圆柱件夹持器、具有夹持器的机加工设备及其机加工方法技术

一种圆柱件夹持器，用来通过左右夹持器以不可转动方式支承管状圆柱件左右两端，而且切削工具环绕圆柱件转动同时沿圆柱件轴向送进来切削圆柱件外周面。充注于圆柱件内腔并沿轴向列布的多个不连续实心体，借助一弹性体插入，由此减小或消除切削时产生的震颤振动。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种圆柱件夹持器，一种配备此夹持器的机加工设备及利用此夹持器的加工方法。更具体地说，本专利技术涉及如复印机或激光打印机一类图象成形设备用的感光鼓或显影套那样的圆柱件外周面的加工技术，在这类加工件，圆柱件外周面的厚度小，轴向长度相对大。通常，在作为工件的圆柱件外周面进行切削或磨削时，需进行车削加工。更具体地说，将一圆柱件以不可转动方式夹持在车床的回转卡头内，卡头及圆柱件被来自车床动力源的回转力转动，一种以可运动方式夹持在车床拖板上的切削工具如刀具，沿朝向待加工圆柱件外表面送进，由此而车削圆柱件。在圆柱件转动和刀具固定的这种车削加工方案中，在车削加工运作之后，停止转动卡头、取下卡头中加工了的圆柱件，再将一个新圆柱件装入卡头，并再转动将卡头进行切削。这就意味着在一次切削加工操作完成之后，总是要进行一次更换圆柱件的运作。由于更换圆柱件需要额外的时间，因而出现了生产率下降的问题。在日本专利申请公开No6-328303的说明书中公开了一种提高生产率的方法。根据这种方法，作为工件的圆柱件以不可转动的方式被卡头夹持，切削工具环绕着此圆柱件的外周面转动。根据这种方案，即使在圆柱件外周面机加工完成之后，无需停止该工具的运转，就可进行更换圆柱件的运作。由此提高了生产率。如上所述用作图象形成设备中的圆柱件如显影套装入到显影装置上，以实现图象成形过程。此圆柱件被加工表面的精加工精度是非常主要重要的。而且在考虑圆柱件的生产率时，机加工时间与精加工精度之间的关系相当重要。具体地说，在提高刀具的回转速度和送进量以提高生产率时，在其两端被牢固地夹持着的圆柱件就产生震颤，切削的表面精度就下降，从而又反过来又使制品产生缺陷。作为消除这类震颤产生方法的例子，日本专利申请公开No6-198501及6-304803说明书公开了一种方法，即将一由弹性体组成的减振器插入圆柱件内腔，然后对此圆柱件外周面进行切削。在此种方法消除这类振动时，虽然产生于圆柱件上的震颤振动被有效地消除，但对于支承圆柱件的夹持器方面的震颤消除却不总那么令人满意。如果圆柱件外表面在这种条件下切削，会在由夹持器支承的圆柱件两端支承部分附近处，因此种震颤振动引起的表面精度下降。本申请人了解关于在切削如上所述的圆柱件时发生震颤的技术文献，其题目为“机加工刀具的振动”(Vibration of machining tools)，于1968年由CORONA-sha出版，由SaKae YoNEZU等翻译，由S.A.TOBIAS最早出版。如图41所示，图象形成设备的显影装置包括一感光鼓200，在感光鼓上潜隐图象被曝光成为图象信息。将显影器G向感光鼓200移动，并借助一个由圆柱件W组成的显影套使显影器G附着于感光鼓200。显影器G从贮存位置移到依附感光鼓200的精度，取决于显影套表面精度和此套的平直度。而且感光鼓200的机加工精度当然也是影响图象精度(清晰度)的一主要因素。图42是展示组成一复印机所必需的组件的图。在图42中，放置在板上的原件(未示出)信息以潜隐图象的形式形成在感光鼓200上，然后潜隐图象传送并定影在复印纸P的纸面上，之后其上载有定影图象的复印纸P从复印机中送出后即完成复印过程。在从感光鼓200上定影图象的过程中，使用了如定影辊一类的圆柱件W。如果圆柱件表面机加工精度很低，感光鼓200和感光膜显影就不均匀，大家都知道，这会对图象精度产生严重的不利影响。如果复印机或激光打印机这类图象形成设备上使用的圆柱件W如感光鼓、显影套和定影辊没有高的表面精度，尤其是没有高的表面粗糙度，就不可能达到良好的图象清晰度。在加工圆柱件的传统方法中，首先通过挤压和拉拔金属材料如铝合金制作成管材，然后进行高精度的弯曲度校正。然后将管材切成所需长度并对所切长度段的外圆周表面用车床切削加工。但是由于用于如上所述的图象形成设备中的圆柱件W与其长度相比，只有很小的壁厚，在机加工时很容易出现震颤或其他振动，这会对表面粗糙度有不利影响。大家知道，在切削圆柱件外周面会产生震颤和振动，是由于该圆柱件的振动特性、夹持器的振动特性及机加工频率间的相互关系。对这种关系将在下面介绍。在使用一种专用机加工设备时，用左、右夹持器以不可转动方式夹持圆柱件的两端，并用转动着的切削工具以预定的送进量切削该圆柱件，(此设备与上述车床的不同点在于，进行切削时刀具环绕着圆柱件外周面旋转)，这就要求左右夹持器之一，要有其上安装刀具的旋转轴组件能通过的总长，以便使圆柱件的整个外周面均可被切削。实验所采用的规范如下组件最大转速20000转/分；机加工用的实际转速是9000到11000转/分；输出功率500瓦；回转部分内径35毫米。组件穿过的左夹持器(弹簧套筒夹头型)的规范是总长250毫米；回转轴穿过部分的最大外径30毫米；材料是淬火钢。由于右夹持器(弹簧套筒夹头型)无需让回转轴通过，其总长可以短些。因此右夹持器总长80毫米；最大外径30毫米；材料是淬火钢。用于切削的圆柱件是铝合金(JISA-6063)，外直径16毫米；壁厚0.8毫米；总长250毫米。分别在机加工之前只将夹持器安装在切削设备上的状态下及将上述工件由夹持器安装在切削设备上的状态下，用一种脉冲扰动方法测量振动特性，即柔性与频率间关系。其结果如图43所示。柔性值是动态刚性的倒数，其值越大，动态刚性就越小，扰动趋向就愈大。如图43所示，柔性值随着频率的增加而逐渐增加，在仅将夹持器安装在机加工设备上时和用夹持器将圆柱件安装在机加工设备两种状态中，在A点处(频率为380赫兹)，柔性值(dB)急剧增加。由于柔性值即使在只安装有左夹持器时，也在相同的频率处急剧增加，这点可以被看作夹持器安装在设备内时此专用机加工设备的主特性频率。此外，由于一个夹持器的轴向长度要求是，使具有一其上安装有刀具的旋转轴的组件能通过此夹持器的全长，故此特性频率是非常低的。虽然在大于A点处频率的频率区域内柔性值减小，但对于由夹持器将圆柱件支承于机加工设备的状态来说，柔性值在B点处附近(频率约为1000赫兹)急剧增加，这可以被认为是圆柱件W具有的主特性频率。另外，柔性值在C点附近(频率约为1800赫兹)出现峰值，这可以被看作右夹持器主特性频率和左夹持器的辅特性频率。在专用机加工设备和圆柱件特性频率互不相同，切削运作通过圆柱件施加切削力的情况下，如果此外加力与这些特性频率相匹配，此圆柱件与专用机加工设备会产生共振。其结果是，即使切削力非常小，也会产生强烈振动。图44是在震颤振动下工件切削表面的状态图。可以看到，沿着切削刀具通过的路径在被切削表面上留下切削轨迹。因此设置切削条件时，上述的特性频率和切削频率必须最大程度地分隔开。对于刀具回转型专用机加工设备，决定作为切削条件之一的切削频率的主因素是刀具每分钟转数及刀具数量。虽然刀具每分钟转数设置得高可以有效地提高生产率，因为它有助于缩短切削时间，但是在接近特性频率时，由于上述的原因，也会产生振动(震颤)。图27中的表表明了在用于粗、精加工的两种切削工具安装在回转轴上，改变刀具每分钟转数切削圆柱件时，震颤振动存在与否于圆柱件表面粗糙度的关系。从试验结果中明显可见，甚至在刀具转动产生的切削力频率远离上述的特性频率的区域内，也产生震颤振动。换而言之，甚至柔性值小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆柱件夹持器，它用来通过左、右夹持器将管状圆柱件左、右端以不可转动状态支承，而且切削刀具在环绕该圆柱件外周面旋转的同时沿该圆柱件的纵轴方向送进，由此切削该圆柱件的外周面，其特征在于，填充入圆柱件内腔中并沿轴向分布的多个不连续实心体，借助一弹性体插入，因而就可减少或消除在切削时产生的震颤振动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：千叶博斯，小林顺博，山口寿夫，今成彻，
申请(专利权)人：佳能株式会社，佳能化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]