CN1093959A - 旋转切削方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种旋转切削方法和设备用来切削诸如电摄影 感光鼓那样的圆筒形基体的微弯表面。盘状切削刀 夹与空心轴制成一体并为电动机所驱动。粗、精切削 刀具的刀柄可滑动地装在刀夹沿径向面设置的导引 面上并用螺栓固紧在切削刀夹上。工件的微弯表面 在工件移动通过刀夹和空心轴上的孔时被切削刀具 切削。两种刀具的前倾角都是零度，而每种刀具的实 际前倾角是在使刀具的切削刃离开径向面时在工件 和刀具之间形成的。

Description

本发明涉及一种旋转切削的方法和设备用来切削圆筒形基体的微弯表面，该圆筒形基体例如为电摄影复印机、激光印刷机、传真机或印刷机那样的图象生成设备中应用的电摄影感光鼓或显影套筒。

传统上，在电摄影式复印机、激光印刷机、传真机或印刷机那样的图象生成设备中采用具有镜面光外表面的圆筒形基体（今后简称为筒基）制作电摄影感光鼓和显影套筒。电摄影感光鼓是在筒基的镜面光外表面上敷上一层感光膜制成的。在这种情况下，如果筒基的表面精度和尺寸精度不高，感光膜便不平整，图象生成设备的图象上就会形成缺陷。因此，为了制出高精度的图象生成设备，筒基的表面精度一般要求达到0.5μm或更小，并且对筒基的平直度和圆度也有非常高的要求。

可供选用的筒基的材料为：99.5%以上的铝，含有0.05到0.20%铜的铜铝合金，含有0.05到0.20铜和1.0到1.50%锰的铜锰铝合金，含有0.20到0.60%硅和0.45到0.90%镁的硅镁铝合金或其他类似物。

有一种制造筒基的方法是用挤压、拉拔和高精度弯曲校正制成具有高表面精度和高尺寸精度的管子，切割成预定长度，然后对两端切削加工。在另一种例如美国专利5003851号所公开的方法中，当用挤压、拉拔和弯曲校正制成的管子切成预定长度并对两端切削加工后，还要用切削刀具对微弯表面进行切削。而前一种方法是在弯曲校正的工步中采用高度精确的控制，结果导致制造费用上升。另外，在后一种采用由挤压或拉拔再切割而成的低成本管子的方法中，切下来的管子（今后称为工件）的两端要进行切割，而微弯的表面也要进行精加工，当工件以高速旋转进行切削时，由于工件厚度的不均匀工件的平直度不高或与工件两端配合内径的精度不高都会引起振动。因此，工件不可能以很高速度旋转，另无他法，转速只能限制在大约3000转/分或更少。再者，当每一工件在装到切削机床上并从其上卸下时，电动机的旋转都要停止，对每一工件的加工周期电动机都要有起动时间。结果总的工作周期就拖长了，导致制造费用上升。

为此，现在研制出一种旋转切削设备，在该设备中工件可被夹紧并可沿轴向移动，而工件的微弯表面可在切削刀具旋转时予以切削。在该旋转切削设备中可以实行高达10，000转/分的高速旋转而在工件装卸时不需停止旋转，因此加工周期可望显著缩短。

当然，上述旋转切削设备需要有各种条件来配合，以便使表面粗糙度保持在预定的范围内并能大量生产出具有优良质量的产品。特别是需要有下列条件：切削刀具的刃口具有良好的耐久性，包括切削刀具和切削刀具夹持器在内的旋转体具有很小的动力不平衡性，切削刀具有前倾面对工件表面的倾角即实际的前倾角须维持不变，以及切削刀具的切削量的调节须易于进行。另外，如果切削刀具在高速旋转时松落并由于其离心力从刀夹上飞出，对周围地区内的操作者都会发生危险，因此这种危险必须加以防止。

因此本发明的一个目的是要提供一种旋转切削的方法和设备，以便能用来以高速对工件的切削面作圆筒形的切削。

本发明的另一个目的是要提供一种旋转切削的方法和设备，其中切削刀具切割量的调节和刀具的更换都能易于进行。

本发明的再有一个目的是要提供一种旋转切削的方法和设备以便能够减少切削时的动力不平衡性而可增进安全性。

本发明还有一个目的是要提供一种旋转切削的方法和设备以便能够对圆筒形工件的微弯表面连续地高速地完成粗切削和精切削加工。

为了达到上述和其他目的，在切削一个沿预定轴线夹紧的工件的微弯表面而用至少一个切削刀具环绕该轴线旋转时，切削刀具的切削量可用使该切削刀具沿一通过该轴线的平面移动的方法来加以调节。

这样，沿预定轴线夹紧的工件的微弯表面可用环绕该轴线高速旋转的切削刀具来进行圆筒状切削，而切削刀具的切削量可用使该切削刀具沿一通过该轴线的平面前进或后退的方法来调节，在工件的微弯表面和切削刀具的切削面之间形成的实际前倾角就不会改变。

在一较优的实施例中，沿预定轴线夹紧的工件的微弯表面是用环绕该轴线旋转的切削装置来切削的，其时该切削设施具有多个一起旋转的切削刀具。

这样，由于切削装置具有多个切削刀具，因此工件的微弯表面的粗切削和精切削加工能够连续完成，使之有可能显著地提高加工速度。

在另一较优的实施例中，在旋转切削设备上设有一个旋转件，在其上形成一个中心孔可让工件沿一预定轴线由此通过，至少有一切削刀具夹紧在旋转件上;另外设有转动旋转件的驱动装置以及设在旋转件上而可沿通过工件轴线的预定平面导引切削刀具的导引装置。

较好的做法是使切削刀具的前倾角为零度并使切削刀具的切削刃以预定距离与所述平面间隔开。

再者，旋转件最好为一圆盘，具有减少不平衡度的装置以便减少圆盘质量的不平衡度。

在又一另外较好的实施例中，在旋转切削设备上设有一个旋转件，在其上形成一个中心孔可让工件沿一预定轴线由此通过，在该旋转件上至少夹紧着一对切削刀具，并设有转动旋转件的驱动装置。这一对切削刀具的切削量各不相同。

较好的做法是使这一对切削刀具彼此相对地安排在旋转件的直径线上。

而且，这一对切削刀具最好安排在预定轴线上相互间隔开的位置。

按照本发明的设备，切削刀具的切削量能用使切削刀具沿着旋转件的导引装置前进或后退的方法来予以调节，而不会改变在切削刀具和工件之间形成的实际前倾角。

而且，由于切削刀具的前倾角为零度，以及切削刀具有切削刃以预定的距离与预定的平面间隔开，因此在工件的圆周面和切削刀具之间实际形成的前倾角可由上述预定平面与一通过切削刀具的切削刃和预定轴线的平面两个平面之间的夹角得出。既然，切削刀具的前倾角为零度，因此切削刀具容易成形使它能以低成本制出。而且，由于旋转件为一圆盘并设有减少不平衡度的装置以便减少旋转件质量的不平衡度，因此即使切削刀具以高速旋转也不会有发生大的振动的危险。

图1A到1C为示出工件成形过程的横剖面图;

图2为旋转切削设备的概略图;

图3A到3C为示出旋转切削设备切削过程的概略图;

图4为示出工件的圆周面被粗加工刀具和精加工刀具切削时情况的部分透视图;

图5A为示出装在切削刀夹上的粗切削刀具和从切削刀夹上卸下的精切削刀具的前视图;

图5B为粗切削刀具的立视图;

图6A到6C分别为精切削刀具的前视图、顶视图和端视图;

图6D为质量调节用的小螺钉和金属小段;

图7是用来说明粗切削刀具的切削刃和工件圆周面的关系的视图;

图8是用来说明调节粗切削刀具切削量的夹具的视图。

下面就本发明的一个实施例结合附图进行说明。

图1A到1C说明将由人们熟悉的挤压和拉拔工艺制成的管子切成预定的长度、在两端对切成的管子（以下称为工件）加工、及装上一个短轴头2的三个工步的情况。图1A为工件1在从管子上切下后的剖面图。图1B为工件1在两端1a和1b用切削方法分别制成内径扩大部分1c和1d的情况。图1c为工件1在其一端1a装上所述短轴头2的情况。这样准备好的工件1的微弯表面用图2所示的旋转切削设备M制成电摄影感光鼓筒基以使表面粗糙度变为R_max≤1.5μm。

切削设备M由下列部件构成：一个固定在床架20顶面21a上的门洞式柱子21，而该床架20则固定在地坪或类似物上;一个作为盘状旋转件与一空心轴23a（见图5b）制成一体的切削刀夹23，而该空心轴23a则被门洞式柱子21夹持的轴承22可旋转地支承着;一个粗切削刀具24和一个精切削刀具25均被切削刀夹23夹持着;一个可滑动地支承在支承板21b上的滑台26，而该支承板21b与床架20制成一体;一个被右支柱27a夹持的右心轴27，而该右支柱27a被支承在图2中滑台26顶面右边;以及一个被左支柱28c夹持的左心轴28，而该左支柱28c如图2所示通过一个滑座支承板28a和一个滑座28b被支承在滑台26顶面的左边。滑座28b被支承在滑座支承板28a上而能在其顶面上滑动，并能用一滑座抽出机构（未示出）抽出到滑座支承板28a的左端。

工件1一端1a的短轴头2被右心轴27上闭合的弹簧筒夹27b（见图3A）夹紧着，而另一敞开端1b则为左心轴28上张开的弹簧筒夹28e夹紧着以使工件1的轴线与空心轴23a的轴线在c-c线上重合。用电动机作为驱动装置（未示出）使空心轴23a以高速旋转从而使粗切削刀具24和精切削刀具25以高速环绕着工件1旋转。用进给装置（未示出）作为第二驱动装置使滑台26在工件1的轴向上移动从而使粗、精切削刀具24和25在轴向上进给。

接下来，将对用切削设备M切削工件1上徽弯表面的过程结合图3A到3C进行说明。

首先，将滑台26移动到滑台支承板21b的右端以使工件1在左心轴28和右心轴27之间就位。然后用右心轴27上的闭合的弹簧筒夹27b夹紧工件1一端1a的短轴头2并用左心轴28上的张开的弹簧筒夹28e夹紧工件1的另一端1b，从而成为图3A所示的状态。在该期间，从切削上述工件的微弯表面的工艺开始，空心轴23a以及粗、精切削刀具254和25一直不停地旋转着。接下来，如图3B所示，滑台26向左移动以便继续用粗、精切削刀具24和25切削工件1上的微弯表面。当工件1的微弯表面的整个长度都已被切削到后，将右心轴27上闭合的弹簧筒夹松开，用抽出滑座28b的方法使工件1向图3B的左边移动。当空心轴23a和刀夹23旋转时，工件1通过空心轴23a和切削刀夹23的中心孔向左移动整个长度如图3C所示，将左心轴上张开的弹簧筒夹的直径缩小以便从其上拉出工件1并将其移出到设备的外边。

接下来，将对粗、精切削刀具24和25及夹持它们用的切削刀夹23结合图5A、5B和图6A到6D进行说明。

图4为示出工件1的微弯表面被粗、精切削刀具24和25连续切削的情况的透视图。如图5B所示，切削刀夹23是连成一体设在空心轴23a的端头的，并设有与空心轴23a同轴的中心孔23b。而且切削刀夹23具有许多作为减少不平衡度装置的螺钉孔23c分布在其周边上以便减少高速旋转时的振动。使切削刀夹23旋转，从而用人们熟悉的不平衡度检测仪检测其动力不平衡度。用小螺钉（未示出）装在预定的螺孔23c内，从而消除质量不平衡。

粗切削刀具24和精切削刀具25分别固定在作为夹持装置的刀柄24a和25a的端头。刀柄24a和25a分别装在切削刀夹23的侧面23d上形成的凹膛23e和23f内，并用螺栓24c和25c通过各该刀柄24a和25a上的长圆形孔24b和25b拧入切削刀夹23上的螺栓孔23g内而固定在切削刀夹23上。安装粗切削刀具24的刀柄24a用的凹膛23e约比安装精切削刀具25的刀柄25a用的凹膛23f浅1mm。因此当切削工件1的微弯表面时，由粗切削刀具24进行的切削比由精切削刀具25进行的切削约提前1mm。在粗切削刀具24的刀柄24a和精切削刀具25的刀柄25a上各设有两个螺钉孔24d、25d作为质量调节装置，在该孔内可装入如图6D所示的小螺钉29。

刀柄24a和25a的质量都可改变以便将切削刀具24和25的质量差异调整到0.01g之内，办法是在将小螺钉29拧入螺钉孔24d和25d之前用锉刀或类似物将小螺钉29锉掉一些或在螺钉孔24d和25d内嵌入金属小段30。

如图6B所示，精切削刀具25的切削刃只须在后隙面上磨出一个后隙角例如18°就可以了。即，精切削刀具25的前倾角为0°而后隙角为18°。因此在精切削刀具25的制造过程中，不需磨出前倾角，使之能减少制造费用。这一效果也可在粗切削刀具24上获得。

参阅图7，在粗切削刀具24的刀柄24a上有一条边24e与具有0°前倾角的粗切削刀具24的切削面平行。该边24e可沿一在切削刀夹23的凹膛23e一边所设作为导引装置的导引表面23h（见图5A和5B）上滑动。该导引表面23h设置得与一通过切削刀夹23轴线的径向平面R平行。当粗切削刀具24刀柄24a的边24e沿着导引表面23h滑动时，当粗切削刀具24的切削刃T对工件1前进或后退时，粗切削刀具24的切削刃T与径向表面R之间的距离h维持不变。因此，粗切削刀具24的切削刃24a对工件1上微弯表面的切削位置从径向平面R向上位移到转过一个角度α，以使在切削工件1时粗切削刀具24的切削刃T的实际前倾角变为α，相反地后隙角却被减去一个α角。例如，当要切削具有直径D＝30mm的工件时，为了造成旋转角α，亦即实际前倾角为10°，则距离h需为：

h＝（D/2）×Sin10°＝2.6047（mm）

当粗切削刀具24的后隙角如上所述为18°时，切削时的实际后隙角变为8°。这个情况对精切削刀具25来说也是一样的。

在切削刀夹23上的每一个凹膛23e和23f都是沿径向向外向着切削刀夹23的周边开口的。当要装上粗切削刀具24和精切削刀具25时，刀具24和25是从切削刀夹23上各该凹膛23e和23f的开口端径向向内沿着各自的导引表面23h滑入的，然后当粗精切削刀具24和25的各该切削刃T到达预定位置时，用螺栓24c和25c将刀柄24a和25a固紧在切削刀夹23上。

粗精切削刀具各自切削量的调节是在螺栓24c和25c稍微松动的状态下完成的，但要使精切削工具25的切削量比粗切削工具24的切削量大于一个预定的数量。

粗、精切削刀具24和25的刀柄24a和25a在与两个刀具24和25的切削刃T对向的各该端面上设有螺孔24f和25f（见图6c）。如图8所示，有一个设在轴31端部的螺旋部分31a可拧入到粗切削刀具24刀柄24a的螺孔24f内从而与刀柄24结合。另外，在该轴31的沿轴向的不同部位上设有一对凸缘32和33，有一重锤34可在该两凸缘32和33之间来回移动，从而交替地撞击到凸缘432或33上，使粗切削刀具34的刀柄24a沿着切削刀夹23的导引表面23h前进或后退。粗切削刀具24的切削刃T的位置可由一个连接在九柄24a端面上的刻度盘指示器35来监控，从而可将螺栓紧固在预定位置上。同样方式适用于精切削刀具。

按照本实施例，在更换粗、精切削刀具时，只有切削量的调节可以高度精确地完成，但并不需要调整前倾角，这样更换操作就方便了。而且，还可高度精确地消除粗、精切削刀具刀柄质量间的不平衡以及切削刀夹在周边方向上质量的不平衡，因此在切削时即使切削刀夹以高速旋转也不会发生振动，从而工件能被切削成高精度。另外，固紧粗、精切削刀具刀柄用的螺栓是装在刀柄上的长圆孔内，因此即使螺栓在切削刀夹旋转时发生松动，也可防止两种刀具的刀柄从刀夹上飞出到周围地区。

根据试验，采用烧结金钢石刀具作为粗精切削刀具，用来切削直径为30mm、长度为260mm的感光鼓上的微弯表面，在11000转/分的转速和0.06mm/转的给速率下表面粗糙度达到≤1.5μm。结果是，外径精度可以满足日本工业标准JIS h₈（0.-0.033）级的要求，并可大量生产。

本发明的结构概如上述，所能获得的效果如下：

工件的微弯表面可在高速下进行圆筒状切削。切削刀具切削量的调节易于完成，在更换刀具时前倾角不会发生变化。而且，在切削时的不平衡度可以减少，安全可以保证。另外，由于粗、精切削操作可以连续以高速进行，因此可大大缩减电摄影感光鼓或类似物的制造时间。结果是，电摄影感光鼓或类似物的切削过程被加快，有可能进一步以低成本制出高性能的图象生成设备。

Claims (26)

1、一种旋转切削方法，该方法将一个沿预定轴线夹紧的工件的微弯表面进行圆筒状切削，其特征在于，采用至少一个切削刀具环绕着所说轴线旋转，并包括一个使所说切削刀具沿一通过所说轴线的平面移动而对切削量进行调整的工步。

2、按照权利要求1的方法，其特征为，还其有使所说工件和所说切削刀具沿该预定轴线相对移动的工步。

3、一种旋转切削方法，该方法将一个沿预定轴线夹紧的工件的微弯表面进行圆筒状切削，其特征在于，采用切削装置环绕着所说轴线旋转，并包括一个在所说切削装置内准备多个一起旋转的切削刀具的工步。

4、按照权利要求3的方法，其特征在于，还具有使所说切削装置和所说工件沿该预定轴线相对移动的工步。

5、一种旋转切削设备，其特征在于，具有

一个设有中心孔可让工件沿一预定轴线在其中通过的旋转件;

至少一个切削刀具被所说旋转件夹紧;以及

用于转动所说旋转件的驱动装置，

其中所说旋转件含有可沿一个通过所说轴线的预定平面导引所说切削刀具的导引装置。

6、按照权利要求5的设备，其特征为，还具有使所说旋转件和所说工件沿着所说轴线相对移动的第二驱动装置。

7、按照权利要求5或6的设备，其特征为，所说切削刀具的前倾角为零度，并且所说切削刀具的切削刃以预定距离与预定平面间隔开。

8、按照权利要求5的设备，其特征为，所说旋转件在一个侧面上设有至少一个凹膛，并且所说切削刀具可以拆装地装在所说凹膛内与一夹持件联结。

9、按照权利要求6的设备，其特征为，所说旋转件在一个侧面上设有至少一个凹膛，并且所说切削刀具可以拆装地装在所说凹膛内与一夹持件联结。

10、按照权利要求7的设备，其特征为，所说旋转件在一个侧面上设有至少一个凹膛，并且所说切削刀具可以拆装地装在所说凹膛内与一夹持件联结。

11、按照权利要求5的设备，其特征为，所说导引装置具有一个设在所说旋转件内的导引面。

12、按照权利要求6的设备，其特征为，所说导引装置具有一个设在所说旋转件内的导引面。

13、按照权利要求7的设备，其特征为，所说导引装置具有一个设在所说旋转件内的导引面。

14、按照权利要求8的设备，其特征为，所说导引装置具有一个设在所说旋转件内的导引面。

15、按照权利要求5的设备，其特征为，所说旋转件具有一个圆盘，并有减少不平衡度装置，以便减少其质量的不平衡度。

16、按照权利要求6的设备，其特征为，所说旋转件具有一个圆盘，并有减少不平衡度装置，以便减少其质量的不平衡度。

17、按照权利要求7的设备，其特征为，所说旋转件具有一个圆盘，并有减少不平衡度装置，以便减少其质量的不平衡度。

18、按照权利要求8的设备，其特征为，所说旋转件具有一个圆盘，并有减少不平衡度装置，以便减少其质量的不平衡度。

19、按照权利要求11的设备，其特征为，所说旋转件具有一个圆盘，并有减少不平衡度装置，以便减少其质量的不平衡度。

20、按照权利要求8的设备，其特征为，所说夹持件具有质量调节装置以便增加或减少所说夹持件的质量。

21、一种旋转切削设备，其特征在于，具有：

一个设有中心孔可让工件沿一预定轴线在其中通过的旋转件;

至少一对切削刀具被所说旋转件夹紧，所说一对切削刀具能以不同的切削量进行切削;以及

用于转动所说旋转件的驱动装置。

22、按照权利要求21的设备，其特征为，还具有使所说旋转件和所说工件沿预定轴线相对移动的第二驱动装置。

23、按照权利要求21或22的设备，其特征为，所说一对切削刀具被相互对向地安排在所说旋转件的一条直径线上。

24、按照权利要求21的设备，其特征为，所说一对切削刀具被安排在沿预定轴线相互间隔开的位置上。

25、按照权利要求22的设备，其特征为，所说一对切削刀具被安排在沿预定轴线相互间隔开的位置上。

26、按照权利要求23的设备，其特征为，所说一对切削刀具被安排在沿预定轴线相互间隔开的位置上。

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