加工工具以及辊光加工装置的制作方法

1.本发明涉及对从筒状体的内周面朝向外侧形成的槽的内侧面进行辊光加工的辊光加工装置所使用的加工工具以及辊光加工装置。


背景技术：

2.通常，旋转压缩机的缸体形成为在中央部具有贯通孔的筒状，在缸体形成有从内周面沿径向延伸的叶片安装槽。在叶片安装槽可滑动地配置有叶片，叶片一边与配置于缸体的贯通孔内的偏心环的外表面接触，一边在叶片安装槽内进行往复运动。在具备这样的缸体和叶片的旋转压缩机中，为了提高叶片的滑动性而得到高效率的压缩机，针对叶片安装槽的内侧面的加工要求表面粗糙度、平面度、平行度以及槽宽度等极高的加工精度。
3.作为这样的叶片安装槽的内侧面的精加工装置，例如存在专利文献1的装置。在专利文献1中公开有具备直径比叶片安装槽的宽度大的辊光加工用轴的辊光加工装置。在专利文献1中，具有通过悬臂固定来保持辊光加工用轴的加工工具。而且，通过移动加工工具，一边将辊光加工用轴推压到叶片安装槽的内侧面，一边使其进行往复运动，由此使叶片安装槽的内侧面微小地塑性变形，从而进行改善叶片安装槽的内侧面的凸部的辊光加工。
4.专利文献1：日本特开2015
‑
226971号公报
5.在专利文献1的辊光加工装置中，如上述那样，辊光加工用轴通过悬臂固定而保持于加工工具。因此，在加工时，存在辊光加工用轴挠曲的可能性、以及叶片安装槽的中心线与辊光加工用轴的中心轴错位的可能性。在这样的状态下，若辊光加工用轴进入叶片安装槽，由于不具有辊光加工用轴的中心轴从动于叶片安装槽的中心线这样的功能，因此辊光加工用轴被强烈地推压到叶片安装槽的一个内侧面。因此，存在辊光加工用轴的表面产生偏磨损，导致工具寿命的缩短的问题。


技术实现要素：

6.本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于得到一种在对从筒状工件的内周面朝向外侧形成的槽的内侧面进行辊光加工时，能够抑制辊光加工用轴的偏磨损而实现工具寿命的提高的加工工具以及辊光加工装置。
7.本发明所涉及的加工工具是对辊光加工装置所使用的辊光加工用轴进行保持的加工工具，该辊光加工装置对从筒状工件的内周面朝向外侧形成的槽的内侧面进行辊光加工，该加工工具具备支承部，该支承部以不固定辊光加工用轴的两端的方式对该辊光加工用轴的两端进行双支承。
8.根据本发明的加工工具，将辊光加工用轴构成为为双支承的结构，因此在加工时能够防止辊光加工用轴较大地挠曲。因此，能够防止辊光加工用轴的表面的局部的偏磨损，从而能够提高工具寿命。
附图说明
9.图1是本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的示意结构图。
10.图2是表示在本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的工件保持装置搭载有筒状工件的状态的示意立体图。
11.图3是由本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置加工的筒状工件的立体图。
12.图4是本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的加工工具的示意剖视图。
13.图5是本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的加工工具的示意立体图。
14.图6是表示本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的加工工具的尺寸关系的示意剖视图。
15.图7是表示由本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置加工的筒状工件的尺寸关系的俯视图。
16.图8是表示由本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置加工的筒状工件的辊光加工前的辊光加工装置的主要部分的示意立体图。
17.图9是表示在对由本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置加工的筒状工件进行加工中的辊光加工用轴与叶片安装槽的关系的示意俯视图。
18.图10是表示使用了本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的加工前后的叶片安装槽的径向位置与表面平坦性的关系的图。
19.图11是表示使用以往的悬臂固定方式的加工工具，以153.6m/根进行加工后的轴表面的形状的图。
20.图12是使用本发明的实施方式1所涉及的两端支承方式的加工工具，以2304m/根进行加工后的轴表面的形状的图。
21.图13是表示因辊光加工用轴的表面有无偏磨损而引起的表面压力的不同的图。
22.图14是本发明的实施方式2所涉及的辊光加工装置的加工工具的示意剖视图。
具体实施方式
23.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各图中，对对相同的部分标注相同的附图标记。
24.实施方式1.
25.图1是本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的示意结构图。图2是表示在本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的工件保持装置搭载有筒状工件的状态的示意立体图。图3是由本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置加工的筒状工件的示意立体图。
26.首先，使用图1，对实施方式1所涉及的辊光加工装置100的结构进行说明。辊光加工装置100具备：工具移动装置10，其一边使加工工具30相对于作为被加工对象的筒状工件相对移动，一边进行辊光加工；以及工件保持装置40，其对筒状工件进行保持。这里，所谓辊光加工是使被加工对象表面微小地塑性变形来改善被加工对象表面的凸部的加工。在本说明书中，如图2所示，作为被加工对象的筒状工件为旋转压缩机的缸体1，且以被加工对象表面为叶片安装槽5的情况为例进行说明。
27.工具移动装置10具备：加工工具30；升降部11，其固定加工工具30并上下升降；以及滑动台12，其使升降部11沿垂直方向移动。另外，工具移动装置10具备：滚珠丝杠13，其用
于使滑动台12移动；驱动装置14，其驱动滚珠丝杠13；引导件15，其保持滑动台12；以及主体引导件16，其支承引导件15。工具移动装置10还具备：滑动台17，其使主体引导件16沿水平方向移动；滚珠丝杠18，其用于使滑动台17移动；引导件19，其保持滑动台17；以及驱动装置20，其驱动滚珠丝杠18。如在图1中由箭头所示那样，这样构成的工具移动装置10形成为如下结构，即：通过滚珠丝杠13的旋转而使加工工具30沿垂直方向移动，并且通过滚珠丝杠18的旋转而使加工工具30沿图1的左右方向移动。
28.接下来，参照图1和图2对工件保持装置40进行说明。
29.工件保持装置40具备：载台41；工件承载台42，在本实施方式中，在载台41上配置有3个工件承载台42，它们对缸体1进行载置；以及工件按压部43，其设置为与工件承载台42数量相同，将缸体1按压于工件承载台42上。
30.在3个工件承载台42中的图2的右里侧(图1的右侧)的两个工件承载台42a的一个安装有第一定位销44。另外，在剩下的工件承载台42b安装有第二定位销45。通过使第一定位销44和第二定位销45插入形成于缸体1的第一基准孔3和第二基准孔4中，从而缸体1以在水平方向上被定位的方式设置于工件承载台42上。另外，缸体1的上表面被工件按压部43按压，由此防止辊光加工中的缸体1的浮起。
31.这样，缸体1通过第一定位销44和第二定位销45以相位被固定的方式设置于载台41，由此例如能够容易地进行向叶片安装槽5的去毛刺工序等后续工序的搬运动作。即，在向后续工序的载台投入缸体1时，可以不必再次实施对缸体1的相位的定位，由搬运卡盘(未图示)夹持缸体1的贯通孔2，保持当前的载台41上的缸体1的相位，能够容易地搬运至后续工序的载台。
32.如图2和图3所示，缸体1形成为在中央具有贯通孔2的圆筒状，并从内周面朝向外侧沿径向形成有叶片安装槽5。叶片安装槽5是在旋转压缩机的运转时用于供叶片滑动的空间。若叶片安装槽5的内侧面的表面性状粗糙，则叶片在叶片安装槽5内进行往复运动时，由于表面性状的凸部彼此的阻碍而增大滑动的阻力等，在使用缸体1时不优选。因此，需要预先对叶片安装槽5的内侧面高精度地实施辊光加工。
33.接下来，对加工工具30进行说明。
34.图4是本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的加工工具的示意剖视图。图5是本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的加工工具的示意立体图。
35.加工工具30具备：安装轴32，其安装于工具移动装置10的升降部11；以及支承部33，其固定于安装轴32的下端部，支承辊光加工用轴31。辊光加工用轴31构成为具有比加工对象的缸体1的叶片安装槽5的槽的宽度a(参照后述的图7)大的直径r(r[μm]≤a[μm]+δa[μm])。另外，辊光加工用轴31由比缸体1硬的材质构成。
[0036]
支承部33具有如下结构：以支承辊光加工用轴31的一端的第一支承部件34与支承另一端的第二支承部件35在安装轴32的轴向上分离的状态，通过紧固部件36紧固。紧固部件36只要能够紧固第一支承部件34和第二支承部件35即可，虽然在这里由螺栓36a和螺母36b构成，但其结构是任意的。
[0037]
在第一支承部件34形成有供辊光加工用轴31的一端插入的第一插入孔37a。另外，在第二支承部件35形成有供辊光加工用轴31的另一端插入的第二插入孔37b。第一插入孔37a和第二插入孔37b的直径d相同、且具有比辊光加工用轴31的直径r大的直径(d[mm]≤r
[mm]+δr[mm])。这样，由于具有d[mm]≤r[mm]+δr[mm]的关系，辊光加工用轴31并不固定于支承部33，仅以两端插入至第一插入孔37a和第二插入孔37b的状态由支承部33支承。这样，在辊光加工用轴31、与第一插入孔37a以及第二插入孔37b之间存在δr的间隙，因此辊光加工用轴31能够在该间隙的范围内进行水平方向的移动。
[0038]
接下来，对加工工具30与缸体1的尺寸关系进行说明。
[0039]
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的加工工具的尺寸关系的示意剖视图。图7是表示由本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置加工的筒状工件的尺寸关系的俯视图。
[0040]
加工工具30的宽度w具有比缸体1的贯通孔2的直径b小的直径(w[mm]≤b[mm]
–
δb[mm])。加工工具30的第一支承部件34与第二支承部件35之间的宽度l具有比缸体1的厚度e(参照图3)大的尺寸(l[mm]≤e[mm]+δe[mm])。
[0041]
接下来，对使用了加工工具30的缸体1的叶片安装槽5的内侧面的辊光加工方法进行说明。
[0042]
图8是表示由本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置加工的筒状工件的辊光加工前的辊光加工装置的主要部分的示意立体图。图9是表示对由本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置加工的筒状工件进行加工中的辊光加工用轴与叶片安装槽的关系的示意俯视图。在图9中，空心箭头表示辊光加工用轴31的移动方向。
[0043]
首先，驱动驱动装置20而使滑动台17移动，如图8所示，使加工工具30移动，直到加工工具30的中心轴30c(参照图6)与缸体1的贯通孔2的中心2c(参照图7)一致为止。其后，驱动驱动装置14而使滑动台12移动，从而使安装有加工工具30的升降部11下降。具体而言，使升降部11下降，直到保持于加工工具30的辊光加工用轴31位于与缸体1的内周面对置的位置为止。其后，驱动驱动装置20，一边使主体引导件16、引导件15、升降部11以及加工工具30移动，一边使辊光加工用轴31进入叶片安装槽5。
[0044]
这里，在使辊光加工用轴31进入叶片安装槽5时，如图9所示，考虑叶片安装槽5的中心线5c与辊光加工用轴31的中心轴31c错开的情况。在该情况下，辊光加工用轴31被强烈地推压到叶片安装槽5的内侧面的一侧。但是，如上述那样，辊光加工用轴31相对于支承部33的第一插入孔37a和第二插入孔37b具有δr的间隙。因此，辊光加工用轴31在进入叶片安装槽5时，沿着叶片安装槽5在水平方向上移动而使得中心轴31c与叶片安装槽5的中心线5c一致。
[0045]
然后，在辊光加工用轴31的中心轴31c与叶片安装槽5的中心线5c一致的状态下，辊光加工用轴31进入叶片安装槽5而进行加工。由此，叶片安装槽5的内侧面的表面被压平而被精加工成平滑的面，从而能够对叶片安装槽5的内侧面的表面均匀且高精度地进行辊光加工。
[0046]
图10是表示本发明的实施方式1所涉及的辊光加工装置的加工前后的叶片安装槽的径向位置与表面平坦性的关系的图。图10(a)示出了与辊光加工前的叶片安装槽5的径向位置[mm]对应的表面平坦性[μm]。图10(b)示出了与辊光加工后的叶片安装槽5的径向位置[mm]对应的表面平坦性[μm]。
[0047]
可知辊光加工后的叶片安装槽5的内侧面的表面平坦性与加工前相比，表面的凸部被压平，从而被精加工成凸部较少的平滑的表面形状。
[0048]
然而，虽然供辊光加工用轴31插入的第一插入孔37a和第二插入孔37b的各自的直径d如上述那样被设为是比辊光加工用轴31的直径r大δr的直径，但δr的大小处于适当的范围。在图9中，考虑尺寸f的值为0.4mm、且辊光加工用轴31的中心轴31c与叶片安装槽5的中心线5c在径向上错开0.1mm左右的情况。这里，尺寸f为由贯通孔2和叶片安装槽5形成的边缘部的周向的长度。
[0049]
在该情况下，若将δr的值设为0.5mm以上，则辊光加工用轴31与除由贯通孔2和叶片安装槽5形成的边缘部之外的贯通孔2的内周面干涉，从而使筒状工件产生损伤等的可能性提高。因此，该情况下的δr的最佳值设置为0.4mm
±
0.1。这里说明的δr的最佳值是与旋转压缩机的缸体1相关的值。因此，在对从其他筒状工件的内周面朝向外侧形成的槽进行加工的情况下，根据该筒状工件的尺寸而适当选定δr也是没有问题的。
[0050]
另外，通过形成为以使辊光加工用轴31的两端与第一插入孔37a和第二插入孔37b之间具有间隙的方式对辊光加工用轴31的两端进行双支承的结构，能够防止如以往的悬臂固定的方式那样在加工时辊光加工用轴31较大地挠曲的情况。因此，能够防止辊光加工用轴31的表面的局部的偏磨损。
[0051]
另外，由于辊光加工用轴31的两端未固定，所以辊光加工用轴31在加工中能够沿周向旋转。因此，能够将辊光加工用轴31的圆周的整个面均匀地推压到叶片安装槽5。因此，与以往的悬臂固定的方式相比，能够防止辊光加工用轴31的表面的局部的偏磨损，从而大幅提高工具寿命，并能够高精度地进行辊光加工。
[0052]
图11是表示使用以往的悬臂固定方式的加工工具以153.6m/根进行加工后的轴表面的形状的图。图12是表示使用本发明的实施方式1所涉及的两端支承方式的加工工具，以2304m/根进行加工后的轴表面的形状的图。此外，所谓153.6m/根，是表示辊光加工用轴每一根的累积的加工长度为153.6m。2304m/根也为相同的意思。此外，每一个工件的加工长度为0.0768m。
[0053]
如图11所示，在使用以往的加工工具的情况下，在以153.6m/根进行加工后，在辊光加工用轴31的表面产生偏磨损。但是，如图12所示，在使用了实施方式1中的加工工具30的情况下，即使在以2304m/根进行加工后，在辊光加工用轴31的表面也不会产生偏磨损，从而能够确认工具寿命的提高。
[0054]
图13是表示因辊光加工用轴的表面有无偏磨损而引起的表面压力的不同的图。图13(a)示出了在辊光加工用轴31的表面没有偏磨损的情况。图13(b)示出了在辊光加工用轴31的表面有偏磨损的情况。另外，在图13中箭头表示面压力分布。
[0055]
如图13(a)所示，在辊光加工用轴31的表面没有偏磨损的情况下，辊光加工用轴31与叶片安装槽5的内侧面5a的接触为圆柱与平面的接触。因此，圆柱的中央部的表面压力变高，辊光加工时的塑性变形量亦即凸部改善量变大。
[0056]
另一方面，如图13(b)所示，在辊光加工用轴31的表面存在偏磨损而在辊光加工用轴31的表面形成有平坦的面的情况下，辊光加工用轴31与叶片安装槽5的内侧面5a的接触为平面彼此的接触。因此，表面压力变低，辊光加工时的塑性变形量亦即凸部改善量也变小。这样，若在辊光加工用轴31的表面产生偏磨损，则加工能力变差，因此导致工具寿命的降低。因此，能够防止偏磨损的本实施方式1的加工工具30在提高工具寿命上是有效的。
[0057]
如以上说明那样，在本实施方式1的加工工具30中，形成为以使辊光加工用轴31的
两端与支承部33的第一插入孔37a和第二插入孔37b各自之间具有间隙的方式对辊光加工用轴31的两端双支承的结构。因此，能够防止在加工时辊光加工用轴31较大地挠曲，能够防止辊光加工用轴31的表面的局部的偏磨损。因此，能够大幅提高工具寿命。另外，由于能够防止加工时的辊光加工用轴31的较大的挠曲，所以能够对叶片安装槽5的内侧面整体的表面均匀且高精度地进行辊光加工。因此，能够将叶片安装槽5的内侧面的表面性状如图10那样精加工成凸部的较少的平滑的表面。
[0058]
另外，辊光加工用轴31能够沿周向旋转，因此能够将辊光加工用轴31的圆周的整个面在加工中均匀地推压到叶片安装槽5。因此，从该点来看，也能够防止辊光加工用轴31的表面的局部的偏磨损，能够大幅提高工具寿命，并且能够高精度地进行辊光加工。另外，由于能够提高工具寿命，其结果是，能够以低成本进行量产加工。
[0059]
而且，对于使用本实施方式1的辊光加工装置100进行了对叶片安装槽5的内侧面的精加工的缸体1，其叶片安装槽5的内侧面的摩擦系数减少。这样，在使用了叶片安装槽5的内侧面的摩擦系数减少了的缸体1的旋转压缩机中，在运转时，能够使叶片在叶片安装槽5中滑动而不会受到叶片安装槽5的内侧面的凸部的阻碍。因此，能够得到叶片的滑动性较高、且具有高效率、高性能的旋转压缩机。
[0060]
此外，在实施方式1中，对形成为能够使加工工具30沿缸体1的厚度方向升降、并且能够沿水平方向移动的结构的情况进行了说明。但是，本发明并不限定于上述的结构，可以固定加工工具30侧，而使缸体1侧能够沿厚度方向以及水平方向移动等，只要能够相对地进行相同的移动，其结构不限。
[0061]
实施方式2.
[0062]
实施方式2具有使实施方式1中的加工工具的构成部件的一部分一体化的结构。以下，以实施方式2与实施方式1不同点为中心进行说明，在本实施方式2中未说明的结构与实施方式1相同。
[0063]
图14是本发明的实施方式2所涉及的辊光加工装置的加工工具的示意剖视图。
[0064]
实施方式2的加工工具50具有如下结构：安装于工具移动装置10的升降部11的安装轴51与支承辊光加工用轴31的两端的支承部52形成为一体。在支承部52以相互同轴的方式形成有沿安装轴51的轴向延伸的第一插入孔52a和第二插入孔52b。第二插入孔52b向支承部52的下端面52c开口，从该开口插入辊光加工用轴31。而且，为了防止辊光加工用轴31从该开口脱落，将按压板53通过紧固用螺钉54固定于支承部52的下端面52c。
[0065]
第一插入孔52a和第二插入孔52b在安装轴51的轴向上相互分离，辊光加工用轴31的两端插入第一插入孔52a和第二插入孔52b而被支承。第一插入孔52a和第二插入孔52b与实施方式1的第一插入孔37a和第二插入孔37b相同，在它们与辊光加工用轴31之间分别具有δr的间隙。
[0066]
根据如以上这样构成的本实施方式2中的加工工具50，能够得到与实施方式1相同的效果，并且将支承部52设为所谓的使实施方式1的第一支承部件34和第二支承部件35成为一体的结构，因此能够得到以下效果。即，若第一支承部件34与第二支承部件35独立形成，则需要在对加工工具30进行组装时以第一插入孔37a和第二插入孔37b成为同轴的方式进行调整。其原因在于，若不成为同轴，则辊光加工用轴31成为倾斜的状态，因此在加工时辊光加工用轴31以倾斜的状态进入叶片安装槽5，从而无法高精度地实施辊光加工。
[0067]
另一方面，本实施方式2的加工工具50为支承辊光加工用轴31的一端的第一插入孔52a与支承另一端的第二插入孔52b形成为一个部件的结构，且确保同轴。因此，不需要在更换工具时进行同轴调整，能够在短时间容易地进行工具更换。另外，在本实施方式2中，通过确保第一插入孔52a与第二插入孔52b的同轴，由此能够避免辊光加工用轴31倾斜这样的不良情况，能够容易地进行高精度的辊光加工。
[0068]
另外，本实施方式2的加工工具50是将安装轴51与支承部52形成为一体的结构。换言之，是将实施方式1的安装轴32、第一支承部件34、第二支承部件35以及紧固部件36形成为一体的结构。通过这样形成为一体的结构，与将这些部件形成为分体的结构相比，能够增大加工工具50的刚性。而且，通过增大加工工具50的刚性，能够容易地进行工具更换。
[0069]
此外，在图14中，构成为从加工工具50的下部插入辊光加工用轴31的结构，但也可以构成为从加工工具50的上部插入的结构。只要能够容易地将辊光加工用轴31插入第一插入孔52a和第二插入孔52b，其结构不限。
[0070]
附图标记说明
[0071]
1...缸体；2...贯通孔；2c...贯通孔的中心；3...第一基准孔；4...第二基准孔；5...叶片安装槽；5a...内侧面；5c...中心线；10...工具移动装置；11...升降部；12...滑动台；13...滚珠丝杠；14...驱动装置；15...引导件；16...主体引导件；17...滑动台；18...滚珠丝杠；19...引导件；20...驱动装置；30...加工工具；30c...中心轴；31...辊光加工用轴；31c...中心轴；32...安装轴；33...支承部；34...第一支承部件；35...第二支承部件；36...紧固部件；36a...螺栓；36b...螺母；37a...第一插入孔；37b...第二插入孔；40...工件保持装置；41...载台；42...工件承载台；42a...工件承载台；42b...工件承载台；43...工件按压部；44...第一定位销；45...第二定位销；50...加工工具；51...安装轴；52...支承部；52a...第一插入孔；52b...第二插入孔；52c...下端面；53...按压板；54...紧固用螺栓。