专利名称：滚光工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种碾压圆筒状被加工物的外周面或孔内周面，对其进行镜面抛光的滚光工具，特别是，涉及一种内置有扭矩·位移变换机构而构成自动补偿机构的滚光工具，即使被加工物的预加工尺寸上存在偏差时，该扭矩·位移变换机构也能在直径方向上对其进行自动补偿。
背景技术：
以往，作为对圆筒形的外周面或内周面进行镜面抛光的加工，公知的是滚压加工。滚压加工通过滚子碾压由超硬刀头(chip)进行的车削加工、钻孔加工的刀纹，借此，将经过碾压的被加工物(工件)的表面变成镜面，可同时实现尺寸精度的提高及表面硬化，因此，得到了广泛的应用。
例如，在将上述滚光工具安装在NC车床的刀架上加以使用的情况下，将工件(W)固定在主轴箱的卡盘上使其转动，使滚光工具对工件的加工面进行加压或在其上移动，对其进行机械加工。将滚光工具安装到加工中心的转动的主轴上的情况下，固定工件，将滚光工具嵌入加工孔中，使其移动并进行加工。即是说，使用滚子的滚子滚压加工(以下称作滚压加工)，使工件或滚子至少一方转动，以滚子对工件的外周面或内周面等加压，将切削加工中产生的超硬刀片的刀纹带来的工件表面的微小凹凸压平，使其产生塑性变形，抛光成接近于镜面的表面粗糙度，同时，提高圆度，硬化工件的表面(例如参照专利文献1)。
另外，在以往刀具直径的自动控制式的抛光工具中，使用配置在圆头螺栓之类的螺旋面(角度θ进刀角)上的弹簧滚子。
专利文献1特开平10-71564号公报(段落0025～0070，图1～图2)。
但是，将微小的扭矩变动正确地向轴向进行变换的公知的刀具直径的自动控制，仅适用于具有微小误差的工件，所以存在的问题是，必须将预加工的直径的偏差抑制在微小的公差内。
另外，这种弹簧滚子所存在的问题是，在初期阶段，其自身产生扭转，不能把微小的扭矩变动向轴向正确地变换，所以必须使预加工的直径的尺寸保持一致。
进一步，还出现这样的问题为了确保弹簧滚子的稳定特性，必须提高形状精度及外表面的表面粗糙度，结果，成本提高了。
还有，由于要反复使用弹簧滚子(spring roller)，会产生弹力减弱的现象，从而，引起无负载位置(原位置)发生变化。
另外，偏差的大小虽然因工件的直径而不同，但是，在下面的说明中，所谓的微小的偏差是指，不超过大约±0.03mm，所谓大的偏差是指大约±0.03mm以上。
发明内容
因此，本发明就是为了解决上述问题而作出的，其目的是提供一种滚光工具，其能将微小的扭矩变动正确地变换成轴向的位移，即使预加工直径存在大的偏差，也能适用，另外，成本低廉，即使反复使用，也不会有弹力减弱的现象发生，不会引起无负载位置(原位置)的改变。
本发明之一的滚光工具10，是通过滚子的碾压对被加工物外周面进行滚压加工的外周面加工用滚光工具，包括具有以杆状或锥状形成的刀柄部3a的刀柄3，通过被加工物或转动驱动机构被驱动转动；多个滚子1，随着头部5的转动，在上述头部5的内周面形成的锥状部分5t上转动，借此，对杆状的被加工物的外周面进行碾压加工；扭矩·位移变换机构T，借助于作用在上述头部5上的负载扭矩，通过滚珠13，使上述刀柄3与上述头部5作相对转动，借此，将扭矩变换成轴向位移；直径自动补偿机构E，借助于上述扭矩·位移变换机构T产生的轴向位移，使第2螺旋弹簧16的弹力发生变化，即使预加工直径存在偏差，也能使与轮毂9连接的头部5朝向轴向移动，对加工直径进行自动补偿，其特征是，上述扭矩·位移变换机构T包括在环状的一端面上形成有多个钵状(すり鉢状)的凹槽11a的固定轮11；形成有多个与固定轮的环状的一端面相对的钵状凹槽12a的可动轮12；以及夹持在上述固定轮11的凹槽11a与上述可动轮12的凹槽12a之间的多个滚珠13。
本发明之二的滚光工具20，是通过滚子的碾压对被加工物的孔或圆管状的内周面进行滚压加工的内周面加工用滚光工具，包括具有以杆状或锥状形成的刀柄部3a的刀柄3，通过被加工物或转动驱动机构被驱动转动；多个滚子1，随着心轴25的转动，在上述心轴25的外周面上所形成的锥状部分25t上转动，借此，对被加工物的孔或圆管状的内周面进行碾压加工；扭矩·位移变换机构T，借助于作用在上述心轴25上的负载扭矩，通过滚珠13，使上述刀柄3与上述心轴25作相对转动，借此，将扭矩变换成轴向位移；直径自动补偿机构E，借助于上述扭矩·位移变换机构T产生的轴向位移，使第2螺旋弹簧16的弹力发生变化，即使预加工直径存在偏差，也能使具有锥状部分25t的心轴25朝轴向移动，对加工直径进行自动补偿；其特征是，上述扭矩·位移变换机构T包括在环状的一端面上形成有多个钵状凹槽11a的固定轮11；形成有多个与固定轮的环状的一端面相对的钵状凹槽12a的可动轮12；以及夹持在上述固定轮11的凹槽11a与上述可动轮12的凹槽12a之间的多个滚珠13。
本发明之三为，本发明之一的滚光工具20，即通过锥状滚子的碾压对圆杆的外周面进行滚压加工，加工用动力源为油压或气压的滚光工具，其特征是，具有直径自动补偿机构E，在支持上述固定轮11的壳体8与支持上述可动轮12的轮毂9之间的空间形成环状气缸17，将油压或气压供给上述气缸17，通过上述扭矩·位移变换机构T产生的轴向位移，改变气缸17产生的力，即使预加工直径存在偏差，也能使连接在轮毂9上的头部5朝向轴向移动，进行直径的自动补偿。
根据本发明之一，由于具有即使预加工尺寸存在大的偏差，也能对直径进行自动补偿的直径自动补偿机构，该直径自动补偿机构上设有将接受滚子所承受的推压力的反力的头部的负载扭矩变换成轴向位移的扭矩·位移变换机构，因此，可按照外周面的直径进行直径方向上的自动补偿。另外，由于在扭矩·位移变换机构中设有摩擦系数小的滚珠(钢球)，因此，可将微小的扭矩变动正确地变换成轴向位移。进而可提供一种低成本，即使反复使用弹力也不会减弱，而且无负载位置(原位置)不会变化的外周面加工用滚光工具。
根据本发明之二，由于具有即使预加工尺寸存在大的偏差也能对直径进行自动补偿的直径自动补偿机构，该直径自动补偿机构上设有扭矩·位移变换机构，以心轴接受滚子所承受的推压力的反力，并且，将心轴所承受的负载扭矩变换成轴向位移，因此，可按照内周面的直径进行直径的自动补偿。另外，由于在扭矩·位移变换机构中设有滚珠，因此，可将微小的扭矩变动正确地变换成轴向的位移。可提供一种低成本，即使反复使用也不会出现弹力减弱现象，而且无负载位置(原位置)不会变化的内周面加工用滚光工具。
根据本发明之三，在壳体与轮毂之间的空间形成环状的气缸，将油压(工作油)或气压(空气)供给上述气缸，可调整油压或气压所产生的压力，因此，可简化结构，提高了可靠性。另外，可以安装在自动机械上，因此即使工件直径有大的偏差，也能按照该工件的直径进行自动控制，使机械能够连续运转，从而提高生产性。
图1表示本发明第1实施形式的滚光工具，(a)是左侧面图，(b)是半剖视的正面图。
图2是扭矩·位移变换机构的示意图，(a)是透视图和矢量图，(b)是表示动作前的(a)所示的H向视的侧面图，(c)是(b)中所示I-I线的剖面图，(d)是表示动作后的(a)所示的H向视的侧面图，(e)是(d)中所示J-J线的剖面图。
图3表示本发明第2实施形式的滚光工具，(a)是左侧面图，(b)是半剖视的正面图。
图4是表示本发明第3实施形式的滚光工具的半剖视的正面图。
图5是表示本发明第4实施形式的滚光工具的半剖视的正面图。
符号说明1滚子，2支架，3刀柄，3a刀柄部，3b、3m外螺纹，3c刀柄主体，3d刀柄前端部，3e端面，3f孔部，3g底面，3k键槽，3n内螺纹，4、4a、4b、4c·推力轴承，5头部，5t锥状部分，6、6a、6b轴杆，6c前端部，6d螺栓，7法兰盘，8壳体，8a前端部，8b螺栓，8c外螺纹，8d凹部，8e导通槽，8k滑动键，9轮毂，9a前端部，9b止挡螺钉，10、20、30、40滚光工具，11固定轮，11a、12a凹槽，12可动轮，13滚珠，14第1螺旋弹簧，15衬套，16第2螺旋弹簧，16a导向件，16b导向销，16c销，17气缸，18回转管接头，18a供给口，18c密封垫，19止推环，21、21a调节螺母，21b、22d止挡螺钉，21k、22k滑动键，22调节环，22c凸部，22p销，23锁定螺母，23a、28a止挡螺钉，24推力轴承，25心轴，25a后端部，25b、26b凸缘部，25c前端部，25d后部孔，25t锥状部分，26第1心轴，26a、26c·外螺纹，28止推环螺母，29轴承，E、E1、E2、E3、E4直径自动补偿机构，F、F1、F2、F3、F4位置调整装置，G、G1、G2、G3、G4弹力调整装置，T、T1、T2、T3、T4扭矩·位移变换机构。
具体实施例方式
第1实施形式下面，参照附图详细说明本发明的第1～第4实施形式。
图1表示本发明第1实施形式的滚光工具，图1(a)是左侧面图，(b)是半剖视的正面图。如图1所示，滚光工具10用于加工杆状工件W的外周面。滚光工具10主要由以下几个部件构成，包括对杆状工件W进行碾压加工的多个滚子1；保持该多个滚子1的支架2；具有安装到机床上的安装部的刀柄3；支撑支架2的轴杆6；支撑朝扭矩·位移变换机构T1施力的第2螺旋弹簧16且保持可动轮12的轮毂9；保持固定轮11的法兰盘7；支持法兰盘7的壳体8；给推力轴承4施力的第1螺旋弹簧14；在碾压加工时，承受滚子1反力的头部5；调整头部5位置的头部5的位置调整装置F1；以及调整上述第2螺旋弹簧16的弹力的弹力调整装置G1。
另外，将图中的左侧规定为前方，或者称作前端，将右侧规定为后方，或者称作后端。
下面，详细说明构成直径自动补偿机构E1的各个部位。
刀柄3的构成为，包括刀柄部3a，通过刀具保持架等固定在作为机床的加工机械的刀架或主轴上，其形状呈杆状或锥状；刀柄主体3c，将刀柄部3a的外径加以扩大形成，其上并形成有外螺纹3b；刀柄前端部3d，从刀柄主体3c的外径加以缩小，其形状为套筒状；孔部3f，在刀柄前端部3d的端面3e形成有止挡孔。
在上述刀柄3的孔部3f的底面3g上插入推力轴承4，在刀柄3的孔部3f与轴杆6之间安装有第1螺旋弹簧14，由第1螺旋弹簧14在朝向推力轴承4方向上施加只推压的作用力。
该轴杆6的形状为环状，其外周面设有台阶，第1螺旋弹簧14介于刀柄前端部3d的内周面端部上所设置的止挡轮与由该止挡轮形成的空间中。
支架2的形状为有底的圆筒状，其中配置有多个、例如9个进行碾压加工的锥状滚子1。支架2的呈圆筒状的后端部上，形成有封闭状的底部，该底部通过螺栓6d固定在上述轴杆6的前端部6c上。
壳体8与上述刀柄主体3c的外螺纹3b螺纹结合，而且壳体8的直径被扩大并延伸设置成以圆筒状包围上述刀柄前端部3d。
在壳体8延伸设置的前端部8a上，通过螺栓8b固定有封闭开口部的法兰盘7，在内周面的间隙之间嵌入有衬套15。
法兰盘7为环状，其一端面上形成有大的环形槽，固定轮11嵌入并保持在该环形槽中。
另外，在与刀柄主体3c的外螺纹3b螺纹结合的壳体8的外周面上，同样设有外螺纹8c，并且调节螺母21螺纹结合在外螺纹8c上，并可以自由转动。
扭矩·位移变换机构T1内置在刀柄3与头部5之间。即，如图2所示，扭矩·位移变换机构T1由固定轮11、可动轮12及滚珠13构成，借助于施加到头部5上的负载扭矩，通过滚珠13使固定轮11与可动轮12相对地转动，借此，将扭矩变换成轴向的位移。衬套15可滑动地嵌合在上述刀柄前端部3d的外周面上。轮毂9以夹持着该衬套15的方式嵌合在该衬套15的外周。在构成上述扭矩·位移变换机构T1的固定轮11的对峙位置，该轮毂9保持着夹持有滚珠13的可动轮12。
另外，所谓负载扭矩是指，因加工推压力产生的、从头部5传递的转动扭矩。
第2螺旋弹簧16在例如5等分的位置配置有5个，该第2螺旋弹簧16的左端由导向件16a支持，右端由导向销16b支持。
头部5形成为环状，在其内周面上形成有朝前方扩大的锥状部分5t。头部5设在上述轮毂9的前端部9a上，通过止挡螺钉9b固定在轮毂9上。从而，在碾压加工时，滚子1承受的反力由头部5的内周面承受。配置在上述支架2上的多个滚子1，在处于被工件W和头部5的内周面所夹持的状态下，一边自转，一边公转。形成该锥状部分5t的锥形部的宽度较宽，借助于在轴向的移动，上述滚子1所接触的接触位置发生变化，由此改变刀具的直径，可适应于具有误差的工件的直径φD。滚子1具有锥状部分，其锥角正好是头部5的锥状部分5t的锥角的一半。
头部5的位置调整装置F1调整头部5的位置。该位置调整装置F1由壳体8、调节环22及锁定螺母23构成。改变头部5的锥状部分5t的位置时，可沿轴向(左右)改变轮毂9的位置，即改变壳体8的位置。随之，为了与工件直径相对应，通过转动壳体8，使壳体8沿轴向移动，改变头部5的位置。之后，通过调节环22及锁定螺母23固定壳体8的位置。详细地说，将壳体8与刀柄主体3c的外螺纹3b螺纹结合，在壳体8的后端面上形成有多个凹部8d。另外，在上述外螺纹3b上形成有键槽3k。
滑动键22k与调节环22由销22p连接成一体。另外，在调节环22的左端面上形成有多个凸部22c，凸部22c可嵌入上述凹部8d，另外，锁定螺母23与刀柄主体3c的外螺纹3b螺纹结合，调节环22的凸部22c通过锁定螺母23固定，以防脱落。
结果，沿着轴向改变壳体8的位置并对其进行调整之后，使调节环22的凸部22c沿着壳体8的凹部8d向轴向滑动，将凸部22c嵌入凹部8d，最后，由防止松动的锁定螺母23进行固定。进一步，为了防止松动，还可通过止挡螺钉23a固定锁定螺母23。
弹力调整装置G1具有调整使可动轮12向固定轮11施力的第2螺旋弹簧16的弹力的机构。该弹力调整装置G1由第2螺旋弹簧16、支持该第2螺旋弹簧16的导向件16a、导向销16b、调节螺母21等构成。
导向件16a为环状的部件，通过5等分配置的孔支撑第2螺旋弹簧16的前端部。
导向销16b嵌合在穿过壳体8的直径扩大部侧面的孔中，支撑第2螺旋弹簧16后端部的内周面。
调节螺母21与壳体8的外螺纹8c螺纹结合，在与导向销16b的接触面上，安装着推力轴承21c。
松开调节螺母21的止挡螺钉21b、使调节螺母21向右转动时，弹簧的弹力(弹簧载荷)增强，向左转动时，弹簧的弹力变弱。
另外，最合适的弹簧载荷最好是通过2～3个试加工来确定。
结果，拧入调节螺母21、导向销16b向前方(图中左)移动时，使第2螺旋弹簧16挠曲，第2螺旋弹簧16的弹力从导向件16a开始，通过推力轴承24推压轮毂9，进而推压可动轮12，使夹持滚珠13的力变强。
图2是扭矩·位移变换机构的示意图，图2(a)是立体图和表示可动轮转动的转动方向N、滚珠的移动方向Y及可动轮在轴向位移的位移方向Z的矢量图。如图2(a)所示，扭矩·位移变换机构T由固定轮11、可动轮12及多个滚珠13构成。该扭矩·位移变换机构T由通过刀柄3(参照图1)固定的固定轮11、朝向与轴成直角(X)的方向可动的可动轮12以及例如3个滚珠13构成。
固定轮11以环状形成，在可动轮12侧的端面上形成3个钵状的凹槽11a。3个钵状的凹槽11a在这里是120°的圆锥形状。
在可动轮12上，同样在固定轮11侧的端面上形成3个钵状的凹槽12a。并且，在由上述固定轮11的凹槽11a和可动轮12的凹槽12a形成的间隙中，分别安装并夹持有滚珠13。
图2(b)是表示动作前的、图2(a)所示的H向视的侧面图，图2(c)是图2(b)所示I-I线的剖面图。
如图2(c)所示，滚珠13插入并夹持在固定轮11钵状的凹槽11a和可动轮12的钵状的凹槽12a中。固定轮11与可动轮12的外形宽度尺寸是w。
图2(d)是表示动作后的、图2(a)所示的H向视的侧面图，图2(e)是图2(d)所示J-J线的剖面图。
如图2(e)所示，当滚子1(参照图1)的转动力传递给头部5时，头部5克服第2螺旋弹簧16的弹力，可动轮12朝向转动(N)方向转动x。于是，根据120°的钵状的凹槽11a、12a的倾斜角转动的滚珠13，向Y方向移动(参照图2(a)的矢量图)。并且，借助于该滚珠13向Y方向的移动，可动轮12朝向Z方向移动(位移)z数量。
这时，固定轮11与可动轮12的外形宽度尺寸变为w+z。这是由于该扭矩变换成轴向的位移的缘故，所以，将其称作扭矩·位移变换机构T。
这样，通过滚子1推压工件(被加工物)W的外周面，由滚子1承受的推压力的反力与转动力产生的负载扭矩使可动轮12转动。借助于这种转动，使圆锥形状的凹槽所夹持的滚珠转动，将负载扭矩变换成轴向的位移，从而改变第2螺旋弹簧16的弹力。借助于这种弹力的变化，即使预加工的尺寸存在较大的偏差，也能对加工直径进行自动补偿。
例如，在预加工的轴径为φ30.0mm与φ30.3mm的情况下，直径相差0.3mm，滚子1承受的推压力(负载)也产生较大差异。这种推压力的反力使工件的转动施加的负载扭矩也产生差异。并且，如图2(e)所示，该负载扭矩使可动轮12朝向N方向产生尺寸x的错位，借助于滚珠13，使可动轮12向轴(Z)方向得到尺寸z的位移量，迫使第2螺旋弹簧16挠曲。
结果，通过该第2螺旋弹簧16的挠曲变化，改变第2螺旋弹簧16的弹力，根据这种弹力的变化，也使连接到轮毂9上的带有锥状部分5t的头部5后退，所以，就向直径变大的方向自动补偿0.3mm的量。
即，借助于内置有扭矩·位移变换机构T1的直径自动补偿机构E的补偿，即使，预加工尺寸存在偏差，滚光工具也能够一边在直径方向上进行自动补偿一边进行滚压加工。随着负载扭矩的变动，负载扭矩变小，轴向的位移得到解除时，滚光工具回复原位，无负载时的位置不会发生变化。
接着，参照图1说明动作。
如图1(b)所示，说明滚光工具10的刀具的初期设定。首先，刀具直径的初期设定是这样进行的，松开锁定螺母23，使调节环22后退，解除壳体8的凹部8d与调节环22的凸部22c的卡合，为了设定刀具直径的调整范围的下限，调整到比最小工件直径φD小0.05～0.10mm的程度。
接着，进行弹力的初期设定。该滚光工具10，借助于第2螺旋弹簧16的弹力(弹簧载荷)自动控制刀具的直径。该弹力对应于工件的材质、硬度、加工直径及表面粗糙度，设定成最佳值。为此，松开调节螺母21的止挡螺钉21b，当使调节螺母21向右转动时，弹力增强，向左转动时，弹力减弱。
滚光工具10的滚压加工是由滚子1进行的碾压加工，外径只缩小被碾压的量。因此，在给定的公差尺寸内进行抛光时，最好预先考虑外径的缩小量。例如，关于φ30mm，应该考虑缩小量为0.02～0.04mm。
这里，将滚光工具10固定在NC车床的刀架上，使工件以转速600min-1转动。并且，将工件W插入配置了多个滚子1的圆筒状支架2中。于是，滚子1与工件加工面接触，对工件W的加工面加压，碾压(塑性变形)工件W的加工面，借此，将加工面的表面抛光成光滑的镜面。
对上述内容整理归纳可知，直径自动补偿机构E1借助于上述的扭矩·位移变换机构T1产生的轴向位移，改变第2螺旋弹簧16的弹力，使与轮毂9连接的头部5沿轴向移动，即使预加工尺寸存在偏差，也能进行加工直径的自动补偿。
例如，即使工件的预加工直径存在偏差，借助于内置有扭矩·位移变换机构T1的直径自动补偿机构E1，根据工件的预加工直径，改变滚子1的轴向位置，自动改变刀具直径。
即是说，将滚光工具10插入预加工直径小一些的工件中时，第2螺旋弹簧16的弹力克服抛光压力，使轮毂9移动到刀具前端侧，刀具直径自动变小。但是，它不会小于预先设置的刀具直径。
与之相反，将滚光工具10插入预加工直径大一些的工件W中时，抛光压力克服第2螺旋弹簧16的弹力，使轮毂9移动到刀柄3侧，刀具直径会自动变大。
第2实施形式图3表示本发明第2实施形式的滚光工具，(a)是左侧面图，(b)是半剖视的正面图。
虽然大致的结构与图1所示的滚光工具10相同，但是，由于弹力调整装置G2不同，所以对该构成进行说明。如图3所示，代替图1所示的第2螺旋弹簧16，在壳体8与轮毂9之间的空间中，设置有形成环状的气缸17。在气缸17，设置于壳体8上的用于油压或者气压通过的导通孔(图中未示)与导通槽8e连通，通过油压或气压经由该导通孔与导通槽8e，推压轮毂9，推压夹持着滚珠13的可动轮12。
另外，在图1所示的调节螺母21的位置配设有回转管接头18。为了不让所供给的油压或气压泄露，在回转管接头18的两侧面，具有环状薄的止推环19，在与壳体8的外周面抵接的面上安装有多个密封垫18c，这样，从设置在回转管接头18的供给口18a供给的油压或气压由这些密封垫18c密封，并且，回转管接头18根据工件固定及工具转动的形式，被安装成可以转动的状态。
这样，作为利用了可进行油压、气压方式的压力调整的扭矩·位移变换机构的抛光刀具，除了用于外周面加工之外，可以用在里外面锥状、平面、曲面加工用等方面。
接着，参照
弹簧调整装置G2的动作。如图3所示，滚光工具20通过油压力或气压力，代替弹簧的载荷，自动控制刀具的直径。由于油压具有非压缩性，所以，高压力形式使用油压，而气压跟弹簧一样具有压缩性，所以，低压形式可使用气压。下面，说明气压，该气压产生的载荷，虽然能对应于工件的材质、硬度、加工直径及表面粗糙度等，设定为最佳值，但是，利用该气压，最好是，通过操作图中未示的气压装置的压力调整阀来调整气压。
另外，除了滚光工具20的弹力调整装置G2之外，内置有扭矩·位移变换机构T2的直径自动补偿机构E2，由于与图1所示的滚光工具10样同，所以，同一部位用相同的符号表示，其重复说明被省略。
第3实施形式图4是表示本发明第3实施形式的滚光工具的半剖视的正面图。如图4所示，滚光工具30的形式为扭矩·位移变换机构T3处于比滚子1更靠后方的位置，而且是在工件W上形成的孔内周面加工用的滚光工具。另外，与图1相同部位标有同样的符号，其重复说明被省略。
下面，详细说明构成直径自动补偿机构E3的各部位。
刀柄3的构成包括固定在机床的刀架或主轴上的刀柄部3a；刀柄主体3c，将上述刀柄部3a的外主径加以扩大并延伸而形成，其外周面上形成有外螺纹3b；刀柄前端部3d，将刀柄主体3c的外径被进一步扩大并延伸而形成，其外周面上形成有外螺纹3m，其形成为套筒状；在刀柄前端部3d的端面3e上形成有止挡孔的孔部3f。
心轴25的形状是杆状，其后端部附近形成凸缘部25b，第2螺旋弹簧16插入刀柄3的刀柄前端部3d的端面3e上所形成的孔部3f中。在心轴25的后部孔25d中插入有推力轴承4，后端部25a包围第2螺旋弹簧16，沿轴向安装并可以滑动。
另外，在心轴25的左端部附近形成有凸缘部25b，该心轴25，将该凸缘部25b的外径加以缩小且朝前方延伸设置。
扭矩·位移变换机构T3内置在心轴25与刀柄前端部3d之间。可动轮12靠着凸缘部25b而设置，固定轮11以封闭上述刀柄前端部3d的方式设置，并由销固定在刀柄前端部3d上。并且，在固定轮11与可动轮12之间夹持有滚珠13。
滚子1配置有例如6个，由支架2保持，并与心轴25的前端部25c的锥状部分25t对接地配置。
轴杆6a与上述支架2连接。另外，轴杆6b通过轴承29与上述轴杆6a连接，并以圆筒状延伸地配置，包围上述刀柄前端部3d。
壳体8配置在上述轴杆6b的外周面上，设置成在两者之间安装有例如朝后退方向给上述轴杆6b施力的第1螺旋弹簧14，结果，轴杆6b设置成可在轴向前进。
位置调整装置F3调整滚子1的位置。滚子1的位置调整装置F3由壳体8、调节螺母21a及调节环22构成。改变心轴25的前端部的锥状部分25t的位置(尺寸B)时，可朝轴向(左右方向)改变支架2的位置，即，改变轴杆6与壳体8的位置。随之，为了对应于工件直径，通过转动壳体8，朝轴向移动调节螺母21a，就可使滚子1的位置整体移动。之后，通过调节环22固定壳体8的位置。
详细地说，调节螺母21a与上述刀柄主体3c的外螺纹3m螺纹结合。埋设在调节螺母21a外周面的键8k嵌入设在壳体8内周面上的键槽中，构成与壳体8一体转动的结构。
结果，在将滚子1的位置朝左方向改变、进行调整的情况下，通过向右转动壳体8，可移动滚子1。
弹力调整装置G3调整对可动轮12施力的第2螺旋弹簧16的弹力。该弹力调整装置G3由心轴25、第2螺旋弹簧16、支撑持该第2螺旋弹簧16的导向销16b以及调节螺母21等构成。
第2螺旋弹簧16，其前端(图中的左端)部通过推力轴承4由心轴25的后部孔25d支撑，其后端部借助于带凸缘的导向销16b支撑着第2螺旋弹簧16的内径，并与凸缘面抵接。另外，导向销16b插通到上述刀柄3的孔部3f的底面3g，与销16c抵接。
调节螺母21与上述刀柄主体3c的外螺纹3b螺纹结合，保持用于调整第2螺旋弹簧16弹力的销16c。
结果，借助于调节螺母21的转动移动销16c时，导向销16b也移动，使第2螺旋弹簧16挠曲。第2螺旋弹簧16的弹力通过推力轴承4推压心轴25，推压可动轮12并夹持滚珠13。在刀柄主体3c的外周面上设有刻度，用尺寸C很容易地进行弹力的调整。
接着，参照
动作。
如图4所示，滚光工具30进行刀具直径的初期设定。为此，松开调节环22，使调节环22后退，转动壳体8，设定为比最小加工直径大0.05～0.10mm的程度。
接着，将滚光工具30固定在NC车床的刀架(图中未示)上，使工件W以转速600min-1转动。将保持滚子1的圆筒状的支架2插入工件W的孔中。于是，滚子1与工件加工面接触，对工件W的加工面加压，借助于碾压，将加工面的表面抛光成光滑的镜面。
假如工件W的预加工直径存在着大偏差，借助于内置有扭矩·位移变换机构T3的直径自动补偿机构E3，可以根据工件W的前面的加工直径，自动地改变刀具的直径φA。
即，将滚光工具30插入预加工直径小的工件W中时，抛光压力克服第2螺旋弹簧16的弹力，心轴25向刀柄3侧移动，自动地缩小刀具直径φA。即在抛光压力与第2螺旋弹簧16的弹力处于平衡状态下进行加工。
与之相反，将滚光工具30插入预加工直径大的工件W中时，第2螺旋弹簧16的弹力克服抛光压力，心轴25向工具前端侧移动，刀具直径φA会自动地变大。同样，在抛光压力与第2螺旋弹簧16的弹力处于平衡状态下进行加工。
第4实施形式图5是表示本发明第4实施形式的滚光工具的半剖视的正面图。如图5所示，滚光工具40，是扭矩·位移变换机构T4处于比滚子更靠前方位置的形式，是在工件W上所形成的孔内周面加工用的滚光工具。另外，与图4相同部位标有样同的符号，其重复说明省略。
下面，详细说明构成直径自动补偿机构E4的各部位。
刀柄3的构成包括固定在机床的刀架或主轴上的刀柄部3a；在从上述刀柄部3a直径被减小并延伸设置的外周面上形成有外螺纹3b的刀柄主体3c；从上述刀柄主体3c进一步延伸设置的套筒状的刀柄前端部3d；设置在上述刀柄前端部3d的端面上的内螺纹3n。
第1心轴26以杆状形成，在上述刀柄前端部3d的内螺纹3n上拧入第1心轴26的后端部的外螺纹26a，使之成为一体。另外，在后端部附近，形成有凸缘部26b，该凸缘部26b具有相当于第2螺旋弹簧16的弹簧直径部分的凸缘直径。并且，在该凸缘部26b的前方侧，朝向前端依次套装有第2螺旋弹簧16、推力轴承4a、心轴25、构成扭矩·位移变换机构T4的可动轮12、滚珠13及固定轮11，进而，在前端部形成的外螺纹26c上，通过推力轴承4b拧入有止推环螺母28，该止推环螺母28由止挡螺钉28a固定。
心轴25是环状，其外周面以锥状部分25t形成，根据滚子1的接触位置，工具的直径φA不同，从而可以调整加工直径。
支架2保持滚子1。用于碾压加工的滚子1配置在上述心轴26的外周部上，例如为12个。
心轴杆6与支架2连接，并套设在上述刀柄前端部3d。
在壳体8上设有轴杆6的防脱部件，并且，第1螺旋弹簧14介于壳体8与轴杆6的两者之间，可沿轴向移动。
调节螺母21与设在壳体8的内周面上的键8k卡合，使之成为一体，并在轴杆6的后端面隔着推力轴承4c与刀柄3a的外螺纹3b螺纹结合。并且，使滑动键21k与调节螺母21卡合，之后，为了防止松弛，调节环22也与上述外螺纹3b螺纹结合。
位置调整装置F4调整滚子1的位置。该位置调整装置F4由支架2、轴杆6、壳体8、调节环22及调节螺母21构成。改变心轴25的锥状部分25t的位置时，朝轴向(左右方向)改变支架2的位置，即改变轴杆6与壳体8的位置。随之，通过转动壳体8，使调节环22朝轴向移动，从而移动滚子1的位置。之后，将滑动键21k嵌入调节环22的图中未示出的凹部，通过调节螺母21固定壳体8的位置。
弹力调整装置G4由第2螺旋弹簧16、支撑该第2螺旋弹簧16的第1心轴26、心轴25、扭矩·位移变换机构T4、止推环螺母28等构成。该弹力调整装置G4调整对可动轮12施力的第2螺旋弹簧16的弹力。在第1心轴26上，埋设有滑动键26k，该滑动键26k可以在设置于固定轮11的内周面上的键槽中滑动。
第2螺旋弹簧16套装到第1心轴26上。
这里，通过转动前端的止推环螺母28，使第2螺旋弹簧16挠曲，第2螺旋弹簧16的弹力通过推力轴承4a和心轴25，推压可动轮12并夹持滚珠13。
接着，参照
动作。
如图5所示，滚光工具40进行与上述同样的刀具直径的初期设定。而且，将滚光工具40固定在机床的NC车床的刀架上，使工件以转速600min-1转动。将保持滚子1的圆筒状的支架2插入工件W中。于是，滚子1与工件加工面接触并加压，借助于碾压，将加工面的表面抛光成光滑的镜面。
假如工件W的预加工直径存在着大的偏差，借助于内置有扭矩·位移变换机构T4的自动补偿机构E4，可根据工件W的预加工直径，自动地改变刀具直径φA。
即是说，借助于自动补偿机构E4，将滚光工具40插入预加工直径小的工件W中时，抛光压力克服第2螺旋弹簧16的弹力，心轴25朝刀柄3侧移动，刀具直径φA会自动地变小。即抛光压力与第2螺旋弹簧16的弹力处于平衡状态下进行加工。
与之相反，借助于自动补偿机构E4，将滚光工具40插入预加工直径大一些的工件W中时，第2螺旋弹簧16的弹力克服抛光压力，心轴25向工具前端侧方向移动，刀具直径φA会自动地变大。同样地，抛光压力与第2螺旋弹簧16的弹力在处于平衡状态下进行加工。
这里，整理图1所示的滚光工具10，得到通过锥状滚子的碾压对圆杆的外周面进行滚压加工的外周面加工用滚光工具，该滚光工具的特征是，包括刀柄3，该刀柄3形成有安装在机床的刀架或主轴上的刀柄部3a、在从上述刀柄部3a直径被扩大并延伸设置的外周面上形成外螺纹3b的刀柄主体3c、从上述刀柄主体3c直径被减小的套筒状刀柄前端部3d、在上述刀柄前端部3d的端面3e上形成有止挡孔的孔部3f；轴杆6，在上述刀柄3的孔部3f的底面3g上插入有推力轴承4，在其与上述刀柄前端部3d的内周面之间安装有朝向该推力轴承4任意推压并施力的第1螺旋弹簧14；支架2，固定在上述轴杆6的前端部6c上，配置有多个用于碾压加工的滚子1；壳体8，与上述刀柄主体3c的外螺纹3b螺纹结合，在直径被扩大并以圆筒状延伸设置以便包围上述刀柄前端部3d的前端部8a上固定有用于保持扭矩·位移变换机构T1的上述固定轮11的法兰盘7；轮毂9，在上述刀柄前端部3d的外周面嵌入可沿轴向滑动的衬套15，以夹持该衬套15的方式嵌合在该衬套15的外周上，保持用于夹持滚珠13的扭矩·位移变换机构T1的可动轮12；第2螺旋弹簧16，给上述轮毂9施力且给夹持上述滚珠13的可动轮12施力；环状头部5，设置在上述轮毂9前端部，与配置在上述支架2上的多个滚子1的外周面抵接而承受反作用力；调整该头部位置的头部位置调整装置F1；以及朝上述可动轮12施力的第2螺旋弹簧16的弹力进行调整的弹力调整装置G1。
滚光工具10，由于构成设置有扭矩·位移变换机构T1的直径自动补偿机构E1，上述扭矩·位移变换机构T1由固定轮11、可动轮12及通过固定轮11与可动轮12的钵状凹槽相互夹持的摩擦阻力小的多个滚珠13构成，因此，可将微小的扭矩变动正确地变换成轴向的位移，另外，可提供低成本，即使反复使用也不会出现弹力减弱现象，并且无负载位置(原位置)不会变化的滚光工具10。
整理图4所示的滚光工具30，即为通过锥状滚子的碾压对被加工物的孔或圆管状的内周面进行滚压加工的内周面加工用滚光工具30，该滚光工具30的特征是，包括刀柄3，该刀柄3形成有安装在机床的刀架或主轴上的刀柄部3a、在从上述刀柄部3a直径被扩大并延伸设置的外周面上形成外螺纹3b的刀柄主体3c、在从上述刀柄主体3c直径被进一步扩大并延伸设置的外周面上形成有外螺纹3m的套筒状的刀柄前端部3d、在上述刀柄前端部3d的端面3e上形成有止挡孔的孔部3f；第2螺旋弹簧16，其后端通过导向销16b支撑，前端借助于前端中安装有推力轴承4的心轴25的后部孔25d支持，所述导向销16b与销16c抵接，上述销16c插通到上述刀柄3的孔部3f的底面3g上；心轴25，其后端部25a插通到上述刀柄3的孔部3f中，在该后端部25a的附近形成有凸缘部25b，前端部25c以锥状形成；固定轮11，在上述心轴25的凸缘部25b和上述刀柄前端部3d之间，其隔着滚珠13与扭矩·位移变换机构T3的可动轮12，以封闭刀柄前端部3d的方式固定在刀柄前端部3d上；支架2，在上述心轴25的前端部25c配置了多个用于碾压加工的滚子1，并保持上述滚子1；调整滚子1位置的位置调整装置F3；以及调整朝上述可动轮12施力的第2螺旋弹簧16的弹力的弹力调整装置G3。
滚光工具30，设有内置有扭矩·位移变换机构T3的直径自动补偿机构E3，上述扭矩·位移变换机构T3由刀柄前端部3d与心轴25之间的固定轮11、可动轮12及通过固定轮11与可动轮12的凹槽相互被夹持的多个滚珠13构成，因此，可将微小的扭矩变动正确地变换成轴向的位移，另外，可提供低成本，即使反复使用也不会出现弹力减弱现象，并且无负载位置(原位置)不会变化的滚光工具。
整理图5所示的滚光工具40，其为通过锥状滚子的碾压对被加工物的孔或圆管状的内周面进行滚压加工的内周面加工用的滚光工具40，该滚光工具40的特征是，包括刀柄3，该刀柄3形成有安装在机床的刀架或主轴上的刀柄部3a、在从上述刀柄部3a直径被减小并延伸设置的外周面上形成外螺纹3b的套筒状的刀柄前端部3d、设置在上述刀柄前端部3d的端面上的内螺纹3n；第1心轴26，呈杆状且在其后端部形成的外螺纹26a拧入上述刀柄前端部3d的内螺纹3n，在后端部附近形成有凸缘部26b，在该凸缘部26b的前方侧，依次套装有第2螺旋弹簧16、推力轴承4a、第一心轴25、扭矩·位移变换机构T4的可动轮12、滚珠13及固定轮11，通过推力轴承4b将止推环螺母28拧在前端部的外螺纹26c上；支架2，在上述第1心轴26的外周部配设有多个碾压加工用的滚子1，并保持上述滚子1；调整滚子1位置的位置调整装置F4；以及调整朝上述可动轮12施力的第2螺旋弹簧16的弹力的弹力调整装置G4。
滚光工具40，由于设有内置扭矩·位移变换机构T4的直径自动补偿机构E4，上述扭矩·位移变换机构T4由插通有心轴25的第1心轴26和止推环螺母28之间的固定轮11、可动轮12及多个滚珠13构成，因此，可将微小的扭矩变动正确地变换成轴向的位移，另外，可提供低成本，即使反复使用也不会出现弹力减弱现象，并且无负载位置(原位置)不会变化的滚光工具。
上文虽然说明了本发明的实施形式，但是，本发明并不限于上述实施形式，可通过适当地变更来实施。例如，虽然构成扭矩·位移变换机构T的固定轮11与可动轮12，是在环状的一个端面上形成多个钵状的凹槽来夹持滚珠13，但是，代替上述钵状的凹槽，也可以设置断面为V形的槽。另外，虽然角度为120°，但是，其他角度、复合的角度或曲面也是没有问题的。
此外，作为对象的工件，扭矩转换器的轮毂(套筒)的外周面、自动变速箱部件的转动滑动内外周面、减振器箱体内周面、控制·箱体的内周面、气体器具的接头、流量调节阀或枪械的弹仓等微小锥形部件的内周面、打印机轴的外周面、复印机的走纸轴的外周面等都是合适的。
权利要求
1.一种滚光工具，是通过滚子的碾压对被加工物外周面进行滚压加工的外周面加工用滚光工具，包括具有以杆状或锥状形成的刀柄部(3a)的刀柄(3)，通过被加工物或转动驱动机构被驱动转动；多个滚子(1)，随着头部(5)的转动，在上述头部(5)的内周面形成的锥状部分(5t)上转动，借此，对杆状的被加工物的外周面进行碾压加工；扭矩·位移变换机构(T)，借助于作用在上述头部(5)上的负载扭矩，通过滚珠(13)，使上述刀柄(3)与上述头部(5)作相对转动，借此，将扭矩变换成轴向位移；直径自动补偿机构(E)，借助于上述扭矩·位移变换机构(T)产生的轴向位移，使第2螺旋弹簧(16)的弹力发生变化，即使预加工直径存在偏差，也能使与轮毂(9)连接的头部(5)朝向轴向移动，对加工直径进行自动补偿，其特征在于，上述扭矩·位移变换机构(T)包括固定轮(11)，其环状的一端面上形成有多个钵状的凹槽(11a)；可动轮(12)，其上形成有多个与固定轮的环状的一端面相对的钵状凹槽(12a)；多个滚珠(13)，夹持在上述固定轮(11)的凹槽(11a)与上述可动轮(12)的凹槽(12a)之间。
2.一种滚光工具(20)，是通过滚子的碾压对被加工物的孔或圆管状的内周面进行滚压加工的内周面加工用滚光工具，包括具有以杆状或锥状形成的刀柄部(3a)的刀柄(3)，通过被加工物或转动驱动机构被驱动转动；多个滚子(1)，随着心轴(25)的转动，在上述心轴(25)的外周面上所形成的锥状部分(25t)上转动，借此，对被加工物的孔或圆管状的内周面进行碾压加工；扭矩·位移变换机构(T)，借助于作用在上述心轴(25)上的负载扭矩，通过滚珠(13)，使上述刀柄(3)与上述心轴(25)作相对转动，借此，将扭矩变换成轴向位移；直径自动补偿机构(E)，借助于上述扭矩·位移变换机构(T)产生的轴向位移，使第2螺旋弹簧(16)的弹力发生变化，即使预加工直径存在偏差，也能使具有锥状部分(25t)的心轴(25)朝轴向移动，对加工直径进行自动补偿，其特征在于，上述扭矩·位移变换机构(T)包括固定轮(11)，其环状的一端面上形成有多个钵状凹槽(11a)；可动轮(12)，其上形成有多个与固定轮的环状的一端面相对的钵状凹槽(12a)；多个滚珠(13)，夹持在上述固定轮(11)的凹槽(11a)与上述可动轮(12)的凹槽(12a)之间。
3.根据权利要求书1所述的滚光工具，其为通过锥状滚子的碾压对圆杆的外周面进行滚压加工，加工用动力源为油压或气压的滚光工具，其特征在于，具有直径自动补偿机构(E)，在支持上述固定轮(11)的壳体(8)与支持上述可动轮(12)的轮毂(9)之间的空间形成环状气缸(17)，将油压或气压供给上述气缸(17)，通过上述扭矩·位移变换机构(T)产生的轴向位移，改变气缸(17)产生的力，即使预加工直径存在偏差，也能使连接在轮毂(9)上的头部(5)朝向轴向移动，进行直径的自动补偿。
全文摘要
本发明提供一种可将微小的扭矩位移正确地变换成轴向的位移，即使预加工直径方面存在偏差也能够对应，而且，即使反复使用弹力也不会减弱，无负载位置(原位置)不会变化的滚光工具。在滚光工具(10)中，将被加工物的外周面插入配设有多个碾压加工用滚子(1)的圆筒状支架(2)中，借助于上述滚子(1)对该被加工物的外周面碾压加工，该滚光工具(10)包括即使预加工尺寸存在偏差，也能进行直径的自动补偿的直径自动补偿机构(E)，该直径自动补偿机构(E)设有将以滚子(1)推压被加工物的外周面时的上述滚子(1)承受的负载扭矩变换成轴向位移的扭矩变换机构(T)。
文档编号B24B29/00GK1721136SQ200510082620
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月6日 优先权日2004年7月12日
发明者冈岛英昭, 山田浩靖, 门润一, 相羽周作 申请人:速技能机械有限公司