專利名稱：曲軸的中心孔加工裝置及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在毛坯狀態(tài)的曲軸(曲軸毛坯)的兩端面形成加工用中心孔的中 心孔加工裝置及加工方法。
背景技術(shù)：
由于曲軸被組裝在發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，因此，如果曲軸存在旋轉(zhuǎn)不平衡，則在發(fā)動(dòng)機(jī)旋 轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)等問題。因此，需要將曲軸的旋轉(zhuǎn)不平衡量(以下，簡稱為不平衡值)控制 在規(guī)定的容許值內(nèi)。為了將該曲軸的不平衡值控制在容許值內(nèi)，作為曲軸的加工基準(zhǔn)的中 心孔的位置顯得非常重要。于是，例如利用平衡測定器，實(shí)際使毛坯(素材)狀態(tài)的曲軸(曲軸毛坯)旋轉(zhuǎn)， 進(jìn)行毛坯的平衡測定，確定曲軸毛坯的平衡中心軸，并在該中心軸上的曲軸兩端面加工中 心孔。并且，在加工的最終階段，再次利用平衡測定器，進(jìn)行繞中心軸旋轉(zhuǎn)的平衡測定，當(dāng)存 在不平衡時(shí)，通過在平衡重上打孔來進(jìn)行平衡調(diào)整。這里，如果將曲軸毛坯加工成符合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的理想的形狀，能夠通過在主軸頸的 中心形成中心孔，容易地將不平衡值控制在容許值內(nèi)。假設(shè)，即使因其后的加工而導(dǎo)致失 衡，最終也能夠在平衡重上打孔而容易地進(jìn)行平衡調(diào)整。但是，實(shí)際上，由于鑄造模具、鍛造模具的問題或者修整、起模時(shí)的影響等，存在曲 軸毛坯上產(chǎn)生厚度偏差(偏肉)的情況。這里，由于曲軸毛坯的幾乎所有加工均對(duì)主軸頸 圓柱部及連桿軸頸圓柱部進(jìn)行，因此各圓柱部的厚度偏差被消除，但是，幾乎沒有被加工的 平衡重存在厚度偏差，作為整體依然存在質(zhì)量不平衡。其結(jié)果是，最終在進(jìn)行平衡調(diào)整時(shí)，即使在平衡重上打孔來進(jìn)行調(diào)整，曲軸整體也 依然不平衡。另外，例如在規(guī)定的作業(yè)周期時(shí)間內(nèi)不能夠調(diào)整平衡而被視為次品的情況下， 由于在平衡調(diào)整時(shí)能夠打孔的量有限，因此，不能將不平衡值控制在容許值內(nèi)。另外，存在由于不能去掉曲軸的不可或缺的部位而不能夠?qū)⒉黄胶庵悼刂圃谌菰S 值內(nèi)的情況。這樣，在不能夠?qū)⑶S的不平衡值控制在容許值內(nèi)的情況下，需要通過平衡測定 計(jì)算出中心孔加工位置的偏移量，并將該偏移量反饋到中心孔加工工序中而修正中心孔加 工工序的處理。在此情況下，在偏移量被反饋之前加工有中心孔的曲軸毛坯已成為次品。另 外，如果毛坯生產(chǎn)批次變化，則需要在每當(dāng)批次變化時(shí)反饋偏移量，從而存在需要花費(fèi)大量 工時(shí)的問題。這里，作為曲軸的中心孔的定位技術(shù)，已知專利文獻(xiàn)1公開的方法。其中公開了以 下技術(shù)通過動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)求出曲軸毛坯的兩端面中的動(dòng)平衡點(diǎn)，其后，測定曲軸毛坯的頸部 等的形狀，根據(jù)該測定結(jié)果運(yùn)算出加工后產(chǎn)生的不平衡量，并在從動(dòng)平衡點(diǎn)僅移動(dòng)不平衡 量的修正位置形成中心孔。另外，也在實(shí)施以下技術(shù)求出曲軸毛坯的圓柱部幾何中心，在該圓柱部幾何中心 上形成中心孔，其后以中心孔為基準(zhǔn)繼續(xù)加工，最終通過在平衡重上形成孔等來進(jìn)行平衡調(diào)整。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開昭51-76682號(hào)公報(bào)在包含專利文獻(xiàn)1的現(xiàn)有的中心孔加工裝置及加工方法中，在測定曲軸毛坯形狀 的狀況與基于通過該測定得到的數(shù)據(jù)加工中心孔時(shí)的狀況之間，通常會(huì)產(chǎn)生偏差。例如，當(dāng)在圓柱部幾何中心上形成中心孔時(shí)，通常夾緊曲軸的兩處基準(zhǔn)圓柱部，在 該夾緊中心上形成中心孔。在此，如果夾緊的基準(zhǔn)圓柱為正圓形，則不會(huì)存在問題，如果在 毛坯成型時(shí)因上模和下模的偏移等而曲軸發(fā)生了變形，則夾緊時(shí)曲軸移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)而不能夠 準(zhǔn)確地夾緊，因此，不能夠在幾何中心上形成中心孔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易且精確地在曲軸的適當(dāng)位置形成中心孔的 技術(shù)。第一發(fā)明的中心孔加工裝置是用于在曲軸毛坯的兩端面形成加工用中心孔的裝 置，具有主夾具、測定用卡盤和加工部。主夾具夾持并固定曲軸毛坯。為了測定曲軸毛坯的 形狀，測定用卡盤能夠?qū)⑻幱诒恢鲓A具夾持狀態(tài)的曲軸毛坯的兩端部以保持被主夾具夾持 的姿態(tài)的狀態(tài)夾緊。加工部在被主夾具夾持的曲軸毛坯的兩端部形成中心孔。在該裝置中，曲軸毛坯被主夾具夾持并固定。然后，曲軸毛坯以保持被該主夾具固 定的姿態(tài)的狀態(tài)被測定用卡盤夾緊而被測定其形狀。形狀測定結(jié)束后，被測定用卡盤夾緊 的曲軸毛坯再次被主夾具固定。然后，在被該主夾具固定的狀態(tài)下，通過加工部在曲軸毛坯 的兩端面形成中心孔。這里，能夠以保持被主夾具固定的姿態(tài)的狀態(tài)測定形狀，并且能夠以維持形狀測 定的姿態(tài)的狀態(tài)再次被主夾具固定而進(jìn)行加工。即，能夠在完全相同的狀況(姿態(tài))下進(jìn) 行形狀的測定與加工。由此，在基于通過形狀測定得到的毛坯形狀數(shù)據(jù)形成中心孔的情況 下，能夠容易并準(zhǔn)確地在根據(jù)形狀數(shù)據(jù)確定的最適當(dāng)位置形成中心孔。第二發(fā)明的中心孔加工裝置在第一發(fā)明的裝置的基礎(chǔ)上在通過加工部加工曲軸 毛坯時(shí)，主夾具以維持被測定用卡盤夾持的曲軸毛坯的姿態(tài)的狀態(tài)進(jìn)行夾持。這里，在加工時(shí)，由于以維持測定時(shí)的姿態(tài)的狀態(tài)對(duì)曲軸毛坯進(jìn)行加工，因此，與 上述同樣，能夠容易且準(zhǔn)確地在基于形狀數(shù)據(jù)確定的最適當(dāng)位置形成中心孔。第三發(fā)明的中心孔加工裝置在第一發(fā)明的裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步具有測定被測定 用卡盤夾持的曲軸毛坯的形狀的形狀測定部，加工部基于來自形狀測定部的測定數(shù)據(jù)加工 中心孔。在該裝置中，與上述同樣，曲軸毛坯以維持被主夾具固定的姿態(tài)的狀態(tài)被測定用 卡盤夾緊，由形狀測定部來測定形狀。然后，基于通過該測定得到的形狀數(shù)據(jù)，通過加工部 在曲軸毛坯的兩端面形成中心孔。并且，在加工時(shí)，以維持形狀測定時(shí)的姿態(tài)的狀態(tài)被主夾 具固定，并進(jìn)行加工。因此，能夠容易且準(zhǔn)確地在基于形狀數(shù)據(jù)確定的最適當(dāng)位置形成中心 孔。第四發(fā)明的中心孔加工裝置在第一發(fā)明的裝置的基礎(chǔ)上，加工部具有對(duì)曲軸毛 坯的兩端面進(jìn)行銑削加工的銑削加工部和在被銑削加工的曲軸毛坯的兩端面形成中心孔 的鉆孔加工部。
這里，首先曲軸毛坯的兩端面被銑削加工，其后通過鉆孔加工形成中心孔。第五發(fā)明的中心孔加工裝置在第一發(fā)明的裝置的基礎(chǔ)上，測定用卡盤和加工部被 一個(gè)移動(dòng)自如的部件支撐，能夠選擇性的與被主夾具夾持的曲軸毛坯的兩端面對(duì)置。這里，在測定時(shí)，使測定用卡盤移動(dòng)到與被主夾具固定的曲軸毛坯的兩端面對(duì)置 的位置。而且，在曲軸毛坯的形狀測定結(jié)束并進(jìn)行加工時(shí)，使加工部移動(dòng)到與被主夾具固定 的曲軸毛坯的兩端面對(duì)置的位置。此情況下，能夠自動(dòng)地進(jìn)行曲軸毛坯的形狀測定及加工，作業(yè)變得容易。第六發(fā)明的中心孔加工裝置在第一發(fā)明的裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步具有控制主夾 具、測定用卡盤及加工部的動(dòng)作的控制部。通過控制部的控制，各構(gòu)成部如下動(dòng)作。首先，主夾具將曲軸毛坯夾持并固定。其后，測定用卡盤將處于被主夾具夾持狀 態(tài)的曲軸毛坯的兩端部以保持被主夾具夾持的姿態(tài)的狀態(tài)夾緊。然后，主夾具解除對(duì)于被 測定用卡盤夾緊的曲軸毛坯的夾持，測定用卡盤在曲軸毛坯的形狀測定時(shí)持續(xù)夾緊曲軸毛 坯。進(jìn)一步，主夾具將被測定用卡盤夾緊并且形狀測定結(jié)束的曲軸毛坯以保持被測定用卡 盤夾緊的姿態(tài)的狀態(tài)再次夾持并固定，測定用卡盤解除對(duì)于被主夾具夾持的曲軸毛坯的夾 緊。然后，加工部對(duì)被主夾具夾持并固定的曲軸毛坯進(jìn)行加工。在此，從曲軸毛坯的形狀測定到形成中心孔，能夠通過自動(dòng)化來進(jìn)行。第七發(fā)明的中心孔加工方法具有以下步驟。(1)由主夾具將曲軸毛坯夾持并固定的第一步驟。(2)由測定用卡盤將處于被主夾具夾持狀態(tài)的曲軸毛坯的兩端部以保持被主夾具 夾持的姿態(tài)的狀態(tài)夾緊的第二步驟。(3)測定被測定用卡盤夾緊的曲軸毛坯的形狀的第三步驟。(4)由主夾具將形狀測定結(jié)束的曲軸毛坯以保持被測定用卡盤夾持的姿態(tài)的狀態(tài) 再次夾持并固定的第四步驟。(5)在被主夾具夾持的曲軸毛坯的兩端面形成中心孔的第五步驟。根據(jù)本發(fā)明，由于能夠在完全相同的狀況(姿態(tài))下進(jìn)行曲軸毛坯的形狀測定與 加工，因此，能夠容易且準(zhǔn)確地在基于形狀數(shù)據(jù)確定的最適當(dāng)位置形成中心孔。


圖1是曲軸毛坯的加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是適用本發(fā)明實(shí)施方式的曲軸的一例的外觀立體圖。圖3是表示曲軸毛坯以及使該曲軸毛坯成型的上模和下模的外觀立體圖。圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式的中心孔加工機(jī)的俯視圖。圖5是圖4的A向視圖。圖6是圖4的B向視圖。圖7是中心孔加工機(jī)的動(dòng)作順序圖。圖8是中心孔加工機(jī)的動(dòng)作順序圖。圖9是分解表示曲軸毛坯的數(shù)據(jù)處理單位的各部位的圖。圖10是用于說明各部位的偏移量的計(jì)算方法的圖。圖11是用于說明各部位的數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理的圖。
附圖標(biāo)記說明1101112
曲軸毛坯 中心孔加工機(jī) 13a、13b
形狀測定機(jī) 基底部 側(cè)部15161717a17b
主夾具 定心卡盤 加工刀具
銑削加工用刀具 鉆頭
具體實(shí)施例方式[曲軸加工系統(tǒng)]在圖1中示出了包含本發(fā)明一實(shí)施方式的中心孔加工機(jī)10的曲軸加工系統(tǒng)。該 曲軸加工系統(tǒng)100具有在曲軸毛坯的兩端面上加工中心孔的中心孔加工機(jī)10、在曲軸毛 坯的兩端面上加工的中心孔定位處理裝置一例的計(jì)算機(jī)20以及對(duì)于加工有中心孔的曲軸 毛坯進(jìn)行規(guī)定加工的曲軸加工機(jī)30。中心孔加工機(jī)10具有用于測定曲軸毛坯形狀的測定裝置一例的形狀測定機(jī)11。形狀測定機(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)變壓器等接觸式位移計(jì)，基于來自位移計(jì)的測定值測定曲軸毛坯1的形 狀。在本實(shí)施方式中，如后面所述，僅測定曲軸毛坯1的平衡重的外形形狀。形狀測定機(jī)11 也可以是通過從多個(gè)不同位置測定測定對(duì)象而將曲軸毛坯的整體形狀生成為三維形狀數(shù) 據(jù)的三維數(shù)字轉(zhuǎn)換器(圖像掃描器)。計(jì)算機(jī)20具有中央處理器(Central Processing Unit，CPU) 21、只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory，ROM) 22、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，RAM) 23。R0M22存儲(chǔ)由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)后 述的曲軸毛坯1的中心孔定位處理的程序。另外，R0M22存儲(chǔ)曲軸毛坯1的設(shè)計(jì)三維形狀 數(shù)據(jù)(以下稱為三維形狀設(shè)計(jì)數(shù)據(jù))。從該三維形狀設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)能夠獲得曲軸毛坯1的各平 衡重的設(shè)計(jì)外形形狀數(shù)據(jù)。另外，R0M22存儲(chǔ)由曲軸加工機(jī)30對(duì)曲軸毛坯1進(jìn)行的加工內(nèi) 容。RAM23被用作存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)的區(qū)域，或者存儲(chǔ)CPU21的處理所使用的數(shù)據(jù)的作業(yè) 區(qū)域。[曲軸毛坯]圖2所示的曲軸毛坯是通過本發(fā)明一實(shí)施方式的中心孔加工機(jī)10加工的曲軸毛 坯的一例，這里表示的是直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)用曲軸毛坯。如圖3所示，該曲軸毛坯1使用上模 2與下模3鍛造成型。需要說明的是，本發(fā)明能夠同樣適用于鑄造成型的曲軸毛坯。曲軸毛坯1具有主軸頸J(J1 J5)、連桿軸頸P (Pl P4)、平衡重CW (CWl CW8)。 在曲軸毛坯1中，在Z軸方向上依次排列有主軸頸Jl、平衡重CWl、連桿軸頸Pl、平衡重CW2、主軸頸J2、平衡重CW3、連桿軸頸P2、平衡重CW4、主軸頸J3、平衡重CW5、連桿軸頸P3、平衡 重CW6、主軸頸J4、平衡重CW7、連桿軸頸P4、平衡重CW8、連桿軸頸P5。[中心孔加工機(jī)的結(jié)構(gòu)]圖4是中心孔加工機(jī)10的俯視圖。圖5是從圖4的箭頭A方向看到的局部立體 圖，圖6是從箭頭B方向看到的局部立體圖。該中心孔加工機(jī)10由基底部12和與基底部12的兩端相對(duì)配置的一對(duì)側(cè)部13a、 1 構(gòu)成。一對(duì)側(cè)部13a、i;3b能夠相對(duì)于基底部12在圖4的上下方向(X軸方向)、與紙面 垂直的方向(Y軸方向)以及左右方向(Z軸方向)上移動(dòng)。另外，該中心孔加工機(jī)10具有固定配置于基底部12的主夾具15、在水平方向上 相對(duì)配置的一對(duì)定心卡盤(測定用卡盤)16、同樣在水平方向上相對(duì)配置的一對(duì)加工刀具 (加工部)17以及作為形狀測定機(jī)11的激光位移計(jì)(參照?qǐng)D7)。定心卡盤16及加工刀具 17配置于側(cè)部13a、13b，一對(duì)側(cè)部13a、1 通過未圖示的驅(qū)動(dòng)部來移動(dòng)，由此，能夠分別向 與固定于主夾具15的曲軸毛坯1的端面相對(duì)的位置移動(dòng)。主夾具15夾持并固定曲軸毛坯1，具有從橫向(X軸方向)夾持兩端的主軸頸J1、 J5的一對(duì)第一夾持部1 和第二夾持部1 以及從軸向外側(cè)夾入并夾持軸向中間部的兩個(gè) 平衡重的一對(duì)第三夾持部15c (參照?qǐng)D7的“長度方向定位裝置”所示的夾持部)。一對(duì)定心卡盤16分別具有以等角度間隔配置的三個(gè)卡盤爪16a、16b、16c，能夠繞 旋轉(zhuǎn)軸P(參照?qǐng)D7)旋轉(zhuǎn)。定心卡盤16的三個(gè)卡盤爪16a、16b、16c能夠根據(jù)工件(曲軸 毛坯)的形狀自如地移動(dòng)并夾持工件。加工刀具17具有用于銑削加工曲軸毛坯1的端面的刀具17a和用于在端面形 成中心孔的鉆頭17b。鉆頭17b相對(duì)于銑削加工用的刀具17a配置在內(nèi)側(cè)(里側(cè))。因此， 在利用銑削加工用刀具17a進(jìn)行銑削加工時(shí)，鉆頭17b不會(huì)干涉曲軸毛坯的端面。另一方 面，銑削加工用刀17a被配置為在利用鉆頭17b進(jìn)行鉆孔加工時(shí)覆蓋曲軸毛坯的端面外側(cè)， 因此，該銑削加工用刀具17a在鉆孔加工時(shí)不會(huì)干涉曲軸毛坯的端面。而且，銑削加工用刀 17a及鉆頭17b都能夠繞旋轉(zhuǎn)軸Q(參照?qǐng)D7)旋轉(zhuǎn)。[中心孔加工機(jī)的控制處理]利用圖7的動(dòng)作順序圖，說明如上構(gòu)成的中心孔加工機(jī)10的控制處理。在圖7的步驟Sl中，將曲軸毛坯1配置于主夾具15的中心位置，為了進(jìn)行長度方 向(軸向)的定位，由主夾具15的第三夾持部15c從軸向外側(cè)夾入并固定曲軸毛坯1的平衡重。其后，在步驟S2中，由第一及第二夾持部15a、1 夾持曲軸毛坯1的兩端部即主 軸頸Jl、J5，然后解除第三夾持部15c對(duì)于平衡重部分的夾持。由此，由主夾具15牢固地 固定曲軸毛坯1。在步驟S3中，在由主夾具15牢固地夾持曲軸毛坯1的狀態(tài)下，使一對(duì)側(cè)部13a、 13b沿Z軸方向移動(dòng)而靠近曲軸毛坯1，由一對(duì)定心卡盤16夾持曲軸毛坯1的兩端部。此 時(shí)，曲軸毛坯1被主夾具15牢固地夾持，并且，由于定心卡盤6的特性，各卡盤爪16a 16c 根據(jù)被主夾具15夾持的工件(曲軸毛坯1)的姿態(tài)自如地移動(dòng)并夾持曲軸毛坯1。即，被定 心卡盤16夾持的曲軸毛坯1保持被主夾具15夾持的姿態(tài)。如上所述，曲軸毛坯1被定心卡盤16夾持后，在步驟S4中解除主夾具15的第一及第二夾持部15a、15b的夾持。其后，在步驟S5中，使定心卡盤16旋轉(zhuǎn)而使曲軸毛坯1旋轉(zhuǎn)，并且使激光位移計(jì) 11沿Z軸方向掃描曲軸毛坯1而得到曲軸毛坯1的形狀數(shù)據(jù)。在后面敘述根據(jù)測定該曲軸 毛坯1的形狀得到的測定數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)際形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行再現(xiàn)處理，然后確定中心孔的位置的處理。在以上的步驟5中，曲軸毛坯1的形狀測定結(jié)束后，曲軸毛坯1的姿態(tài)為進(jìn)行形狀 測定前的步驟3的姿態(tài)。在該狀態(tài)下，在步驟S6中，以保持由定心卡盤16夾持曲軸毛坯1 的狀態(tài)由主夾具15的第一夾持部1 及第二夾持部1 牢固地夾持曲軸毛坯1。在步驟S7中，在解除定心卡盤16對(duì)于曲軸毛坯1的夾持后，使一對(duì)側(cè)部13a、1 朝與曲軸毛坯1分離的方向移動(dòng)，使定心卡盤16從曲軸毛坯1分離。其后，在步驟S8中，使一對(duì)側(cè)部13a、13b即加工刀具17朝曲軸毛坯1側(cè)(X軸方 向)移動(dòng)，之后，沿曲軸毛坯1的軸向(ζ軸方向)移動(dòng)。然后，使加工刀具17進(jìn)一步沿X 軸方向移動(dòng)并對(duì)曲軸毛坯1的端面進(jìn)行銑削加工。此時(shí)，在加工刀具17中，如上所述，鉆頭 17b不會(huì)在銑削加工時(shí)成為障礙。在步驟S9中，基于中心孔位置數(shù)據(jù)使加工刀具17向X軸方向及Y軸(垂直)方 向移動(dòng)。其中，中心孔位置數(shù)據(jù)是根據(jù)在所述步驟S5的曲軸毛坯1的形狀測定中得到的測 定數(shù)據(jù)，通過演算對(duì)實(shí)際形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行再現(xiàn)處理，并根據(jù)其結(jié)果求出的。關(guān)于該處理隨后說 明。加工刀具17移動(dòng)至中心孔位置后，使加工刀具17的鉆頭17b驅(qū)動(dòng)并沿Z軸方向前進(jìn)。 由此，在曲軸毛坯1的端面的最適當(dāng)中心位置形成中心孔。然后，在步驟SlO中，使加工刀具17沿Z軸方向退避，解除主夾具15的第一及第 二夾持部15a、1 對(duì)于曲軸毛坯1的夾持，從而中心孔加工處理結(jié)束。[實(shí)際形狀數(shù)據(jù)的再現(xiàn)處理]以下，說明根據(jù)在所述步驟5中得到的曲軸毛坯1的測定數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)際形狀數(shù)據(jù)進(jìn) 行再現(xiàn)的處理。這里，與曲軸毛坯的設(shè)計(jì)尺寸之間的誤差大多因成型時(shí)上模與下模相互間的偏移 而產(chǎn)生。該模具偏移產(chǎn)生的誤差分為以下情況在曲軸的軸向(Z軸方向)上偏移的情況， 在橫向(X軸方向)上偏移的情況，模具彼此分離的情況(Y軸方向的偏移)，合模面減小而 模具彼此靠近的情況(Y軸方向的偏移)，模具彼此之間存在角度偏移的情況，以及上述情 況合成的情況。不論在哪種情況下，分別由上模和下模形成的各部位大致按照模具的形狀 成型。因此，在這里通過掌握由各模具形成的各部位如何位移，能夠容易且準(zhǔn)確地再現(xiàn)實(shí)際 形狀，從而實(shí)現(xiàn)有效的中心孔定位。另外，毛坯誤差包含因毛坯彎曲而產(chǎn)生的誤差。但是，毛坯的彎曲大多具有各部分 的形狀未變形而整體有較大地彎曲的傾向。因此，當(dāng)產(chǎn)生彎曲誤差時(shí)，也能夠通過得知各部 位的位移來再現(xiàn)實(shí)際形狀。<關(guān)于各部位>從以上的說明中可知，為了再現(xiàn)曲軸毛坯的實(shí)際形狀，將曲軸分成多個(gè)部位的處 理更為有效。這里，如圖9所示，將曲軸分為各圓柱部及各平衡重，進(jìn)一步將這些部位分為 上模與下模形成的部位進(jìn)行分析。然后，由于各主軸幾乎不對(duì)不平衡造成影響，因此，在本 實(shí)施方式中，僅對(duì)各平衡重實(shí)施處理。
<毛坯的實(shí)際形狀測定處理>如上所述，使用作為形狀測定機(jī)的激光位移計(jì)11測定曲軸毛坯1的形狀。測定位 置設(shè)定在可測得曲軸的各部位的位移量的位置。具體而言，如圖10的 所示，測定位置是 各平衡重的外周輪廓位置及側(cè)面軸向位置。在圖10中示意性地表示了測定位置，實(shí)際上， 在更多的位置上測定形狀。<偏移量計(jì)算>為了算出因模具偏位而產(chǎn)生的各部位的偏移量，利用最優(yōu)滿足法(《7卜7 4夂 卜法)。即，如圖10所示，由于通過測定而得到的數(shù)據(jù)相對(duì)于設(shè)計(jì)值存在位置、角度的偏移， 因此，對(duì)于該測定值與設(shè)計(jì)值適用最小二乘法。具體而言，為了使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與測定值一致而 進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，算出數(shù)據(jù)誤差的平方和達(dá)到最小的位置。通過上述最優(yōu)滿足法，求出對(duì)象部位的重心的位移量。在圖10中，示出了垂直方 向的位置位移及水平方向的位置位移。然后，對(duì)各部位即各平衡重的上模成型的部分與下 模成型的部分進(jìn)行以上處理，求出各自的重心的位移量。在圖10中也示出了角度位移，該 角度位移用于后述的數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理?！锤鞑课婚g的數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理〉如圖11(a)、(b)所示，通過上述處理移動(dòng)平衡重的各部位的結(jié)果，各部位U、D在幾 何上不連續(xù)。即，如圖11(a)所示各部位彼此分離，或者如圖11(b)所示各部位彼此重疊。 在多數(shù)情況下，上模部位U與下模部位D有分離傾向，為了再現(xiàn)實(shí)際形狀數(shù)據(jù)，需要對(duì)該幾 何上不連續(xù)的部分進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)。在各部位彼此分離的情況下，在實(shí)際形狀中，由于材料應(yīng)當(dāng)存在于彼此分離的各 部位之間，因此，為了再現(xiàn)實(shí)際形狀數(shù)據(jù)，需要補(bǔ)償數(shù)據(jù)。在該插補(bǔ)處理中，能夠根據(jù)之前的 偏移量計(jì)算處理求得的各部位的位置位移及角度位移進(jìn)行計(jì)算。并且，在各部位彼此重疊的情況下，由于重疊部分的材料為一個(gè)，因此，在數(shù)據(jù)插 補(bǔ)處理中需要去除數(shù)據(jù)中重疊的部分。與上述各部位彼此分離的情況同樣，在該處理中，也 能夠根據(jù)各部位的位置位移及角度位移進(jìn)行計(jì)算。這里，如果上模及下模沒有角度偏移，則基于平衡重的中央部剖面形狀單純地進(jìn) 行數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理(這里的“插補(bǔ)”是包含數(shù)據(jù)的追加及去除兩方面的概念)即可。但是，如 果存在角度偏移，即使基于中央部剖面形狀單純地進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理，也不能夠進(jìn)行正確 的插補(bǔ)處理。于是，在存在角度偏移的情況下，將平衡重中央剖面分成微小區(qū)域，得到其面積分 布。然后，利用平衡重的厚度分布，將各微小區(qū)域的剖面積與對(duì)應(yīng)的厚度相乘而算出其總 和，由此進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)。如圖11(a)所示，通過以上處理，對(duì)于所有平衡重算出上模區(qū)域U、下模區(qū)域D、上 模中央?yún)^(qū)域Mu、下模中央?yún)^(qū)域Md的質(zhì)量及重心，由此能夠準(zhǔn)確地再現(xiàn)實(shí)際形狀?！粗行目锥ㄎ惶幚怼灯浜?，將各部位(U、D、Mu、Md)作為質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)在之前的處理中得到的各部位的質(zhì) 量及重心，通過以繞慣性中心線的慣性積等于0(零)為條件求解三維線性方程，求出32個(gè) 質(zhì)點(diǎn)(這里，由于是直列四氣缸用曲軸，因此為4X8 = 32個(gè))的慣性中心線。然后，通過將曲軸毛坯的軸向兩端面位置的ζ軸坐標(biāo)代入上述求得的慣性中心線
9的X、y式中，求出中心孔位置。將該信息傳送至中心孔加工機(jī)10，按照上述動(dòng)作順序，在曲 軸毛坯1的兩端面位置加工中心孔。并且，在曲軸加工機(jī)30中，對(duì)形成有中心孔的曲軸毛坯1主要實(shí)施軸頸部的加工?！刺卣鳌等缟纤龅谋緦?shí)施方式具有以下特征。(a)由于保持由主夾具15夾持曲軸毛坯1的姿態(tài)，并由定心卡盤16夾持曲軸毛坯 1進(jìn)行測定，并且保持該姿態(tài)而再次由主夾具15夾持曲軸毛坯1進(jìn)行加工，因此，能夠使曲 軸毛坯1的加工時(shí)的姿態(tài)與形狀測定時(shí)的姿態(tài)相同。因此，能夠容易且準(zhǔn)確地在基于形狀 數(shù)據(jù)確定的最適位置上形成中心孔。(b)由于注意到曲軸毛坯的大部分誤差因模具偏移而產(chǎn)生，因此，對(duì)模具成型的各 部位分別進(jìn)行形狀數(shù)據(jù)測定并算出偏移量，由此進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理，因此，用于獲得實(shí)際形 狀的形狀測定及用于該形狀測定的數(shù)據(jù)處理被簡化。(c)由于注意到軸向的成型大致按照模具成型，幾乎不產(chǎn)生誤差，因此，對(duì)于除軸 向形狀以外的二維數(shù)據(jù)進(jìn)行測定并處理，因此，能夠使數(shù)據(jù)處理進(jìn)一步簡單化。(d)由于軸頸幾乎不受模具偏位的影響，并且不對(duì)不平衡造成影響，因此，無需對(duì) 軸頸進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而使數(shù)據(jù)處理進(jìn)一步簡單化。(e)在上述實(shí)施方式中，對(duì)于直列四氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)用(L4)曲軸進(jìn)行了說明，但是，對(duì) 于扭曲('X 7卜)的V6、V8的曲軸，也能夠完全同樣地進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)一步，在計(jì)算上通過 附加理論上的平衡重來算出慣性中心線。[其他實(shí)施方式](a)在上述實(shí)施方式中，在進(jìn)行曲軸毛坯的實(shí)際形狀數(shù)據(jù)的再現(xiàn)處理以及中心孔 定位處理時(shí)測定平衡重外周部的形狀，計(jì)算各平衡重的質(zhì)量及重心的偏移量，基于其結(jié)果 求出了慣性中心，但是，也可以通過以下方法來實(shí)現(xiàn)。(a-Ι)例如，在鍛造材料時(shí)毛坯按照模具成型，但是，在之后的起模、加熱處理或者 冷卻過程中，如果毛坯產(chǎn)生彎曲，則僅考慮彎曲對(duì)于毛坯重心的設(shè)計(jì)值的偏差的影響即可。 此情況下，測定所有主軸頸外周部的形狀，根據(jù)該測定結(jié)果，通過運(yùn)算求出各主軸頸最小二 乘中心點(diǎn)。進(jìn)一步，通過最小二乘法算出近似通過各中心點(diǎn)的線的曲線式。假想平衡重也 按照該曲線式產(chǎn)生偏移，因此，基于該曲線式算出各平衡重的重心位置偏移量，按照與上述 實(shí)施方式同樣的順序算出慣性中心，進(jìn)行中心孔定位。(a-2)如果通過上下模成型的曲軸毛坯的部位相比設(shè)計(jì)值未產(chǎn)生較大偏差，而且 沒有過大的模具偏移和彎曲，通過在曲軸毛坯的幾何中心形成中心孔，能夠容易地將不平 衡值控制在容許值內(nèi)。此情況下，為了求出曲軸毛坯的幾何中心，測定軸頸外周部的形狀。 然后，根據(jù)軸頸外周部的測定結(jié)果，通過演算求出最小二乘中心點(diǎn)，將該中心點(diǎn)作為幾何中 心進(jìn)行中心孔定位。(b)在上述實(shí)施方式中，將定心卡盤與加工刀具配置于一個(gè)部件(側(cè)部13a、13b) 上，但是，也可以分別支撐于不同的部件上。(c)上述實(shí)施方式的中心孔加工機(jī)10包含有形狀測定機(jī)11，但是，也可以將形狀 測定機(jī)11和中心孔加工機(jī)10分別設(shè)置。但是，此情況下，為了在形狀測定時(shí)保持加工時(shí)的 姿態(tài)，需要使主夾具旋轉(zhuǎn)的形狀與上述實(shí)施方式中的形狀測定與加工完全相同，從而謀求
10再現(xiàn)姿態(tài)。工業(yè)實(shí)用性在本發(fā)明中，由于能夠在完全相同的情況下進(jìn)行曲軸毛坯的形狀測定與加工，因 此，能夠容易且準(zhǔn)確地在基于形狀數(shù)據(jù)確定的最適位置形成中心孔。
權(quán)利要求
1.一種中心孔加工裝置，用于在曲軸毛坯的兩端面形成加工用中心孔，其特征在于，具有主夾具，其將曲軸毛坯夾持并固定；測定用卡盤，其為了測定所述曲軸毛坯的形狀，能夠?qū)⑻幱诒凰鲋鲓A具夾持狀態(tài)的 曲軸毛坯的兩端部以保持被所述主夾具夾持的姿態(tài)的狀態(tài)進(jìn)行夾緊； 加工部，其在被所述主夾具夾持的曲軸毛坯的兩端部形成中心孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心孔加工裝置，其特征在于，在由所述加工部加工曲軸毛 坯時(shí)，所述主夾具以維持被所述測定用卡盤夾持的曲軸毛坯的姿態(tài)的狀態(tài)進(jìn)行夾持。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心孔加工裝置，其特征在于，進(jìn)一步具有測定被所述測定用卡盤夾持的曲軸毛坯的形狀的形狀測定部， 所述加工部基于來自所述形狀測定部的測定數(shù)據(jù)加工中心孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心孔加工裝置，其特征在于，所述加工部具有對(duì)曲軸毛坯 的兩端面進(jìn)行銑削加工的銑削加工部和在被銑削加工的曲軸毛坯的兩端面形成中心孔的 鉆孔加工部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心孔加工裝置，其特征在于，所述測定用卡盤與所述加工 部被一個(gè)移動(dòng)自如的部件支撐，能夠選擇性地與被所述主夾具夾持的曲軸毛坯的兩端面對(duì)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心孔加工裝置，其特征在于，進(jìn)一步具有控制所述主夾具、所述測定用卡盤及所述加工部的動(dòng)作的控制部， 通過所述控制部的控制， 所述主夾具將曲軸毛坯夾持并固定，所述測定用卡盤將處于被所述主夾具夾持狀態(tài)的曲軸毛坯的兩端部以保持被所述主 夾具夾持的姿態(tài)的狀態(tài)進(jìn)行夾緊，所述主夾具解除對(duì)于被所述測定用卡盤夾緊的曲軸毛坯的夾持， 所述測定用卡盤在曲軸毛坯的形狀測定時(shí)持續(xù)夾緊所述曲軸毛坯， 所述主夾具將被所述測定用卡盤夾緊并且形狀測定結(jié)束的曲軸毛坯以保持被所述測 定用卡盤夾持的姿態(tài)的狀態(tài)再次夾持并固定，所述測定用卡盤解除對(duì)于被所述主夾具夾持的曲軸毛坯的夾緊， 所述加工部對(duì)被所述主夾具夾持并固定的曲軸毛坯進(jìn)行加工。
7.—種中心孔加工方法，用于在曲軸毛坯的兩端面形成加工用中心孔，其特征在于，具 有以下步驟第一步，由主夾具將曲軸毛坯夾持并固定；第二步，由測定用卡盤將處于被所述主夾具夾持狀態(tài)的曲軸毛坯的兩端部以保持被所 述主夾具夾持的姿態(tài)的狀態(tài)夾緊；第三步，測定被所述測定用卡盤夾緊的曲軸毛坯的形狀；第四步，由所述主夾具將形狀測定結(jié)束的曲軸毛坯以保持被所述測定用卡盤夾持的姿 態(tài)的狀態(tài)再次夾持并固定；第五步，在被所述主夾具夾持的曲軸毛坯的兩端面形成中心孔。
全文摘要
一種曲軸的中心孔加工裝置及加工方法，能夠容易且精確地在曲軸毛坯的適當(dāng)位置形成中心孔。該中心孔加工裝置用于在曲軸毛坯(1)的兩端面形成加工用中心孔，具有主夾具(15)、定心卡盤(16)和加工刀具(17)。主夾具(15)將曲軸毛坯(1)夾持并固定。定心卡盤(16)為了測定所述曲軸毛坯(1)的形狀，能夠?qū)⑻幱诒恢鲓A具(15)夾持狀態(tài)的曲軸毛坯(1)的兩端部以保持被主夾具(15)夾持的姿態(tài)的狀態(tài)進(jìn)行夾緊。加工刀具(17)在被主夾具(15)夾持的曲軸毛坯(1)的兩端部形成中心孔。
文檔編號(hào)B23B49/04GK102066027SQ20098012390
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者義本明廣 申請(qǐng)人:小松工機(jī)株式會(huì)社