專利名稱：成形刀具的制造方法及成形刀具的研磨工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成形刀具的制造方法及成形刀具的研磨工具，特別是涉及為了在加工對象上制作復(fù)雜的形狀而使用的成形刀具的制造方法，以及為了形成其前面而采用的研磨工具。
背景技術(shù)：
以往，使用用于在加工對象(被切削材料)上制作復(fù)雜的形狀的成形刀具(成形加工刀)。例如，在用于蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)等的動靜翼中，有翼根部為以所謂圣誕樹形狀為主的復(fù)雜的形狀的動靜翼，通常，這樣復(fù)雜的形狀是通過用成形刀具來進(jìn)行切削加工而形成的。例如，在專利文獻(xiàn)I中記載有一種成形刀具，其使朝向前端側(cè)直徑逐漸縮小的切削刃部繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而在被切削材料上形成圣誕樹形狀等復(fù)雜形狀的槽。該成形刀具的切削刃部構(gòu)成為工具直徑不同的凹部(谷部)與凸部(脊部)沿旋轉(zhuǎn)軸方向交替配置。另夕卜，為了可靠地排出切屑，將朝向工具前端側(cè)逐漸擴(kuò)大的切屑排出槽設(shè)置在相鄰的刀刃之間。在此，成形刀具的切削刃部的前面通常通過圓盤砂輪的研磨來形成。圖7是表示利用圓盤砂輪研磨成形刀具的前面的狀態(tài)的立體圖。如該圖所示，設(shè)置于成形刀具I前端側(cè)的切削刃部2的前面4通過用向箭頭方向旋轉(zhuǎn)的圓盤砂輪100進(jìn)行研磨來形成。形成有前面4的成形刀具I 一邊以旋轉(zhuǎn)軸O為中心旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動，用于以多個刀刃6對加工對象(被切削材料)的表面進(jìn)行加工。在此，作為成形刀具I的刀刃6，通常采用如圖7所示的螺旋刀刃，這是為了分散切削時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力。另外，在相鄰的刀刃6之間設(shè)置有槽8，該槽8本身通常也是通過圓盤砂輪100的研磨來形成的。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有一種雙錐形砂輪，雖然不是研磨成形刀具而是研磨普通的切削工具的大致圓盤形的砂輪，在兩面的周邊緣分別設(shè)置有研磨涂層的頂面，各該頂面收攏于周邊緣梁。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :(日本)特開2007 - 245277號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :(日本)特開2007 - 245337號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)問題然而，如圖7所示，在通過圓盤砂輪100來形成相對于旋轉(zhuǎn)軸螺旋的槽8的前面4時(shí)，以使圓盤砂輪100對準(zhǔn)槽8且相對于旋轉(zhuǎn)軸O傾斜的狀態(tài)，一邊使圓盤砂輪100與槽8的前面4面接觸，一邊進(jìn)行研磨。因此，不能夠以高的自由度對槽8的前面4進(jìn)行加工，使得最終得到的前面4形成為向槽8的深度方向彎曲的形狀(自刀刃前端部7側(cè)到槽8的底面為止連續(xù)彎曲的形狀)。因而，與切削刃部2的直徑大的部位相比，存在切削刃部2的直徑小的部位的刀刃6的前角變小的傾向，具體而言，即使刀刃6的脊部6A的前角為正，刀刃6的谷部6B的前角也為負(fù)。圖8是表示成形刀具I的剖面形狀的圖，圖8 (a)是表示刀刃6的脊部6A的剖面形狀的沿圖7的A-A線的剖面圖，圖8 (b)是表示刀刃6的谷部6B的剖面形狀的沿圖7的B-B線的剖面圖。如圖8 (a)所示，刀刃6的脊部6A的前角α I為正值，但是，如圖8 (b)所示，刀刃6的谷部6B的前角α 2為負(fù)值。在此，“前角”是指相對于從旋轉(zhuǎn)軸O向刀刃前端部7延伸的直線L，刀刃前端部7的前面4的切線T所呈的角。這樣，當(dāng)?shù)度?的谷部6Β的前角α 2為負(fù)值時(shí)(所謂“負(fù)”的狀態(tài))，不單是谷部6Β的切削性低，而是需要綜合考慮比脊部6Α損耗得快的谷部6Β的損耗惡化時(shí)間而更換整個成形刀具I，在運(yùn)行成本上也存在問題。 另外，在成形刀具I的刀刃6是相對于旋轉(zhuǎn)軸O平行的直刀刃的情況下，通過一邊使圓盤砂輪100與前面4面接觸一邊進(jìn)行研磨，能夠平坦地形成前面4。然而，在切削刃部2的直徑大的部位(脊部6Α)和小的部位(谷部6Β)，從旋轉(zhuǎn)軸O延伸到刀刃前端部7的直線L的傾斜程度不同，因此，即使前面4平坦，也會產(chǎn)生前角的誤差。因而，期待研發(fā)一種方法，能夠與成形刀具I的刀刃6的形狀(螺旋刀刃還是直刀刃)無關(guān)，而使前面4的加工自由度高且任意地設(shè)定前角。并且，如上所述，如果在使圓盤砂輪100對準(zhǔn)槽8并相對于旋轉(zhuǎn)軸O傾斜的狀態(tài)下，一邊使圓盤砂輪100與槽8的前面4面接觸一邊進(jìn)行研磨，則存在圓盤砂輪100的背面?zhèn)扰c相鄰的刀刃6相互干涉的可能，因此，不得不將槽8設(shè)計(jì)為過寬。如果槽8的寬度寬，則要與該寬出的部分相應(yīng)地將切削刃部2本體變粗(將直徑變大)，材料費(fèi)增加。另外，還考慮將槽8的的螺旋角、圓盤砂輪100的直徑、所需的前角等作為輸入?yún)?shù)，將圓盤砂輪100的研磨面優(yōu)化為復(fù)雜的曲面形狀，以使刀刃6的脊部6Α和谷部6Β的任意一個前角達(dá)到所需的值。但是，就該方法而言，需要針對形狀不同的多種成形刀具I分別準(zhǔn)備具有最適合的曲面形狀的研磨面的圓盤砂輪100，使得成本變高。而且，即使使用該方法，也存在圓盤砂輪100的背面?zhèn)扰c相鄰的刀刃6相互干涉的可能，因此不得不將槽8設(shè)置為過寬。本發(fā)明是鑒于上述情況提出的，其目的在于，提供一種成形刀具的制造方法及成形刀具的研磨工具，能夠使前面的加工自由度高且任意地設(shè)定前角，能夠防止在研磨前面時(shí)研磨工具與相鄰的刀刃相互干涉。用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案本發(fā)明的成形刀具的制造方法，成形刀具的前端側(cè)具有交替形成有刀刃與槽的切削刃部，所述切削刃部通過以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行切削，該成形刀具的制造方法的特征在于，包括沿著所述旋轉(zhuǎn)軸將直徑不同的脊部和谷部形成在切削刃部件上的工序；在所述切削刃部件上形成所述槽的工序；使研磨工具一邊繞軸心旋轉(zhuǎn)一邊沿所述槽的深度方向與所述槽的側(cè)壁線接觸，以在所述槽的所述側(cè)壁上形成前面的工序。在此，“使研磨工具與槽的側(cè)壁線接觸”是指研磨工具與槽的側(cè)壁(前面)至少在前面的研磨完成階段線接觸即可，并不一定需要這兩者從研磨的初期階段到完成階段總是線接觸。另外，沿槽的深度方向“線接觸”是指在研磨工具與槽的側(cè)壁的接觸區(qū)域，沿著槽的深度方向的接觸區(qū)域的長度與其寬度相比足夠大。在該成形刀具的制造方法中，由于使研磨工具一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿槽的深度方向與槽的側(cè)壁線接觸以形成前面，因此能夠提高前面的加工自由度，任意地設(shè)定前角。并且，由于研磨時(shí)使研磨工具與槽的側(cè)壁線接觸，因此能夠防止相鄰的刀刃與研磨工具之間的干涉。因而，不需要將槽設(shè)定為過寬，能夠與之相應(yīng)地使切削刃部本身的直徑變小。在上述成形刀具的制造方法的形成所述前面的工序中，優(yōu)選以使鉛筆狀的所述研磨工具一邊繞軸心旋轉(zhuǎn)一邊與所述側(cè)壁線接觸的狀態(tài)，使所述研磨工具沿著所述槽相對于所述切削刃部件移動。通過這樣使鉛筆狀的研磨工具一邊與槽線接觸一邊沿著槽相對移動，能夠在槽的整個長度上形成具有期望的前角的前面。另外，“鉛筆狀”是指使相對于軸心線對稱的形狀繞軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，該形狀的輪廓經(jīng)過的軌跡所形成的棒狀體，例如可以是圓柱狀、圓錐梯形、圓柱形與圓錐梯形組合的形狀(圓錐梯形柱狀)，或者是以這些形狀為基準(zhǔn)的形狀。在該情況下，經(jīng)過所述鉛筆狀的所述研磨工具的軸心的剖面的輪廓可以確定為，在將其反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到所述槽的所述側(cè)壁上時(shí)，與所述槽的深度方向上的位置無關(guān)，而使所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與自所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度一定。·
通過這樣利用點(diǎn)群來確定鉛筆狀的研磨工具的輪廓，能夠使切削刃部的直徑大的部位(脊部)和小的部位(谷部)的前角接近為一定。或者，也可以將經(jīng)過所述鉛筆狀的所述研磨工具軸心的剖面的輪廓確定為，在將其反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到所述槽的所述側(cè)壁上時(shí)，從所述槽的底越接近所述刀刃的刀刃前端部，所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度越小。由于在切削刃部的直徑大的部位(脊部)和小的部位(谷部)存在周速差，因此在兩者之間產(chǎn)生切削性的差異。于是，通過將鉛筆狀的研磨工具的輪廓確定為，從槽的底越接近刀刃前端部，所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度越小，能夠使切削刃部的直徑大的部位的前角較小，使切削刃部的直徑小的部位的前角較大，從而使切削刃部的切削性均勻化。另外，在使用具有以上述方式確定的輪廓的鉛筆狀的研磨工具的情況下，在形成所述前面的工序中，也可以與所述槽的底的輪廓對應(yīng)，使所述研磨工具向與所述研磨工具相對于所述切削刃部件進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移。在使用具有為了得到期望的前面而確定的輪廓的研磨工具的情況下，槽底的形狀不是直(槽底的直徑不變)的，而是錐形或凹凸形狀時(shí)，因槽底的輪廓的影響而使規(guī)定前面的點(diǎn)群與旋轉(zhuǎn)軸(成形刀具的中心)之間的關(guān)系被破壞，使前角產(chǎn)生偏差。因此，通過使研磨工具與槽底的輪廓對應(yīng)地位移，能夠修正因槽底的輪廓而產(chǎn)生的前角的偏差?；蛘?，所述鉛筆狀的所述研磨工具是直徑一定的圓柱體，在形成所述前面的工序中，也可以與所述刀刃的刀刃前端部的輪廓對應(yīng)，使所述研磨工具向與所述研磨工具相對于所述切削刃部件進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移。
使研磨工具與刀刃前端部的輪廓對應(yīng)地位移，由此，能夠通過直徑一定的圓柱體的研磨工具自由設(shè)定切削刃部的直徑大的部位(脊部)和小的部位(谷部)的前角。這樣，即使使用單純的圓柱形的研磨工具，也能夠通過調(diào)節(jié)研磨工具的軌跡來獲得期望的前角。即，就形狀不同的多種成形刀具而言，能夠利用沒有進(jìn)行特別的成形的廉價(jià)的研磨工具，分別獨(dú)立自由地調(diào)節(jié)切削刃部的直徑大的部位(脊部)和小的部位(谷部)的前角。在上述上述成形刀具的制造方法中，優(yōu)選所述鉛筆狀的所述研磨工具的母材為經(jīng)過淬火的高速鋼。在以往的用于形成前面的圓盤砂輪中，重視輕量性而多采用有鋁合金等形成的母材，但是在上述的鉛筆狀的研磨工具的情況下，因研磨時(shí)所受的阻力而使研磨工具本身變形，從而存在難以以高精度加工前面的情況。因此，作為鉛筆狀的研磨工具的母材采用經(jīng)過淬火的高速鋼，由此能夠提高研磨工具的剛性，以高精度進(jìn)行前面的加工。
在上述成形刀具的制造方法的形成所述槽的工序中，優(yōu)選用立銑刀切削所述切削刃部件以形成所述槽。通過這樣采用立銑刀，能夠容易地形成排出切削時(shí)的切屑所需的最小限度的寬度的槽。另外，如上所述，由于在研磨時(shí)使研磨工具與槽的側(cè)壁不是面接觸而是線接觸，因此即使通過立銑刀形成窄的槽，也不用擔(dān)心相鄰的刀刃與研磨工具之間的干涉。并且，在利用立銑刀來形成槽時(shí)，通過一邊使立銑刀在其軸心方向上移動一邊形成槽，能夠在槽的底面上形成凹凸。因此，例如，與刀刃前端部的輪廓對應(yīng)地在槽的底面形成凹凸，使從槽的底面到刀刃前端部的距離(槽的深度)一定，能夠均等地提高切削刃部的直徑大的部位(脊部)和小的部位(谷部)的剛性。在上述成形刀具的制造方法中，所述槽可以是相對于所述旋轉(zhuǎn)軸螺旋的螺旋槽。在切削刃部的槽為螺旋槽的情況下，在使用以往的圓盤砂輪進(jìn)行的研磨中，前面的加工自由度低和與相鄰的刀刃相互干涉的問題尤為突出。關(guān)于這一點(diǎn)，在上述成形刀具的制造方法中，即使切削刃部的槽為螺旋槽，前面的加工自由度也高，能夠任意地設(shè)定前角，且能夠防止在研磨前面時(shí)相鄰的螺旋刀刃與研磨工具之間的干涉。本發(fā)明一方面的成形刀具的研磨工具是用于形成成形刀具的前面的研磨工具，該成形刀具的前端側(cè)具有交替地形成有刀刃與槽的切削刃部，所述切削刃部通過以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行切削，該研磨工具的特征在于，經(jīng)過軸心的剖面的輪廓為鉛筆狀，將該輪廓確定為，在將其反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到成為所述前面的所述槽的側(cè)壁時(shí)，與所述槽的深度方向的位置無關(guān)，而使所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度一定。在使用該成形刀具的研磨工具在成形刀具的槽上形成前面時(shí)，使研磨工具一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿著槽的深度方向與槽的側(cè)壁線接觸以研磨前面。這樣，使上述研磨工具一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿著槽的深度方向與槽的側(cè)壁線接觸以形成前面，能夠提高前面的加工自由度，任意地設(shè)定前角。并且，由于在研磨時(shí)使研磨工具與槽的側(cè)壁不是面接觸而是線接觸，因此能夠防止相鄰的刀刃與研磨工具之間的干涉。因此，不需要將槽設(shè)計(jì)為過寬，能夠與之相應(yīng)地使切削刃部本身的直徑變小。而且，如上所述，利用點(diǎn)群來確定鉛筆狀的研磨工具的輪廓，因此，能夠與槽的深度方向的位置無關(guān)地使前角接近為一定。另外，本發(fā)明另一方面的成形刀具的研磨工具是用于形成成形刀具的前面的研磨工具，該成形刀具的前端側(cè)具有交替地形成有刀刃與槽的切削刃部，所述切削刃部通過以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行切削，該研磨工具的特征在于，經(jīng)過軸心的剖面的輪廓為鉛筆狀，將該輪廓確定為，在將其反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到成為所述前面的所述槽的側(cè)壁時(shí)，從所述槽的底越接近所述刀刃的刀刃前端部，所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度越小。利用該成形刀具的研磨工具在成形刀具的槽上形成前面時(shí)，使研磨工具一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿著槽的深度方向與槽的側(cè)壁線接觸以研磨前面。這樣，使上述研磨工具一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿著槽的深度方向與槽的側(cè)壁線接觸以形成前面，由此能夠提高前面的加工自由度，任意地設(shè)定前角。 并且，由于在研磨時(shí)使研磨工具與槽的側(cè)壁不是面接觸而是線接觸，因此能夠防止相鄰的刀刃與研磨工具之間的干涉。因而，不需要將槽設(shè)計(jì)為過寬，能夠與之相應(yīng)地使切削刃部本身的直徑變小。而且，如上所述，將鉛筆狀的研磨工具的輪廓確定為，從槽的底越接近刀刃前端部，所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度越小，因此，能夠使周速互不相同的部位即切削刃部的直徑大的部位和小的部位的切削性均勻化。在上述成形刀具的研磨工具中，從提高研磨工具的剛性，以高精度進(jìn)行前面的加工的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選母材為經(jīng)過淬火的高速鋼。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過使研磨工具一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿著槽的深度方向與槽的側(cè)壁線接觸以形成前面，能夠提高前面的加工自由度，任意地設(shè)定前角。并且，通過在研磨時(shí)使研磨工具與槽的側(cè)壁不是面接觸而是線接觸，能夠防止相鄰的刀刃與研磨工具之間的干涉。


圖I是表示本實(shí)施方式的成形刀具的制造方法的順序的一個例子圖2是表示螺旋槽的底面帶有凹凸的成形刀具的構(gòu)成例的立體圖。圖3是表示形成有前面的切削刃部件的剖面形狀的圖，Ca)表示螺旋刀刃的脊部的剖面形狀，(b)表示螺旋刀刃的谷部的剖面形狀。圖4是表示將研磨工具的輪廓的反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制了的螺旋槽的側(cè)壁(前面)的放大剖面圖。圖5是用于說明槽底的輪廓對前角的影響的圖。圖6是用于說明利用圓柱形的研磨工具一邊使研磨工具與刀刃前端部的輪廓對應(yīng)地位移一邊進(jìn)行研磨的方法的圖。圖7是表示用圓盤砂輪對成形刀具的前面進(jìn)行研磨的狀態(tài)的立體圖。圖8是表示切削刃部的剖面形狀的圖，(a)是表示刀刃的脊部的剖面形狀的沿圖7的A-A線的剖面圖，(b)是表示刀刃的谷部的剖面形狀的沿圖7的B-B線的剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，就該實(shí)施方式所記載的構(gòu)成零件、材質(zhì)、形狀、其相對配置等而言，除非有特定的的記載，否則就說明本發(fā)明的范圍不受此限定，而僅僅是說明例。圖I是表示本實(shí)施方式的成形刀具的制造方法的順序的一個例子的圖。如圖I (a)所示，首先，將安裝有柄10的切削刃部件12安裝于車床，利用車床一邊使切削刃部件12旋轉(zhuǎn)，一邊用圓盤狀的砂輪14研磨切削刃部件12。通過該研磨，使直徑不同的脊部6A和谷部6B沿著旋轉(zhuǎn)軸O形成于切削刃部件12。脊部6A的谷部6B的尺寸和配置根據(jù)最終想要得到的成形刀具的形狀來確定。并且，該工序中的研磨僅為粗加工，脊部6A和谷部6B的精密的加工優(yōu)選在后述的形成刀刃的工序(參照圖I (d))中進(jìn)行。由此，能夠通過砂輪14的研磨迅速地形成脊部6A 和谷部6B的粗糙形狀。另外，在此，雖然說明了通過車床一邊使切削刃部件12旋轉(zhuǎn)一邊利用圓盤狀的砂輪14來研磨切削刃部件12的例子，但是，只要能夠形成脊部6A和谷部6B，并不特別地限定加工方法，例如可以通過車刀的切削來形成脊部6A和谷部6B，也可以代替車床，而利用包含加工中心的任何作業(yè)機(jī)械來進(jìn)行加工。然后，如圖I (b)所示，通過銑床，用立銑刀16在切削刃部件12上形成螺旋槽8，該螺旋槽8形成為相對于旋轉(zhuǎn)軸O呈規(guī)定的螺旋角。另外，在圖I (b)中，用粗箭頭來表示在使用立銑刀16進(jìn)行切削時(shí)，立銑刀16與切削刃部件12的相對移動的方向。具體而言，在銑床的工作臺上固定切削刃部件12，一邊使立銑刀16繞軸心旋轉(zhuǎn)，一邊使固定有切削刃部件12的工作臺移動，使立銑刀16相對于切削刃部件12移動，形成螺旋槽8。螺旋槽8的形狀(寬度或深度)和數(shù)量根據(jù)最終想要得到的成形刀具的形狀來確定。通過這樣利用立銑刀16的切削來形成螺旋槽8，能夠容易地形成排出切削時(shí)的切屑所需的最小限度的寬度的螺旋槽8。另外，在本實(shí)施方式中研磨前面4時(shí)，使研磨工具與螺旋槽的側(cè)壁不是面接觸而是線接觸，因此即使通過立銑刀16來形成寬度窄的螺旋槽8，也不用擔(dān)心相鄰的螺旋刀刃6與研磨工具之間的干涉，對此將在后面敘述。另外，在通過立銑刀16進(jìn)行切削時(shí)，也可以使立銑刀16在其軸心方向移動(上下移動)。由此，能夠在螺旋槽8的底面形成凹凸。圖2是表示螺旋槽8的底面帶有凹凸的成形刀具的構(gòu)成例的立體圖。在該圖所示的例子中，在螺旋槽8的底面9形成有與刀刃前端部7的輪廓相應(yīng)的凹凸，自底面9到刀刃前端部7的距離(螺旋槽8的深度)大致是一定的。由此，能夠均等地提高切削刃部2的直徑大的部位(脊部6A)和小的部位(谷部6B)的剛性。另外，在此，雖然說明了利用銑床通過立銑刀16來切削螺旋槽8的例子，但是，只要能夠形成螺旋槽8，不特別限定加工方法，例如，可以通過圓盤砂輪的研磨來形成螺旋槽8，也可以代替銑床，而采用包含加工中心的任何作業(yè)機(jī)械來進(jìn)行加工。然后，如圖1(c)所示，利用磨床使研磨工具18 —邊繞軸心旋轉(zhuǎn)一邊沿著螺旋槽8的深度方向與螺旋槽8的側(cè)壁線接觸，以在螺旋槽8的側(cè)壁上形成前面4。另外，在圖I(c)中，用粗箭頭來表示利用研磨工具18進(jìn)行研磨時(shí)，研磨工具18與切削刃部件12的相對移動的方向。具體而言，在磨床的工作臺上固定切削刃部件12，一邊使研磨工具18繞軸心旋轉(zhuǎn)，一邊使固定有切削刃部件12的工作臺移動，使研磨工具18相對于切削刃部件12移動，形成前面4。另外，在研磨工具18的前端側(cè)的外周形成有包含磨粒的砂輪面19，以形成前面4并使前面4平滑。并且，在此，雖然說明了利用磨床通過研磨工具18在螺旋槽8的側(cè)壁上形成前面4的例子，但是，只要能夠使研磨工具18與螺旋槽8的側(cè)壁線接觸以進(jìn)行研磨，并不特別地限定具體的方法，例如，也可以代替磨床，而通過包含加工中心或磨削中心的任何作業(yè)機(jī)械來進(jìn)行研磨加工。這樣，使研磨工具18 —邊旋轉(zhuǎn)一邊沿著螺旋槽8的深度方向與螺旋槽8的側(cè)壁線接觸以形成前面4，由此，能夠提高前面4的加工自由度，任意地設(shè)定螺旋刀刃6的脊部6A與谷部6B的前角。 圖3是表示通過研磨工具18的研磨而形成有前面4的切削刃部件12的剖面形狀的圖，圖3 Ca)表示螺旋刀刃6的脊部6A的剖面形狀，圖3 (b)表示螺旋刀刃6的谷部6B的剖面形狀。如圖3 (a)和(b)所示，螺旋刀刃6的脊部6A的前角α I和螺旋刀刃6的谷部6Β的前角α 2均為正值，大小也大致相等。另外，“前角”是指相對于從旋轉(zhuǎn)軸O向刀刃前端部7延伸的直線L，刀刃前端部7的前面4的切線T所呈的角度。并且，從能夠在螺旋槽8的整個長度上任意地設(shè)定螺旋刀刃6的脊部6Α和谷部6Β的前角的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選研磨工具18為鉛筆狀，即，是在使相對于軸心線對稱的形狀繞軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，由該形狀的輪廓經(jīng)過的軌跡所形成的棒狀體。鉛筆狀例如可以列舉圓柱狀、圓錐梯形、圓柱形與圓錐梯形組合的形狀(圓錐梯形柱狀)，或者是以這些形狀為基準(zhǔn)的形狀。另夕卜，在圖I (c)中示例的是圓柱的直徑朝向前端逐漸縮小的鉛筆狀的研磨工具18。進(jìn)一步而言，優(yōu)選將經(jīng)過鉛筆狀的研磨工具18軸心的剖面的輪廓確定為，在將其反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到螺旋槽8的側(cè)壁上時(shí)，與螺旋槽8的深度方向上的位置無關(guān)，而使螺旋槽8的側(cè)壁上的點(diǎn)的切線與從旋轉(zhuǎn)軸O延伸到該點(diǎn)的直線所呈的角度一定。圖4是用于說明確定鉛筆狀的研磨工具18的輪廓的方法的一個例子的圖，表示將研磨工具18的輪廓的反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制了的螺旋槽8的側(cè)壁(前面4)。另外，為了便于說明，在圖4中表示為用于確定經(jīng)過鉛筆狀的研磨工具18的軸心的剖面的輪廓的點(diǎn)群Qi (i =O η )存在于螺旋槽8的側(cè)面(前面4)之上，但是，實(shí)際上點(diǎn)群Qi存在于與螺旋槽8的側(cè)面(前面4)接觸的研磨工具18的輪廓之上。圖4所示的螺旋槽8的側(cè)面(前面4)是連接理想的點(diǎn)群Qi而形成的研磨工具18的輪廓的反轉(zhuǎn)形狀，與螺旋槽8的深度方向上的位置無關(guān)，而使螺旋槽8的側(cè)壁上的點(diǎn)的切線與自旋轉(zhuǎn)軸O延伸到該點(diǎn)的直線所呈的角度一定。即，自旋轉(zhuǎn)軸O延伸的直線Ti與各點(diǎn)
的前面4的切線Li所呈的角度a j為一定(滿足α。= a j = α 2 ........ α n ^ = α )。
從該條件以如下方式計(jì)算出形成研磨工具18的輪廓的理想的點(diǎn)群Qi。首先，設(shè)具有螺旋刀刃6的切削刃部件12的半徑(工具半徑)為R，各點(diǎn)之間的間隔為P，相當(dāng)于刀刃前端部7的點(diǎn)Qtl的坐標(biāo)為(0，R)，則相鄰的點(diǎn)Ql的坐標(biāo)(X1, Y1)以下式來表示。
式IX1 = Δ X1 = Sina0XPY1 = R — Δ Y1 = R- cos ct 0 X P然后，進(jìn)一步將相鄰的點(diǎn)Q2的坐標(biāo)(X2，Y2)以下式來表示。式2X2 = X1 + Δ X2 = sin a 0XP + sin ( ct ! — θ ) XPY2 = Y1 — AY2 = R — COsct0XP — cos ( a — Θ ) X P在此，就角度Θ而言能夠通過tan θ = AX1 / (R - AY1)的關(guān)系求出。關(guān)于后續(xù)的點(diǎn)Q3 Qn — i也同樣，如果計(jì)算出坐標(biāo)，就能夠得到與螺旋槽8的深度方向上的位置無關(guān)的使角度h—定的點(diǎn)群％。通過連接這樣得到的點(diǎn)群Qi,確定經(jīng)過研磨工具18的軸心的剖面的輪廓形狀。另夕卜，通過縮小各點(diǎn)之間的間隔P，使連接點(diǎn)群Qi而得到的研磨工具18的輪廓形狀變得圓滑。通過這樣利用點(diǎn)群Qi來確定鉛筆狀的研磨工具18的輪廓，能夠使切削刃部2的直徑大的部位(脊部6A)與小的部位(谷部6B)的前角接近為一定。另外，在為了形成前面4而使用的以往的圓盤砂輪100 (參照圖7)中，重視輕量性而多采用由鋁合金等構(gòu)成的母材，但是，在使用鉛筆狀的研磨工具18的情況下，存在因研磨時(shí)所受到的阻力而使研磨工具18本身變形，變得難以以高精度加工前面4的情況。因此，從提高研磨工具18的剛性，以高精度進(jìn)行前面4的加工的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選鉛筆狀的研磨工具18的母材為經(jīng)過淬火的高速鋼。另外，從進(jìn)一步提高研磨工具18的剛性的觀點(diǎn)來看，在能夠不與相鄰的螺旋刀刃6干涉而順暢地插入螺旋槽8的范圍，優(yōu)選使研磨工具18的直徑盡可能大。這樣通過研磨工具18的研磨來形成前面4之后，如圖I (d)所示,利用磨床一邊使圓盤砂輪20旋轉(zhuǎn)，一邊使圓盤砂輪20的周邊緣與螺旋刀刃6的外表面接觸，以對螺旋刀刃6進(jìn)行刀刃的形成。另外，在圖I (d)中，用粗箭頭表示在利用圓盤砂輪20進(jìn)行研磨時(shí)，圓盤砂輪20與切削刃部件12的相對移動的方向。具體而言，在磨床的工作臺上固定切削刃部件12，一邊使圓盤砂輪20旋轉(zhuǎn)，一邊使固定有切削刃部件12的工作臺移動，使圓盤砂輪20相對于切削刃部件12移動，在螺旋刀刃6上形成后面5。另外，在圖I (a)所示的形成脊部6A和谷部6B的工序中只進(jìn)行了粗加工的情況下，根據(jù)最終想要得到的成形刀具I的形狀，通過圓盤砂輪20精密地研磨脊部6A和谷部6B。另外，在此，說明了利用磨床通過圓盤砂輪20在螺旋刀刃6上形成后面5的例子，但是，只要能夠形成前面5，并不特別地限定具體的方法，例如，可以通過車刀的切削來形成后面5，也可以代替磨床，而采用包括加工中心或磨削中心的任何作業(yè)機(jī)械來進(jìn)行研磨加工。這樣，通過以圖I (a) (d)所示的順序進(jìn)行加工，最終能夠得到一種成形刀具1，前端側(cè)具有交替形成有螺旋刀刃6與螺旋槽8的切削刃部2。該成形刀具I構(gòu)成為，切削刃部2以旋轉(zhuǎn)軸O為中心旋轉(zhuǎn)，由此，利用螺旋刀刃6的前面4來切削加工對象(被切削材料)。如上所述，在本實(shí)施方式的成形刀具的制造方法中，成形刀具I的前端側(cè)具有交替形成有螺旋刀刃6與螺旋槽8的切削刃部2，切削刃部2通過以旋轉(zhuǎn)軸O為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行切削，該成形刀具I的制造方法包括沿著旋轉(zhuǎn)軸O，將直徑不同的脊部6A和谷部6B形成在切削刃部件12上的工序；在切削刃部件12上形成螺旋槽8的工序，螺旋槽8形成為相對于旋轉(zhuǎn)軸O帶有螺旋角；使研磨工具18—邊繞軸心旋轉(zhuǎn)一邊沿著螺旋槽8的深度方向與螺旋槽8的側(cè)壁線接觸，以在螺旋槽8的側(cè)壁上形成前面4的工序。這樣，在本實(shí)施方式中，由于使研磨工具18 —邊旋轉(zhuǎn)一邊沿著螺旋槽8的深度方向與螺旋槽8的側(cè)壁線接觸，從而形成前面4，因此能夠提高前面4的加工自由度，任意地設(shè)定前角。并且，由于在研磨時(shí)使研磨工具18與螺旋槽8的側(cè)壁不是面接觸而是線接觸，因此能夠防止相鄰的螺旋刀刃6與研磨工具18之間的干涉。因而，不需要將螺旋槽8設(shè)計(jì)為過寬，從而能夠與之相應(yīng)地使切削刃部2本身的直徑變小。
以上詳細(xì)說明了本發(fā)明的一個例子，但是本發(fā)明不限定于此，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種改良或變形。例如，在上述實(shí)施方式中說明了首先在切削刃部件12上形成脊部6A和谷部6B，接著在切削刃部件12上形成螺旋槽8，然后在螺旋槽8的側(cè)壁上形成前面4的例子，但是，各工序并不一定要按照該順序來進(jìn)行，也可以適當(dāng)?shù)刈兏樞?。并且，在上述?shí)施方式的圖I (a) (d)中列舉的成形刀具I的例子是將相對于旋轉(zhuǎn)軸O螺旋的螺旋刀刃6和螺旋槽8形成于切削刃部2，螺旋刀刃6具有四個脊部6A和三個谷部6B，切削刃部2的形狀為朝向前端側(cè)直徑逐漸縮小的圣誕樹形，但成形刀具的形狀并不特別地限定為至少具有一組脊部6A和谷部6B，例如也可以是切削刃部2的刀刃6是不相對于旋轉(zhuǎn)軸O螺旋的直刀刃。另外，以下僅僅稱為“刀刃6”或“槽8”時(shí)，不僅指刀刃6或槽8相對于旋轉(zhuǎn)軸O螺旋的情況，也指沒有相對于旋轉(zhuǎn)軸O螺旋的情況。另外，在上述實(shí)施方式中，利用圖4說明了確定鉛筆狀的研磨工具18的輪廓的方法的一個例子，但研磨工具18的輪廓的確定方法并不限定于此，而能夠運(yùn)用多種方法。例如，可以將經(jīng)過研磨工具18軸心的剖面的輪廓確定為，在將其反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到槽8的側(cè)壁(前面4)上時(shí),從槽8的底越接近刀刃6的刀刃前端部7,所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從旋轉(zhuǎn)軸O延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度越小。即，在圖4中，前面4之上的點(diǎn)Qi的前面4的切線Ti與從旋轉(zhuǎn)軸O延伸到點(diǎn)Qi的直線Li所呈的角度a i也可以形成為從槽8的底越接近刀刃6的刀刃前端部7越小(換言之也可以滿足< Cti < α 2
<......< α n-i)。由于在切削刃部2的直徑大的部位(脊部6A)和小的部位(谷部6B)存在周速差，因此在這兩者之間產(chǎn)生切削性的差異。于是，將鉛筆狀的研磨工具18的輪廓確定為，從槽8的底越接近刀刃6的刀刃前端部7，槽8的側(cè)壁(前面4)上的點(diǎn)Qi的前面4的切線Ti與從旋轉(zhuǎn)軸O延伸到點(diǎn)Qi的直線Li所呈的角度a i越小，由此能夠使切削刃部2的直徑大的部位的前角較小，而使切削刃部2的直徑小的部位的前角較大，從而使切削刃部2的切削性均勻化。另外，在上述實(shí)施方式的圖I (C)中沒有特別說明研磨時(shí)的研磨工具18的軌跡，可以使研磨工具18 —邊向與研磨工具18相對于切削刃部件12進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移一邊進(jìn)行研磨。
例如，可以與槽8的底的輪廓對應(yīng)，使研磨工具18—邊向與研磨工具18相對于切削刃部件12進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移一邊進(jìn)行研磨。將經(jīng)過研磨工具18的軸心的剖面的輪廓確定為，槽8的側(cè)壁上的點(diǎn)的切線Ti與從旋轉(zhuǎn)軸O延伸到該點(diǎn)的直線Li所呈的角度a i與槽8的深度方向上的位置無關(guān)而是一定的，或者，從槽8的底越接近刀刃6的刀刃前端部7越小(S卩，將研磨工具18的輪廓確定為能夠得到期望的前面4的情況)，在該情況下，因槽8的底的輪廓的影響，使得規(guī)定前面4的點(diǎn)群與旋轉(zhuǎn)軸O的關(guān)系被打破，從而使前角產(chǎn)生偏差。圖5是用于說明槽8的底的輪廓對前角的影響的圖。在槽8的底9為錐形的情況下，在槽8的底面的直徑小的切削刃部2的前端側(cè)部位(參照圖5 Ca))和槽8的底面的直徑大的切削刃部2的基端側(cè)部位(參照圖5(b))，槽8的深度相同，研磨工具18的同一位置與刀刃前端部7接觸，刀刃前端部7的前面4的切線是通用的。另外，從旋轉(zhuǎn)軸O延伸到刀刃前端部7的直線L在圖5 (a)的情況下和圖5 (b)的情況下傾斜程度不同。因而，刀刃前端部7的前面4的切線與直線L所呈的角度(前角)因槽8的底9的輪廓的影響而產(chǎn)生偏 差。因此，如圖5 (C)所示，與槽8的底9的輪廓對應(yīng)，使研磨工具18向與研磨工具18相對于切削刃部件12進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移(使軸心22偏移)，由此能夠修正因槽8的底9的輪廓而產(chǎn)生的前角的偏差?；蛘?，也可以與刀刃6的刀刃前端部7的輪廓對應(yīng)，使研磨工具18—邊向與研磨工具18相對于切削刃部件12進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移一邊進(jìn)行研磨。由此，即使使用簡單的圓柱形的研磨工具18，也能夠通過調(diào)節(jié)研磨時(shí)的研磨工具18的軌跡得到期望的前角。圖6是用于說明采用圓柱形的研磨工具18，一邊使研磨工具18與刀刃前端部7的輪廓對應(yīng)地位移一邊進(jìn)行研磨的方法的圖。如圖6 (a)和(b)所示，與刀刃前端部7和旋轉(zhuǎn)軸O之間的距離(刀刃前端部7的輪廓)對應(yīng)，使研磨工具18向與研磨工具18相對于切削刃部件12進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移(使軸心22偏移)，由此能夠分別任意設(shè)定脊部6A和谷部6B的前角α。由此，就形狀不同的多種成形刀具I而言，能夠利用沒有進(jìn)行特別成形的廉價(jià)的圓柱形的研磨工具18分別任意地設(shè)定切削刃部2的直徑大的部位(脊部6A)和小的部位(谷部6B)的前角α。例如，設(shè)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軸O的與前面4平行的直線和前面4之間的距離為d，設(shè)從旋轉(zhuǎn)軸O到刀刃前端部7的距離(切削刃部2的半徑)為R時(shí)，基于確定為在切削刃部2的任何部位都滿足下式的d，使研磨工具18位移，由此能夠與刀刃前端部7的輪廓無關(guān)而使前角一定。式3sina XR= d另外，前角α為一定的值。例如，在圖6 (a)和(b)所示的情況下，為了滿足該式，只要dl / Rl = d2 / R2的關(guān)系成立即可。
權(quán)利要求
1.一種成形刀具的制造方法，在成形刀具的前端側(cè)具有交替形成有刀刃與槽的切削刃部，所述切削刃部通過以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行切削，該成形刀具的制造方法的特征在于，包括 沿著所述旋轉(zhuǎn)軸將直徑不同的脊部和谷部形成在切削刃部件上的工序； 在所述切削刃部件上形成所述槽的工序； 使研磨工具一邊繞軸心旋轉(zhuǎn)一邊沿所述槽的深度方向與所述槽的側(cè)壁線接觸，以在所述槽的所述側(cè)壁上形成前面的工序。
2.如權(quán)利要求I所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，在形成所述前面的工序中，以使鉛筆狀的所述研磨工具一邊繞軸心旋轉(zhuǎn)一邊與所述側(cè)壁線接觸的狀態(tài)，使所述研磨工具沿著所述槽相對于所述切削刃部件移動。
3.如權(quán)利要求2所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，將經(jīng)過所述鉛筆狀的所述研磨工具軸心的剖面的輪廓確定為，在將該輪廓的反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到所述槽的所述側(cè)壁上時(shí)，與所述槽的深度方向上的位置無關(guān)，而使所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與自所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度一定。
4.如權(quán)利要求2所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，將經(jīng)過所述鉛筆狀的所述研磨工具軸心的剖面的輪廓確定為，在將其反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到所述槽的所述側(cè)壁上時(shí)，從所述槽的底越接近所述刀刃的刀刃前端部，所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度越小。
5.如權(quán)利要求3或4所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，在形成所述前面的工序中，與所述槽的底的輪廓對應(yīng)，使所述研磨工具向與所述研磨工具相對于所述切削刃部件進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移。
6.如權(quán)利要求2所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，所述鉛筆狀的所述研磨工具是直徑一定的圓柱體，在形成所述前面的工序中，與所述刀刃的刀刃前端部的輪廓對應(yīng)，使所述研磨工具向與所述研磨工具相對于所述切削刃部件進(jìn)行相對移動的方向正交的方向位移。
7.如權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，所述鉛筆狀的所述研磨工具的母材為經(jīng)過淬火的高速鋼。
8.如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，在形成所述槽的工序中，用立銑刀切削所述切削刃部件以形成所述槽。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，所述槽是相對于所述旋轉(zhuǎn)軸螺旋的螺旋槽。
10.一種成形刀具的研磨工具，其用于形成成形刀具的前面，在該成形刀具的前端側(cè)具有交替地形成有刀刃與槽的切削刃部，所述切削刃部通過以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行切肖IJ，該研磨工具的特征在于， 經(jīng)過軸心的剖面的輪廓為鉛筆狀，將該輪廓確定為，在將該輪廓的反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到成為所述前面的所述槽的側(cè)壁時(shí)，與所述槽的深度方向的位置無關(guān)，而使所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度一定。
11.一種成形刀具的研磨工具，其用于形成成形刀具的前面，該成形刀具的前端側(cè)具有交替地形成有刀刃與槽的切削刃部，所述切削刃部通過以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行切削，該研磨工具的特征在于， 經(jīng)過軸心的剖面的輪廓為鉛筆狀，將該輪廓確定為，在將其反轉(zhuǎn)形狀復(fù)制到成為所述前面的所述槽的側(cè)壁時(shí)，從所述槽的底越接近所述刀刃的刀刃前端部，所述側(cè)壁上的點(diǎn)的所述側(cè)壁的切線與從所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到所述點(diǎn)的直線所呈的角度越小。
12.如權(quán)利要求10或11所述的成形刀具的研磨工具，其特征在于，母材為經(jīng)過淬火的高速鋼。
全文摘要
一種成形刀具的制造方法和成形刀具的研磨工具，該成形刀具(1)構(gòu)成為，在前端側(cè)具有交替形成有螺旋刀刃(6)與螺旋槽(8)的切削刃部(2)，切削刃部(2)通過以旋轉(zhuǎn)軸(O)為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行切削。該成形刀具(1)的制造通過下述工序來進(jìn)行沿旋轉(zhuǎn)軸(O)，將直徑不同的脊部(6A)和谷部(6B)形成在切削刃部件(12)上的工序；在切削刃部件(12)上形成螺旋槽(8)的工序；使研磨工具(18)一邊繞軸心旋轉(zhuǎn)一邊沿著螺旋槽(8)的深度方向與螺旋槽(8)的側(cè)壁線接觸，以在螺旋槽(8)的側(cè)壁上形成前面(4)的工序。
文檔編號B24B3/08GK102933350SQ201180026873
公開日2013年2月13日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者清水信男, 淺井明輝, 戶張大輔 申請人:三菱重工業(yè)株式會社, 有限會社新研磨機(jī)工