CN105598789B - 加工装置以及加工方法 - Google Patents

Abstract

一种加工装置，具备：工件主轴(4)，其具备对非圆形的周面的工件(W)进行保持的保持件(5)；调整单元，其对工件(W)与保持件(5)之间的保持力进行调整；相位规定部件(6a)，其能够进行工件(W)的相位规定；以及相位规定检测单元，其检测相位规定的结束，加工装置在相位规定结束之前将保持力形成为相位规定用保持力，另一方面，在相位规定结束后将保持力切换为大于相位规定用保持力的加工用保持力。

Description

加工装置以及加工方法

技术领域

本发明涉及非圆形的工件的加工装置以及加工方法，特别是涉及相位规定。

背景技术

在非圆形的工件的加工过程中，为了减少无用的留量，必须与加工前的非圆形的工件相应地进行加工。因此，以非圆形的特定的相位作为加工基准使工件与工具相对运动来进行加工。例如在凸轮轴作为非圆形的工件进行加工的情况下，关于设定凸轮轴的相位基准，公知有将凸轮轴安装于工件主轴使之旋转，使凸轮的突起部接触相位规定部件而使旋转停止，检测接触时的工件主轴的旋转驱动力的上升来检测相位分度的结束的技术。参照日本特开2000-246591号公报。

在日本特开2000-246591号公报所记载的技术中，使凸轮的突起部与相位规定部件接触来使旋转停止，因此工件主轴的旋转驱动力被限制为在接触时不破损相位规定部件的程度，加工时的工件主轴的旋转驱动力也被限制。因此，若加工力超过工件主轴的旋转驱动力，则工件主轴的旋转停止，从而存在无法进行凸轮轴的加工的可能性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供能够与相位规定部件的强度无关地设定加工时的工件主轴的旋转驱动力的加工装置以及加工方法。

本发明的一个方式的加工装置具备：

工件保持件，其对具备非圆形的周面的工件进行保持；

工件主轴，其具有安装上述工件保持件的安装部；

调整单元，其用于调整上述工件与上述工件保持件之间的保持力；

相位规定部件，其能够配置于上述工件的旋转范围内，通过上述工件的旋转使上述周面与相位规定部件接触，使上述工件相对于上述工件保持件相对旋转，由此能够进行上述工件的相位规定；

相位规定检测单元，其检测相位规定的结束；

控制单元，其控制所述调整单元，以使得在直至相位规定结束为止将所述保持力作为相位规定用保持力，而在相位规定结束后将所述保持力切换为大于所述相位规定用保持力的加工用保持力，并将相位规定结束时的所述工件主轴的相位作为加工基准相位；以及

加工单元，其以上述加工基准相位为基准对上述工件进行加工。

根据上述方式的加工装置，以在直至相位规定结束为止将工件与工件保持件之间的保持力作为相位规定用保持力，而在相位规定结束后切换为大于相位规定用保持力的加工用保持力的方式进行控制。因此，能够实现如下加工装置，即：能够将在相位规定时工件相对于工件保持件相对旋转的情况下的周面与相位规定部件的接触力设定得较小，从而能够进行在加工时工件不因大的加工用保持力而移动的可靠的把持，进而能够以相位规定结束时的工件主轴的相位为加工基准相位进行加工。

上述方式的加工装置也可以具备接触力检测单元，其对上述周面与上述相位规定部件的接触力进行检测，

上述相位规定检测单元将在上述接触力检测单元检测到超过判定接触力的上述接触力后使上述工件主轴停止旋转的时刻检测为相位规定的结束，

被保持于上述工件保持件的上述工件为多个，

上述判定接触力也可以被设定为小于因被保持于上述工件保持件的全部上述工件与上述工件保持件的相对旋转而产生的摩擦力，并且大于因从上述工件的总数中减去1后的个数的上述工件与上述工件保持件的相对旋转而产生的摩擦力。

根据上述方式的加工装置，在将多个相同工件安装于工件保持件的情况下，在全部工件相对于工件保持件相对旋转的情况下，即、在全部工件的周面与相位规定部件接触的情况下，接触力检测单元检测超过判定接触力的接触力，并将其检测为相位规定的结束。因此，能够实现将全部工件定位于相同的相位的加工装置。

在上述方式的加工装置中，也可以构成为上述接触力检测单元通过检测上述工件主轴的旋转驱动用马达的电流值来检测接触力。

根据上述方式的加工装置，能够通过检测工件主轴的旋转驱动用马达的电流值来检测接触力，从而无需特别的检测装置而能够实现廉价的加工装置。

在上述方式的加工装置中，也可以构成为上述相位规定检测单元以将上述相位规定部件配置于上述工件的旋转范围内，并将上述工件主轴旋转了旋转限制角度以上后停止旋转的时刻作为相位规定的结束，上述旋转限制角度为配置于上述工件的旋转范围内的上述相位规定部件与上述工件不干扰的上述工件的旋转角度。

根据上述方式的加工装置，由于以将相位规定部件配置于工件的旋转范围内，并将工件主轴旋转了旋转限制角度以上后停止旋转的时刻作为相位规定的结束，所以无需特别的相位检测单元而能够实现廉价的加工装置。

在上述方式的加工装置中，上述工件保持件也可以为内径把持用的弹簧筒夹。

根据上述方式的加工装置，由于工件保持件为内径把持用的弹簧筒夹，并以工件的内径为基准来进行工件与工件保持件的相对旋转，所以能够实现工件的定位精度高的加工装置。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的特性及优点会变得更加清楚，其中，对于相同的要素标注相同的附图标记。

图1是表示本实施方式的研磨机的整体结构的示意俯视图。

图2是图1的A向视图。

图3是表示弹簧筒夹的图。

图4是表示第1实施方式的相位规定的工序的流程图。

图5A～图5E是表示相位规定的顺序的图。

图6是表示第2实施方式的相位规定的工序的流程图。

图7是表示相位规定的顺序的图。

具体实施方式

以下，基于对作为具备非圆形的周面的工件的平板凸轮的周面进行研磨的凸轮研磨机的实施例对本发明的第1实施方式进行说明。

如图1所示，凸轮研磨机1具备床2，在床2上具备能够在X轴方向往复的砂轮台3、和工件主轴4。砂轮台3将砂轮7支承为可旋转，砂轮7被砂轮轴旋转马达(省略图示)旋转驱动。工件主轴4在可旋转地支承于主体4a的主轴4b的端部保持作为工件保持件的弹簧筒夹5，弹簧筒夹5把持平板凸轮W的内径。相位规定装置6具备可进退的相位规定部件6a，相位规定部件6a以与把持状态下的全部平板凸轮W相对的方式配置。

该凸轮研磨机1具备控制装置30，作为控制装置30的功能性结构，具备：控制砂轮台3的进给的X轴控制部31；控制工件主轴4的旋转的主轴控制部32；控制相位规定装置10的前进后退的相位规定控制部33；以及记录控制程序、控制数据的记录部34。主轴控制部32具备：对相位规定部件6a与平板凸轮W的接触力进行测定的接触力测定部321；和控制弹簧筒夹5的保持力的保持力控制部322。

控制装置30能够通过基于被预先设定并被储存于记录部的控制数据对砂轮台3、工件主轴4、相位规定装置6等的动作进行控制而实现相位规定、研磨。

在图2中示出了从工件主轴4的旋转轴线方向观察的图。平板凸轮W在外周面的一部分具备突起部，并具备圆形的内周面。平板凸轮W被弹簧筒夹5把持内周面，并能够绕工件主轴4的旋转轴线旋转。相位规定装置6由主体6b与可进退的相位规定部件6a构成，并配置为：在相位规定部件6a的前进位置，平板凸轮W的突起部的周面与相位规定部件6a接触，在相位规定部件6a的后退位置，平板凸轮W的周面与相位规定部件6a不接触。

在将平板凸轮W相对于工件主轴4的相位确定到规定加工基准相位后，基于加工数据使工件主轴4的主轴4b的相位与砂轮7的X轴进给位置同步地移动来进行平板凸轮W的凸轮形状的研磨。

基于图3对弹簧筒夹5的详细情况进行说明。在主轴4b的端部安装有推力基准部件5a，在其内侧配置有具备内周锥面的弹簧筒5b。在中心部配置有引棒5c，其在一端部具备沿弹簧筒5b的内周锥面滑动的锥部。引棒5c的另一端与配置于主轴4b的内部的液压缸(未图示)卡合，引棒5c能够沿轴向移动。由此，弹簧筒5b与引棒5c的进退对应地放缩外径，从而能够把持或者释放平板凸轮W的内周面。另外，对基于把持而产生的弹簧筒5b与平板凸轮W的保持力进行调整的调整单元为液压缸，通过改变液压缸的工作压力，能够将保持力设定为所希望的大小。上述的液压缸的控制由保持力控制部322进行。

以下，参照图4、图5对相位规定两个平板凸轮W1、W2的方法详细地进行说明。

首先，在弹簧筒5b的外径收缩的状态下，将两个平板凸轮W1、W2插入弹簧筒5b，并以平板凸轮W1的侧面与推力基准部件5a接触的方式进行按压(S1)。利用液压缸使引棒5c后退，使弹簧筒5b的外径扩大而把持平板凸轮W1、W2的内周面，从而结束第1阶段夹持。此时的液压缸的压力为P1，弹簧筒5b把持保持平板凸轮的力为相位规定用保持力(S2)。使相位规定部件6a前进(S3)。此时的两个平板凸轮W1、W2与相位规定部件6a的位置关系如图5A所示。

若使主轴4b旋转，则如图5B所示，平板凸轮W1与相位规定部件6a接触，平板凸轮W1与弹簧筒5b相对旋转而产生滑动摩擦力，从而用于使主轴4b旋转的扭矩增大(S4)。旋转进一步进行，如图5C所示，若平板凸轮W2与相位规定部件6a接触，则两个平板凸轮W1、W2与弹簧筒5b一边滑动一边相对旋转，从而摩擦力增大。因此，用于使主轴4b旋转的扭矩进一步增大而超过作为判定接触力的判定扭矩，从而利用接触力检测单元检测接触。具体而言，使主轴4b旋转的马达的电流值超过规定的判定电流值，从而利用接触力测定部321检测判定扭矩。此处，判定扭矩的值被设定为大于一个平板凸轮W1滑动时的摩擦扭矩，并小于两个平板凸轮W1、W2滑动时的摩擦扭矩(S5)。

接下来，停止主轴4b的旋转，从而相位规定检测单元检测相位规定的结束。此时的两个平板凸轮W1、W2与相位规定部件6a的位置关系如图5D所示。平板凸轮W1、W2形成为相同的相位(S6)。将主轴4b的当前的旋转相位作为基准相位Sk记录于记录部34(S7)。使液压缸的压力增大至大于P1的P2，实施第2阶段夹持。弹簧筒把持保持平板凸轮的力为加工用保持力(S8)。使相位规定部件6a后退(S9)。之后，使砂轮7的前进后退与以使用基准相位Sk运算出的加工基准为原点的主轴4b的旋转同步运转，实施研磨凸轮的外周形状的加工循环(S10)。利用液压缸使引棒5c前进，并在弹簧筒5b的外径收缩的状态下拆下工件(S11)。

如以上那样，若使用第1实施方式的方法，则在以利用弱保持力使两个平板凸轮W1、W2与弹簧筒5b相对旋转而对齐于相同相位的方式进行相位规定后，增大平板凸轮的保持力。在该状态下使砂轮7的前进后退与主轴4b的旋转同步运转，从而能够同时研磨两个平板凸轮W1、W2。与主轴4b的旋转驱动力无关地在平板凸轮的相位规定时利用弱保持力，因此能够减小作用于相位规定部件6a的力，从而能够防止相位规定部件6a的变形、破损。另一方面，在研磨时增大保持力，从而能够防止基于研磨阻力而产生的平板凸轮的滑动，由此能够在达到主轴4b的最大旋转驱动力之前进行高效的研磨。

平板凸轮的个数可以为任意个数，相位规定部件6a以能够与所把持的全部平板凸轮接触的方式相对配置。对于判定电流值的设定而言，将其设定为与大于从总个数中减少了1个的平板凸轮滑动时的滑动摩擦阻力，并小于全部平板凸轮滑动时的滑动摩擦阻力的滑动阻力对应的值即可。

以下，对本发明的第2实施方式进行说明。

凸轮研磨机的构造为从第1实施方式中去除了接触力检测单元的构造，相位规定方法不同。参照图6、图7对平板凸轮W的相位规定方法详细地进行说明。

首先，使相位规定部件6a前进。此时，弹簧筒5b的外径处于收缩的状态(S1)。将两个平板凸轮W1、W2插入弹簧筒5b，并以平板凸轮W1的侧面与推力基准部件5a接触的方式进行按压。由于相位规定部件6a前进，所以能够以图7所示的凸轮的突起部与相位规定部件6a不干扰的方式插入角度Θk的范围(S2)。利用液压缸使引棒5c后退，使弹簧筒5b的外径扩大而把持平板凸轮W1、W2的内周面，从而结束第1阶段夹持。此时的液压缸的压力为P1，弹簧筒5b把持保持平板凸轮的力为相位规定用保持力(S3)。

使主轴4b左旋转作为旋转限制角度以上的规定的相位规定角度。此处，如图7所示，旋转限制角度为在相位规定部件6a前进的状态下平板凸轮W与相位规定部件6a不干扰的平板凸轮W的旋转限制角度，且为角度Θk。在将平板凸轮W1、W2插入弹簧筒5b后以该角度Θk的范围内的相位进行把持。因此，若左旋转了相位规定角度，则必然平板凸轮W1、W2与相位规定部件6a接触而成为Wa的相位(S4)。停止主轴4b的旋转，利用相位规定检测单元检测相位规定的结束。此时的两个平板凸轮W1、W2与相位规定部件6a的位置关系如图5D所示。平板凸轮W1、W2成为相同的相位的基准相位Sk(S5)。使液压缸的压力增大至大于P1的P2，实施第2阶段夹持。弹簧筒把持保持平板凸轮的力为加工用保持力(S6)。使相位规定部件6a后退(S7)。之后，使砂轮的前进后退与以使用基准相位Sk运算出的加工基准为原点的主轴4b的旋转同步运转，实施研磨凸轮的外周形状的加工循环(S8)。利用液压缸使引棒5c前进，并在弹簧筒5b的外径收缩的状态下拆下工件(S9)。

如以上那样，在第2实施方式中，在以利用弱保持力使两个平板凸轮W1、W2与弹簧筒5b相对旋转而对齐于相同相位的方式进行相位规定后，增大平板凸轮的保持力。在该状态下使砂轮7的前进后退与主轴4b的旋转同步运转，从而能够同时研磨两个平板凸轮W1、W2。与主轴4b的旋转驱动力无关地在平板凸轮的相位规定时利用弱保持力，因此能够减小作用于相位规定部件6a的力，从而能够防止相位规定部件6a的变形、破损。另一方面，在研磨时增大保持力，从而能够防止基于研磨阻力而产生的平板凸轮的滑动，由此能够在达到主轴4b的最大旋转驱动力之前进行高效的研磨。

并且，由于能够无需接触力检测单元地进行相位规定，所以能够实现简易且低成本的研磨机。

虽对平板凸轮的研磨加工的实施方式进行了说明，但只要是一边使具有非圆形的周面的工件旋转一边进行加工的装置，便可以采用任何工件，也可以在切削加工中使用本发明。

本申请主张于2014年11月17日提出的日本专利申请2014-232768号的优先权，并在此引用其全部内容。

Claims (5)

1.一种非圆形工件的加工装置，包括：

工件保持件，其对具备非圆形的周面的工件进行保持；

工件主轴，其具有安装所述工件保持件的安装部；

调整单元，其用于调整所述工件与所述工件保持件之间的保持力；

相位规定部件，其能够配置于所述工件的旋转范围内，通过所述工件的旋转使所述周面与所述相位规定部件接触，使所述工件相对于所述工件保持件相对旋转，由此能够进行所述工件的相位规定；

相位规定检测单元，其检测相位规定的结束；

控制单元，其控制所述调整单元，以使得在直至相位规定结束为止将所述保持力作为相位规定用保持力，而在相位规定结束后将所述保持力切换为大于所述相位规定用保持力的加工用保持力，并将相位规定结束时的所述工件主轴的相位作为加工基准相位；

加工单元，其以所述加工基准相位为基准对所述工件进行加工；以及，

接触力检测单元，其对所述周面与所述相位规定部件的接触力进行检测，其中，

所述相位规定检测单元将在所述接触力检测单元检测到超过判定接触力的所述接触力后使所述工件主轴停止旋转的时刻检测为相位规定的结束，

被保持于所述工件保持件的所述工件为多个，

所述判定接触力被设定为小于因被所述工件保持件保持的全部所述工件与所述工件保持件的相对旋转而产生的摩擦力，并且大于因从所述工件的总数中减去1后的个数的所述工件与所述工件保持件的相对旋转而产生的摩擦力。

2.根据权利要求1所述的非圆形工件的加工装置，其中，所述接触力检测单元通过检测所述工件主轴的旋转驱动用马达的电流值来检测接触力。

3.根据权利要求1所述的非圆形工件的加工装置，其中，所述相位规定检测单元以将所述相位规定部件配置于所述工件的旋转范围内，并将所述工件主轴旋转了旋转限制角度以上后停止旋转的时刻作为相位规定的结束，

所述旋转限制角度为配置于所述工件的旋转范围内的所述相位规定部件与所述工件不干扰的所述工件的旋转角度。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的非圆形工件的加工装置，其中，所述工件保持件为内径把持用的弹簧筒夹。

5.一种非圆形工件的加工方法，利用权利要求1～3中任一项所述的非圆形工件的加工装置对具备非圆形的周面的工件进行加工。