专利名称：成形刀具的制造方法及成形刀具的研磨工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成形刀具的制造方法及成形刀具的研磨工具，特别是涉及为了在加工对象上制作复杂的形状而使用的成形刀具的制造方法，以及为了形成其前面而采用的研磨工具。
背景技术：
以往，使用用于在加工对象(被切削材料)上制作复杂的形状的成形刀具(成形加工刀)。例如，在用于蒸汽轮机、燃气轮机、压缩机等的动静翼中，有翼根部为以所谓圣诞树形状为主的复杂的形状的动静翼，通常，这样复杂的形状是通过用成形刀具来进行切削加工而形成的。例如，在专利文献I中记载有一种成形刀具，其使朝向前端侧直径逐渐缩小的切削刃部绕旋转轴旋转，从而在被切削材料上形成圣诞树形状等复杂形状的槽。该成形刀具的切削刃部构成为工具直径不同的凹部(谷部)与凸部(脊部)沿旋转轴方向交替配置。另夕卜，为了可靠地排出切屑，将朝向工具前端侧逐渐扩大的切屑排出槽设置在相邻的刀刃之间。在此，成形刀具的切削刃部的前面通常通过圆盘砂轮的研磨来形成。图7是表示利用圆盘砂轮研磨成形刀具的前面的状态的立体图。如该图所示，设置于成形刀具I前端侧的切削刃部2的前面4通过用向箭头方向旋转的圆盘砂轮100进行研磨来形成。形成有前面4的成形刀具I 一边以旋转轴O为中心旋转一边进行进给运动，用于以多个刀刃6对加工对象(被切削材料)的表面进行加工。在此，作为成形刀具I的刀刃6，通常采用如图7所示的螺旋刀刃，这是为了分散切削时所产生的应力。另外，在相邻的刀刃6之间设置有槽8，该槽8本身通常也是通过圆盘砂轮100的研磨来形成的。另外，在专利文献2中记载有一种双锥形砂轮，虽然不是研磨成形刀具而是研磨普通的切削工具的大致圆盘形的砂轮，在两面的周边缘分别设置有研磨涂层的顶面，各该顶面收拢于周边缘梁。现有技术文献专利文献专利文献I :(日本)特开2007 - 245277号公报专利文献2 :(日本)特开2007 - 245337号公报
发明内容
发明要解决的技术问题然而，如图7所示，在通过圆盘砂轮100来形成相对于旋转轴螺旋的槽8的前面4时，以使圆盘砂轮100对准槽8且相对于旋转轴O倾斜的状态，一边使圆盘砂轮100与槽8的前面4面接触，一边进行研磨。因此，不能够以高的自由度对槽8的前面4进行加工，使得最终得到的前面4形成为向槽8的深度方向弯曲的形状(自刀刃前端部7侧到槽8的底面为止连续弯曲的形状)。因而，与切削刃部2的直径大的部位相比，存在切削刃部2的直径小的部位的刀刃6的前角变小的倾向，具体而言，即使刀刃6的脊部6A的前角为正，刀刃6的谷部6B的前角也为负。图8是表示成形刀具I的剖面形状的图，图8 (a)是表示刀刃6的脊部6A的剖面形状的沿图7的A-A线的剖面图，图8 (b)是表示刀刃6的谷部6B的剖面形状的沿图7的B-B线的剖面图。如图8 (a)所示，刀刃6的脊部6A的前角α I为正值，但是，如图8 (b)所示，刀刃6的谷部6B的前角α 2为负值。在此，“前角”是指相对于从旋转轴O向刀刃前端部7延伸的直线L，刀刃前端部7的前面4的切线T所呈的角。这样，当刀刃6的谷部6Β的前角α 2为负值时(所谓“负”的状态)，不单是谷部6Β的切削性低，而是需要综合考虑比脊部6Α损耗得快的谷部6Β的损耗恶化时间而更换整个成形刀具I，在运行成本上也存在问题。 另外，在成形刀具I的刀刃6是相对于旋转轴O平行的直刀刃的情况下，通过一边使圆盘砂轮100与前面4面接触一边进行研磨，能够平坦地形成前面4。然而，在切削刃部2的直径大的部位(脊部6Α)和小的部位(谷部6Β)，从旋转轴O延伸到刀刃前端部7的直线L的倾斜程度不同，因此，即使前面4平坦，也会产生前角的误差。因而，期待研发一种方法，能够与成形刀具I的刀刃6的形状(螺旋刀刃还是直刀刃)无关，而使前面4的加工自由度高且任意地设定前角。并且，如上所述，如果在使圆盘砂轮100对准槽8并相对于旋转轴O倾斜的状态下，一边使圆盘砂轮100与槽8的前面4面接触一边进行研磨，则存在圆盘砂轮100的背面侧与相邻的刀刃6相互干涉的可能，因此，不得不将槽8设计为过宽。如果槽8的宽度宽，则要与该宽出的部分相应地将切削刃部2本体变粗(将直径变大)，材料费增加。另外，还考虑将槽8的的螺旋角、圆盘砂轮100的直径、所需的前角等作为输入参数，将圆盘砂轮100的研磨面优化为复杂的曲面形状，以使刀刃6的脊部6Α和谷部6Β的任意一个前角达到所需的值。但是，就该方法而言，需要针对形状不同的多种成形刀具I分别准备具有最适合的曲面形状的研磨面的圆盘砂轮100，使得成本变高。而且，即使使用该方法，也存在圆盘砂轮100的背面侧与相邻的刀刃6相互干涉的可能，因此不得不将槽8设置为过宽。本发明是鉴于上述情况提出的，其目的在于，提供一种成形刀具的制造方法及成形刀具的研磨工具，能够使前面的加工自由度高且任意地设定前角，能够防止在研磨前面时研磨工具与相邻的刀刃相互干涉。用于解决技术问题的技术方案本发明的成形刀具的制造方法，成形刀具的前端侧具有交替形成有刀刃与槽的切削刃部，所述切削刃部通过以旋转轴为中心旋转而进行切削，该成形刀具的制造方法的特征在于，包括沿着所述旋转轴将直径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；使研磨工具一边绕轴心旋转一边沿所述槽的深度方向与所述槽的侧壁线接触，以在所述槽的所述侧壁上形成前面的工序。在此，“使研磨工具与槽的侧壁线接触”是指研磨工具与槽的侧壁(前面)至少在前面的研磨完成阶段线接触即可，并不一定需要这两者从研磨的初期阶段到完成阶段总是线接触。另外，沿槽的深度方向“线接触”是指在研磨工具与槽的侧壁的接触区域，沿着槽的深度方向的接触区域的长度与其宽度相比足够大。在该成形刀具的制造方法中，由于使研磨工具一边旋转一边沿槽的深度方向与槽的侧壁线接触以形成前面，因此能够提高前面的加工自由度，任意地设定前角。并且，由于研磨时使研磨工具与槽的侧壁线接触，因此能够防止相邻的刀刃与研磨工具之间的干涉。因而，不需要将槽设定为过宽，能够与之相应地使切削刃部本身的直径变小。在上述成形刀具的制造方法的形成所述前面的工序中，优选以使铅笔状的所述研磨工具一边绕轴心旋转一边与所述侧壁线接触的状态，使所述研磨工具沿着所述槽相对于所述切削刃部件移动。通过这样使铅笔状的研磨工具一边与槽线接触一边沿着槽相对移动，能够在槽的整个长度上形成具有期望的前角的前面。另外，“铅笔状”是指使相对于轴心线对称的形状绕轴线旋转时，该形状的轮廓经过的轨迹所形成的棒状体，例如可以是圆柱状、圆锥梯形、圆柱形与圆锥梯形组合的形状(圆锥梯形柱状)，或者是以这些形状为基准的形状。在该情况下，经过所述铅笔状的所述研磨工具的轴心的剖面的轮廓可以确定为，在将其反转形状复制到所述槽的所述侧壁上时，与所述槽的深度方向上的位置无关，而使所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与自所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度一定。·
通过这样利用点群来确定铅笔状的研磨工具的轮廓，能够使切削刃部的直径大的部位(脊部)和小的部位(谷部)的前角接近为一定。或者，也可以将经过所述铅笔状的所述研磨工具轴心的剖面的轮廓确定为，在将其反转形状复制到所述槽的所述侧壁上时，从所述槽的底越接近所述刀刃的刀刃前端部，所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度越小。由于在切削刃部的直径大的部位(脊部)和小的部位(谷部)存在周速差，因此在两者之间产生切削性的差异。于是，通过将铅笔状的研磨工具的轮廓确定为，从槽的底越接近刀刃前端部，所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度越小，能够使切削刃部的直径大的部位的前角较小，使切削刃部的直径小的部位的前角较大，从而使切削刃部的切削性均匀化。另外，在使用具有以上述方式确定的轮廓的铅笔状的研磨工具的情况下，在形成所述前面的工序中，也可以与所述槽的底的轮廓对应，使所述研磨工具向与所述研磨工具相对于所述切削刃部件进行相对移动的方向正交的方向位移。在使用具有为了得到期望的前面而确定的轮廓的研磨工具的情况下，槽底的形状不是直(槽底的直径不变)的，而是锥形或凹凸形状时，因槽底的轮廓的影响而使规定前面的点群与旋转轴(成形刀具的中心)之间的关系被破坏，使前角产生偏差。因此，通过使研磨工具与槽底的轮廓对应地位移，能够修正因槽底的轮廓而产生的前角的偏差。或者，所述铅笔状的所述研磨工具是直径一定的圆柱体，在形成所述前面的工序中，也可以与所述刀刃的刀刃前端部的轮廓对应，使所述研磨工具向与所述研磨工具相对于所述切削刃部件进行相对移动的方向正交的方向位移。
使研磨工具与刀刃前端部的轮廓对应地位移，由此，能够通过直径一定的圆柱体的研磨工具自由设定切削刃部的直径大的部位(脊部)和小的部位(谷部)的前角。这样，即使使用单纯的圆柱形的研磨工具，也能够通过调节研磨工具的轨迹来获得期望的前角。即，就形状不同的多种成形刀具而言，能够利用没有进行特别的成形的廉价的研磨工具，分别独立自由地调节切削刃部的直径大的部位(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，优选所述铅笔状的所述研磨工具的母材为经过淬火的高速钢。在以往的用于形成前面的圆盘砂轮中，重视轻量性而多采用有铝合金等形成的母材，但是在上述的铅笔状的研磨工具的情况下，因研磨时所受的阻力而使研磨工具本身变形，从而存在难以以高精度加工前面的情况。因此，作为铅笔状的研磨工具的母材采用经过淬火的高速钢，由此能够提高研磨工具的刚性，以高精度进行前面的加工。
在上述成形刀具的制造方法的形成所述槽的工序中，优选用立铣刀切削所述切削刃部件以形成所述槽。通过这样采用立铣刀，能够容易地形成排出切削时的切屑所需的最小限度的宽度的槽。另外，如上所述，由于在研磨时使研磨工具与槽的侧壁不是面接触而是线接触，因此即使通过立铣刀形成窄的槽，也不用担心相邻的刀刃与研磨工具之间的干涉。并且，在利用立铣刀来形成槽时，通过一边使立铣刀在其轴心方向上移动一边形成槽，能够在槽的底面上形成凹凸。因此，例如，与刀刃前端部的轮廓对应地在槽的底面形成凹凸，使从槽的底面到刀刃前端部的距离(槽的深度)一定，能够均等地提高切削刃部的直径大的部位(脊部)和小的部位(谷部)的刚性。在上述成形刀具的制造方法中，所述槽可以是相对于所述旋转轴螺旋的螺旋槽。在切削刃部的槽为螺旋槽的情况下，在使用以往的圆盘砂轮进行的研磨中，前面的加工自由度低和与相邻的刀刃相互干涉的问题尤为突出。关于这一点，在上述成形刀具的制造方法中，即使切削刃部的槽为螺旋槽，前面的加工自由度也高，能够任意地设定前角，且能够防止在研磨前面时相邻的螺旋刀刃与研磨工具之间的干涉。本发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，该成形刀具的前端侧具有交替地形成有刀刃与槽的切削刃部，所述切削刃部通过以旋转轴为中心旋转而进行切削，该研磨工具的特征在于，经过轴心的剖面的轮廓为铅笔状，将该轮廓确定为，在将其反转形状复制到成为所述前面的所述槽的侧壁时，与所述槽的深度方向的位置无关，而使所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度一定。在使用该成形刀具的研磨工具在成形刀具的槽上形成前面时，使研磨工具一边旋转一边沿着槽的深度方向与槽的侧壁线接触以研磨前面。这样，使上述研磨工具一边旋转一边沿着槽的深度方向与槽的侧壁线接触以形成前面，能够提高前面的加工自由度，任意地设定前角。并且，由于在研磨时使研磨工具与槽的侧壁不是面接触而是线接触，因此能够防止相邻的刀刃与研磨工具之间的干涉。因此，不需要将槽设计为过宽，能够与之相应地使切削刃部本身的直径变小。而且，如上所述，利用点群来确定铅笔状的研磨工具的轮廓，因此，能够与槽的深度方向的位置无关地使前角接近为一定。另外，本发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，该成形刀具的前端侧具有交替地形成有刀刃与槽的切削刃部，所述切削刃部通过以旋转轴为中心旋转而进行切削，该研磨工具的特征在于，经过轴心的剖面的轮廓为铅笔状，将该轮廓确定为，在将其反转形状复制到成为所述前面的所述槽的侧壁时，从所述槽的底越接近所述刀刃的刀刃前端部，所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度越小。利用该成形刀具的研磨工具在成形刀具的槽上形成前面时，使研磨工具一边旋转一边沿着槽的深度方向与槽的侧壁线接触以研磨前面。这样，使上述研磨工具一边旋转一边沿着槽的深度方向与槽的侧壁线接触以形成前面，由此能够提高前面的加工自由度，任意地设定前角。 并且，由于在研磨时使研磨工具与槽的侧壁不是面接触而是线接触，因此能够防止相邻的刀刃与研磨工具之间的干涉。因而，不需要将槽设计为过宽，能够与之相应地使切削刃部本身的直径变小。而且，如上所述，将铅笔状的研磨工具的轮廓确定为，从槽的底越接近刀刃前端部，所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度越小，因此，能够使周速互不相同的部位即切削刃部的直径大的部位和小的部位的切削性均匀化。在上述成形刀具的研磨工具中，从提高研磨工具的刚性，以高精度进行前面的加工的观点来看，优选母材为经过淬火的高速钢。发明效果根据本发明，通过使研磨工具一边旋转一边沿着槽的深度方向与槽的侧壁线接触以形成前面，能够提高前面的加工自由度，任意地设定前角。并且，通过在研磨时使研磨工具与槽的侧壁不是面接触而是线接触，能够防止相邻的刀刃与研磨工具之间的干涉。
图I是表示本实施方式的成形刀具的制造方法的顺序的一个例子图2是表示螺旋槽的底面带有凹凸的成形刀具的构成例的立体图。图3是表示形成有前面的切削刃部件的剖面形状的图，Ca)表示螺旋刀刃的脊部的剖面形状，(b)表示螺旋刀刃的谷部的剖面形状。图4是表示将研磨工具的轮廓的反转形状复制了的螺旋槽的侧壁(前面)的放大剖面图。图5是用于说明槽底的轮廓对前角的影响的图。图6是用于说明利用圆柱形的研磨工具一边使研磨工具与刀刃前端部的轮廓对应地位移一边进行研磨的方法的图。图7是表示用圆盘砂轮对成形刀具的前面进行研磨的状态的立体图。图8是表示切削刃部的剖面形状的图，(a)是表示刀刃的脊部的剖面形状的沿图7的A-A线的剖面图，(b)是表示刀刃的谷部的剖面形状的沿图7的B-B线的剖面图。
具体实施例方式下面，参照
本发明的实施方式。但是，就该实施方式所记载的构成零件、材质、形状、其相对配置等而言，除非有特定的的记载，否则就说明本发明的范围不受此限定，而仅仅是说明例。图I是表示本实施方式的成形刀具的制造方法的顺序的一个例子的图。如图I (a)所示，首先，将安装有柄10的切削刃部件12安装于车床，利用车床一边使切削刃部件12旋转，一边用圆盘状的砂轮14研磨切削刃部件12。通过该研磨，使直径不同的脊部6A和谷部6B沿着旋转轴O形成于切削刃部件12。脊部6A的谷部6B的尺寸和配置根据最终想要得到的成形刀具的形状来确定。并且，该工序中的研磨仅为粗加工，脊部6A和谷部6B的精密的加工优选在后述的形成刀刃的工序(参照图I (d))中进行。由此，能够通过砂轮14的研磨迅速地形成脊部6A 和谷部6B的粗糙形状。另外，在此，虽然说明了通过车床一边使切削刃部件12旋转一边利用圆盘状的砂轮14来研磨切削刃部件12的例子，但是，只要能够形成脊部6A和谷部6B，并不特别地限定加工方法，例如可以通过车刀的切削来形成脊部6A和谷部6B，也可以代替车床，而利用包含加工中心的任何作业机械来进行加工。然后，如图I (b)所示，通过铣床，用立铣刀16在切削刃部件12上形成螺旋槽8，该螺旋槽8形成为相对于旋转轴O呈规定的螺旋角。另外，在图I (b)中，用粗箭头来表示在使用立铣刀16进行切削时，立铣刀16与切削刃部件12的相对移动的方向。具体而言，在铣床的工作台上固定切削刃部件12，一边使立铣刀16绕轴心旋转，一边使固定有切削刃部件12的工作台移动，使立铣刀16相对于切削刃部件12移动，形成螺旋槽8。螺旋槽8的形状(宽度或深度)和数量根据最终想要得到的成形刀具的形状来确定。通过这样利用立铣刀16的切削来形成螺旋槽8，能够容易地形成排出切削时的切屑所需的最小限度的宽度的螺旋槽8。另外，在本实施方式中研磨前面4时，使研磨工具与螺旋槽的侧壁不是面接触而是线接触，因此即使通过立铣刀16来形成宽度窄的螺旋槽8，也不用担心相邻的螺旋刀刃6与研磨工具之间的干涉，对此将在后面叙述。另外，在通过立铣刀16进行切削时，也可以使立铣刀16在其轴心方向移动(上下移动)。由此，能够在螺旋槽8的底面形成凹凸。图2是表示螺旋槽8的底面带有凹凸的成形刀具的构成例的立体图。在该图所示的例子中，在螺旋槽8的底面9形成有与刀刃前端部7的轮廓相应的凹凸，自底面9到刀刃前端部7的距离(螺旋槽8的深度)大致是一定的。由此，能够均等地提高切削刃部2的直径大的部位(脊部6A)和小的部位(谷部6B)的刚性。另外，在此，虽然说明了利用铣床通过立铣刀16来切削螺旋槽8的例子，但是，只要能够形成螺旋槽8，不特别限定加工方法，例如，可以通过圆盘砂轮的研磨来形成螺旋槽8，也可以代替铣床，而采用包含加工中心的任何作业机械来进行加工。然后，如图1(c)所示，利用磨床使研磨工具18 —边绕轴心旋转一边沿着螺旋槽8的深度方向与螺旋槽8的侧壁线接触，以在螺旋槽8的侧壁上形成前面4。另外，在图I(c)中，用粗箭头来表示利用研磨工具18进行研磨时，研磨工具18与切削刃部件12的相对移动的方向。具体而言，在磨床的工作台上固定切削刃部件12，一边使研磨工具18绕轴心旋转，一边使固定有切削刃部件12的工作台移动，使研磨工具18相对于切削刃部件12移动，形成前面4。另外，在研磨工具18的前端侧的外周形成有包含磨粒的砂轮面19，以形成前面4并使前面4平滑。并且，在此，虽然说明了利用磨床通过研磨工具18在螺旋槽8的侧壁上形成前面4的例子，但是，只要能够使研磨工具18与螺旋槽8的侧壁线接触以进行研磨，并不特别地限定具体的方法，例如，也可以代替磨床，而通过包含加工中心或磨削中心的任何作业机械来进行研磨加工。这样，使研磨工具18 —边旋转一边沿着螺旋槽8的深度方向与螺旋槽8的侧壁线接触以形成前面4，由此，能够提高前面4的加工自由度，任意地设定螺旋刀刃6的脊部6A与谷部6B的前角。 图3是表示通过研磨工具18的研磨而形成有前面4的切削刃部件12的剖面形状的图，图3 Ca)表示螺旋刀刃6的脊部6A的剖面形状，图3 (b)表示螺旋刀刃6的谷部6B的剖面形状。如图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均为正值，大小也大致相等。另外，“前角”是指相对于从旋转轴O向刀刃前端部7延伸的直线L，刀刃前端部7的前面4的切线T所呈的角度。并且，从能够在螺旋槽8的整个长度上任意地设定螺旋刀刃6的脊部6Α和谷部6Β的前角的观点来看，优选研磨工具18为铅笔状，即，是在使相对于轴心线对称的形状绕轴线旋转时，由该形状的轮廓经过的轨迹所形成的棒状体。铅笔状例如可以列举圆柱状、圆锥梯形、圆柱形与圆锥梯形组合的形状(圆锥梯形柱状)，或者是以这些形状为基准的形状。另夕卜，在图I (c)中示例的是圆柱的直径朝向前端逐渐缩小的铅笔状的研磨工具18。进一步而言，优选将经过铅笔状的研磨工具18轴心的剖面的轮廓确定为，在将其反转形状复制到螺旋槽8的侧壁上时，与螺旋槽8的深度方向上的位置无关，而使螺旋槽8的侧壁上的点的切线与从旋转轴O延伸到该点的直线所呈的角度一定。图4是用于说明确定铅笔状的研磨工具18的轮廓的方法的一个例子的图，表示将研磨工具18的轮廓的反转形状复制了的螺旋槽8的侧壁(前面4)。另外，为了便于说明，在图4中表示为用于确定经过铅笔状的研磨工具18的轴心的剖面的轮廓的点群Qi (i =O η )存在于螺旋槽8的侧面(前面4)之上，但是，实际上点群Qi存在于与螺旋槽8的侧面(前面4)接触的研磨工具18的轮廓之上。图4所示的螺旋槽8的侧面(前面4)是连接理想的点群Qi而形成的研磨工具18的轮廓的反转形状，与螺旋槽8的深度方向上的位置无关，而使螺旋槽8的侧壁上的点的切线与自旋转轴O延伸到该点的直线所呈的角度一定。即，自旋转轴O延伸的直线Ti与各点
的前面4的切线Li所呈的角度a j为一定(满足α。= a j = α 2 ........ α n ^ = α )。
从该条件以如下方式计算出形成研磨工具18的轮廓的理想的点群Qi。首先，设具有螺旋刀刃6的切削刃部件12的半径(工具半径)为R，各点之间的间隔为P，相当于刀刃前端部7的点Qtl的坐标为(0，R)，则相邻的点Ql的坐标(X1, Y1)以下式来表示。
式IX1 = Δ X1 = Sina0XPY1 = R — Δ Y1 = R- cos ct 0 X P然后，进一步将相邻的点Q2的坐标(X2，Y2)以下式来表示。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而言能够通过tan θ = AX1 / (R - AY1)的关系求出。关于后续的点Q3 Qn — i也同样，如果计算出坐标，就能够得到与螺旋槽8的深度方向上的位置无关的使角度h—定的点群％。通过连接这样得到的点群Qi,确定经过研磨工具18的轴心的剖面的轮廓形状。另夕卜，通过缩小各点之间的间隔P，使连接点群Qi而得到的研磨工具18的轮廓形状变得圆滑。通过这样利用点群Qi来确定铅笔状的研磨工具18的轮廓，能够使切削刃部2的直径大的部位(脊部6A)与小的部位(谷部6B)的前角接近为一定。另外，在为了形成前面4而使用的以往的圆盘砂轮100 (参照图7)中，重视轻量性而多采用由铝合金等构成的母材，但是，在使用铅笔状的研磨工具18的情况下，存在因研磨时所受到的阻力而使研磨工具18本身变形，变得难以以高精度加工前面4的情况。因此，从提高研磨工具18的刚性，以高精度进行前面4的加工的观点来看，优选铅笔状的研磨工具18的母材为经过淬火的高速钢。另外，从进一步提高研磨工具18的刚性的观点来看，在能够不与相邻的螺旋刀刃6干涉而顺畅地插入螺旋槽8的范围，优选使研磨工具18的直径尽可能大。这样通过研磨工具18的研磨来形成前面4之后，如图I (d)所示,利用磨床一边使圆盘砂轮20旋转，一边使圆盘砂轮20的周边缘与螺旋刀刃6的外表面接触，以对螺旋刀刃6进行刀刃的形成。另外，在图I (d)中，用粗箭头表示在利用圆盘砂轮20进行研磨时，圆盘砂轮20与切削刃部件12的相对移动的方向。具体而言，在磨床的工作台上固定切削刃部件12，一边使圆盘砂轮20旋转，一边使固定有切削刃部件12的工作台移动，使圆盘砂轮20相对于切削刃部件12移动，在螺旋刀刃6上形成后面5。另外，在图I (a)所示的形成脊部6A和谷部6B的工序中只进行了粗加工的情况下，根据最终想要得到的成形刀具I的形状，通过圆盘砂轮20精密地研磨脊部6A和谷部6B。另外，在此，说明了利用磨床通过圆盘砂轮20在螺旋刀刃6上形成后面5的例子，但是，只要能够形成前面5，并不特别地限定具体的方法，例如，可以通过车刀的切削来形成后面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业机械来进行研磨加工。这样，通过以图I (a) (d)所示的顺序进行加工，最终能够得到一种成形刀具1，前端侧具有交替形成有螺旋刀刃6与螺旋槽8的切削刃部2。该成形刀具I构成为，切削刃部2以旋转轴O为中心旋转，由此，利用螺旋刀刃6的前面4来切削加工对象(被切削材料)。如上所述，在本实施方式的成形刀具的制造方法中，成形刀具I的前端侧具有交替形成有螺旋刀刃6与螺旋槽8的切削刃部2，切削刃部2通过以旋转轴O为中心旋转而进行切削，该成形刀具I的制造方法包括沿着旋转轴O，将直径不同的脊部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形成为相对于旋转轴O带有螺旋角；使研磨工具18—边绕轴心旋转一边沿着螺旋槽8的深度方向与螺旋槽8的侧壁线接触，以在螺旋槽8的侧壁上形成前面4的工序。这样，在本实施方式中，由于使研磨工具18 —边旋转一边沿着螺旋槽8的深度方向与螺旋槽8的侧壁线接触，从而形成前面4，因此能够提高前面4的加工自由度，任意地设定前角。并且，由于在研磨时使研磨工具18与螺旋槽8的侧壁不是面接触而是线接触，因此能够防止相邻的螺旋刀刃6与研磨工具18之间的干涉。因而，不需要将螺旋槽8设计为过宽，从而能够与之相应地使切削刃部2本身的直径变小。
以上详细说明了本发明的一个例子，但是本发明不限定于此，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种改良或变形。例如，在上述实施方式中说明了首先在切削刃部件12上形成脊部6A和谷部6B，接着在切削刃部件12上形成螺旋槽8，然后在螺旋槽8的侧壁上形成前面4的例子，但是，各工序并不一定要按照该顺序来进行，也可以适当地变更顺序。并且，在上述实施方式的图I (a) (d)中列举的成形刀具I的例子是将相对于旋转轴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具有四个脊部6A和三个谷部6B，切削刃部2的形状为朝向前端侧直径逐渐缩小的圣诞树形，但成形刀具的形状并不特别地限定为至少具有一组脊部6A和谷部6B，例如也可以是切削刃部2的刀刃6是不相对于旋转轴O螺旋的直刀刃。另外，以下仅仅称为“刀刃6”或“槽8”时，不仅指刀刃6或槽8相对于旋转轴O螺旋的情况，也指没有相对于旋转轴O螺旋的情况。另外，在上述实施方式中，利用图4说明了确定铅笔状的研磨工具18的轮廓的方法的一个例子，但研磨工具18的轮廓的确定方法并不限定于此，而能够运用多种方法。例如，可以将经过研磨工具18轴心的剖面的轮廓确定为，在将其反转形状复制到槽8的侧壁(前面4)上时,从槽8的底越接近刀刃6的刀刃前端部7,所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从旋转轴O延伸到所述点的直线所呈的角度越小。即，在图4中，前面4之上的点Qi的前面4的切线Ti与从旋转轴O延伸到点Qi的直线Li所呈的角度a i也可以形成为从槽8的底越接近刀刃6的刀刃前端部7越小(换言之也可以满足< Cti < α 2
<......< α n-i)。由于在切削刃部2的直径大的部位(脊部6A)和小的部位(谷部6B)存在周速差，因此在这两者之间产生切削性的差异。于是，将铅笔状的研磨工具18的轮廓确定为，从槽8的底越接近刀刃6的刀刃前端部7，槽8的侧壁(前面4)上的点Qi的前面4的切线Ti与从旋转轴O延伸到点Qi的直线Li所呈的角度a i越小，由此能够使切削刃部2的直径大的部位的前角较小，而使切削刃部2的直径小的部位的前角较大，从而使切削刃部2的切削性均匀化。另外，在上述实施方式的图I (C)中没有特别说明研磨时的研磨工具18的轨迹，可以使研磨工具18 —边向与研磨工具18相对于切削刃部件12进行相对移动的方向正交的方向位移一边进行研磨。
例如，可以与槽8的底的轮廓对应，使研磨工具18—边向与研磨工具18相对于切削刃部件12进行相对移动的方向正交的方向位移一边进行研磨。将经过研磨工具18的轴心的剖面的轮廓确定为，槽8的侧壁上的点的切线Ti与从旋转轴O延伸到该点的直线Li所呈的角度a i与槽8的深度方向上的位置无关而是一定的，或者，从槽8的底越接近刀刃6的刀刃前端部7越小(S卩，将研磨工具18的轮廓确定为能够得到期望的前面4的情况)，在该情况下，因槽8的底的轮廓的影响，使得规定前面4的点群与旋转轴O的关系被打破，从而使前角产生偏差。图5是用于说明槽8的底的轮廓对前角的影响的图。在槽8的底9为锥形的情况下，在槽8的底面的直径小的切削刃部2的前端侧部位(参照图5 Ca))和槽8的底面的直径大的切削刃部2的基端侧部位(参照图5(b))，槽8的深度相同，研磨工具18的同一位置与刀刃前端部7接触，刀刃前端部7的前面4的切线是通用的。另外，从旋转轴O延伸到刀刃前端部7的直线L在图5 (a)的情况下和图5 (b)的情况下倾斜程度不同。因而，刀刃前端部7的前面4的切线与直线L所呈的角度(前角)因槽8的底9的轮廓的影响而产生偏 差。因此，如图5 (C)所示，与槽8的底9的轮廓对应，使研磨工具18向与研磨工具18相对于切削刃部件12进行相对移动的方向正交的方向位移(使轴心22偏移)，由此能够修正因槽8的底9的轮廓而产生的前角的偏差。或者，也可以与刀刃6的刀刃前端部7的轮廓对应，使研磨工具18—边向与研磨工具18相对于切削刃部件12进行相对移动的方向正交的方向位移一边进行研磨。由此，即使使用简单的圆柱形的研磨工具18，也能够通过调节研磨时的研磨工具18的轨迹得到期望的前角。图6是用于说明采用圆柱形的研磨工具18，一边使研磨工具18与刀刃前端部7的轮廓对应地位移一边进行研磨的方法的图。如图6 (a)和(b)所示，与刀刃前端部7和旋转轴O之间的距离(刀刃前端部7的轮廓)对应，使研磨工具18向与研磨工具18相对于切削刃部件12进行相对移动的方向正交的方向位移(使轴心22偏移)，由此能够分别任意设定脊部6A和谷部6B的前角α。由此，就形状不同的多种成形刀具I而言，能够利用没有进行特别成形的廉价的圆柱形的研磨工具18分别任意地设定切削刃部2的直径大的部位(脊部6A)和小的部位(谷部6B)的前角α。例如，设经过旋转轴O的与前面4平行的直线和前面4之间的距离为d，设从旋转轴O到刀刃前端部7的距离(切削刃部2的半径)为R时，基于确定为在切削刃部2的任何部位都满足下式的d，使研磨工具18位移，由此能够与刀刃前端部7的轮廓无关而使前角一定。式3sina XR= d另外，前角α为一定的值。例如，在图6 (a)和(b)所示的情况下，为了满足该式，只要dl / Rl = d2 / R2的关系成立即可。
权利要求
1.一种成形刀具的制造方法，在成形刀具的前端侧具有交替形成有刀刃与槽的切削刃部，所述切削刃部通过以旋转轴为中心旋转而进行切削，该成形刀具的制造方法的特征在于，包括 沿着所述旋转轴将直径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； 使研磨工具一边绕轴心旋转一边沿所述槽的深度方向与所述槽的侧壁线接触，以在所述槽的所述侧壁上形成前面的工序。
2.如权利要求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，以使铅笔状的所述研磨工具一边绕轴心旋转一边与所述侧壁线接触的状态，使所述研磨工具沿着所述槽相对于所述切削刃部件移动。
3.如权利要求2所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，将经过所述铅笔状的所述研磨工具轴心的剖面的轮廓确定为，在将该轮廓的反转形状复制到所述槽的所述侧壁上时，与所述槽的深度方向上的位置无关，而使所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与自所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度一定。
4.如权利要求2所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，将经过所述铅笔状的所述研磨工具轴心的剖面的轮廓确定为，在将其反转形状复制到所述槽的所述侧壁上时，从所述槽的底越接近所述刀刃的刀刃前端部，所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度越小。
5.如权利要求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，与所述槽的底的轮廓对应，使所述研磨工具向与所述研磨工具相对于所述切削刃部件进行相对移动的方向正交的方向位移。
6.如权利要求2所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，所述铅笔状的所述研磨工具是直径一定的圆柱体，在形成所述前面的工序中，与所述刀刃的刀刃前端部的轮廓对应，使所述研磨工具向与所述研磨工具相对于所述切削刃部件进行相对移动的方向正交的方向位移。
7.如权利要求2至6中任一项所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，所述铅笔状的所述研磨工具的母材为经过淬火的高速钢。
8.如权利要求I至7中任一项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，用立铣刀切削所述切削刃部件以形成所述槽。
9.如权利要求I至8中任一项所述的成形刀具的制造方法，其特征在于，所述槽是相对于所述旋转轴螺旋的螺旋槽。
10.一种成形刀具的研磨工具，其用于形成成形刀具的前面，在该成形刀具的前端侧具有交替地形成有刀刃与槽的切削刃部，所述切削刃部通过以旋转轴为中心旋转而进行切肖IJ，该研磨工具的特征在于， 经过轴心的剖面的轮廓为铅笔状，将该轮廓确定为，在将该轮廓的反转形状复制到成为所述前面的所述槽的侧壁时，与所述槽的深度方向的位置无关，而使所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度一定。
11.一种成形刀具的研磨工具，其用于形成成形刀具的前面，该成形刀具的前端侧具有交替地形成有刀刃与槽的切削刃部，所述切削刃部通过以旋转轴为中心旋转而进行切削，该研磨工具的特征在于， 经过轴心的剖面的轮廓为铅笔状，将该轮廓确定为，在将其反转形状复制到成为所述前面的所述槽的侧壁时，从所述槽的底越接近所述刀刃的刀刃前端部，所述侧壁上的点的所述侧壁的切线与从所述旋转轴延伸到所述点的直线所呈的角度越小。
12.如权利要求10或11所述的成形刀具的研磨工具，其特征在于，母材为经过淬火的高速钢。
全文摘要
一种成形刀具的制造方法和成形刀具的研磨工具，该成形刀具(1)构成为，在前端侧具有交替形成有螺旋刀刃(6)与螺旋槽(8)的切削刃部(2)，切削刃部(2)通过以旋转轴(O)为中心旋转而进行切削。该成形刀具(1)的制造通过下述工序来进行沿旋转轴(O)，将直径不同的脊部(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)一边绕轴心旋转一边沿着螺旋槽(8)的深度方向与螺旋槽(8)的侧壁线接触，以在螺旋槽(8)的侧壁上形成前面(4)的工序。
文档编号B24B3/08GK102933350SQ201180026873
公开日2013年2月13日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年6月17日
发明者清水信男, 浅井明辉, 户张大辅 申请人:三菱重工业株式会社, 有限会社新研磨机工