專利名稱：圓柱形構(gòu)件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電照相復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)、傳真機(jī)、印刷機(jī)等成像裝置的諸如電照相光敏鼓或顯影套筒一類圓柱形構(gòu)件，以及制造這類圓柱形構(gòu)件的方法和裝置。
一般地說，其表面精加工到預(yù)定表面粗糙度的一種圓柱形構(gòu)件用作電照相復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)、傳真機(jī)、印刷機(jī)等成像裝置的電照相光敏鼓或顯影套筒。這種電照相光敏鼓是在已精加工到預(yù)定表面粗糙度的鼓基體表面形成一層光敏膜而制成的。如果鼓基體表面精度或尺寸精度很低，則光敏膜不均勻，這就導(dǎo)致在成像裝置形成的圖像中產(chǎn)生缺陷。因此，為了得到精確的成像裝置，要求加工鼓基體具有高的精度，即預(yù)定的表面粗糙度。同時(shí)，尺寸精度，包括平直度和圓度，也必須極高。
為了在潛像載體上形成一種潛像，顯影套筒攜帶并傳遞顯影劑到潛像載體上，通過電照相或靜電記錄在該潛像載體上形成潛像。為在單組分或雙組分顯影劑，磁性或非磁性顯影劑，絕緣或電介質(zhì)顯影劑等情況下，都能攜帶顯影劑并真實(shí)地顯示潛像，這種顯影套筒必須具有高的精度，例如好的表面粗糙度，平直度和圓度。
一般地說，作為諸如光敏鼓基體或顯影套筒這類圓柱體構(gòu)件的材料，可以使用純度99.5％或更高的Al，含0.05％-0.20％Cu的Cu-Al合金，含0.05％-0.20％Cu和1.0％-1.5％Mn的Cu-Mn-Al合金，含0.20％-0.60％Si和0.45％-0.90％Mg的Si-Mg-Al合金或其他類似合金。
發(fā)展了下面兩種方法作為制造這類圓柱體構(gòu)件的方法。在一種方法中，具有高表面精度和尺寸精度的管形料是經(jīng)預(yù)成形擠壓、拉拔、及精確校正彎曲而成形的，并切割至所需要的長度，再切削該切割管的兩個(gè)端部。另一個(gè)方法〔日本專利申請公開號(hào)2-110570(相應(yīng)的美國專利號(hào)5003851)〕示于

圖11A-11C。如圖11A所示，管形工件101是由擠壓、拉拔和切割成所需長度的管形料的成形而制成的。然后，如圖11B所示，工件101的兩端部切削加工在分別臨近兩個(gè)端面101a和101b處形成大的內(nèi)徑段101c和101d。每個(gè)大的內(nèi)徑段101c和101d由示于圖11c的套爪夾盤120夾住，其外周面由一種刀具切削加工得到具有預(yù)定表面粗糙度的圓柱形表面。
在套爪夾盤120的結(jié)構(gòu)中，其圓柱形主體121的夾盤121a經(jīng)由狹縫121b可以在徑向彈性擴(kuò)大。就是說，主體121的夾盤121a插入到工件101的大內(nèi)徑段101c(101d)。拉出沿軸向?qū)χ鴱椈?22a的偏壓力偏壓主體121中的錐形件122的拉桿123。因此，彈簧122a的偏壓力使錐形件122的錐形面壓靠在夾頭121a的內(nèi)表面上。夾頭121a可沿徑向向外彈性擴(kuò)大，壓靠在工件101大的內(nèi)徑段101c(101d)的內(nèi)壁上。
在以上兩種方法中，前一種方法是具有高表面精度和高尺寸精度的管形料經(jīng)擠壓、拉撥成形，校正彎曲，切割成所需長度，切削該切管的兩個(gè)端部，這種方法在校正彎曲步驟中要求高精度控制。這種方法是沒有實(shí)用價(jià)值的，因?yàn)楣芰媳旧碇圃斐杀竞芨?。因此，希望采用后一種方法，其中經(jīng)擠壓和拉撥成形的低成本管料切削成具有所需長度的工件，切削工件的兩端形成大的內(nèi)徑段，每個(gè)大的內(nèi)徑段由套爪夾盤夾住，切削工件的外周表面得到具有高的形狀精度(表面精度，圓度，平直度)的圓柱形表面。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，在精加工工件的圓柱形表面這個(gè)步驟中，要把套爪夾盤的夾盤插入工件，沿徑向擴(kuò)大夾盤把夾盤壓靠在工件大內(nèi)徑端的內(nèi)周表面，由而夾住工件。在這種狀態(tài)，工件的圓柱形表面由車床上的刀具切削。另一方案是固定工件，工件的圓柱面由繞工件旋轉(zhuǎn)的刀具切削。因此，如果大內(nèi)徑段壁厚不均勻，如果灰塵粘附在套爪夾盤的夾盤上，如果夾盤被磨損，如果套爪夾盤與其驅(qū)動(dòng)裝置之間有裝配誤差，則套爪夾盤夾持的工件是彎的，這就很難精加工具有高精度的圓柱形工件表面。
因此，為加工工件的圓柱形表面使其具有高的圓度和高的平直度，切削的工件必須保持平直以便與預(yù)定軸線共軸。然而，光敏鼓和顯影套筒是一種直徑小、長而薄的圓柱形構(gòu)件，極易彎曲。例如，如圖12A-12C所示，即便由于夾盤之間的裝配誤差，在夾持工件102兩端的套爪夾盤131和132之間產(chǎn)生一個(gè)小的傾斜角α，也會(huì)如圖12所示那樣在工件102中形成一個(gè)彎曲B。
作為一個(gè)例子，用于印刷A4紙的一個(gè)小型顯影套筒總長度246mm，直徑12mm，厚度0.8mm。如果在套爪夾盤131和132之間出現(xiàn)0.01°的傾斜，則工件102彎曲引起的變形達(dá)30μm，因此降低了平直度。
如果在這種狀態(tài)如圖12B所示用刀具A切削工件102的圓柱形表面，則在工件102的彎曲B處被切削的厚度偏差很大。如圖12C所示，在切削后從套爪夾盤131和132中松開以后，工件102回到初始形態(tài)。結(jié)果在工件102圓柱形表面出現(xiàn)大的不均勻處C，損害了表面平直度和圓度。
如果套爪夾盤131和132的夾盤沾染灰塵，或由于磨損尺寸發(fā)生變化，則工件102如上所述發(fā)生彎曲。如果工件102壁厚不均勻，同樣會(huì)發(fā)生彎曲。
為把套爪夾盤的裝配誤差減至最小，則必須提高套爪夾盤的零件精度，這就將導(dǎo)致要用昂貴的切削設(shè)備。同時(shí)，由于要經(jīng)常監(jiān)測套爪夾盤的污染和磨損情況，其維修成本也將提高。而且，工件的大內(nèi)徑段必須是精密加工以使工件有均勻的壁厚，這導(dǎo)致工件高的制造成本。所有這些問題尚未解決，且導(dǎo)致圓柱形構(gòu)件成本的提高。
發(fā)展了另一種方法替代用套爪夾盤夾持工件兩端的方法，套爪夾盤只夾持工件的一端，具有一個(gè)中心孔的一個(gè)夾具連到工件的另一端，一個(gè)錐形件，例如車床尾座的一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心緊靠在這個(gè)夾具的中心孔上。然而，即便套爪夾具只用于工件的一端，上述麻煩仍不可避免。同時(shí)，在這個(gè)方法中，夾具要求高的形狀精度和高的裝配精度，這也類似于上述方法。因此，這個(gè)方法不能得到滿意的結(jié)果。
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)未解決的問題。本發(fā)明的目的是提供一種其圓柱形表面具有極高形狀精度的，且因精加工工件圓柱形表面的切削裝置的安裝成本和制造成本很低而可以大幅度降低工件制造成本的圓柱形構(gòu)件，以及制造這類圓柱形構(gòu)件的方法和裝置。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的，按照本發(fā)明的一種圓柱形構(gòu)件包括一個(gè)具有預(yù)定形狀精度的圓柱形表面，它是這樣形成的制造至少在工件一端具有環(huán)形脊棱的圓柱形工件，把工件夾持裝置的夾具表面沿軸向壓靠在工件脊棱段而夾持工件，切削工件外周面。
按本發(fā)明制造一個(gè)圓柱形構(gòu)件的方法包括下列步驟制造至少在工件一端具有環(huán)形脊棱的圓柱形工件，通過把工件夾持裝置的夾具表面沿軸向壓靠在工件脊棱段而夾持工件，切削工件外周面。
工件夾持裝置的夾具表面最好是錐形表面。
按本發(fā)明制造一種圓柱形構(gòu)件的裝置包括沿預(yù)定軸夾持圓柱形工件的工件夾持裝置和用繞預(yù)定軸旋轉(zhuǎn)的刀具切削工件外周表面的切削裝置，其中，工件夾持裝置有一個(gè)夾具表面，該夾具表面壓靠在至少在工件一端形成的環(huán)形脊棱上。
工件夾持裝置最好包括一個(gè)可用徑向壓力夾住工件的夾盤。
利用工件夾持裝置的夾具表面壓靠在工件環(huán)形脊棱上產(chǎn)生的軸向壓力沿軸向夾持圓柱形工件。工件的外周表面用繞工件旋轉(zhuǎn)的刀具切削達(dá)到預(yù)定的表面粗糙度。
為使圓柱形表面具有高的形狀精度(圓度和平直度)，重要的是穩(wěn)定夾持工件使之與預(yù)定軸共軸。如在工件夾持裝置與工件之間存在灰塵，則工件彎曲，可降低圓柱形表面圓度和平直度。然而，由于工件夾持裝置的夾具表面和脊棱段的接觸面積極小，他們之間不太可能夾有灰塵。因此，不必嚴(yán)格監(jiān)控夾具表面的沾污物。同時(shí)，由于只有工件的脊棱段必須加工具有高的精度，因此，工件的制造成本是低的。
就是說，降低了工件夾持裝置的維修成本和工件制造成本，這就大幅度降低了諸如顯影套管一類圓柱形構(gòu)件的制造成本。
如果脊棱段與工件中心軸同軸形成，則工件可精確定位，經(jīng)把工件夾持裝置的夾具表面與預(yù)定的軸同軸安裝可只沿預(yù)定軸夾持。與用徑向壓力夾持工件的套爪夾盤不同，不必精確控制工件夾持裝置的裝配誤差，因此，切削裝置的安裝成本可大幅度降低。因此，可進(jìn)一步降低顯影套筒一類圓柱形構(gòu)件的制造成本。
同時(shí)，如果工件夾持裝置具有能用徑向壓力夾持工件的夾盤，則當(dāng)工件裝到切削裝置和從切削裝置卸下時(shí)，可避免把工件從夾持裝置中卸下。
下面通過附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，附圖中圖1A和圖1B是解釋按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制造圓柱形構(gòu)件的一個(gè)方法的視圖，圖1A是表示工件的剖視圖，圖1B是表示切削裝置的正視圖；圖2A和2B是解釋一種改型的視圖，圖2B是圖2A中錐形部分的放大視圖；圖3A和3B是解釋另一種改型的視圖，圖3B是圖2A中錐形部分的放大視圖；圖4A和4B仍是解釋另一種改型的視圖；圖5A和5B是解釋用示于圖1A和1B的切削裝置切削工件的步驟的視圖；圖6是表示由示于圖1A和1B的切削裝置切削工件狀態(tài)的透視圖；圖7A和7B仍是解釋另一種改型的視圖；圖8A和8B是解釋工件在車床上切削情況的視圖，圖8A是表示車床的正視圖，圖8B是僅表示右工件夾持器的局部剖視圖；圖9是表示測量切削力的一個(gè)裝置的視圖；圖10A-10E是表示制造具有安裝件的顯影套筒的步驟的視圖；圖11A，11B和11C是解釋一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的視圖；圖12A，12B和12C是解釋現(xiàn)有技術(shù)中工件彎曲情況的視圖。
下面將參照附圖敘述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖1A和1B是解釋按照這個(gè)實(shí)施例制造圓柱形構(gòu)件的一個(gè)方法的視圖。如圖1A所示，由人們熟知的擠壓和拉撥工藝制造的鋁合金管形料切割成預(yù)定長度，靠近切割的管料(下面稱為“工件”)端面1a和1b的端部內(nèi)表面被切削形成大的內(nèi)徑段1c和1d。工件1的外周面由圖1B中的切削裝置M切削，因此，制造了作為電照相圓柱件的，表面粗糙度Rmax≤2μm的一個(gè)顯影套筒。切削裝置M包括一個(gè)門柱21，一個(gè)環(huán)形刀夾(切削工具夾)23，刀夾23夾持的刀具24和25，一個(gè)工作臺(tái)26，右工件夾具27和左工件夾具28。門柱21固定在床身20的上表面21a上，床身20固定在例如地板上。刀夾23與由安裝在門柱21內(nèi)的軸承22支承的可轉(zhuǎn)動(dòng)的空心軸成為一體。工作臺(tái)可滑動(dòng)地支承在與床身20成為一體的工作臺(tái)支架21b上。右工件夾27由碳化物或鐵構(gòu)成，固定在工作臺(tái)上的，如圖1B所示的右側(cè)的上表面的右支柱27a上。左工件夾28固定工作臺(tái)26上的，如圖1B所示左側(cè)的上表面的，通過滑塊支架28a和滑塊28b支持的左支柱28c上。滑塊28b可滑動(dòng)地支持在滑塊支架28a的上表面上，可以在滑塊支架28a上，如圖1B所示左和右兩端之間來回移動(dòng)。因此，左工件夾28相對(duì)于右工件夾27前后移動(dòng)。
右工件夾27和左工件夾28構(gòu)成一個(gè)工件夾持裝置，分別有錐形夾具27e和28e。當(dāng)這些夾具27e和28e插入到工件1的大內(nèi)徑段1c和1d時(shí)，作為右工件夾27夾頭27e的夾持面的一個(gè)錐形面從右側(cè)靠在作為工件右側(cè)端面1a和大的內(nèi)徑段1c之間周向脊棱的環(huán)形脊棱上，在這里端面1a和大內(nèi)徑段1c相互相交。同樣，作為左工件夾28的夾頭28e的夾持面的錐形面從左側(cè)靠在作為工件左側(cè)端面1b和大內(nèi)徑段1d之間周向脊棱的環(huán)形脊棱上。
右工件夾27的夾具27e靠在工件1右側(cè)的端面1a和大內(nèi)徑段1c之間的環(huán)形脊棱上，滑塊驅(qū)動(dòng)器28d驅(qū)使左工件夾28向右工件夾27移動(dòng)，因此，壓著左工件夾28的夾具28e靠在工件1左側(cè)的端面1b與大內(nèi)徑段1d之間的環(huán)形脊棱部分。因此，工件1由軸向壓力P保持在右工件夾27和左工件夾28之間。用這種方法夾持工件1，由繞工件1轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具24和25切削工件1的圓柱形表面。
當(dāng)?shù)毒?4和25繞工件1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，必須防止工件1與刀具一起轉(zhuǎn)動(dòng)，即防止所謂的空轉(zhuǎn)，以便穩(wěn)定夾持工件1。為此，由壓力P產(chǎn)生的每個(gè)右工件夾27和左工件夾28的夾持力Fp的力矩必須大于刀具24和25及作用在工件1周向的切削力(側(cè)向分力)Fn產(chǎn)生的力矩，即Fn×r1＜Fp×r2(1)式中r1工件1圓柱表面的半徑；r2工件1的端面1a(1b)和大的內(nèi)徑段1c(1d)之間環(huán)形脊棱部分的半徑。同時(shí)，F(xiàn)p＝μ×P (2)式中μ工件1和右工件夾27或左工件夾28的錐形面之間的摩擦系數(shù)。由表達(dá)式(1)和(2)，F(xiàn)n×r1＜μ×P×r2(3)
如果工件壁是薄的，則可能r1≌r2。因此，最好控制壓力P和切削力F，以便建立下式取代(3)式P＞Fn/μ(4)式中Fn是由切削狀態(tài)決定的力，即工件材料類型，切削量，進(jìn)刀速率，工件與刀具的相對(duì)速率。例如，當(dāng)以金剛石刀具，以切削量50μm，進(jìn)刀速率5mm/s和相對(duì)轉(zhuǎn)速3000rpm(每分轉(zhuǎn)數(shù))條件切削外徑為20mm，由A6063合金(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS0.20-0.60％Si，0.35％Fe，0.10％Mn，0.45％-0.9％Mg，0.10％Cu，0.10％Zr，余為Al)制的工件時(shí)，發(fā)現(xiàn)Fn≌0.5kgf。假定與其外徑相比，工件壁很薄，且靜摩擦系數(shù)是0.3，則把上述值代入式(4)，可用下面關(guān)系式求得壓力PP＞1.67kgf由于Fn可隨切屑排放情況和切削滑油供應(yīng)情況而變化，確定的壓力P應(yīng)有比必須的壓力大幾倍的安全余量。例如，要使用滿足表達(dá)式(4)的壓力P的最小值乘以一個(gè)2-10的安全系數(shù)所得到的值。在確定壓力P時(shí)應(yīng)慎重考慮，因?yàn)?，如果壓力P太大，則工件的環(huán)形脊棱會(huì)產(chǎn)生塑性變形。
安全系數(shù)要根據(jù)工件尺寸選擇。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)如表1所示選擇安全系數(shù)時(shí)，在上述切削狀態(tài)經(jīng)改變工件尺寸制造的4個(gè)樣件A-D獲得了好的結(jié)果。
表1
樣件A中，壓力P很小，這是由于這個(gè)工件外徑小易于塑性變形，如果壓力P如其他樣件那樣增加到大約10kg，則外徑偏斜，明顯降低其精度。
在樣件D中，因?yàn)楣ぜ穸却蟛灰桩a(chǎn)生塑性變形，故壓力P可以增加。
如果工件1圓柱形表面切削量大，或者，圓柱形表面以高速切削，則切削力Fn增加，這就要求壓力P增加。然而，如果壓力P增加，則工件的環(huán)形脊棱如上所述發(fā)生塑性變形，當(dāng)這種圓柱形構(gòu)件作為一種產(chǎn)品裝配到其他零件上時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生極大的裝配誤差。因此，如果情況是這樣，如圖2A和圖2B所示，工件1的端面1a和1b的內(nèi)邊緣被倒角，右工件夾27和左工件夾28的夾具27e和28e分別靠在倒角1e和1f以及端面1a和1b之間形成的環(huán)形脊棱上。另一方案，如圖3A和3B所示，右工件夾27和左工件夾28的夾具27e和28e分別靠在倒角1e和1f以及和大內(nèi)徑段1c和1d之間形成的環(huán)形脊棱上。
同時(shí)，如圖4A和4B所示，在把安裝件10a和10b連到工件1的兩端以后切削工件1的圓柱形表面時(shí)，放置安裝件10a和10b的凸頭的凹坑27f和28f是右工件夾27和左工件夾28的夾具27e和28e構(gòu)成的，這些凹坑的端面是錐形的。如圖4A所示，工件1的兩個(gè)端面1a和1b的外邊緣是倒角的，右工件夾27和左工件夾28的夾具27e和28e的錐形表面分別靠在倒角1g和1h的內(nèi)邊緣形成的環(huán)形脊棱上。另一方案，如圖4B所示，安裝件10a和10b的外邊緣倒角，右工件夾27和左工件夾28的夾具27e和28e的錐形表面分別靠在倒角10c和10d內(nèi)邊緣形成的環(huán)形脊棱上。
當(dāng)工件1如圖1A所示沒有倒角時(shí)，希望右工件夾27和28的夾具27e和28e的錐形角θ1定在30-120°。如果錐形角小于30°，則工件夾的直徑降低，這將弱化夾持力強(qiáng)度。如果錐形角大于120°，則將難于與工件對(duì)齊。當(dāng)工件1如圖2A-3B所示有倒角時(shí)，倒角θ2定在60-120°。當(dāng)右工件夾27和左工件夾28的夾頭27e和28e靠在如圖2A和2B的倒角的內(nèi)邊緣時(shí)，錐形角θ1定為(θ2+30°)-60°。當(dāng)工件夾27和28的夾具27e和28e靠在圖3A和3B所示倒角外邊緣時(shí)，錐形角θ1定為(θ2-30°)-60°。當(dāng)如圖4A和4B所示安裝件10A和10B倒角時(shí)，倒角θ2定為60°-120°，工件夾27和28的夾具27e和28e的錐形角定為(θ2+30°)-60°。
在這個(gè)實(shí)施例中，右工件夾27和左工件夾28的夾具27e和28e靠在工件1兩端的環(huán)形脊棱上，工件1由軸向壓力夾持。因此，如果環(huán)形脊棱與工件1中心軸同軸成形，則僅通過把右和左工件夾27和28的夾具27e和28e與切削裝置M的轉(zhuǎn)軸0對(duì)齊，就可使工件1與切削裝置M的刀具24和25的轉(zhuǎn)軸0同軸固定。
僅通過在工件兩端加工有高精度的環(huán)形脊棱，即便工件1的大內(nèi)徑段的橫截面的壁厚或多或少不均勻，這個(gè)工件1也不會(huì)彎曲。因此，這個(gè)工件的加工成本比把工件1的整個(gè)大內(nèi)徑段1c和1d都加工成具有高的精度時(shí)要低。同時(shí)，只有工件1的環(huán)形脊棱與右和左工件夾27和28接觸，夾具27e和28e線性接觸這些脊棱。因此，這些夾具27e和28e的沾污和磨損不會(huì)立即引起工件1彎曲，這就使維修成本低。
而且，因?yàn)橛液妥蠊ぜA27和28的機(jī)構(gòu)很簡單，夾具27e和28e的形狀也很簡單，切削裝置M的成本也很低。
就是說，工件的圓柱形表面可以精加工到具有極高的形狀精度(平直度和圓度)而不提高工件制造成本，工件夾維修成本，和切削裝置安裝成本。這就大幅度降低了諸如顯影套筒和光敏鼓基體一類圓柱形構(gòu)件的制造成本。
用切削裝置M切削工件1的圓柱形表面的步驟敘述如下如圖5A所示，在工作臺(tái)26移到工作臺(tái)支架21b右側(cè)以后，工件1在左和右工件夾28和27之間加載荷。工件1的右端靠在右工件夾27的夾具27e上，一個(gè)恒壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使滑塊28b移動(dòng)。因此，左工件夾28的夾具28e在預(yù)定壓力P的作用下接近并靠在工件1上，因此，這個(gè)壓力夾持工件1。在這個(gè)步驟中，刀具24和25保持轉(zhuǎn)動(dòng)而不妨礙以前的切削操作。因此，如圖5B所示，工作臺(tái)移到左邊繼續(xù)用刀具24和25切削工件1的圓柱形表面。當(dāng)工件1在整個(gè)長度完全切削時(shí)，工作臺(tái)26停止，滑塊28b反向移動(dòng)到左。結(jié)果，其圓柱形表面完全切削的工件1從機(jī)器上松開并卸載。
注意，如圖6所示，兩個(gè)刀具24和25安排在與轉(zhuǎn)軸0垂直的一個(gè)直徑上，相對(duì)這個(gè)轉(zhuǎn)軸0前后移動(dòng)這些刀具可以調(diào)節(jié)切削深度。
在完成切削以后，在把左工件夾28反向移動(dòng)釋放壓力P時(shí)，工件1可能落下。為防止這種情況，如圖7A所示，在左工件夾27中形成一個(gè)空心段，構(gòu)成一個(gè)人們熟知的可以自由從夾具28e伸向工件1的球夾盤28g。另一方案，如圖7B所示，可以形成與左工件夾28的夾具28e成為一體的一種開口式套爪型夾盤的彈性擴(kuò)大部分28h，它由錐形件28i擴(kuò)大。
具有高形狀精度的圓柱形構(gòu)件可以使用類似于本實(shí)施例所用的工件夾制造，即便在工件轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具不轉(zhuǎn)動(dòng)的普通型車床中。
如圖8A所示，為了構(gòu)成支持在普通車床N尾麻37a的從動(dòng)心軸上的右工件夾37的夾具37e的一個(gè)錐形面，從動(dòng)心軸暫時(shí)固定以不轉(zhuǎn)動(dòng)，用于切削右工件夾37的夾具的刀具連接在一個(gè)主心軸32上。然后主心軸32轉(zhuǎn)動(dòng)，尾座37a沿主心軸32的方向移動(dòng)，即移向圖8A的左側(cè)。按這種方法，使右工件夾37的夾頭形成錐面。
因此，左工件夾38連在主心軸32上，并經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)主心軸32而轉(zhuǎn)動(dòng)。刀架34上支承的刀具隨車架40平行于心軸移動(dòng)，同時(shí)沿切削方向移動(dòng)，因此在左工件夾38的夾具38e上形成錐形面。經(jīng)過上述切削，右和左工件夾37和38的夾具37e和38e的錐形面最好與主心軸旋轉(zhuǎn)中心同軸。在用商業(yè)上可取得的精密車床進(jìn)行的一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，右和左工件夾37和38的夾具37e和38e與主心軸的對(duì)準(zhǔn)度呈現(xiàn)很好的值2μm或更小。因此，工件(圖中未示出)在右和左工件夾37和38之間精確定位，尾座37a在主心軸32方向移動(dòng)，從圖8A所示的右端壓住工件。結(jié)果，工件被右和左工件夾37和38的夾具37e和38e夾持住。
這時(shí)的壓力由前后移動(dòng)尾座心軸的手柄37b上的扭矩確定。另一方案，如圖8B所示，在右工件夾37設(shè)有一個(gè)具有壓縮彈簧37C的壓力固定機(jī)構(gòu)。這樣很容易確定壓力。
壓力值的確定根據(jù)前述的表達(dá)式(4)計(jì)算。進(jìn)行了一個(gè)實(shí)驗(yàn)一個(gè)外徑12mm、壁厚0.8mm、總長度250mm的鋁合金工件用4kgf的壓力夾持，工件的外周表面在工件轉(zhuǎn)速3000rpm(轉(zhuǎn)/分)、刀具每轉(zhuǎn)進(jìn)刀量0.1mm/rev(毫米/轉(zhuǎn))、徑向切削量60μm條件下切削。因此，工件被穩(wěn)定地夾住，沒有在切削力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，即主心軸和工件轉(zhuǎn)速保持相同，可以高精度切削。同時(shí)，圓柱形構(gòu)件的圓柱形表面撓曲精度是10μm或更小，兩端大內(nèi)徑段與被加工表面的對(duì)準(zhǔn)度是10μm或更小。
作為參照，下面將敘述測量表達(dá)式(1)-(4)中的切削力Fn的一種方法。如圖9所示，在工件1轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)通用型車床中，一個(gè)切削力測力計(jì)T2安排在裝有刀具的刀架T1上，刀具T3連接在這個(gè)刀架T1上，測力計(jì)T2能夠測量切削力的三個(gè)分力，即在工件1切向作用于工件1的一個(gè)力Fn(主分力)，在工件1法向作用的一個(gè)力Ft(側(cè)分力)，在工件進(jìn)給方向作用的一個(gè)力Ff(進(jìn)給分力)。
工件1在與實(shí)際切削狀態(tài)相同或相當(dāng)狀態(tài)切削，測量主分力Fn。相當(dāng)狀態(tài)即工件每轉(zhuǎn)切削量和進(jìn)刀量與實(shí)際切削狀態(tài)相同。眾所周知，在相當(dāng)狀態(tài)下，工件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的切削力幾乎與刀具轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的切削力相同。
圖10A-10E是解釋制造用于成像裝置的具有一個(gè)安裝件的顯影套筒的步驟的一個(gè)視圖。一個(gè)圓柱形工件如圖10A所示構(gòu)成，與安裝件壓配合的第一端部是用第一轉(zhuǎn)動(dòng)刀具S1(圖10B)進(jìn)行加工。即安裝件51要壓入其中的大內(nèi)徑段50a進(jìn)行加工，大內(nèi)徑段50a的端部進(jìn)行倒角。安裝件51壓入工件50，因此可以加工(圖10C)，用第二和第三轉(zhuǎn)動(dòng)刀具S2和S3在工件50的兩端進(jìn)行二次端部加工。
在二次端部加工中，安裝件51的軸51a的外徑和安裝件端面51b進(jìn)行精加工，工件50的外周邊用第二轉(zhuǎn)動(dòng)刀具S2倒角。同時(shí)，工件50另一端的大內(nèi)徑段50b用第三轉(zhuǎn)動(dòng)刀具S3加工和倒角。
具有錐形夾具表面67a和68a的工件夾67和68壓靠在按上述完成加工其端部的工件50的兩端，因此，夾持住工件50(圖10E)。工件50的外周表面用繞工件50轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具切削使具有預(yù)定的形狀精度。
本發(fā)明有上述的設(shè)計(jì)，因而實(shí)現(xiàn)了下述效益。
可以制造出包括有極高形狀精度圓柱形表面的圓柱形構(gòu)件。此外，可以降低精加工圓柱形表面的切削裝置的安裝成本和維修成本，以及工件制造成本。這就大幅度降低了圓柱形構(gòu)件的制造成本。
作為光敏鼓基體和顯影套筒使用的這種圓柱體構(gòu)件使成像裝置有高性能及低成本。
權(quán)利要求
1.一個(gè)圓柱形構(gòu)件，其特征在于夾持裝置的夾具部分壓靠在上述圓柱形構(gòu)件的內(nèi)脊棱上而不轉(zhuǎn)動(dòng)地夾持圓柱形構(gòu)件，上述圓柱形構(gòu)件的外周表面由在上述圓柱形構(gòu)件外周轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)加工刀具加工出。
2.一個(gè)圓柱形構(gòu)件，其特征在于在圓柱形構(gòu)件一個(gè)端部的脊棱上形成一個(gè)錐形段，夾持裝置的夾具部分壓靠在這個(gè)錐形段上而不轉(zhuǎn)動(dòng)地夾持上述圓柱形構(gòu)件，和上述圓柱形構(gòu)件的外周表面由在上述圓柱形構(gòu)件外周轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)加工刀具加工出。
3.按照權(quán)利要求2所述的圓柱形構(gòu)件，其特征在于一個(gè)凸緣件裝在上述圓柱形構(gòu)件的一個(gè)內(nèi)徑段，在上述凸緣件的一個(gè)位置形成一個(gè)錐形段，這個(gè)錐形段靠在上述夾持裝置的上述錐形段上。
4.按照權(quán)利要求1所述的圓柱形構(gòu)件，其特征在于上述圓柱形構(gòu)件用于一種成像裝置。
5.按照權(quán)利要求2所述的一種圓柱形構(gòu)件，其特征在于上述圓柱形構(gòu)件用于一種成像裝置。
6.按照權(quán)利要求3所述的一種圓柱形構(gòu)件，其特征在于上述圓柱形構(gòu)件用于一種成像裝置。
7.制造用于成像裝置的一種圓柱形構(gòu)件的方法，包括的步驟有(a)夾持裝置的夾具部分壓靠在上述圓柱形構(gòu)件一端開口的內(nèi)脊棱部分而不轉(zhuǎn)動(dòng)地夾持上述圓柱形構(gòu)件；(b)轉(zhuǎn)動(dòng)上述圓柱形構(gòu)件外周的加工刃具；(c)在上述圓柱形構(gòu)件的軸向移動(dòng)上述加工刀具而加工上述圓柱形構(gòu)件的外周表面，此時(shí)，在夾具的夾持力作用下，上述圓柱形構(gòu)件保持不轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.按照權(quán)利要求7所述的一種方法，其特征在于在上述圓柱形端部脊棱上形成一個(gè)錐形段；上述夾持裝置的夾具部分靠在上述錐形段上。
9.按照權(quán)利要求7所述的一種方法，其特征在于上述夾持裝置的夾持力P和上述加工刀具的切削力Fn滿足下列關(guān)系式P＞Fn/μ式中μ是上述夾持裝置的夾持面與上述圓柱形構(gòu)件之間的靜摩擦系數(shù)。
全文摘要
一種電照相光敏鼓或顯影套筒用的,具有高形狀精度(平直度和圓度)圓柱形表面的圓柱形構(gòu)件。在用繞工件轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具切削圓柱形工件的外圓周表面時(shí),右工件夾和左工件夾的夾具插入工件的兩端。這些錐形面靠在工件端面內(nèi)邊緣形成的環(huán)形脊棱上,在軸向壓住工件,從而夾持住工件。
文檔編號(hào)B23B31/20GK1170152SQ96108798
公開日1998年1月14日 申請日期1996年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月21日
發(fā)明者千葉博司 申請人:佳能株式會(huì)社