本發明涉及一種對包括曲面及平面在內的工件的切削加工方法及執行該加工方法的機床。

背景技術：

在專利文獻1中記載了一種用于使用正面銑刀或立銑刀的底刃對工件的圓筒面進行切削加工的切削加工方法。在此情況下，工件與在車削加工時同樣地旋轉。

在對具有曲面和與之連續的平面的工件進行加工的情況下，在專利文獻1中記載的那樣的方法產生切削剩余。在此情況下，以往，由通常的正面銑刀等加工平面部分，由與其曲率一致的成形刀具例如在專利文獻2中所示的那樣的成形刀具加工曲面部分。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平9-323211號公報

專利文獻2：日本特開2005-217227號公報

技術實現要素：

發明所要解決的課題

在為了加工具有曲面和與之連續的平面的工件而使用2種刀具例如正面銑刀和成形刀具的情況下，作為起因于刀具的裝換等的加工誤差，在曲面部分和平面部分的連接部產生階梯差。這樣的階梯差在工件最終作為例如智能手機的殼體的那樣的要求高品質的外觀的部件利用的情況下，即使它是微小的階梯差也需要除去。階梯差的除去是由研磨工序與通常由切削加工產生的切削痕等一起除去，但因為存在階梯差所以存在研磨工序的時間變長及研磨介質的消耗變得劇烈的問題。另外，希望切削痕的數量少，由切削痕產生的凹凸小，以便研磨工序的時間變短。

本發明是鑒于上述的情況做出的發明，以提供一種不會在加工面的邊界產生階梯差，有效地進行加工的切削加工方法及機床為目的。

為了解決課題的手段

為了實現上述的目的，根據本發明，提供一種切削加工方法，其是由旋轉刀具對具有由直線的移動描繪的曲面和與該曲面連續的平面的工件進行加工的切削加工方法，其特征在于，前述旋轉刀具具有在與前述旋轉刀具的旋轉軸線正交的平面內延伸的底刃，并以前述旋轉軸線為中心旋轉，在前述旋轉軸線的方向看時的前述底刃的軌跡呈環狀的面，具備將工件向機床安裝的工序；曲面切削工序；平面切削工序；和將工件從機床上拆下的工序，在所述曲面切削工序中，以通過前述環狀的面和前述工件的接觸形成的接觸線與前述工件的前述曲面的母線一致且沿前述曲面移動的方式對前述工件和前述旋轉刀具之間給與相對的進給來加工前述曲面，前述環狀的面由前述旋轉刀具的底刃的軌跡形成，所述平面切削工序是在前述曲面切削工序之后或之前進行的平面切削工序，在所述平面切削工序中，以前述環狀的面和前述平面位于同一平面上的方式使前述底刃和前述平面接觸來加工前述工件的平面。

進而，根據本發明，提供一種機床，其是具備對具有由直線的移動描繪的曲面和與該曲面連續的平面的工件進行加工的旋轉刀具的機床，其特征在于，前述旋轉刀具具有在與前述旋轉刀具的旋轉軸線正交的平面內延伸的底刃，并以前述旋轉軸線為中心旋轉，在前述旋轉軸線的方向看時的前述底刃的軌跡呈環狀的面，所述機床以實施如下的曲面切削工序和平面切削工序的方式構成，即，在所述曲面切削工序中，以通過前述環狀的面和前述工件的接觸形成的接觸線與前述工件的前述曲面的母線一致且沿前述曲面移動的方式對前述工件和前述旋轉刀具之間給與相對的進給來加工前述曲面，前述環狀的面由前述旋轉刀具的底刃的軌跡形成，在所述平面切削工序中，以前述環狀的面和前述平面位于同一平面上的方式使前述底刃和前述平面接觸來加工前述工件的平面。

發明的效果

根據本發明，若已將工件安裝到機床上，則不用在途中將其拆下，也就是在同一程序中不用更換刀具就可連續地實施曲面切削工序和平面切削工序。其結果，能夠得到在曲面和平面的邊界沒有階梯差的工件，能夠縮短研磨工序。另外，通過由底刃切削曲面，也可以得到非常光滑的表面。

附圖說明

圖1是基于本發明的實施方式的機床的側視圖。

圖2是表示作為加工對象的工件的一例的立體圖。

圖3a是示意性地表示基于實施方式的機床進行曲面切削工序時的旋轉刀具和工件的俯視圖。

圖3b是示意性地表示基于實施方式的機床進行曲面切削工序時的旋轉刀具和工件的從x軸方向看的主視圖。

圖3c是示意性地表示基于實施方式的機床進行曲面切削工序時的旋轉刀具和工件的從y軸方向看的側視圖。

圖4a是示意性地表示基于實施方式的機床進行平面切削工序時的旋轉刀具和工件的俯視圖。

圖4b是示意性地表示基于實施方式的機床進行平面切削工序時的旋轉刀具和工件的從x軸方向看的主視圖。

圖4c是示意性地表示基于實施方式的機床進行平面切削工序時的旋轉刀具和工件的從y軸方向看的側視圖。

圖5是示意性地表示從平面切削工序向曲面切削工序轉移時的旋轉刀具的切削刀片和工件的圖。

圖6是表示旋轉刀具的其它的例子的立體圖。

具體實施方式

為了實施發明的方式

下面，參照附圖，說明本發明的優選的實施方式。

參照圖1，圖1表示基于本發明的實施方式的機床100。機床100構成立式加工中心，具備被固定在工廠的地板面上的作為基臺的床身102；在床身102的上面中可在y軸方向移動地設置的y軸滑塊104；被固定在y軸滑塊104的上面上的b軸方向旋轉進給組件106；從床身102的圖1的右側的上面直立設置的立柱108；在前述立柱108的前面中可在x軸方向(在圖1中為與紙面垂直的方向)移動地設置的x軸滑塊110；相對于前述x軸滑塊110可在z軸方向移動地設置的z軸滑塊112；及被固定在前述z軸滑塊112上，以鉛直的旋轉軸線r1為中心可旋轉地支承主軸114的主軸頭116。進而，機床100具備在x軸方向驅動x軸滑塊110的x軸驅動裝置(未圖示)、在y軸方向驅動y軸滑塊104的y軸驅動裝置(未圖示)和在z軸方向驅動z軸滑塊112的z軸驅動裝置(未圖示)。

b軸方向旋轉進給組件106具備分別可旋轉地支承工件30的相向的兩端的圖1的右側的旋轉工作頭122和左側的尾座124。旋轉工作頭122和尾座124分別具備軸122a、124a，所述軸122a、124a具有與b軸方向的旋轉進給的旋轉軸線r2一致的軸線。旋轉工作頭122具備的軸122a能夠由被配設在旋轉工作頭122內的未圖示的b軸馬達進行旋轉驅動而使工件在b軸方向旋轉。

另外，圖1的加工中心當然也可以由臥式的加工中心(未圖示)構成。在此情況下，若加工中心具有可繞與鉛直的y軸平行的軸線旋轉進給即b軸旋轉進給的工作臺，則可能不使用旋轉工作頭122。

在主軸114的前端，經刀具保持架118裝配了旋轉刀具10。圖1所示的旋轉刀具10具有長方體狀的刀具主體12；被機械性地擰緊固定在刀具主體12的長邊方向的兩端部的底面側的2個切削刀片14。在切削刀片14上形成了底刃14a。旋轉刀具10也具有用于使相對于刀具主體12結合了的刀柄16和使2個切削刀片14的高度一致的未圖示的高度調節機構。

本實施方式中的切削刀片14的底刃14a在與旋轉軸線r1正交的平面內呈直線狀地延伸。因此，若在與旋轉軸線r1正交的方向看底刃14a，則底刃14a呈直線狀地延伸成與和旋轉軸線r1正交的平面相接。在本實施方式中，在旋轉軸線r1的方向看時，底刃14a也呈直線狀地延伸。切削刀片14被固定在刀具主體12的長邊方向的端部附近，底刃14a的長度w在本實施方式中是旋轉刀具10的半徑的大約20％，但只要與加工的形狀的長度相應地決定比率即可。在旋轉刀具10以旋轉軸線r1為中心旋轉了時，從旋轉軸線r1的方向看的底刃14a的軌跡作為寬度為w的面圈狀即環狀的面cs形成(參照圖3a)。

接著，對由基于本實施方式的機床100切削加工的工件30的一例參照表示其完成形狀的圖2進行說明。圖2的工件30被形成為厚度比較薄的大致長方體狀，但更詳細地說，是由占據其大部分的長方體部32和被附加在其兩側端的彎曲體部34一體地形成。其結果，形成長方體部32的表面的平面32a與形成彎曲體部34的表面的曲面34a連續。基于本實施方式的機床100，能夠實施切削工件30的長方體部32的表面的平面切削工序和切削彎曲體部34的表面的曲面切削工序。另外，實際上，在工件30的短邊側的端面上形成用于與旋轉工作頭122及尾座124卡合的孔，但圖2所示的工件30表示包括了這樣的孔在內的端面由于與上述的工序不同的工序切削后的完成狀態。

機床100加工的工件30的各彎曲體部34的表面由圓柱面的部分形成。但是，即使彎曲體部34的表面由圓柱面以外的任意的柱面，例如橢圓柱面的部分、雙曲線柱面或拋物線柱面等或使它們復合了的曲面形成，本實施方式的機床100也可以實施加工。

機床100能夠實施對工件30的彎曲體部34的曲面34a進行加工的曲面切削工序和對工件30的長方體部32的平面32a進行加工的平面切削工序。最初，參照圖3a～c，對曲面切削工序進行說明。圖3a～c分別是示意性地表示實施曲面切削工序時的工件30和旋轉刀具10的俯視圖、在x軸方向看的主視圖及在y軸方向看的側視圖。

在圖3a中，用隱線表示具有底刃14a的切削刀片14，另外，作為底刃14a旋轉了時的軌跡的環狀的面cs被標注影線來表示。環狀的面cs的寬度w與底刃14a的長度w相等。在圖3a中，也表示了在工件30的彎曲體部34的曲面34a和環狀的面cs接觸的部分中產生的直線的接觸線tl。圖3a的接觸線tl與形成彎曲體部34的曲面34a的圓柱面的母線一致。參照圖3c可知，表示底刃14a與在b軸方向旋轉進給而從水平傾斜的工件30的彎曲體部34的曲面34a接觸的狀態，與紙面垂直地形成接觸線tl。

然而，在曲面切削工序中，由于接觸線tl相對于曲面34a產生，所以在曲面34a沒有完成的階段產生接觸面，該接觸面的在y軸方向延伸的端緣相當于接觸線tl。在本說明書中，將這樣的接觸面的在y軸方向延伸的端緣也稱為接觸線tl。

在這里，若確認母線的定義，則成為“在通過直線的移動描繪曲面時，將在其各位置的直線稱為該曲面的母線(廣辭苑辭典)”。因此，本實施方式的機床100，為了形成彎曲體部34的曲面34a，以如下的方式構成，即，在曲面切削工序中，對工件30給與b軸方向的旋轉進給和x軸方向的直線進給，并且對旋轉刀具10給與z軸方向的直線進給，以便使通過環狀的面cs和工件30的接觸形成的接觸線tl與曲面34a的母線一致，使該接觸線tl沿所希望的曲面34a移動。

另外，在本實施方式中，如圖3a所示，在曲面切削工序中產生的接觸線tl是與工件30的彎曲體部34的在y軸方向的全長相等的1條連續的線段。其結果，機床100在曲面切削工序中，不用對工件30和旋轉刀具10之間給與相對的y軸方向的直線進給，就能夠對曲面34a的y軸方向的全長進行切削。在本實施方式中，確定了旋轉刀具10的外徑和底刃14a的長度w，以便在環狀的面cs內包括工件30的彎曲體部34的在y軸方向的全長，且接觸線tl不被環狀的面cs的內側的圓分割。

但是，也可以是在曲面切削工序中接觸線tl被環狀的面cs的內側的圓分割為2個的實施方式。這適合于接觸線tl處于與圖3a所示的位置相比向旋轉軸線r1側錯開的位置的情況。在此情況下，由于在環狀的面cs的內側的圓內不形成接觸線tl，所以不形成接觸線tl的工件30的部分未被進行曲面切削而成為切削余量部。另一方面，接觸線tl在圖3a所示的位置延伸，但是，若環狀的面cs沒有覆蓋盡工件30的彎曲體部34的y軸方向的全長，則不形成接觸線tl的工件30的部分未被進行曲面切削而成為切削剩余部。在這些的任一情況下，若在工件30和旋轉刀具10之間增加相對的y軸方向的直線進給，則切削剩余部被消除。但是，在這樣給與了y軸方向的直線進給的情況下，在加工面中產生雖然沒有達到能夠稱為階梯差的程度但可目視識別的在x軸方向延伸的線狀的加工印記，與沒有給與y軸方向的直線進給的情況相比，加工面的外觀上的均勻性或平滑度降低。

接著，參照圖4a～c，對本實施方式的機床100進行的平面切削工序進行說明。圖4a～c分別是示意性地表示實施平面切削工序時的工件30和旋轉刀具10的俯視圖、在x軸方向看的主視圖及在y軸方向看的側視圖。在平面切削工序中，在作為由底刃14a的軌跡產生的環狀的面cs和工件30的接觸部的圖4a的網紋線部進行切削。因此，機床100如圖4b及圖4c所示，使底刃14a和前述平面32a接觸而對工件30給與x軸方向的進給，以便前述環狀的面cs和工件30的長方體部32的平面32a位于同一平面上。另外，在圖4a所示的例子中，由于環狀的面cs覆蓋了工件30的y軸方向的全長，所以機床100不需要對工件30給與y軸方向的直線進給。

圖5是示意性地表示從平面切削工序向曲面切削工序轉移的旋轉刀具10的切削刀片14和工件30的圖。切削刀片14的底刃14a在圖中p1及p2所示的位置實施平面切削工序，在p3及p4所示的位置實施曲面切削工序。與曲面的母線一致的接觸線tl在與紙面垂直的方向(y軸方向)延伸。另外，從圖5可知，若在平面切削工序的最后，旋轉刀具10在x軸方向相對地移動到用于形成彎曲體部34的位置，則能夠就這樣連續地開始曲面切削工序。曲面切削工序只要進一步增加對工件30的b軸方向的旋轉進給和對旋轉刀具10的z軸方向的直線進給即可。因此，能夠順暢地進行從平面切削工序向曲面切削工序的轉移，這是能夠理解的。在從曲面切削工序向平面切削工序轉移的情況下也同樣。

機床100加工一個工件30時的曲面切削工序和平面切削工序的順序是任意的。但是，優選與曲面切削工序連續地實施平面切削工序或與平面切削工序連續地實施曲面切削工序。也就是優選在曲面切削工序和平面切削工序之間不包括其他的工序。另外，優選由被裝配在機床100上的一根旋轉刀具10也就是不用更換旋轉刀具10地相對于至少一個工件30實施曲面切削工序和平面切削工序。

本發明也可以作為切削加工方法來實施。基于本發明的實施方式的切削加工方法是使用前述的旋轉刀具10的底刃14a加工圖2所示的那樣的具有曲面34a和與之連續的平面32a的工件30的方法，包括將工件30例如經圖1所示的那樣的b軸旋轉進給組件106安裝在機床100上的工序、前述的曲面切削工序、前述的平面切削工序和將工件30從機床100上拆下的工序。在此切削加工方法中，實施曲面切削工序和平面切削工序的順序是哪個在先均可，這些工序只要在將工件30安裝在機床100上的工序和將工件30從機床100上拆下的工序之間實施即可。

根據此方法，若已將工件30安裝在機床100上，則不用在途中將其拆下，也就是在同一程序中不用更換刀具地連續地實施曲面切削工序和平面切削工序，其結果，可得到在曲面34a和平面32a的邊界沒有階梯差的工件30。

接著，參照圖6，對旋轉刀具的另外的例子進行說明。在前述的實施方式中，機床100具備的旋轉刀具10是具有長方體狀的刀具主體12的旋轉刀具，所述刀具主體12具有2個切削刀片14，但機床100例如也可以具備旋轉刀具40，所述旋轉刀具40具有大致圓筒狀的刀具主體42，所述刀具主體42具有4個切削刀片46。大致圓筒狀的刀具主體42為了將從刀具保持架延伸的刀柄(未圖示)插入而具有中心孔42a。刀具主體42具有關于旋轉軸線r1在周方向呈等角度間隔地形成的4個作為凹部的容屑槽44。在容屑槽44的每一個中都安裝了切削刀片46。旋轉刀具40還具備用于將切削刀片46推壓到容屑槽44的側壁上固定的楔塊50和固定螺栓52的組和用于調節切削刀片46的高度的高度調節螺釘49。

切削刀片46由刀柄部件47和底刃部件48構成，所述刀柄部件47由五角柱狀的部件構成。在底刃部件48的圖6的上端開放的邊緣形成了底刃48a。底刃48a在與旋轉軸線r1垂直的平面內延伸。另外，切削刀片46被配置在刀具主體42的外周端附近。由于底刃48a的長度在圖6所示的例子中是旋轉刀具40的半徑的大約20％，所以在旋轉刀具40以旋轉軸線r1為中心旋轉了時，從旋轉軸線r1的方向看的底刃45c的軌跡作為面圈狀即環狀的面cs形成。

圖6是一例，底刃48a的長度和旋轉刀具40的半徑的長度的比率也可以是20％以外。特別是，在如智能手機的那樣重視加工面的外表的情況下，也可以使底刃48a的長度為旋轉刀具40的半徑的長度的2～6％。這是因為與增加底刃48a的長度相比，增加旋轉刀具40的半徑的長度難以受到底刃48a的直線度誤差的影響，進而能夠得到更長的一條連續的接觸線。

底刃48a，如前所述，由于在與旋轉軸線r1正交的平面內延伸，所以在與旋轉軸線r1正交的方向看時呈直線狀地延伸。另一方面，底刃在旋轉軸線r1的方向看時不需要一定是直線狀，也可以是曲線狀。

符號的說明

10：旋轉刀具；12：刀具主體；14：切削刀片；14a：底刃；30：工件；32：長方體部；32a：平面；34：彎曲體部；34a：曲面；100：機床；cs：環狀的面；tl：接觸線。