组装在单螺旋压缩机中的螺旋转子的齿槽加工以往已知的方法 是，将被切削材料设定在第一旋转轴上，将工具设定在与第一旋转轴 垂直的第二旋转轴上，使这些两轴同步地旋转，再有，在加工进展的 同时，每微少量地增加设定在第二旋转轴上的工具的旋转半径，据此， 形成螺旋转子的齿槽形状(例如，参照专利文献1)。
但是，在上述专利文献1中使用的精加工工具是成型工具，为了 防止在切削点以外的干涉，为特殊形状。另外，因为是使用了成型工 具的剃削加工，所以，槽底的切削阻力非常大，因此，由于不得不进 行微小切削，所以，对缩短加工时间以及改善工具寿命造成障碍。
另一方面，为了解决上述问题，另外提出了通过将市场销售的五 轴的NC机床作为基础机械使用，附加端铣刀工具的粗加工的高效能 化和直行两轴的圆弧运动，据此，增加工具的旋转半径，实现通过通 用的设备进行螺旋转子的加工的方法(例如，参照专利文献2)。
[专利文献1]特表平6-506640
[专利文献2]国际公开号码WO2004/089569
但是，因为上述专利文献1记载的方法是在螺旋转子的齿槽加工 中的齿槽侧面的精加工中，通过特殊形状的工具进行剃削加工，所以 需要与制品形状相吻合地制作特殊形状的工具。另外，因为是特殊形 状，所以在进行工具切削刃位置的坐标设定时，容易产生误差，需要 临时加工进行的修正、调整夹具。另外，因为是被切削材料和工具同 步移动的剃削加工，所以，被切削材料和工具的相对速度成为切削速 度，存在不能期望高速化，不能提高加工效能的问题。
另外，在专利文献2那样的加工方法中，需要专用设备，存在由 于加工装置的加工停止而导致不能进行螺旋转子的生产的问题。
本发明鉴于上述的问题点而产生，其目的是能够提供一种提高在 螺旋转子的齿槽加工中，特别是齿槽侧面加工的加工效能的方法、加 工装置、加工工具以及螺旋压缩机的制造方法。

本发明的螺旋转子的加工方法，是同时对工件的旋转以及工具的 回转的至少两轴进行控制，形成螺旋齿槽的螺旋转子的加工方法，其 特征在于，具有下述五个工序，即，将第一端铣刀作为上述工具，在 上述螺旋齿槽的深度方向施与一定的切缝，刻至希望深度的第一工序、 将比上述第一端铣刀直径小的第二端铣刀作为上述工具，进行上述螺 旋齿槽侧面的粗加工的第二工序、将在前端部具有R形状的第三端铣 刀作为上述工具，进行上述螺旋齿槽底面的粗加工的第三工序、将具 备在深度方向比上述螺旋齿槽的深度短的切削刃部和具有比上述切削 刃部直径小的直径的颈部的第四端铣刀作为上述工具，进行上述螺旋 齿槽的侧面的精加工的第四工序、将具有与螺旋齿槽的底面对应的形 状的剃刀作为上述工具，进行上述螺旋齿槽的底面的精加工的第五工 序。
另外，本发明的螺旋转子的加工方法，是同时对工件的旋转以及 工具的回转的至少两轴进行控制，形成螺旋齿槽的螺旋转子的加工方 法，其特征在于，具有下述五个工序，即，将第一端铣刀作为上述工 具，在上述螺旋齿槽的深度方向施与一定的切缝，刻至希望深度的第 一工序、将比上述第一端铣刀直径小的第二端铣刀作为上述工具，进 行上述螺旋齿槽侧面的粗加工的第二工序、将在前端部具有R形状的 第三端铣刀作为上述工具，进行上述螺旋齿槽底面的加工的第三工序、 将比上述第一端铣刀直径小的第六端铣刀作为上述工具，作为以在深 度方向在比上述螺旋齿槽深度短的加工深度进行分割，与在上述第六 端铣刀的前端的导程和在上述工件的外径表面的导程这两者相切的方 式，使工具中心移动的刀具轨迹，进行上述螺旋齿槽的侧面的精加工 的第四工序、将具有与上述螺旋齿槽的底面对应的形状的剃刀作为上 述工具，进行上述螺旋齿槽的底面的精加工的第五工序。
发明效果
在本发明中，因为齿槽侧面的精加工使用旋转工具，所以，能够 将转速提高到与通常的端铣刀加工相同，即使不使用特殊形状的剃刀 也可以，因此，能够谋求加工的高效能化。另外，因为是旋转对称工 具，所以，与特殊形状的剃刀相比，容易进行刀尖位置的测定，提高 齿槽宽度精度。与特殊形状的剃刀相比，还有工具的加工简单等的效 果。
附图说明
图1是表示单螺旋压缩机的压缩原理的立体图。
图2是图1的C-C’线剖视图。
图3是螺旋转子加工机的装置构成图。
图4是表示螺旋转子加工时的轴移动的说明图。
图5是表示螺旋转子的加工工序的流程图。
图6是表示螺旋转子的加工工序的模型图。
图7是粗加工用锥端铣刀的正视图。
图8是表示基于齿槽深度的齿槽侧面的旋转半径和齿侧面的旋转 半径的关系的图。
图9是表示基于齿槽深度的导程角变化的图。
图10是端铣刀加工中的齿槽侧面的误差说明图。
图11是表示端铣刀加工中的齿槽侧面的形状误差的模式图。
图12是表示工具直径和齿槽侧面的形状误差量的关系的一个例 子。
图13是表示基于本发明的实施方式1的齿槽侧面精加工用的端铣 刀的一个例子的正视图。
图14是表示以往的端铣刀中的齿槽侧面的形状误差的图表。
图15是表示以往的端铣刀中的最深位置的齿槽侧面形状误差的 图表。
图16是表示基于本发明的端铣刀加工中的齿槽侧面加工时的导 程和工具位置的关系的说明图。
图17是表示基于本发明的实施方式1的端铣刀加工中的齿槽侧面 加工时的轴切缝位置的说明图。
图18是表示本发明的实施方式1的端铣刀的最深位置的齿槽侧面 形状误差的图表。
图19是表示用于估算本发明的实施方式1的端铣刀中的颈部的凹 陷量的在外径表面的干涉量的图表。
图20是表示非对称剃刀的例子的正视图。
图21是说明本发明的实施方式2的端铣刀精加工中的导程和工具 位置的图。
图22是说明实施方式2的端铣刀精加工中的轴切缝位置的图。
图23是表示实施方式2的端铣刀精加工中的最深位置的齿槽侧面 形状误差的图表。
符号说明
1螺旋转子、2齿槽、3a、3b门转子、
4齿、5C轴主轴、6工具、7X轴移动平台、
8Z轴移动平台、9B轴旋转工作台、10底座、
11C轴主轴台、12尾座、13a、13b防振件、
14轴、15C轴卡盘、16转轴、
17保持器、18心间距离、19门转子半径、
20工具的旋转中心、21螺旋转子的旋转中心、
22工具的旋转中心和螺旋转子的旋转中心的距离、
23工具的旋转半径、24a、24b圆弧轨道、
25第一端铣刀、26第三端铣刀、27第四端铣刀、
28剃刀、29锥端铣刀、
30齿侧面、31在某个槽深度位置的齿槽侧面的旋转半径、
32在某个槽深度位置的齿侧面的旋转半径、33螺旋转子的旋转中 心、
34门转子的旋转中心、35在外径表面的导程角、
36在齿槽底的导程角、37a、37b在外径表面的导程、
38a、38b在齿槽底的导程、39端铣刀、
40齿槽侧面、41齿槽底面、42切削刃部、
43颈部、44柄部、45在切削刃部上部的导程、
46在切削刃部下部的导程、47切削刃部上部、
48切削刃部下部、49非对称剃刀、
50第六端铣刀、51在端铣刀前端的导程、
52端铣刀前端、53螺旋转子直径、
54齿槽宽度、55第二端铣刀。

实施方式1
首先，根据图1，先说明单螺旋压缩机的压缩原理。单螺旋压缩 机将具有多个齿槽2的螺旋转子1和具有多个齿4的门转子3a、3b 相互左右对称地配置在轴直角的位置。在图1中图示了螺旋转子1具 有六个齿槽2，门转子3a、3b具有十一个齿4的情况。在螺旋转子1 的外周部覆盖壳体(未图示出)，以螺旋转子1的齿槽2、门转子3a、 3b的齿4在壳体的内径形成密闭空间。在螺旋转子1的某个位置制冷 剂气体吸入齿槽2，通过与螺旋转子1的旋转一起随转的门转子3a、 3b，关闭齿槽2，封闭制冷剂气体。
再有，若螺旋转子1旋转，则由螺旋转子1的齿槽2、门转子3a、 3b的齿4以及壳体形成的密闭空间的齿槽容积被缩小，制冷剂气体被 压缩。再有，在螺旋转子1旋转，达到规定的齿槽容积时，从开口部 喷出被压缩的制冷剂气体。通过使该循环在各齿槽反复，连续进行压 缩。另外，图1的C-C’剖面表示在图2，表示门转子3a的齿4与螺 旋转子1的齿槽2啮合的样子(壳体没有图示出)。
接着，根据图3的装置构成图，说明加工该螺旋转子1的加工装 置。加工装置是能够进行五轴驱动的NC装置，这五轴为：使作为被 加工物的螺旋转子1旋转的C轴主轴5、使工具6在与上述C轴的直 行方向移动的X轴(上下方向)移动平台7、与上述X轴平行的Z轴 移动平台8、与上述X轴、Z轴两轴直行的Y轴移动平台(未图示出)、 工具6能够以B轴为中心向图的箭头方向旋转的B轴旋转工作台9。 在底座10上设置着安装有C轴主轴5的C轴主轴台11、Z轴移动平 台8、移动式的尾座12、防振件13a、13b。
螺旋转子1借助轴14通过C轴卡盘15固定在C轴主轴5上，但 是，在进行更高精度的加工的情况下，为了抑制加工时的负荷造成的 变形，是通过尾座12和防振件13a、13b支撑轴14。在Z轴移动平台 8上，搭载着X轴移动平台7、Y轴移动平台(未图示出)、B轴旋转 工作台9，在B轴旋转工作台9上，搭载着使工具6旋转的转轴16， 在其前端，借助保持器17安装着工具6。
接着，根据图4，说明上述加工装置中的加工原理。螺旋转子1 的齿槽2的加工是将通过压缩原理所说明的门转子3的齿4置换成工 具6，进行加工。即，通过上述C轴主轴5，使螺旋转子1旋转，与 螺旋转子1的旋转同步，通过B轴工作台9，使工具6旋转。为了得 到图1、图2所示的螺旋转子1，使螺旋转子1通过C轴的旋转和工 具6的圆运动的旋转比率例如以6：11同步。另外，工具6的旋转中 心20和螺旋转子1的旋转中心21的距离22相当于螺旋压缩机的心间 距离18(参照图2)，工具6的旋转半径23相当于门转子半径19。
如图4所示，在刻齿槽2时，从图4(a)的状态开始，进行驱动 控制，通过X轴移动平台7和Z轴移动平台8，在圆弧轨道24a、24b 上移动B轴工作台9的中心位置(B轴)，以便不变更工具6的旋转 中心20，而是逐渐变更工具6的旋转半径23，使最终半径与门转子半 径19(参照图2)相同(参照图4(b))。螺旋转子1从中心线的偏离 只要通过加工装置的Y轴进行修正控制即可。
接着，参照图5、图6，对使用上述加工装置来加工螺旋转子1 的齿槽2的工序及其使用工具一起进行说明。螺旋转子1的加工母材 为实心或者中空的圆柱状。首先，将第一端铣刀25作为工具，使之回 转，进行齿槽2的粗加工。在该粗加工工序A中，与所要求的齿槽形 状对应，通过在第一端铣刀25的铣槽，同时加工齿槽2的两侧，在齿 槽深度方向施与一定值的切缝，刻至要求深度(图6(a))。此时，使 用尽可能接近所要求的齿槽形状的工具直径，能够缩短后面工序的加 工时间。另外，若使用图7所示那样前端变细的锥端铣刀29，则更接 近要求形状，能进一步缩短时间。在加工母材为中空的情况下，也可 以将旋转轴插入它。
接着，通过比粗加工用的第一端铣刀25的直径小的通用的第二端 铣刀55，进行齿槽2的侧面粗加工(图6(b))。在该齿槽侧面粗加工 工序B中，一个个地加工齿槽2的单侧，扩大槽宽，提高加工精度。 对槽深方向和槽宽方向这两个方向分别施与切缝，通过多次驱动进行 加工。如图2所示，因为螺旋转子1的齿槽2与门转子3的齿侧面30 密封制冷剂气体，所以，理想的是门转子3的齿侧面30的形状和螺旋 转子1的齿槽2的侧面形状相同。
图8表示规定的齿槽深度a中的齿槽侧面的旋转半径31和齿侧面 的旋转半径32的关系，在图中，33是螺旋转子1的旋转中心，34是 门转子3的旋转中心。另外，图9表示基于齿槽深度的导程角的变化， 37a、37b表示螺旋转子1的外形表面上的导程，38a、38b表示齿槽 底部的导程。根据压缩原理，如图8、图9所示，根据槽深位置，在 该槽深位置的齿槽旋转半径31和在该槽深位置的齿旋转半径32不同， 因此，根据槽深，齿槽2的导程角不同。即，因为在螺旋转子1的外 形表面上，齿槽旋转半径31大，齿旋转半径32小，所以，在外径表 面的导程角35大，反之，因为在齿槽2的底中，齿槽旋转半径31小， 齿旋转半径32大，所以，在齿槽底的导程角36小。
图10是说明端铣刀加工中的齿槽侧面的误差的图，如图所示，从 在外径表面60的导程37和在齿槽底部41的导程38的交点X到端铣 刀39的外周的距离为最大形状误差，工具直径越小，齿槽侧面的形状 误差越小。图11表示从图10的D-D’线剖面所见的齿槽侧面的形状误 差，40是齿槽侧面，41是齿槽底面。另外，针对同一形状的齿槽，基 于工具直径的最大误差量的比较的一个例子表示在图12中，可知工具 直径越小，齿槽侧面的形状误差越小。
接着，返回到图6，通过前端为R形状的第三球头端铣刀26，进 行齿槽底面的粗加工(图6(c))。在该加工工序C中，单轨迹～多轨 迹加工齿槽中心位置。因为槽底半径与门转子半径相等，所以，若相 对于端铣刀直径，使用曲率半径大的椭圆的球头端铣刀，则能够降低 底面精加工的加工负荷，提高加工精度。
接着，通过特殊形状的第四端铣刀27，进行齿槽侧面的精加工D (图6(d))。第四端铣刀27的形状的一个例子表示在图13中。第四 端铣刀27由切削刃部42、颈部43、柄部44构成，其特征是设置与第 一端铣刀相比，齿槽深度短的切削刃部42和具有比切削刃部42直径 小的直径的颈部43。在这里，使凹陷量d为切削刃部42的直径和颈 部43的直径的差的1/2。在以往的不具有凹陷量d的端铣刀中，在齿 槽侧面产生几何学的形状误差。通过具体的数值计算的结果表示在图 14、图15中。图14是表示在成φ6的圆筒形状的以往的端铣刀的齿 槽侧面形状误差的图表，横轴是图8所示的旋转角度γ，是将与螺旋 转子的旋转轴直行的位置作为0度的旋转角度。纵轴是表示从目标形 状偏离的形状误差。五种的线以及点表示从螺旋转子槽底开始的距离 的不同，因为40.7是最深的位置，所以，仅为1点。另外，因为存在 齿槽的宽度，所以，每旋转角度10度为最大值。
图15是同样表示在成φ6的圆筒形状的以往的端铣刀的最深位置 的齿槽侧面形状误差的图表，是定量地表示图11的图，是描绘图14 的旋转角度10°附近的形状误差为最大的点的图。横轴是从螺旋转子 槽底开始的距离，纵轴是表示从目标形状偏离的形状误差。可知在通 过φ6mm的端铣刀进行深度40.7mm的侧面加工的情况下的几何学的 误差量中最大存在90μm。再有，因为是纵横比为6.7的深槽加工，所 以，施加由加工负荷等的干扰造成的加工误差，不能期望高精度的加 工。
对此，对通过本发明的第四端铣刀27进行加工的情况进行说明。 图16是表示第四端铣刀加工中的齿槽侧面加工时的导程和工具位置 的关系的图，图17是图16的E-E’线剖视图，是说明轴切缝位置的图。 即，以与上述第四端铣刀27的切削刃部42相当的长度，在齿槽深度 方向将加工分割，此时的刀具轨迹是在切削刃部上部47所生成的切削 刃部上部导程45(45因为是图17的纸面方向的直线，所以未图示出) 和在切削刃部下部48生成的切削刃部下部导程46(46因为是图17 的纸面方向的直线，所以未图示出)这两者将第四端铣刀27设定在切 削刃部42的外周圆筒部成为切线的位置。
图18是表示在本发明的第四特殊形状的端铣刀27的最深位置的 齿槽侧面形状误差的图表，是与图15对应的图。表示使切削刃部42 的直径为φ6mm，切削刃部的长度为10mm，每10mm在槽深方向切 入的情况下的在最深部的齿槽位置的侧面形状误差。可知在该情况下， 齿槽侧面的形状误差为8μm，在以往的十分之一以下。另外，图19 是表示用于估算颈部43的凹陷量d(参照图13)的在外形表面的干涉 量的图表，例如，图中曲线10表示使颈部43的直径为与切削刃部42 相同的直径φ6，从槽底开始加工0～10mm时的外径表面和颈部43 的干涉量。如图19所示，在从槽底开始加工0～10mm的过程中，在 槽深度最深的旋转角度10°附近，干涉量最大，工具吃入量为0.25mm。 从这里可以获知，颈部43的凹陷量d需要在0.25mm以上。即，可以 通过φ6mm的切削刃部，从制品规格以及加工工具规格计算颈部43 的直径、凹陷量d。
另外，通过下面公式，从作为螺旋转子压缩机的制品规格的心间 距离18和齿槽宽度54和螺旋转子和门转子的旋转比率，求出螺旋转 子的齿槽侧面的各点的导程角。
[公式1]

再有，可以通过下面公式，从切削刃部42的工具直径和切削刃长 度、由门转子半径19和螺旋转子直径53和心间距离18所决定的最大 齿槽深度、以及由上述计算式计算的在最大槽深位置的齿底位置的齿 槽侧面导程角δa和从槽底开始的在切削刃长度量上方的齿槽侧面导 程角δb和在外形表面位置的齿槽侧面导程角δc，计算在外形表面位 置的工具和螺旋转子的干涉量。
[公式2]

接着，通过剃刀28，进行齿槽的底面精加工E(图6(e))。剃刀 28是具有与螺旋齿槽的底面对应的形状的成型工具，至此为止，同样 地通过螺旋转子的旋转和工具的旋转，对螺旋齿槽的底面往复加工。 与每个机种不同的螺旋转子齿槽底面的形状相吻合的剃刀28可以替 换在以往的加工方法中使用的工具，也可以仅仅将安装方法变更为与 本加工装置相符合。另外，因为在本装置中，可以往复驱动，所以， 也可以如图20所示，具有非对称的前端部。这样，成为用于满足所要 求的加工精度的工序，除了齿槽底面精加工工序以外，可以通过旋转 工具进行加工，因此，能够谋求加工效率的提高。
如上述说明，根据本发明的实施方式1，因为齿槽侧面的精加工 使用旋转工具，所以，工具和工件的相对速度为切削速度。例如，与 通过剃刀进行齿槽侧面精加工的情况相比，切削速度快，能够谋求加 工的高效能化。另外，因为是旋转对称工具，所以，与通过剃刀进行 齿槽侧面精加工的情况相比，刃尖位置的测定容易，提高了槽宽精度。 再有，在本发明中，使用第四端铣刀的工序与通过剃刀进行齿槽侧面 精加工的情况相比，工具的加工也简单。另外，在本实施方式中，虽 然螺旋转子的中心线和由齿槽侧面和齿侧面所密封的制冷剂气体的密 封线一致，但是，在螺旋转子的中心线和密封线偏离的情况下，只要 以密封线位置为基准即可。
实施方式2
在实施方式1中，对齿槽侧面精加工工序使用第四端铣刀27的情 况进行了说明，在实施方式2中，将比第一端铣刀25直径小的第六端 铣刀50作为工具使用。将第一端铣刀25作为工具，在螺旋齿槽的深 度方向施与一定的切缝，刻至希望深度的第一工序、将比第一端铣刀 直径小的第二端铣刀作为工具，进行螺旋齿槽侧面的粗加工的第二工 序、将在前端部具有R形状的第三端铣刀作为工具，进行螺旋齿槽底 面的加工的第三工序，因为与实施方式1同样，所以，为了避免重复， 省略说明。
使用了第六端铣刀50的情况表示在图21、图22中。图21是说 明在精加工的导程和工具位置的图，图22是说明在螺旋齿槽侧面的精 加工的轴切缝位置的图。即，成为以在齿槽深度方向将加工分割，与 在第六端铣刀50的前端部52的导程51和在外径表面60的导程37 这两者相切的方式，使工具中心位置移动的刀具轨迹。在以往的端铣 刀中，如上述图14、图15所说明的那样，在齿槽侧面产生几何学的 形状误差，但是，若采用上述那样的加工方法，则能够对此有飞跃的 改善。
图23是表示采用了上述刀具轨迹时的在第六端铣刀50的最深位 置的齿槽侧面形状误差的图表，表示利用了在端铣刀前端52的导程时 的状态。表示在第六端铣刀50的直径为φ6mm，以22.7mm、6mm、 4mm、4mm、4mm五个阶段在槽深方向切缝的情况下，在最深部的 齿槽位置的侧面形状误差。在该情况下，判断齿槽侧面的形状误差为 40μm，在图15所示的以往的二分之一以下。但是，因为与实施方式 1相比，切缝的连接部分高低差大，所以为了克服这点，只要使切缝 次数细致即可。另外，螺旋转子1从中心线的偏离只要通过Y轴进行 修正即可。
在本发明中，因为齿槽侧面的精加工使用旋转工具，所以，能够 将转速提高到与通常的端铣刀加工相同，与通过剃刀进行齿槽侧面精 加工的情况相比，能够谋求加工的高效能化。另外，因为是旋转工具， 所以，刃尖位置的测定容易，提高槽宽精度。
另外，通过上述实施方式1以及2的加工方法加工的螺旋转子1 如图18、图23所示，表面形成40μm以下的圆滑的凸部，其表面粗 糙度减小，因此，可以精度良好地以使螺旋转子1的多个螺旋转子齿 槽2与两个门转子3a、3b的多个齿4分别相互呈轴直角的方式，将门 转子配置在螺旋转子的左右。若通过壳体，覆盖螺旋转子和门转子的 外周部，通过与螺旋转子的旋转一起随转的门转子，关闭螺旋转子齿 槽2，封闭制冷剂气体，则能够制造性能好的螺旋压缩机。特别是， 能够提高螺旋压缩机的初期磨合好，初期的滑动摩擦阻力低等的螺旋 压缩机的动作特性。
另外，在上述实施方式1以及2中，同时控制可以是工件的旋转 轴和工具的旋转轴，也可以是工件的旋转轴两轴、两轴使用工具的回 转轴。只要同时控制至少任意的两轴，形成螺旋齿槽即可。