本發(fā)明涉及機(jī)器部件的制造方法、機(jī)器部件的制造裝置、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的加工方法、記錄有制造方法用的程序的記錄介質(zhì)以及程序。

背景技術(shù)：

已經(jīng)提出了使用切削刃相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線傾斜地設(shè)置的工具來切削和加工對(duì)象物的方法。國(guó)際公開no.2001/043902號(hào)(專利文獻(xiàn)1)和國(guó)際公開no.2003/022497號(hào)(專利文獻(xiàn)2)公開了使用直線切削刃加工工件的方法。切削刃被設(shè)置為相對(duì)于進(jìn)給方向傾斜，并且沿橫向于工件旋轉(zhuǎn)軸線的方向進(jìn)給。利用這種加工方法，可以將工件的表面加工成是平滑的，并且可以實(shí)現(xiàn)高效的加工。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開no.2001/043902

專利文獻(xiàn)2：國(guó)際公開no.2003/022497

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

圓錐體或截頭錐體表示脊線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線形成大于0°且小于90°的恒定角度的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體。圓柱形(包括圓筒形狀)表示脊線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線形成0°的角度的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體。各種機(jī)器部件中的一些具有這樣的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面。

通常，更優(yōu)選的是，機(jī)器部件的尺寸具有更高精度。因此，可能需要高精度地加工機(jī)器部件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面，使得脊線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面形成精確的角度(例如，設(shè)計(jì)角度)。

然而，國(guó)際公開no.2001/043902和國(guó)際公開no.2003/022497都沒有公開這樣的加工方法：該加工方法用于提高由圓錐體的表面或截頭錐體的表面的脊線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面形成的角度的精度。在要加工成圓柱形的許多對(duì)象物中，旋轉(zhuǎn)軸線方向上的長(zhǎng)度比半徑的長(zhǎng)度長(zhǎng)。為了根據(jù)上述方法高精度地制造沿旋轉(zhuǎn)軸線方向較長(zhǎng)的機(jī)器部件，應(yīng)當(dāng)沿著適當(dāng)?shù)能壽E移動(dòng)切削刃。

本發(fā)明的目的在于提供用于精確地制造具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(其脊線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線處于不小于0°且小于90°的恒定角度)的機(jī)器部件的制造方法、制造裝置、制造裝置、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的加工方法、計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)和程序。

解決技術(shù)問題的方案

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的機(jī)器部件的制造方法是用于制造以下機(jī)器部件的方法：該機(jī)器部件具有由相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線以大于0°且小于90°的角度傾斜的脊線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面。該方法包括：在所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的所述旋轉(zhuǎn)軸線被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，將相對(duì)于所述z軸以大于0°且小于90°的角度傾斜的直線切削刃定位在沿著所述y軸的方向從所述x軸上的位置偏移的切削開始位置處；以及通過在所述切削刃與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件接觸的同時(shí)沿著具有x軸分量、y軸分量和z軸分量的軌跡從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的機(jī)器部件的制造方法是用于制造以下機(jī)器部件的方法：該機(jī)器部件具有由與旋轉(zhuǎn)軸線平行的母線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面。該方法包括：在所述的所述旋轉(zhuǎn)軸線被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，將直線切削刃以在yz平面上相對(duì)于所述z軸以大于0°且小于90°的第一傾斜角度傾斜的狀態(tài)定位在切削開始位置；以及通過在所述切削刃與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件接觸的狀態(tài)下從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃，使得所述切削刃的不同部分依次接觸，來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面。所述切削開始位置包括x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)?；谒龅谝粌A斜角度和在xz平面上由所述切削刃相對(duì)于所述z軸形成的第二傾斜角度來確定所述x軸坐標(biāo)和所述y軸坐標(biāo)中的每一者。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)上述內(nèi)容，可以精確地制造具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(其脊線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線形成不小于0°且小于90°的恒定角度)的機(jī)器部件。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的透視圖。

圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造裝置的構(gòu)造的框圖。

圖3是示出通過點(diǎn)切削(pointcutting)切削的加工面的表面粗糙度的曲線圖。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造方法切削和加工的表面的表面粗糙度的曲線圖。

圖5是示意性地示出投影在xz平面上的切削刃的示意圖。

圖6是示意性地示出投影在xy平面上的保持件和切削刃的示意圖。

圖7是用于說明xz平面上的切削刃的軌跡的示意圖。

圖8是用于說明xy平面上的切削刃的軌跡的示意圖。

圖9是用于說明在未校正軌跡的實(shí)例中的機(jī)器部件的加工方法的示意圖。

圖10是用于說明沿未校正軌跡進(jìn)給切削刃時(shí)切削刃的前端和后端的初始位置的示意圖。

圖11是用于說明切削刃的后端的軌跡的示意圖。

圖12是示出用于監(jiān)測(cè)切削刃的軌跡的切削刃的五個(gè)區(qū)域的視圖。

圖13是示意性地示出rz平面中的切削刃的前端和后端的軌跡的示意圖。

圖14是示出當(dāng)切削刃的角度等于目標(biāo)角度時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。

圖15是示出基于圖14所示的計(jì)算結(jié)果的加工面與設(shè)計(jì)面之間的在z軸方向上的差的視圖。

圖16是示出當(dāng)切削刃的角度大于目標(biāo)角度時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖(非校正軌跡)。

圖17是表示基于圖16所示的計(jì)算結(jié)果的加工面(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面)與設(shè)計(jì)面之間的在z軸方向上的差的視圖。

圖18是示出當(dāng)切削刃的角度小于目標(biāo)角度時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖(非校正軌跡)。

圖19是表示基于圖18所示的計(jì)算結(jié)果的加工面(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面)與設(shè)計(jì)面之間的在z軸方向上的差的視圖。

圖20是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的xy平面圖。

圖21是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的rz平面圖。

圖22是用于說明沿校正軌跡進(jìn)給切削刃時(shí)切削刃的前端和后端的初始位置的視圖。

圖23是用于說明切削刃的后端的軌跡的示意圖。

圖24是說明xz平面上的切削刃的校正軌跡的視圖。

圖25是說明xy平面上的切削刃的校正軌跡的視圖。

圖26是示出當(dāng)切削刃的角度小于目標(biāo)角度時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖(校正軌跡)。

圖27是示出當(dāng)切削刃的角度小于目標(biāo)角度時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖(校正軌跡)。

圖28是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的流程圖。

圖29是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的透視圖。

圖30是示意性地示出投影在yz平面上的切削刃的示意圖。

圖31是示意性地示出投影在xz平面上的切削刃的示意圖。

圖32是示意性地示出投影在xy平面上的切削刃的示意圖。

圖33是用于說明yz平面上的切削刃的角度的視圖。

圖34是用于說明在未校正軌跡的實(shí)例中機(jī)器部件的加工方法的yz平面圖。

圖35是用于說明在未校正軌跡的實(shí)例中機(jī)器部件的加工方法的xz平面圖。

圖36是用于說明yz平面上的程序角度與第一傾斜角度之間的關(guān)系的視圖。

圖37是用于說明在未校正軌跡的實(shí)例中機(jī)器部件的加工方法的xy平面圖。

圖38是示意性地示出rz平面上的切削刃的前端和后端的軌跡的示意圖。

圖39是示出當(dāng)切削刃的第二傾斜角度等于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。

圖40是表示基于圖39所示的計(jì)算結(jié)果的加工面與設(shè)計(jì)面之間的在r軸方向上的差的視圖。

圖41是示出當(dāng)切削刃的第二傾斜角度小于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖(非校正軌跡)。

圖42是表示基于圖41所示的計(jì)算結(jié)果的加工面(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面)與設(shè)計(jì)面之間的在r軸方向上的差的視圖。

圖43是示出當(dāng)切削刃的第二傾斜角度大于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖(非校正軌跡)。

圖44是表示基于圖43所示的計(jì)算結(jié)果的加工面(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面)與設(shè)計(jì)面之間的在r軸方向上的差的視圖。

圖45是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的xy平面圖。

圖46是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的yz平面圖。

圖47是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的xz平面圖。

圖48是示出當(dāng)切削刃的第二傾斜角度小于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖(校正軌跡)。

圖49是示出當(dāng)切削刃的第二傾斜角度大于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖(校正軌跡)。

圖50是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

[本發(fā)明的實(shí)施例的描述]

將首先列出和描述本發(fā)明的實(shí)施例。

(1)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的機(jī)器部件的制造方法是用于制造以下機(jī)器部件(1)的方法：該機(jī)器部件(1)具有由相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線(10)以大于0°且小于90°的角度傾斜的脊線(1b)限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。該方法包括：在所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(10)被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，將相對(duì)于所述z軸以大于0°且小于90°的角度傾斜的直線切削刃(2a)定位在沿著所述y軸的方向從所述x軸上的位置偏移的切削開始位置處(s41)；以及通過在所述切削刃(2a)與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件接觸的同時(shí)沿著具有x軸分量、y軸分量和z軸分量的軌跡從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃(2a)來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)(s42)。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以精確地制造具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(其脊線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線形成大于0°且小于90°的恒定角度)的機(jī)器部件。切削開始位置沿著y軸的方向從x軸上的位置偏移。即使切削刃相對(duì)于z軸或xy平面的傾斜角度與目標(biāo)角度不同，也可以通過適當(dāng)?shù)卮_定軌跡和沿y軸方向的位移量，以相對(duì)于z軸的目標(biāo)角度進(jìn)給切削刃。因此，可以精確地制造機(jī)器部件。

通過進(jìn)給相對(duì)于z軸以大于0°且小于90°的角度傾斜的切削刃(2a)來加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面。因此，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的表面粗糙度的加工和加工效率。在這方面，也可以精確地制造機(jī)器部件。

x軸分量、y軸分量和z軸分量都不等于0。在切削開始位置與切削結(jié)束位置之間，切削刃在x軸、y軸和z軸的所有方向上具有移動(dòng)量。切削刃的軌跡方向是橫向于x軸、y軸和z軸中的每一者的方向。

除了加工上述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面之外，該方法還可以包括其它步驟。

(2)優(yōu)選地，在所述切削開始位置處，所述切削刃(2a)的第一端部(3_1)與所述機(jī)器部件(1)接觸。在沿著從所述切削開始位置到切削結(jié)束位置的軌跡進(jìn)給所述切削刃(2a)的同時(shí)，所述切削刃(2a)的所述第一端部(3_1)與所述切削刃(2a)的定位在所述第一端部(3_1)的相反側(cè)的第二端部(3_5)之間的所述切削刃(2a)的不同部分依次接觸。

根據(jù)上述內(nèi)容，通過使用整個(gè)切削刃(2a)來加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面。因此，切削刃的壽命可以更長(zhǎng)。

(3)優(yōu)選地，所述方法還包括：根據(jù)所述切削刃(2a)的長(zhǎng)度(l)、在xz平面內(nèi)由所述切削刃(2a)相對(duì)于所述x軸形成的第一傾斜角度(θ)、在xy平面內(nèi)由所述切削刃(2)相對(duì)于所述x軸形成的第二傾斜角度(β)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最大半徑(rmax)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最小半徑(rmin)、在xz平面內(nèi)由所述脊線(1b)相對(duì)于所述x軸形成的目標(biāo)角度(θs)來計(jì)算所述切削開始位置和所述軌跡(s30)。

根據(jù)上述內(nèi)容，切削刃可以以相對(duì)于z軸的目標(biāo)角度進(jìn)給。因此，可以精確地制造機(jī)器部件。

(4)優(yōu)選地，所述切削開始位置的坐標(biāo)表示為(x,y,z)＝(rmax,δy,zmin)，以及所述軌跡表示為(x,y,z)＝(rmax-t,δy-t×tanθ1',zmin+t×tanθ0')，其中，rmax表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最大半徑，rmin表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最小半徑，t表示從0到rmax-rmin變化的變量，θs表示目標(biāo)角度，并且δy、tanθ1'和tanθ0'滿足表達(dá)式：

δy＝rmaxsinφ

tanθ1'＝tan(φ+γ)

其中，l表示所述切削刃的長(zhǎng)度，θ表示所述第一傾斜角度，以及β表示所述第二傾斜角度。

根據(jù)上述內(nèi)容，切削刃可以以相對(duì)于z軸的目標(biāo)角度進(jìn)給。因此，可以精確地制造機(jī)器部件。

(5)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的機(jī)器部件的制造方法是用于制造以下機(jī)器部件(1)的方法：該機(jī)器部件(1)具有由與旋轉(zhuǎn)軸線(10)平行的母線(1b)限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。該方法包括：在旋轉(zhuǎn)軸線(10)被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，將直線切削刃(2a)以在yz平面上相對(duì)于所述z軸以大于0°且小于90°的第一傾斜角度(β)傾斜的狀態(tài)定位在切削開始位置；以及通過在所述切削刃(2a)與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件(1)接觸的狀態(tài)下從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃(2a)，使得所述切削刃(2a)的不同部分依次接觸，來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述切削開始位置包括x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)。基于所述第一傾斜角度(β)和在xz平面上由所述切削刃(2a)相對(duì)于所述z軸形成的第二傾斜角度(θxz)來確定所述x軸坐標(biāo)和所述y軸坐標(biāo)中的每一者。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以高精度地加工具有由與旋轉(zhuǎn)軸線平行的母線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的機(jī)器部件。直線切削刃在yz平面上相對(duì)于z軸以大于0°且小于90°的第一傾斜角度傾斜。在該狀態(tài)下，切削刃從切削開始位置進(jìn)給，使得切削刃的不同部分依次接觸。因此，加工面的表面粗糙度可以高度準(zhǔn)確?；诘谝粌A斜角度和第二傾斜角度來確定切削開始位置的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。因此，可以制造機(jī)器部件，使得機(jī)器部件的徑向尺寸高度準(zhǔn)確。

“由與旋轉(zhuǎn)軸線平行的母線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面”包括柱的側(cè)面和圓筒的側(cè)面。與旋轉(zhuǎn)軸線平行的母線也可以被定義為相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線形成0°的角度的脊線。

(6)優(yōu)選地，所述方法還包括：基于所述切削刃(2a)的長(zhǎng)度、所述第一傾斜角度(β)、所述第二傾斜角度(θxz)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的半徑、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的z軸坐標(biāo)來計(jì)算所述切削刃(2a)的軌跡。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以制造機(jī)器部件，使得機(jī)器部件的徑向尺寸高度準(zhǔn)確。

(7)優(yōu)選地，所述軌跡表示為(x,y,z)＝(r+δx-t×tanθ1',δy-t×tanθ2',zmin+t)，其中，r表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的半徑，t表示從0到zmax-zmin變化的變量，zmin表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述z軸坐標(biāo)的最小值，zmax表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述z軸坐標(biāo)的最大值。δx、δy、tanθ1'和tanθ2'滿足表達(dá)式：

δx＝-r(1-cosθxy)

δy＝-rsinθxy

其中，

其中，β表示所述第一傾斜角度，θxz表示所述第二傾斜角度，以及l(fā)表示所述切削刃(2a)的長(zhǎng)度。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以制造機(jī)器部件，使得機(jī)器部件的徑向尺寸高度準(zhǔn)確。

(8)優(yōu)選地，切削刃(2a)由防止所述切削刃(2a)旋轉(zhuǎn)的保持件保持。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以防止在加工機(jī)器部件期間切削刃(2a)的傾斜度的變化。因此，可以精確地制造機(jī)器部件。

(9)優(yōu)選地，該方法還包括用測(cè)量?jī)x器測(cè)量第一傾斜角度和第二傾斜角度(s10)。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以計(jì)算切削開始位置和軌跡。

(10)優(yōu)選地，機(jī)器部件的制造裝置是執(zhí)行上述(1)至(9)中任一項(xiàng)所述的方法的裝置。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以精確地制造機(jī)器部件。

(11)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的加工方法是用于制造由相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線(10)以大于0°且小于90°的角度傾斜的脊線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的方法。該方法包括：在所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(10)被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，將相對(duì)于所述z軸以大于0°且小于90°的角度傾斜的直線切削刃(2a)定位在沿著所述y軸的方向從所述x軸上的位置偏移的切削開始位置處(s41)；以及通過在所述切削刃(2a)與旋轉(zhuǎn)的工件(1)接觸的同時(shí)沿著具有x軸分量、y軸分量和z軸分量的軌跡從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃(2a)來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以以由脊線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線或xy平面形成的角度精度較高的方式加工平滑旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面。

(12)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的記錄介質(zhì)是記錄有程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，所述程序用于制造機(jī)器部件(1)，所述機(jī)器部件(1)具有由相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線(10)以大于0°且小于90°的角度傾斜的脊線(1b)限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：在所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(10)被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，接收直線切削刃(2a)的長(zhǎng)度(l)、在xz平面內(nèi)由所述切削刃(2a)相對(duì)于所述x軸形成的第一傾斜角度(θ)、在xy平面內(nèi)由所述切削刃(2)相對(duì)于所述x軸形成的第二傾斜角度(β)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最大半徑(rmax)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最小半徑(rmin)、在xz平面內(nèi)由所述脊線(1b)相對(duì)于所述x軸形成的目標(biāo)角度(θs)；將相對(duì)于所述z軸以大于0°且小于90°的角度傾斜的所述切削刃(2a)定位在切削開始位置；以及通過在所述切削刃與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件(1)接觸的同時(shí)沿著軌跡從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃(2a)來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述切削開始位置的坐標(biāo)表示為(x,y,z)＝(rmax,δy,zmin)，以及所述軌跡表示為(x,y,z)＝(rmax-t,δy-t×tanθ1',zmin+t×tanθ0')，其中，rmax表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最大半徑，rmin表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最小半徑，t表示從0到rmax-rmin變化的變量，θs表示目標(biāo)角度。δy、tanθ1'和tanθ0'滿足表達(dá)式：

δy＝rmaxsinφ

tanθ1'＝tan(φ+γ)

其中，l表示所述切削刃的長(zhǎng)度，θ表示所述第一傾斜角度，以及β表示所述第二傾斜角度。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以精確地制造機(jī)器部件。

(13)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的程序是用于制造以下機(jī)器部件(1)的程序：該機(jī)器部件(1)具有由相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線(10)以大于0°且小于90°的角度傾斜的脊線(1b)限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：在所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(10)被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，接收直線切削刃(2a)的長(zhǎng)度(l)、在xz平面內(nèi)由所述切削刃(2a)相對(duì)于所述x軸形成的第一傾斜角度(θ)、在xy平面內(nèi)由所述切削刃(2)相對(duì)于所述x軸形成的第二傾斜角度(β)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最大半徑(rmax)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最小半徑(rmin)、在xz平面內(nèi)由所述脊線(1b)相對(duì)于所述x軸形成的目標(biāo)角度(θs)；將相對(duì)于所述z軸以大于0°且小于90°的角度傾斜的所述切削刃(2a)定位在切削開始位置；以及通過在所述切削刃(2a)與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件(1)接觸的同時(shí)沿著軌跡從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃(2a)來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述切削開始位置的坐標(biāo)表示為(x,y,z)＝(rmax,δy,zmin)，以及所述軌跡表示為(x,y,z)＝(rmax-t,δy-t×tanθ1',zmin+t×tanθ0')，其中，rmax表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最大半徑，rmin表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的最小半徑，t表示從0到rmax-rmin變化的變量，θs表示目標(biāo)角度。δy、tanθ1'和tanθ0'滿足表達(dá)式：

δy＝rmaxsinφ

tanθ1'＝tan(φ+γ)

其中，l表示所述切削刃的長(zhǎng)度，θ表示所述第一傾斜角度，以及β表示所述第二傾斜角度。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以精確地制造機(jī)器部件。

(14)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的加工方法是用于加工由與旋轉(zhuǎn)軸線(10)平行的母線(1b)限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的方法。該方法包括：在所述旋轉(zhuǎn)軸線(10)被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，將直線切削刃(2a)以在yz平面上相對(duì)于所述z軸以大于0°且小于90°的第一傾斜角度(β)傾斜的狀態(tài)定位在切削開始位置；以及通過在所述切削刃(2a)與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件(1)接觸的狀態(tài)下從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃(2a)，使得所述切削刃(2a)的不同部分依次接觸，來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述切削開始位置包括x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)?；谒龅谝粌A斜角度(β)和在xz平面上由所述切削刃相對(duì)于所述z軸形成的第二傾斜角度(θxz)來確定所述x軸坐標(biāo)和所述y軸坐標(biāo)中的每一者。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以高精度地加工具有由與旋轉(zhuǎn)軸線平行的母線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的機(jī)器部件。

(15)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的記錄介質(zhì)是記錄有程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，所述程序用于制造機(jī)器部件(1)，所述機(jī)器部件(1)具有由與旋轉(zhuǎn)軸線(10)平行的母線(1b)限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：在所述旋轉(zhuǎn)軸線(10)被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，接收在yz平面內(nèi)由直線切削刃(2a)相對(duì)于所述z軸形成的第一傾斜角度(β)、在xz平面內(nèi)由所述切削刃(2a)相對(duì)于所述z軸形成的第二傾斜角度(θxz)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的半徑、所述直線切削刃(2a)的長(zhǎng)度；將所述切削刃(2a)定位在切削開始位置；以及通過在所述切削刃與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件(1)接觸的同時(shí)沿著軌跡從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃(2a)來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述軌跡表示為(x,y,z)＝(r+δx-t×tanθ1',δy-t×tanθ2',zmin+t)，其中，r表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的半徑，t表示從0到zmax-zmin變化的變量，zmin表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述z軸坐標(biāo)的最小值，zmax表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述z軸坐標(biāo)的最大值。δx、δy、tanθ1'和tanθ2'滿足表達(dá)式：

δx＝-r(1-cosθxy)

δy＝-rsinθxy

其中，

其中，β表示所述第一傾斜角度，θxz表示所述第二傾斜角度，以及l(fā)表示所述切削刃(2a)的長(zhǎng)度。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以高精度地加工具有由與旋轉(zhuǎn)軸線平行的母線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的機(jī)器部件。

(16)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的程序是用于制造以下機(jī)器部件(1)的程序：該機(jī)器部件(1)具有由與旋轉(zhuǎn)軸線(10)平行的母線(1b)限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：在所述旋轉(zhuǎn)軸線(10)被定義為z軸、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的徑向方向上的軸線被定義為x軸、與所述z軸和所述x軸都垂直的軸線被定義為y軸的三維正交坐標(biāo)系中，接收在yz平面內(nèi)由直線切削刃(2a)相對(duì)于所述z軸形成的第一傾斜角度(β)、在xz平面內(nèi)由所述切削刃(2a)相對(duì)于所述z軸形成的第二傾斜角度(θxz)、所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的半徑、所述切削刃(2a)的長(zhǎng)度；將所述切削刃(2a)定位在切削開始位置；以及通過在所述切削刃與旋轉(zhuǎn)的所述機(jī)器部件(1)接觸的同時(shí)沿著軌跡從所述切削開始位置進(jìn)給所述切削刃(2a)來加工所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)。所述軌跡表示為(x,y,z)＝(r+δx-t×tanθ1',δy-t×tanθ2',zmin+t)，其中，r表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的半徑，t表示從0到zmax-zmin變化的變量，zmin表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面(1a)的所述z軸坐標(biāo)的最小值，zmax表示所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的所述z軸坐標(biāo)的最大值。δx、δy、tanθ1'和tanθ2'滿足表達(dá)式：

δx＝-r(1-cosθxy)

δy＝-rsinθxy

其中，

其中，β表示所述第一傾斜角度，θxz表示所述第二傾斜角度，以及l(fā)表示所述切削刃(2a)的長(zhǎng)度。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以高精度地加工具有由與旋轉(zhuǎn)軸線平行的母線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的機(jī)器部件。

[本發(fā)明的各實(shí)施例的細(xì)節(jié)]

在下文中，將參考附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例進(jìn)行描述。在下面的附圖中，相同或相應(yīng)的元件具有相同的附圖標(biāo)記，并且將不重復(fù)其描述。為了更好地理解本說明書，附圖中僅示出本發(fā)明的一些構(gòu)成要素。

(第一實(shí)施例)

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的透視圖。如圖1所示，具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的機(jī)器部件1圍繞旋轉(zhuǎn)軸線10旋轉(zhuǎn)。機(jī)器部件1是利用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造方法制造的產(chǎn)品。

圖1示出了表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造方法中的一個(gè)步驟的加工步驟。因此，在圖1所示的步驟中，機(jī)器部件1也可稱為工件。該加工步驟包括切削。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法可以包括其他步驟。制造方法可以包括例如鑄造步驟、組裝步驟和檢查步驟。

在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法中，根據(jù)三維正交坐標(biāo)系來控制切削刃2a的進(jìn)給。在圖1中，z軸對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸線10。x軸和y軸都垂直于z軸并且彼此垂直。x軸可以設(shè)定為確定加工面的直徑的尺寸的方向，在切削加工中也稱為徑向方向。y軸是與x軸和z軸正交的軸，并且稱為例如橫向方向。例如，可以將在車床中定義為x軸、y軸和z軸的軸線應(yīng)用于本發(fā)明的實(shí)施例中的x軸、y軸和z軸。

在本實(shí)施例中，z軸方向被定義為切削刃2a的進(jìn)給方向(垂直進(jìn)給)。x軸的負(fù)方向被定義為切入機(jī)器部件1的方向。y軸方向被定義為與切削刃2a的切削運(yùn)動(dòng)方向相反的方向。

切削刃2a是切削刀具(未在圖1中示出)的一部分。切削刀具可附接到保持件2(工具)上并從保持件2上移除。圖1僅示出了切削刀具的切削刃2a的一部分。當(dāng)不需要區(qū)分切削刃和切削刀具時(shí)，它們統(tǒng)稱為“切削刃”。

切削刃2a相對(duì)于z軸方向以大于0°且小于90°的角度傾斜。切削刃2a沿切削刃2a的進(jìn)給方向相對(duì)于z軸方向傾斜地設(shè)置。切削刃2a在與機(jī)器部件1接觸的同時(shí)，沿著具有x軸分量、y軸分量和z軸分量的軌跡進(jìn)給。由此加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。在從切削開始到切削結(jié)束的期間，切削刃2a的從前端3_1到后端3_5的各個(gè)區(qū)域依次與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a(即加工面)接觸。

在本實(shí)施例中，截頭錐體的表面被定義為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。錐體的表面可以被定義為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a由大于0°且小于90°的角度θa傾斜的脊線1b限定。因脊線1b圍繞旋轉(zhuǎn)軸線10旋轉(zhuǎn)而形成的表面是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。

具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的機(jī)器部件1不受特別限制。在一個(gè)實(shí)施例中，用于構(gòu)造汽車的無級(jí)變速器的滑輪表示機(jī)器部件1。

圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造裝置的構(gòu)造的框圖。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造裝置100可以例如通過計(jì)算機(jī)數(shù)控(cnc)車床來實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，制造裝置100包括輸入單元101、顯示單元102、存儲(chǔ)單元103、控制單元104、驅(qū)動(dòng)單元105、進(jìn)給機(jī)構(gòu)106、保持件2和具有切削刃2a的切削刀具2b。

輸入單元101由用戶操作。輸入單元101接受來自用戶的信息并將信息發(fā)送到控制單元104。來自用戶的信息包括與用戶所選擇的程序有關(guān)的信息、制造機(jī)器部件1(加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a)所需的各種類型的數(shù)據(jù)和來自用戶的命令。

顯示單元102顯示字符、符號(hào)和圖形。顯示單元102可以顯示由輸入單元101接受的信息和控制單元104的操作結(jié)果。

存儲(chǔ)單元103存儲(chǔ)由輸入單元101接收的信息和用于制造機(jī)器部件1的程序。程序包括用于加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的程序。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)單元103由可重寫的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。因此，存儲(chǔ)單元103與記錄有程序的記錄介質(zhì)對(duì)應(yīng)。程序可以通過通信線路提供。在這種情況下，程序也存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中。

控制單元104由構(gòu)造為以集中方式控制制造裝置100的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧?04包括操作單元110。操作單元110基于由輸入單元101接受的信息和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中的信息進(jìn)行數(shù)字操作。例如，作為中央處理單元(cpu)執(zhí)行程序的結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)操作單元110。

驅(qū)動(dòng)單元105驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)106。驅(qū)動(dòng)單元105由控制單元104控制。進(jìn)給機(jī)構(gòu)106構(gòu)造成能夠沿x軸方向、y軸方向和z軸方向進(jìn)給保持件2。

保持件2通過保持切削刀具2b而保持切削刃2a。保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106。在通過切削刃2a加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a期間，保持件2固定在進(jìn)給機(jī)構(gòu)106上，而不能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。因此，在加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a期間，保持件2保持切削刃2a的角度。在除了旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的加工之外的時(shí)段期間(舉例來說，在制造裝置100的維護(hù)期間)，保持件2可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。因此，有利地便于制造裝置100的維護(hù)。

切削刃2a由切削刀具2b的前刀面和后刀面之間的脊線形成。在本發(fā)明的實(shí)施例中，脊線是直線的。切削刃2a是直線的。術(shù)語(yǔ)“直線的”在此表示切削刃2a的形狀是直線的。用于實(shí)現(xiàn)直線切削刃的切削刀具2b的形狀不受特別限制。在一個(gè)實(shí)施例中，切削刀具2b具有三角形形狀。

通過使用直線切削刃進(jìn)行加工比點(diǎn)切削更有利于表面粗糙度和效率。圖3是示出通過點(diǎn)切削切削的加工面的表面粗糙度的曲線圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造方法切削和加工的表面的表面粗糙度的曲線圖。圖3和圖4中的曲線的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的刻度是相同的。

如圖3和圖4所示，當(dāng)切削刃的進(jìn)給速度高時(shí)，在加工面的精度(表面粗糙度)方面根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造方法能夠高于點(diǎn)切削。在點(diǎn)切削中，在從切削開始到切削結(jié)束的時(shí)段期間，切削刃2a的相同區(qū)域與加工面接觸。因此，切削刃快速磨損。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在從切削開始到切削結(jié)束的時(shí)段期間，直線切削刃2a的各個(gè)區(qū)域依次與加工面接觸。磨損因此分布在整個(gè)切削刃2a上。因此，可以延長(zhǎng)切削刃2a的壽命。

下面將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法，特別是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的加工。

1.參數(shù)的定義

圖5是示意性地示出投影在xz平面上的切削刃2a的示意圖。圖6是示意性地示出投影在xy平面上的保持件2和切削刃2a的示意圖。

在圖5中，角度θs表示在xz平面中由機(jī)器部件1的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a相對(duì)于x軸(即加工面)形成的目標(biāo)角度。在下文中，角度θs稱為“目標(biāo)角度θs”。切削刃2a在xz平面中相對(duì)于x軸傾斜角度θ(第一傾斜角度)。在圖5中，rmax表示旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的最大半徑。rmin表示旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的最小半徑。lxz表示切削刃2a在xz平面上的長(zhǎng)度。

角度β表示在xy平面中由切削刃2a相對(duì)于x軸形成的傾斜角度(第二傾斜角度)。在圖6中，lxy表示切削刃2a在xy平面上的長(zhǎng)度。

角度β可以被定義為在xy平面中由保持件相對(duì)于x軸形成的傾斜角度。角度β可以被定義為保持件2從由切削刃2a相對(duì)于x軸形成的角度為0°的狀態(tài)起的傾斜度。在將保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106時(shí)，保持件2可以圍繞與z軸平行的旋轉(zhuǎn)軸線2c旋轉(zhuǎn)。在保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106之后，保持件2基本上不能旋轉(zhuǎn)。

圖7是用于說明切削刃2a在xz平面上的軌跡的示意圖。圖8是用于說明切削刃2a在xy平面上的軌跡的示意圖。參考圖7和圖8，切削刃2a的軌跡在xz平面上相對(duì)于x軸形成角度θ0。切削刃2a的軌跡在xy平面上相對(duì)于x軸形成角度θ1。切削線20形成在x軸上。因此，切削線20對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的脊線1b。

2.未校正軌跡的實(shí)例

當(dāng)切削刃沿著未校正軌跡進(jìn)給時(shí)，在切削刃2a投影在xz平面上的投影圖像(見圖5)中，角度θ(第一傾斜角度)應(yīng)與目標(biāo)角度θs匹配。調(diào)節(jié)切削刃2a的傾斜度，使得當(dāng)保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106時(shí)，角度θ與目標(biāo)角度θs匹配。

例如用諸如千分表等測(cè)量?jī)x器在切削刃2a的兩個(gè)以上部分處測(cè)量切削刃2a的傾斜角度。將墊片等插入到用于刀具的保持件中，以便校正附接角度。當(dāng)保持件2具有用于校正切削刃2a的附接角度的機(jī)構(gòu)時(shí)，測(cè)量切削刃2a的傾斜角度，然后可以用校正機(jī)構(gòu)校正切削刃2a的附接角度。切削刃2a的傾斜角度可以用上述千分表或者諸如預(yù)校正器等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量。

(1)軌跡

圖9是用于說明在未校正軌跡的實(shí)例中的機(jī)器部件1的加工方法的示意圖。如圖9所示，最初，切削刃2a的前端3_1位于切削開始位置?！扒岸恕笔侵盖邢魅?a的首先與機(jī)器部件1接觸的端部。前端3_1在切削開始位置處的坐標(biāo)表示為(x,y,z)＝(rmax,0,zmin)。

通過在切削刃2a與旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件1接觸的同時(shí)進(jìn)給切削刃2a來加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。切削刃2a的前端3_1沿著軌跡(x,y,z)＝(rmax-t,-t×tanθ1,zmin+t×tanθ0)變化。t表示從0到(rmax-rmin)變化的變量。

現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述切削刃2a的前端和后端的初始位置。如圖9所示，切削刃2a的后端3_5是切削刃2a的與前端3_1相反定位的端部?！俺跏嘉恢谩笔侵盖邢鏖_始時(shí)的位置。切削刃2a的前端3_1的初始位置與“切削開始位置”匹配。

圖10是用于說明沿未校正軌跡進(jìn)給切削刃2a時(shí)切削刃2a的前端3_1和后端3_5的初始位置的示意圖。如上所述，切削刃2a的前端3_1的初始位置表示為(rmax,0,zmin)。切削刃2a的后端3_5的初始位置表示為(rmax+lxy×cosβ,0,zmin+lxy×cosθ)。切削刃2a的前端的初始位置與切削刃2a的后端的初始位置之間的差的x軸分量、y軸分量和z軸分量表示為(dx,dy,dz)。dx、dy和dz滿足以下關(guān)系。

dx²+dy²+dz²＝l²

dy＝dxtanβ

dz＝dxtanθ

圖11是用于說明切削刃2a的后端的軌跡的示意圖。切削結(jié)束時(shí)切削刃2a的后端3_5的位置稱為“最終位置”。最終位置對(duì)應(yīng)于切削結(jié)束位置。

如圖11所示，切削刃2a的后端3_5的最終位置表示為(rmin,0,zmax)。切削刃2a的后端3_5的最終位置與初始位置之間的差的x軸分量、y軸分量和z軸分量表示為(δx,δy,δz)。δx、δy和δz滿足以下關(guān)系。

δx＝rmax-rmin-lxycosβ

δy＝lxysinβ

δz＝zmax-zmin

角度θs、θ0和θ1滿足以下關(guān)系。

由旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a相對(duì)于xy平面形成的目標(biāo)角度θs、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的最大半徑rmax和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的最小半徑rmin具有設(shè)計(jì)值。角度β和角度θ具有測(cè)量值。切削刃2a的長(zhǎng)度l具有預(yù)定值。因此，可以在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的加工開始之前獲得這些值。

在圖2所示的制造裝置100中，這些值被輸入到輸入單元101并存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)單元103中?？刂茊卧?04可以根據(jù)上述表達(dá)式由最大半徑rmax、最小半徑rmin、角度β、角度θ和長(zhǎng)度l計(jì)算tanθ0和tanθ1。因此，控制單元104可以計(jì)算切削刃2a的前端3_1的軌跡。

(2)加工結(jié)果

圖12是示出用于監(jiān)測(cè)切削刃2a的軌跡的切削刃2a的五個(gè)區(qū)域的視圖。除了前端3_1和后端3_5之外，切削刃2a的區(qū)域3_2、3_3和3_4被表示為點(diǎn)。區(qū)域3_2、3_3和3_4的位置對(duì)應(yīng)于前端3_1和后端3_5之間的長(zhǎng)度被分成四等份的位置。

圖13是示意性地示出rz平面中的切削刃2a的前端和后端的軌跡的示意圖。“rz平面”是指由旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的半徑和旋轉(zhuǎn)軸線(z軸)確定的平面。圖13示出了由切削刃2a的前端3_1繪制的軌跡4_1和由切削刃2a的后端3_5繪制的軌跡4_5。rz平面上的加工形狀對(duì)應(yīng)于rz平面上的切削刃2a的每個(gè)區(qū)域繪制的軌跡的包絡(luò)線。

圖14是示出當(dāng)切削刃2a的角度θ等于目標(biāo)角度θs時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖15是示出基于圖14所示的計(jì)算結(jié)果的加工面與設(shè)計(jì)面之間的在z軸方向上的差δz的視圖。曲線圖中的曲線分別與切削刃2a的前端3_1、后端3_5和區(qū)域3_2至3_4對(duì)應(yīng)。如圖14和圖15所示，當(dāng)切削刃2a的角度θ等于目標(biāo)角度θs時(shí)，滿足δz＝0的條件?？梢酝ㄟ^切削和加工形成設(shè)計(jì)面。

圖16是示出當(dāng)切削刃2a的角度θ大于目標(biāo)角度θs時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖17是表示基于圖16所示的計(jì)算結(jié)果的加工面(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a)與設(shè)計(jì)面11之間的在z軸方向上的差δz的視圖。如圖16和圖17所示，當(dāng)滿足θ>θs的條件時(shí)，隨著半徑r變小，δz在正方向上增大。當(dāng)滿足θ>θs的條件時(shí)，保留有未加工部分。

圖18是示出當(dāng)切削刃2a的角度θ小于目標(biāo)角度θs時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖19是表示基于圖18所示的計(jì)算結(jié)果的加工面(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a)與設(shè)計(jì)面11之間的在z軸方向上的差δz的視圖。如圖18和圖19所示，當(dāng)滿足θ<θs的條件時(shí)，隨著半徑r變小，δz在負(fù)方向上增大。當(dāng)滿足θ<θs的條件時(shí)，切削過度。

如圖14至圖19所示，為了通過切削加工來形成設(shè)計(jì)面，切削刃2a的角度θ應(yīng)與目標(biāo)角度θs匹配。然而，實(shí)際上通常難以使切削刃2a的角度θ與目標(biāo)角度θs匹配。當(dāng)角度θ偏離于目標(biāo)角度θs時(shí)，保留有未加工部分或切削過度。

當(dāng)采用具有用于調(diào)節(jié)切削刃2a的傾斜度的機(jī)構(gòu)(例如，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu))的保持件時(shí)，可以在保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106之后調(diào)節(jié)切削刃2a的角度θ。然而，這種機(jī)構(gòu)的一部分在剛度方面與保持件2的其他部分相比較低。因此，當(dāng)切削硬質(zhì)材料(例如，硬化鋼材料)時(shí)，切削刃2a的傾斜度可能變化。當(dāng)切削刃2a的傾斜度變化時(shí)，更加難以按照設(shè)計(jì)加工機(jī)器部件。

3.校正切削開始位置和校正軌跡的實(shí)例

在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，根據(jù)切削刃2a的角度θ和角度β校正切削開始位置和軌跡。

(1)切削開始位置和軌跡的校正

圖20是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的xy平面圖。圖21是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的rz平面圖。如圖20所示，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，切削開始位置沿y軸方向從x軸上的位置偏移校正量δy。切削開始位置的坐標(biāo)(即切削刃2a的前端3_1的初始位置)表示為(rmax,δy,zmin)。如圖21所示，切削刃2a相對(duì)于z軸以大于0°且小于90°的角度傾斜。

然后，進(jìn)給切削刃2a以加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。切削刃2a的前端3_1的坐標(biāo)(x,y,z)沿著軌跡(rmax-t,δy-t×tanθ1',zmin+t×tanθ0')變化。t表示從0到(rmax-rmin)變化的變量。因此，軌跡在x軸、y軸和z軸的所有方向上具有移動(dòng)量。切削刃的軌跡方向是橫向于x軸、y軸和z軸中的每一者的方向。切削線20相對(duì)于xy平面上的x軸形成角度φ，并穿過xy坐標(biāo)系的原點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，切削開始位置沿y軸方向移動(dòng)δy。角度θ0和θ1用角度θ'0和θ'1代替。因此，如圖21所示，在rz平面上，加工面的角度可以與目標(biāo)角度θs匹配。因此，可以精確地制造機(jī)器部件1。此外，可以減少對(duì)用于操作制造裝置100的程序的修改。

現(xiàn)在將詳細(xì)描述校正量δy和角度θ'0和θ'1的確定。

圖22是用于說明沿校正軌跡進(jìn)給切削刃2a時(shí)切削刃2a的前端3_1和后端3_5的初始位置的視圖。參考圖22，切削刃2a的前端3_1位于xy平面上具有半徑rmax的圓周上。將前端3_1與原點(diǎn)相連的直線相對(duì)于xy平面上的x軸形成角度φ。切削刃2a的前端3_1的位置表示為(rmaxcosφ,rmaxsinφ,zmax)。

x'軸和y'軸是由x軸和y軸圍繞z軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度φ而產(chǎn)生的軸。角度φ是指當(dāng)在x'z平面上切削刃2a的附接角度與目標(biāo)角度θs匹配時(shí)的角度。在x'y'z坐標(biāo)系中，切削刃2a的前端3_1的初始位置與切削刃2a的后端3_5的初始位置之間的差的x軸分量、y軸分量和z軸分量表示為(dx',dy',dz)。dx'、dy'和dz滿足以下關(guān)系。下文所示的dx、dy和dz是指當(dāng)沿著未校正軌跡進(jìn)給切削刃時(shí)切削刃2a的前端的初始位置與切削刃2a的后端的初始位置之間的差的x軸分量、y軸分量和z軸分量(參見圖10)。

dx＝lxycosβ

dz＝dxtanθ

dx'＝lxycos(φ+β)

以下關(guān)系進(jìn)一步得到滿足。

為了滿足

得到滿足。

下面的關(guān)系由上述表達(dá)式導(dǎo)出。

δy＝rmaxsinφ

圖23是用于說明切削刃2a的后端3_5的軌跡的示意圖。如圖23所示，切削刃2a在x'z平面上的投影圖像相對(duì)于x'軸傾斜。切削刃2a的傾斜角度與目標(biāo)角度θs匹配。

在x'y'z坐標(biāo)系中，切削刃2a的后端3_5的最終位置與初始位置之間的差的x軸分量、y軸分量和z軸分量表示為(δx',δy',δz)。δx'、δy'和δz滿足以下關(guān)系。

δx'＝rmax-rmin-lxycos(φ+β)

δy'＝lxysin(φ+β)

δz＝zmax-zmin

δx'、δy'和δz通過用(β+φ)代替δx、δy和δz處的角度β導(dǎo)出。

再次參考圖22，由切削刃2a的后端3_5的軌跡相對(duì)于x'軸形成的角度表示為γ。利用上述表達(dá)式，角度θ'1表示為如下表達(dá)式。

θ1'＝γ+φ

δx'在原始xy坐標(biāo)系中表示為如下表達(dá)式。

δx＝δx'cosφ-δy'sinφ＝(cosφ-sinφtanγ)δx'

因此，角度θ'0表示為如下表達(dá)式。

圖24是說明切削刃2a在xz平面上的校正軌跡的視圖。圖25是說明切削刃2a在xy平面上的校正軌跡的視圖。參考圖24和圖25，角度θ'0和角度θ'1是用于在制造裝置100(參照?qǐng)D2)中加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的程序的角度(程序角度)。角度γ是指xy平面上的切削刃2a的軌跡與切削線20之間形成的角度。角度φ是指在xy平面上切削線20與x軸之間形成的角度。長(zhǎng)度lxy是指切削刃2a在xy平面上的投影圖像的長(zhǎng)度。

角度γ、角度φ和長(zhǎng)度lxy表示為如下表達(dá)式。

根據(jù)以下表達(dá)式，根據(jù)角度γ和角度φ求得校正量δy、tanθ0'和tanθ1'。

δy＝rmaxsinφ...(4)

tanθ1′＝tan(φ+γ)...(5)

(2)加工結(jié)果

圖26是示出當(dāng)切削刃2a的角度θ大于目標(biāo)角度θs時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖27是示出當(dāng)切削刃2a的角度θ小于目標(biāo)角度θs時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖26和圖27示出了切削刃2a的前端3_1、后端3_5和區(qū)域3_2、3_3和3_4的軌跡。在角度θ大于目標(biāo)角度θs的實(shí)例和角度θ小于目標(biāo)角度θs的實(shí)例中的任一者中，在從切削開始到切削結(jié)束的時(shí)段期間，δz可以保持為0。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，可以加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a，使得脊線1b相對(duì)于xy平面形成目標(biāo)角度θs。

根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，只要切削刃2a的角度θ和角度β都保持相同的值，就不需要進(jìn)一步校正切削開始位置和軌跡。由于保持件2構(gòu)造為防止切削刃2的旋轉(zhuǎn)，因此能夠維持切削刃2a的角度θ和角度β。通過沿著軌跡從設(shè)定的切削開始位置進(jìn)給切削刃2a，可以重復(fù)地制造高精度的機(jī)器部件。如前所述，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在從切削開始到切削結(jié)束的時(shí)段期間，直線切削刃2a的各個(gè)區(qū)域依次與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a接觸。因此，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的表面粗糙度和切削刃的壽命也很優(yōu)異。

圖28是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造方法的流程圖。如圖28所示，在步驟s01中，將切削刀具2b附接到保持件2上。將保持件2附接到制造裝置100(進(jìn)給機(jī)構(gòu)106)上。

在步驟s10中，測(cè)量角度β和角度θ。由于可以使用各種已知方法來測(cè)量角度β和角度θ，所以這里不再重復(fù)詳細(xì)描述。例如，用諸如千分表或預(yù)校正器等測(cè)量?jī)x器測(cè)量角度β和角度θ。

當(dāng)控制單元104讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中的程序時(shí)，執(zhí)行步驟s20至s40中的處理。在步驟s20中，控制單元104控制顯示單元102使顯示部分顯示畫面，從而邀請(qǐng)用戶輸入加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a所需的值。用戶通過操作輸入單元101將最大半徑rmax、最小半徑rmin、角度θs、角度β，角度θ和長(zhǎng)度l的值輸入到輸入單元101中。輸入單元101接受這些值。由輸入單元101接受的值例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中。由輸入單元101接受的值可以存儲(chǔ)在控制單元104中，或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103和控制單元104這兩者中。

在步驟s30中，控制單元104計(jì)算切削刃2a的切削開始位置和軌跡。例如，操作單元110計(jì)算δy、tanθ'0和tanθ'1。具體而言，操作單元110根據(jù)上述表達(dá)式(1)至表達(dá)式(3)計(jì)算長(zhǎng)度lxy、角度γ和角度φ。操作單元110根據(jù)上述表達(dá)式(4)至表達(dá)式(6)計(jì)算長(zhǎng)度δy、tanθ'0和tanθ'1。δy、tanθ'0和tanθ'1存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中。根據(jù)程序的內(nèi)容，角度θ'0和/或角度θ'1可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中。

在步驟s40中，加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a?？刂茊卧?04通過控制驅(qū)動(dòng)單元105控制進(jìn)給機(jī)構(gòu)106。因此，控制保持件2的進(jìn)給?？刂茊卧?04控制切削刃2a的進(jìn)給。

最初，控制單元104將切削刃2a的前端3_1定位在切削開始位置(rmax,δy,zmin)(步驟s41)。然后，控制單元104進(jìn)給切削刃2a，使得切削刃2a的前端3_1的位置沿軌跡(rmax-t,δy-t×tanθ'1,zmin+t×tanθ'0)變化(步驟s42)。在步驟s42中，控制單元104使切削刃2a移動(dòng)，使得切削刃2a的前端3_1在變量t從0到(rmax-rmin)變化的同時(shí)位于由變量t確定的坐標(biāo)處。

在第二次和稍后的加工中，重復(fù)步驟s40中的處理。控制單元104從存儲(chǔ)單元103讀取δy、tanθ'0和tanθ'1，并且執(zhí)行步驟s41和s42中的處理。在重復(fù)相同處理的同時(shí)，控制單元104可以存儲(chǔ)δy、tanθ'0和tanθ'1。

根據(jù)圖28所示的流程，控制單元104在步驟s40中的處理之前計(jì)算δy、tanθ'0和tanθ'1，然后計(jì)算切削開始位置和軌跡。然而，控制單元104也可以在步驟s41中計(jì)算校正量δy，并且可以在步驟s42中計(jì)算tanθ'0和tanθ'1?？梢栽谛枰邢鏖_始位置和軌跡的步驟中計(jì)算切削開始位置和軌跡。

在步驟s40之后或在步驟s01之前，可以執(zhí)行制造機(jī)器部件1所需的其它步驟。例如，在步驟s40之后，可以執(zhí)行用于檢查機(jī)器部件1的檢查步驟。

執(zhí)行步驟s20和步驟s30中的處理的計(jì)算機(jī)不限于制造裝置100的控制單元104。設(shè)置在制造裝置100外部的計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行步驟s20和步驟s30中的處理。在這種情況下，可以在步驟s40之前添加接收δy、tanθ'0和tanθ'1的步驟。例如，可以應(yīng)用諸如通過用戶對(duì)輸入單元101的操作或經(jīng)由通信線路對(duì)數(shù)據(jù)的傳送等各種已知方法，以向控制單元104輸入δy、tanθ'0和tanθ'1。

根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的切削開始位置和軌跡的計(jì)算可以包括滿足θ＝θs的條件的實(shí)例。當(dāng)滿足θ＝θs的條件時(shí)，滿足θ'0＝θ0和θ'1＝θ1的條件。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，不僅可以在角度θ與目標(biāo)角度θs不同的實(shí)例中，而且也可以在角度θ等于目標(biāo)角度θs的實(shí)例中計(jì)算切削開始位置和軌跡。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，可以基于角度θ和β的測(cè)量值和預(yù)定值(切削刃2a的長(zhǎng)度l、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的最大半徑rmax、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的最小半徑和目標(biāo)角θs)計(jì)算切削開始位置和軌跡。

可以通過使用圖1所示的角度θa而不是目標(biāo)角θs來計(jì)算切削開始位置和軌跡。理想的是，滿足θa+θs＝90°的條件。因此，角度θs可以用(90-θa)代替。在由x軸、y軸和z軸中的兩者確定的平面中，相對(duì)于一個(gè)軸的傾斜角度可以用相對(duì)于另一軸的傾斜角度代替。在這種情況下，也可以導(dǎo)出表達(dá)式(1)至表達(dá)式(6)。

(第二實(shí)施例)

圖29是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的透視圖。在本實(shí)施例中，機(jī)器部件1是圓柱形的。圓柱的側(cè)面被定義為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a由與旋轉(zhuǎn)軸線10平行的母線限定。母線對(duì)應(yīng)于脊線1b。通過圍繞旋轉(zhuǎn)軸線10旋轉(zhuǎn)母線而形成的表面是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。

例如，軸件被定義為機(jī)器部件1。然而，機(jī)器部件1的類型不受特別限制。圖29所示的柱可以是機(jī)器部件1的一部分。機(jī)器部件1可以是中空的。機(jī)器部件1可以是圓筒形的。

由于根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造裝置的構(gòu)造類似于圖2所示的構(gòu)造，因此不再重復(fù)進(jìn)一步的說明。下面將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法，特別是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的加工。

1.參數(shù)的定義

圖30是示意性地示出投影在yz平面上的切削刃2a的示意圖。如圖30所示，角度β(＝θyz)表示由在yz平面中切削刃2a相對(duì)于z軸形成的傾斜角度(第一傾斜角度)。lyz表示切削刃2a在yz平面上的投影的長(zhǎng)度。r表示旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的半徑。zmax表示旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的z坐標(biāo)的最大值。zmin表示旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的z坐標(biāo)的最小值。z＝zmin定義為z軸原點(diǎn)的位置。滿足zmin＝0的條件。在下文中，zmax也稱為機(jī)器部件1的高度。

角度β可以被定義為在yz平面中相對(duì)于z軸形成的保持件2的傾斜角度。角度β可以被定義為保持件2從由切削刃2a相對(duì)于z軸形成的角度為90°的狀態(tài)起的傾斜度。在將保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106時(shí)，保持件2可以在yz平面中圍繞與x軸平行的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。在保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106之后，保持件2不能沿著與x軸平行的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。

圖31是示意性地示出投影在xz平面上的切削刃2a的示意圖。如圖31所示，角度θxz表示在xz平面上由切削刃2a相對(duì)于z軸形成的傾斜角度(第二傾斜角度)。切削刀具2b附接到保持件2，使得角度θxz盡可能接近于0°。lxz表示切削刃2a在xz平面上的投影圖像的長(zhǎng)度。

圖32是示意性地示出投影在xy平面上的切削刃2a的示意圖。如圖32所示，角度θxy表示在xy平面上由切削刃2a相對(duì)于y軸形成的傾斜角度。lxy表示切削刃2a在xy平面上的投影圖像的長(zhǎng)度。

圖32所示的圓表示投影在xy平面上的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。切削刃2a沿著圓的切線在xy平面上移動(dòng)。在切削開始時(shí)切削刃2a的前端3_1的位置對(duì)應(yīng)于圓的切點(diǎn)。

在圖30到圖32中，滿足β>0，θxz>0和θxy>0的條件?；谇邢鞯毒?b在保持件2上的附接，角度θxz可以具有負(fù)值(θxz<0)。

切削刃2a的前端3_1的初始位置與切削刃2a的后端3_5的初始位置之間的差的x軸分量、y軸分量和z軸分量表示為(dx,dy,dz)。定義角度θxy、θxz和θyz的符號(hào)，以滿足下面的關(guān)系式。

dy＝dztanθyz＝dztanβ

dx＝dztanθxz

dx＝dytanθxy

角度θxy、θxz和θyz(＝β)滿足以下關(guān)系。

從tanθxy＝tanθxz/tanβ可以看出，可以基于角度θxz和β求得xy平面中的切削刃2a的角度θxy。因此，將角度θxy輸入制造裝置100不是必須的。

lyz，lxz和lxy表示為以下表達(dá)式：

dx²+dy²+dz²＝l²

其中，l表示切削刃2a的長(zhǎng)度。

可以從接觸阻力和表面粗糙度的觀點(diǎn)來設(shè)定角度β。圖33是用于說明yz平面上的切削刃的角度β的視圖。參考圖33，當(dāng)切削刃2a投影在rz平面上時(shí)，投影圖像是彎曲的?！皉z平面”是指由旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的半徑(r)和旋轉(zhuǎn)軸線(z)限定的平面。

隨著角度β變大，切削刃2a的投影圖像的曲率變小，因此切削寬度變大。隨著角度β變小，切削刃2a的投影圖像的曲率變大，因此切削寬度變小。

當(dāng)角度β變大時(shí)，切削寬度變大，因此切削刃2a的接觸阻力變高。另一方面，加工面的表面粗糙度變小。相反，當(dāng)角度β變小時(shí)，切削寬度變小，因此切削刃2a的接觸阻力變低。然而，加工面的表面粗糙度變大。

通過如上所述那樣改變角度β，接觸阻力和表面粗糙度將變化。接觸阻力與表面粗糙度之間存在平衡。因此，可以確定角度β，使得接觸阻力和表面粗糙度都處于所需水平。

當(dāng)角度β設(shè)定為0°時(shí)，切削刃2a取向在與機(jī)器部件1的旋轉(zhuǎn)方向垂直的方向上，因此接觸阻力較高。當(dāng)角度β設(shè)定為90°時(shí)，切削刃2a取向在機(jī)器部件1的旋轉(zhuǎn)方向上，因此機(jī)器部件1的加工變得困難。因此，在本實(shí)施例中，角度β被確定為滿足0°<β<90°的條件。角度β優(yōu)選地滿足20°≤β≤70°的條件。角度β更優(yōu)選地滿足30°≤β≤60°的條件，并且角度β更優(yōu)選地設(shè)定為45°。

2.未校正軌跡的實(shí)例

當(dāng)沿著未校正軌跡進(jìn)給切削刃2a時(shí)，在切削刃2a的xz平面上的投影圖像中角度θxz應(yīng)與0°匹配。為了滿足這種條件，應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)切削刃2a的角度，使得當(dāng)保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106時(shí)角度θxz等于0°。例如，應(yīng)用第一實(shí)施例中所舉例的方法。

(1)軌跡

圖34是用于說明在未校正軌跡的實(shí)例中機(jī)器部件1的加工方法的yz平面圖。圖35是用于說明在未校正軌跡的實(shí)例中機(jī)器部件1的加工方法的xz平面圖。

如圖34所示，最初，切削刃2a的前端3_1位于切削開始位置。如圖34和圖35所示，在三維正交坐標(biāo)系中，將未校正軌跡的實(shí)例中的切削開始位置設(shè)置為原點(diǎn)。

通過在切削刃2a與旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件1接觸的同時(shí)進(jìn)給切削刃2a來加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。如圖35所示，切削刃2a在xz平面上的投影圖像與z軸平行(即θxz＝0)。

切削刃2a在xz平面中直線地移動(dòng)，并在yz平面中直線地移動(dòng)。在下面的描述中，術(shù)語(yǔ)“xz程序角度”是指在xz平面中切削刃2a的移動(dòng)方向與z軸之間形成的角度。術(shù)語(yǔ)“yz程序角度”是指在yz平面中切削刃2a的移動(dòng)方向與z軸之間形成的角度。

在非校正軌跡的實(shí)例中的xz程序角度和yz程序角度分別表示為θ1和θ2。角度θ1和θ2可以表示為下面的表達(dá)式。

θ1＝0

圖36是用于說明yz平面上的程序角度θ2與第一傾斜角度β之間的關(guān)系的視圖。圖36示出了三角形。三角形的一邊的長(zhǎng)度為zmax。三角形的另一邊對(duì)應(yīng)于切削刃2a。因此，該邊的長(zhǎng)度用lyz表示。這兩邊之間形成的角度表示為β。

從切削刃2a的后端3_5向長(zhǎng)度為zmax-zmin的一邊引出法線。該法線的長(zhǎng)度為lyzsinβ。因此，滿足tanθ2＝(lyzsinβ)/(zmax-zmin-lyzcosβ)的關(guān)系。

圖37是用于說明在未校正軌跡的實(shí)例中機(jī)器部件1的加工方法的xy平面圖。參考圖37，由于滿足了θxy＝0的條件，因此切削刃2a平行于y軸移動(dòng)。

當(dāng)軌跡未被校正時(shí)，根據(jù)以下步驟加工機(jī)器部件1。

(a)切削刀具2b附接到保持件2，使得xz平面中的切削刃2a的傾斜角度設(shè)定為0°，并且保持件2附接到進(jìn)給機(jī)構(gòu)106。

(b)計(jì)算程序角度θ2(θxz＝0)。

(c)切削刃2a的前端3_1位于切削開始位置(x,y,z)＝(r,0,zmin)。

(d)切削刃的前端3_1的坐標(biāo)沿軌跡(x,y,z)＝(r,-t×tanθ2,zmin+t)移動(dòng)。t表示從0到(zmax-zmin)變化的變量。由于軌跡的x軸分量是恒定的，因此切削刃2a在xy平面上平行于y軸移動(dòng)。

(2)加工結(jié)果

圖38是示意性地示出rz平面上的切削刃2a的前端和后端的軌跡的示意圖。圖38示出了由切削刃2a的前端3_1繪制的軌跡4_1和由切削刃2a的后端3_5繪制的軌跡4_5。rz平面上的加工形狀對(duì)應(yīng)于rz平面上的切削刃2a的每個(gè)區(qū)域繪制的軌跡的包絡(luò)線。

圖39是示出當(dāng)切削刃2a的第二傾斜角度θxz等于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖40是表示基于圖39所示的計(jì)算結(jié)果的加工面與設(shè)計(jì)面之間的在r軸方向上的差δr的視圖。曲線圖中的曲線分別與切削刃2a的前端3_1、后端3_5和區(qū)域3_2至3_4(參見圖12)對(duì)應(yīng)。如圖39和圖40所示，當(dāng)角度θxz等于0°時(shí)，滿足δr＝0的條件?？梢酝ㄟ^切削和加工形成設(shè)計(jì)面。

圖41是示出當(dāng)切削刃2a的第二傾斜角度θxz小于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖42是表示基于圖41所示的計(jì)算結(jié)果的加工面(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a)與設(shè)計(jì)面11之間的在r軸方向上的差δr的視圖。如圖41和圖42所示，當(dāng)滿足θxz<0的條件時(shí)，隨著z變大，δr在負(fù)方向上增大。當(dāng)滿足θxz<0的條件時(shí)，切削過度。

圖43是示出當(dāng)切削刃2a的第二傾斜角度θxz大于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖44是表示基于圖43所示的計(jì)算結(jié)果的加工面(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a)與設(shè)計(jì)面11之間的在r軸方向上的差δr的視圖。如圖43和圖44所示，當(dāng)滿足θxz>0的條件時(shí)，隨著z變大，δr在正方向上增大。當(dāng)滿足θxz>0的條件時(shí)，保留有未加工部分。圖41和圖43中的橫坐標(biāo)示出了將zmin定義為基準(zhǔn)時(shí)z軸方向上的位置。

如圖40至圖44所示，為了通過切削加工來形成設(shè)計(jì)面，切削刃2a的角度θxz應(yīng)與0°匹配。然而，實(shí)際上通常難以使切削刃2a的角度θxz與0°匹配。當(dāng)切削刃2a的角度θxz偏離于0°時(shí)，保留有待加工對(duì)象物的未加工部分或待加工對(duì)象物的切削過度。

3.校正切削開始位置和校正軌跡

在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，根據(jù)切削刃2a的角度β和角度θxz校正切削開始位置和軌跡。

(1)切削開始位置和軌跡的校正

圖45是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的xy平面圖。圖46是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的yz平面圖。圖47是用于示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的xz平面圖。

如圖45至圖47所示，在本發(fā)明的實(shí)施例中，切削開始位置在x軸上偏移校正量|δx|和在y軸方向上偏移校正量|δy|。滿足δx＝δy＝0的條件時(shí)的切削開始位置對(duì)應(yīng)于滿足θxz＝0°的條件時(shí)的切削開始位置(r,0,zmin)。切削開始位置的校正量δx和δy可以表示為以下表達(dá)式。

δx＝-r(1-cosθxy)...(7)

δy＝-rsinθxy...(8)

其中，

根據(jù)圖46和圖47，滿足β>0和θxz>0的條件。即滿足θxz>0，δy<0和δx<0的條件。

然后，進(jìn)給切削刃2a以加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。切削刃2a的前端3_1的坐標(biāo)(x,y,z)根據(jù)程序角度θ1'和θ2'而變化。軌跡在x軸、y軸和z軸的所有方向上具有移動(dòng)量。切削刃的軌跡方向是橫向于x軸、y軸和z軸中的每一者的方向。

切削線20對(duì)應(yīng)于切削刃2a的與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a接觸的一部分的軌跡。切削線20對(duì)應(yīng)于將切削開始位置處的切削刃2a的前端3_1和切削結(jié)束位置處的切削刃2a的后端3_5彼此連接的直線。切削線20與z軸平行。

切削線20在yz平面上沿y軸的正方向從z軸偏移δy。切削線20在xz平面上沿x軸的正方向從z軸偏移δx。

根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，切削開始位置沿y軸方向移動(dòng)δy并沿x軸方向偏移δx。用程序角度θ1'和θ2'代替程序角度θ1和θ2。因此，在xz平面中，加工面可以與設(shè)計(jì)面匹配。因此，可以精確地制造機(jī)器部件1。此外，可以減少對(duì)用于操作制造裝置100的程序的修改。

表達(dá)式(7)和(8)示出了δx和δy將基于tanβ和tanθxz而變化。切削開始位置的x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)分別包括δx和δy。因此，切削開始位置的x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)分別取決于角度β和角度θxz。因此，可以高精度地加工具有由與旋轉(zhuǎn)軸線平行的母線限定的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面的機(jī)器部件。

程序角度θ1'和θ2'可以表示為下面的表達(dá)式。

滿足θ2'＝θ2的條件。程序角度θ1'按照以下方式求得。當(dāng)切削刃2a的前端3_1位于切削開始位置時(shí)，切削刃2a的后端3_5的高度(z軸方向的位置)表示為lxzcosθxz。從切削線20到切削刃2a的后端3_5的距離表示為lxzsinθxz。

假想線21是穿過切削刃2a的后端3_5并與切削線20和z軸平行的直線。因此，假想線21與切削線20之間的距離等于lxzsinθxz。

程序角度θ1'等于由切削刃2a的后端3_5在xz平面上的軌跡相對(duì)于假想線21形成的角度。假想線21與切削線20平行。因此，程序角度θ1'等于由切削刃2a的后端3_5在xz平面上的軌跡相對(duì)于假想線21形成的角度。

由切削刃2a的后端3_5在xz平面上的軌道、切削線20、切削開始時(shí)從切削刃2a的后端3_5的位置延伸到切削線20的法線形成三角形。對(duì)于該三角形而言，滿足tanθ1'＝lxzsinθxz/(zmax-zmin-lxzcosθxz)的關(guān)系。

(2)加工結(jié)果

圖48是示出當(dāng)切削刃2a的第二傾斜角度θxz小于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。圖49是示出當(dāng)切削刃2a的第二傾斜角度θxz大于0°時(shí)rz平面上的加工形狀的計(jì)算結(jié)果的視圖。

圖48和圖49示出了切削刃2a的前端3_1、后端3_5和區(qū)域3_2、3_3和3_4(參見圖12)的軌跡。在角度θxz小于0°的實(shí)例和角度θxz大于0°的實(shí)例中的任一者中，在從切削開始到切削結(jié)束的時(shí)段期間，δr可以保持為0。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，可以按照設(shè)計(jì)加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a。

(3)制造方法

圖50是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造方法的流程圖。圖50所示的每個(gè)步驟中的處理基本上與圖28所示的相應(yīng)步驟中的處理相同。在步驟s01中，將切削刀具2b附接到保持件2上。將保持件2附接到制造裝置100(進(jìn)給機(jī)構(gòu)106)上。

在步驟s10中，測(cè)量角度θxz。由于可以使用各種已知方法來測(cè)量角度θxz，所以這里不再重復(fù)詳細(xì)描述。例如，用諸如千分表或預(yù)校正器等測(cè)量?jī)x器測(cè)量角度θxz。角度β是預(yù)定的。然而，也可以與角度θxz一起測(cè)量角度β。

當(dāng)控制單元104讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中的程序時(shí)，執(zhí)行步驟s20至s40中的處理。在步驟s20中，控制單元104控制顯示單元102，以使顯示單元顯示畫面，從而邀請(qǐng)用戶輸入加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a所需的值。用戶通過操作輸入單元101將旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的z軸坐標(biāo)的最大值z(mì)max、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a的z軸坐標(biāo)的最小值z(mì)min、角度β，角度θxz和長(zhǎng)度l的值輸入到輸入單元101中。輸入單元101接受這些值。由輸入單元101接受的值例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中。由輸入單元101接受的值可以存儲(chǔ)在控制單元104中，或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103和控制單元104這兩者中。

在步驟s30中，控制單元104計(jì)算切削刃2a的切削開始位置和軌跡。例如，操作單元110根據(jù)表達(dá)式(7)至(10)計(jì)算δx、δy、tanθ1'和tanθ2'。δx、δy、tanθ1'和tanθ2'存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中。根據(jù)程序的內(nèi)容，角度θ1'和/或角度θ2'可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中。作為選擇，軌跡的起點(diǎn)坐標(biāo)(切削開始位置)和軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)(切削結(jié)束位置)可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中。

在步驟s40中，加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面1a?？刂茊卧?04通過控制驅(qū)動(dòng)單元105控制進(jìn)給機(jī)構(gòu)106。因此，控制保持件2的進(jìn)給?？刂茊卧?04控制切削刃2a的進(jìn)給。

最初，控制單元104將切削刃2a的前端3_1定位在切削開始位置(r+δx,δy,zmin)(步驟s41)。切削開始位置的x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)取決于第一傾斜角度β和第二傾斜角度θxz。因此，步驟s41可以包括定位切削刃2a的前端3_1，使得切削刃2a的前端3_1的x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)基于第一傾斜角度β和第二傾斜角度θxz。

然后，控制單元104進(jìn)給切削刃2a，使得切削刃2a的前端3_1的位置沿軌跡(r+δx-t×tanθ1',δy-t×tanθ2',zmin+t)變化(步驟s42)。在步驟s42中，控制單元104使切削刃2a移動(dòng)，使得切削刃2a的前端3_1在變量t從0到(zmax-zmin)變化的同時(shí)位于由變量t確定的坐標(biāo)處。

在第二次和稍后的加工中，重復(fù)步驟s40中的處理。控制單元104從存儲(chǔ)單元103讀取δx、δy、tanθ1'和tanθ2'，并且執(zhí)行步驟s41和s42中的處理。在重復(fù)相同處理的同時(shí)，控制單元104可以存儲(chǔ)δx、δy、tanθ1'和tanθ2'。

根據(jù)圖50所示的流程，控制單元104在步驟s40中的處理之前計(jì)算δx、δy、tanθ1'和tanθ2'，然后計(jì)算切削開始位置和軌跡。然而，控制單元104也可以在步驟s41中計(jì)算校正量δx和δy，并且可以在步驟s42中計(jì)算tanθ1'和tanθ2'?？梢栽谛枰邢鏖_始位置和軌跡的步驟中計(jì)算切削開始位置和軌跡。

在步驟s40之后或在步驟s01之前，可以執(zhí)行制造機(jī)器部件1所需的其它步驟。例如，在步驟s40之后，可以執(zhí)行用于檢查機(jī)器部件1的檢查步驟。

執(zhí)行步驟s20和步驟s30中的處理的計(jì)算機(jī)不限于制造裝置100的控制單元104。設(shè)置在制造裝置100外部的計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行步驟s20和步驟s30中的處理。在這種情況下，可以在步驟s40之前添加接收δx、δy、tanθ1'和tanθ2'的步驟。例如，可以應(yīng)用諸如通過用戶對(duì)輸入單元101的操作或經(jīng)由通信線路對(duì)數(shù)據(jù)的傳送等各種已知方法，以向控制單元104輸入δx、δy、tanθ1'和tanθ2'。

當(dāng)滿足θxz＝0的條件時(shí)，滿足θ1'＝0和θ2'＝θ2的條件。因此，基于表達(dá)式(7)至(10)的切削開始位置和軌跡的計(jì)算可以包括滿足θxz＝0的條件的實(shí)例(參見圖35)。

定義為角度β、θyz和θxz的基準(zhǔn)的軸可以分別設(shè)定為y軸、x軸和z軸。相對(duì)于一個(gè)軸的傾斜角度可以用相對(duì)于另一軸的傾斜角度代替。在這種情況下，也可以導(dǎo)出表達(dá)式(7)至表達(dá)式(10)。

x軸、y軸和z軸的方向不限于各個(gè)附圖所示的方向。x軸、y軸和z軸中的每一者的正方向可以與圖中所示的取向相反。x軸、y軸和z軸也可以互換。

本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例也可應(yīng)用于工件的加工，而不限于機(jī)器部件。

應(yīng)理解的是，本文所公開的實(shí)施例在各個(gè)方面中是說明性的和非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)限定，而非由上述實(shí)施例限定，并且本發(fā)明意圖包括在與權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)等同范圍和含義內(nèi)的任意修改。

附圖標(biāo)記列表

1機(jī)器部件；1a旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面；1b脊線(母線)；2保持件；2a切削刃；2b切削刀具；2c旋轉(zhuǎn)軸線(保持件)；3_1前端(切削刃)；3_5后端(切削刃)；3_2至3_4區(qū)域(切削刃)；4_1、4_5軌跡；10旋轉(zhuǎn)軸線；11設(shè)計(jì)面；20切削線；100制造裝置；101輸入單元；102顯示單元；103存儲(chǔ)單元；104控制單元；105驅(qū)動(dòng)單元；106進(jìn)給機(jī)構(gòu)；110操作單元；以及s01、s10、s20、s30、s40、s41、s42步驟。