开口缘部21-1进行倒角加工的情况下，设定与开口缘部21-1上的加工点P相切的假想平面V，并且计算以该假想平面V切割圆锥工具的切削刀部(未图示)时所产生的圆锥曲线。以如下方式进行倒角加工：以所计算的圆锥曲线在1点处与贯通孔2-1的内壁相切的方式控制圆锥工具的高度以及转轴的位置，将切削刀部压抵至加工点P，并且使圆锥工具转动，在开口缘部21-1处形成具有同一宽度的面。如图12的(a)及图12的(b)所示，所设定的假想平面V根据贯通孔2-1的内径的大小而变化。
再者，在上述实施例中，对被倒角加工的开口缘部设置在工件的凹状圆弧形状部及凸状圆弧形状部的情况进行了说明，但即便是相对于工件的面而倾斜地钻孔而成的开口缘部，也能够适用。此外，例如，在被倒角加工的开口缘部为长孔或四角孔等的情况、或者贯通孔具有锥形状而非圆筒形状的情况下，也可应用本发明的倒角加工方法。此外，可应用本发明的倒角加工方法的工件也可以是外径具有锥形状的圆柱状材料或方柱状材料，并不限定于圆筒形状的圆柱状材料。
此外，还可将本发明的倒角加工方法应用于与沿工件的轴向的中心孔交叉的贯通孔或者贯通孔彼此的交叉部等之类的工件的内侧部分处的倒角加工。在该情况下，是从中心孔或者一方的贯通孔***圆锥工具而进行倒角加工。
此外，由于可将球状工具的某一点视为圆锥工具的圆锥状的切削刀部，因此，也可使用球状工具代替圆锥工具来执行本发明的倒角加工方法。
执行由上述各处理构成的倒角加工方法的机床包括：主轴，其握持工件；工具主轴，其安装有圆锥工具；以及控制装置，其对主轴及工具主轴进行转动控制。圆锥工具的高度以及转轴的位置由控制装置控制。
工业上的可利用性
本发明可应用于针对形成于工件的贯通孔的开口缘部进行倒角加工的机床。

Claims (2)

1.一种倒角加工方法，其是在使具有圆锥状的切削刀部的工具转动的同时对形成于工件的贯通孔的开口缘部进行倒角加工的倒角加工方法，所述倒角加工方法的特征在于，
以如下方式进行倒角加工：
计算以与所述工具的相对于所述贯通孔的加工点相切的假想平面切割所述切削刀部时所产生的圆锥曲线，根据所述圆锥曲线和所述贯通孔的开口缘部形状，以所述圆锥曲线在1点处与所述贯通孔的内壁相切的方式控制所述工具的高度以及转轴的位置中的至少1方，在所述贯通孔的开口缘部处形成同一宽度的面。
2.根据权利要求1所述的倒角加工方法，其特征在于，
根据所述工具的所述切削刀部的圆锥形状的顶角的大小以及母线上的位置、所述工件的中空形状的内径及外径以及所述贯通孔的内径来控制所述工具的高度以及转轴的位置中的至少1方。
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