专利名称：一种球面的加工方法
技术领域：
本发明系对固体材料球面加工的一种加工方法，特别是涉及对金属、塑料等固体材料进行内、外部呈球状表面的一种机械加工方法。
背景技术：
公知，一般的内外球面加工方法有以下几种一种是采用成形刀具对旋转的工件进行球面加工；其二是采用数控插补原理在数控机床上对工件进行球面加工；第三种方法是采用专用工装，使刀具呈弧形走刀进行球面加工。
以上现有技术中第一种加工方法，较难获得高的尺寸精度和表面粗糙度结果，已逐渐退出精度要求较高的加工工艺方式了。第二、三种加工方法为单刃切削加工，加工设备装置相对比较复杂，生产效率较低，对于一些特殊的球面，甚至无法加工。
经检索，涉及内外球面加工的技术文献有以下几例。
中国专利，CN200420053901.9《内球面加工车刀》公开了一种内球面加工车刀，是在一条形刀杆的外侧，顺刀杆的长度方向支承安装有长的蜗杆轴，其轴端设有蜗杆；在靠近蜗杆的一端，车刀可转动地安装在刀杆上面的刀座上，车刀与刀杆下面的蜗轮固定连接，蜗轮与蜗杆相啮合。使用时，将安装车刀的刀杆压在刀架上，工件由床头箱带动旋转，大溜板采用自动进刀方式，转动蜗杆，再通过蜗轮带动车刀的刀尖作固定的弧线摆动，车削内球面不需要手动控制吃刀，不凭手的感觉和经验，对内球面进行加工。
中国专利公开号86210597《几何轨迹式凹凸球面加工装置》，公开了一种机械加工各种高精度凹凸球面的机床辅助装置。以转盘轴心为圆心，圆心至刀尖的距离为半径，由进给机构带动齿条，与转盘的轮齿啮合，传递动力，使转盘在需要的范围内转动，从而构成了轨迹式凹凸球面加工装置。
日本专利，1997年9月16日申请，1999年4月6日公开的《特許公開》特許公開平11-90713《凹球面加工方法》中公开了一种由圆弧形状刀具，在一边旋转一边对加工件进行切削加工，加工件是静止不动的，经过测量加工后的球面和工具旋转形成的圆弧半径，可以由刀具的偏移量与测出的半径的关系，而得出刀具的圆弧中心与旋转轴偏移的距离，对工具杆的中心位置进行修正，来获得高精度内球面的一种加工方法。
日本2001年3月22日申请，2002年10月3日公开的特許公開2002-283225《凹球面加工装置及加工方法》中公开了一种由球状工具加工凹球面时防止球状工具滑移，提高加工精度的方法和装置。
以上三种的加工实施例，基本都独立属于上述所述现有技术三类加工方式的一种，或两种的结合，虽然有部分的改进优越性，但总体效果仍存在如以上所述的不足之处。
经查新，尚未发现有与本发明技术方案相类似、相抵触的文献报道。
发明内容本发明的目的是针对上述不足，拟提供一种内外球面加工的加工方法，使得加工的装置简单，加工方法容易实现、生产效率明显提高、易获得较高的尺寸精度和表面粗糙度，并且可以完成一些特殊的球面加工。
本发明的目的是如此实现的。
加工的刀具旋转，并沿轴线相对于工件做直线进给运动，被加工的工件做单纯的旋转运动，刀具的旋转轴线与工件的旋转轴线相交并相互成一夹角。
刀具接触工件后的进给深度，也即进给距离及两旋转轴线的夹角度数，这些参数将决定加工后的内外球表面及相邻表面的形状。
当加工内球面时，刀具位于工件的内侧。
当加工外球面时，刀具位于工件的外侧。
本发明的加工原理的数学基础是位于空间的一个圆，绕一个空间轴线旋转所形成的外包络面为一个球面，该空间轴线与过空间圆的圆心且垂直于空间圆所处平面的直线相交。
本发明具有实质性特点和显著进步，可以实现多刃同时切削，因此可以获得较高的生产效率。本发明所采用的刀具和工件的运动比较简单，采用此方法加工球面，可以大幅度地简化机床结构，使得机床成本下降，机床精度提高，从面降低球面的加工成本。本发明可以广泛应用于内、外球面的粗加工、半精加工、精加工以及光整加工，具有良好的应用前景和经济效益。
图1是根据本发明提出一种球面的加工方法的工作原理视图。
图2是根据本发明提出一种球面的加工方法，当α＝45°，刀具的刃尖进给位置正好位于工件旋转轴线时，加工内球面的工作状态视图。
图3是根据本发明提出一种球面的加工方法，当α＞45°，刀具的刃尖位于工件旋转轴线状态时，加工内球面的工作状态视图。
图4是根据本发明提出一种球面的加工方法，当α＜45°，刀具的刃尖位于工件旋转轴线状态时，加工内球面的工作状态视图。
图5是根据本发明提出一种球面的加工方法，当α＞45°，刀具的刃尖超过工件旋转轴线时，加工内球面的工作状态视图。
图6是根据本发明提出一种球面的加工方法，当α＜45°，刀具的刃尖尚未到达工件旋转轴线时，加工内球面的工作状态视图。
图7是根据本发明提出一种球面的加工方法，加工外球面的工作原理视图。
图中1刀具，2工件，α为刀具的旋转轴线与工件的旋转轴线相互形成的夹角。
具体实施方式
本发明包括刀具(1)和被加工工件(2)，其工艺方法为刀具(1)一边以n1的转速旋转，一边沿其旋转轴线以Vf的速度做进给运动，被加工工件(2)以n2的转速旋转，其旋转轴线与刀具(1)的轴线相交，并成夹角α。在刀具(1)旋转运动、进给运动及工件(2)的旋转运动复合下，完成工件(2)内外球面的加工。
本发明有多种加工状态，形成不同的加工结果，也即不同的球面及相邻表面形状。典型的状态是夹角α＝45°时，刀具的刃尖进给正好位于工件旋转轴线时，已加工表面是一个标准的内半球体。
当夹角α＞45°，刀具的刃尖进给正好位于工件旋转轴线时，已加工表面是一个口部有倒角的内球体。
当夹角α＜45°，刀具的刃尖位于工件旋转轴线状态时，已加工表面是一个口部有向内倒角的内球体。
当夹角α＞45°时，且刀尖越过工件旋转中心线时，已加工表面是一个底部有三角锥突起、口部有向内倒角的内球体。
当夹角α不同，且刀尖尚未到达，或者已经越过工件(2)旋转轴线时的各种不同组合，可以获得其他形式的球面及相邻表面的形状。
当加工内球面时，刀具(1)位于工件(2)的内侧，刀刃切削内球面；当加工外球面时，刀具(1)位于工件(2)的外侧，刀刃切削外球面。
权利要求
1.一种球面的加工方法，其特征在于，加工的刀具(1)旋转，并沿轴线相对于工件(2)做直线进给运动，被加工的工件(2)做单纯的旋转运动，刀具(1)的旋转轴线与工件(2)的旋转轴线相互成一夹角。
2.根据权利要求1所述一种球面的加工方法，其特征在于，刀具(1)的旋转轴线与工件(2)的旋转轴线形成的夹角，以及刀具(1)进给的距离不同组合，形成不同形式的球面及相邻表面的形状。
3.根据权利要求1所述一种球面的加工方法，其特征在于，加工内球面时，刀具(1)位于工件(2)的内侧，刀刃切削内球面。
4.根据权利要求1所述一种球面的加工方法，其特征在于，加工外球面时，刀具(1)位于工件(2)的外侧，刀刃切削外球面。
全文摘要
一种球面的加工方法系对固体材料进行内外球面加工的一种加工方法。加工的刀具(1)旋转，并沿轴线相对于工件(2)做直线进给运动，被加工的工件(2)做单纯的旋转运动，刀具(1)的旋转轴线与工件(2)的旋转轴线相互成一夹角。刀具(1)接触工件(2)后的进给深度，也即进给距离及两旋转轴线的夹角度数，将决定加工后形成各种不同的内外球面及相邻表面形状。本发明可以实现多刃同时切削，获得较高的生产效率。本发明所采用的刀具(1)和工件(2)的运动比较简单，采用此方法加工球面，可以大幅度的简化机床结构，降低球面的加工成本。具有良好的应用前景和经济效益。
文档编号B23C3/00GK1762626SQ200510110039
公开日2006年4月26日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年11月4日
发明者王钧 申请人:上海第二工业大学