CN104271292B - 棒状部件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

利用车削和拉削机床(1)制造曲轴的方法具备：临时支承工序、抬起工序、对中工序、完全夹紧工序。在临时支承工序中，曲轴坯料(W)被放置在第一及第二临时支承(32d、42d)上。在抬起工序中，由第一卡盘爪(32b)抬起后凸缘(210)，并且由第二卡盘爪(42b)抬起前轴(220)。在对中工序中，第一及第二顶尖(32c、42c)被插入第一及第二顶尖孔(210CH、220CH)。

Description

棒状部件的制造方法
技术领域
本发明涉及通过加工棒状的工件而制造棒状部件的方法。
背景技术
目前，已知一种以对锻造或铸造的棒状的工件(例如，曲轴坯料等)有效地进行加工为目的的具备两个具有顶尖和卡盘爪的卡盘装置的机床(例如，参照专利文献1)。
在专利文献1记载的机床中，被搬入在两端面形成有顶尖孔的工件时，依次执行对中工序、临时支承部形成工序、最终完成加工工序。在对中工序中，顶尖被插入顶尖孔。在临时支承部形成工序中，对工件的两端部的外周面进行车削。在最终完成加工工序中，在工件的两端部被卡盘爪把持的状态下对工件的表面进行车削。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－245282号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在此，一般而言，当向机床搬入工件时，在工件被暂时放置于各卡盘装置的临时支承后执行对中工序。但是，在这种机床中，有时上述临时支承部处于形成途中或形成结束后的工件被放置在临时支承上。该情况下，由于工件的临时支承部中的临时支承部的外径比加工前变小，因此，顶尖孔位于比对应的顶尖靠近下方的位置。因此，在接下来插入顶尖时，顶尖碰到工件两端面而不能将顶尖插入顶尖孔。因此，存在机床异常停止之类的问题。
需要说明的是，临时支承部处于加工途中的工件或者临时支承部加工完的工件被放置在临时支承上的情况，包括例如最终完成加工工序完成的工件未被搬出而机床暂且停止，之后再被开动的情况，以及在临时支承部形成途中或者在从临时支承部形成工序向最终完成加工工序的过渡途中或者在最终完成加工工序的途中，因某种理由机床暂且停止，之后再被开动的情况等。
本发明是鉴于上述情况而开发的，其目的在于，提供一种棒状部件的制造方法，通过该制造方法，即使是临时支承部的外周面被加工过的工件，在临时支承部形成工序中也能够容易地对中。
用于解决课题的技术方案
本发明第一方面的制造棒状部件的方法，其使用机床加工棒状的工件，该机床具备：第一卡盘装置，其具有第一临时支承、配置于第一临时支承的上方的第一顶尖、第一卡盘爪；第二卡盘装置，其具有与第一临时支承对置的第二临时支承、与第一顶尖对置的第二顶尖、第二卡盘爪。制造棒状部件的方法具备：临时支承工序、抬起工序、对中工序、完全夹紧工序。在临时支承工序中，在第一临时支承上放置工件的第一临时支承部，并且在第二临时支承上放置工件的第二临时支承部。在抬起工序中，由第一卡盘爪抬起第一临时支承部。在对中工序中，向形成于第一临时支承部的第一端面的第一顶尖孔插入第一顶尖，并且向形成于第二临时支承部的第二端面的第二顶尖孔插入第二顶尖。在完全夹紧工序中，由第一卡盘爪把持第一临时支承部，并且由第二卡盘爪把持第二临时支承部。
根据第一方面的制造棒状部件的方法，在第一卡盘装置的临时支承上放置了工件的情况下，即使工件的第一临时支承部的临时支承部的外周面被加工过，在抬起工序中也能够由第一卡盘爪抬起工件，因此，能够将第一顶尖顺畅地插入第一顶尖孔，能够容易地进行对中。
本发明第二方面的制造棒状部件的方法，在第一方面的基础上，在抬起工序中，由第二卡盘爪抬起第二临时支承部。
根据第二方面的制造棒状部件的方法，即使不仅是第一临时支承部被加工过，而且第二临时支承部的外周面被加工，在抬起工序中，也能够由第二卡盘爪抬起工件，因此，能够将第二顶尖顺畅地插入第二顶尖孔，能够容易地进行对中。
发明效果
如上所述，在本发明中能够提供一种工件的加工方法，通过该加工方法，即使是临时支承部的外周面被加工过的工件，在临时支承部形成工序中也能够容易地进行对中。
附图说明
图1是表示作为本发明机床的一例的车削和拉削机床结构的剖面图；
图2是表示曲轴坯料的结构的侧视图；
图3是第一卡盘装置的俯视图；
图4是第二卡盘装置的俯视图；
图5是车削和拉削机床的功能块图；
图6是用于说明曲轴坯料的放置状态的图；
图7是用于说明曲轴坯料的放置状态的图；
图8是用于说明曲轴坯料的放置状态的图；
图9是用于说明车削和拉削机床的动作的图。
具体实施方式
[车削和拉削机床1的整体结构]
参照附图对车削和拉削机床1的整体结构进行说明。图1是表示实施方式的车削和拉削机床1(机床的一例)结构的剖面图。图2是表示实施方式的曲轴坯料W(棒状的工件的一例)结构的侧视图。
车削和拉削机床1是对曲轴坯料W进行车削而制造曲轴(棒状部件的一例)的车床。
曲轴坯料W通过锻造或铸造形成为棒状，考虑到车削余量，具有比曲轴大的外形。如图2所示，曲轴坯料W具有曲折的轴心。曲轴坯料W具有第一至第五主轴颈J1～J5、第一至第四销轴颈P1～P4、第一至第八曲臂A1～A8、后凸缘210(第一临时支承部的一例)及前轴220(第二临时支承部的一例)。后凸缘210具有：第一端面210S1、第一外周面210S2(兼作临时支承部和把持部的外周面)、形成在第一端面210S1的第一顶尖孔210CH。前轴220具有：第二端面220S1、第二外周面220S2(临时支承部的外周面)、第三外周面220S3(把持部的外周面)、形成在第二端面220S1的第二顶尖孔220CH。
如图1所示，车削和拉削机床1具备：底座10、工具20、第一工作台30、第二工作台40、滑块50、滚珠丝杠60及伺服电动机70。
底座10支承工具20、第一工作台30及第二工作台40等。
工具20具有刀架21和刀具22。刀架21被支承为相对于底座10移动自如。刀具22安装在刀架21上。
第一工作台30具有：第一卡盘装置32、固定台33、第一主轴34、第一柱塞35、第一旋转缸36及第一顶尖缸37。
第一卡盘装置32固定于固定台33。第一卡盘装置32把持曲轴坯料W的后凸缘210。第一卡盘装置32具有第一主体部32a、三个第一卡盘爪32b和第一顶尖32c。第一主体部32a固定于第一主轴34的端部。三个第一卡盘爪32b沿第一主轴34的轴线T的半径方向移动自如地安装于第一主体部32a。三个第一卡盘爪32b能够以规定的把持力(例如30000N左右)把持后凸缘210的第一外周面210S2。第一顶尖32c沿轴线T移动自如地配置于第一主体部32a内。第一顶尖32c固定于第一柱塞35的端部。第一顶尖32c在通过未图示的工件装载器搬入了曲轴坯料W的情况下向第二工作台40侧移动，插入曲轴坯料W的第一顶尖孔210CH。关于第一卡盘装置32的详细结构，将在后文中叙述。
在固定台33中沿轴线T插入有第一主轴34。第一主轴34以轴线T为中心旋转自如地支承在固定台33上。在第一主轴34内沿轴线T插入有第一柱塞35。第一柱塞35沿轴线T滑动自如地支承于第一主轴34。第一旋转缸36使第一主轴34以轴线T为中心旋转。由此，第一卡盘装置32以轴线T为中心旋转。第一顶尖缸37使第一柱塞35沿轴线T滑动，由此使第一顶尖32c沿轴线T移动。
第二工作台40以与第一工作台30对置的方式配置。第二工作台40在与轴线T平行的方向上移动自如。第二工作台40具有第二卡盘装置42、可动台43、第二主轴44、第二柱塞45、第二旋转缸46及第二顶尖缸47。以下，省略关于与第一工作台30相同的结构的说明。
第二卡盘装置42把持曲轴坯料W的前轴220的第三外周面220S3。第二卡盘装置42具有第二主体部42a、多个第二卡盘爪42b和第二顶尖42c。多个第二卡盘爪42b能够以规定的把持力(例如30000N左右)把持前轴220。关于第二卡盘装置42的详细结构，将在后文中叙述。
可动台43固定在滑块50上。滑块50沿轴线T滑动自如地安装于滚珠丝杠60。滚珠丝杠60具有丝杠轴61和与丝杠轴61螺合的螺母62。伺服电动机70使丝杠轴61旋转。
[第一卡盘装置32]
图3是从第二卡盘装置42侧看到的第一卡盘装置32的俯视图。
如图3所示，第一卡盘装置32除上述主体部32a、三个第一卡盘爪32b和第一顶尖32c之外，还具有一对第一临时支承32d和长边基准座32e。
三个第一卡盘爪32b均等地配置在轴心T的周向上。三个第一卡盘爪32b沿轴心T的径向联动。图3表示了第一卡盘爪32b前进到最内侧的状态。
一对第一临时支承32d配置于比第一顶尖32c靠近下方的位置即与底座10接近。一对第一临时支承32d以轴心T为基准左右对称地配置。在一对第一临时支承32d上暂时放置曲轴坯料W的后凸缘210。这时，一对第一临时支承32d与后凸缘210的第一外周面210S2抵接。
长边基准座32e配置于比第一顶尖32c靠近下方的位置且比一对第一临时支承32d靠近上方的位置。长边基准座32e例如与曲轴坯料W的后凸缘210的第一端面210S1等抵接。长边基准座32e是规定长边方向上的曲轴坯料W的加工基准的部件。
虽未图示，但第一卡盘装置32也能够把持第一顶尖32c。
[第二卡盘装置42]
图4是从第一卡盘装置32侧看到的第二卡盘装置42的俯视图。
如图4所示，第二卡盘装置42除上述第二主体部42a、三个第二卡盘爪42b和第二顶尖42c以外，还具有一对第二临时支承42d。
三个第二卡盘爪42b均等地配置在轴心T的周向上。三个第二卡盘爪42b沿轴心T的径向联动。图4表示第二卡盘爪42b前进到最内侧的状态。
一对第二临时支承42d配置于比第二顶尖42c靠近下方的位置即与底座10接近。一对第二临时支承42d以轴心T为基准左右对称地配置。在一对第二临时支承42d上暂时放置曲轴坯料W的前轴220。这时，一对第二临时支承42d与前轴220的第二外周面220S2抵接。
虽未图示，但第二卡盘装置42也能够把持第二顶尖42c。
[车削和拉削机床1的功能]
下面，参照附图对车削和拉削机床1的功能进行说明。图5是表示车削和拉削机床1(控制部2)的功能的块图。图6～图8是用于说明曲轴坯料W的放置状态的图。
控制部2具有卡盘爪驱动控制部201、顶尖驱动控制部202、工具驱动控制部203。
需要说明的是，在正常运转时，未加工的曲轴坯料W放置在第一及第二临时支承32d、42d上，但在本实施方式中，假设了放置有后凸缘210的第一外周面210S2和前轴220的第二外周面220S2被加工好的状态(即，临时支承部形成途中或形成完成)的曲轴坯料W的情况。放置有临时支承部形成途中或形成完成的曲轴坯料W的情况，认为是例如最终完成加工工序完成的曲轴未被搬出而车削和拉削机床1暂且停止(即，关掉电源)，之后再被开动(即，接通电源)的情况，以及在临时支承部形成途中或从临时支承部形成工序向最终完成加工工序的过渡途中或最终完成加工工序的途中，因某种理由车削和拉削机床1被暂且停止，之后再被开动的情况等。
该情况下，曲轴坯料W的后凸缘210的第一外周面210S2及前轴220的第二外周面220S2通过临时支承部形成工序的车削而变细一圈。因此，如图6所示，放置在第一及第二临时支承32d、42d上的曲轴坯料W的第一及第二顶尖孔210CH，220CH位于比第一及第二顶尖32c、42c靠近下方的位置。因此，在该状态下，即使进行了第一及第二顶尖32c、42c的对中，也不能将第一及第二顶尖32c、42c顺畅地插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH。
卡盘爪驱动控制部201将第一卡盘爪32b向径向内侧驱动，以使后凸缘210抬起到规定的位置，将第二卡盘爪42b向径向内侧驱动，以使前轴220抬起到规定的位置。由此，如图7所示，曲轴坯料W自第一及第二临时支承32d、42d被抬起，使第一及第二顶尖孔210CH、220CH接近第一及第二顶尖32c、42c的高度。因此，在该状态下，只要进行第一及第二顶尖32c、42c的对中，就能够将第一及第二顶尖32c、42c顺畅地插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH。
需要说明的是，卡盘爪驱动控制部201通知顶尖驱动控制部202，利用第一及第二卡盘爪32b、42b将曲轴坯料W抬起到了规定的位置的情况。曲轴坯料W只要被抬起到能够将第一及第二顶尖32c、42c插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH的高度即可。这时，曲轴坯料W通过第一及第二卡盘爪32b、42b被抬起后，曲轴坯料W的轴心U位于比第一及第二顶尖32c、42c的轴心T靠近下方的位置。
顶尖驱动控制部202被通知自卡盘爪驱动控制部201抬起了曲轴坯料W的情况时，则将第一及第二顶尖32c、42c插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH。由此，如图8所示，曲轴坯料W的对中(中心对准)结束。这时，如上所述，曲轴坯料W被抬起到规定的高度，因此，能够将第一及第二顶尖32c、42c顺畅地插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH。
另外，在第一及第二顶尖32c，42c对曲轴坯料W的对中结束时，卡盘爪驱动控制部201则控制第一卡盘爪32b使其用规定的把持力(例如30000N左右)把持第一顶尖32c，控制第二卡盘爪42b使其用规定的把持力(例如30000N左右)把持前轴220，同时进行正常的曲轴坯料W的车削加工。
工具驱动控制部203在临时支承部形成工序中从卡盘爪驱动控制部201被通知已将第一顶尖32c及前轴220把持好的情况时，则控制工具20使其对后凸缘210的第一外周面210S2进行加工。另外，工具驱动控制部203从卡盘爪驱动控制部201被通知已在对中状态下将后凸缘210及第二顶尖42c把持好的情况时，则控制工具20使其对前轴220的第二外周面220S2及第三外周面220S3进行加工。在接下来的最终完成加工工序中，工具驱动控制部203从卡盘爪驱动控制部201被通知将后凸缘210及前轴220把持好的情况时，则控制工具20使其进行曲轴坯料W(具体而言，轴颈等)的加工。另外，工具驱动控制部203将曲轴坯料W加工完成的情况通知给卡盘爪驱动控制部201及顶尖驱动控制部202。
[车削和拉削机床1的动作]
下面，参照附图对车削和拉削机床1的动作进行说明。图9是用于说明车削和拉削机床1的动作的流程图。
在临时支承工序中曲轴坯料W被放置在第一及第二临时支承32d、42d上时，首先在步骤S10中，车削和拉削机床1通过第一卡盘爪32b将后凸缘210抬起，通过第二卡盘爪42b将前轴220(抬起工序)抬起。由此，曲轴坯料W被抬起到将第一及第二顶尖32c、42c可插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH的高度(参照图7)。
接着，在步骤S20中，车削和拉削机床1将第一及第二顶尖32c、42c插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH(对中工序)。由此，曲轴坯料W被对中(参照图8)。
接着，在步骤S30中，车削和拉削机床1判定第一及第二临时支承32d，42d上有无曲轴坯料W、有无曲轴坯料W加工完成信号。在有曲轴坯料W且无加工完成信号的情况下，处理进入步骤S40。另一方面，在有曲轴坯料W且也有加工完成信号的情况下，或者在无曲轴坯料W的情况下，处理结束。需要说明的是，曲轴坯料W的有无可基于第一及第二顶尖32c，42c的移动距离来进行判别。
接着，在步骤S40中，车削和拉削机床1在第一卡盘装置32以规定的把持力把持第一顶尖32c，并且第二卡盘爪42b以规定的把持力把持前轴220的状态下，对第一外周面210S2进行加工(第一临时支承部形成工序)。
接着，在步骤S50中，车削和拉削机床1在第一卡盘装置32以规定的把持力把持后凸缘210，并且第二卡盘装置42以规定的把持力把持第二顶尖42c的状态下，对第二外周面220S2及第三外周面220S3进行加工(第二临时支承部形成工序)。
接着，在步骤S60中，车削和拉削机床1由第一卡盘装置32以规定的把持力把持后凸缘210，并且由第二卡盘装置42以规定的把持力把持前轴220(完全夹紧工序)。
接着，在步骤S70中，车削和拉削机床1对曲轴坯料W的整个表面进行车削(最终完成加工工序)。
[作用及效果]
用车削和拉削机床1对曲轴坯料W(棒状的工件的一例)进行加工而得到棒状部件的制造方法，具备：搬入的曲轴坯料W被放置在第一及第二临时支承32d、42d上的临时支承工序；由第一卡盘爪32b抬起后凸缘210，并且由第二卡盘爪42b抬起前轴220的抬起工序；将第一及第二顶尖32c、42c插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH的对中工序。
因此，即使曲轴坯料W的临时支承部的临时支承部外周面在临时支承部形成工序中被加工，在抬起工序中，也能够利用第一及第二卡盘爪32b、42b将曲轴坯料W抬起而将第一及第二顶尖32c、42c顺畅地插入第一及第二顶尖孔210CH、220CH。
[其它实施方式]
本发明不限于以上的实施方式，在不脱离本发明的范围内可进行各种变形或修正。
(A)在上述实施方式中，利用第一及第二卡盘爪32b、42b抬起曲轴坯料W是在抬起工序中进行的，但不限于此。在抬起工序中，如果是只有临时支承部的一方被加工的情况等，也可以仅用第一及第二卡盘爪32b，42b中被加工的临时支承部侧一方抬起曲轴坯料W。
(B)在上述实施方式中，根据加工工序，利用第一及第二卡盘爪32b、42b轮番把持曲轴坯料W，但不限于此。利用第一及第二卡盘爪32b，42b对曲轴坯料W的轮番把持可以根据加工工序的顺序适当变更。
(C)虽然在上述实施方式中没有特别提及，但是抬起工序也可以仅在车削和拉削机床1起动时执行。即，在车削和拉削机床1起动后的正常连续运转时，也可以不执行抬起工序。在该情况下，能够在有可能放置临时支承部形成完成的曲轴坯料W而起动时抑制异常停止的发生，并且，能够在放置有未加工的曲轴坯料W的正常连续运转时缩短制造时间。
(D)在上述实施方式中，对车削和拉削机床进行了说明，但不限于此，除此之外，例如在曲轴铣床中也可以实施。
符号说明
1  车削和拉削机床
10  底座
20  工具
30  第一工作台
32  第一卡盘装置
32a  第一主体部
32b  第一卡盘爪
32c  第一顶尖
32d  第一临时支承
40  第二工作台
42  第二卡盘装置
42a  第二主体部
42b  第二卡盘爪
42c  第二顶尖
42d  第二临时支承
W  曲轴坯料
210  后凸缘(第一临时支承部)
210S2  第一外周面
210CH  第一顶尖孔
220  前轴(第二临时支承部)
220S2  第二外周面
220S3  第三外周面
220CH  第二顶尖孔

Claims (2)

1.一种棒状部件的制造方法，是通过用机床加工棒状的工件而制造棒状部件的方法，所述机床具备：第一卡盘装置，其具有第一临时支承、配置于比所述第一临时支承靠近上方的第一顶尖、第一卡盘爪；第二卡盘装置，其具有与所述第一临时支承对置的第二临时支承、与所述第一顶尖对置的第二顶尖、第二卡盘爪；
所述制造方法的特征在于，具备：
临时支承工序，在所述第一临时支承上放置所述工件的第一临时支承部，并且在所述第二临时支承上放置所述工件的第二临时支承部；
抬起工序，由所述第一卡盘爪抬起所述第一临时支承部；
对中工序，向形成于所述第一临时支承部的第一端面的第一顶尖孔插入所述第一顶尖，并且向形成于所述第二临时支承部的第二端面的第二顶尖孔插入所述第二顶尖；
完全夹紧工序，由所述第一卡盘爪把持所述第一临时支承部，并且由所述第二卡盘爪把持所述第二临时支承部。
2.如权利要求1所述的棒状部件的制造方法，其中，在所述抬起工序中，由所述第二卡盘爪抬起所述第二临时支承部。
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