圆筒部件的加工方法、圆筒部件 的加工装置及圆筒部件 【技术领域】
本发明涉及为加工圆筒部件的外周面的表面的加工方法、加工装置及据此被加工的圆筒部件。
特别是本发明涉及用于复印机、激光束印刷机等图象形成装置的显影套筒、感光滚筒等圆筒部件及其加工方法和加工装置。
背景技术
以往，圆筒部件的外周面的切削、磨削加工等的情况下，将圆筒部件保持在设置有旋转轴的旋转卡盘上，通过来自驱动源的旋转力使之旋转，将车刀等工具放到旋转表面上进行加工。
象这样保持圆筒部件使之旋转的方式的情况下，每结束一个工件的加工，需要进行旋转停止操作，进行工件的装载交换操作，并且，为了开始下一个工件的加工，需要进行旋转开始操作。即为了旋转停止及旋转开始产生时间的浪费，具有生产率下降地问题。
为了解决该问题，提出了在中国专利1066083号公报上(对应USP5898984号公报)被公开的方法。
上述现有的加工方式中，为了提高生产率，如果提高加工工具的旋转数、工具输送速度，则产生高频振动的现象，加工面的精确度下降，导致产生次品，因此通过将防振体插入被水平保持的圆筒部件的内径部来抑制高频振动，但是由于防振体的自重，被水平支撑的工件产生弯曲变形，外周面的加工结束后，从圆筒部件上拔出防振体后，通过弹性恢复，只有工件的弯曲变形部分恢复到原来的形状，因此有最终的圆筒部件外周面的平直度劣化的问题。
另外，必须将防振体一个一个插入圆筒部件，有在装卸防振体上花费时间的问题。
【发明内容】
因此，本发明鉴于上述课题，其目的是提供不将防振体插入圆筒部件而抑制高频振动，可以高生产率地制造高精确度的圆筒部件的加工方法、加工装置及以此被加工的圆筒部件。
另外，本发明的其他目的是提供在垂直地支撑圆筒部件的方法中，也可以有效地抑制高频振动，防止由于圆筒部件的弯曲变形使平直度劣化，可以制造高精确度的圆筒部件的加工方法、加工装置及以此被加工的圆筒部件。
另外，本发明的其他目的是通过将从本发明得到的高精确度的圆筒部件用于图象形成装置用的显影套筒和感光滚筒，实现高图象质量的图象的形成。
为了解决上述课题、达到上述目的，本发明的圆筒部件的加工方法，是利用加工工具，加工圆筒部件的外周面的圆筒部件的加工方法，其特征在于，非旋转状态地支撑圆筒部件的两端部，在加工工具的附近、且可以与加工工具一起移动地、并且与上述圆筒部件的外周面相接而设置阻尼器，使上述圆筒部件与上述加工工具沿着上述圆筒部件的轴线方向相对地移动，并且使加工工具在上述圆筒部件外周的周围旋转，进行圆筒部件的外周面的加工。
另外，本发明的圆筒部件的加工方法中，上述圆筒部件大致垂直方向竖立的状态下，可以非旋转状态地支撑圆筒部件的两端部进行加工。
另外，本发明的圆筒部件的加工方法中，阻尼器最好具有质量体和为了通常与上述圆筒部件的外周的周围相接而固定在上述质量体上的弹性体。
另外，本发明的圆筒部件的加工方法中，上述阻尼器可以是使上述质量体可以向上述圆筒部件的法线方向移动地设置钢球。
另外，本发明的圆筒部件的加工方法中，设置覆盖上述加工工具的集尘罩，阻尼器可以安装在该集尘罩上。
另外，本发明的圆筒部件的加工装置，是利用加工工具，加工圆筒部件的外周面的圆筒部件的加工装置，其特征在于，具有：非旋转状态地支撑圆筒部件的两端部的支撑装置，及在加工工具的附近、且可以与加工工具一起移动地、并且与上述圆筒部件的外周面相接地设置的阻尼器，及使加工工具在上述圆筒部件外周的周围旋转的旋转装置，及使上述圆筒部件和上述加工工具沿着上述圆筒部件的轴线方向相对地移动的移动装置。
另外，本发明的圆筒部件的加工装置中，上述圆筒部件大致垂直方向竖立的状态下，可以非旋转状态地支撑圆筒部件的两端部。
另外，本发明的圆筒部件的加工装置中，设置覆盖上述加工工具的集尘罩，阻尼器可以安装在该集尘罩上。
另外，本发明的圆筒部件的加工装置中，阻尼器最好是具有质量体和为了通常与上述圆筒部件的外周面相接而固定在上述质量体上的弹性体。
另外，本发明的圆筒部件的加工装置中，上述阻尼器可以是使上述质量体可以向上述圆筒部件的法线方向移动地设置钢球。
另外，本发明的圆筒部件的特征是，通过本发明的圆筒部件的加工方法被加工的。
另外，本发明的圆筒部件可用于图象形成装置的显影套筒或感光滚筒。
另外，本发明的圆筒部件的特征是，通过本发明的圆筒部件的加工装置被加工的。
另外，本发明的圆筒部件可用于图象形成装置的显影套筒或感光滚筒。
【附图说明】
图1是表示本发明的圆筒部件的加工装置的基本结构的图。
图2是表示本发明的圆筒部件的加工装置的旋转工具组合及阻尼器的概略图。
图3是表示保持本发明的圆筒部件的加工装置内径的保持具的概略图。
图4是表示保持本发明的圆筒部件的加工装置轴部件的保持具的概略图。
图5是表示本发明的圆筒部件的加工方法的工件制造工序的说明图。
图6是表示保持本发明的圆筒部件的加工装置阻尼器上的弹性体的概略图。
【具体实施方式】
以下参照附图，就合适的实施方式进行说明。
首先，就通过本发明的加工方法制造的圆筒部件进行说明。
图5是将通过公众所知的挤压、拉拔制造的管坯切成规定的长度，对被切断的筒状体的圆筒部件(以下称作「工件」)进行端面加工，轴的装载工序的说明图。图5(a)是表示从管坯切断后的工件1的剖面形状，图5(b)是表示在工件1的一端1a上装载轴部件102并且在另一端1b上对内径扩大部1c进行加工后的状态。
内径扩大部1c是将一部分工件内面高精确度地切削成规定的内径，形成了具有极高圆度和平直度的环状部的部分。用如图1所示的加工装置对工件1的外周面进行切削时，通过高精确度地对工件内径扩大部1c的高圆度和平直度进行最后加工，利用后述保持具，通过保持工件1的内径扩大部1c，可以高精确度地进行工件1对加工装置的对中心。
插入轴部件102的另一端1a上也与1c相同、有必要高精确度地切削轴部件102的外径或倒棱102a。也可利用后述保持具，通过保持轴部件一侧，可以高精确度地进行工件1对加工装置的对中心。
图1是表示本发明的加工装置的第一实施方式的基本结构图。图1(a)是加工装置的正视图，图1(b)是加工装置的侧视图。
本实施方式中，就利用圆锥形状的保持具保持工件的情况进行说明。
图1中，符号2是作为加工装置基础的底座，17是旋转工具组合，该旋转工具组合17上，后述的加工工具被旋转支撑。
7′是对于接地面E垂直方向安装的、带有平行导杆4、5的立柱。旋转工具组合17可以沿着平行导杆4、5，对于接地面E垂直方向地移动。旋转工具组合17通过NC驱动马达等驱动装置10以及进给丝杆10a被向垂直方向驱动。在此表示的是使旋转工具组合17向垂直方向移动的实施方式，也可以使工件1向垂直方向移动进行切削。
立柱7′上，图示上侧，安装有滑块支撑体8。
12是安装在滑块支撑体8上的滑块，支柱14被固定在滑块12上。滑块12通过安装在滑块支持体8上的NC驱动马达等驱动装置11以及进给丝杆11a，沿着滑块支持体8，被向垂直方向驱动。滑块12上，为了减轻用驱动装置11移动该滑块12时的动力，连接着为抵消滑块12自重的平衡器15。
18是安装在立柱7′上的下支柱，20是安装在上支柱14上的工件保持具，22是安装在下支柱18上的工件保持具。1是通过上工件保持具20和下工件保持具22，其两端被支撑的圆筒部件(工件)。
工件1是，由于其上下端部分别插入了上工件保持具20的圆锥部20a、下工件保持具22的圆锥部22a，芯部被伸出(芯出しされる)。
图3及图4是表示用于本发明的加工装置的下工件保持具22和上工件保持具20的图，图3是表示保持工件1内径的下工件保持具22，图4是表示保持轴部件一侧的上工件保持具20。
图3中，图3(a)是保持工件1内径的保持具的概略图，保持具22是由超合金或铁形成，通过安装部221及具有圆锥部的安装辅助部221′，前端的部分的外径形成了两个阶段，具有外径细的第一外径部222a和与第一外径部相比，外径粗的第二外径部222b，第一外径部的顶端与第一外径部与第二外径部之间，分别形成有截锥形的大小两个阶段的第一圆锥形握持部223a和第二圆锥形握持部223b。
图3(b)是表示在第一圆锥形握持部223a上握持具有第一内径和外径的工件1的状态图，将第一圆锥形握持部223a插入工件1的内径或内径扩大部1c时，作为握持部223a的卡紧面的圆锥面是与圆形棱角线相接的结构，圆形棱角线是工件1的端面1d与内径扩大部1c交叉的圆周方向的棱角线。图3(b′)中，记载了一个保持具和工件1的实际尺寸的例子，并且表示了后述的加工工具206a、206b及其下部设置的阻尼器29的加工输送结束位置与保持具的关系。设定第一外径部222a比工件1的外径细，后述的加工工具206a、206b的终点位置上，为了使设置在加工工具下部的阻尼器29与第二圆锥形握持部有充分的间隔而设定第一外径部222a的长度。
图3(c)是表示在第二圆锥形握持部223b上握持具有第二内径和外径的工件1的状态图，将第二圆锥形握持部223b插入工件1的内径或内径扩大部1c时，作为握持部223b的卡紧面的圆锥面是与圆形棱角线相接的结构，圆形棱角线是工件1的端面1d与内径扩大部1c交叉的圆周方向的棱角线。图3(c′)中，记载了一个保持具和工件1的实际尺寸的例子，并且表示了后述的加工工具206a、206b及其下部设置的阻尼器29的加工输送结束位置与保持具的关系。设定第一外径部222a比工件1的外径细，后述的加工工具206a、206b的终点位置上，为了使设置在加工工具下部的阻尼器29与安装辅助部221′有充分的间隔而设定第二外径部222b的长度。
图4是表示保持工件1的轴部件一侧的保持具20的概略图，图4(a)是表示保持轴部件的保持具的概略图，保持具20与保持具22同样是由超合金或铁形成，具有长孔部201，其端面上设置了比长孔部201的内径大的内径扩大部201a，长孔部201与内径扩大部201a之间，以及内径扩大部201a与保持具端面之间，分别形成有截锥形的大小两个阶段的第一圆锥形握持部202a和第二圆锥形握持部202b。
图4(b)～(d)是表示保持具有各个不同直径的轴部件的状态图，其构成是，将第一圆锥形握持部202a或第二圆锥形握持部202b与在轴部件的倒棱部102a上形成的圆形棱角线部对接并保持。
工件1是在上工件保持具20和下工件保持具22之间，通过轴方向的挤压压力P被保持的。该挤压压力P是，为了防止加工工具在工件1周围旋转时，工件1也与其一起旋转即产生共同旋转的现象，并且相反地，为使工件1不产生塑性变形而事先设定了挤压压力P的值。另外，工件1的圆筒面的切削量大时，或以高速度切削圆筒面时，由于切削力增大，有必要加大挤压压力P，但是如果挤压压力P加大，工件1的圆形棱角线部发生塑性变形，作为成品的圆筒部件组装到其他部件上时，有可能产生明显的组装误差，这种情况下，最好事先在工件1的端面1d或轴部件的卡紧部分上添加倒棱。
本实施方式中，将上工件保持具20作为保持轴部件的保持具，将下工件保持具22作为保持内径的保持具，但是根据工件1的形状，上工件保持具20和下工件保持具22任何一个上都可以用于保持轴部件的保持具和保持内径的保持具。
为了改良加工后的工件的振动或圆筒面的精确度或加工后的工件厚度不等，必须沿着规定的轴，对工件精确地定位，但是如上所述，如果工件棱角线部对工件的中心轴同轴地形成，将保持具的圆锥形握持部对规定的轴同轴状态地设置，则可以沿着上述规定的轴对工件精确地定位，并且，通过在保持具上设置若干个圆锥形握持部，可以保持具有若干种类内径或外径的工件，每当加工工件的内径或外径变化时，没有必要更换其内径或外径用的保持具，此时，没有必要每当交换时，将该保持具与加工工具旋转轴的同轴度高精确度地组装在装置上，不需要为交换操作安排时间，飞跃性地缩短加工时间。
下面再返回到图1继续说明。旋转工具组合17上安装有旋转工具轴6，并且通过安装在旋转工具组合17上的集尘罩36，在保持适当距离的位置上设置了抑制高频振动的阻尼器29。图2表示的是该旋转工具组合17和阻尼器29的一个实施方式。图2(a)是旋转工具组合17和阻尼器29的概略图，图2(b)是表示A-A剖面的概略图。
图2中，首先旋转工具组合17上，安装有旋转工具轴6，旋转工具轴6的构成如下，即作为外壳部的外壳210，和外壳210内通过静压轴承被旋转自如地支撑的转子208，和作为一体地安装在外壳210上的定子的线圈260和覆盖磁体262的罩264，转子208是由固定在右端部的刀具支放架266和固定在刀具支放架266上的加工工具206a、206b构成的。通过旋转回转器208，加工工具206旋转，进行工件1的外周面的切削加工，通过利用NC驱动马达等驱动装置10以及进给丝杆10a，将旋转工具组合17向垂直方向驱动，工件1和加工工具206相对移动，对工件1的外周面的整个纵向进行切削加工。
刀具支放架266上有粗车刀206a和精车刀206b，各车刀通过安装螺丝被安装。
旋转工具组合17上安装有覆盖刀具支放架266和加工工具206a、206b的集尘罩36，切屑通过连接在该集尘罩36上的吸尘器被回收。另外，该集尘罩36的下部设置有抑制高频振动的阻尼器29。
图2中表示了该阻尼器29的一种实施方式，设置在质量体30上的孔30′中收存有环状的弹性体31，通过螺丝33a将盖子33进行螺丝固定，因此弹性体31不会从质量体30中飞出，为了一直与工件1的外周整圈相接而固定在质量体30上。
质量体30是，只要有质量，任何材质的材料都可以，例如可以考虑BsBM(易切黄铜)或淬火处理后的铁等。
弹性体31是例如具有如图6所示的形状，这里用的是市场上销售的衬垫或缓冲垫。
在具有质量的环状的质量体30和圆筒部件之间设置弹性体，由于从圆筒部件传到弹性体的振动通过弹性体和质量体吸收，可以抑制发生在圆筒部件上的高频振动，并且可以防止由于硬的质量体直接接触圆筒部件而带来的伤痕、变形。
另外，为了使质量体30在向工件1的法线方向的摩擦阻力小的状态下自由运动，在质量体30的上下面上设置有数个钢球32，这里上下面上分别设置了8个。另外设置时，为了使钢球总是停留在大致相同的位置，通过限制钢球活动的部件(止动器)34a、34b来设置。由此，可以尽量防止质量体受加工精确度等的影响偏于一个方向的偏心。加工后的工件1的轴振精确度不高也无所谓的情况下，不设置钢球32也可以。这种情况下，当然也不需要限制钢球活动的部件(止动器)34。另外，为了遮挡阻尼器29，设置有罩35。
由于以上的构成，通过利用NC驱动马达等驱动装置10以及进给丝杆10a，将旋转工具组合17向垂直方向驱动，工件1和加工工具206相对移动，对工件1的外周面的整个纵向进行切削加工时，在与加工工具一直保持适当距离的圆筒部件的外周部上，可以通过弹性体设置质量体，即使不向圆筒部件内插入防振材料，也可以抑制高频振动。另外，作为外力产生源的加工工具的附近可以一直设置阻尼器，并且，由于到加工临结束之前，可以使质量对圆筒部件起作用，因此可以从圆筒部件的外周加工开始时到结束时，抑制高频振动。并且，通过这样的构成，可以不需要从圆筒部件内取出、放入防振材料的操作，不需要装卸防振材料用的装置，另外由于不需要该操作，可以减轻劳动力，并且可以提高生产效率、加工的自动化和无人化变得容易。另外，由于形成了即使是将圆筒部件垂直保持的状态下，也可以有效地抑制高频振动，因此，即使是将圆筒部件垂直保持的状态下，也可以不产生高频振动而进行圆筒部件外周的加工，不产生圆筒部件的弯曲变形，提高了加工后的圆筒部件的轴振精确度。
在此表示了将旋转工具组合17向垂直方向移动的实施方式，但是即使将工件1向垂直方向移动、将工件1和加工工具206相对移动的情况下，也可以得到同样的效果。
下面参照图1～图3就工件1的外径切削的情况进行详细的说明。
首先，在驱动滑块12的NC控制的驱动装置11上，为了对工件1在上工件保持具20与下工件保持具22之间，产生轴方向上的挤压压力P，事先设定滑块12的下端停止位置，在驱动旋转工具组合17的NC控制的驱动装置10上，事先设置旋转工具组合17的输送速度、加工输送开始位置坐标、加工输送结束位置坐标。
首先，驱动驱动装置11，通过进给丝杆11a将滑块12向上端移动。并且，驱动驱动装置10，通过进给丝杆10a将旋转工具组合17也向上端移动。该状态下，工件1被垂直供给到下工件保持具22的顶端部。作为工件1的供给方法，有通过操作人员的手的情况，有通过机器人的自动手的情况，根据大批量生产线的结构选择任何一个。将工件1供给到下工件保持具22的顶端部后的状态下，使滑块12下降，使工件1的上端部保持在上工件保持具20。此时，一边插通旋转工具组合的工具旋转轴的中空部、刀具支放架、加工工具，上工件保持具20一边下降到事先设定好的下端停止位置，工件1在上工件保持具20和下工件保持具22之间，通过轴方向上的挤压压力P被保持。
工件1的保持结束时，解除通过供给装置(人手或机器手)的工件握持部。
然后，通过驱动装置10的动作，旋转工具组合17向下方开始移动的同时，工具旋转轴6内的线圈260被通电，通过回转器208的旋转，加工工具206a、206b旋转，工件1的外周面被进行切削加工，切削加工时所产生的高频振动被设置在加工工具206下部的阻尼器29抑制，可以实现高效率、高精确度的加工。
加工工具组合17到达加工输送终点位置后，驱动装置10停止该驱动，同时停止工具旋转轴6内的线圈260的通电，加工工具的旋转停止，滑块12再次移动到上端，工件1的保持被解除，完成加工的工件1被取出。
然后，再次驱动驱动装置10，通过进给丝杆10a将旋转工具组合17也向上端移动。该状态下，工件1被垂直供给到下工件保持具22的顶端部，再次进行加工。
另外，加工不同直径的工件的情况下，加工开始之前，变更事先设定的条件之后开始加工。具体的是，在驱动滑块12的NC控制的驱动装置11上，为了对工件1在上工件保持具20与下工件保持具22之间，产生轴方向上的挤压压力P，设定滑块12的下端停止位置，在驱动旋转工具组合17的NC控制的驱动装置10上，设置旋转工具组合17的输送速度、加工输送开始位置坐标、加工输送结束位置坐标。
然后，再次同样地驱动驱动装置10，通过进给丝杆10a将旋转工具组合17向上端移动。该状态下，工件1被垂直供给到下工件保持具22的顶端部，加工再次开始。
下面，就利用上述加工装置及阻尼器，加工用于图象形成装置的显影装置的显影套筒的实施例进行说明。
作为工件的圆筒部件1的材料，在作为用于图象形成装置用的显影装置的显影套筒的情况下使用Al(A6063)。
作为圆筒部件1的原材料，使用对上述材料挤压成型或拉拔成型的部件。圆筒部件1的外径尺寸、内径尺寸、全长如下。
外径：φ20.1mm
内径：φ18.4mm(＝壁厚0.85mm)
全长：364mm
安装在一端的轴部件102的长度为43mm，轴部外径为φ8mm。
本实施方式中，作为刀具支放架的条件是
粗车刀的切入量0.045mm(半径去除量)
粗车刀的顶端形状为R0.2mm
精车刀的切入量0.005mm(半径去除量)
精车刀的顶端形状为R1.0mm
上述粗车刀和精车刀的工具顶尖部分的材质使用烧结钻石。
加工条件是设定旋转轴的旋转数20000min-1，输送速度33.3mm/s进行加工。
本实施例中，在安装阻尼器29的加工装置上，加工时的移动部分作为工具旋转轴一侧使用。这种情况下，可以减轻移动体的重量，使加工开始和加工结束时的急剧的加减速成为可能。
如上所述，将阻尼器29实际适用于材质为Al、外径为φ20.1mm、内径为φ18.4mm、长度为364mm的圆筒部件1的外周面加工，进行加工的结果，不产生高频振动，而在整个外周区域可以得到良好的加工表面(稳定的切削波形的状态)，可以加工到表面粗糙度Ra0.3μm的水平。
如以上的说明，根据上述实施方式，圆筒部件和加工工具相对移动，对圆筒部件的外周面的整个纵向进行切削加工时，在与加工工具一直保持适当距离的圆筒部件的外周部上，由于可以通过弹性体设置阻尼器，即使不向圆筒部件内插入防振材料，也可以抑制高频振动，因此，可以不需要从圆筒部件内取出、放入防振材料的操作，不需要防振材料装卸用的装置，另外由于不需要该操作，可以减轻劳动力，并且可以提高生产效率、另外，由于即使是将圆筒部件垂直保持的状态下，也可以有效地抑制高频振动，因此不产生圆筒部件的弯曲变形，可以提高加工后的圆筒部件的轴振精确度。
如以上所说明的，根据本发明，即使不向圆筒部件内插入防振材料，也可以抑制高频振动，可以高生产效率地制造高精确度的圆筒部件。
另外，即使是将圆筒部件垂直支撑的状态下，也可以有效地抑制高频振动，可以防止由于圆筒部件的弯曲变形引起的平直度的劣化，可以制造高精确度的圆筒部件。