CN101998889B - 非圆形孔加工方法和非圆形孔加工装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够以简单的结构将工件加工成期望的截面形状的非圆形孔加工装置。非圆形孔加工装置(1)具备：圆筒形状的心轴(11、21)；收纳于该心轴(11、21)的内部的轴(12、22)；设于心轴(11)的外周面的切削用刀具(13)；设于轴(12)并推压切削用刀具(13)的凸轮(121)；第一旋转编码器(252)；第二旋转编码器(241)；驱动心轴(11、21)旋转的心轴电动机(23)；驱动心轴(12、22)旋转的轴电动机(24)；以及控制装置(40)。控制装置(40)使心轴(11、21)和轴(12、22)同步地旋转、并使轴(12、22)的旋转角的相位相对于心轴(11、21)的旋转角的相位超前或者滞后，以此利用凸轮(121)推压切削用刀具(13)，对切削用刀具(13)的突出尺寸进行调节。

Description

非圆形孔加工方法和非圆形孔加工装置

技术领域

本发明涉及非圆形孔加工方法和非圆形孔加工装置。详细地说，涉及在工件上形成与已经形成的截面非圆形状孔相同形状的孔的非圆形孔加工方法和非圆形孔加工装置。

背景技术

以往，在机动车的制造工序中，对发动机的气缸体的缸孔（bore）进行切削加工，然后将气缸盖或曲轴箱等与气缸体组装起来。

此处，由于收纳于缸孔中的活塞的截面为圆形状，因此需要将缸孔切削加工成截面形状接近圆形的状态。

然后，即便将气缸体的缸孔加工成截面为圆形状，当组装气缸盖或曲轴箱等时，缸孔的形状也会变形。这样当缸孔变形时，就会成为发动机使用时缸孔与活塞之间的滑动阻力增加的主要原因，发动机有可能无法发挥期望的性能。

因此，当加工气缸体的缸孔时，安装与气缸盖类似的仿真盖（dummyhead）并进行缸孔的加工，并在缸孔的加工结束后将仿真盖卸下。

但是，如果每次进行气缸体的缸孔加工时都进行仿真盖等的安装、拆卸，则存在生产率大幅降低的问题。

为了解决该问题，提出有以下的技术（参照专利文献1）。

即，首先将仿真盖安装于气缸体，并利用机床将缸孔加工成截面为圆形状。

接着，将仿真盖从气缸体卸下。于是，由于组装有仿真盖而产生的应力消除，因此缸孔的形状变形使得截面成为非圆形。预先测定将该仿真盖卸下后的缸孔的整体形状并生成NC数据。

然后，根据生成的NC数据，不装配仿真盖就进行气缸体的镗孔加工。这样，即便不将仿真盖安装于气缸体就对缸孔进行加工，当装配气缸盖时，缸孔也会成为圆形状。

并且，在专利文献1中，为了如上所述地形成截面形状为非圆形的缸孔，提出有如下所述的机床的加工头。

即，加工头具备以下部件：圆筒形状的主轴；以沿轴向进退自如的方式收纳于该主轴内部的轴；以及以能够朝离心方向突出和没入的方式设于主轴的末端的镗孔用刀具。在轴的末端设有与刀具和磨石的基端侧抵接的锥状部。

根据该机床，通过使轴进退，利用锥状部推压刀具和磨石的基端侧，从而能够对刀具的突出量进行调节。因此，通过一边使主轴旋转一边对刀具和磨石的突出量进行调节，能够将缸孔加工成期望的截面形状。

专利文献1：日本特开2007－313619号公报

然而，为了缩短作业周期时间，需要高速地加工如上所述的截面非圆形的缸孔。

因此，当想要使用专利文献1所示的机床高速地加工截面非圆形的缸孔时，需要使轴高速地进退。但是，为了使轴高速地进退，需要使用直线电动机、需要设置线性引导件或回转接头等，机床的构造变得复杂。

并且，由于将仿真盖从气缸体卸下时的缸孔变形量并不一定均匀，因此各个测定点处的缸孔的截面形状彼此不同。因此，如果直接将各个测定点处的截面形状转换成NC数据，则数据量庞大而无法完全处理数据，机床的加工速度降低。

进一步，由于实测的截面形状中包含高阶噪声，因此如果包含该噪声而生成NC数据，则存在机床的电动机振动的问题。为了解决该问题，需要对数据进行过滤，但是，根据过滤方式的不同，在截止频率附近相位有可能错开，从而有可能导致加工精度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够利用简单的结构高速地将工件加工成期望的截面形状的非圆形孔加工装置。

并且，本发明的目的在于提供一种能够高速且高精度地加工工件的非圆形孔加工方法以及非圆形孔加工装置。

本发明的非圆形孔加工装置（例如后述的非圆形孔加工装置1）的特征在于，该非圆形孔加工装置具备：圆筒形状的第一旋转轴（例如后述的心轴11、21）；收纳于该第一旋转轴的内部的第二旋转轴（例如后述的轴12、22）；加工工具（例如后述的切削用刀具13、珩磨用磨石14A、14B），该加工工具以相对于所述第一旋转轴的外周面能够突出和没入的方式设置；凸轮（例如后述的凸轮121～125），该凸轮设于所述第二旋转轴，并朝使所述加工工具突出的方向推压所述加工工具；第一检测单元（例如后述的第一旋转编码器252），该第一检测单元检测所述第一旋转轴的旋转角和旋转量；第二检测单元（例如后述的第二旋转编码器241），该第二检测单元检测所述第二旋转轴的旋转角和旋转量；第一驱动单元（例如后述的心轴电动机23），该第一驱动单元驱动所述第一旋转轴旋转；第二驱动单元（例如后述的轴电动机24），该第二驱动单元驱动所述第二旋转轴旋转；以及控制单元（例如后述的控制装置40），该控制单元根据所述第一检测单元和第二检测单元检测到的旋转角和旋转量对所述第一驱动单元和第二驱动单元进行控制，该控制单元具有用于对所述加工工具进行突出控制的加工工具控制单元（例如后述的同步控制器42），并且，该控制单元一边使所述第一旋转轴和所述第二旋转轴同步地旋转、一边使所述第二旋转轴的旋转角的相位相对于所述第一旋转轴的旋转角的相位超前或者滞后，以此利用所述凸轮推压所述加工工具的基端侧，对所述加工工具的突出尺寸进行调节。

在该情况下，所述加工工具优选是切削用刀具。

根据本发明，使第二旋转轴的相位角的相位相对于第一旋转轴的相位角的相位超前或者滞后，使二者产生相位差，并根据该相位差使凸轮对加工工具的推压量变化，从而对加工工具的突出尺寸进行调节。

因此，由于仅形成凸轮即可，因此，不用像以往那样使轴进退，能够以简单的结构高速地将工件加工成期望的截面形状。

本发明的非圆形孔加工方法测定已经形成的截面为非圆形状的孔的形状，并在工件上形成与已经形成并测定的该孔相同形状的其他孔，其特征在于，所述非圆形孔加工方法具备以下工序：内径形状数据取得工序：在所述已经形成的孔的轴线上设定多个测定点（例如后述的测定点M1～M4），并测定所述多个测定点中的各个测定点处的该孔的内径形状，取得内径形状数据；分析内径形状参数计算工序：对所述内径形状数据进行频率解析，并计算出从该0阶到n阶（n为自然数）的频率成分的振幅值和相位值作为分析内径形状参数；以及分析内径形状参数存储工序：将所述内径形状参数存储于加工装置的电子存储介质。

本发明的非圆形孔加工方法将与在气缸体（例如后述的气缸体60）形成的截面非圆形状的缸孔（例如后述的缸孔61）相同形状的缸孔（例如后述的缸孔61A）形成在其他的气缸体坯料（例如后述的气缸体60A），其特征在于，所述非圆形孔加工方法具备以下工序：准备工序：将模仿成品气缸盖的仿真盖（例如后述的仿真盖70）装配于所述气缸体坯料，利用镗削加工形成缸孔，并在形成缸孔之后将所述仿真盖从所述气缸体卸下；内径形状数据取得工序：在所述缸孔的轴线上设定多个测定点（例如后述的测定点M1～M4），并测定所述多个测定点中的各个测定点处的所述缸孔的内径形状，取得内径形状数据；分析内径形状参数计算工序：对所述内径形状数据进行频率解析，并计算出从该0阶到n阶（n为自然数）的频率成分的振幅值和相位值作为分析内径形状参数；以及分析内径形状参数存储工序：将所述内径形状参数存储于加工装置的电子存储介质。

根据该发明，由于对内径形状数据进行频率解析，并计算出从0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值作为分析内径形状参数，因此，与以往相比能够大幅地降低数据量，因此能够高速地加工工件。

并且，由于从包含高阶噪声的复杂的内径形状数据中仅提取出低阶的频率成分，并仅利用提取出的低阶的频率成分生成分析内径形状参数，因此能够除去高阶噪声，具有非常尖锐的过滤效果，并且，能够抑制相位崩溃的情况。此处，所谓相位崩溃是指，如图12的伯德图所示，对于与加工头连接的轴，末端侧即加工头侧的相位比基端侧即驱动侧的相位迟。因此，当根据该分析内径形状参数驱动加工装置时，能够降低振动，因此能够高精度地对工件进行加工。

在该情况下，优选非圆形孔加工方法具备以下工序：伯德图存储工序：生成用于描绘加工头（例如后述的加工头10）的驱动频率与该加工头的增益和相位滞后之间的关系的伯德图，并将该伯德图作为伯德图映射图存储于加工装置的电子存储介质；误差参数计算工序：求出所述加工头的使用驱动频率的从0阶到n阶的频率成分，并根据所述伯德图计算出各个该频率成分的增益和相位滞后作为误差参数；合成内径形状映射图生成工序：利用在所述误差参数计算工序中计算出的各个频率成分的增益和相位滞后对在所述分析内径形状参数计算工序中计算出的从0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值进行修正并进行合成之后反转，以该反转后的数据的振幅作为以能够突出和没入的方式设置于所述加工头的加工工具的突出量，并生成表示该突出量与所述加工工具的旋转角之间的关系的突出量映射图；以及镗削工序：根据所述突出量映射图使所述加工工具突出，对未加工的工件实施镗削加工。

在该情况下，所述n阶优选为4阶。

根据该发明，从伯德图求出增益和相位滞后作为误差参数。进而，使用该误差参数对从0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值进行修正。因此，能够考虑加工头的机械特性进行镗削加工。

本发明的非圆形孔加工装置（例如后述的非圆形孔加工装置1）测定已经形成的截面为非圆形状的孔的形状，并在工件上形成与已经形成且测定的该孔相同形状的其他的孔，其特征在于，所述非圆形孔加工装置具备：内径形状数据取得单元（例如后述的圆度测定器51），该内径形状数据取得单元在所述已经形成的孔的轴线上设定多个测定点，并测定所述多个测定点中的各个测定点处的该孔的内径形状，取得内径形状数据；分析内径形状参数计算单元（例如后述的上位计算机52），该分析内径形状参数计算单元对所述内径形状数据进行频率解析，并计算出从该0阶到n阶（n为自然数）的频率成分的振幅值和相位值作为分析内径形状参数；以及分析内径形状参数存储单元（例如后述的上位计算机52），该分析内径形状参数存储单元用于存储利用所述分析内径形状参数计算单元计算出的内径形状参数。

在该情况下，优选所述非圆形孔加工装置具备：伯德图存储单元（例如后述的上位计算机52），该伯德图存储单元存储伯德图作为伯德图映射图，所述伯德图描绘了加工头的驱动频率与该加工头的增益和相位滞后之间的关系；误差参数计算单元（例如后述的同步计算器42），该误差参数计算单元求出所述加工头的使用驱动频率的从0阶到n阶的频率成分，并根据所述伯德图计算各个频率成分的增益和相位滞后作为误差参数；合成内径形状映射图生成单元（例如后述的同步控制器42），利用所述误差参数计算单元计算出的各个频率成分的增益和相位滞后对所述分析内径形状参数计算单元计算出的从0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值进行修正并进行合成之后反转，以该反转后的数据的振幅作为以能够突出和没入的方式设置于所述加工头的加工工具的突出量，并生成表示该突出量与所述加工工具的旋转角之间的关系的突出量映射图；以及加工工具控制单元（例如后述的同步控制器42），该加工工具控制单元根据所述突出量映射图对所述加工工具进行突出控制。

在该情况下，优选所述n阶为4阶。

根据该发明，存在与上述的效果同样的效果。

根据本发明，由于仅形成凸轮即可，因此，不需要像以往那样使轴进退，能够以简单的结构高速地将工件加工成期望的截面形状。

根据本发明，由于对内径形状数据进行频率解析，并计算出从0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值作为分析内径形状参数，因此，与以往相比能够大幅地降低数据量，能够高速地对工件进行加工。

并且，由于从包含高阶噪声的复杂的内径形状数据中仅提取出低阶的频率成分，并仅利用提取出的低阶的频率成分生成分析内径形状参数，因此能够除去高阶噪声，具有非常尖锐的过滤效果，并且，能够抑制相位崩溃的情况。因此，当根据该分析内径形状参数驱动加工装置时，能够降低振动，因此能够高精度地对工件进行加工。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的概要结构图。

图2是示出上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的凸轮的形状的图。

图3是示出上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的切削位置与切削用刀具的突出量之间的关系的图。

图4是示出上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的切削位置处的切削用刀具与凸轮之间的相对位置关系的图。

图5是示出使用上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置对气缸体的缸孔进行镗削加工的次序的流程图。

图6是示出使用上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置镗削加工的气缸体的剖视图。

图7是示出使用上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置镗削加工的气缸体的缸孔的立体图。

图8是示出本发明的第二实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的概要结构图。

图9是示出上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的凸轮的突出量的示意图。

图10是示出上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的凸轮角度与切削用刀具的突出量之间的关系的图。

图11是示出上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的同步控制器的动作的框线图。

图12是示出使用上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置对气缸体的缸孔（bore）进行镗削（boring）加工的次序的流程图。

图13是示出使用上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置镗削加工的气缸体的剖视图。

图14是用于对上述实施方式所涉及的气缸体的变形后的状态进行说明的图。

图15是示出上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的从缸孔内径形状的测定到镗削加工的详细的次序的流程图。

图16是示出在上述实施方式所涉及的气缸体的测定点测定到的缸孔的内径形状的示意图。

图17是示出在上述实施方式所涉及的气缸体的1个测定点测定到的缸孔的内径形状的剖视图。

图18是以旋转轴作为横轴表示在上述实施方式所涉及的气缸体的1个测定点测定到的缸孔的内径形状的图。

图19是上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置的伯德（bode）图。

图20是示出构成上述实施方式所涉及的气缸体的缸孔的内径形状的频率成分的图。

图21是示出对构成上述实施方式所涉及的气缸体的缸孔的内径形状的频率成分进行合成并反转后的状态的图。

图22是用于对使用由上述实施方式所涉及的非圆形孔加工装置生成的突出量映射图进行的比例插补处理进行说明的图。

标号说明

1：非圆形孔加工装置；10：加工头；11、21：心轴（arbor）（第一旋转轴）；12、22：轴（第二旋转轴）；13：切削用刀具（加工工具）；23：心轴电动机（第一驱动单元）；24：轴电动机（第二驱动单元）；40：控制装置（控制单元）；42：同步控制器（合成内径形状映射图生成单元、误差参数计算单元、加工工具控制单元）；51：圆度测定器（内径形状数据取得单元）；52：上位计算机（分析内径形状参数计算单元、分析内径形状参数存储单元、伯德图存储单元）；60：气缸体；60A：气缸体；61：缸孔；61A：缸孔；70：仿真盖；121～125：凸轮；241：第二旋转编码器（第二检测单元）；252：第一旋转编码器（第一检测单元）；M1～M4：测定点。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的各个实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的非圆形孔加工装置1的概要结构图。

非圆形孔加工装置1将加工头10插入工件（例如机动车发动机的气缸体的缸孔）并进行镗孔加工、珩磨（honing）加工。

该非圆形孔加工装置1具备：旋转驱动机构20，该旋转驱动机构20使加工头10旋转；进退机构30，该进退机构30使该旋转驱动机构20进退；以及作为控制单元的控制装置40，该控制装置40对上述机构进行控制。

旋转驱动机构20具备：圆筒形状的作为第一旋转轴的心轴21；收纳于心轴21的内部的作为第二旋转轴的轴22；驱动心轴21旋转的作为第一驱动单元的心轴电动机23；驱动轴22旋转的作为第二驱动单元的轴电动机24；以及收纳心轴电动机23的壳体25。

此处，心轴21的旋转轴线和轴22的旋转轴线同轴。

在壳体25除了设置有心轴电动机23之外，还设置有轴承251和作为第一检测单元的第一旋转编码器252，轴承251将心轴21保持为能够旋转，第一旋转编码器252用于检测心轴21的旋转角和旋转量。

在轴电动机24设有用于检测轴22的旋转角和旋转量的作为第二检测单元的第二旋转编码器241。

进退机构30是进给丝杠机构，该进退机构30具备：轴部31，在该轴部31刻设有螺纹；进退电动机32，该进退电动机32驱动该轴部31旋转；以及第三旋转编码器33，该第三旋转编码器33用于检测轴部31的旋转量。轴部31与旋转驱动机构20的壳体25螺合。

根据该进退机构30，通过驱动进退电动机32，轴部31旋转，从而能够使旋转驱动机构20进退。

加工头10具备：圆筒形状的作为第一旋转轴的心轴11，该心轴11与心轴21连结成一体；作为第二旋转轴的轴12，该轴12收纳于心轴11的内部，且与轴22连结成一体；以及作为加工工具的切削用刀具13和珩磨用磨石14A、14B，切削用刀具13和珩磨用磨石14A、14B以相对于心轴11的外周面能够突出和没入的方式设置。

在心轴11的末端侧形成有贯通孔111，在心轴11的比贯通孔111靠基端侧的位置形成有一对贯通孔112、113。进一步，在心轴11的一对贯通孔112、113的与贯通孔111相反侧形成有贯通孔114、115。

这些贯通孔111～115沿与心轴11的旋转轴线交叉的方向延伸。

切削用刀具13呈杆状，该切削用刀具13插入于贯通孔111，并由未图示的施力单元朝向轴12施力。

珩磨用磨石14A、14B分别具备沿着心轴11的旋转轴线延伸的磨石部141和设于该磨石部141的杆状的一对颈部142。珩磨用磨石14A、14B的一对颈部142插入于贯通孔112～115，并由未图示的施力单元朝向轴12施力。

在轴12设有以下凸轮：凸轮121，该凸轮121朝使切削用刀具13突出的方向推压切削用刀具13；凸轮122、123，该凸轮122、123朝使珩磨用磨石14A突出的方向推压珩磨用磨石14A；以及凸轮124、125，该凸轮124、125朝使珩磨用磨石14B突出的方向推压珩磨用磨石14B。

凸轮121～125形成为如图2（a）所示的圆形状，轴12贯通从该圆形的中心偏移的位置。由此，从轴12到凸轮121～125的周缘的距离连续地变化。例如，如图2（a）所示，当使角度旋转δ₁时，从轴12到凸轮121～125的周缘的距离变化t₁。

另外，在本实施方式中将凸轮121～125形成为如图2（a）所示的形状，但是并不限于此，也可以形成为如图2（b）所示的形状。

即，也可以将比轴12的位置靠下侧的部分形成为半圆形状，将比轴12的位置靠上侧的部分形成为椭圆形的二分之一的形状。由此，在比轴12的位置靠上侧的部分中，从轴12到凸轮121～125的周缘的距离连续地变化。例如，如图2（b）所示，当使角度旋转δ₂时，从轴12到凸轮121～125的周缘的距离变化t₂。

在以上的凸轮121～125中，推压珩磨用磨石14A的凸轮122和凸轮123的相位相同。并且，推压珩磨用磨石14B的凸轮124和凸轮125的相位也相同。

切削用刀具13的基端缘和珩磨用磨石14A、14B的颈部142的基端缘与上述凸轮121～125的周缘抵接。

因此，通过使轴12相对于心轴11的角度变化，凸轮121～125的周缘中的与切削用刀具13和珩磨用磨石14A、14B的颈部142抵接的部分变化，切削用刀具13和珩磨用磨石14A、14B从心轴11的外周面突出的突出量变化。

返回图1，控制装置40具备主控制装置41、同步控制器42、第一伺服放大器43、第二伺服放大器44、以及第三伺服放大器45。

主控制装置41经由第一伺服放大器43和第三伺服放大器45驱动心轴电动机23和进退电动机32，从而对切削用刀具13和珩磨用磨石14A、14B相对于工件的相对位置进行控制。并且，根据该相对位置经由同步控制器42和第二伺服放大器44驱动轴电动机24，从而对切削用刀具13和珩磨用磨石14A、14B的突出尺寸进行调节。

同步控制器42是用于使轴电动机24的动作与心轴电动机23和进退电动机32的动作同步的部件。即，同步控制器42根据利用第一旋转编码器252检测到的心轴21的旋转角和旋转量、以及利用第三旋转编码器检测到的轴部31的旋转量，经由第二伺服放大器44驱动轴电动机24。此时，借助第二伺服放大器44根据利用第二旋转编码器241检测到的轴22的旋转角对轴电动机24进行反馈控制。

以上的控制装置40，通过一边使心轴21和轴22同步地旋转、一边使轴22的旋转角的相位相对于心轴21的旋转角的相位超前或者滞后，从而能够对切削用刀具13和珩磨用磨石14A、14B从心轴11的外周面突出的突出量进行调节。

以下，参照图3和图4对利用非圆形孔加工装置1将工件加工成截面为大致四边形状的情况进行说明。

图3是示出切削位置与切削用刀具13的突出量之间的关系的图。

在图3中，实线是将工件加工成截面为大致四边形状的情况下的工件的内壁面，虚线是将工件加工成截面圆形装的情况下的内壁面。

如图3所示，在工件的与构成大致四边形状的各边的中央相当的部分使刀具的突出量减小。另一方面，在形成大致四边形状的角部的部分使刀具的突出量增大。

即，当用从基准位置开始旋转的旋转角表示切削位置时，随着旋转角从0°朝45°变化而使刀具的突出量增加，随着旋转角从45°朝90°变化而使刀具的突出量减少。

接着，随着旋转角从90°朝135°变化而使刀具的突出量增加，随着旋转角从135°朝180°变化而使刀具的突出量减少。

接着，随着旋转角从180°朝225°变化而使刀具的突出量增加，随着旋转角从225°朝270°变化而使刀具的突出量减少。

接着，随着旋转角从270°朝315°变化而使刀具的突出量增加，随着旋转角从315°朝360°变化而使刀具的突出量减少。

当与以上的从0°到360°的旋转角对应地假定切削位置（a）～（p）时，各个切削位置处的切削用刀具13和凸轮121的相对位置如图4（a）～（c）所示。

另外，在图4（a）～（c）中，对于凸轮121，设通过轴12和凸轮121的周缘中的距离轴12最远的部分的直线为凸轮的基准线P。另一方面，设通过切削用刀具的中心轴的直线为切削用刀具的基准线Q。

在切削位置（a）、（e）、（i）、（m）处，如图4（a）所示，凸轮的基准线P与切削用刀具的基准线Q所成的角度为钝角。

在切削位置（b）、（d）、（f）、（h）、（j）、（l）、（n）、（p）处，如图4（b）所示，凸轮的基准线P与切削用刀具的基准线Q所成的角度大致为直角。

在切削位置（c）、（g）、（k）、（o）处，如图4（c）所示，凸轮的基准线P与切削用刀具的基准线Q所成的角度为锐角。

另外，在图3和图4（a）～（c）中，为了容易理解，将凸轮的基准线P与切削用刀具的基准线Q所成的角度夸大地示出，实际上凸轮的基准线P与切削用刀具的基准线Q所成的角度在大约0°到5°的范围内变动。

接着，参照图5的流程图对使用以上述方式构成的非圆形孔加工装置1对作为工件的机动车发动机的气缸体的缸孔实施镗削加工的次序进行说明。

首先，在步骤S1中，如图6（a）所示，利用螺栓71将仿真盖70装配于作为气缸体坯料的气缸体60。仿真盖70由模仿成品气缸盖的形状和材质形成，且形成有直径比气缸体60的缸孔61的直径大的孔部73。

接着，在步骤S2中，将气缸体60配置于确定的位置，在控制装置40的控制下借助非圆形孔加工装置1利用切削用刀具13将缸孔61加工成期望的圆度（形状）。

接着，在步骤S3中，将仿真盖70从气缸体60卸下。于是，如图6（b）所示，气缸体60的缸孔61的内径从图6（a）的状态稍稍变形。这是因为由组装仿真盖70产生的应力被解除。

因此，在步骤S4中，与步骤S3中同样地测定将仿真盖70卸下后的气缸体60的各个轴线位置的气缸内径（缸孔直径）。该测定数据作为内径数据例如存储于同步控制器42。

在步骤S5中，根据内径数据作成NC数据。以这种方式作成的NC数据是为了实现以下目的而作成的数据：在不装配仿真盖70就对气缸体坯料进行镗削加工之后，气缸内径（缸孔直径）形成为在装配仿真盖70的情况下期望的圆度。

接着，在步骤S6中，将作成的NC数据输入非圆形孔加工装置1的控制装置40。

进而，在步骤S7中，首先，将与已经进行了镗削加工的气缸体60不同的新的作为气缸体坯料的气缸体60A配置于预定的位置。接着，在控制装置40的控制下对气缸体60A实施基于输入的NC数据的镗削加工。

即，如图7所示，借助非圆形孔加工装置1使切削用刀具沿着双点划线移动，从而基于NC数据，将从工件的上端下降d1～d4的位置的缸孔61A的截面形状形成为图7的（a）～（d）所示的形状。

在步骤S8中，与仿真盖70不同，准备作为实际成品使用的成品气缸盖80，并如图6（c）所示利用螺栓81将成品气缸盖80装配于实施了镗削加工的新的气缸体60A。于是，气缸体60A的气缸内径（缸孔直径）成为期望的圆度。

根据本实施方式，存在以下的效果。

（1）使轴12的旋转角的相位相对于心轴11的旋转角的相位超前或者滞后而产生相位差，并根据该相位差使凸轮121对切削用刀具13的推压量变化，从而对切削用刀具13的突出尺寸进行调节。由此，由于可以仅形成凸轮121，而不用像以往那样使轴进退，因此能够利用简单的结构高速地将工件加工成期望的截面形状。

[第二实施方式]

图1是本发明的第二实施方式所涉及的非圆形孔加工装置1的概要结构图。

非圆形孔加工装置1例如将加工头10插入于作为工件的机动车发动机的气缸体的缸孔并进行镗削加工。

该非圆形孔加工装置1具备：旋转驱动机构20，该旋转驱动机构20使加工头10旋转；进退机构30，该进退机构30使该旋转驱动机构20进退；控制装置40，该控制装置40对旋转驱动机构20和进退机构30进行控制；圆度测定器51，该圆度测定器51用于测定工件的缸孔的内径形状；以及上位计算机52，该上位计算机52对圆度测定器51的测定结果进行解析并输出至控制装置40。

旋转驱动机构20具备：圆筒形状的心轴21；收纳于心轴21的内部的轴22；驱动着心轴21旋转的心轴电动机23；驱动着轴22旋转的轴电动机24；以及收纳心轴电动机23的壳体25。

此处，心轴21的旋转轴线和轴22的旋转轴线同轴。

在壳体25除了设置有心轴电动机23之外，还设置有轴承251、第一旋转编码器252以及螺母部253，轴承251将心轴21保持为能够旋转，第一旋转编码器252用于检测心轴21的旋转速度和旋转角；螺母部253供进退机构30螺合。

在轴电动机24设置有用于检测轴22的旋转速度和旋转角的第二旋转编码器241。

进退机构30是进给丝杠机构，该进退机构30具备：轴部31，在该轴部31刻设有螺纹；进退电动机32，该进退电动机32驱动该轴部31旋转；以及第三旋转编码器33，该第三旋转编码器33用于检测轴部31的旋转速度和旋转角。轴部31与壳体25的螺母部253螺合。

根据该进退机构30，通过驱动进退电动机32，轴部31旋转，从而能够使旋转驱动机构20进退。

加工头10具备：圆筒形状的心轴11，该心轴11与心轴21连结成一体；轴12，该轴12收纳于心轴11的内部，且与轴22连结成一体；以及切削用刀具13，该切削用刀具13以相对于心轴11的外周面能够突出和没入的方式设置。

在心轴11的末端侧形成有沿与心轴11的旋转轴交叉的方向延伸的贯通孔111。

切削用刀具13呈杆状，且插入于贯通孔111，并由未图示的施力单元朝轴12施力。

如图9所示，在轴12设有凸轮121，该凸轮121朝使切削用刀具13突出的方向推压切削用刀具13。

凸轮121例如形成为圆形状，轴12设于从该圆形的中心偏移的位置。由此，从轴12的旋转中心到凸轮121的周缘的距离连续地变化。

另外，凸轮121的形状并不限于圆形状，但是，为了降低成本优选将凸轮121形成为圆形状。

切削用刀具13的基端缘抵接于凸轮121的周缘。因此，通过使轴12相对于心轴11的角度变化，凸轮121的周缘中的与切削用刀具13抵接的部分变化，切削用刀具13从心轴11的外周面突出的突出量变化。

图9（a）是示出切削用刀具13的突出量为t的状态的示意图，图9（b）是示出切削用刀具13的突出量为零的状态的示意图。

在图9中，设从凸轮121的旋转中心到凸轮121的周缘中的距离轴12最远的部分的直线为凸轮121的基准线Q，设通过切削用刀具13的中心轴的直线为切削用刀具13的基准线R。进而，设凸轮121的基准线Q和切削用刀具13的基准线R所成的角度为凸轮角度。

在切削用高举13的突出量为t的状态下，凸轮角度为α。设该α为初期角度。另一方面，在切削用刀具13的突出量为零的状态下，凸轮角度为（α+β）。

当设凸轮121的半径为Cr、设从凸轮121的中心到旋转中心的偏置尺寸为Co时，从凸轮121的旋转中心到切削用刀具13的基端缘的最大尺寸L1和最小尺寸L2用以下的公式（1）、（2）表示。

L1=Co×cos（α）+Cr……（1）

L2=Co×cos（α+β）+Cr……（2）

根据以上公式，凸轮角度的行程为β（摆动角），切削用刀具13的突出量的行程为t，以下的公式（3）成立。

t=L1－L2=Co×{cos（α）－cos（α+β）}…（3）

根据该公式（3），图10中示出凸轮角度与切削用刀具突出量之间的关系。

如图10中实线所示，切削用刀具13的突出量相对于凸轮角度的变化呈非线形即呈圆弧状地变化。另一方面，如图10中虚线所示，在理想的凸轮中，切削用刀具的突出量呈直线状（线性）地变化。由此，与使切削用刀具的突出量呈直线状（线性）地变化的情况相比较，切削用刀具13的突出量的误差在凸轮角度α（初期角度）和凸轮角度（α+β）的中间附近最大。

因此，在使切削用刀具13突出Δt的情况下，以与该突出量（Δt）对应的凸轮角度（α+Δβ）作为凸轮角度的指令值。由此，能够容易地使突出量呈直线状（线性）地变化。

具体地说，例如生成突出量（Δt）和凸轮角度的指令值（α+Δβ）对应的表，并预先存储于存储器，并利用后述的同步控制器42调用该指令值（α+Δβ）。

返回图8，控制装置40通过使心轴21和轴22同步地旋转并使轴22的旋转角的相位相对于心轴21的旋转角的相位超前或者滞后，能够对切削用刀具13从心轴11的外周面突出的切削用刀具13的突出量进行调节。

该控制装置40具备主控制装置41、同步控制器42、第一伺服放大器43、第二伺服放大器44以及第三伺服放大器45。

主控制装置41根据来自上位计算机的输出经由第一伺服放大器43和第三伺服放大器45驱动心轴电动机23和进退电动机32，并对切削用刀具13切削工件的切削速度和切削用刀具13相对于工件在轴线上的位置进行控制。即，主控制装置41是进行与所谓的NC（数值）控制装置同样动作的装置。

上述同步控制器42根据切削用刀具13相对于工件的缸孔的朝向（即心轴21的旋转角）和切削用刀具13相对于工件的缸孔在轴线上的位置（即进退机构30的轴部31的旋转角）输出指令信号。由此，经由第二伺服放大器44对轴电动机24进行驱动，从而对切削用刀具13的突出尺寸（即切削用刀具13从心轴11的外周面突出的突出量）进行调节。

具体地说，根据来自上位计算机的输出生成表示心轴21的旋转角和加工头10的进退方向的位置（即切削用刀具13相对于工件的缸孔在轴线上的位置）与切削用刀具13的突出量之间的关系的映射图，该映射图由同步控制器42存储于该同步控制器42内的存储器。

所谓映射图（map）是排列参数而成的。即，如图22所示，上述的映射图是针对加工头10的进退方向的各个位置（即切削用刀具13相对于工件的缸孔在轴线上的位置）求出表示心轴21的旋转角与切削用刀具13的突出量之间的关系的缸孔的截面二维数据，并沿轴线方向排列而成的图。

进而，同步控制器42对应于由第一旋转编码器252检测到的心轴21的旋转速度和旋转角（具体地说为旋转编码器在单位时间所产生的脉冲数、即采样时间的脉冲数）以及由第三旋转编码器检测到的轴部31的旋转角（具体地说为在单位时间旋转编码器所产生的脉冲数、即采样时间的脉冲数），参照存储于上述同步控制器42内的存储器中的表示切削用刀具13的突出量的关系的映射图，经由第二伺服放大器44对轴电动机24进行驱动。

此时，利用第二伺服放大器44，对应于由第二旋转编码器241检测到的轴22的旋转速度和旋转角（具体地说为旋转编码器在单位时间所产生的脉冲数、即采样时间的脉冲数），对轴电动机24进行反馈控制。

参照图11说明基于以上的同步控制器42对轴22进行的控制。

图11是示出同步控制器42的动作的框线图。

在使心轴21和轴22完全同步的情况下，首先，用心轴21的旋转速度乘以用于检测轴22的旋转速度的第二旋转编码器241的分辨率（PG2），并用轴22的旋转速度乘以用于检测心轴21的第一旋转编码器252的分辨率（PG1），并计算二者的差分。

之所以进行这种乘法运算，是因为：由于第一旋转编码器252的分辨率（PG1）和第二旋转编码器241的分辨率（PG2）不同，考虑它们的分辨率比，使分辨率一致。

接着，以计算出的差分作为速度误差，并对该速度误差进行积分而作为位置误差。

接着，从心轴21的旋转速度求出前馈（feedforward）量，并加上速度误差和位置误差，作为对轴电动机24的速度指令。

于是，心轴与凸轮之间的相位差被保持，切削用刀具13的突出量恒定。

另一方面，在使心轴21和轴22的相位错开的情况下，首先，取得使加工头10进退的轴部31的旋转角，利用控制装置计算出加工头10的进退方向的位置（即切削用刀具13相对于缸孔在轴线上的位置），并利用映射图切换器，对应于该计算出的加工头10的进退方向的位置，切换上述的表示心轴21的旋转角与切削用刀具13的突出量之间的关系的映射图（缸孔的二维截面数据）。

并且，当映射图地址转换器取得心轴21的旋转速度和旋转角时，求出心轴21的旋转位置。

接着，映射图地址转换器参照上述的映射图调用与心轴21的旋转角对应的切削用刀具13的突出量数据，提取出与上次的数据之间的差分，并以该差分作为变化量（即速度）与轴电动机24的旋转速度指令进行加法运算。

接着，参照图12的流程图对使用以上述方式构成的非圆形孔加工装置1对机动车发动机的气缸体的缸孔进行镗削加工的次序进行说明。

首先，在步骤S1中，如图13（a）所示，利用螺栓71将仿真盖70装配于作为气缸体坯料的气缸体60。仿真盖70由模仿成品气缸盖的形状和材质形成，且在中央部形成有孔，非圆形孔加工装置1的加工头10能够插入该孔中。

接着，在步骤S2中，将气缸体60配置在预定的位置，并利用非圆形孔加工装置1将缸孔61加工成期望的圆度。

接着，在步骤S3中，解除螺栓71的紧固，并将仿真盖70从气缸体60卸下。于是，如图13（b）所示，气缸体60的缸孔61的内径从图13（a）的状态稍稍变形。这是因为由组装仿真盖70产生的应力被解除。

具体地说，如图14（a）所示，在气缸体60上，在一条直线上并列形成有4个缸孔61。在各个缸孔61的周围形成有供螺栓71螺合的螺栓孔72。

当将仿真盖70从气缸头60卸下时，基于仿真盖70的推压力被除去，因此，如图14（b）所示，缸孔61的仿真盖侧的内径形状变形为椭圆形。并且，由于作用在螺栓孔72的螺纹牙与螺栓71的螺纹牙之间的应力被除去，因此，如图14（c）所示，缸孔61的曲轴侧的内径形状变形为四边形。

由此，以下，在对缸孔的内径形状进行频率解析的步骤（分析内径形状参数计算工序）中，记载了进行4阶的频率解析的例子。这是因为，如果进行4阶频率解析则能够大致再现气缸体的缸孔的变形。

即，4阶成分表示四边形状的成分，3阶成分表示三角形状的成分，2阶成分表示椭圆形状的成分，因此，通过进行0阶～4阶的频率解析并以余弦波表示、并对这些余弦波进行合成，能够再现气缸体的缸孔的变形，能够除去高阶噪声。

并且，虽然如果将截面二维形状（X₁、Y₁）以通常的NC数据形式存储为点群（X₁、Y₁）的话则数据量庞大，但是，通过像本发明这样使用余弦波以曲线数据形式进行存储，能够大幅降低数据量，能够使数据处理高速化。

换言之，为了形成截面为非圆形状的孔以消除将气缸盖组装于气缸体时的气缸体的缸孔的变形，只要进行0阶～4阶的频率解析即可，能够减少数据量。

另外，在本实施方式中示出了进行4阶的频率解析的例子，但是，根据孔的形状也可以进行50阶、100阶、甚至更高阶的频率解析。例如，在以间隔1°的通常的NC数据形式表现截面为非圆形状的孔的形状的1周的量的情况下需要720个参数，但是，在以50阶的曲线数据形式表现的情况下，只需要101个参数。即，半径误差（0阶）、50个n阶振幅以及50个n阶相位。这样，即便执行50阶的频率解析，通过以曲线数据形式进行存储，也能够降低数据量，能够使数据处理高速化。

因此，在步骤S4中，在缸孔61的轴线上隔开预定间隔测定将仿真盖70卸下后的气缸体60的缸孔61的内径形状，并作为内径形状数据存储于上位计算机52。

在步骤S5中，根据内径形状数据进行频率解析，并计算出分析内径形状参数。

接着，在步骤S6中，将计算出的分析内径形状参数输入非圆形孔加工装置1的同步控制器42，并生成合成内径形状映射图。

进而，在步骤S7中，首先，将与已经进行了镗削加工的气缸体60不同的新的作为气缸体坯料的气缸体60A配置于预定的位置。接着，在同步控制器42的控制下对气缸体60A实施基于所生成的合成内径形状映射图的镗削加工。

在步骤S8中，与仿真盖70不同，准备作为实际产品使用的成品气缸盖80，并如图13（c）所示利用螺栓81将成品气缸盖80装配于实施了镗削加工的新的气缸体60A。于是，气缸体60A的缸孔61A的内径形状成为与气缸体60的缸孔61同样的圆度。

接着，参照图15的流程图对从上述的步骤S4的缸孔内径形状的测定到步骤S7的镗削加工的详细的次序进行说明。

在步骤S11（S4）中，例如，针对整个气缸，利用圆度测定器51，在缸孔的轴线上隔开预定间隔设定4个测定点M1～M4，并测定各个测定点M1～M4处的缸孔的内径形状。

具体地说，针对整个气缸，将空气微传感器、接近传感器、激光传感器等传感器插入缸孔，并使传感器一边旋转一边沿轴线移动，测定各个测定点处的缸孔的内径形状，作为内径形状数据。

另外，虽然示出了隔开预定间隔进行测定的例子，但是，也可以隔开不相等的间隔进行测定，例如在气缸体的气缸盖侧的多处进行测定，或者相反在气缸体的曲轴侧的多处进行测定。

图16是示出在各个测定点M1～M4处测定到的缸孔的内径形状R1～R4的示意图。

如图16所示，各个测定点M1～M4处的缸孔的内径形状R1～R4彼此不同，形成为椭圆形、三角形、四边形状或者偏心的圆形等非圆形形状。

图17是示出在测定点M1～M4中的1个测定点处、此处为在测定点M2处测定到的缸孔的内径形状R2的剖视图。图18是以旋转角作为横轴表示图17的缸孔的内径形状R2的图。

在图17和图18中，设缸孔的变形量为零的情况下的缸孔的内周面的位置为基准线L0，设比该基准线L0靠内侧ΔL的位置为L1，设比基准线L0靠外侧ΔL的位置为L2。

如图17和图18所示，可以判断出，测定到的缸孔的内径形状存在ΔL程度的凹凸，进一步包含高阶噪声。

在步骤S12中，通过利用上位计算机52对各个测定点M1～M4处的缸孔的内径形状进行频率解析，提取出相对于圆形的误差的n阶成分，并求出各个成分的振幅和相位，生成针对振幅、相位的分析内径形状参数（A_n，P_n）。

具体地说，根据以下的公式（4）～（7），利用角度θ的函数x（θ）表示从基准线L0突出的突出量，根据以下的公式进行傅里叶变换，求出n阶成分的振幅A_n和相位P_n。

此处，振幅A₀表示相对于作为基准线的圆形的半径误差，振幅A₁表示从作为基准线的圆形的偏心，振幅A₂表示椭圆形状的成分，振幅A₃表示三角形状的成分，振幅A₄表示四边形状的成分。并且，不需要P₀。

$\mathrm{Icn}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}x\left(\mathrm{\θ}\right)\cos \left(\mathrm{n\θ}\right)\mathrm{d\θ}...\left(4\right)$

$\mathrm{Isn}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}x\left(\mathrm{\θ}\right)\sin \left(\mathrm{n\θ}\right)\mathrm{d\θ}...\left(5\right)$

An＝2(Icn²+Isn²)^1/2…(6)

Pn＝tan^-1(Icn/Isn)…(7)

当对这些n阶成分的分析内径形状参数（A_n，P_n）进行傅里叶逆变换，并以角度θ的函数T（θ）表示从基准线L0突出的突出量时，则如公式（8）所示。

$\mathrm{T\θ}=-(A_0+A_1\cos (\mathrm{\θ}+P_1)+A_2\cos (2\mathrm{\θ}+P_2)+A_3\cos (3\mathrm{\θ}+P_3)+...+A_k\cos (\mathrm{k\θ}+P_k))$

$=-(A_0+\underset{n=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{A}_1\cos (\mathrm{n\θ}+P_n))...\left(8\right)$

接着，根据图19所示的非圆形孔加工装置1的伯德图按照以下的次序求出公式（8）中的k值。

该伯德图表示由从轴电动机24到切削用刀具13的末端的扭转刚性所决定的特性，该伯德图按照以下的次序作成。

即，对轴电动机24赋予一定频率和振幅的正弦波信号。进而，利用第二旋转编码器241检测轴22的基端侧的旋转角，并利用未图示的传感器检测切削用刀具13的末端的变位。对它们的输出进行傅里叶变换，针对各个频率成分求出切削用刀具13的末端侧相对于轴电动机24的振幅比和相位差，并进行描绘。

根据图19的伯德图可以判断出，在500Hz附近存在共振频率，相位大幅错开，举动变得不稳定。因此，能够判断出可使用的频率区域为至200～300Hz附近。

因此，如果考虑驱动机构的响应性的极限，可以判断出作为切削加工所需要的最小值k=4是实用的。

因此，在公式（8）中，当设k=4，并描绘A₁×cos（θ+P₁）、A₂×cos（2θ+P₂）、A₃×cos（3θ+P₃）、A₄×cos（4θ+P₄）这4个频率的波形时，则如图20所示。

接着，如果对这4个频率的波形进行合成，使极性反转以进行形状修正，并进行描绘，则如图21所示。

在步骤S13中，利用上位计算机52，根据图19的伯德图，生成针对增益、相位的增益相位映射图，并将该增益相位映射图输出至同步控制器42。

在步骤S14中，利用上位计算机52将针对1个气缸的分析内径形状参数（A_n，P_n）输出至同步控制器42。

在步骤S15中，利用同步控制器42，参照增益相位映射图，求出与使用转速对应的误差参数（Δa_n，Δp_n）。

即，如图19的伯德图所示，即便在能够使用的区域内驱动轴电动机24，增益和相位也会错开，会产生加工误差。因此，求出使用旋转区域内的n阶频率，由此求出增益和相位滞后，求出误差参数（Δa_n，Δp_n）。

例如，根据图19，当设轴电动机24的转速为3000rpm时，4阶成分的频率为3000/60×4=200Hz，能够读取出增益大约为+6dB、相位大约为－27°。

因此，在该情况下，由于切削用刀具的突出量大约滞后27°、并以大约2倍

的振幅动作，因此，设振幅修正Δa₄=0.5、相位修正Δp₄=+27，对4阶的分析内径形状参数进行修正。以同样的方式对3阶～1阶的分析内径形状参数进行修正。

在步骤S16中，借助同步控制器42利用误差参数（Δa_n，Δp_n）对分析内径形状参数（A_n，P_n）进行修正，并进行傅里叶逆变换。

在步骤S17中，借助同步控制器42利用图10的凸轮误差映射图对傅里叶逆变换后的数据进行修正，转换成切削用刀具13的突出量，并生成表示旋转角与切削用刀具13的突出量之间的关系的突出量映射图（合成内径形状映射图）。

在步骤S18中，借助同步控制器42根据切削用刀具13的突出量映射图利用比例插补处理生成用于进行镗削加工的详细的突出量映射图。

这是因为，如图22（a）所示，当设突出量映射图的切削用刀具13的末端的轨迹为R1A～R4A时，实际的切削用刀具13的轨迹S为螺旋状，该轨迹S彼此之间的间隔比轨迹R1A～R4A之间的间隔窄，因此需要详细的突出量映射图。

具体地说，例如如图22（b）所示，求出位于上下彼此相邻的轨迹R1A、R2A之间的轨迹S上的点S1的位置。

引出通过点S1的直线V，设该直线V与轨迹R1A的交点为点V1，设该直线V与轨迹R2A的交点为点V2。

进一步，设点V1与点V2之间的高度方向的间隔为ΔZ，设点V1与点V2之间的水平方向的间隔为ΔR，设从点V2到点S1的高度方向的间隔为δz，设从点V2到点S1的水平方向的间隔为δr，根据以下的公式（9）求出点S1的位置。

ΔR∶δr＝ΔZ∶δz    …(9)

在步骤S19中，利用同步控制器42，基于心轴21的旋转角度和加工头10的进退方向的位置，根据存储的映射图，求出切削用刀具13的突出量。

在步骤S20中，利用同步控制器42，根据切削用刀具13的突出量，对心轴21和轴12、22的相位进行调节并进行非圆形加工。

在步骤21中，判定对所有的气缸的加工是否完毕，在判定结果为是（YES）的情况下结束，在判定结果为否（NO）的情况下返回步骤S14。

根据本实施方式，存在以下的效果。

（2）以往，例如当想要利用1度工步（step）的X－Y工作台加工缸孔的形状时，对于1个缸孔的形状需要360线的G编码命令。

但是，在本发明中，由于能够利用A0～A4、P1～P4总计9个参数表现1个缸孔的形状，因此，与以往相比，能够大幅地降低数据量，所以能够高速地对缸孔进行镗削加工。

并且，由于从包含高阶噪声的复杂的内径形状数据中仅提取出低阶的频率成分，并仅利用该提取出的低阶的频率成分生成分析内径形状参数，因此能够除去高阶噪声，具有非常尖锐的过滤效果，并且，能够抑制相位崩溃的情况。因此，当根据该分析内径形状参数驱动非圆形孔加工装置1时，能够降低振动，因此能够高精度地对工件进行加工。

（3）通过分别编辑A0～A4、P1～P4，能够自由地调整利用非圆形孔加工装置1加工的加工形状。

（4）将测定间距设定得比加工间距大，并基于利用测定间距测定到的缸孔的形状数据，通过比例插补处理，生成加工间距下的突出量映射图（合成内径形状映射图）。因此，能够进一步降低数据量，并且能够削减加工所耗费的时间和劳力。

例如，当设发动机的缸孔长度大约为100～150mm、设加工间距为0.1mm、并设测定间距为5mm时，与利用加工间距测定缸孔的形状的情况相比，能够使数据量为1/50。

（5）由于使用误差参数（Δa_n，Δp_n）对分析内径形状参数（A_n，P_n）进行修正，因此能够考虑加工头10的机械特性进行镗削加工。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等也包含于本发明。

Claims (7)

1.一种非圆形孔加工装置，其特征在于，

所述非圆形孔加工装置具备：

圆筒形状的第一旋转轴；

收纳于该第一旋转轴的内部的第二旋转轴；

加工工具，该加工工具以相对于所述第一旋转轴的外周面能够突出和没入的方式设置；

凸轮，该凸轮设于所述第二旋转轴，并朝使所述加工工具突出的方向推压所述加工工具；

第一检测单元，该第一检测单元检测所述第一旋转轴的旋转角和旋转量；

第二检测单元，该第二检测单元检测所述第二旋转轴的旋转角和旋转量；

第一驱动单元，该第一驱动单元驱动所述第一旋转轴旋转；

第二驱动单元，该第二驱动单元驱动所述第二旋转轴旋转；以及

控制单元，该控制单元根据所述第一检测单元和第二检测单元检测到的旋转角和旋转量对所述第一驱动单元和第二驱动单元进行控制，

该控制单元具有用于对所述加工工具进行突出控制的加工工具控制单元，并且，该控制单元一边使所述第一旋转轴和所述第二旋转轴同步地旋转、一边使所述第二旋转轴的旋转角的相位相对于所述第一旋转轴的旋转角的相位超前或者滞后，以此利用所述凸轮推压所述加工工具的基端侧，对所述加工工具的突出尺寸进行调节。

2.根据权利要求1所述的非圆形孔加工装置，其特征在于，

所述加工工具是切削用刀具。

3.一种非圆形孔加工装置，该非圆形孔加工装置测定已经形成的截面为非圆形状的孔的形状，并在工件上形成与已经形成且测定的该孔相同形状的其他孔，其特征在于，

所述非圆形孔加工装置具备：

内径形状数据取得单元，该内径形状数据取得单元在所述已经形成的孔的轴线上设定多个测定点，并测定所述多个测定点中的各个测定点处的该孔的内径形状，取得内径形状数据；

分析内径形状参数计算单元，该分析内径形状参数计算单元对所述内径形状数据进行频率解析，并计算出从该0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值作为分析内径形状参数，其中n为自然数；

分析内径形状参数存储单元，该分析内径形状参数存储单元用于存储所述分析内径形状参数计算单元计算出的内径形状参数；

伯德图存储单元，该伯德图存储单元存储伯德图作为伯德图映射图，所述伯德图描绘了加工头的驱动频率与该加工头的增益和相位滞后之间的关系；

误差参数计算单元，该误差参数计算单元求出所述加工头的使用驱动频率的从0阶到n阶的频率成分，并根据所述伯德图计算各个该频率成分的增益和相位滞后作为误差参数；

合成内径形状映射图生成单元，利用所述误差参数计算单元计算出的各个频率成分的增益和相位滞后对所述分析内径形状参数计算单元计算出的从0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值进行修正并进行合成之后反转，以该反转后的数据的振幅作为以能够突出没入的方式设置于所述加工头的加工工具的突出量，并生成表示该突出量与所述加工工具的旋转角之间的关系的突出量映射图；以及

加工工具控制单元，该加工工具控制单元根据所述突出量映射图对所述加工工具进行突出控制。

4.根据权利要求3所述的非圆形孔加工装置，其特征在于，

所述n阶为4阶。

5.一种非圆形孔加工方法，该非圆形孔加工方法测定已经形成的截面为非圆形状的孔的形状，并在工件上形成与已经形成并测定的该孔相同形状的其他孔，其特征在于，

所述非圆形孔加工方法具备以下工序：

内径形状数据取得工序：在所述已经形成的孔的轴线上设定多个测定点，并测定所述多个测定点中的各个测定点处的该孔的内径形状，取得内径形状数据；

分析内径形状参数计算工序：对所述内径形状数据进行频率解析，并计算出从该0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值作为分析内径形状参数，其中n为自然数；

分析内径形状参数存储工序：将所述内径形状参数存储于加工装置的电子存储介质；

伯德图存储工序：生成用于描绘加工头的驱动频率与该加工头的增益和相位滞后之间的关系的伯德图，并将该伯德图作为伯德图映射图存储于加工装置的电子存储介质；

误差参数计算工序：求出所述加工头的使用驱动频率的从0阶到n阶的频率成分，并根据所述伯德图计算出各个该频率成分的增益和相位滞后作为误差参数；

合成内径形状映射图生成工序：利用在所述误差参数计算工序中计算出的各个频率成分的增益和相位滞后对在所述分析内径形状参数计算工序中计算出的从0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值进行修正并进行合成之后反转，以该反转后的数据的振幅作为以能够突出和没入的方式设置于所述加工头的加工工具的突出量，并生成表示该突出量与所述加工工具的旋转角之间的关系的突出量映射图；以及

镗削工序：根据所述突出量映射图使所述加工工具突出，对未加工的工件实施镗削加工。

6.一种非圆形孔加工方法，该非圆形孔加工方法将与在气缸体形成的截面为非圆形状的缸孔相同形状的缸孔形成在其他的气缸体坯料，其特征在于，

所述非圆形孔加工方法具备以下工序，

准备工序：将模仿成品气缸盖的仿真盖装配于所述气缸体坯料，利用镗削加工形成缸孔，并在形成缸孔之后将所述仿真盖从所述气缸体卸下；

内径形状数据取得工序：在所述缸孔的轴线上设定多个测定点，并测定所述多个测定点中的各个测定点处的所述缸孔的内径形状，取得内径形状数据；

分析内径形状参数计算工序：对所述内径形状数据进行频率解析，并计算出从该0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值作为分析内径形状参数，其中n为自然数；

分析内径形状参数存储工序：将所述内径形状参数存储于加工装置的电子存储介质；

伯德图存储工序：生成用于描绘加工头的驱动频率与该加工头的增益和相位滞后之间的关系的伯德图，并将该伯德图作为伯德图映射图存储于加工装置的电子存储介质；

误差参数计算工序：求出所述加工头的使用驱动频率的从0阶到n阶的频率成分，并根据所述伯德图计算出各个该频率成分的增益和相位滞后作为误差参数；

合成内径形状映射图生成工序：利用在所述误差参数计算工序中计算出的各个频率成分的增益和相位滞后对在所述分析内径形状参数计算工序中计算出的从0阶到n阶的频率成分的振幅值和相位值进行修正并进行合成之后反转，以该反转后的数据的振幅作为以能够突出和没入的方式设置于所述加工头的加工工具的突出量，并生成表示该突出量与所述加工工具的旋转角之间的关系的突出量映射图；以及

镗削工序：根据所述突出量映射图使所述加工工具突出，对未加工的工件实施镗削加工。

7.根据权利要求5或6所述的非圆形孔加工方法，其特征在于，

所述n阶为4阶。

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