專利名稱：切削加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一邊使切削刃為圓形的旋轉(zhuǎn)工具繞軸旋轉(zhuǎn)并供給切削液一邊對工件 進行切削加工的切削加工方法。
背景技術(shù)：
在復(fù)合機床等中，公知有如下的切削加工方法使圓形刀頭或鉆頭、立銑刀等旋 轉(zhuǎn)工具繞軸旋轉(zhuǎn)并供給切削液，并且使由主軸把持的工件旋轉(zhuǎn)而進行車削加工(專利文獻 1 3等)。通過以這種方式強制地使工具旋轉(zhuǎn)(主動旋轉(zhuǎn))，能夠使工具的磨損均勻化從 而能夠延長工具壽命。并且，作為這種主動旋轉(zhuǎn)型的切削加工方法的應(yīng)用例，在專利文獻4中記載了如 下的發(fā)明在切削工具的前刀面(t < 0面)設(shè)置延伸至刀尖的半徑方向部分或者凸起部 (lobe)，或者使沒有凸起部的切削工具往復(fù)運動或偏心運動，由此，在切削區(qū)域、工具和切 屑之間的界面處形成油或者潤滑流體的膜。專利文獻1 日本特開2007-152480號公報專利文獻2 日本特表2007-504011號公報專利文獻3 日本特開昭53-48289號公報專利文獻4 日本特開昭56-45307號公報在上述現(xiàn)有技術(shù)中，專利文獻4的技術(shù)的由于流體膜的形成而產(chǎn)生的工具壽命的 延長效果被認為是最高的。這是因為，通過在工具與切屑之間形成由流體構(gòu)成的膜，能夠防 止工具與工件之間的粘合，從而能夠抑制磨損。但是，在專利文獻4的技術(shù)中，存在如下問題由于為了形成流體膜而在切削工具 形成凸起部、或者使切削工具往復(fù)運動或偏心運動，因此需要準(zhǔn)備特殊的切削工具，從而導(dǎo) 致成本升高，或者因切削工具的多余的運動而使加工時間延長或使加工精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種切削加工方法，不會導(dǎo)致成本升高，也不會對加 工時間、加工精度造成影響，并且能夠良好地抑制工具的磨損從而能夠延長工具壽命。為了達成上述目的，第一方面所記載的發(fā)明涉及一種切削加工方法，一邊使切削 刃為圓形的旋轉(zhuǎn)工具繞軸旋轉(zhuǎn)并供給切削液一邊對工件進行切削加工，其特征在于，使旋 轉(zhuǎn)工具朝與切屑的流出方向相同的旋轉(zhuǎn)方向、以切削刃的周向速度超過切屑的流出速度的 旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)而進行切削加工。為了達成上述目的，第二方面所記載的發(fā)明涉及一種切削加工方法，一邊使切削 刃為圓形的旋轉(zhuǎn)工具繞軸旋轉(zhuǎn)并供給切削液一邊對工件進行切削加工，其特征在于，使旋 轉(zhuǎn)工具相對于切削方向傾斜預(yù)定角度，并且朝與切屑的流出方向相反的旋轉(zhuǎn)方向、以設(shè)切 削速度為Vw、切削刃的周向速度為Vt時Vt/Vw超過1的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)而進行切削加工。第三方面所記載的發(fā)明的特征在于，在第一方面或第二方面的結(jié)構(gòu)中，在旋轉(zhuǎn)工具的前刀面形成有多條與切削刃的同心圓交叉的方向的槽。根據(jù)第一方面和第二方面所記載的發(fā)明，利用動壓效應(yīng)減少了旋轉(zhuǎn)工具與切屑之 間的直接的固體接觸。因此，抑制了旋轉(zhuǎn)工具的磨損，從而可以期待工具壽命的延長。特別 是無需對旋轉(zhuǎn)工具賦予特殊的形狀或者多余的運動，僅通過加工條件的設(shè)定就能夠得到動 壓效應(yīng)，因此不僅不會導(dǎo)致成本升高，而且也不會對加工時間和加工精度造成影響。根據(jù)第三方面所記載的發(fā)明，在第一方面或第二方面的效果的基礎(chǔ)上，能夠借助 形成于前刀面的槽得到更為良好的動壓效應(yīng)，從而有效地延長了工具壽命。


圖1是實施方式1的切削加工方法的說明圖，左上的圖從Z方向進行表示，左下的 圖從Y方向進行表示，右方的圖從X方向進行表示。圖2是從Z方向觀察實施方式1的切削部位的放大圖。圖3是實施方式1的切削點的放大圖。圖4是實施方式2的切削方法的說明圖。圖5是從Z方向觀察實施方式2的切削部位的放大圖。圖6是實施方式3的旋轉(zhuǎn)工具的說明圖。圖7是示出實施方式3的速度比與摩擦系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。標(biāo)號說明1 主軸；2 工具保持器；3 旋轉(zhuǎn)工具；4 切削刃；5 前刀面；6 切屑；7 槽；W 工 件。
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。[實施方式1]圖1是實施本發(fā)明的切削加工方法的加工中心等的主軸末端部分的說明圖，標(biāo)號 1為通過馬達驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)的主軸，標(biāo)號2為工具保持器，在工具保持器2安裝有旋轉(zhuǎn)工具3。 此處示出如下的插銑加工(突t加工)的例子使切削刃4 (在圖2中圖示)為圓形的旋轉(zhuǎn) 工具3 —邊旋轉(zhuǎn)一邊朝Z-方向移動而將工件W的外表面切削至預(yù)定深度，切削之后，使旋 轉(zhuǎn)工具3朝Z+方向退避并朝Y+方向移動，然后使旋轉(zhuǎn)工具3再次朝Z-方向進行切削。另 外，在旋轉(zhuǎn)工具3設(shè)置有未圖示的切削液的供給機構(gòu)，從而能夠?qū)ぜ與旋轉(zhuǎn)工具3之間 供給切削液。如圖2所示，在該插銑加工中，由于切屑6通過旋轉(zhuǎn)工具3的前刀面5受到沿旋轉(zhuǎn) 工具3的旋轉(zhuǎn)方向的摩擦力，因此切屑6朝該旋轉(zhuǎn)方向流出。在本實施方式1中，利用動壓效應(yīng)在旋轉(zhuǎn)工具3與切屑6之間生成由切削液形成 的膜，通過防止固體接觸來防止磨損。動壓效應(yīng)是指通過向摩擦部引入液體來產(chǎn)生流體壓 力，由此利用由切削液產(chǎn)生的流體壓力而不是固體的接觸壓力來支承所有載荷。但是，在該插銑加工中，為了得到動壓效應(yīng)，需要使旋轉(zhuǎn)工具3的切削刃4的周向 速度超過切屑6的流出速度。此處，切屑6的流出速度Vc能夠根據(jù)由加工條件確定的實際切深tl和實際的切屑厚度t2 (在圖3中示出)、以及旋轉(zhuǎn)工具3朝Z-方向移動的移動速度(切削速度)Vw通 過下式得到。Vc = VwXt2/tl因此，只要以切削刃4的周向速度Vt大于切屑6的流出速度Vc的方式設(shè)定加工 條件即可。這樣，根據(jù)上述實施方式1的切削加工方法，使旋轉(zhuǎn)工具3朝與切屑6的流出方向 相同的旋轉(zhuǎn)方向以切削刃4的周向速度超過切屑6的流出速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)而進行切削 加工，從而利用動壓效應(yīng)減少旋轉(zhuǎn)工具3與切屑6之間的直接的固體接觸。因此，抑制了旋 轉(zhuǎn)工具3的磨損，從而能夠期待工具壽命的延長。特別是無需對旋轉(zhuǎn)工具3賦予特殊的形 狀或者多余的運動，僅通過加工條件的設(shè)定就能夠得到動壓效應(yīng)，因此不僅不會導(dǎo)致成本 升高，而且也不會對加工時間和加工精度造成影響。其次，對其他的實施方式進行說明。另外，對與實施方式1通用的構(gòu)成部分標(biāo)以相 同標(biāo)號而省略重復(fù)的說明。[實施方式2]如圖4所示，在本實施方式2中，使旋轉(zhuǎn)工具3的旋轉(zhuǎn)中心軸相對于作為Z方向的 切削方向傾斜α °。如圖5所示，當(dāng)以這種方式使旋轉(zhuǎn)工具3傾斜時，切屑6的流出方向朝Y+側(cè)變化。 因此，在本實施方式中，設(shè)定為切屑6的流出方向與旋轉(zhuǎn)工具3的旋轉(zhuǎn)方向為相反方向而進 行切削加工。由于切屑6在從旋轉(zhuǎn)工具3的前刀面5分離的附近處形成為楔形狀，因此，通 過使旋轉(zhuǎn)工具3朝與切屑6的流出方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，利用由切屑6的卷曲(curl)形成 的楔形狀將切削液引入，容易產(chǎn)生動壓效應(yīng)。但是，此處，對于用于得到動壓效應(yīng)的條件，除了需要設(shè)定旋轉(zhuǎn)方向之外，還需要 使切削刃4的周向速度超過切屑6的流出速度。S卩，當(dāng)切削速度為Vw、切削刃4的周向速 度為Vt的情況下，由于理想的切屑6的流出速度為Vw，因此為了得到前刀面5上的動壓效 應(yīng)，以滿足下式的方式設(shè)定加工條件即可。Vt/Vw > 1這樣，在上述實施方式2的切削加工方法中，使旋轉(zhuǎn)工具3相對于切削方向傾斜預(yù) 定角度，并使旋轉(zhuǎn)工具3朝與切屑6的流出方向相反的旋轉(zhuǎn)方向以設(shè)切削速度為Vw、切削 刃4的周向速度為Vt時Vt/Vw超過1的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)而進行切削加工，由此，利用動壓效 應(yīng)減少了旋轉(zhuǎn)工具3與切屑6之間的直接的固體接觸。因而，抑制了旋轉(zhuǎn)工具3的磨損，能 夠期待工具壽命的延長。此處，也無需對旋轉(zhuǎn)工具3賦予特殊的形狀或者多余的運動，僅通 過加工條件的設(shè)定就能夠得到動壓效應(yīng)，因此不僅不會導(dǎo)致成本升高，而且也不會對加工 時間和加工精度造成影響。[實施方式3]本實施方式3也與實施方式2同樣使旋轉(zhuǎn)工具傾斜而進行切削加工，但是，此處， 如圖6所示，在旋轉(zhuǎn)工具3a的前刀面5的外周側(cè)，通過激光加工以預(yù)定間隔在整周范圍形 成有與切削刃的同心圓交叉的方向、此處為半徑方向的槽7、7...。該槽7的寬度為大約 3 μ m,深度為大約2 μ m,長度為從切削刃開始大約800 μ m,槽7、7之間的間隔為大約20 μ m。通過使用以這種方式在前刀面5形成有槽7的旋轉(zhuǎn)工具3進行切削加工，切削液容易被保持在前刀面5，從而旋轉(zhuǎn)工具3與切屑6之間容易產(chǎn)生動壓效應(yīng)，更為有效地延長 了工具壽命。圖7是示出切削速度Vw和切削刃4的周向速度Vt之間的速度比Vt/Vw與前刀面 5的摩擦系數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖，此處，示出以下述方式進行切削加工的結(jié)果一邊使工 件W以加工點處的切削速度Vw旋轉(zhuǎn)，一邊使圖6所示的具有槽7的旋轉(zhuǎn)工具3a和沒有槽7 的旋轉(zhuǎn)工具3以圖4所示的方式傾斜并以周向速度Vt朝與切屑6的流出方向相反的方向 旋轉(zhuǎn)，且一邊以MQL(Minimun Quantity Lubrication 微量潤滑)方式供給切削液一邊分 別進行切削加工。由此可以明確，以實線示出的具有槽的旋轉(zhuǎn)工具的摩擦系數(shù)比以虛線示出的沒有 槽的旋轉(zhuǎn)工具的摩擦系數(shù)低，由此可知，通過形成槽，動壓效應(yīng)提高。并且，在該切削實驗中，確認了速度比Vt/Vw越是增大則摩擦系數(shù)越低、切屑越薄 的傾向，但是，在具有槽的旋轉(zhuǎn)工具中，從速度比超過2的附近開始摩擦系數(shù)反而稍稍增 加。這與從混合潤滑狀態(tài)朝流體潤滑狀態(tài)遷移時觀察到的傾向類似。另外，利用沒有槽的旋轉(zhuǎn)工具在不供給切削液的狀態(tài)下進行切削加工的情況下的 摩擦系數(shù)是利用具有槽的旋轉(zhuǎn)工具在供給切削液的狀態(tài)下進行切削加工的情況下的摩擦 系數(shù)的2 3倍以上，因此能夠確認，根據(jù)使用本實施方式3的旋轉(zhuǎn)工具進行的切削加工， 實現(xiàn)了以往未有過的低摩擦。這樣，在上述實施方式3的切削加工方法中，利用動壓效應(yīng)減少了旋轉(zhuǎn)工具3a與 切屑6之間的直接的固體接觸，抑制了磨損，從而能夠期待工具壽命的延長。特別地，此處， 通過在前刀面5形成多條半徑方向的槽7，能夠得到更為良好的動壓效應(yīng)，從而有效地延長 了工具壽命。另外，與實施方式1、2相比較，雖然需要對旋轉(zhuǎn)工具3a賦予槽7，然而由于槽 7的賦予作業(yè)本身簡單易行，因此成本增加少，而且不會對加工時間、加工精度造成影響。另外，槽的形態(tài)不限于在上述實施方式3中提出的數(shù)值，能夠根據(jù)旋轉(zhuǎn)工具的直 徑等適當(dāng)變更。并且，所形成的槽的方向也不限于半徑方向，只要是與切削刃的同心圓交叉 的方向即可，也可以以其他的角度形成。進一步，槽的形成方法也可以是磨削加工、涂覆、模 具成型等，并不限定于之前的實施方式中所示的激光加工。當(dāng)然，并不限定于利用加工中心進行的插銑加工，例如在專利文獻1和2中所示的 那樣的使用車床、復(fù)合機床對圓筒形狀的工件進行車削加工的情況下也能夠應(yīng)用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種切削加工方法，一邊使切削刃為圓形的旋轉(zhuǎn)工具繞軸旋轉(zhuǎn)并供給切削液一邊對 工件進行切削加工，所述切削加工方法的特征在于，使所述旋轉(zhuǎn)工具朝與切屑的流出方向相同的旋轉(zhuǎn)方向、以所述切削刃的周向速度超過 所述切屑的流出速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)而進行切削加工。
2.一種切削加工方法，一邊使切削刃為圓形的旋轉(zhuǎn)工具繞軸旋轉(zhuǎn)并供給切削液一邊對 工件進行切削加工，所述切削加工方法的特征在于，使所述旋轉(zhuǎn)工具相對于切削方向傾斜預(yù)定角度，并且朝與切屑的流出方向相反的旋轉(zhuǎn) 方向、以設(shè)切削速度為Vw、所述切削刃的周向速度為Vt時Vt/Vw超過1的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)而 進行切削加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削加工方法，其特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)工具的前刀面形成有多條與切削刃的同心圓交叉的方向的槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種切削加工方法，不會導(dǎo)致成本升高，也不會對加工時間、加工精度造成影響，并且能夠良好地抑制工具的磨損從而延長工具壽命。所述切削加工方法是一邊使切削刃(4)為圓形的旋轉(zhuǎn)工具(3)繞軸旋轉(zhuǎn)并供給切削液一邊對工件(W)進行切削加工的切削加工方法，其中，使旋轉(zhuǎn)工具(3)朝與切屑(6)的流出方向相同的旋轉(zhuǎn)方向、以切削刃(4)的周向速度超過切屑(6)的流出速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)而進行切削加工。由此，利用動壓效應(yīng)減少了旋轉(zhuǎn)工具(3)與切屑(6)之間的直接的固體接觸，抑制了旋轉(zhuǎn)工具(3)的磨損。
文檔編號B23C5/00GK102139387SQ201110032219
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者則久孝志, 河田圭一, 石川和昌, 糸魚川文廣 申請人:國立大學(xué)法人名古屋工業(yè)大學(xué), 大隈株式會社, 愛知縣