CN107664984B - 凸轮加工面的升程数据修正方法及凸轮加工面的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及凸轮加工面的升程数据修正方法及凸轮加工面的加工方法，在所述凸轮加工面的升程数据的修正方法中，使用修正运算单元，以基于相对于凸轮旋转角度的原始升程量而得的凸轮的外周面的各加工位置处的加工条件的变化率处于预先设定的变化率阈值以下的方式对原始升程数据的原始升程量进行预修正，基于各加工位置处的进行了预修正的升程量与原始升程量之差亦即预升程误差和预先设定的升程误差阈值、以及加工条件的变化率和变化率阈值，将相对于凸轮旋转角度的原始升程量向最终修正升程量修正。

Description

凸轮加工面的升程数据修正方法及凸轮加工面的加工方法

技术领域

本发明涉及凸轮加工面的升程数据的修正方法以及凸轮加工面的加工方法。

背景技术

例如设置于内燃机的燃烧室中的进气门以及排气门依靠与曲轴旋转同步旋转的凸轮进行动作，分别对与燃烧室连接的进气管的开口部以及与燃烧室连接的排气管的开口部进行开闭控制。另外，在凸轮与进气门之间以及凸轮与排气门之间设置有被称为挺杆的部件，凸轮经由挺杆使进气门或排气门动作。

凸轮的外周面的形状由挺杆相对于绕凸轮旋转轴线的凸轮旋转角度的升程量(移动量)所示的升程数据(原始升程数据)表示。凸轮的外周部具有：正圆部，其距凸轮旋转轴线的距离恒定并具有正圆部半径；和凸轮部，其形成为距凸轮旋转轴线的距离比正圆部半径大的距离。凸轮部的外周的形状并不是单纯的圆弧，近年来，从提高内燃机的燃烧效率或输出特性等的观点出发，该凸轮部有时具有平缓的凹部，从而存在外周的形状变得复杂的趋势。

在利用磨床研磨上述那样的凸轮时，由于变得复杂的外周形状的微小的变化，而有时在凸轮的加工面亦即外周面的一部分的位置处加工品质降低。例如，在凸轮外周面的各加工位置，在基于升程量相对于凸轮旋转角度的变化的加速度的变化率较大的部位或将凹形状与凸形状连结的部位等加工条件的变化变大的部位，有时残留有微小的伤痕。

例如在日本特开2009－282898号公报中，公开了用于加工非正圆形状的工件的轮廓数据的制作方法，在方法中，相对于根据非正圆形状的工件(包括凸轮在内)的原始升程数据而转换求出的轮廓数据，能够适当修正轮廓数据而进一步提高加工精度。在该日本特开2009－282898号公报所记载的发明中，从根据原始升程数据求出的多个轮廓点之中适当判定不必要的轮廓点，得到在无奇点且平滑的线段上排列的轮廓点群。由此，能够与磨床的主轴的旋转角度(即凸轮旋转角度)相对应地使砂轮顺畅地进退移动而进一步提高凸轮外周面的加工精度。

在日本特开2009－282898号公报所记载的发明中，修正根据升程数据(原始升程数据)求出的轮廓数据(与凸轮旋转角度相对应的砂轮的进退位置)来提高加工精度(凸轮的外周形状的精度)，但不能防止加工面(凸轮的外周面)的加工品质(加工面的粗糙度)降低。即，通过修正根据升程数据(原始升程数据)求出的轮廓数据，虽有效地降低了凸轮的外周形状(轮廓形状)的误差，但在凸轮外周面的各加工位置，加工条件的变化变大的部位的形状几乎保持原样不变地残留下来，因此无法期待有效地防止凸轮的外周面的加工品质(加工面的粗糙度)降低的效果。

为了防止一部分的加工面处的加工品质降低，需要在加工条件的变化变大的部位，适当修正凸轮的轮廓形状。但是，若无意中修正了加工条件的变化变大的部位的形状，则有可能无法将凸轮的轮廓形状的精度收敛在所要求的允许误差范围内。

发明内容

本发明的目的之一在于提供不仅能够适当修正凸轮的原始升程数据中的加工条件的变化变大的部位的数据来防止凸轮的加工面的加工品质降低，而且能够将凸轮的轮廓形状的误差收敛于允许误差范围内的凸轮加工面的升程数据的修正方法以及凸轮加工面的加工方法。

本发明的一个方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法是加工凸轮的外周面时的凸轮加工面的升程数据的修正方法，在原始升程数据中示出了挺杆相对于绕凸轮旋转轴线的凸轮旋转角度的升程量亦即原始升程量，使用修正运算单元，以基于相对于上述凸轮旋转角度的上述原始升程量而得的上述凸轮的外周面的各加工位置处的加工条件的变化率处于预先设定的变化率阈值以下的方式对上述原始升程数据的上述原始升程量进行预修正，基于上述各加工位置处的进行了上述预修正的升程量与上述原始升程量之差亦即预升程误差、预先设定的升程误差阈值、上述加工条件的上述变化率以及上述变化率阈值，将相对于上述凸轮旋转角度的上述原始升程量向最终修正升程量修正。

根据上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法，通过以凸轮的外周面的各加工位置处的加工条件的变化率处于变化率阈值以下的方式对原始升程量进行预修正，能够防止凸轮的加工面的加工品质降低。并且，通过基于进行了预修正的升程量与原始升程量之差亦即预升程误差、升程误差阈值、上述加工条件的上述变化率、以及上述变化率阈值将原始升程量向最终修正升程量修正，能够将凸轮的轮廓形状的误差收敛于允许误差范围内。

在上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法中，在上述加工条件中存在，升程量加速度，其是用上述凸轮旋转角度微分两次上述原始升程数据的上述原始升程量而得的；和切线角度，其是在从上述凸轮旋转轴线的方向观察的情况下，凸轮旋转角度假想直线与假想切线所成的角度，其中，上述凸轮旋转角度假想直线是与上述凸轮旋转轴线正交的假想平面上的直线且是通过上述凸轮旋转轴线并与上述凸轮一体旋转并表示上述凸轮的旋转角度的直线，上述假想切线是上述假想平面上的直线且是上述凸轮与上述挺杆之间的接触点处的切线，作为相对于上述升程量加速度的上述变化率阈值，作为用上述凸轮旋转角度微分一次上述升程量加速度而得的上述升程量加速度的变化率亦即升程量加加速度的上限预先设定加加速度阈值，作为相对于上述切线角度的上述变化率阈值，作为用上述凸轮旋转角度微分一次上述切线角度而得的上述切线角度的变化率亦即切线角度变化率的上限预先设定切线角度变化率阈值，使用上述修正运算单元，基于相对于上述凸轮旋转角度的上述原始升程量求上述升程量加加速度，基于相对于上述凸轮旋转角度的上述原始升程量求上述切线角度变化率，以求得的上述升程量加加速度处于上述加加速度阈值以下的方式、并且以求得的上述切线角度变化率处于上述切线角度变化率阈值以下的方式对上述原始升程量进行上述预修正。

根据上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法，作为加工条件使用升程量加速度和切线角度，并以升程量加速度的变化率(加加速度)处于加加速度阈值以下的方式、并且以切线角度的变化率处于切线角度变化率阈值以下的方式对原始升程量进行预修正。由此，能够适当修正凸轮的原始升程数据中的加工条件的变化变大的部位的数据而防止凸轮的加工面的加工品质降低。

在上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法中，

上述修正运算单元具有：

加加速度运算步骤，在该步骤中，求用上述凸轮旋转角度微分三次相对于上述凸轮旋转角度的上述原始升程量而得的上述升程量加加速度；

加加速度修正率运算步骤，在该步骤中，求最大的上述升程量加加速度亦即最大加加速度，并求将求得的上述最大加加速度缩小为上述加加速度阈值的修正率亦即加加速度修正率；

切线角度变化率运算步骤，在该步骤中，求相对于上述凸轮旋转角度的上述切线角度，并求用上述凸轮旋转角度微分一次求得的上述切线角度而得的上述切线角度变化率；

切线角度修正率运算步骤，在该步骤中，求最大的上述切线角度变化率亦即最大切线角度变化率，并求将求得的上述最大切线角度变化率缩小为上述切线角度变化率阈值的修正率亦即切线角度修正率；

第一预升程修正率运算步骤，在该步骤中，基于上述加加速度修正率和上述切线角度修正率求第一预升程修正率；

预修正升程数据制作步骤，在该步骤中，制作预修正升程数据，其中，上述预修正升程数据是基于预修正升程量加加速度和预修正切线角度变化率将相对于上述凸轮旋转角度的上述原始升程量向预修正升程量进行了上述预修正而得的，上述预修正升程量加加速度是基于上述第一预升程修正率修正上述升程量加加速度而得的，上述预修正切线角度变化率是基于上述第一预升程修正率修正上述切线角度变化率而得的；

预升程误差运算步骤，在该步骤中，相对于上述凸轮旋转角度，求上述预修正升程量与上述原始升程量之差亦即上述预升程误差；

第二预升程修正率运算步骤，在该步骤中，求最大的上述预升程误差亦即最大预升程误差，并求将求得的上述最大预升程误差缩小为上述升程误差阈值的修正率亦即第二预升程修正率；

最终升程修正率运算步骤，在该步骤中，基于上述第一预升程修正率和上述第二预升程修正率求最终升程修正率；以及

最终修正升程数据制作步骤，在该步骤中，制作最终修正升程数据，其中，上述最终修正升程数据是基于上述最终升程修正率，将相对于上述凸轮旋转角度的上述原始升程量向上述最终修正升程量进行了修正而得的。

根据上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法，基于原始升程数据、升程量加加速度、加加速度阈值、切线角度变化率、切线角度变化率阈值以及升程误差阈值求最终升程修正率，并根据最终升程修正率和原始升程数据制作最终修正升程数据。由此，能够适当且具体地实现不仅能够防止凸轮的加工面的加工品质降低而且能够将凸轮的轮廓形状的误差收敛于允许误差范围内的凸轮加工面的升程数据的修正方法。

也可以将上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法应用于作为对象的凸轮的外周面的整周或者外周面的一部分。

根据上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法，在将上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法应用于凸轮外周面的整个表面的情况下，能够遍及整周地防止凸轮加工面的加工品质降低。并且在将上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法应用于凸轮外周面的一部分的情况下，通过将上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法应用于原始升程数据中的加工条件的变化变大的部位，能够适当防止该部位的加工品质降低。

在上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法中，也可以构成为在上述第一预升程修正率运算步骤中，将上述加加速度修正率与上述切线角度修正率中的较小的一方的值、并且在上述加加速度修正率与上述切线角度修正率为相同的值的情况下为上述加加速度修正率与上述切线角度修正率中的任意一方的值作为上述第一预升程修正率，并且将上述第一预升程修正率设定为1/3以上并且1以下的值。

根据上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法，能够适当求出第一预升程修正率，从而能够获得适当的预修正升程数据。

在上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法中，也可以构成为在上述最终升程修正率运算步骤中，将上述第一预升程修正率与上述第二预升程修正率中的较大的一方的值、并且在上述第一预升程修正率与上述第二预升程修正率为相同的值的情况下为上述第一预升程修正率与上述第二预升程修正率中的任意一方的值作为上述最终升程修正率，并且将上述最终升程修正率设定为1/3以上并且1以下的值。

根据上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法，能够适当求出最终升程修正率，从而能够得到适当的最终修正升程数据。

本发明的其他方式的加工方法是使用通过上述方式的凸轮加工面的升程数据的修正方法得到的最终修正升程数据，利用磨床研磨加工对象凸轮的加工面的凸轮加工面的加工方法。

根据上述方式的加工方法，在利用磨床研磨凸轮加工面时，在原始升程数据中的凸轮的外周面的各加工位置处的加工条件的变化率比较大的部位修正形状以处于升程误差阈值以内，由此能够进行兼顾凸轮加工面的加工品质(加工面的粗糙度)和凸轮的轮廓形状的精度的加工。

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，本发明的其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同符号表示相同的元件，其中，

图1是表示磨床系统1的外观的例子的立体图。

图2是表示磨床系统1内收容的磨床2的简要构造的例子的立体图。

图3是表示磨床2的简要构造的例子的侧视图。

图4是表示磨床2的简要构造的例子的俯视图。

图5是对原始升程数据的制作方法的例子进行说明的图。

图6是对根据原始升程数据制作轮廓数据的方法的例子进行说明的图。

图7是对凸轮加工面的升程数据的修正方法以及凸轮加工面的加工方法的处理步骤进行说明的流程图。

图8是对根据原始升程量(L)求出的原始升程量的速度(L′)、原始升程量的加速度(L″)以及原始升程量的加加速度(L″′)的例子进行说明的图。

图9是对原始升程量(L)、基于图5所示的凸轮以及挺杆而求出的切线角度(δ)、以及切线角度的变化率(δ′)的例子进行说明的图。

图10是对原始升程量、预修正加加速度、预修正切线角度变化率、预升程误差、最终升程误差以及最终修正升程量的例子进行说明的图。

图11是表示原始升程量特性和最终修正升程量特性整体的例子的图。

图12是图11中的XII部分的放大图。

具体实施方式

以下，使用附图对用于实施本发明的方式进行说明。首先，使用图1～图4对使用通过本发明的凸轮加工面的升程数据的修正方法得到的最终修正升程数据，来研磨加工对象凸轮的加工面的磨床2(磨床系统1)的整体结构进行说明。

在图1中示出了磨床系统1的外观的例子。磨床系统1在内部收容有图2～图4所示的磨床2，并具有罩1A、可移动门1B、微调手柄1C、1D以及控制装置80等。应予说明，控制装置80可以配置于操作面板内，也可以配置于磨床系统1内部的控制面板内。

图2～图4示出了图1所示的磨床系统1所含的磨床2的整体结构的例子。磨床2具有：基台10、工作台20、头座30、尾座40以及砂轮座50等。应予说明，在记载了X轴、Y轴以及Z轴的图中，X轴、Y轴以及Z轴相互正交，Y轴方向表示铅垂上方，Z轴方向表示砂轮55向工件W(此时为凸轮轴)切入的水平方向，X轴方向表示与主轴31的旋转轴线31J平行的水平方向。在本例中，工件W是凸轮轴，在该工件W形成有凸轮C1～C4。而且，磨床2研磨加工凸轮C1～C4。

基台10在俯视时构成为大致T字形，并设置有沿X轴方向延伸的X轴导轨12、和沿X轴方向延伸的X轴狭缝12K。并且，在基台10设置有沿Z轴方向延伸的Z轴导轨15、和沿Z轴方向延伸的Z轴狭缝15K。

砂轮座50被载置于基台10，并被Z轴导轨15引导而能够沿Z轴方向往复移动。砂轮座驱动马达50M基于来自控制装置80的控制信号使滚珠丝杠50B(参照图3)旋转。控制装置80一边基于来自编码器50E(旋转检测机构)的检测信号检测砂轮座50在Z轴方向的位置一边控制砂轮座驱动马达50M而控制砂轮座50在Z轴方向的位置。应予说明，如图3所示，在滚珠丝杠50B嵌合有螺母50N，该螺母50N经由被插通于狭缝15K(参照图2)的臂50A与砂轮座50连接。因此，若砂轮座驱动马达50M驱动滚珠丝杠50B旋转，则螺母50N在Z轴方向的位置移动，从而经由臂50A与螺母50N连接的砂轮座50沿Z轴导轨15在Z轴方向移动。

在砂轮座50设置有砂轮轴54和砂轮马达55M，该砂轮轴54被支承为绕与X轴方向平行的砂轮旋转轴线55J自由旋转。应予说明，如图4所示，砂轮旋转轴线55J与主轴旋转轴线31J均与X轴平行，如图3所示，砂轮旋转轴线55J与主轴旋转轴线31J处于同一假想水平面VM上。

在砂轮马达55M安装有大径带轮51。并且，在砂轮轴54的一端安装有砂轮55，在砂轮轴54的另一端安装有小径带轮52。而且，在大径带轮51与小径带轮52悬挂有动力传递用带53。在砂轮轴54附近设置有能够检测砂轮55的转速的旋转检测机构55S。控制装置80一边基于来自旋转检测机构55S的检测信号检测砂轮55的转速一边控制砂轮马达55M而控制砂轮55的转速。

砂轮55的在与砂轮轴54正交的平面切断后的截面为圆形，通过粘合剂或电沉积等在砂轮55的外周面固化有CBN磨粒等，该CBN磨粒等与砂轮轴54成为一体而绕砂轮旋转轴线55J旋转。并且，砂轮55的除了研磨工件W的研磨点55P周围之外的大部分区域由砂轮罩55C覆盖。在砂轮罩55C的上部设置有冷却润滑液喷嘴55N，该冷却润滑液喷嘴55N朝向砂轮55的研磨点55P排出冷却以及润滑用的冷却润滑液(Coolant)。从省略图示的冷却润滑液箱向该冷却润滑液喷嘴55N供给冷却润滑液，被使用于冷却以及润滑研磨点55P(包括砂轮旋转轴线55J和主轴旋转轴线31J在内的假想水平面VM、与砂轮55在与工件W对置的一侧的外周面之间的交点)的冷却润滑液由省略图示的流路回收，并在过滤了杂质等之后，返回冷却润滑液箱。

工作台20被载置于基台10，并被X轴导轨12引导而能够沿X轴方向往复移动。工作台驱动马达20M基于来自控制装置80的控制信号使滚珠丝杠(省略图示)旋转。控制装置80一边基于来自编码器20E(旋转检测机构)的检测信号检测工作台20在X轴方向的位置一边控制工作台驱动马达20M而控制工作台20在X轴方向的位置。应予说明，在滚珠丝杠嵌合有螺母(省略图示)，该螺母经由被插通于狭缝12K的臂(省略图示)与工作台20连接。因此，若工作台驱动马达20M驱动滚珠丝杠旋转，则螺母在X轴方向的位置移动，从而经由臂与螺母连接的工作台20沿X轴导轨12在X轴方向移动。而且，在工作台20上的在X轴方向的一端固定有头座30，在工作台20上的在X轴方向的另一端固定有尾座40。在本实施方式中，示出了工作台20能够沿X轴方向往复移动的例子，但也可以使工作台20不在X轴方向移动而使砂轮座50不仅能够在Z轴方向往复移动而且也能够在X轴方向往复移动。

头座30具有：绕与X轴方向平行的主轴旋转轴线31J旋转的主轴31、以主轴旋转轴线31J为中心轴线的中央部32、驱动主轴31旋转的主轴马达31M、以及编码器31E等。在主轴31安装有将主轴31与工件W连接的驱动件33。驱动件33具有把持工件W的把持部33A、和将把持部33A与主轴31连接的连接部33B，驱动件33与主轴31成为一体并绕主轴旋转轴线31J旋转而使工件W旋转。控制装置80一边基于来自编码器31E(旋转检测机构)的检测信号检测主轴31的旋转角度或转速一边控制主轴马达31M而控制主轴31的旋转角度或转速(即，工件W的旋转角度或转速)。另外，驱动件33具有上述把持部33A和上述连接部33B，但只要能够以能够最佳地加工工件W的方式把持工件W即可，也可以仅具有把持部33A(例如卡盘)。

尾座40具有：以主轴旋转轴线31J为中心轴线的中央部42、和收容中央部42并沿朝向头座30的方向进行施力的压头41。尾座40的中央部42的中心轴线和头座30的中央部32的中心轴线均与主轴旋转轴线31J一致。由中央部32和中央部42夹持的工件W被中央部42向头座30侧按压，并通过主轴31以及驱动件33的旋转而绕主轴旋转轴线31J旋转。另外，中央部42通过弹簧等弹性部件或液压缸等的压力将工件W向头座30侧按压。

原始升程数据(Original lift data)是记录有挺杆相对于凸轮旋转角度(图5、图6中的θ)的升程量(图5、图6中的挺杆的移动量L)的数据。通常，如图5所示，准备基准假想直线VL1，准备绕与基准假想直线VL1正交的凸轮旋转轴线CJ(相当于图2～图4中的主轴旋转轴线31J)旋转的凸轮C1、和沿基准假想直线VL1移动并具有半径RP1的挺杆P1，并向凸轮C1的方向对挺杆P1施力使挺杆P1与凸轮C1接触。而且，将凸轮C1与挺杆P1之间的接触点设为接触点S1。应予说明，假想直线VL2是用于表现凸轮旋转角度θ的凸轮基准线，例如是以将凸轮前端部C1C与凸轮旋转轴线CJ连结的方式假想设定的直线。假想直线VL2(相当于凸轮旋转角度假想直线)是与凸轮旋转轴线CJ正交的假想平面(在图5、图6中，纸面相当于该假想平面)上的直线、且是通过凸轮旋转轴线CJ并与凸轮C1一体旋转而表示凸轮C1的旋转角度(凸轮旋转角度θ)的直线。而且，将基准假想直线VL1与假想直线VL2所成的角度设为凸轮旋转角度θ。

凸轮C1具有：距凸轮C1的中心亦即凸轮旋转轴线CJ的距离(半径RC1)恒定的正圆部C1A、和距凸轮旋转轴线CJ的距离不恒定的凸轮部C1B。而且，将凸轮部C1B的最远离凸轮旋转轴线CJ的位置设为凸轮前端部C1C。在挺杆P1与凸轮C1的正圆部C1A接触的情况下，即便凸轮旋转角度θ变化，挺杆P1在基准假想直线VL1上的位置也不变化，将该位置设为挺杆基准位置(PJs)。在挺杆P1与凸轮C1的凸轮部C1B接触的情况下，与凸轮旋转角度θ相对应，挺杆P1在基准假想直线VL1上的位置变化。而且，挺杆P1相对于凸轮旋转角度θ而从挺杆基准位置(PJs)移动的距离亦即升程量由L(L(θ))表示。在原始升程数据中记录有各凸轮旋转角度θ、和相对于各凸轮旋转角度θ的升程量L(L(θ))。

另外，在凸轮旋转角度为θ的图5所示的状态下，将相对于假想直线VL2平行并且通过挺杆中心PJ的直线设为假想直线VL3。另外，将上述假想平面(与凸轮旋转轴线CJ正交的假想平面)上的直线且是凸轮C1与挺杆P1之间的接触点S1处的切线设为切线SS，将相对于切线SS平行并且通过挺杆中心PJ的直线设为假想切线V(切线向量V)。而且，将假想直线VL3与假想切线V所成的角度设为切线角度δ(δ(θ))。因此，切线角度δ和假想直线VL2(相当于凸轮旋转角度假想直线)与切线SS所成的角度相同。与凸轮旋转角度θ相对应，接触点S1的位置变化，切线角度δ也变化。

图6相对于图5示出准备半径R55的砂轮55，并使砂轮55的外周面与接触点S1接触以利用砂轮55的外周面研磨接触点S1的状态。此时，在利用假想直线VL4将接触点S1与挺杆中心PJ连结的情况下，砂轮55的中心亦即砂轮旋转轴线55J处于假想直线VL4上。并且，在图6中，利用假想直线VL5将凸轮旋转轴线CJ与砂轮旋转轴线55J连结。另外，将假想直线VL5与假想直线VL2所成的角度设为主轴旋转角度CA，将凸轮旋转轴线CJ与砂轮旋转轴线55J之间的距离设为距离XA。这样一来，图6所示的假想直线VL5与图3所示的假想水平面VM一致。而且，在轮廓数据(Profile data)中记录有各主轴旋转角度CA、和相对于各主轴旋转角度CA的距离XA(XA(CA))。

例如在制造凸轮的情况下，根据从凸轮的购入方获取的原始升程数据，使用计算机等修正运算单元(控制装置80内具备的CNC或PLC控制系统内的修正运算装置或个人计算机等修正运算装置)制作轮廓数据，根据制作出的轮廓数据制作控制程序，按照该控制程序控制磨床2研磨凸轮。近年来，凸轮部的外周的轮廓形状并不是单纯的凸形状(圆弧)，从提高内燃机的燃烧效率或输出特性等观点出发，该凸轮部有时具有舒缓的凹部，从而存在外周的轮廓形状变得复杂的趋势。在变得复杂的外周的轮廓形状中，在凸轮外周面的各加工位置处，存在加速度的变化率基于升程量相对于凸轮旋转角度的变化而较大的部位或将凹形状与凸形状连结的部位等加工条件的变化变大的部位。在加工条件的变化变大的部位，难以均衡提高加工面的品质，存在加工品质降低而残留有微小的伤痕等的情况。在以下说明中，对得到最终修正升程数据的凸轮加工面的升程数据的修正方法的处理步骤以及凸轮加工面的加工方法的处理步骤进行说明，其中，最终修正升程数据是适当修正凸轮的原始升程数据中的加工条件的变化变大的部位的数据来修正原始升程数据而得的。使用基于以下说明的最终修正升程数据而得的轮廓数据进行加工，由此不仅能够防止凸轮的加工面的加工品质的局部降低，防止产生微小的伤痕等，而且能够将凸轮的轮廓形状的误差收敛于允许误差范围内。

例如若操作人员指示CAD/CAM装置等修正运算单元(控制装置80内具备的CNC或PLC控制系统内的修正运算装置或个人计算机等修正运算装置)执行处理，则如图7的流程图所示使处理向步骤S10前进。应予说明，图8～图10所示的图表形状是一个例子，并不限定于该图表形状。

在步骤S10中，修正运算单元读入原始升程数据，设定相对于凸轮旋转角度θ的原始升程量L，并向步骤S15前进。例如在原始升程数据中记录有离散的(被取样的)凸轮旋转角度θ、和相对于该凸轮旋转角度θ的原始升程量，因此使用这些数据，使凸轮旋转角度θ在0°～360°连续变化，求与从0°向360°以等间隔连续变化的凸轮旋转角度θ相对应地连续变化的原始升程量L，并制作图8所示的原始升程量特性。另外，对于升程数据，也可以进行部分内插。

在步骤S15中，修正运算单元用凸轮旋转角度θ微分三次原始升程量L，计算升程量加速度相对于凸轮旋转角度θ的变化率亦即升程量加加速度L″′，并向步骤S20前进。具体而言，在将用凸轮旋转角度θ微分(一次)原始升程量L而得的原始升程量相对于凸轮旋转角度θ的变化率定义为速度L′时，修正运算单元求表示速度L′的原始速度特性(参照图8)。此外，在将用凸轮旋转角度θ微分(一次)原始升程量的速度L′而得的原始升程量的速度L′相对于凸轮旋转角度θ的变化率定义为加速度L″时，修正运算单元求表示加速度L″的原始加速度特性(参照图8)。而且，在将用凸轮旋转角度θ微分(一次)原始升程量的加速度L″而得的原始升程量的加速度L″相对于凸轮旋转角度θ的变化率定义为加加速度L″′时，修正运算单元求表示加加速度L″′的原始加加速度特性(参照图8)。步骤S15的处理相当于加加速度运算步骤，在该加加速度运算步骤中，利用修正运算单元求用凸轮旋转角度θ微分三次相对于凸轮旋转角度θ的原始升程量而得的升程量加加速度L″′(原始加加速度特性)。

在步骤S20中，修正运算单元求最大的升程量加加速度L″′亦即最大加加速度，基于求得的最大加加速度与预先设定的加加速度阈值计算加加速度修正率β，并向步骤S25前进。针对加加速度阈值预先进行各种实验等以能够确保凸轮的加工面的加工品质，该加加速度阈值被设定作为升程量加加速度的上限。而且，在最大加加速度达到加加速度阈值以上的情况下，使用后述的(式1)，根据成为最大加加速度的凸轮旋转角度等，求加加速度修正率β。并且，如图8所示，在将最大加加速度设为βmax，将加加速度阈值设为βs的情况下，也可以形成为加加速度修正率β＝βs/βmax。加加速度修正率β是将最大加加速度βmax向加加速度阈值βs缩小的修正率。应予说明，例如在最大加加速度βmax＜加加速度阈值βs的情况下，无需缩小，因此形成为加加速度修正率β＝1(即，β≤1)。步骤S20的处理相当于加加速度修正率运算步骤，在该加加速度修正率运算步骤中，利用修正运算单元求最大加加速度βmax，并求将求得的最大加加速度βmax缩小为加加速度阈值βs的加加速度修正率β。

对使用下述的(式1)求加加速度修正率β的步骤进行说明。在βs≤βmax的情况下，在(式1)中α＝β，根据Ln(n＝0、1、···、m)计算加加速度，求βs＝βmax时的β(通过反复运算来进行计算)。

Ln(θn)

＝[(1－α)Ln-1(θn-1)+2αLn(θn)+(1－α)Ln+1(θn+1)]/2 (式1)

在步骤S25中，修正运算单元基于原始升程数据并如图5的例子所示地计算相对于凸轮旋转角度θ的切线角度δ，并向步骤S30前进。具体而言，修正运算单元如图5的例子所示地求与从0°向360°连续变化的凸轮旋转角度θ相对应地连续变化的切线角度δ，并求图9所示的原始切线角度特性。

在步骤S30中，修正运算单元求表示用凸轮旋转角度θ微分(一次)切线角度δ而得的相对于凸轮旋转角度θ的切线角度的变化率亦即切线角度变化率δ′的原始切线角度变化率特性(参照图9)，并向步骤S35前进。步骤S25、S30的处理相当于切线角度变化率运算步骤，在该切线角度变化率运算步骤中，利用修正运算单元求切线角度δ，并求用凸轮旋转角度θ微分一次切线角度δ而得的切线角度变化率δ′(求挺杆中心处的切线角度δ的变化率)。

在步骤S35中，修正运算单元求最大的切线角度变化率δ′亦即最大切线角度变化率，基于求得的最大切线角度变化率与预先设定的切线角度变化率阈值计算切线角度修正率γ，并向步骤S40前进。针对切线角度变化率阈值预先进行各种实验等以能够确保凸轮的加工面的加工品质，该切线角度变化率阈值被设定作为切线角度变化率的上限。而且，在最大切线角度变化率达到切线角度变化率阈值以上的情况下，使用上述的(式1)，根据成为最大切线角度变化率的凸轮旋转角度等，求切线角度修正率γ。并且，如图9所示，在将最大切线角度变化率设为γmax，将切线角度变化率阈值设为γs的情况下，也可以形成为切线角度修正率γ＝γs/γmax。切线角度修正率γ是将最大切线角度变化率γmax向切线角度变化率阈值γs缩小的修正率。应予说明，例如在最大切线角度变化率γmax＜切线角度变化率阈值γs的情况下，无需缩小，因此形成为切线角度修正率γ＝1(即，γ≤1)。步骤S35的处理相当于切线角度修正率运算步骤，在该切线角度修正率运算步骤中，利用修正运算单元求最大切线角度变化率γmax，并求将求得的最大切线角度变化率γmax缩小为切线角度变化率阈值γs的切线角度修正率γ。

对使用上述的(式1)求切线角度修正率γ的步骤进行说明。在γs≤γmax的情况下，在(式1)中α＝γ，根据Ln(n＝0、1、···、m)计算切线角度，求γs＝γmax时的γ(通过反复运算来进行计算)。

在步骤S40中，修正运算单元基于加加速度修正率β和切线角度修正率γ求第一预升程修正率α1，并向步骤S45前进。具体而言，修正运算单元通过α1＝min(β、γ)将加加速度修正率β与切线角度修正率γ中的较小的一方的值(并且，在加加速度修正率β与切线角度修正率γ为相同的值的情况下为加加速度修正率β与切线角度修正率γ中的任意一方的值)作为第一预升程修正率α1求出。通过形成为较小的一方的值，能够将升程量加加速度和切线角度变化率双方抑制在彼此的阈值以下。而且，将求得的α1设定为1/3以上并且1以下的值。α1的设定范围为0＜α1≤1即可，但如后述那样，在求最终修正升程量时，对凸轮旋转角度为θn-1、θn、θn+1这三点的升程量的移动平均值进行运算，因此更优选将α1的设定范围设定为1/3≤α1≤1。步骤S40的处理相当于第一预升程修正率运算步骤，在该第一预升程修正率运算步骤中，利用修正运算单元基于加加速度修正率β和切线角度修正率γ求第一预升程修正率α1。

在步骤S45中，修正运算单元基于第一预升程修正率α1将与凸轮旋转角度θ相对应的原始升程量修正为与凸轮旋转角度θ相对应的预修正升程量，由此制作预修正升程数据，并向步骤S50前进。具体而言，修正运算单元求使升程量加加速度L″′乘以第一预升程修正率α1而得的预修正加加速度(参照图10的预修正加加速度特性)，并求使切线角度变化率δ′乘以第一预升程修正率α1而得的预修正切线角度变化率(参照图10的预修正切线角度变化率特性)。而且，修正运算单元基于预修正加加速度和预修正切线角度变化率将相对于凸轮旋转角度θ的原始升程量预修正为预修正升程量，由此制作预修正升程数据。步骤S45的处理相当于预修正升程数据制作步骤，在该预修正升程数据制作步骤中，利用修正运算单元基于预修正加加速度和预修正切线角度变化率将相对于凸轮旋转角度θ的原始升程量预修正为预修正升程量，由此制作预修正升程数据。应予说明，在制作预修正升程数据时，也可以利用后述的最终修正升程量的计算步骤，代替最终升程修正率α使用第一预升程修正率α1进行计算。

在步骤S50中，修正运算单元相对于凸轮旋转角度θ求预修正升程量与原始升程量之差亦即预升程误差，并向步骤S55前进。应予说明，表示相对于凸轮旋转角度的预升程误差的预升程误差特性的例子如图10所示。步骤S50的处理相当于预升程误差运算步骤，在该预升程误差运算步骤中，利用修正运算单元相对于凸轮旋转角度θ求预修正升程量与原始升程量之差亦即预升程误差。

在步骤S55中，修正运算单元求最大的预升程误差亦即最大预升程误差，基于求得的最大预升程误差与预先设定的升程误差阈值计算第二预升程修正率α2，并向步骤S60前进。升程误差阈值被预先设定为凸轮的外周(轮廓)的形状误差的允许范围。并且，如图10所示，在将最大预升程误差设为Δmax，将升程误差阈值设为±Δs的情况下，第二预升程修正率α2＝Δs/Δmax。即，第二预升程修正率α2是将最大预升程误差Δmax向升程误差阈值Δs缩小的修正率。应予说明，例如在最大预升程误差Δmax＜升程误差阈值Δs的情况下，无需缩小，因此形成为第二预升程修正率α2＝1。步骤S55的处理相当于第二预升程修正率运算步骤，在该第二预升程修正率运算步骤中，利用修正运算单元求最大预升程误差Δmax，并求将求得的最大预升程误差Δmax缩小为升程误差阈值Δs的第二预升程修正率α2。

在步骤S60中，修正运算单元基于第一预升程修正率α1和第二预升程修正率α2求最终升程修正率α，并向步骤S65前进。具体而言，修正运算单元通过α＝max(α1、α2)将第一预升程修正率α1与第二预升程修正率α2中的较大的一方的值(并且，在第一预升程修正率α1与第二预升程修正率α2为相同的值的情况下为第一预升程修正率α1与第二预升程修正率α2中的任意一方的值)作为最终升程修正率α求出。而且，将求得的α设定为1/3以上并且1以下的值。α的设定范围为0＜α≤1即可，但如后述那样，在求最终修正升程量时，对凸轮旋转角度为θn-1、θn、θn+1这三点的升程量的移动平均值进行运算，因此更优选将α的设定范围设定为1/3≤α≤1。步骤60的处理相当于最终升程修正率运算步骤，在该最终升程修正率运算步骤中，利用修正运算单元基于第一预升程修正率α1和第二预升程修正率α2求最终升程修正率α。

应予说明，在1/3以上并且1以下的区间，较小的一方的形状较平滑，因此从切线角度修正率γ和加加速度修正率β之中选择较小的一方[min(β、γ)]使形状更加平滑。在最终阶段的修正中，根据形状误差求出的修正率被捕捉为修正的极限值，并选择较大的值[max(α1、α2)](这是因为若小于根据形状误差求出的修正率，则形状误差超过允许值)。

在步骤S65中，修正运算单元基于最终升程修正率α将相对于凸轮旋转角度θ的原始升程量修正为最终修正升程量，由此制作最终修正升程数据，并向步骤S70前进。具体而言，修正运算单元如以下所示地求相对于凸轮旋转角度θ的最终修正升程量。步骤S65的处理相当于最终修正升程数据制作步骤，在该最终修正升程数据制作步骤中，利用修正运算单元基于最终升程修正率将原始升程量修正为最终修正升程量，由此制作最终修正升程数据。另外，在基于第一预升程修正率α1和第二预升程修正率α2(对二者进行比较)求最终升程修正率α的情况下，也可以不在步骤S45中制作预修正升程数据。

接下来，使用图11以及图12对最终修正升程量的计算步骤进行说明。以下，如下述那样进行定义并说明。

θn：绕凸轮旋转轴线的凸轮旋转角度

Ln(θn)：相对于凸轮旋转角度θn的原始升程量

θn-1：相对于凸轮旋转角度θn小了微小角度Δθ的凸轮旋转角度

Ln-1(θn-1)：相对于凸轮旋转角度θn-1的原始升程量

θn+1：相对于凸轮旋转角度θn大了微小角度Δθ的凸轮旋转角度

Ln+1(θn+1)：相对于凸轮旋转角度θn+1的原始升程量

α：最终升程修正率

Lf(θn)：相对于凸轮旋转角度θn的最终修正升程量

如上述那样进行定义，并使用以下的(式2)计算最终修正升程量Lf(θn)。而且，相对于0°～360°的凸轮旋转角度θn，求最终修正升程量Lf(θn)，由此制作最终修正升程数据。

Lf(θn)

＝[(1－α)Ln-1(θn-1)+2αLn(θn)+(1－α)Ln+1(θn+1)]/2 (式2)

而且，在步骤S70中，修正运算单元基于最终修正升程数据制作用于控制磨床的轮廓数据，并向步骤S75前进。针对根据升程数据制作轮廓数据的步骤或软件等，可以使用现有的步骤或软件等。

在步骤S75中，修正运算单元基于轮廓数据制作磨床的控制程序，并结束处理。针对根据轮廓数据制作磨床的控制程序的步骤或软件等，可以使用现有的步骤或软件等。

而且，使图2～图4所示的磨床2的控制装置80存储步骤S75中制作出的控制程序，通过该控制程序控制磨床2研磨加工凸轮。即，实施凸轮加工面的加工方法，在该凸轮加工面的加工方法中，使用修正原始升程数据而得的最终修正升程数据，制作轮廓数据以及控制程序，通过该控制程序控制磨床，研磨加工作为对象的凸轮。并且，以往，在将凹形状与凸形状连结的部位等加工条件的变化变大的部位，有时残留有微小的伤痕等，但在本发明中，能够防止凸轮加工面的加工品质局部降低，防止产生上述伤痕等。这样，在原始升程数据中，加工条件的变化较大而导致加工品质降低那样的数据隐藏了的情况下，也能够适当修正该部位的数据而进一步提高凸轮的加工面的加工品质。并且，在进行该修正时，不仅能够将凸轮的外周形状(轮廓)的误差收敛于允许误差范围内而且能够适当修正该误差。

本发明的凸轮加工面的升程数据的修正方法、凸轮加工面的加工方法的处理步骤、以及运算式等能够在不改变本发明的主旨的范围内进行各种改变、追加以及削除。

本实施方式中说明的加工面的升程数据的修正方法以及凸轮加工面的加工方法能够应用于内燃机中使用的凸轮等各种装置或各种用途的凸轮。

在本实施方式的说明中，对遍及作为对象的凸轮的整周应用凸轮加工面的升程数据的修正方法的例子进行了说明，但也可以瞄准加工条件的变化变大的部位(例如将凹形状与凸形状连结的部位)，将凸轮加工面的升程数据的修正方法应用于凸轮的外周面的一部分。

另外，本实施方式的说明中使用的数值是一个例子，并不限定于该数值。另外，图8～图12所示的图表形状是一个例子，并不限定于该形状。

Claims (7)

1.一种凸轮加工面的升程数据的修正方法，其是加工凸轮的外周面时的凸轮加工面的升程数据的修正方法，使用修正运算单元，其中，

原始升程数据具有挺杆相对于绕凸轮旋转轴线的凸轮旋转角度的升程量亦即原始升程量，

所述修正运算单元构成为，

对所述原始升程数据的所述原始升程量进行预修正，以使基于相对于所述凸轮旋转角度的所述原始升程量而得的所述凸轮的外周面的各加工位置处的加工条件的变化率处于预先设定的变化率阈值以下，

基于所述各加工位置处的进行了所述预修正的升程量与所述原始升程量之差亦即预升程误差与预先设定的升程误差阈值、和所述加工条件的所述变化率与所述变化率阈值，将相对于所述凸轮旋转角度的所述原始升程量向最终修正升程量修正。

2.根据权利要求1所述的凸轮加工面的升程数据的修正方法，其中，

在所述加工条件中存在：

升程量加速度，其通过用所述凸轮旋转角度微分两次所述原始升程数据的所述原始升程量而得出；和

切线角度，其是在从所述凸轮旋转轴线的方向观察的情况下，凸轮旋转角度假想直线与假想切线所成的角度，其中，所述凸轮旋转角度假想直线是与所述凸轮旋转轴线正交的假想平面上的直线，且是通过所述凸轮旋转轴线并与所述凸轮一体旋转来表示所述凸轮的旋转角度的直线，所述假想切线是所述假想平面上的直线，且是所述凸轮与所述挺杆之间的接触点处的切线，

作为相对于所述升程量加速度的所述变化率阈值，预先设定加加速度阈值作为用所述凸轮旋转角度微分一次所述升程量加速度而得的所述升程量加速度的变化率亦即升程量加加速度的上限，

作为相对于所述切线角度的所述变化率阈值，预先设定切线角度变化率阈值作为用所述凸轮旋转角度微分一次所述切线角度而得的所述切线角度的变化率亦即切线角度变化率的上限，

使用所述修正运算单元，

基于相对于所述凸轮旋转角度的所述原始升程量求所述升程量加加速度，

基于相对于所述凸轮旋转角度的所述原始升程量求所述切线角度变化率，

并且对所述原始升程量进行所述预修正，以使求得的所述升程量加加速度处于所述加加速度阈值以下，并且求得的所述切线角度变化率处于所述切线角度变化率阈值以下。

3.根据权利要求2所述的凸轮加工面的升程数据的修正方法，其中，

所述修正运算单元执行如下步骤：

加加速度运算步骤，在该步骤中，求用所述凸轮旋转角度微分三次相对于所述凸轮旋转角度的所述原始升程量而得的所述升程量加加速度；

加加速度修正率运算步骤，在该步骤中，求最大的所述升程量加加速度亦即最大加加速度，并求将求得的所述最大加加速度缩小为所述加加速度阈值的修正率亦即加加速度修正率；

切线角度变化率运算步骤，在该步骤中，求相对于所述凸轮旋转角度的所述切线角度，并求用所述凸轮旋转角度微分一次求得的所述切线角度而得的所述切线角度变化率；

切线角度修正率运算步骤，在该步骤中，求最大的所述切线角度变化率亦即最大切线角度变化率，并求将求得的所述最大切线角度变化率缩小为所述切线角度变化率阈值的修正率亦即切线角度修正率；

第一预升程修正率运算步骤，在该步骤中，基于所述加加速度修正率和所述切线角度修正率求第一预升程修正率；

预修正升程数据制作步骤，在该步骤中，根据基于所述第一预升程修正率修正所述升程量加加速度得出的预修正升程量加加速度和基于所述第一预升程修正率修正所述切线角度变化率得出的预修正切线角度变化率，制作将相对于所述凸轮旋转角度的所述原始升程量向预修正升程量进行所述预修正的预修正升程数据；

预升程误差运算步骤，在该步骤中，相对于所述凸轮旋转角度，求所述预修正升程量与所述原始升程量之差亦即所述预升程误差；

第二预升程修正率运算步骤，在该步骤中，求最大的所述预升程误差亦即最大预升程误差，并求将求得的所述最大预升程误差缩小为所述升程误差阈值的修正率亦即第二预升程修正率；

最终升程修正率运算步骤，在该步骤中，基于所述第一预升程修正率和所述第二预升程修正率求最终升程修正率；以及

最终修正升程数据制作步骤，在该步骤中，基于所述最终升程修正率，制作将相对于所述凸轮旋转角度的所述原始升程量向所述最终修正升程量修正的最终修正升程数据。

4.根据权利要求3所述的凸轮加工面的升程数据的修正方法，其中，

所述凸轮加工面的升程数据的修正方法应用于作为对象的凸轮的外周面的整周或者外周面的一部分。

5.根据权利要求3或4所述的凸轮加工面的升程数据的修正方法，其中，

在所述第一预升程修正率运算步骤中，将所述加加速度修正率与所述切线角度修正率中的较小的一方的值、或者为相同值的情况下的任意一方的值作为所述第一预升程修正率，并且将所述第一预升程修正率设定为1/3以上并且1以下的值。

6.根据权利要求3或4所述的凸轮加工面的升程数据的修正方法，其中，

在所述最终升程修正率运算步骤中，将所述第一预升程修正率与所述第二预升程修正率中的较大的一方的值、或者为相同值的情况下的任意一方的值作为所述最终升程修正率，并且将所述最终升程修正率设定为1/3以上并且1以下的值。

7.一种凸轮加工面的加工方法，其中，

使用通过权利要求3或4所述的凸轮加工面的升程数据的修正方法得到的最终修正升程数据，利用磨床研磨加工对象凸轮的加工面。

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