專利名稱：軸坯件的中心孔加工方法及中心孔加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中心孔加工方法，特別是涉及一種用于在對(duì)通過鍛造或者鑄造形成的軸坯件的外周進(jìn)行加工時(shí)形成中心孔的中心孔加工方法。此外，本發(fā)明涉及一種使用該中心孔加工方法的中心孔加工裝置。
背景技術(shù)：
例如，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸等軸坯件主要通過鍛造而形成。對(duì)該軸坯件的凸輪部分及軸頸部分的外周面進(jìn)行切削及研磨加工。作為加工這種軸坯件的前工序，需要在軸坯件的兩端面形成作為加工基準(zhǔn)的中心 孔。以往提出有各種加工該中心孔的方法。例如，在專利文獻(xiàn)I中，從通過測(cè)定軸坯件的形狀而獲得的數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)軸坯件的正中心位置，并在利用該預(yù)測(cè)而獲得的正中心位置形成中心孔。然后，利用該中心孔對(duì)軸外周部等進(jìn)行加工。此外，在專利文獻(xiàn)2所示的方法中，首先，獲取軸坯件(曲軸坯件)的三維形狀數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)假定軸坯件的中心孔位置。接著，以假定的中心孔位置為基準(zhǔn)，模擬對(duì)軸坯件的加工，確定加工模擬后的形狀。然后，判斷加工模擬后的軸的旋轉(zhuǎn)平衡是否處于容許范圍內(nèi)，在處于容許范圍內(nèi)的情況下，將假定中心孔位置作為加工時(shí)的中心孔位置。專利文獻(xiàn)I :(日本)特開平9-174382號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :國際公開公報(bào)WO 2009/016988A
發(fā)明內(nèi)容
如以上所述，在現(xiàn)有的中心孔加工方法中，主要以減小加工后的旋轉(zhuǎn)平衡為目的來確定軸坯件的中心孔的位置。但是，在這些現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于通過減少軸坯件的加工余量來縮減材料費(fèi)用這一點(diǎn)絲毫未作提及。關(guān)于這一點(diǎn)，以下進(jìn)行說明。在通過鍛造、鑄造形成軸坯件的情況下，由于鑄模的缺陷，模具錯(cuò)位、彎曲等，不能說在坯件表面上確保均勻的加工余量。因此，在對(duì)通過鍛造、鑄造形成的軸坯件進(jìn)行加工的情況下，在軸坯件上確保充分的加工余量，以使得在加工之后也不會(huì)殘留由鍛造、鑄造形成的坯件的表面。但是，近年來，為了縮減材料費(fèi)用，要求盡量減少加工余量，若減少加工余量，則存在即使在軸坯件的加工后也會(huì)導(dǎo)致坯件表面殘留的情況。以下，對(duì)由于減少加工余量而導(dǎo)致在加工后坯件表面殘留這一點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)的研究。在對(duì)軸坯件加工中心孔的情況下，分別利用固定夾持部件及擺動(dòng)夾持部件來夾持軸坯件表面的相對(duì)的兩個(gè)位置。若軸坯件成為如設(shè)計(jì)值那樣的理想的形狀，則只要在軸坯件的中心形成中心孔即可。在這種情況下，即使在之后的加工工序中，也不會(huì)發(fā)生加工余量過少導(dǎo)致坯件表面未被去除干凈而殘留的情況。
但是，實(shí)際上，由于坯件制作時(shí)的鑄模、鍛造模具的缺陷等，如下所述，軸坯件未必按照設(shè)計(jì)值那樣完成。(I)材料過多而導(dǎo)致上模和下模分離，坯件整體較寬。(2)上模與下模錯(cuò)位，坯件也產(chǎn)生錯(cuò)位。(3)上模與下模彼此存在角度，坯件產(chǎn)生厚度不均。(4)為(I) (3)的組合。(5)在坯件脫模時(shí)，或者由于成形后的處理等，導(dǎo)致坯件產(chǎn)生彎曲。在軸坯件的被夾持的位置因如上所述原因而歪斜的情況下，在夾持時(shí)軸坯件移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，而不能正確地夾持。在圖I中表示該狀況。圖I表示利用固定夾持部件2和擺動(dòng)夾持部件3夾持軸坯件I的情況的狀況。擺動(dòng)夾持部件3通過與軸坯件I抵接而擺頭擺動(dòng)，自動(dòng)地進(jìn)行定心。 圖IA表示在將軸坯件加工成理想的形狀的情況下的夾持狀態(tài)。在此，由于軸坯件I呈接近正圓形的形狀，因此夾持中心與幾何中心一致。圖IB及圖IC表示在軸坯件存在誤差的情況下的夾持狀態(tài)。在軸坯件存在誤差的情況下，如圖IB所示，首先，兩夾持構(gòu)件2、3的支持爪僅單方解除。若自該狀態(tài)進(jìn)一步進(jìn)行夾持，則如圖IC所示，擺動(dòng)夾持部件3擺動(dòng)而自動(dòng)地進(jìn)行定心。其結(jié)果是，實(shí)際的軸坯件的中心Cl與夾持中心C2不一致。若在圖IC所示的狀態(tài)下進(jìn)行中心孔的加工，則不能在坯件中心加工中心孔。特別是，在為了縮減材料費(fèi)用而減少加工余量(圖2的斜線部分)的情況下，如圖2所示，導(dǎo)致在加工后坯件表面未被去除而殘留。接著，對(duì)在軸坯件產(chǎn)生彎曲的情況下的問題進(jìn)行說明。通常，軸坯件的中心是以夾持的位置為基準(zhǔn)而被確定。若考慮軸坯件I的彎曲，則如圖3A所示，優(yōu)選的是，夾持坯件整個(gè)長(zhǎng)度的609Γ70%的位置，并在延長(zhǎng)該夾持位置的幾何中心的兩端面位置加工中心孔。由此，能夠使加工余量在整個(gè)長(zhǎng)度上大致均等。但是，在該情況下，在對(duì)兩端面進(jìn)行銑削加工時(shí)，由于自實(shí)際加工的端面至夾持位置的距離變得比較長(zhǎng)，因此在加工時(shí)容易振動(dòng)。對(duì)此，如圖3Β所示，若為了抑制端面加工時(shí)的振動(dòng)而夾持端面附近，則在延長(zhǎng)該夾持位置的幾何中心的兩端面位置形成中心孔，根據(jù)情況的不同，存在導(dǎo)致在軸坯件I的軸向中心附近沒有加工余量，在加工后坯件表面殘留的情況。為了消除以上所述問題，存在起初對(duì)同一批多根軸坯件進(jìn)行加工而掌握坯件形狀的偏移的傾向，在對(duì)中心孔加工位置校正偏移的量后，對(duì)剩下的坯件進(jìn)行中心孔加工的情況。但是，在這種方法中，每當(dāng)批次改變而使坯件形狀的偏移的傾向改變時(shí)，需要進(jìn)行用于掌握偏移傾向的無用的加工。本發(fā)明的課題在于提供一種即使減少了軸坯件的加工余量，在加工后也能夠去除所有坯件表面的加工中心孔的方法及裝置。用于解決問題的方案第一技術(shù)方案的軸坯件的中心孔加工方法是用于形成加工由鍛造或者鑄造形成的軸坯件的外周時(shí)的中心孔的方法，包括第一步驟 第五步驟。第一步驟獲取軸坯件在軸向上的多個(gè)部位的外周形狀數(shù)據(jù)。第二步驟將多個(gè)部位的測(cè)定數(shù)據(jù)分別與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，求出中心孔確定用的中心軸線。第三步驟在多個(gè)部位中，計(jì)算出從中心軸線至軸坯件外周的最小距離。第四步驟在各部位的最小距離大于加工尺寸的情況下，判斷中心軸線正確，在最小距離處于加工尺寸以下的情況下，使中心軸線向最小距離變得大于加工尺寸的方向移動(dòng)，并基于移動(dòng)后的中心軸線重復(fù)執(zhí)行第三步驟。第五步驟在判斷為正確的中心軸線的延長(zhǎng)線上的軸坯件端面形成中心孔。在該加工方法中，比較外周形狀數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，求出中心孔確定用的中心軸線。接著，在多個(gè)部位中，計(jì)算出從中心軸線至軸坯件外周的最小距離，在各部位的最小距離大于加工尺寸的情況下，在該中心軸線的延長(zhǎng)線上的軸坯件端面形成中心孔。另一方面，在最小距離處于加工尺寸以下的情況下，使中心軸線向最小距離變得大于加工尺寸的方向進(jìn)行移動(dòng)，并與上述相同地基于移動(dòng)后的中心軸線計(jì)算出多個(gè)部位的最小距離。如上所述，由于移動(dòng)中心軸線以使得各部位的最小距離大于加工尺寸而形成中心孔，因此在加工后軸坯件表面不會(huì)殘留。第二技術(shù)方案的軸坯件的中心孔加工方法在第一技術(shù)方案的加工方法的基礎(chǔ)上，、第四步驟包括在使中心軸線移動(dòng)規(guī)定次數(shù)后最小距離仍未大于加工尺寸的情況下，判斷軸坯件為次品，而從加工線排除的步驟。在此，例如在模具錯(cuò)位大，無論怎樣設(shè)定中心軸線在加工后軸坯件表面仍殘留的情況下，將該軸坯件作為次品從加工線排除。第三技術(shù)方案的軸坯件的中心孔加工方法在第一技術(shù)方案或者第二技術(shù)方案的加工方法的基礎(chǔ)上，第二步驟使用最小二乘法求出中心孔確定用的中心軸線。第四技術(shù)方案的軸坯件的中心孔加工方法在第一技術(shù)方案至第三技術(shù)方案的加工方法的基礎(chǔ)上，第五步驟具有在軸坯件的兩端面進(jìn)行銑削加工的銑削加工步驟；在已進(jìn)行銑削加工的軸坯件的兩端面形成中心孔的鉆孔加工步驟。第五技術(shù)方案的軸坯件的中心孔加工裝置是用于形成加工由鍛造或者鑄造形成的軸坯件的外周時(shí)的中心孔的裝置，其包括形狀數(shù)據(jù)獲取機(jī)構(gòu)、中心軸線計(jì)算機(jī)構(gòu)、最小距離計(jì)算機(jī)構(gòu)、中心軸線確定機(jī)構(gòu)及中心孔加工機(jī)構(gòu)。形狀數(shù)據(jù)獲取機(jī)構(gòu)用于獲取軸坯件在軸向上的多個(gè)部位的外周形狀數(shù)據(jù)。中心軸線計(jì)算機(jī)構(gòu)用于將多個(gè)部位的測(cè)定數(shù)據(jù)分別與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并求出中心孔確定用的中心軸線。最小距離計(jì)算機(jī)構(gòu)用于在多個(gè)部位中計(jì)算出從中心軸線至軸坯件外周的最小距離。中心軸線確定機(jī)構(gòu)在各部位的最小距離大于加工尺寸的情況下，判斷中心軸線正確，在最小距離處于加工尺寸以下的情況下，使中心軸線向最小距離變得大于加工尺寸的方向移動(dòng)，并基于移動(dòng)后的中心軸線重復(fù)執(zhí)行計(jì)算最小距離的處理。中心孔加工機(jī)構(gòu)用于在判斷為正確的中心軸線的延長(zhǎng)線上的軸坯件端面形成中心孔。在如上所述的本發(fā)明中，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定中心孔的位置，即使減少軸坯件的加工余量也能夠在加工后不殘留坯件表面。因此，能夠縮減材料費(fèi)用。


圖IA是用于說明坯件偏移所帶來的夾持時(shí)的問題的圖。圖IB是用于說明坯件偏移所帶來的夾持時(shí)的問題的圖。圖IC是用于說明坯件偏移所帶來的夾持時(shí)的問題的圖。圖2是用于說明坯件偏移所帶來的加工后的問題的圖。圖3A是用于說明夾持位置所帶來的端面加工時(shí)的問題的圖。
圖3B是用于說明夾持位置所帶來的端面加工時(shí)的問題的圖。圖4是軸坯件的加工系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖5A是適用本發(fā)明的實(shí)施方式的軸坯件的一個(gè)例子的外觀立體圖。圖5B是適用本發(fā)明的實(shí)施方式的軸坯件的一個(gè)例子的外觀立體圖。圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的中心孔加工機(jī)的簡(jiǎn)要俯視圖。圖7A是中心孔加工機(jī)的動(dòng)作順序圖。圖7B是中心孔加工機(jī)的動(dòng)作順序圖。圖8是中心軸線確定處理的控制流程圖。
圖9A是用于說明利用中心軸線的移動(dòng)來確保加工余量的處理的圖。圖9B是用于說明利用中心軸線的移動(dòng)來確保加工余量的處理的圖。圖10是適用本發(fā)明的實(shí)施方式的軸坯件的其他例子的外觀立體圖。圖11是表示適用本發(fā)明的實(shí)施方式的軸坯件的另外的其他例子的圖。
圖12A是表示適用本發(fā)明的實(shí)施方式的軸坯件的另外的其他例子的圖。圖12B是表示圖12A所示的軸坯件的加工缺陷的例子的圖。
具體實(shí)施例方式I.第一實(shí)施方式[曲軸加工系統(tǒng)]圖4表示包含本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的中心孔加工機(jī)10的軸加工系統(tǒng)。該軸加工系統(tǒng)100具有中心孔加工機(jī)10，其在軸坯件的兩端面加工中心孔；計(jì)算機(jī)20，其執(zhí)行用于確定中心孔位置的處理，該中心孔被加工在軸坯件的兩端面；加工機(jī)30，其對(duì)加工有中心孔的軸坯件進(jìn)行規(guī)定的加工。中心孔加工機(jī)10包括形狀測(cè)定機(jī)11，該形狀測(cè)定機(jī)11作為用于測(cè)定軸坯件的形狀的形狀數(shù)據(jù)獲取機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子。形狀測(cè)定機(jī)11具有例如激光位移計(jì)、紅外線位移計(jì)、LED式位移傳感器等非接觸位移計(jì)，或者差動(dòng)變壓器(差動(dòng)卜9 >>)等接觸式位移計(jì)，并基于來自位移計(jì)的測(cè)定值測(cè)定軸坯件的形狀。該測(cè)定是對(duì)軸坯件的多個(gè)加工預(yù)定部位實(shí)施的。對(duì)于多個(gè)加工預(yù)定部位的測(cè)定而言，既可以利用多個(gè)傳感器同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，也可以使一個(gè)傳感器移動(dòng)而對(duì)整個(gè)加工預(yù)定部位進(jìn)行測(cè)定。此外，既可以旋轉(zhuǎn)軸坯件而固定傳感器來進(jìn)行測(cè)定，也可以相反地固定軸坯件而使傳感器旋轉(zhuǎn)或者水平移動(dòng)來進(jìn)行測(cè)定。另外，形狀測(cè)定機(jī)11也可以是通過從多個(gè)不同的位置對(duì)測(cè)定對(duì)象進(jìn)行測(cè)定而將軸坯件的整體形狀生成三維形狀數(shù)據(jù)的三維數(shù)字轉(zhuǎn)換器(影像掃描機(jī))。計(jì)算機(jī)20 具有 CPU (Central Processing Unit :中央處理器)21、R0M (Read OnlyMemory :只讀存儲(chǔ)器)22以及RAM (Random Access Memory :隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)23。R0M22存儲(chǔ)在CPU21執(zhí)行的各種程序、各種信息。在本實(shí)施方式中，R0M22存儲(chǔ)用于確定軸坯件的中心孔的位置的程序。此外，R0M22存儲(chǔ)軸坯件在設(shè)計(jì)上的外周形狀數(shù)據(jù)(以下，記載為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù))。此外，R0M22存儲(chǔ)利用加工機(jī)30對(duì)軸坯件執(zhí)行的加工內(nèi)容。RAM23用作存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)的區(qū)域，或者用作存儲(chǔ)在CPU21的處理中所使用的數(shù)據(jù)的作業(yè)區(qū)域。
[軸坯件]圖5A及圖5B表示利用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的中心孔加工機(jī)10加工的軸坯件的一個(gè)例子。該軸坯件I通過使用上模及下模進(jìn)行鍛造或者鑄造而成形。圖5A所示的軸坯件I大致如設(shè)計(jì)值那樣完成。此外，圖5B所示的軸坯件I表示在上模與下模存在錯(cuò)位的情況下的坯件形狀。該軸坯件I在五個(gè)位置具有加工預(yù)定部位Ia 加工預(yù)定部位le。[中心孔加工機(jī)的結(jié)構(gòu)]圖6是表示中心孔加工機(jī)10的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的俯視圖。該中心孔加工機(jī)10具有第一及第二加工部12a、12b、第一及第二卡盤13a、13b、以及主夾具14。第一及第二加工部12a、12b分別能夠沿圖6所示的X、Y、Z軸方向移動(dòng)。另外，雖然未在圖6中表軸方向,但是其是分別與X軸、Z軸垂直的方向。而且,兩個(gè)加工部12a、12b在軸坯件I的端面進(jìn)行銑削加工并且進(jìn)行中心孔加工。 第一及第二卡盤13a、13b分別是在把持軸坯件I時(shí)仿效坯件形狀而自如地?cái)[動(dòng)的定心卡盤。各定心卡盤具有按等角度間隔配置的三個(gè)卡盤爪，并分別把持軸坯件I的兩端部。此外，該兩個(gè)卡盤13a、13b利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步旋轉(zhuǎn)。主夾具14用于把持并固定軸坯件1，具有從橫向(X軸方向)把持軸坯件I的加工預(yù)定部位la、le的外周的一對(duì)第一把持部14a及一對(duì)第二把持部14b ;從軸向外側(cè)夾住軸向中央部的加工預(yù)定部位Ic而進(jìn)行把持的一對(duì)第三把持部14c。[中心孔加工機(jī)的控制處理]使用圖7A及圖7B的動(dòng)作順序圖來說明如上所述地構(gòu)成的中心孔加工機(jī)10的控制處理。在圖7A的步驟SI中，在主夾具14的中心位置配置軸坯件1，為了進(jìn)行長(zhǎng)度方向(軸向)的定位而利用主夾具14的第三把持部14c從軸向外側(cè)夾住軸坯件I的加工預(yù)定部位Ic而進(jìn)行固定。接著，在步驟S2中，分別利用一對(duì)第一及第二把持部14a、14b把持軸坯件I的兩端部的加工預(yù)定部位la、le，之后，解除第三把持部14c對(duì)加工預(yù)定部位Ic的把持。由此，軸坯件I牢固地固定于主夾具14。在步驟S3中，在利用主夾具14牢固地把持軸坯件I的狀態(tài)下，使第一及第二定心卡盤13a、13b沿Z軸方向移動(dòng)而靠近軸還件I,利用定心卡盤13&、1313把持軸還件I的兩端部。此時(shí)，由于軸坯件I被主夾具14牢固地把持，因此定心卡盤13a、13b在性質(zhì)上，使各卡盤爪仿效把持于主夾具14的軸坯件I的姿態(tài)自如地移動(dòng)，并且把持軸坯件I。即，被定心卡盤13a、13b把持的軸坯件I維持被主夾具14把持的姿態(tài)。如上所述，在將軸坯件I把持于定心卡盤13a、13b之后，在步驟S4中，解除第一及第二把持部14a、14b對(duì)軸坯件I的把持。接著，在步驟S5中，使定心卡盤13a、13b旋轉(zhuǎn)而使軸坯件I旋轉(zhuǎn)，并且沿Z軸方向掃描激光位移計(jì)11，從而獲得軸坯件I的形狀數(shù)據(jù)。將在該步驟S5中獲得的形狀數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定中心孔加工用的中心軸線。在后面對(duì)用于中心軸線確定的處理進(jìn)行說明。當(dāng)在以上的步驟S5中結(jié)束軸坯件I的形狀測(cè)定后，軸坯件I的姿態(tài)變?yōu)檫M(jìn)行形狀測(cè)定前的步驟S3的姿態(tài)。在該狀態(tài)下，在圖7B的步驟S6中，在將軸坯件I把持于定心卡盤13a、13b的狀態(tài)下利用主夾具14的第一把持部14a及第二把持部14b牢固地把持軸坯件I。在步驟S7中，當(dāng)解除定心卡盤13a、13b對(duì)軸坯件I的把持后，使各卡盤13a、13b向離開軸坯件I的方向移動(dòng)。接著，在步驟S8中，當(dāng)使第一及第二加工部12a、12b向軸坯件I側(cè)(X軸方向)移動(dòng)后，向軸坯件I的軸向(Z軸方向)移動(dòng)。然后，一邊使兩個(gè)加工部12a、12b進(jìn)一步沿X軸方向移動(dòng)，一邊對(duì)軸坯件I的端面進(jìn)行銑削加工。在該銑削加工中，利用作為軸向的定位夾具的第三把持部14c確定加工面的軸向位置。但是，也可以使用測(cè)定軸坯件I的外周形狀數(shù)據(jù)的激光位移計(jì)11來確定銑削加工面的軸向位置。更詳細(xì)地說，能夠一邊沿軸向掃描激光位移計(jì)11 一邊測(cè)定軸向形狀，并將該測(cè)定結(jié)果與軸向的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳擬合比較，確定銑削加工面的軸向位置。 接著，在步驟S9中，基于中心孔位置數(shù)據(jù)，使兩個(gè)加工部12a、12b沿X軸方向及Y軸(垂直)方向移動(dòng)。另外，中心孔位置數(shù)據(jù)通過后述的中心軸線確定處理而獲得。在使兩個(gè)加工部12a、12b移動(dòng)到中心孔位置后，驅(qū)動(dòng)分別設(shè)置于兩個(gè)加工部12a、12b的鉆頭使其沿Z軸方向前進(jìn)。由此，在軸坯件I的端面的最合適的中心位置形成中心孔。然后，在步驟SlO中，使兩個(gè)加工部12a、12b在Z軸方向上退避，解除主夾具14的第一及第二把持部14a、14b對(duì)軸坯件I的把持，結(jié)束中心孔加工處理。[中心孔加工用中心軸線的確定處理]以下，參照?qǐng)D8的流程圖對(duì)從上述的步驟S5中獲得的軸坯件I的測(cè)定數(shù)據(jù)確定中心孔加工用的中心軸線的處理進(jìn)行說明。首先，在步驟Pl中進(jìn)行初始設(shè)定。在該初始設(shè)定中，執(zhí)行將計(jì)數(shù)值N設(shè)定為“O”等處理。另外，計(jì)數(shù)值N是用于判斷軸坯件I是否為次品而使用的值。接著，在步驟P2中，獲取由步驟S5所獲得的軸坯件I的外周形狀數(shù)據(jù)。在步驟P3中，比較外周形狀數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算出中心孔加工用的中心軸線。即，由于通過測(cè)定獲得的各加工預(yù)定部位的外周形狀數(shù)據(jù)相對(duì)于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，因此對(duì)該測(cè)定數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(正圓的數(shù)據(jù))適用最小二乘法，從而計(jì)算出平均地通過所有部位的中心軸線。具體來說，首先，通過對(duì)所測(cè)定的各外周數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳擬合比較，計(jì)算出各加工預(yù)定部位的最小二乘中心。此時(shí)，由于在本實(shí)施方式中軸還件I全部為圓筒部，因此適用針對(duì)正圓的最小二乘法。在軸坯件像凸輪等那樣是特殊形狀的情況下，對(duì)該特殊形狀的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)適用基于最小二乘法的最佳擬合。然后，計(jì)算出通過上述多個(gè)最小二乘中心點(diǎn)的最小二乘軸線。在步驟P4中，在各加工預(yù)定部位，計(jì)算出在步驟P3中獲得的中心軸線與各加工預(yù)定部位的外周面之間的最小距離Rmin，并比較最小距離Rmin與作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的加工尺寸RO0在步驟P5中，判斷各加工預(yù)定部位的最小距離Rmin是否大于加工尺寸R0。最小距離Rmin大于加工尺寸RO的情況意味著存在加工余量。在該情況下，以由步驟P3獲得的中心軸線為基準(zhǔn)加工中心孔，在利用該中心孔而進(jìn)行加工后，坯件外周面被去除而不會(huì)殘留。因此，在該情況下，從步驟P5轉(zhuǎn)移到步驟P6，將由步驟P3獲得的中心軸線直接作為中心孔加工用的中心軸線。另一方面，在最小距離Rmin處于加工尺寸RO以下的情況下，意味著沒有加工余量。在該情況下，以由步驟P3獲得的中心軸線為基準(zhǔn)加工中心孔，在利用該中心孔進(jìn)行加工后，可能坯件外周面未被去除而殘留。坯件外周面未被去除而殘留是指在完成品狀態(tài)下軸成為次品。在該情況下，從步驟P5轉(zhuǎn)移到步驟P7，增大表示執(zhí)行步驟P4的次數(shù)的數(shù)值N。然后，在步驟P8中，判斷數(shù)值N是否到達(dá)了“4”。在數(shù)值N未到達(dá)“4”的情況下，從步驟P8轉(zhuǎn)移到步驟P9。在步驟P9中，在所有加工預(yù)定部位，使中心軸線向加工余量殘留的方向移動(dòng)微小的量。之后，執(zhí)行從步驟P4至步驟P9的處理。在獲得通過中心軸線的移動(dòng)而留出加工余量殘留的中心軸線的情況下，確定該中心軸線為中心孔加工用中心軸線(步驟P6)，結(jié)束處理。另一方面，在即使執(zhí)行了三次中心軸線的移動(dòng)處理仍不能確定留出加工余量的中心軸線的情況下，從步驟P8轉(zhuǎn)移到步驟P10。在該步驟PlO中，判斷軸坯件I的坯件偏移量 大到不能進(jìn)行修正的程度，將其作為次品而從加工線排除。[具體例]關(guān)于中心軸線的移動(dòng)，使用圖9A及圖9B進(jìn)行具體的說明。另外，圖9A表不在一個(gè)位置加工余量不足的情況，圖9B表示在多個(gè)位置加工余量不足的情況。如圖9A的(a)所示，當(dāng)在一個(gè)位置加工余量為負(fù)值或者O (在圖9中以負(fù)值的情況為例)的情況下，如圖9A的(b)所示，在連結(jié)中心軸線和加工預(yù)定部位的直線上，向與出現(xiàn)加工余量不足的部位相反的一側(cè)移動(dòng)中心軸線，以使得徑向兩側(cè)的加工余量變得均等。在該移動(dòng)處理后，如圖9A的(c)所示，在其他部分加工余量不足的情況下，執(zhí)行相同的處理Cd),在最終獲得在整個(gè)周向上留有加工余量的中心軸線的情況(e)下，確定該中心軸線為中心孔加工用中心軸線。此外，如圖9B的(a)所示，當(dāng)在多個(gè)位置加工余量不足的情況下，按順序一個(gè)位置一個(gè)位置地執(zhí)行相同的處理(iTd)。然后，在最終獲得在整個(gè)周向上留有加工余量的中心軸線的情況(e)下，確定該中心軸線為中心孔加工用中心軸線。[特征]在上述本實(shí)施方式中，即使在夾持端面加工時(shí)很難產(chǎn)生振動(dòng)的軸坯件的端面附近的情況下，也能夠計(jì)算出使加工余量變得均等的位置而形成中心孔。此外，能夠盡量減小加工余量，從而能夠大幅度縮減材料費(fèi)用。2.第二實(shí)施方式在上述實(shí)施方式中，以軸坯件為圓筒形的情況為例進(jìn)行了說明，但是在加工如圖10所示的凸輪軸40的情況下，也能夠同樣地適用本發(fā)明。在凸輪軸40的情況下，凸輪軸40具有圓筒狀的軸頸部41a 41e和凸輪部42a 42d。在該情況下，對(duì)于軸頸部41a 41e而言，與上述實(shí)施方式相同地適用針對(duì)正圓的最小二乘法。此外，對(duì)于凸輪部42a 42d而言，針對(duì)凸輪形狀的設(shè)計(jì)值適用基于最小二乘法的最佳擬合。而且，在凸輪形狀的情況下，由于各凸輪部的相互角度也已確定，因此對(duì)于相互角度也穿插在最佳擬合計(jì)算中來計(jì)算中心軸線。3.第三實(shí)施方式作為另外的其他實(shí)施方式，圖11表示加工預(yù)定部位僅為相同直徑的圓筒部的情況的例子。在該情況下，首先，通過測(cè)定軸坯件45的外周形狀獲取所有加工預(yù)定部位的形狀數(shù)據(jù)。然后，從該獲得的形狀數(shù)據(jù)計(jì)算出各圓筒部的最小二乘中心點(diǎn)。接著，計(jì)算出通過這些計(jì)算出的多個(gè)最小二乘中心點(diǎn)的最小二乘軸線。如上所述地獲得中心軸線后的處理與上述實(shí)施方式相同，執(zhí)行從圖8的步驟P4至步驟PlO的處理。但是，如后所述，中心軸線的移動(dòng)處理僅實(shí)施一次。具體來說，在步驟P8中的“N = 4 ”的處理變?yōu)椤癗 = 2 ”。在此，在圖11所示的軸坯件45的情況下，在步驟P9中的移動(dòng)處理中，只要使之前求出的中心軸線平行移動(dòng)至所有加工預(yù)定部位的軸坯件形狀的最大內(nèi)切圓筒(參照?qǐng)D11)的中心處即可。然后，在判斷平行移動(dòng)后也不存在加工余量的情況下，不再次執(zhí)行移動(dòng)處理，而直接作為次品排除。其理由是因?yàn)?，即使再次求出最大?nèi)切圓筒的中心，結(jié)果也與之前的步驟中的處理相同，實(shí)質(zhì)移動(dòng)量變?yōu)椤癘”。即，在一次求出所有加工預(yù)定部位的軸坯件形狀的最大內(nèi)切圓筒的中心，并且在移動(dòng)到此處后也不存在加工余量的情況下，由于沒有 進(jìn)一步的修正的余地，因此在該情況下可以直接作為次品進(jìn)行排除。4.第四實(shí)施方式圖12A表示羅茨鼓風(fēng)機(jī)的三葉式扭葉轉(zhuǎn)子部(三葉式^ ^卜口一夕)50。該扭葉轉(zhuǎn)子部50通過鑄造而形成，且兩端的軸部51a、51b與形成在它們之間的轉(zhuǎn)子部52使用不同的鑄模。因此，存在產(chǎn)生模具錯(cuò)位的情況。若產(chǎn)生模具錯(cuò)位，則兩端軸部51a、51b的中心與轉(zhuǎn)子部52的中心變得不一致。在這種狀況下，若通過以往的方法以兩端的軸部51a、51b為基準(zhǔn)確定中心孔的位置，則在以該中心孔為基準(zhǔn)加工轉(zhuǎn)子部的情況下，將會(huì)產(chǎn)生加工不良。圖12B表示加工不良的狀況。在圖12B的(a)中，用斜線表示設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中的加工余量。如該圖所示，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)上，在轉(zhuǎn)子部52的整個(gè)外周上設(shè)定均勻的加工余量。圖12B的(b)表示在產(chǎn)生模具錯(cuò)位，兩端軸部51a、51b與轉(zhuǎn)子部52的中心不一致的情況下，利用以往的方法形成中心孔并加工轉(zhuǎn)子部52的情況的例子。從該圖可知，在轉(zhuǎn)子部52的外周的一部分殘留坯件表面。因此，在確定這種扭葉轉(zhuǎn)子部50的中心孔的情況下，也能夠通過適用本發(fā)明，在轉(zhuǎn)子部52的外周不殘留坯件表面地進(jìn)行加工。具體來說，首先，在轉(zhuǎn)子部52的外周測(cè)定軸向上的多個(gè)位置的外周形狀，獲取實(shí)際的形狀數(shù)據(jù)。然后，通過對(duì)所獲得的形狀數(shù)據(jù)和作為理想形狀的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳擬合，計(jì)算出轉(zhuǎn)子部52在軸向上的多個(gè)位置的最小二乘中心。接著，只要求出軸向的多個(gè)位置的最小二乘中心，就能夠通過最小二乘法進(jìn)一步求出離上述所有點(diǎn)最近的直線(中心軸線)。接著，從上述計(jì)算出的中心軸線計(jì)算出到所測(cè)定的轉(zhuǎn)子部外周面的距離，并且計(jì)算出在轉(zhuǎn)子部52的整個(gè)外周是否殘留有坯件表面。假設(shè)在殘留有坯件表面的情況下，使中心軸線向不殘留坯件表面的方向進(jìn)行移動(dòng)，并再次進(jìn)行上述計(jì)算模擬。最終在轉(zhuǎn)子外周部的整個(gè)區(qū)域，在留有某一定量的加工余量的地方確定中心軸線，在其延長(zhǎng)線上的兩端軸部51a、51b的端面形成中心孔。在這種實(shí)施方式中，與上述各實(shí)施方式相同地，即使在作為工件的扭葉轉(zhuǎn)子未被正確地夾持的情況下，由于在該狀態(tài)下從測(cè)定進(jìn)行到加工，因此也能夠在適當(dāng)?shù)奈恢眯纬芍行目?。此外，能夠減少加工余量。
另外，與上述相同地，在即使利用中心軸線的移動(dòng)也不能夠確保加工余量的情況下，將坯件作為次品進(jìn)行排除。產(chǎn)業(yè)上的可利用性在本發(fā)明的中心孔加工方法及中心孔加工裝置中，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定中心孔的位置，即使減少軸坯件的加工余量也能夠在加工后不殘留坯件表面。因此，能夠縮減材料費(fèi)用。附圖標(biāo)記說明I、40、45 軸坯件10中心孔加工機(jī)
11形狀測(cè)定機(jī)12a、12b 加工部13a、13b 定心卡盤20計(jì)算機(jī)30加工機(jī)
權(quán)利要求
1.一種軸坯件的中心孔加工方法，其用于形成加工由鍛造或者鑄造形成的軸坯件的外周時(shí)的中心孔，其特征在于，包括 第一步驟，獲取軸坯件在軸向上的多個(gè)部位的外周形狀數(shù)據(jù)； 第二步驟，將所述多個(gè)部位的測(cè)定數(shù)據(jù)分別與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，求出中心孔確定用的中心軸線； 第三步驟，在所述多個(gè)部位，計(jì)算出從所述中心軸線至軸坯件外周的最小距離； 第四步驟，在各部位的所述最小距離大于加工尺寸的情況下，判斷所述中心軸線正確，在所述最小距離處于加工尺寸以下的情況下，使所述中心軸線向所述最小距離變得大于加工尺寸的方向移動(dòng)，并基于移動(dòng)后的中心軸線重復(fù)執(zhí)行所述第三步驟； 第五步驟，在判斷為正確的所述中心軸線的延長(zhǎng)線上的軸坯件端面形成中心孔。
2.如權(quán)利要求I所述的軸坯件的中心孔加工方法，其特征在于， 所述第四步驟包括在使中心軸線移動(dòng)規(guī)定次數(shù)后所述最小距離仍未大于加工尺寸的情況下，判斷軸坯件為次品，從加工線排除的步驟。
3.如權(quán)利要求I或2所述的軸坯件的中心孔加工方法，其特征在于， 所述第二步驟使用最小二乘法求出中心孔確定用的中心軸線。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的軸坯件的中心孔加工方法，其特征在于， 所述第五步驟具有在軸坯件的兩端面進(jìn)行銑削加工的銑削加工步驟；在已進(jìn)行銑削加工的軸坯件的兩端面形成中心孔的鉆孔加工步驟。
5.一種軸坯件的中心孔加工裝置，其用于形成加工由鍛造或者鑄造形成的軸坯件的外周時(shí)的中心孔，其特征在于，包括 形狀數(shù)據(jù)獲取機(jī)構(gòu)，其獲取軸坯件在軸向上的多個(gè)部位的外周形狀數(shù)據(jù)； 中心軸線計(jì)算機(jī)構(gòu)，其將所述多個(gè)部位的測(cè)定數(shù)據(jù)分別與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，求出中心孔確定用的中心軸線； 最小距離計(jì)算機(jī)構(gòu)，其在所述多個(gè)部位，計(jì)算出從所述中心軸線至軸坯件外周的最小距離； 中心軸線確定機(jī)構(gòu)，其在各部位的所述最小距離大于加工尺寸的情況下，判斷所述中心軸線正確，在所述最小距離處于加工尺寸以下的情況下，使所述中心軸線向所述最小距離變得大于加工尺寸的方向移動(dòng)，并基于移動(dòng)后的中心軸線重復(fù)執(zhí)行計(jì)算所述最小距離的處理； 中心孔加工機(jī)構(gòu)，其在判斷為正確的所述中心軸線的延長(zhǎng)線上的軸坯件端面形成中心孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軸坯件的中心孔加工方法及中心孔加工裝置。即使減小軸坯件的加工余量，在加工后坯件表面也不會(huì)殘留。該中心孔加工方法包括第一~第五步驟。第一步驟為，獲取軸坯件在軸向上的多個(gè)部位的外周形狀數(shù)據(jù)。第二步驟為，分別使多個(gè)部位的測(cè)定數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較，求出中心孔確定用的中心軸線。第三步驟為，計(jì)算出在多個(gè)部位，從中心軸線到軸坯件外周的最小距離。第四步驟為，在各部位的最小距離大于加工尺寸的情況下，判斷為中心軸線正確，在最小距離處于加工尺寸以下的情況下，使中心軸線向使最小距離變得大于加工尺寸的方向移動(dòng)，并基于移動(dòng)后的中心軸線重復(fù)執(zhí)行第三步驟。第五步驟為，在判斷為正確的中心軸線的延長(zhǎng)線上的軸坯件端面上形成中心孔。
文檔編號(hào)B23B49/04GK102725087SQ201180007650
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者義本明廣 申請(qǐng)人:小松Ntc株式會(huì)社