專利名稱：切削彎頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配管用切削彎頭(彎管)及其制造方法。
背景技術(shù)：
配管用的金屬制彎頭包括，利用鑄模形成的鑄造彎頭；對直管進行彎曲加工形成 的彎頭；將沖壓金屬板成形的半開形狀的兩個彎曲管材對接并焊接成一體的焊接彎頭；和 由金屬原料切削成形的切削彎頭。
在以下專利文獻2等中采用了切削彎頭。在以下專利文獻I中記載了彎曲加工彎 頭和焊接彎頭。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本發(fā)明專利公開第平7-41315號公報
專利文獻2 :日本發(fā)明專利公開第2000-343136號(日本發(fā)明專利第3352052號) 公報發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有的切削彎頭，是對原料從兩個方向開孔，使這兩個孔在內(nèi)部交叉而形成內(nèi)部 流路。因此，存在以下問題，例如對于90°彎頭，其內(nèi)部流路呈近似直角，用作配管的一部分 時其流路阻抗大。在專利文獻2的0009段也指出了這一問題。
可以通過使孔逐漸彎曲來解決上述流路阻抗的問題，但是對于具有這樣形狀的孔 的切削彎頭，即使使用最先進的5軸加工機或多軸復合加工機也不能制作，內(nèi)部彎曲角度 為90°或以上，采用SUS (不銹鋼)、鈦類材料、鎳基耐熱合金(在鎳基中添加鐵、鉻、鈮、鑰等 的合金元素而成的合金，例如特殊金屬公司(Special Metals Corporation)商品名鉻鎳 鐵合金)等的難切削材料的彎頭。
如果使用具有最先端的功能的加工機，僅能夠在一定程度上加工彎曲的孔。但是， 利用通常的加工方法，會在彎曲內(nèi)側(cè)部分的孔面形成加工不到的未加工部(未切削部)，其 會影響流體流動，不能做出實用的產(chǎn)品。因此，彎頭采用鑄造、彎曲加工、焊接的任一種方法 制造這種彎頭。
但是，鑄造彎頭容易產(chǎn)生砂眼等的缺陷，品質(zhì)方面很難確?？煽啃?。而且，與其他 種類的彎頭比剛性低。
對于彎曲加工彎頭，其各部分的壁厚和強度不均勻。與彎曲內(nèi)側(cè)相比，在需要壁厚 和強度的彎曲外側(cè)處，壁厚和強度變小，不能得到高精度的管的剖面形狀。
對于焊接彎頭，其焊接部分的材料組織發(fā)生變化，容易產(chǎn)生應力腐蝕裂紋，也不能 避免焊接產(chǎn)生的變形。
例如，對于飛機發(fā)動機配管、原子能設(shè)施的配管等，要求滿足極為嚴格的條件，在 這樣的用途中，亟待高品質(zhì)、高精度、低流路阻抗的彎頭。
切削彎頭為對熔融后制得金屬一體加工的產(chǎn)品，不產(chǎn)生砂眼、焊接缺陷、變形，品 質(zhì)方面可靠性好。可通過使用高精度加工機提高尺寸精度和形狀精度。若能夠良好地加工 該切削彎頭的孔，則可解決切削彎頭的弱點，即流路阻抗的問題，可實現(xiàn)滿足高品質(zhì)、高精 度、低流路阻抗的要求的金屬制彎頭。
因而，本發(fā)明的課題是要解決通過切削來制造在內(nèi)部沒有多余的壁厚，垂直于軸 的剖面形狀在軸向各部分均為圓形，且具有孔面沿軸心緩和彎曲的孔的彎頭，并提供如上 所述得到的彎頭。
為解決上述課題，在本發(fā)明中，經(jīng)如下工序形成設(shè)置于切削彎頭的孔用旋轉(zhuǎn)切削 工具從兩方向粗加工原料，對該原料開設(shè)至少在相當于成品彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)的孔面殘留有 未加工部的粗孔的工序；使在外周具有圓弧形的切刃，外徑比精加工孔徑小的側(cè)銑刀，在所 要切削的彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)，以使該刀具端面相對于原料向離開所述粗孔的開口的方向傾斜 規(guī)定角度的姿態(tài)自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，而切削所述粗孔的孔面，在公轉(zhuǎn)中，使得在彎頭的孔(11)的垂 直于軸的截面與垂直于側(cè)銑刀(II)的軸心的面相平行的部位，刀具的軌道為正圓，在其他 部位，刀具的軌道為橢圓，而使刀具沿精加工目標孔面移動，而精加工所述粗孔的一端側(cè)的 內(nèi)徑的工序；和將所述側(cè)銑刀從所述粗孔的另一端側(cè)插入該粗孔，使其自轉(zhuǎn)并沿精加工目 標孔面公轉(zhuǎn)，而精加工所述粗孔的另一端側(cè)的內(nèi)徑的工序。所述側(cè)銑刀支承于心軸，并伸入 粗孔。
在精加工粗孔時，沿著相似于與側(cè)銑刀的軸心呈直角切斷精加工目標孔時軸向各 部分處的孔的切口形狀(彎頭的孔的與軸垂直的截面在平行于與刀具的軸心垂直的面的位 置處，為正圓，在其他位置處為橢圓)的軌道使側(cè)銑刀公轉(zhuǎn)。根據(jù)預先設(shè)定的控制程序使加 工機的主軸動作，使其公轉(zhuǎn)。
如果側(cè)銑刀的切削量大，則分數(shù)次進行加工。
在粗孔精加工中，原料與側(cè)銑刀的相對傾斜角度，例如若可確保25°左右，則可完 全除去殘留于粗孔的未加工部。
在該方法中，優(yōu)選使用在前端外周具有圓弧形切刃，外徑比粗孔內(nèi)徑小的銑刀，經(jīng) 如下工序加工所述粗孔使所述銑刀分別對所述原料的相鄰的兩個面，改變切入位置和切 入深度并進行切削，而開設(shè)在彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)，具有以相同或近似于彎頭的彎曲角的角度 交叉的未加工部，且彎頭的彎曲外側(cè)加工為大致沿著彎頭的孔的孔面的形狀的通孔的工 序；和使所述銑刀，其刀具前端向靠近彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)的方向傾斜，切削所述未加工部，并 改變所述銑刀的傾斜角，重復多次該動作，而減少所述未加工部的殘余量的工序。
在該方法中，通過依次實施利用面銑刀進行粗加工，和利用球頭銑刀等進行精加 工的方法來加工彎頭外徑。優(yōu)選在開孔后加工其外徑，但也可以在開孔前加工其外徑。
若將本發(fā)明應用于制造特別難加工的具有90°或以上的彎曲角度的特殊彎頭，可 取得良好效果，但也可應用于制造具有90°以下的彎曲角度的彎頭。
在本發(fā)明中，切削彎頭的原料為金屬，其中，對上述SUS等的難切削材料可取得良 好效果，但在以鐵等的一般金屬或樹脂為原料時，也能發(fā)揮其效果。例如，在少量生產(chǎn)樹脂 制的大直徑特殊彎頭時，如果用模具成型，則模具費用很高。此時，由樹脂原料切削所要求 的形狀、尺寸的彎頭，有利于降低成本。
此外，本發(fā)明中，由于從原料切削出一體的彎頭，因此可以隨意使彎頭的孔相對于彎頭的外徑向任意方向偏心，也可以在管的端部一體成型連接用法蘭。
在本發(fā)明的制造方法中，直到側(cè)銑刀與原料相對的傾角達到許可上限為止，使側(cè) 銑刀與原料，根據(jù)彎頭的孔彎曲的位置處孔的彎曲狀態(tài)邊傾斜邊加工，從側(cè)銑刀與原料的 相對傾角達到許可上限的位置開始，使相對傾角固定，而利用上述方法精加工一端側(cè)的內(nèi)徑。
可以通過使刀具固定而使原料動作的方法，或使刀具相對于原料運動的方法來所 述側(cè)銑刀和銑刀相對于所述原料的傾斜。
例如，采用將原料設(shè)置于具有旋轉(zhuǎn)分度功能的旋轉(zhuǎn)臺，并置于使所要切削成形的 彎頭的孔中心與所述旋轉(zhuǎn)臺的臺面平行的面上，而使旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的方法，可以使原料相對 于銑刀或側(cè)銑刀向需要的方向傾斜。
本發(fā)明的其他實施方式中，彎頭具有軸心以規(guī)定曲率圓滑彎曲的孔。彎頭在孔內(nèi) 部沒有未切削部，孔為正圓，孔面與彎頭的軸心平行。在此，可使管的周圍的壁厚均勻，還優(yōu) 選彎頭的孔的中心相對于彎頭的外徑中心偏心，彎曲外側(cè)的管的壁厚比彎曲內(nèi)側(cè)的管的壁厚大。
優(yōu)選彎曲外側(cè)的位置與彎曲內(nèi)側(cè)的位置相隔180°。
優(yōu)選管的壁厚從彎曲內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次變大。
彎曲外側(cè)的壁厚比彎曲內(nèi)側(cè)的壁厚大，可以是超過其2倍的厚度。
可在彎頭的至少一端側(cè)具有直線部，也可在兩端一體成形有法蘭。
本發(fā)明的方法的特征為，在使用具有圓弧形切刃，外徑比精加工孔徑小的側(cè)銑刀 對粗加工原料后形成的粗孔進行精加工時，使側(cè)銑刀在彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)，在使該刀具端面 相對于原料向離開所述粗孔的開口的方向傾斜的姿態(tài)下自轉(zhuǎn)，并沿螺旋軌道公轉(zhuǎn)移動。
可利用已知的方法對原料加工粗孔，但在現(xiàn)有的加工方法中，會在彎頭的彎曲內(nèi) 側(cè)的孔面形成不可能加工到的未加工部?？墒褂镁哂袌A弧形切刃的側(cè)銑刀切削該未加工 部。
使該側(cè)銑刀和所述原料，根據(jù)在彎頭的孔彎曲的位置處彎曲的狀態(tài)而邊傾斜邊進 給側(cè)銑刀，對彎頭的孔內(nèi)徑進行精加工，以使側(cè)銑刀沿與彎頭的孔軸心大致呈直角的面公 轉(zhuǎn)，由此，可以良好地開設(shè)正圓的孔，但是在此方法中，例如在制造90°彎頭時，需要使側(cè)銑 刀與原料相對傾斜最大45°，則不可避免兩者的碰觸。
在本發(fā)明中，為避免上述問題，設(shè)定減小側(cè)銑刀與原料的相對傾角(即使沿軸方向 對粗孔加工一半也不會引起兩者的碰觸的角度)。該角度因彎頭的孔內(nèi)徑和保持側(cè)銑刀的 心軸的外徑的徑差而改變，但是制造90°彎頭時，不能確保45°的傾斜角度，因此設(shè)定為 例如25。左右。
假定使側(cè)銑刀與原料相對傾斜25°，在將彎頭的加工目標孔在軸向各處沿平行于 側(cè)銑刀上垂直于軸的端面的面切斷時，切口幾乎在各部位處都為橢圓。該橢圓的形狀和大 小因切斷點的各部位而不同，但若使刀具在切斷點的各部位處沿切口形狀移動，則可完全 除去殘留在粗孔內(nèi)的未加工部，可將彎頭的孔精加工為，垂直于軸截面在軸向的各部位處 都是正圓，且孔面與軸心平行平緩彎曲的形狀。
為利用本發(fā)明的方法精加工孔，對于側(cè)銑刀，使用外徑比彎頭的孔直徑小的側(cè)銑 刀。彎頭的孔的精加工直徑與支承側(cè)銑刀的心軸(其直徑當然比側(cè)銑刀小)的外徑的直徑差越大，側(cè)銑刀與原料的相對傾斜允許角度越大，能夠從孔的一端側(cè)加工更大的范圍，但如果心軸的外徑過細，則工具剛性下降，加工中刀具容易發(fā)生顫動，對加工穩(wěn)定性和加工精度帶來不良影響，因此在設(shè)定心軸的外徑時要考慮這一點。
在從粗孔的一端側(cè)開始加工時，不能精加工彎頭的孔的全部區(qū)域，因此還要從粗孔的另一端側(cè)進行加工，而精加工粗孔。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于使用具有圓弧刀刃的側(cè)銑刀沿橢圓軌道公轉(zhuǎn)，并對粗孔進行精加工，因此，能夠制造以往認為是不可能制造的圓形截面，并具有平緩彎曲的孔的切削彎頭。
發(fā)明人，利用使直徑略小O. 2%的球，在90度的彎頭的內(nèi)部沒有堵?lián)醯赝ㄟ^的實驗，驗證了這一點。實際的內(nèi)徑尺寸為50. 9mm,球的直徑為50. 8mm,球的原料為錯石。
另外，利用該切削加工可以制造，使彎頭的孔相對于彎頭的外徑偏心，且在彎曲外側(cè)，管的壁厚和強度大的彎頭；至少一端具有直線部的彎頭；以及兩端一體成形有連接用法蘭的彎頭。


圖1A為表示利用本發(fā)明的方法制造的切削彎頭的例子的立體圖。
圖1B為圖1A所示的彎頭的垂直于軸的剖面圖。
圖2A為表示原料的彎頭切削區(qū)域的一半的立體圖。
圖2B為圖2A的一半的切削區(qū)域的俯視圖。
圖3A為表示粗孔加工的前期工序的圖。
圖3B為表示粗孔加工的前期工序的圖。
圖3C為表示粗孔加工的前期工序的圖。
圖3D為表示粗孔加工的前期工序的圖。
圖4A為表示粗孔加工的后期工序的圖。
圖4B為表示粗孔加工的后期工序的圖。
圖4C為表示粗孔加工的后期工序的圖。
圖4D為表示粗孔加工的后期工序的圖。
圖4E為表示粗孔加工的后期工序的圖。
圖5A為表示精加工粗孔的一端側(cè)時原料和側(cè)銑刀的姿態(tài)的圖。
圖5B為表示精加工粗孔的一端側(cè)的粗孔的一半的立體圖。
圖6A為表示在對粗孔的一端側(cè)進行精加工中側(cè)銑刀公轉(zhuǎn)移動的圖。
圖6B為表示在對粗孔的一端側(cè)進行精加工中側(cè)銑刀公轉(zhuǎn)移動的圖。
圖6C為表示在對粗孔的一端側(cè)進行精加工中側(cè)銑刀公轉(zhuǎn)移動的圖。
圖6D為與圖6A 圖6C對應地從上方觀看側(cè)銑刀公轉(zhuǎn)移動的圖。
圖6E為與圖6A 圖6C對應地從上方觀看側(cè)銑刀公轉(zhuǎn)移動的圖。
圖6F為與圖6A 圖6C對應地從上方觀看側(cè)銑刀公轉(zhuǎn)移動的圖。
圖7A為表示粗孔的另一端在未進行精加工的狀態(tài)下的立體圖。
圖7B為表不粗孔的另一端在進行精加工的狀態(tài)下的立體圖。
圖8A為表示利用本發(fā)明的方法制造的切削彎頭的另一例的立體圖。
圖8B為圖8A的彎頭的垂直于軸剖面圖。
圖8C為圖8A的彎頭的軸平面剖面圖。
圖9為表示用本發(fā)明的方法制造切削彎頭的另一例子的立體圖。
圖10為表示用本發(fā)明的方法制造切削彎頭的另一例子的立體圖。
圖1lA為，以安裝于心軸的狀態(tài)表示在本發(fā)明中粗加工孔和外徑時所使用的旋轉(zhuǎn)切削工具的例子的立體圖。
圖1lB為圖1lA的切削工具的側(cè)面圖。
圖12A為表示在本發(fā)明的方法中在精加工孔是所使用的側(cè)銑刀的例子的立體圖。
圖12B為將上圖中的刀具安裝于心軸的狀態(tài)的側(cè)面圖。
圖13為表示在本發(fā)明的方法中精加工外徑時所使用的球頭銑刀的例子的側(cè)面圖。
附圖標記說明
I 銑刀
II側(cè)銑刀
III球頭銑刀
1、4 刀體
2、5 切刃
3、6 心軸
10 彎頭
11 孔
IL1 盲孔
IL2 通孔
IL3 粗孔
12 原料
13未加工部
14直線部
15 法蘭
A、B原料的正交面
t 管厚具體實施方式
以下根據(jù)

本發(fā)明的切削彎頭的制造方法，和通過該方法制造的彎頭的實施方式。
首先，圖1lA 圖13表示本發(fā)明的方法中所使用的旋轉(zhuǎn)切屑工具的例子。圖11A、 圖1lB所示的切削工具為市售的可更換刀片式銑刀(面銑刀)I，其在刀體I的前端外周，沿周向隔開間隔設(shè)置多個圓弧形的切刃2，以此進行對彎頭原料形成粗孔和彎頭外徑的粗加工。優(yōu)選將圖示的銑刀I安裝于心軸3進行該粗加工，銑刀I由可自由拆卸的圓形刀片(7°)構(gòu)成切刃2，但也可以用面銑刀以外的銑刀，例如，圓角面銑刀或球頭面銑刀等進行粗加工。
圖12A、圖12B為側(cè)銑刀II，其在刀體4的外周，沿周向隔開間隔而設(shè)置多個圓弧形的切刃5，以此對形成于彎頭的原料的粗孔進行精加工。圖示側(cè)銑刀II是，將以可拆卸的圓形刀片為切刃5的市售刀片安裝于經(jīng)過改良的定制的心軸6的前端，以使其牢固地固定于心軸。該側(cè)銑刀II的外徑比要精加工的粗孔的孔徑小。而且，心軸6的外徑比側(cè)銑刀 II的外徑小。
圖13為市售的可更換刀片式球頭銑刀III，例示的方法為，利用該可更換刀片式球頭銑刀III或代替它的固體球頭銑刀精加工彎頭的外徑。
圖1A、圖1B表示用本發(fā)明的方法制造的切削彎頭的例子。圖示的彎頭10為無法蘭90°彎頭，具有軸心以規(guī)定曲率圓滑彎曲的孔11。
下面，以使用上述切削工具制造圖1A、圖1B的90°彎頭10的情形為例進行說明。 圖2A、圖2B的12為加工成方塊狀的彎頭原料。為容易理解加工狀況，圖中表示了將其原料 12切斷為一半的剖面,對于刀具在圖中也簡化表不。
將原料12設(shè)置于加工機的旋轉(zhuǎn)臺(圖中未表示)，使其要切削成形的彎頭10的孔的中心O位于與旋轉(zhuǎn)臺的臺面(其與旋轉(zhuǎn)中心呈直角)平行的面，通過使旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)調(diào)整后述刀具與原料12的相對傾斜。
將銑刀I安裝于加工機的主軸(圖中未表示)，如圖3A所示，改變該銑刀I相對于原料12的A面的切入位置和切入深度，并沿軸向進給切入，形成如圖3B所示的盲孔11_1; 該孔在彎曲外側(cè)，孔面的未加工部少。
接著，如圖3C、圖3D所示，使與原料12的A面垂直的B面與銑刀I的前端相對，在該狀態(tài)下，與在A面形成孔時同樣地，改變銑刀I的切入位置和切入深度，對B面沿軸向進給切入，使該加工的孔與先前加工的盲孔連通，得到通孔11_2，該孔在彎曲內(nèi)側(cè)具有在孔徑向突起的未加工部13。
在該狀況下，未加工部13的殘存量過多，在精加工中，不能用圖12A、圖12B的側(cè)銑刀II完全除去未加工部。因而，如圖4A所示，使原料12相對于銑刀I傾斜，使銑刀I的前端向靠近彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)的方向傾斜θ°，在該狀態(tài)下改變銑刀I的切入位置并沿軸向進給，切削掉未加工部13的一部分。
使銑刀I與原料12的相對傾斜的角度一點點增加并反復該動作，而使未加工部13 的殘余量充分減少。根據(jù)原料的材質(zhì)設(shè)定該加工中原料12與銑刀I的相對傾斜的角度，以不超過刀片的切削負荷。在評價試驗中，設(shè)定圖4Α的Θ為15°，圖4Β的Θ1為25°，圖 4C的Θ2為35°，圖4D的Θ3為45°，但不限定于此。
也可以從通孔11_2的兩端加工來除去該未加工部13，但多數(shù)情況下，僅從通孔11_2 的一端加工即可，此時，作業(yè)工時少。
經(jīng)過以上工序，對于原料12形成圖4Ε所示的粗孔11_3。將安裝于加工機主軸的工具更換為圖12Α、圖12Β的側(cè)銑刀II，使用該側(cè)銑刀II進行粗孔11_3的精加工。
在該精加工中，側(cè)銑刀II的動作如圖5Α所示，在要切削成彎頭10的彎曲內(nèi)偵彳，在使側(cè)銑刀II的端面向離開粗孔11-3的開口的方向相對于原料12傾斜相對角度Θ 4的狀態(tài)下，使側(cè)銑刀II自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，切削粗孔11_3的孔面。此時側(cè)銑刀II公轉(zhuǎn)時，使刀片沿精加工目標的孔面以螺旋軌道移動。在此，考慮總是使側(cè)銑刀II與原料的相對傾斜角度Θ4保持一定，但這并非必須的條件。
圖6A 圖6F為表示側(cè)銑刀II自轉(zhuǎn)并沿軸方向進給，且向逆時針方向公轉(zhuǎn)的狀態(tài)的圖。由于其公轉(zhuǎn)為與進給同時的公轉(zhuǎn)，因此側(cè)銑刀II沿螺旋軌道移動。
在切削前的彎頭10的垂直于軸的截面中，對于原料12而言，在平行于側(cè)銑刀II 的垂直于軸心的端面(傾斜角度Θ 4的側(cè)銑刀的端面)的位置(沿圖5A的Y-Y線的位置)處， 彎頭的孔11的切口為正圓，在圖5A的X-X線和Z-Z線等其他位置處，彎頭的孔11的垂直于軸截面的切口為橢圓。但是,橢圓的切口，在孔11的垂直于軸的截面的各處的大小和形狀都不同。在公轉(zhuǎn)時，側(cè)銑刀II沿加工目標孔面，即，軸向各處切口的孔截面移動。
在例示的加工方法的情形下，當加工超過Z-Z線的位置(孔的另一端)時，使刀片僅在孔的彎曲外側(cè)沿軸向各處的切口的孔截面進行加工，以不使心軸6與原料發(fā)生碰觸。由于在加工中僅從粗孔的一端側(cè)開始加工孔的一半即可，因此沒必要強制使刀片在彎曲內(nèi)側(cè)沿切口的孔截面加工。
如果此時的切削量較大，可分多次進行加工，以減輕每次加工的負擔。如采用分數(shù)次一點點地切削未切削部，最終加工中加工到目標內(nèi)徑的方法，則不會使切削負荷過大，提高加工的穩(wěn)定性和加工精度。
通過進行該移動控制并用側(cè)銑刀進行加工，除去粗孔11_3中殘留的未加工部的大部分，加工出粗孔一端的內(nèi)徑。
在從粗孔的一端進行加工時，因孔形狀對加工造成限制，如圖5B所示，不能對粗孔的全部區(qū)域進行加工，因此，此后再從粗孔11-3的另一端進行加工而形成孔。如圖7A所示，將側(cè)銑刀II配置于粗孔11_3的另一端，進行與上述同樣的操作(沒有必要進行與上述相同條件的移動控制)，切削未加工部13的殘存部。
以上，將彎頭的孔11加工成，在垂直于軸的截面中在軸向各處沒有正圓，且孔面與軸心平行地緩和彎曲的形狀。
在例示的制造方法中，此后使用圖11A、圖1lB的銑刀I粗加工彎頭外徑，然后，再使用圖13的球頭銑刀精加工外徑。由此完成所希望的切削彎頭。
當在開孔后加工彎頭的外徑時，容易提高保持原料的穩(wěn)定性，并防止對外徑表面造成損傷，因而優(yōu)選，但也可以在開孔前加工外徑。
可利用使安裝刀片的加工機主軸傾斜的方法，使銑刀I和銑刀II相對于的原料12 的相對傾斜。
加工機的控制稍顯復雜，為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，也可在粗孔11_3 —端內(nèi)徑精加工工序中，使側(cè)銑刀II切削粗孔11_3，自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，使側(cè)銑刀II與原料12在彎頭的孔11彎曲的位置處，根據(jù)孔的彎曲狀態(tài)一邊相對傾斜，一邊對粗孔IL3的一端的內(nèi)徑從孔的一端向另一端加工到中途，以使在與成品彎頭的孔的軸心大致呈直角的面內(nèi)使刀具移動，從側(cè)銑刀II與原料12的相對傾角達到允許上限的位置開始，使相對的傾斜角度固定。
另外，由于本發(fā)明的方法為切削加工，因此，可制造使彎頭的孔11的中心O1相對于彎頭的外徑中心O2偏心設(shè)置，而增大彎曲外側(cè)處管壁厚度和強度的如圖8A 圖SC所示的彎頭10。
圖8A為彎頭10的立體圖，圖8B為從圖8A中箭頭B-B所示的方向觀看彎頭10的剖面圖，圖8C為圖8A中箭頭C-C所示的部分的剖面圖。
根據(jù)如上所述的彎頭10，如圖SB所示，通過調(diào)整彎頭的孔11的中心O1與彎頭的外徑中心O2的偏心量，可將彎頭外側(cè)的壁厚加工為滿足所需強度的尺寸。
在振動負荷的作用下，會在彎頭的側(cè)部產(chǎn)生裂痕。該裂痕發(fā)生在圖8A中用點劃線表示的部分。本實施方式的彎頭，由于可使該側(cè)部的壁厚達到所希望的壁厚，因此在應對這樣的振動裂痕方面能起到顯著的作用。
在圖8B中，彎頭的孔11的中心O1在彎頭10的直徑上偏心，但是不限于此，也可在彎頭10的直徑以外的任意方向偏心。
根據(jù)本實施方式，還可以制造，在至少一端側(cè)具有直線部14的如圖9所示的彎頭， 或在兩端一體加工形成有連接用的法蘭15的如圖10所示的彎頭。
此時，優(yōu)選，彎曲外側(cè)位置位于與彎曲內(nèi)側(cè)位置成180°的位置，管壁厚度從彎曲內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次變大。
另一方面，可以根據(jù)需要，使所希望的部分的壁厚變厚或變薄?？傻玫绞贡诤駷槿我獾暮穸鹊膹濐^。
在航空產(chǎn)業(yè)等，亟待出現(xiàn)被稱為“導管(duct)”的“超薄彎頭”。在現(xiàn)有技術(shù)中通過彎曲鐵板等并通過焊接等制作該產(chǎn)品，但由于是壁厚在1. Omm以下的超薄壁，因沖壓時的壁厚不均勻等，不能得到均勻的產(chǎn)品，且由于材質(zhì)為鈦、鉻鎳鐵合金這樣的超難切削材料， 因此并未考慮過使用本發(fā)明的方法。
與此不同，根據(jù)本發(fā)明，能夠加工基于上述材質(zhì)，內(nèi)徑為2英寸飛英寸彎頭，壁厚為O. 8mnTl. 5mm的薄壁彎頭。
此時，也可以如上所述，使壁厚在外側(cè)和內(nèi)側(cè)處形成任意的厚度。
實施例
使用本發(fā)明的方法試做內(nèi)徑為Φ 190臟、中心的彎曲半徑為Φ 200mm、壁厚為IOmm 的90°彎頭。由于是驗證加工方法的實驗，因此彎頭材料使用木材。
旋轉(zhuǎn)切削工具分別使用圖11A、圖1lB的銑刀I，其外徑為(p50mm，圓弧切刃的R 半徑為8mm，為4刀片的圓形刀片可更換刀頭式面銑刀；圖12 A、圖12B的側(cè)銑刀II，其外徑為Φ 127mm，圓弧切刃的R半徑為6mm，為5刀片的圓形刀片可更換刀頭式側(cè)銑刀；和圖13 的球頭銑刀III，其外徑為Φ 30mm的球頭銑刀。
加工機使用申請人所有的CNC臥式鏜床。該CNC臥式鏜床具有分度精度為1/10000 度的世界最高水準的旋轉(zhuǎn)臺，將原料置于其旋轉(zhuǎn)臺，利用其旋轉(zhuǎn)臺控制原料與刀具的相對傾斜，以此方法進行加工。
按照圖3A 圖7B中說明的順序進行加工。在利用側(cè)銑刀對粗孔進行精加工時，采用以2_刻度對未被切削的切削區(qū)域進行加工，最終以未切削量為O進行精加工的方法。其結(jié)果是，孔的內(nèi)部沒有未切削部分，孔為正圓，孔面與彎頭的軸心平行，可得到管的周圍的壁厚(圖1B所示圓周截面的各部分的壁厚t)均勻的切削彎頭。
在高精度加工時，也可使用如下的方法，S卩，通過使用上述具有高分度精度的旋轉(zhuǎn)臺的加工機，使側(cè)銑刀與原料根據(jù)彎頭的孔的彎曲狀態(tài)相對傾斜，以使直到中部都能在與成品彎頭的孔軸心大致呈直角的面內(nèi)進行使側(cè)銑刀公轉(zhuǎn)，并精加工粗孔的內(nèi)徑，在側(cè)銑刀與原料的相對傾角從達到許可上限的位置開始，使相對傾斜的角度固定而沿橢圓軌道公轉(zhuǎn)。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
根據(jù)本發(fā)明，可通過切削來制造內(nèi)部沒有多余的壁厚，垂直于軸的剖面形狀在軸向的各部分處均為圓形，且具有孔面沿軸心平緩彎曲的孔的彎頭， 因此可有效地用于彎頭的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種切削彎頭的制造方法，其特征在于， 經(jīng)如下工序形成設(shè)置于切削彎頭(10)的孔(11) 用旋轉(zhuǎn)切削工具從兩方向粗加工原料(12)，對該原料(12)開設(shè)至少在相當于成品彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)的孔面殘留有未加工部(13)的粗孔(11_3)的工序； 使在外周具有圓弧形的切刃(5)，外徑比精加工孔徑小的側(cè)銑刀(II)，在所要切削的彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)，以使該刀具端面相對于原料(12)向離開所述粗孔(11_3)的開口的方向傾斜規(guī)定角度(9 4)的姿態(tài)自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，而切削所述粗孔(11_3)的孔面，在公轉(zhuǎn)中，使得在彎頭的孔(11)的垂直于軸的截面與垂直于側(cè)銑刀(II)的軸心的面相平行的部位，刀具的軌道為正圓，在其他部位，刀具的軌道為橢圓，而使刀具沿精加工目標孔面移動，而精加工所述粗孔(IL3)的一端側(cè)的內(nèi)徑的工序；和 將所述側(cè)銑刀(II)從所述粗孔(11_3)的另一端側(cè)插入該粗孔，使其自轉(zhuǎn)并沿精加工目標孔面公轉(zhuǎn)，而精加工所述粗孔(11-3)的另一端側(cè)的內(nèi)徑的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削彎頭的制造方法，其特征在于， 使所述側(cè)銑刀(II)切削所述粗孔(11-3)而自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，使該側(cè)銑刀(II)與所述原料(12)在所述彎頭的孔彎曲的位置處，根據(jù)孔的彎曲狀態(tài)相對傾斜，并沿所述彎頭的孔的一端內(nèi)徑從孔的開口側(cè)加工到中部，以使在與設(shè)置于成品彎頭的孔的軸心大致呈直角的面內(nèi)移動， 從所述側(cè)銑刀(II)與原料(12)的相對傾斜角度達到允許上限位置開始，使相對傾斜角度固定，而實行對所述粗孔(11_3)的一端側(cè)內(nèi)徑的精加工工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削彎頭的制造方法，其特征在于， 使用在前端外周具有圓弧形切刃(2)，外徑比粗孔內(nèi)徑小的銑刀(I)，經(jīng)如下工序加工所述粗孔(IL3) 使所述銑刀(I)分別對所述原料(12)的相鄰的兩個面(A、B)，改變切入位置和切入深度并進行切削，而開設(shè)在彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)，具有以相同或近似于彎頭的彎曲角的角度交叉的未加工部(13)，且彎頭的彎曲外側(cè)加工為大致沿著彎頭的孔(11)的孔面的形狀的通孔(11-2)的工序；和 使所述銑刀(I )，其刀具前端向靠近彎頭的彎曲內(nèi)側(cè)的方向傾斜，切削所述未加工部(13)，并改變所述銑刀(I)的傾斜角，重復多次該動作，而減少所述未加工部(13)的殘余量的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削彎頭的制造方法，其特征在于， 將所述原料(12)設(shè)置在具有旋轉(zhuǎn)分度功能的旋轉(zhuǎn)臺上，且置于使所要切削成形的彎頭的孔中心與所述旋轉(zhuǎn)臺的臺面平行的面上，使所述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，而使所述原料(12)相對于所述銑刀(I)和所述側(cè)銑刀(II)向所要的方向傾斜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削彎頭的制造方法，其特征在于， 所述原料(12)為金屬難切削材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削彎頭的制造方法，其特征在于， 使所述彎頭的孔(11)相對于彎頭的外徑，向著使彎頭的彎曲外側(cè)彎頭的壁厚增大的方向偏心。
7.一種彎頭，其特征在于，具有軸心以規(guī)定曲率圓滑彎曲的孔， 在孔內(nèi)部沒有未切削部，孔為正圓，孔面與彎頭的軸心平行，管的周圍的壁厚均勻。
8.一種彎頭，其特征在于， 具有軸心以規(guī)定曲率圓滑彎曲的孔， 在孔內(nèi)部沒有未切削部，孔為正圓，孔面與彎頭的軸心平行，彎頭的孔中心相對于彎頭的外徑中心偏心，且彎曲外側(cè)的管的壁厚比彎曲內(nèi)側(cè)的管的壁厚大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彎頭，其特征在于， 所述彎曲外側(cè)的位置與所述彎曲內(nèi)側(cè)相隔180°。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彎頭，其特征在于， 所述管的壁厚從所述彎曲內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次變大。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彎頭，其特征在于， 所述彎曲外側(cè)的壁厚比所述彎曲內(nèi)側(cè)的壁厚大。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彎頭，其特征在于， 具有軸心以規(guī)定曲率圓滑彎曲的孔， 在孔的內(nèi)部不具有未切削部，孔為正圓，孔面與彎頭的軸心平行，至少在一端側(cè)具有直線部。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彎頭，其特征在于， 在兩端部一體成形有法蘭。
全文摘要
經(jīng)如下工序形成彎頭的孔，即包括在原料上開設(shè)孔面殘留有未加工部的粗孔的工序；使具有圓弧形切刃且外徑比的精加工孔徑小的側(cè)銑刀(II)，以相對于原料(12)向規(guī)定方向相對傾斜的姿態(tài)自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)時使刀具沿精加工目標的孔面移動，而精加工粗孔(11-3)的一端側(cè)的內(nèi)徑的工序；使側(cè)銑刀自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，而精加工粗孔(11-3)的另一端側(cè)的內(nèi)徑的工序。
文檔編號B23C3/16GK103038010SQ20108006783
公開日2013年4月10日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者堀口展男 申請人:野田金型有限會社, 堀口圭子