CN103003013A - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明能够在不需大幅变更加工曲轴的机床的结构的情况下简单且低成本地构筑机加生产线。此机床加工以第一姿态送入的轴类工件，具备一对卡盘（6R、6L）、两个电机（7R、7L）和控制器（12）。一对卡盘（6R、6L）分别具有工件投入口（6b），并夹紧通过工件投入口（6b）送入的工件的两端部。两个电机（7R、7L）分别与各卡盘（6R、6L）对应地设置，驱动各卡盘（6R、6L）旋转。控制器（12）控制各卡盘（6R、6L）对工件的夹紧，并且控制各电机（7R、7L）使各卡盘（6R、6L）旋转的旋转角度，将工件的姿态从第一姿态变更为第二姿态。

Description

机床

技术领域

本发明涉及机床，尤其涉及一种对于以第一姿态送入的轴类工件进行加工的机床。

背景技术

在加工曲轴等轴类工件时，使用例如专利文献1所示的装置。该专利文献1所示的装置具备夹紧工件两端的一对卡盘和使一对卡盘同步旋转的工件驱动电机。每个卡盘上都设有工件驱动电机。在该装置中，利用控制机构同步控制两工件驱动电机，由此使一对卡盘同步旋转。

另外，专利文献2中示出了一种包括多个工序的曲轴加工系统。在该专利文献2中没有特别地记载，但在各工序中，曲轴的姿态设置不同的情况较多。例如，在加工曲轴的轴颈这一工序的前工序中，以第一姿态设置并加工，另外，在后工序中，以第二姿态设置并加工。在第一姿态和第二姿态下，旋转角度位置即工件的相位不同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特开2001-105209号公报

专利文献2：（日本）特开2003-94262号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

关于专利文献2，尤其是对于配备有用于加工曲轴的轴颈的曲轴车削加工机的机加生产线，详细进行说明。

一般来说，在加工曲轴的轴颈这一工序的前工序中执行初始工序。在该初始工序中，曲轴（工件）以第一姿态被设置，并执行两端面的切削加工和对两端面实施的顶尖孔加工。完成初始工序的工件被装载机输送到曲轴车削加工机。然后，在曲轴车削加工机中加工过轴颈的工件被装载机送出到下一工序。在下一工序中加工曲轴的销部分，而在该工序中，需要以变更了工件相位的第二姿态设置工件。

在此，在曲轴车削加工机中设有用于夹紧工件的一对卡盘，在各卡盘上设有一个工件投入口。由装载机输送过来的工件通过该工件投入口而被送入到各卡盘的设定位置。另外，完成加工的工件通过该工件投入口而被装载机送出。因此，在曲轴车削加工机中，工件在以某个相位（姿态）送入的情况下，加工结束后，以与送入时相同的相位（姿态）送出。

在包括以上的曲轴车削加工机的机加生产线中，由于包括工件的姿态设置不同的工序，因此需要将变更工件的姿态的、即用于实施工件的相位切换的机构设在机加生产线上。在将这种用于工件的相位切换的机构设置在机加生产线上时，不仅机加生产线变长，用于构筑机加生产线的成本也变高。

本发明的技术问题在于，能够在不大幅变更加工曲轴的机床的结构的情况下简单且低成本地构筑机加生产线。

用于解决技术问题的方法

第一发明的机床加工以第一姿态送入的轴类工件，具备第一卡盘及第二卡盘、第一驱动机构及第二驱动机构、加工刀具和控制机构。第一卡盘及第二卡盘分别具有从中央朝向径向外侧敞开的工件投入口，并夹紧通过工件投入口送入的工件的两端部。第一驱动机构及第二驱动机构分别与第一卡盘及第二卡盘对应地设置，驱动各卡盘旋转。加工刀具加工被第一卡盘及第二卡盘中的至少一方夹紧的工件。控制机构控制各卡盘对工件的夹紧，并且控制各驱动机构使各卡盘旋转的旋转角度，将工件的姿态从第一姿态变更为第二姿态。

在此，在前工序中以第一姿态加工过的工件被装载机保持第一姿态输送，并通过第一卡盘及第二卡盘的工件投入口送入。然后，使工件两端部设置在各卡盘上。之后，在加工工序中，控制各卡盘对工件的夹紧以及各卡盘的旋转位置，通过该控制使工件的姿态变更为第二姿态。然后，使第二姿态的工件经由工件投入口送出。

在此，由于利用对工件进行加工的机床变更工件的姿态，所以机加生产线上不需要用于变更工件姿态的特殊机构。因此，能够构建简单的机加生产线。另外，由于通过控制各卡盘的夹紧以及旋转位置来变更工件的姿态，所以不需要重新设置用于姿态变更的特殊机构。

在第一发明的机床的基础上，第二发明的机床的控制机构按以下处理步骤变更工件的姿态：

（a）利用第一卡盘夹紧工件的第一端，并且解除第二卡盘对工件的第二端的夹紧。

（b）利用第一驱动机构使第一卡盘旋转而将工件变更为第二姿态。

（c）利用第二卡盘夹紧工件的第二端，并且解除第一卡盘对工件的第一端的夹紧。

（d）利用第一驱动机构使第一卡盘旋转，而使第一卡盘以工件投入口朝向工件送入、送出方向的方式位于送入、送出旋转位置。

通过执行这样的处理步骤，不需在现有的机床上追加特别的机构，就能够仅通过控制程序的变更来变更工件的姿态。

在第一或第二发明的机床的基础上，第三发明的机床的控制机构在分别加工工件的轴向一端侧及另一端侧时的工件夹持切换时执行工件的姿态变更。

在此，由于在工件的加工工序中变更工件的姿态，所以能够抑制由于工件的姿态变更而导致整体的加工时间变长。

在第一发明的机床的基础上，第四发明的机床的控制机构按以下处理步骤执行工件的姿态变更及加工：

（a）利用第一卡盘夹紧工件的第一端，并且解除第二卡盘对工件的第二端的夹紧。

（b）利用第一驱动机构使第一卡盘旋转而将工件变更为第二姿态。

（c）利用加工刀具加工工件的第二卡盘侧区域。

（d）利用第二卡盘夹紧工件的第二端，并且解除第一卡盘对工件的第一端的夹紧。

（e）利用第一驱动机构使第一卡盘旋转，而使第一卡盘以工件投入口朝向工件送入、送出方向的方式位于送入、送出旋转位置。

（f）利用加工刀具加工工件的第一卡盘侧区域。

（g）利用第一卡盘及第二卡盘夹紧工件的两端，并利用加工刀具加工工件的剩余区域。

在此，与第三发明同样，由于在工件的加工工序中的工件夹持切换时变更工件的姿态，所以能够抑制由于工件的姿态变更而导致整体的加工时间变长。

在第一至第四发明中任一发明的基础上，第五发明的机床的工件是曲轴。

在第五发明的机床的基础上，第六发明的机床的加工刀具切削加工曲轴的轴颈以及比轴颈更靠轴向外侧的端部。

发明的效果

在以上的本发明中，能够在不需大幅变更各工序中的加工机的结构的情况下简化机加生产线的结构。

附图说明

图1是本发明一实施方式的曲轴车削加工机的简要框图；

图2是表示工件相对于曲轴车削加工机的送入及送出状态的图；

图3是用于说明工件的相位切换的处理步骤的图。

具体实施方式

［整体结构］

图1中示出了作为本发明一实施方式的机床的曲轴车削加工机的结构框图。该曲轴车削加工机具备载置在未图示的床身上的一对旋转驱动装置2R、2L及一对刀具驱动单元3R、3L。

一对旋转驱动装置2R、2L在床身的前面配置在左右两端部，能够沿左右方向自由移动。各旋转驱动装置2R、2L具有卡盘6R、6L和作为驱动机构的电机7R、7L。

卡盘6R、6L设在一个旋转驱动装置2R、2L的与另一个旋转驱动装置2L、2R相对的面上。在各卡盘6R、6L上，设有用于支承要加工的曲轴（以下记作“工件”）的两端部的三个卡爪。另外，在该卡盘6R、6L上，设有从中央部向径向外侧敞开的工件投入口6b（参照图3）。工件通过该工件投入口6b而被设置在卡盘6R、6L上。此外，如图3所示，在各卡盘6R、6L上设有对形成在工件的两端面上的顶尖孔进行支承的顶尖6c。

电机7R、7L分别是驱动卡盘6R、6L旋转的设备，能够使左右的卡盘6R、6L分别同步或者独立地旋转。

一对刀具驱动头3R、3L能够沿工件的轴向（Z轴）自由移动，并且能够沿正交于该轴向的方向（图示的前后方向即X轴）自由移动。并且，在各刀具头3R、3L的与Z轴方向相向的面上固定有刀架8。在该刀架8的前端拆装自如地安装有刀具9。

另外，电机7R、7L设在一对旋转驱动装置2R、2L上，二者分别由控制器12驱动控制。并且，利用该控制器（控制机构）12控制各卡盘6R、6L对工件的夹紧及夹紧的解除和各卡盘6R、6L的旋转角度，执行工件的相位切换。

［机加生产线］

下面，使用图2简单地说明曲轴车削加工机的前后的工序。在曲轴车削加工机中，进行工件即曲轴的轴颈的切削加工。在该轴颈的切削加工的前阶段，利用前一加工机实施初始工序。在该初始工序中，送入通过锻造或者铸造而形成的工件坯料，并执行两端定宽加工和两顶尖孔加工等。两端定宽加工是指切削工件端面以确定工件的长度的加工。另外，两顶尖孔加工是指在工件的两端面上形成作为工件的旋转基准的顶尖孔的加工。如图2所示，在初始工序中加工过的工件被装载机送入到曲轴车削加工机中。然后，工件在利用曲轴车削加工机加工轴颈之后，被装载机送到由后一加工机实施的曲柄销加工工序中。在曲柄销加工工序中，利用曲轴铣床加工曲柄销。

在以上的机加生产线中，从夹具的结构来看，在初始工序中以曲柄销朝向水平方向的状态（第一姿态）加工工件。在图2中，“＃1P水平”表示第一个（最接近发动机的一侧）曲柄销朝向水平方向。装载机将该第一姿态的工件保持着该姿态送入到曲轴车削加工机中。

在此，如图3所示，在相对于曲轴车削加工机送入、送出工件的情况下，工件通过各卡盘6R、6L的工件投入口6b送入、送出。因此，在现有的加工机中，工件若以第一姿态送入，则在加工后保持相同的第一姿态送出。另外，在沿箭头A观察到图及沿箭头B观察到图中，曲柄销是标注了附图标记“Cp”的部分。

另一方面，在曲轴铣床中，工件必须以曲柄销Cp朝向下方的姿态（第二姿态）设置。在图2的工件中，“＃1P下”这种记载表示第一个曲柄销Cp朝向下方的状态。即，在工件从初始工序输送到曲轴铣床期间，需要使工件的相位变更90°。

因此，在本实施方式中，在曲轴车削加工机中使工件旋转90°即进行工件的相位切换，将送入时为第一姿态的工件在送出时变更为第二姿态。

［相位切换及加工］

使用图3说明在曲轴车削加工机中进行相位切换及加工的情况下的步骤。如图3（a）所示，在工件被送入到曲轴车削加工机这一刻，如上所述，工件变为第一姿态（曲柄销Cp朝向水平方向的姿态）。

＜步骤1＞

如图3（b）所示，从上述状态开始解除右侧卡盘6R的夹紧，仅利用左侧卡盘6L夹紧工件。然后，仅使左侧卡盘6L旋转90°。由此，变为曲柄销Cp朝向下方的第二姿态。此外，在右侧卡盘6R中，利用顶尖6c支承工件的顶尖孔。

＜步骤2＞

如图3（c）所示，在图3（b）的夹紧状态下，即右侧卡盘6R利用顶尖支承、左侧卡盘6L夹紧的状态下，使工件旋转，利用刀具9切削加工工件右侧的包括轴颈在内的右侧区域。

＜步骤3＞

如图3（d）所示，解除左侧卡盘6L的夹紧，仅利用右侧卡盘6R夹紧工件。然后，仅使左侧卡盘6L向与先前相反的方向旋转90°，使得工件投入口6b朝向装载机。此时，由于左侧卡盘6L没有夹紧工件，所以工件不旋转，工件保持着曲柄销Cp朝向下方的第二姿态。此外，在左侧卡盘6L中，利用顶尖6c支承工件的顶尖孔。

＜步骤4＞

如图3（e）所示，保持图3（d）的夹紧状态，使工件旋转，利用刀具9切削加工工件左侧的包括轴颈在内的左侧区域。

＜步骤5＞

如图3（f）所示，利用两卡盘6R、6L夹紧工件两端部并使工件旋转，利用两个刀具9加工剩余的轴颈等。

＜步骤6＞

如图3（g）所示，在加工结束后，在使卡盘6R、6L的旋转位置为送出位置的情况下，即工件投入口6b朝向上方的装载机的情况下，工件变为曲柄销Cp朝向下方的第二姿态。

利用装载机将上述第二姿态的工件从曲轴车削加工机中送出，并保持该姿态送入下一工序即曲柄销加工工序的曲轴铣床中。在曲轴铣床中，加工以第二姿态设置的工件的曲柄销。

［特征］

（1）在曲轴车削加工机中，能够通过控制卡盘6的夹紧及旋转，进行工件的相位切换。因此，不需要在机加生产线上设置用于相位切换的特殊机构。

（2）曲轴车削加工机与以往的加工机相比不需要追加结构物等，仅通过变更处理程序就能够应对，不需要加工机的大幅变更。

（3）在曲轴车削加工机中，由于在加工中的工件的夹紧变更作业时对工件进行相位切换，因此能够从整体上抑制加工时间增加。

［其他实施方式］

本发明不局限于以上的实施方式，能够不脱离本发明的范围而进行各种变形或者修正。

作为工件的一例而以曲轴为例进行了说明，但本发明也同样能够应用于例如凸轮轴等其他轴类工件。

工业实用性

在本发明的机床中，能够在不需大幅变更各工序中的加工机的结构的情况下简化机加生产线的结构。

附图标记说明

2R、2L  旋转驱动装置

3R、3L  刀具驱动单元

6R、6L  卡盘

7R、7L  电机

6b  工件投入口

8   刀架

9   刀具

12  控制器

Claims (6)

1.一种机床，加工以第一姿态送入的轴类工件，其特征在于，具备：

第一卡盘及第二卡盘，其分别具有从中央朝向径向外侧敞开的工件投入口，并夹紧通过所述工件投入口送入的工件的两端部；

第一驱动机构及第二驱动机构，其分别与所述第一卡盘及第二卡盘对应地设置，用于驱动各卡盘旋转；

加工刀具，其加工被所述第一卡盘及第二卡盘中的至少一方夹紧的工件；

控制机构，其控制所述各卡盘对工件的夹紧，并且控制所述各驱动机构使所述各卡盘旋转的旋转角度，将工件的姿态从所述第一姿态变更为所述第二姿态。

2.如权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述控制机构：

利用所述第一卡盘夹紧工件的第一端，并且解除所述第二卡盘对工件的第二端的夹紧；

利用所述第一驱动机构使所述第一卡盘旋转而将工件变更为第二姿态；

利用所述第二卡盘夹紧工件的第二端，并且解除所述第一卡盘对工件的第一端的夹紧；

利用所述第一驱动机构使所述第一卡盘旋转，而使所述第一卡盘以所述工件投入口朝向工件送入、送出方向的方式位于送入、送出旋转位置。

3.如权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

所述控制机构在分别加工工件的轴向一端侧及另一端侧时的工件夹持切换时执行工件的姿态变更。

4.如权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述控制机构：

利用所述第一卡盘夹紧工件的第一端，并且解除所述第二卡盘对工件的第二端的夹紧；

利用所述第一驱动机构使所述第一卡盘旋转而将工件变更为第二姿态；

利用所述加工刀具加工工件的第二卡盘侧区域；

利用所述第二卡盘夹紧工件的第二端，并且解除所述第一卡盘对工件的第一端的夹紧；

利用所述第一驱动机构使所述第一卡盘旋转，而使所述第一卡盘以所述工件投入口朝向工件送入、送出方向的方式位于送入、送出旋转位置；

利用所述加工刀具加工工件的第一卡盘侧区域；

利用所述第一卡盘及所述第二卡盘夹紧工件的两端，并利用所述加工刀具加工工件的剩余区域。

5.如权利要求1～4中任一项所述的机床，其特征在于，所述工件是曲轴。

6.如权利要求5所述的机床，其特征在于，

所述加工刀具切削加工所述曲轴的主轴颈以及比所述主轴颈更靠轴向外侧的端部。

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