JP4375944B2

JP4375944B2 - Camshaft or crankshaft machining method

Info

Publication number: JP4375944B2
Application number: JP2002166515A
Authority: JP
Inventors: 真素美下村; 信吾山田
Original assignee: Komatsu Machinery Corp
Current assignee: Komatsu Machinery Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004009211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムシャフトのカム、またはクランクシャフトのピンジャーナルにおける、加工能率向上および加工精度の向上を可能にする加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カムシャフトの加工精度を向上させる技術としては、例えば特開平４−１７１１０９号公報に記載されたカムシャフトの等負荷切削方法が知られている。そしてこの技術は、カムシャフトの回転速度と一定回転させたカッタの切り込み量とをＮＣプログラムにより同期制御することにより、カムシャフトのカム面を切削加工するカムシャフトの加工方法であって、カムのリフトデータと取代からＮＣ指令１ブロック毎に切削面積を数値解析し、各１ブロックでの単位時間当りの切削面積が全周に亘ってほぼ同一となるようにカムシャフトの回転速度を制御することを特徴としている。この結果、切削中の負荷が均一化され、負荷変動による加工精度の低下を防止できるとしている。
【０００３】
また従来、クランクシャフトのピンジャーナル外径加工の加工精度において、その真円度に関しては、機械自体の剛性を上げても、加工時にワーク自体が切削負荷によって撓み、かつその撓み量もワークの回転位相方向で異なるため、機械側を操作して加工精度を上げるのが困難とされている。かかる不具合を改善するため、例えば特開昭５４−５７２８５号公報、特許番号第２６９１８９４号公報などの従来例がある。
【０００４】
そして、前者の特開昭５４−５７２８５号公報では、真円度補正をしながらピンジャーナル外径を加工する、クランクシャフトミラーの制御装置が提案されている。この公報の技術は、その両端を固定されたワーク（クランクシャフト）の周囲へカッタを回転させてワークのピンジャーナルおよびメインジャーナル外径を加工するクランクシャフトミラーにおいて、倣い方式でワークの回転角を基準としてＹ軸におけるカッタの送り量を制御することによりワークを加工するようにしたものである。そして、その制御過程において、予め同一条件でピンジャーナルおよびメインジャーナル外径を切削し、その切削部分を真円度測定機で測定し、その測定結果からある角度毎の真円度誤差を算出し、所定角度位置毎の真円度補正量を作成してこれをメモリに記憶した後、この真円度補正量を基にＹ軸サーボモータを制御して、ワークの加工を行うようにしている。
【０００５】
また、前者の特開昭５４−５７２８５号公報のクランクシャフトの加工技術に対し、真円度補正サブプログラムのデータが短時間で精度良く入力できるように改善した技術として、後者の特許番号第２６９１８９４号に記載されたピンジャーナル外径の真円度補正技術がある。この技術は、固定されたワーク（クランクシャフト）の周囲へカッタを回転させてワークのピンジャーナルおよびメインジャーナル外径を加工するクランクシャフトミラーの技術に関するものである。その技術の主旨は、Ｙ軸送りモータによりＹ軸方向へ往復自在なスライドに、スイングモータにより回転中心を中心に揺動自在なスイングドラムを設け、このスイングドラムの回転中心よりＹ軸方向へ偏芯した位置にワークを切削加工する回転カッタを回転自在に設けたクランクシャフトミラーにおいて、次の４つの制御手段を備えている。記憶された加工データに基づいてワークの加工を制御する第１の制御手段。第１の制御手段を制御するための加工データ及び真円度補正データを入力、記憶および出力する第２の制御手段。加工済ワークの加工個所の真円度を所定角度毎に測定して、得られた測定値を入力する手段を有し、かつ入力された測定値から所定角度毎の真円度補正データを作成する第３の制御手段。上記所定角度毎の真円度補正データから、所定角度より小さい設定角度毎の真円度補正データに比例配分して、回転カッタの加工分割角度毎のデータに変換する第４の制御手段。
そして、得られた効果として、メーカ側で真円度補正サブプログラム（第３の制御手段）を予め作成しておくことにより、機械を使用するユーザはメインプログラム（第１の制御手段）に加工するワークのデータを入力するだけでワークの加工が可能になると共に、加工プログラムをメインプログラムとサブプログラムに分割することにより、プログラムの取扱いも容易となるとしている。
【０００６】
次に従来、カムシャフトのカムを効率良く加工する技術として、カッタを２基同時に使用し、同一カムシャフトの２つのカムを同時に加工する、いわゆる２頭のカッタヘッドを有したカムミラーが一般的に採用されてはいるが、この場合、同一のワーク軸上にある２つのカムの回転速度を個別に変えられないことから、ワークを所定の等速切削回転送りで回転させ、ミーリングカッタを、切削時の最大負荷の条件を考慮して安全側に定めた一定の回転速度で回して、２つのカムを同時に加工している。
【０００７】
さらに、クランクシャフトのピンジャーナル加工においても、その効率を上げるための技術として従来は、上記カム加工の場合と同様に、カッタを２基同時に使用し、同一クランクシャフトの２つのピンジャーナルを同時に加工する、いわゆる２頭のカッタヘッドを有したクランクシャフトミラーが一般的に採用されている。この場合、ワーク等速回転方式のクランクシャフトミラーにおいては、安全側に低く抑えられた一定の回転速度で回転するミーリングカッタでピンジャーナルを加工しているのが常である。この理由は、ワークを等速回転させても、（後述するように）ワークの回転位相により切削送りに変動が生じるため、切削負荷が変動し、ピンジャーナルの加工誤差として真円度が悪くなる恐れから、その送り変動が最も速くなり、その切削負荷が最も大きくなる最も不利な切削加工条件を考慮して、安全側に低くとった一定のカッタの回転速度としているからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、特開平４−１７１１０９号公報に記載された、カムシャフトの等負荷切削方法の従来技術においては、以下のような問題がある。
最近、カムシャフトのカム加工の生産効率向上が要望され、その解決策として、カッタを２基同時に採用し、同一カムシャフトの２つのカムを同時に加工する、いわゆる２頭のカッタヘッドを有したカムミラーの要求がある。
しかし、同一カムシャフトの２つのカムを同時に加工する場合、２つのカムはたとえそのプロフィル（カム形状）が同じであっても、それぞれカムシャフト軸回りの位相が異なっているのが常であり、本従来技術の様に、カムのリフトデータと取代からＮＣ指令１ブロック毎に切削面積を数値解析し、各１ブロックにおける切削回転速度のＮＣ指令値を、各１ブロックでの単位時間当りの切削面積が全周に亘ってほぼ同一となるようにカムシャフトの回転速度を制御する技術では、同一軸上にある異位相の２つのカムを、それぞれ個別にその回転速度を制御できないことから、同時に等負荷切削することはできない。
よって、上記の従来技術では、カッタヘッドを２頭化して加工能率を上げ、かつ等負荷切削を行うことによりカムプロフィルの加工精度を良くすることは不可能であった。
【０００９】
次に、クランクシャフトのピンジャーナルを効率良く加工するために、２頭のカッタヘッドを有したクランクシャフトミラーが一般的に採用されているのは先に述べたが、この場合、ミーリングカッタを、所定の一定の回転速度で回してピンジャーナルを加工しているため、ワークの回転位相により生じる送り変動（後述する）に比例して切削負荷が変動する。この送り変動が生じると、送りの速い部分は切削負荷が大きくなり、ワークが変位（曲り）してその径方向のワーク（加工部位）の逃げ量が多くなるため、加工径が大きくなり、また送りの遅い部分は切削負荷が小さくなることから加工径は小さくなり、その結果としてピンジャーナルの真円度が悪くなる。このため、カッタの回転速度はその送り変動が最も速く、その切削負荷が最も多い、最も不利な切削加工条件に合わせて安全側に低く抑えた回転速度としている。即ち、この従来技術では、なるほど２頭のカッタヘッドを採用し、加工能率を上げてはいるものの、カッタの回転速度を安全側に低く設定している以上、その加工効率においても未だ改善の余地があると言えた。
【００１０】
また従来、クランクシャフトのピンジャーナル外径加工の加工精度向上において、特にその真円度に関しては、機械自体の剛性を上げても、加工時にワーク自体が切削負荷によって撓み、かつその撓み量もワークの回転位相方向で異なるため、機械側を操作して、加工精度を上げるのが困難とされている点、また、ワークを一定回転速度で回転させ、かつカッタを等速度回転させて切削した場合、ピンジャーナル外径におけるカッタの切削位置における送り速度は、回転位相角度の違いにより変動が生じ、これによる切削負荷の変化が生じるため、切削の高速送り（ワークの回転数を上げること）ができず生産性を向上できない点、また上記２つの要因によってピンジャーナル外径加工の高い真円度が得られ難いとされている点などの問題があった。
かかる問題点において、その加工精度を改善するため、例えば特開昭５４−５７２８５号公報、特許番号第２６９１８９４号公報などの従来例があるのは前述の通りであるが、これらの技術は何れも、誤差を生じないような積極的な加工制御技術ではなく、加工時に上記理由で生じた真円度の誤差をただ単に補正しているに過ぎない。従って、その加工精度の向上に限界があるのは否めなかった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルにおける加工能率向上および加工精度向上を可能にする加工方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、カムシャフトまたはクランクシャフトの加工方法において、カムシャフトまたはクランクシャフトをそれぞれの軸であるＣ軸回りに等速度で回転させ、前記Ｃ軸回転に同期させて、Ｃ軸と平行な軸回りにそれぞれ回転自在で、かつ、Ｃ軸に直角のＸ軸方向にそれぞれ移動自在とした２基のカッタを使用し、カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルを切削中に、それぞれの切削負荷が大きくなったときに、前記それぞれのカッタの切削回転速度を上げる制御を行って、カムシャフトの２つのカムまたはクランクシャフトの２つのピンジャーナルをそれぞれの前記カッタで同時に加工する方法としている。
【００１３】
第１発明によると、上記加工方法としたので、２基のカッタを使用してカムシャフトの２つのカムまたはクランクシャフトの２つのピンジャーナルをそれぞれの前記カッタで同時に加工できるため、加工効率が上げられる。さらに、それぞれの切削負荷が大きくなったときに、それぞれのカッタの切削回転速度を上げる制御を行っていることから、特にカムシャフトのカム切削の場合のように、ワークの等速回転中に特定の回転位相部分にのみ切削負荷の最大値が存在するような加工条件の場合、その部分のみカッタの切削回転速度を上げて切削負荷を軽減するといった、極めて簡易な制御方法で、加工能率の改善および加工精度向上ができる。
【００１６】
また第２発明は、第１発明において、前記カッタは、切刃をその外周面上に配した円盤型のフライスカッタを使用してフライス加工を行うことを特徴とするカムシャフトまたはクランクシャフトの加工方法としている。
【００１７】
第２発明によると、カッタにフライスカッタを使用してフライス加工を行うので、カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルの加工に際し、これらワーク素材が鍛造または鋳物の黒皮状態での荒加工から、研削仕上げ加工前の中仕上げ加工まで、一気に加工でき、生産性を高くできる。
【００１８】
また第３発明は、第１発明において、前記カッタは、円盤型の研削砥石を使用して研削加工を行うことを特徴とするカムシャフトまたはクランクシャフトの加工方法としている。
【００１９】
第３発明によると、カッタに研削砥石を使用して研削加工を行うので、カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルの加工に際し、カムプロフィルの形状加工精度またはピンジャーナルの真円度を改善できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
先ず、図１により、本発明に係るカムシャフトまたはクランクシャフトの加工機の概略構成を説明する。図１は本発明に係るカムシャフトまたはクランクシャフト加工機の斜視図である。
本機は、カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルなどのワーク１を加工するミーリング加工機である。
ベッド６０上の前面の左右両端部には、加工すべきワーク１（カムシャフトまたはクランクシャフト）の両端部を支持し、回転駆動モータ２３，２３により回転駆動させる２基の回転駆動装置２０，２０が設けられており、これら両回転駆動装置２０，２０には、その対向面に位置するチャック２１ａ，２１ａ、および該チャック２１ａ，２１ａを駆動するクランプシリンダ２１ｂ，２１ｂよりなる、ワーク１の両端部を支持するための支持装置２１，２１がそれぞれ設けられている。２基の回転駆動装置２０，２０は、左右の支持装置２１，２１の間隔をワーク１の軸方向長さに合わせるため、図示しないレール上をワーク軸と平行な方向に移動自在に構成されている。
【００２２】
また、両支持装置２１，２１の間には補助サポータ２４を設けており、この補助サポータ２４には、前記レール上をワーク軸方向に移動自在とされ、ワーク１の中央部近傍の所定メインジャーナル位置に位置決め自在とされた補助サポータ本体２４ａと、この補助サポータ本体２４ａの上部に具備され、図示しない求心クランプにより前記所定のメインジャーナル部をワーク１の回転に対しぶれを生じさせることなくサポートする補助サポータ爪２４ｂとを備えている。
【００２３】
そして、両支持装置２１，２１およびワーク１の後方には、２基のカッタ駆動ユニット３０，３０が設置されており、これら２基のカッタ駆動ユニット３０，３０は、Ｚ軸駆動モータ４２ａ，４２ａとＸ軸駆動モータ４１ａ，４１ａとにより、ワーク１の軸方向（Ｚ軸）と軸直角方向（Ｘ軸）とにそれぞれ移動自在な、Ｚ軸スライド４２，４２とＸ軸スライド４１，４１とで構成された左右１対のサドル４０，４０上にそれぞれ載置されている。
【００２４】
また、２基のカッタ駆動ユニット３０，３０のＺ軸方向の対向面側には、カッタ３２，３２としてそれぞれ、刃具３１，３１をその外周部に着脱可能に装着したフライスカッタ３２ａ，３２ａが回転自在に設けられている。
そして、このフライスカッタ３２ａ，３２ａは、歯車箱３７，３７内の減速歯車（図示せず）を介して、速度可変型カッタ主軸モータ３３，３３により、前記Ｃ軸に平行に設けられた、その軸心であるＢ軸回りに、回転速度変換自在にＮＣ駆動される構成としている。
【００２５】
なお、本実施例においては、本機をカムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルを加工するミーリング加工機として、そのカッタ３２は外周面上に切刃を配した円盤型のフライスカッタ３２ａを採用したが、本機を研削機として採用し、そのカッタ３２が外周面上に砥粒を切刃として配した円盤型の研削砥石３２ｂであってもよい。
【００２６】
以上、本発明に係るカムシャフトまたはクランクシャフトの加工機は、ワーク１の支持装置２１を、ワーク１の両端を支持する両端支持、および両端駆動としたが、これをワーク１の一端側支持および片側駆動とし、他端側をテールストックによるセンタ支持とする方式としてもよい。
また、軸方向長さが短いワーク１の場合、一端側片持支持および片側駆動のみの方式も考えられる。
【００２７】
さらに本機には、Ｃ軸回転駆動モータ２３によりワーク１（カムシャフトまたはクランクシャフト）を、Ｃ軸回りに等速度で回転させるＣ軸回転駆動装置２０と、このワーク回転に同期して、前記Ｃ軸と平行なＢ軸回りにそれぞれ速度変換自在に回転させ、かつＸ軸駆動モータ４１ａにより前記Ｃ軸に直角のＸ軸方向にそれぞれ移動自在とした２基のカッタ３２，３２とを使用し、ワーク１（カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナル）を切削中に、変動する切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一となるようにカッタ３２，３２の切削回転速度を変換する制御、または、それぞれの切削負荷が大きくなる部分のみで前記それぞれのカッタ３２，３２の切削回転速度を上げる制御を行って、ワーク１を、それぞれの前記カッタ３２，３２で同時に加工するための制御装置（図示せず）を備えている。
【００２８】
また、この制御装置は、左右のＣ軸回転駆動モータ２３、２３によるワーク１の回転の際に、ワーク１にトルク変動によるねじり変位が生じないよう、左右のＣ軸回転駆動モータ２３、２３を同期回転させるため、回転同期制御機能を備えている。
【００２９】
次に、図１〜図３により、第１実施形態の加工機によるカム１１ａの加工方法を説明する。図２は本発明の第１実施形態に係るカムシャフトのカムの切削状態を示す図であり、図３は第１実施形態に係るカムシャフトのカムにおける切削面積の変化を示す図である。
【００３０】
（１）先ず、カム１１ａを加工する前に、本機の制御装置に、カムシャフト１１の諸元、例えば、カムシャフト１１の全長、カム１１ａのプロフィル、カム１１ａの長手方向位置（Ｚ軸位置）、カム１１ａの位相、およびカッタ３２ａ，３２ａの半径（カッタ中心から刃具３１の刃先位置までの距離）などの値を入力設定する。
また、他の事前設定として、２基のＣ軸回転駆動装置２０，２０をレールの上を移動させることにより、支持装置２１，２１の間隔をカムシャフト１１の長さに合わせておく。
さらに、これら両支持装置２１，２１の間に設けた補助サポータ２４を、レール上を移動させて、カムシャフト１１の中央部近傍で所定のメインジャーナルの位置に移動し、補助サポータ爪２４ｂのクランプ準備をしておく。
【００３１】
（２）次に、加工対象カムシャフト１１を、本機の両側の支持装置２１，２１内に搬入し、それぞれの図示しないチャック三つ爪で、カムシャフト１１の両端のメインジャーナル部を把持すると共に、カムシャフト１１のＣ軸の回転角度位相（θ角度）を、Ｃ軸回転駆動装置２０で所定の位相原点に位置決めする。そして、切削負荷に抗するワークの曲げ剛性を上げるため、補助サポータ２４の補助サポータ爪２４ｂでカムシャフト１１の中央部近傍のメインジャーナルをカムシャフト１１の回転に対し回転自在に把持して補助サポートする。
【００３２】
（３）続いて、カム１１ａの切削工程に入るが、まずカムシャフト１１のカム１１ａにおけるカム面形状（プロフィル）の加工方法を図２，図３により説明する。図２において、カムシャフト１１はＣ軸回転駆動モータ２３によりそのカム１１ａの中心Ｏ1 （Ｃ軸）回りに、切削送りのための所定低速で等速度回転される。一方、フライスカッタ３２ａ，３２ａは、その中心Ｏ2 （Ｂ軸）の回りに回転される。
【００３３】
通常、カム１１ａの加工取代は、カムシャフト１１を一定速度で回転させて切削加工した場合、例えば図２に示すように、Ｃ軸を所定の角度で小分割した１ブロック毎の切削面積Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 …は、カム面１１ｂの形状（プロフィル）に従って、カム１１ａの回転位相により変化（増減）する。また、この回転位相角度に対する切削面積の変化をグラフで表わすと図３に示すようになり、切削面積が大きく変化しているのがわかる。従って、フライスカッタ３２ａ，３２ａをその中心Ｏ2 の回りに、従来のように等速回転させた場合、その加工切削負荷は切削面積の増分に比例して、増加することになる。この結果、切削面積が大きく変化するのに伴い加工誤差が大きくなる。このため、従来は、この加工誤差をあるレベルに維持するため、最大負荷時のフライスカッタ３２ａ，３２ａの１刃当りの取代を安全側に小さくとり、カムシャフト１１の一定の回転速度を低く押さえることで、カム加工の生産性を犠牲にしていた。
【００３４】
そこで、本発明の第１実施形態に係るカムシャフトのカム加工方法においては、カムシャフト１１をその軸であるＣ軸回りに等速度で回転させ、このＣ軸回転に同期させて、２基のフライスカッタ３２ａ，３２ａをこのＣ軸と平行なＢ軸回りにそれぞれ回転速度変化自在で、かつ前記Ｃ軸に直角のＸ軸方向にそれぞれ移動自在とした。そして、カムシャフト１１のカム面１１ｂ，１１ｂを切削中に、カムのリフトデータと取代とから、Ｃ軸を小分割し、所定の算式（例えば前述の従来例の特開平４−１７１１０９号公報に記載された算式）を用いて数値解析し求めた１ブロック毎の切削面積の変動値から、変動する切削負荷を求め、この変動する切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一（すなわち、カッタの１刃当たりの、カム面上の送り長さが略均一）となるように、左右の速度可変型カッタ主軸モータ３３，３３で前記それぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度を、ＮＣプログラム指示により最適制御して、カムシャフト１１の２つのカム１１ａ，１１ａを、それぞれの前記フライスカッタ３２ａ，３２ａで同時に加工するようにした。
そしてこの加工方法によった結果、上記の問題点が大幅に改善された。
【００３５】
次に実際の加工を説明すると、先ず、カッタ駆動ユニット３０をＺ軸移動させてフライスカッタ３２ａ，３２ａを、カムシャフト１１のいずれか所定の２つのカム１１ａ，１１ａの加工位置にそれぞれ位置決めし、前記のようにそれぞれ速度可変型モータ３３，３３によりフライスカッタ３２ａ，３２ａの回転速度を制御しながら、これらのカム１１ａ，１１ａをそれぞれ独立に同時加工する。そしてこの加工後に、順次続けて、カッタ駆動ユニット３０をＺ軸移動させてフライスカッタ３２ａ，３２ａを、他の２つのカム１１ａ，１１ａの加工位置にそれぞれ位置決めし、これらのカム１１ａ，１１ａを２個づつ順次同時加工し、すべてのカム１１ａ，１１ａを加工して、カムシャフト１１の加工を完了する。
【００３６】
（４）次いで、カッタ駆動ユニット３０をＸ軸およびＺ軸方向に移動させてフライスカッタ３２ａ，３２ａをカムシャフト１１から離してそれらの原点位置に後退させると共に、カムシャフト１１のＣ軸の回転角度位相（θ角度）を、Ｃ軸回転駆動装置２０で所定の位相原点に位置決めし、チャック２１ａをアンクランプしてカムシャフト１１の両端メインジャーナル部の把持を開放する。
そして、カム加工の完了したカムシャフト１１をチャック２１ａ内から取り出し、カムシャフト加工の全行程を完了する。
【００３７】
なお、上記の第１実施形態のカム加工方法においては、カム面１１ｂ，１１ｂを切削するのに、変動する切削負荷を求め、この変動する切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一（カッタの１刃当たりの、カム面上の送り長さが略均一）となるように、フライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度を、ＮＣプログラム指示により最適制御して、２つのカム１１ａ，１１ａを同時に加工する方法としたが、次のような別の加工方法によってもよい。
即ち、カムシャフト１１のカム面１１ｂ，１１ｂを切削中に、カムのリフトデータと取代とから、Ｃ軸を小分割し、所定の算式を用いて数値解析し求めた１ブロック毎の切削面積の変動値から、それぞれの切削負荷（すなわち切削面積）が大きくなる部分のみ、前記速度可変型カッタ主軸モータ３３，３３でそれぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度を上げる制御をＮＣプログラム指示により行って、カムシャフト１１の２つのカム１１ａ，１１ａをそれぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａで同時に加工する方法である。
【００３８】
さらに、上記の第１実施形態のカム加工方法においては、Ｃ軸を小分割し、この小分割ブロック毎の切削負荷を負荷検出手段により（例えば、速度可変型カッタ主軸モータ３３，３３の電流値などに基づき）検出し、この変動する検出切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一（カッタの１刃当たりの、カム面上の送り長さが略均一）となるように、それぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度をそれぞれ速度可変型カッタ主軸モータ３３，３３により最適制御するか、またはそれぞれの検出負荷が大きくなった部分のみ、それぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度を上げる制御を行って、２つのカム１１ａ，１１ａを同時に加工する方法としてもよい。
【００３９】
以上の、第１実施形態によるカムシャフト１１のカム１１ａの加工方法においては、そのカッタ３２をフライスカッタ３２ａとし、これを使用したミーリング加工方式として説明したが、これに限定されず、前記カッタ３２として円盤型の研削砥石３２ｂを採用し、研削加工方式としたカムシャフト１１のカム１１ａの加工方法としてもよい。
【００４０】
次に、図１，図４，図５および図６により、第２実施形態に係るクランクシャフト１２のピンジャーナル１２ａの加工方法を説明する。ここに、図４は本発明の第２実施形態に係るクランクシャフトのピンジャーナルにおける切削状態を示す図であり、図５は第２実施形態に係るクランクシャフトのピンジャーナルにおける切削送り速度の変化の説明図である。また、図６は第２実施形態に係るクランクシャフトのピンジャーナルにおける切削送り速度の変化を示す図である。
【００４１】
(１)先ず、ピンジャーナル１２ａの加工開始前に、本機の制御装置に、クランクシャフト１２の諸元、例えば、クランクシャフト１２の全長、ピンジャーナル１２ａの、長手方向位置（Ｚ軸位置）、１／２ストローク(Ｃ軸中心Ｏ3 からピンジャーナル中心Ｏ4 までの寸法、図４中のＥ寸法)、半径、位相、およびフライスカッタ３２ａの半径（カッタ３２中心Ｏ2 から刃具３１の刃先位置までの距離）などの値を入力設定する。
【００４２】
また、他の事前設定として、２基のＣ軸回転駆動装置２０，２０をレールの上を移動させることにより、左右の支持装置２１，２１の間隔をクランクシャフト１２の軸方向長さに合わせておく。
さらに、これら両支持装置２１，２１の間に設けた補助サポータ２４を、レール上を移動させて、クランクシャフト１２の中央部近傍の所定メインジャーナルの位置に移動し、補助サポータ爪２４ｂのクランプ準備をしておく。
【００４３】
（２）次に、加工対象のクランクシャフト１２を、本機の両側の支持装置２１，２１内に搬入し、それぞれの図示しないチャック三つ爪で、クランクシャフト１２の両端のメインジャーナル部を把持すると共に、クランクシャフト１２のＣ軸の回転角度位相（θ角度）を、Ｃ軸回転駆動装置２０で所定の位相原点に位置決めする。そして、切削負荷に抗するワークの曲げ剛性を上げるため、補助サポータ２４の補助サポータ爪２４ｂでクランクシャフト１２の中央部近傍のメインジャーナルをクランクシャフト１２の回転に対し回転自在に把持して補助サポートする。
【００４４】
（３）続いて、ピンジャーナル１２ａの切削工程に入るが、まず、この加工方法を図４，図５により説明する。
図４において、クランクシャフト１２はＣ軸回転駆動モータ２３によりその図示しないメインジャーナルの中心Ｏ3 （Ｃ軸）回りに、切削送りのための所定低速で等速回転され、加工対象であるピンジャーナル１２ａはその中心Ｏ4 がＣ軸中心から偏芯量Ｅ隔たった状態で、Ｃ軸を中心に回転される。一方、フライスカッタ３２ａ，３２ａは、その中心Ｏ2 （Ｂ軸）の回りに回転される。
通常、クランクシャフト１２のピンジャーナル１２ａの外周における平均送り速度Ｆは、Ｃ軸回転角度をα、Ｃ軸回転角度αに対する加工範囲をβ、カッタ３２ａのワーク（ここではクランクシャフト１２）への接触角度をγとし、Ｃ軸回転角度αの角速度を一定とした場合、図４および図５に示すように、α=βではないので、変動する（図４に示す角度位置ではピンジャーナル１２ａの外周における送り速度は、Ｃ軸回りの回転速度より速い）。
【００４５】
ここで、ピンジャーナル１２ａの外周における送り速度Ｆが変化する様子を、図５により詳しく説明する。
クランクシャフト１２は、そのメインジャーナルの中心Ｏ3 （Ｃ軸）回りに、加工対象であるピンジャーナル１２ａはその中心Ｏ4 がＣ軸から偏芯量Ｅだけ隔たった状態で、所定速度で等速回転している。図５(ａ)は、ピンジャーナル１２ａのフライスカッタ３２ａによるクランクシャフト１２の加工開始状態を示している。このとき、ピンジャーナル１２ａとフライスカッタ３２ａとの接点をＡ点とする。
次に図５(ｂ)において、クランクシャフト１２は、そのメインジャーナルの中心Ｏ3 回り（Ｃ軸時計回り）に９０°旋回し、ピンジャーナル１２ａとフライスカッタ３２ａとの接点はＢ点まで移動している。図中斜線を施した部分が加工済みのピンジャーナル１２ａ外径部で、この部分は（９０°−γ）の範囲が加工され、その送りは遅くなっている。
続いて図５(ｃ)において、クランクシャフト１２は、そのメインジャーナルの中心Ｏ3 （Ｃ軸）回りにさらに９０°旋回し、ピンジャーナル１２ａとフライスカッタ３２ａとの接点はＣ点まで移動している。この斜線部分はＢ点からＣ点までの加工済みのピンジャーナル１２ａ外径部で、（９０°＋γ）の範囲が加工されており、その送りは先の（９０°−γ）の範囲よりも速くなっている。
【００４６】
以上述べた、ピンジャーナル１２ａの外周における送り速度の変化状態を、横軸にワーク１のＣ軸回転角度を、縦軸に所定角度位置での送り速度と平均送り速度との速度比をそれぞれとって表わすと、図６のようになる。即ち、送り速度はＣ軸１回転当たり１回の周期で増減しているのが解る。
【００４７】
また、このピンジャーナル１２ａの外周における平均送り速度Ｆ_０(mm/min)は、カッタ回転数をｎ(１／min)、カッタ外周の刃間隔をｆ_０（mm/刃）、カッタの刃数をＫ（刃）とした場合、
Ｆ_０＝ｎｆ_０Ｋ …（１）
式で表わされる。しかし、実際は、ピンジャーナル１２ａの外周における送り速度Ｆが変動するので、カッタ回転数ｎを一定とした従来の加工方法では、カッタ外周の刃間隔が同一であるのにもかかわらず、ピンジャーナル１２ａの外周における１刃当りの送り長さｆ（即ち切削負荷に相当）はＦ値に比例して変動することになる。
Ｆ＝ｎｆＫ …（２）
【００４８】
以上の理由で、従来技術で述べたように、クランクシャフト１２を等速回転させて加工した場合、上述の送り変動による切削負荷変動が生じるが、この変動に伴い加工誤差も大きくなるので、従来は、この加工誤差をあるレベルに維持するために、フライスカッタ３２ａ，３２ａの一定の回転速度を低く押さえることで対応し、クランクシャフト加工の生産性をある程度犠牲にしていたのは否めなかった。
【００４９】
そこで、本発明の第２実施形態においては、この改善対応策として、創意工夫して下記の加工方法を発明し、この問題を解決した。
即ち、図４において、クランクシャフト１２をその軸であるＣ軸回りに、Ｃ軸駆動モータ２３により、切削送りのための低速で等速度回転させ、このＣ軸回転に同期させて、２基のフライスカッタ３２ａ，３２ａをこのＣ軸と平行なＢ軸回りにそれぞれ回転速度変化自在で、かつ前記Ｃ軸に直角方向のＸ軸にそれぞれ移動自在とした。そして、クランクシャフト１２のピンジャーナル１２ａ，１２ａを切削中に、Ｃ軸を小分割し、かつ所定の算式を用いて数値解析し求めた１ブロック毎の切削面積の変動値から、変動する切削負荷を求め、この変動する切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一（カッタの１刃当たりのピンジャーナル１２ａの外周における送り長さが略均一）となるように、左右の速度可変型カッタ主軸モータ３３，３３で前記それぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度を、ＮＣプログラム指示により最適制御して、クランクシャフト１２の２つのピンジャーナル１２ａ，１２ａを、それぞれの前記フライスカッタ３２ａ，３２ａで同時に加工するようにした。
そしてこの加工方法によった結果、上記の問題点が大幅に改善された。
【００５０】
次に実際の加工を説明すると、先ず、カッタ駆動ユニット３０をＺ軸移動させてフライスカッタ３２ａ，３２ａを、クランクシャフト１２のいずれか所定の２つのピンジャーナル１２ａ，１２ａの加工位置にそれぞれ位置決めし、前記のようにそれぞれ速度可変型モータ３３，３３によりフライスカッタ３２ａ，３２ａの回転速度を制御しながら、これらのピンジャーナル１２ａ，１２ａをそれぞれ独立に同時加工する。そしてこの加工後に、続いて、カッタ駆動ユニット３０をＺ軸移動させてフライスカッタ３２ａ，３２ａを、他の２つのピンジャーナル１２ａ，１２ａの加工位置にそれぞれ位置決めし、これらのピンジャーナル１２ａ，１２ａを２個づつ順次同時加工し、すべてのピンジャーナル１２ａ，１２ａを加工して、クランクシャフト１２の加工を完了する。
【００５１】
（４）次いで、カッタ駆動ユニット３０をＸ軸およびＺ軸方向に移動させてフライスカッタ３２ａ，３２ａをクランクシャフト１２から離してそれらの原点位置に後退させると共に、クランクシャフト１２のＣ軸の回転角度位相（θ角度）を、Ｃ軸回転駆動装置２０で所定の位相原点に位置決めし、チャック２１ａをアンクランプしてクランクシャフト１２の両端メインジャーナル部の把持を開放する。
そして、ピンジャーナル１２ａの加工完了したクランクシャフト１２をチャック２１ａ内から取り出し、クランクシャフト加工の全行程を完了する。
【００５２】
なお、上記の第２実施形態のクランクシャフト加工方法においては、ピンジャーナル１２ａ，１２ａを切削するのに、変動する切削負荷を求め、この変動する切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一となるように、フライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度を、それぞれ速度可変型モータ３３，３３へのＮＣプログラム指示により最適制御して、２つのピンジャーナル１２ａ，１２ａを同時に加工する方法としたが、次のような別の加工方法によってもよい。
即ち、クランクシャフト１２のピンジャーナル１２ａ，１２ａを切削中に、Ｃ軸を小分割し、所定の算式を用いて数値解析し求めた１ブロック毎の切削面積の変動値から、それぞれの切削負荷（すなわち切削面積）が大きくなる部分のみ、前記速度可変型カッタ主軸モータ３３，３３でそれぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度を上げる制御をＮＣプログラム指示により行って、クランクシャフト１２の２つのピンジャーナル１２ａ，１２ａをそれぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａで同時に加工する方法である。
【００５３】
さらに、上記の第２実施形態のクランクシャフト加工方法においては、Ｃ軸を小分割し、この小分割ブロック毎の切削負荷を負荷検出手段により（例えば、速度可変型カッタ主軸モータ３３，３３の電流値などに基づき）検出し、この変動する検出切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一（カッタの１刃当たりの、ピンジャーナル１２ａの外周における送り長さが略均一）となるように、それぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度をそれぞれ速度可変型モータ３３，３３により最適制御するか、またはそれぞれの検出負荷が大きくなった部分のみ、それぞれのフライスカッタ３２ａ，３２ａの切削回転速度を上げる制御を行って、２つのピンジャーナル１２ａ，１２ａを同時に加工する方法をとってもよい。
【００５４】
以上の、第２実施形態によるクランクシャフト１２のピンジャーナル１２ａの加工方法においては、そのカッタ３２をフライスカッタ３２ａとし、これを使用したミーリング加工方式として説明したが、これに限定されず、前記カッタ３２として円盤型の研削砥石３２ｂを採用し、研削加工方式としたクランクシャフト１２のピンジャーナル１２ａの加工方法としてもよい。
【００５５】
本発明は、上記実施形態のカムシャフトまたはクランクシャフトの加工方法により、次の特有の効果が得られる。
(１)本発明によると、カムシャフトまたはクランクシャフトの加工方法において、ワークをその軸回りに等速度で回転させ、このワーク回転に同期させて、このワーク軸と平行な軸回りに回転速度変化自在で、かつ、前記ワーク軸に直角の軸方向にそれぞれ移動自在とした２基のカッタを使用し、カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルを切削中に、変動する切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一となるように、前記それぞれのカッタの切削回転速度を制御して、カムシャフトの２つのカム、またはクランクシャフトの２つのピンジャーナルを、それぞれの前記カッタで同時に加工する方法としたので、２基のカッタを使用して、カムシャフトの２つのカムまたはクランクシャフトの２つのピンジャーナルをそれぞれの前記カッタで同時に加工でき、加工効率が上げられると共に、変動する切削負荷に対応して、加工個所毎に該切削負荷が略均一となるように、前記それぞれのカッタの切削回転速度を制御し、切削加工条件の最適な制御を行うことから、その結果としてさらに加工能率の向上が図れる。
【００５６】
また、変動する切削負荷に対応して、該切削負荷が略均一となるように、前記それぞれのカッタの切削回転速度を制御して、カムシャフトの２つのカムまたはクランクシャフトの２つのピンジャーナルにおいて、それぞれの等負荷切削が可能となり、負荷変動による機械系またはワークの振動、刃先のチッピングなどが発生することなく、極めて安定した切削加工ができるので、カム形状の加工精度が格段に良くし、ピンジャーナル１２ａの真円度が格段に良くなる。
さらに、等負荷切削を行うことから、従来のカッタ２頭式による機械の場合に発生していた負荷変動による工具刃先への悪影響がなく、極めて安定した切削加工ができるので、工具寿命の延長がはかれる。またこれにより、工具交換インターバルが長く取れることから、機械の稼働率の改善が期待できる。
【００５７】
（２）また本発明によると、カムシャフトまたはクランクシャフトの加工方法において、ワークをその軸回りに等速度で回転させ、このワーク回転に同期させて、このワーク軸と平行な軸回りに回転自在で、かつ、前記ワーク軸に直角の軸方向にそれぞれ移動自在とした２基のカッタを使用し、カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルを切削中に、それぞれの負荷が大きくなった部分のみ、前記それぞれのカッタの切削回転速度を上げる制御を行って、カムシャフトの２つのカムまたはクランクシャフトの２つのピンジャーナルをそれぞれの前記カッタで同時に加工する方法としたので、特にカムシャフトのカム切削の場合のように、ワーク等速回転中に特定の位相部分にのみ切削負荷の最大値が存在するような加工条件の場合、その部分のみカッタの切削回転速度を上げて切削負荷を軽減するといった、極めて簡易な制御方法で、上記（１）記載の効果と同様な、加工能率の改善および加工精度向上が得られる。
【００５８】
(３)また本発明によると、カッタにフライスカッタを採用することにより、カムシャフトのカムまたはクランクシャフトのピンジャーナルの加工に際し、これらワーク素材が鍛造または鋳物の黒皮状態の荒加工から、研削仕上げ加工前の中仕上げ加工まで一気に加工でき、その生産性を高くできる。
【００５９】
(４)さらに本発明によると、カッタとして研削砥石を採用することにより、カムシャフトのカムにおける研削加工に際し、カムプロフィルの形状加工精度を向上でき、またクランクシャフトにおけるピンジャーナルの研削加工に際し、ピンジャーナルの真円度を大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカムシャフトまたはクランクシャフト加工機の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るカムシャフトのカムの切削状態を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るカムシャフトのカムの切削面積の変化を示す図である。
【図４】第２実施形態に係るクランクシャフトのピンジャーナルの切削状態を示す図である。
【図５】クランクシャフトのピンジャーナルの切削送り速度の変化の説明図である。
【図６】クランクシャフトのピンジャーナルの切削送り速度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１…ワーク（カムシャフトまたはクランクシャフト）、１１…カムシャフト、１１ａ…カム、１１ｂ…カム面、１２…クランクシャフト、１２ａ…ピンジャーナル、２０…Ｃ軸回転駆動装置、２１…支持装置、２１ａ…チャック、２１ｂ…クランプシリンダ、２３…Ｃ軸回転駆動モータ、２４…補助サポータ、２４ａ…補助サポータ本体、２４ｂ…補助サポータ爪、３０…カッタ駆動ユニット、３１…刃具、３２…カッタ、３２ａ…フライスカッタ、３２ｂ…研削砥石、３３…速度可変型カッタ主軸モータ、３７…主軸歯車箱、４０…サドル、４１…Ｘ軸スライド、４１ａ…Ｘ軸駆動モータ、４２…Ｚ軸スライド、４２ａ…Ｚ軸駆動モータ、６０…ベッド。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a machining method capable of improving machining efficiency and machining accuracy in a camshaft cam or a crankshaft pin journal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a technique for improving the machining accuracy of a camshaft, for example, a camshaft equal load cutting method described in JP-A-4-171109 is known. This technique is a camshaft machining method in which the cam surface of the camshaft is cut by synchronously controlling the camshaft rotational speed and the cut amount of the cutter rotated by a constant rotation by an NC program. Numerically analyze the cutting area for each NC command block from lift data and machining allowance, and control the rotational speed of the camshaft so that the cutting area per unit time in each block is almost the same over the entire circumference. It is characterized by. As a result, the load during cutting is made uniform, and a reduction in machining accuracy due to load fluctuations can be prevented.
[0003]
Conventionally, regarding the processing accuracy of the pin journal outer diameter processing of the crankshaft, regarding the roundness, even if the rigidity of the machine itself is increased, the workpiece itself is bent by the cutting load during processing, and the amount of bending is also the rotation of the workpiece Since it differs in the phase direction, it is difficult to increase the machining accuracy by operating the machine side. In order to improve such problems, there are conventional examples such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-57285 and Japanese Patent No. 2691894.
[0004]
In the former Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-57285, a control device for a crankshaft mirror that processes the outer diameter of the pin journal while correcting roundness is proposed. The technology of this publication is based on a crankshaft mirror that rotates the cutter around the workpiece (crankshaft) fixed at both ends to process the outer diameter of the pin journal and main journal of the workpiece. As a reference, the workpiece is machined by controlling the cutter feed amount on the Y-axis. In the control process, the outer diameters of the pin journal and main journal are cut in advance under the same conditions, the cut portions are measured with a roundness measuring machine, and the roundness error for each angle is calculated from the measurement result. After creating a roundness correction amount for each predetermined angular position and storing it in the memory, the Y-axis servo motor is controlled based on this roundness correction amount to process the workpiece. .
[0005]
In addition, the latter patent No. 2691894 is an improved technique for inputting the data of the roundness correction subprogram in a short time with respect to the crankshaft machining technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-57285. There is a roundness correction technology for the outer diameter of the pin journal described in the issue. This technique relates to a technique of a crankshaft mirror that processes a pin journal and a main journal outer diameter of a work by rotating a cutter around a fixed work (crankshaft). The gist of the technology is that a swing drum that can swing around the rotation center by a swing motor is provided on a slide that can reciprocate in the Y-axis direction by a Y-axis feed motor. The crankshaft mirror provided with a rotary cutter for cutting a workpiece at the centered position is provided with the following four control means. First control means for controlling the machining of the workpiece based on the stored machining data. Second control means for inputting, storing and outputting machining data and roundness correction data for controlling the first control means. Measures the roundness of the machined part of a machined workpiece at a specified angle and has a means to input the measured value, and creates roundness correction data for the specified angle from the input measured value. 3rd control means to do. Fourth control means for proportionally distributing the roundness correction data for each predetermined angle to the roundness correction data for each set angle smaller than the predetermined angle, and converting the data into data for each processing division angle of the rotary cutter.
As a result, the user who uses the machine processes the main program (first control means) by creating a roundness correction subprogram (third control means) in advance on the manufacturer side. The workpiece can be machined simply by inputting the workpiece data, and the handling of the program is facilitated by dividing the machining program into a main program and a subprogram.
[0006]
Next, conventionally, as a technique for efficiently processing a camshaft cam, a cam mirror having two cutter heads that uses two cutters simultaneously and simultaneously processes two cams on the same camshaft is generally used. In this case, the rotation speeds of the two cams on the same workpiece axis cannot be changed individually. Therefore, the workpiece is rotated at a predetermined constant speed cutting rotation feed, and the milling cutter is cut. The two cams are processed at the same time by rotating at a constant rotational speed determined on the safe side in consideration of the maximum load condition at the time.
[0007]
Furthermore, as with the case of the above-mentioned cam machining, as in the case of the above-mentioned cam machining, conventionally, as a technique to increase the efficiency of pin journal machining of crankshafts, two cutters of the same crankshaft are simultaneously machined. A crankshaft mirror having so-called two cutter heads is generally employed. In this case, in a crankshaft mirror of the constant speed rotation type work, the pin journal is usually processed with a milling cutter that rotates at a constant rotational speed that is kept low on the safe side. The reason for this is that even if the workpiece is rotated at a constant speed, the cutting feed fluctuates due to the rotation phase of the workpiece (as will be described later), so that the cutting load fluctuates and the roundness becomes worse as a pin journal processing error. This is because, in consideration of the most unfavorable cutting conditions in which the feed fluctuation is the fastest and the cutting load is the largest, a constant cutter rotational speed is set low on the safe side.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique of the camshaft equal load cutting method described in JP-A-4-171109 has the following problems.
Recently, there has been a demand for improvement in the production efficiency of cam machining of a camshaft. As a solution, a cam mirror having two cutter heads that employs two cutters at the same time and simultaneously processes two cams on the same camshaft. There is a request.
However, when processing two cams of the same camshaft at the same time, even if the two cams have the same profile (cam shape), the phases around the camshaft axis are usually different. Like this conventional technology, the cutting area is numerically analyzed for each NC command block from the cam lift data and machining allowance, and the NC command value of the cutting rotation speed in each block is cut per unit time in each block. In the technology for controlling the rotational speed of the camshaft so that the area is substantially the same over the entire circumference, the rotational speeds of two cams with different phases on the same axis cannot be individually controlled. It is not possible to perform equal load cutting at the same time.
Therefore, in the above-described prior art, it has been impossible to improve the machining accuracy of the cam profile by increasing the machining efficiency by using two cutter heads and performing equal load cutting.
[0009]
Next, in order to efficiently process the pin journal of the crankshaft, the crankshaft mirror having two cutter heads is generally adopted as described above. Since the pin journal is machined by rotating at a predetermined constant rotation speed, the cutting load varies in proportion to the feed variation (described later) caused by the rotational phase of the workpiece. When this feed fluctuation occurs, the cutting load increases in the fast feed part, and the workpiece is displaced (bent), increasing the amount of relief of the workpiece (machined part) in the radial direction, resulting in an increased machining diameter, Since the cutting load is reduced in the slow feed portion, the machining diameter is reduced, and as a result, the roundness of the pin journal is deteriorated. For this reason, the rotational speed of the cutter is the rotational speed that is suppressed to the safe side in accordance with the most unfavorable cutting conditions in which the feed fluctuation is the fastest and the cutting load is the largest. That is, in this conventional technique, although two cutter heads are adopted and the machining efficiency is increased, the machining efficiency is still room for improvement because the cutter rotation speed is set low on the safe side. I could say there is.
[0010]
Conventionally, in order to improve the processing accuracy of the outer diameter of the pin journal of the crankshaft, in particular with regard to the roundness, even if the rigidity of the machine itself is increased, the workpiece itself is bent by the cutting load during processing, and the amount of bending is also reduced. It is difficult to increase the machining accuracy by operating the machine side because it differs in the rotation phase direction of the machine, and when the workpiece is cut at a constant rotation speed and the cutter is rotated at a constant speed The feed rate at the cutting position of the cutter at the pin journal outer diameter varies due to the difference in the rotation phase angle, and this causes a change in the cutting load, which makes it possible to feed at high speeds (increase the rotational speed of the workpiece). There are problems such as that it is difficult to improve productivity and that it is difficult to obtain high roundness of pin journal outer diameter processing due to the above two factors. Was Tsu.
In order to improve the processing accuracy in such problems, there are conventional examples such as Japanese Patent Laid-Open No. 54-57285 and Japanese Patent No. 2691894 as described above. However, this is not an aggressive machining control technique that does not cause an error, but merely corrects the roundness error caused by the above reason during machining. Therefore, it cannot be denied that there is a limit to the improvement of the processing accuracy.
[0011]
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a machining method that can improve machining efficiency and machining accuracy in a camshaft cam or a crankshaft pin journal. .
[0012]
[Means, actions and effects for solving the problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in the camshaft or crankshaft machining method, the camshaft or crankshaft is rotated at a constant speed around the respective C axes, and the C axis rotation is performed. The camshaft cam or crankshaft pin uses two cutters that are synchronized and rotatable around an axis parallel to the C axis and movable in the X axis direction perpendicular to the C axis. While cutting the journal, each Cutting load But big When In this method, control is performed to increase the cutting rotation speed of each cutter, and two cams of the camshaft or two pin journals of the crankshaft are simultaneously processed by the respective cutters.
[0013]
According to the first invention, since the above-described processing method is employed, two cams of the camshaft or two pin journals of the crankshaft can be processed simultaneously by the respective cutters using two cutters, so that the processing efficiency is increased. It is done. In addition, each Cutting load But big When Since the control to increase the cutting rotational speed of each cutter is performed, the maximum value of the cutting load is applied only to a specific rotational phase part during constant speed rotation of the workpiece, especially in the case of cam cutting of the camshaft. In the case of existing machining conditions, machining efficiency can be improved and machining accuracy can be improved with an extremely simple control method such as increasing the cutting rotation speed of the cutter only to reduce the cutting load.
[0016]
The second 2 Invention is the first Clearly The cutter is a camshaft or crankshaft machining method characterized in that milling is performed using a disk-type milling cutter having cutting edges arranged on the outer peripheral surface thereof.
[0017]
First 2 According to the invention, since the milling is performed by using a milling cutter as the cutter, when machining the camshaft cam or the crankshaft pin journal, these workpiece materials are forged or cast from rough machining in a black skin state, and then ground. Even mid-finishing before finishing can be processed at once and productivity can be increased.
[0018]
The second 3 Invention is the first Clearly The cutter is a camshaft or crankshaft machining method characterized by grinding using a disk-type grinding wheel.
[0019]
First 3 According to the invention, since the grinding is performed by using the grinding wheel for the cutter, the cam profile shape processing accuracy or the roundness of the pin journal can be improved when the cam shaft cam or the crankshaft pin journal is processed.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0021]
First, a schematic configuration of a camshaft or crankshaft processing machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view of a camshaft or crankshaft processing machine according to the present invention.
This machine is a milling machine for machining a workpiece 1 such as a camshaft cam or a crankshaft pin journal.
Two rotary drive devices 20, 20 that support both ends of the workpiece 1 (camshaft or crankshaft) to be processed and are rotationally driven by the rotary drive motors 23, 23 are provided on the left and right ends of the front surface of the bed 60. The rotary drive devices 20 and 20 are provided with both end portions of the workpiece 1 including chucks 21a and 21a located on the opposing surfaces and clamp cylinders 21b and 21b for driving the chucks 21a and 21a. Supporting devices 21 and 21 are provided for supporting each. The two rotary drive devices 20 and 20 are configured to be movable on a rail (not shown) in a direction parallel to the workpiece axis in order to adjust the distance between the left and right support devices 21 and 21 to the axial length of the workpiece 1. Yes.
[0022]
An auxiliary supporter 24 is provided between the support devices 21 and 21. The auxiliary supporter 24 is movable on the rail in the workpiece axis direction, and a predetermined main journal near the center of the workpiece 1 is provided. An auxiliary supporter body 24a that can be positioned at a position, and an upper part of the auxiliary supporter body 24a are provided to support the predetermined main journal portion by a centripetal clamp (not shown) without causing a shake with respect to the rotation of the workpiece 1. Auxiliary supporter claw 24b is provided.
[0023]
Two cutter drive units 30 and 30 are installed behind the support devices 21 and 21 and the work 1, and these two cutter drive units 30 and 30 are Z-axis drive motors 42a and 42a. And the X-axis slide motors 41a and 41a, the Z-axis slides 42 and 42 and the X-axis slides 41 and 41 are movable in the axial direction (Z-axis) and the perpendicular direction (X-axis) of the workpiece 1, respectively. They are placed on a pair of left and right saddles 40, 40, respectively.
[0024]
Further, milling cutters 32a and 32a each having cutters 31 and 31 detachably attached to the outer peripheral portions thereof as cutters 32 and 32 rotate on opposite surfaces of the two cutter driving units 30 and 30 in the Z-axis direction. It is provided freely.
The milling cutters 32a and 32a are provided in parallel to the C-axis by speed-variable cutter spindle motors 33 and 33 via reduction gears (not shown) in gear boxes 37 and 37, respectively. It is configured to be NC driven around the B axis, which is the axis, so that the rotational speed can be changed.
[0025]
In this embodiment, this machine is used as a milling machine for processing camshaft cams or crankshaft pin journals, and the cutter 32 employs a disk-type milling cutter 32a with cutting edges on the outer peripheral surface. However, this machine may be adopted as a grinding machine, and the cutter 32 may be a disk-type grinding wheel 32b in which abrasive grains are arranged on the outer peripheral surface as cutting edges.
[0026]
As described above, in the camshaft or crankshaft processing machine according to the present invention, the support device 21 for the workpiece 1 is the both-end support and the both-end drive for supporting both ends of the workpiece 1. One-side drive may be used, and the other end may be center-supported by a tailstock.
Further, in the case of the workpiece 1 having a short axial length, a method of only one end cantilever support and one side drive is also conceivable.
[0027]
Further, in this machine, a C-axis rotation drive device 20 that rotates the workpiece 1 (camshaft or crankshaft) at a constant speed around the C-axis by the C-axis rotation drive motor 23, and in synchronization with the rotation of the workpiece, Two cutters 32 and 32 that are rotated around the B-axis parallel to the C-axis so as to be capable of speed conversion and can be moved in the X-axis direction perpendicular to the C-axis by the X-axis drive motor 41a are used. When cutting the workpiece 1 (camshaft cam or crankshaft pin journal), the cutting rotational speed of the cutters 32 and 32 is converted so that the cutting load becomes substantially uniform in response to the varying cutting load. Control or each Cutting load But big Become A control device (not shown) is provided for controlling the cutting rotation speed of the respective cutters 32 and 32 only by the portions and simultaneously machining the workpiece 1 by the respective cutters 32 and 32.
[0028]
In addition, the control device controls the left and right C-axis rotation drive motors 23 and 23 so that the workpiece 1 is not twisted due to torque fluctuation when the workpiece 1 is rotated by the left and right C-axis rotation drive motors 23 and 23. In order to rotate synchronously, a rotation synchronization control function is provided.
[0029]
Next, a method for processing the cam 11a by the processing machine according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a view showing a cutting state of the cam of the camshaft according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing a change in cutting area of the cam of the camshaft according to the first embodiment.
[0030]
(1) First, before processing the cam 11a, the control device of this machine sends the specifications of the camshaft 11, for example, the total length of the camshaft 11, the profile of the cam 11a, and the longitudinal position of the cam 11a (Z-axis position). ), The phase of the cam 11a, and the radii of the cutters 32a and 32a (the distance from the cutter center to the cutting edge position of the blade 31) are input and set.
As another presetting, the distance between the support devices 21 and 21 is adjusted to the length of the camshaft 11 by moving the two C-axis rotation drive devices 20 and 20 on the rails.
Further, the auxiliary supporter 24 provided between the two support devices 21 and 21 is moved on the rail and moved to a predetermined main journal position in the vicinity of the central portion of the camshaft 11 to clamp the auxiliary supporter claw 24b. Get ready.
[0031]
(2) Next, the camshaft 11 to be processed is carried into the support devices 21 and 21 on both sides of the machine, and the main journal portions at both ends of the camshaft 11 are gripped by the respective three chuck claws (not shown). At the same time, the C-axis rotation angle phase (θ angle) of the camshaft 11 is positioned at a predetermined phase origin by the C-axis rotation drive device 20. Then, in order to increase the bending rigidity of the workpiece against the cutting load, the auxiliary supporter claw 24b of the auxiliary supporter 24 grips the main journal near the center of the camshaft 11 so as to be rotatable with respect to the rotation of the camshaft 11 and assist support. To do.
[0032]
(3) Subsequently, the cutting process of the cam 11a is started. First, a method of processing the cam surface shape (profile) of the cam 11a of the camshaft 11 will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, the camshaft 11 is rotated at a constant speed around a center O1 (C axis) of the cam 11a by a C axis rotation drive motor 23 at a predetermined low speed for cutting feed. On the other hand, the milling cutters 32a and 32a are rotated around the center O2 (B axis).
[0033]
Normally, the machining allowance of the cam 11a is obtained when the camshaft 11 is rotated at a constant speed for cutting, for example, as shown in FIG. 2, the cutting area S1 for each block obtained by subdividing the C axis by a predetermined angle. S2, S3... Change (increase / decrease) according to the rotational phase of the cam 11a according to the shape (profile) of the cam surface 11b. Further, when the change of the cutting area with respect to the rotational phase angle is represented by a graph, it is as shown in FIG. 3, and it can be seen that the cutting area is greatly changed. Therefore, when the milling cutters 32a and 32a are rotated at a constant speed around the center O2 as in the prior art, the machining cutting load increases in proportion to the increment of the cutting area. As a result, the machining error increases as the cutting area changes greatly. For this reason, conventionally, in order to maintain this machining error at a certain level, the machining allowance per blade of the milling cutters 32a, 32a at the maximum load is reduced to the safe side, and the constant rotational speed of the camshaft 11 is kept low. As a result, the productivity of cam processing was sacrificed.
[0034]
Therefore, in the cam machining method for the camshaft according to the first embodiment of the present invention, the camshaft 11 is rotated at a constant speed around its C axis, and two camshafts 11 are synchronized with this C axis rotation. The milling cutters 32a and 32a are each capable of changing the rotational speed about the B axis parallel to the C axis and movable in the X axis direction perpendicular to the C axis. Then, while cutting the cam surfaces 11b, 11b of the camshaft 11, the C-axis is subdivided from the cam lift data and the machining allowance, and a predetermined formula (for example, in the above-mentioned conventional Japanese Patent Laid-Open No. 4-171109). The fluctuating cutting load is obtained from the fluctuating value of the cutting area for each block obtained by numerical analysis using the described formula), and the cutting load is substantially uniform corresponding to the fluctuating cutting load (that is, The cutting rotational speeds of the milling cutters 32a and 32a are controlled by the left and right speed variable cutter spindle motors 33 and 33 so that the feed length on the cam surface per cutter blade is substantially uniform). The two cams 11a and 11a of the cam shaft 11 are processed at the same time by the milling cutters 32a and 32a, respectively, by optimal control according to program instructions.
As a result of this processing method, the above problems were greatly improved.
[0035]
Next, actual machining will be described. First, the cutter drive unit 30 is moved in the Z-axis direction so that the milling cutters 32a and 32a are respectively positioned at the machining positions of any two cams 11a and 11a on the camshaft 11. As described above, the cams 11a and 11a are simultaneously and independently processed while controlling the rotational speeds of the milling cutters 32a and 32a by the variable speed motors 33 and 33, respectively. After this processing, the cutter drive unit 30 is moved successively in the Z-axis to position the milling cutters 32a and 32a at the processing positions of the other two cams 11a and 11a, respectively. Each of the cams 11a and 11a is processed one by one in sequence, and the processing of the camshaft 11 is completed.
[0036]
(4) Next, the cutter drive unit 30 is moved in the X-axis and Z-axis directions to move the milling cutters 32a, 32a away from the camshaft 11 to their home positions, and the rotation angle of the C-axis of the camshaft 11 The phase (θ angle) is positioned at a predetermined phase origin by the C-axis rotation driving device 20, the chuck 21a is unclamped, and the gripping of the main journal portions at both ends of the camshaft 11 is released.
Then, the camshaft 11 that has undergone cam machining is taken out of the chuck 21a, and the entire process of camshaft machining is completed.
[0037]
In the cam machining method of the first embodiment described above, a cutting load that fluctuates is obtained to cut the cam surfaces 11b and 11b, and the cutting load is substantially uniform (corresponding to the fluctuating cutting load). The cutting rotation speeds of the milling cutters 32a and 32a are optimally controlled by NC program instructions so that the feed length on the cam surface per cutter blade is substantially uniform), and the two cams 11a and 11a are controlled. Although it was set as the method processed simultaneously, you may use another processing method as follows.
That is, during cutting of the cam surfaces 11b, 11b of the camshaft 11, the C-axis is subdivided from the cam lift data and machining allowance, and the cutting area of each block obtained by numerical analysis using a predetermined formula is obtained. From the variation value, each cutting load (ie cutting area) But big Become Only the portion is controlled by the NC program instruction to increase the cutting rotational speed of the milling cutters 32a and 32a by the variable speed cutter main spindle motors 33 and 33, and the two cams 11a and 11a of the camshaft 11 are milled. In this method, the cutters 32a and 32a are simultaneously processed.
[0038]
Further, in the cam machining method of the first embodiment, the C-axis is subdivided, and the cutting load for each subdivided block is detected by load detection means (for example, the current value of the variable speed cutter spindle motors 33, 33). In accordance with the detected cutting load that fluctuates, each cutting load is substantially uniform (the feed length on the cam surface per cutter blade is substantially uniform). The cutting rotation speeds of the milling cutters 32a and 32a are optimally controlled by the variable speed cutter spindle motors 33 and 33, respectively, or the respective detected loads But big became Only the part may be controlled by increasing the cutting rotational speed of the respective milling cutters 32a and 32a to simultaneously process the two cams 11a and 11a.
[0039]
In the above-described method for processing the cam 11a of the camshaft 11 according to the first embodiment, the cutter 32 is the milling cutter 32a, and the milling method using the cutter 32 is described. Alternatively, a disk-type grinding wheel 32b may be employed as a method for processing the cam 11a of the camshaft 11 in a grinding method.
[0040]
Next, a method for processing the pin journal 12a of the crankshaft 12 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 4, 5, and 6. FIG. FIG. 4 is a view showing a cutting state in the pin journal of the crankshaft according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a change in the cutting feed rate in the pin journal of the crankshaft according to the second embodiment. It is explanatory drawing. Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the change of the cutting feed rate in the pin journal of the crankshaft which concerns on 2nd Embodiment.
[0041]
(1) First, before starting the processing of the pin journal 12a, the control device of this machine sends the specifications of the crankshaft 12, for example, the total length of the crankshaft 12, the longitudinal position (Z-axis position) of the pin journal 12a, 1/2 stroke (dimension from C-axis center O3 to pin journal center O4, dimension E in FIG. 4), radius, phase, and radius of milling cutter 32a (distance from cutter 32 center O2 to cutting edge position of cutting tool 31) ) And other values.
[0042]
As another presetting, the distance between the left and right support devices 21 and 21 is adjusted to the axial length of the crankshaft 12 by moving the two C-axis rotation drive devices 20 and 20 on the rail. deep.
Further, the auxiliary supporter 24 provided between the two support devices 21 and 21 is moved on the rail and moved to a position of a predetermined main journal near the center of the crankshaft 12 to prepare for clamping the auxiliary supporter claw 24b. Keep it.
[0043]
(2) Next, the crankshaft 12 to be processed is carried into the support devices 21 and 21 on both sides of the machine, and the main journal portions at both ends of the crankshaft 12 are gripped by the respective three chuck claws (not shown). At the same time, the rotation angle phase (θ angle) of the C axis of the crankshaft 12 is positioned at a predetermined phase origin by the C axis rotation drive device 20. In order to increase the bending rigidity of the workpiece against the cutting load, the auxiliary supporter claw 24b of the auxiliary supporter 24 grips the main journal in the vicinity of the center of the crankshaft 12 so as to be rotatable with respect to the rotation of the crankshaft 12, thereby supporting the auxiliary. To do.
[0044]
(3) Subsequently, the cutting process of the pin journal 12a is started. First, this processing method will be described with reference to FIGS.
In FIG. 4, a crankshaft 12 is rotated at a predetermined low speed for cutting feed around a center O3 (C axis) of a main journal (not shown) by a C-axis rotation drive motor 23, and is a pin journal 12a to be processed. Is rotated about the C-axis with its center O4 spaced from the center of the C-axis by an eccentricity E. On the other hand, the milling cutters 32a and 32a are rotated around the center O2 (B axis).
Normally, the average feed speed F on the outer periphery of the pin journal 12a of the crankshaft 12 is such that the C-axis rotation angle is α, the machining range with respect to the C-axis rotation angle α is β, and the cutter 32a contacts the workpiece (here, the crankshaft 12). When the angle is γ and the angular velocity of the C-axis rotation angle α is constant, as shown in FIGS. 4 and 5, since α = β is not satisfied, it fluctuates (at the angular position shown in FIG. 4, the outer periphery of the pin journal 12a The feed speed at is faster than the rotation speed around the C axis).
[0045]
Here, how the feed speed F on the outer periphery of the pin journal 12a changes will be described in detail with reference to FIG.
The crankshaft 12 rotates around the center O3 (C axis) of the main journal, and the pin journal 12a to be machined rotates at a constant speed at a predetermined speed with the center O4 separated from the C axis by an eccentricity E. ing. FIG. 5A shows a state where machining of the crankshaft 12 is started by the milling cutter 32a of the pin journal 12a. At this time, a point of contact between the pin journal 12a and the milling cutter 32a is set to point A.
Next, in FIG. 5B, the crankshaft 12 turns 90 ° around the center O3 of the main journal (C-axis clockwise), and the contact between the pin journal 12a and the milling cutter 32a moves to point B. Yes. The hatched portion in the figure is the processed outer diameter portion of the pin journal 12a, and this portion is processed in the range of (90 ° −γ), and the feeding is slow.
Subsequently, in FIG. 5C, the crankshaft 12 further turns 90 ° around the center O3 (C axis) of the main journal, and the contact between the pin journal 12a and the milling cutter 32a has moved to the point C. . The hatched portion is the outer diameter portion of the pin journal 12a that has been processed from the point B to the point C. The range of (90 ° + γ) is processed, and the feed is more than the previous range of (90 ° −γ). It's getting faster.
[0046]
As described above, the change state of the feed speed on the outer periphery of the pin journal 12a, the horizontal axis represents the C-axis rotation angle of the workpiece 1, and the vertical axis represents the speed ratio between the feed speed and the average feed speed at a predetermined angular position. This is shown in FIG. That is, it can be seen that the feed rate increases and decreases at a cycle of once per rotation of the C-axis.
[0047]
Further, the average feed speed F on the outer periphery of the pin journal 12a ₀ (mm / min) is the cutter rotation speed n (1 / min) and the blade spacing on the cutter outer periphery is f ₀ (Mm / blade), when the number of cutter blades is K (blade)
F ₀ = Nf ₀ K ... (1)
It is expressed by a formula. However, in practice, the feed speed F on the outer periphery of the pin journal 12a varies, so that in the conventional processing method in which the cutter rotation speed n is constant, the pin journal 12a has the same blade interval on the cutter outer periphery. The feed length f per tooth on the outer periphery of the blade (that is, corresponding to the cutting load) varies in proportion to the F value.
F = nfK (2)
[0048]
For the above reasons, as described in the prior art, when machining is performed with the crankshaft 12 rotating at a constant speed, the cutting load fluctuation due to the above-mentioned feed fluctuation occurs, but the machining error also increases with this fluctuation. In order to maintain this machining error at a certain level, it was unavoidable that a certain rotational speed of the milling cutters 32a, 32a was kept low, and the productivity of crankshaft machining was sacrificed to some extent.
[0049]
Therefore, in the second embodiment of the present invention, as a countermeasure for improvement, the following processing method was invented ingenuity to solve this problem.
That is, in FIG. 4, the crankshaft 12 is rotated around the C axis, which is its axis, by a C axis drive motor 23 at a low speed for cutting feed, and in synchronization with the C axis rotation, The milling cutters 32a and 32a are each capable of changing the rotational speed about the B axis parallel to the C axis, and are movable on the X axis perpendicular to the C axis. Then, during cutting of the pin journals 12a and 12a of the crankshaft 12, the cutting load that fluctuates from the fluctuation value of the cutting area for each block obtained by subdividing the C axis and performing numerical analysis using a predetermined formula In response to the fluctuating cutting load, the left and right variable speed cutters are arranged so that the cutting load is substantially uniform (the feed length on the outer periphery of the pin journal 12a per blade of the cutter is substantially uniform). The spindle motors 33 and 33 optimally control the cutting rotational speeds of the milling cutters 32a and 32a in accordance with NC program instructions, and the two pin journals 12a and 12a of the crankshaft 12 are controlled by the milling cutters 32a and 32a. It was made to process at the same time.
As a result of this processing method, the above problems were greatly improved.
[0050]
Next, the actual machining will be described. First, the cutter drive unit 30 is moved in the Z axis, and the milling cutters 32a and 32a are respectively positioned at the machining positions of any two predetermined pin journals 12a and 12a of the crankshaft 12. As described above, the pin journals 12a and 12a are independently and simultaneously processed while the rotational speeds of the milling cutters 32a and 32a are controlled by the variable-speed motors 33 and 33, respectively. After this processing, the cutter drive unit 30 is then moved in the Z-axis direction to position the milling cutters 32a and 32a at the processing positions of the other two pin journals 12a and 12a, respectively. The two pin journals 12a and 12a are processed simultaneously in sequence, and the processing of the crankshaft 12 is completed.
[0051]
(4) Next, the cutter drive unit 30 is moved in the X-axis and Z-axis directions to move the milling cutters 32a, 32a away from the crankshaft 12 to their original positions, and the rotation angle of the C-axis of the crankshaft 12 The phase (θ angle) is positioned at a predetermined phase origin by the C-axis rotation drive device 20, the chuck 21a is unclamped, and the gripping of the main journal portions at both ends of the crankshaft 12 is released.
Then, the crankshaft 12 that has been processed by the pin journal 12a is taken out from the chuck 21a, and the entire crankshaft processing is completed.
[0052]
In the crankshaft machining method of the second embodiment described above, a fluctuating cutting load is obtained for cutting the pin journals 12a, 12a, and the cutting load is substantially uniform corresponding to the fluctuating cutting load. As described above, the cutting rotational speeds of the milling cutters 32a and 32a are optimally controlled by NC program instructions to the variable speed motors 33 and 33, respectively, and the two pin journals 12a and 12a are processed simultaneously. Alternatively, another processing method such as the following may be used.
That is, while cutting the pin journals 12a and 12a of the crankshaft 12, the C-axis is subdivided and numerical analysis is performed using a predetermined formula, and each cutting load ( Ie cutting area) But big Become Only the part is controlled by the NC program instruction to increase the cutting rotational speed of the milling cutters 32a and 32a by the variable speed cutter main spindle motors 33 and 33, and the two pin journals 12a and 12a of the crankshaft 12 are respectively controlled. In this method, the milling cutters 32a and 32a are simultaneously processed.
[0053]
Further, in the crankshaft machining method of the second embodiment, the C-axis is subdivided, and the cutting load for each subdivided block is detected by the load detection means (for example, the current of the variable speed cutter spindle motors 33, 33). In accordance with this detected detected cutting load, the cutting load is substantially uniform (the feed length on the outer periphery of the pin journal 12a per blade of the cutter is substantially uniform). The cutting rotation speeds of the respective milling cutters 32a and 32a are optimally controlled by the variable speed motors 33 and 33, or the respective detected loads But big became Only the portion may be controlled to increase the cutting rotational speed of the respective milling cutters 32a and 32a to simultaneously process the two pin journals 12a and 12a.
[0054]
In the above-described method for processing the pin journal 12a of the crankshaft 12 according to the second embodiment, the cutter 32 is the milling cutter 32a, and the milling method using the cutter 32 has been described. A disc-type grinding wheel 32b may be adopted as 32, and the processing method for the pin journal 12a of the crankshaft 12 may be a grinding method.
[0055]
In the present invention, the following specific effects can be obtained by the method for processing a camshaft or a crankshaft of the above-described embodiment.
(1) According to the present invention, in the camshaft or crankshaft machining method, the work is rotated at a constant speed around its axis, and the rotational speed is changed around an axis parallel to the work axis in synchronization with this work rotation. Two cutters that can be freely moved in the axial direction perpendicular to the workpiece axis are used to cope with varying cutting loads during cutting of camshaft cams or crankshaft pin journals. The cutting rotational speed of each cutter is controlled so that the cutting load becomes substantially uniform, and two cams of the camshaft or two pin journals of the crankshaft are simultaneously processed by the respective cutters. As a result, the two cams on the camshaft or the two pin journals on the crankshaft are each used with two cutters. The cutting rotational speeds of the respective cutters are controlled so that the cutting load is substantially uniform for each machining point in response to the varying cutting load, while simultaneously processing with the cutters. Since optimum control of the cutting conditions is performed, the machining efficiency can be further improved as a result.
[0056]
In addition, the cutting rotational speeds of the respective cutters are controlled so that the cutting loads become substantially uniform corresponding to the fluctuating cutting loads, so that the two cam journals of the camshaft or the two pin journals of the crankshaft , Each equal load cutting becomes possible, and extremely stable cutting can be performed without causing mechanical system or workpiece vibration due to load fluctuation, chipping of the blade edge, etc., so the cam shape machining accuracy is greatly improved, The roundness of the pin journal 12a is remarkably improved.
In addition, since constant load cutting is performed, there is no adverse effect on the tool edge due to load fluctuations that occurred in the case of a conventional two-cutter machine, and extremely stable cutting can be performed, thus extending the tool life. Peeled off. Moreover, since the tool change interval can be taken long by this, improvement of the operation rate of the machine can be expected.
[0057]
(2) Further, according to the present invention, in the camshaft or crankshaft machining method, the workpiece is rotated at an equal speed around its axis, and can be rotated around an axis parallel to the workpiece axis in synchronization with the rotation of the workpiece. And two cutters each movable in an axial direction perpendicular to the workpiece axis, and each load during cutting of the camshaft cam or crankshaft pin journal is used. But big became Since only the portion is controlled to increase the cutting rotational speed of the respective cutters, the camshaft two cams or the crankshaft two pin journals are processed simultaneously by the respective cutters. In the case of machining conditions where the maximum value of the cutting load exists only in a specific phase part during constant-speed rotation of the workpiece, as in the case of cam cutting, the cutting rotational speed of the cutter is increased only in that part to reduce the cutting load. With an extremely simple control method, such as the above, improvement in machining efficiency and improvement in machining accuracy similar to the effect described in (1) above can be obtained.
[0058]
(3) Further, according to the present invention, by using a milling cutter as a cutter, when machining a camshaft cam or a crankshaft pin journal, these workpiece materials are forged or cast from rough machining in a black skin state, and then ground. It is possible to process at a stretch up to the intermediate finishing before finishing, and the productivity can be increased.
[0059]
(4) Further, according to the present invention, by using a grinding wheel as a cutter, the cam profile cam can be ground and the cam profile can be shaped more accurately, and the pin journal can be ground on the crankshaft. The roundness of the journal can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a camshaft or crankshaft processing machine according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a cutting state of the cam of the camshaft according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a change in the cam cutting area of the camshaft according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a cutting state of a pin journal of a crankshaft according to a second embodiment.
FIG. 5 is an explanatory view of a change in cutting feed rate of a pin journal of a crankshaft.
FIG. 6 is a diagram showing a change in a cutting feed rate of a pin journal of a crankshaft.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Workpiece | work (camshaft or crankshaft), 11 ... Camshaft, 11a ... Cam, 11b ... Cam surface, 12 ... Crankshaft, 12a ... Pin journal, 20 ... C-axis rotational drive device, 21 ... Support device, 21a ... Chuck, 21b ... Clamp cylinder, 23 ... C-axis rotation drive motor, 24 ... Auxiliary supporter, 24a ... Auxiliary supporter body, 24b ... Auxiliary supporter claw, 30 ... Cutter drive unit, 31 ... Cutting tool, 32 ... Cutter, 32a ... Milling cutter 32b ... grinding wheel 33 ... speed variable cutter spindle motor 37 ... spindle gear box 40 ... saddle 41 ... X axis slide 41a ... X axis drive motor 42 ... Z axis slide 42a ... Z axis drive motor 60 ... Bed.

Claims

In the camshaft or crankshaft processing method,
The camshaft (11) or the crankshaft (12) is rotated at a constant speed around the C axis as the respective axes,
In synchronization with the C-axis rotation, two cutters (32, 32) are used which are each rotatable around an axis parallel to the C-axis and movable in the X-axis direction perpendicular to the C-axis. cam of the camshaft (11) (11a, 11a) or pin journals (12a, 12a) of the crankshaft (12) during cutting, when the respective cutting load is increased, the respective cutter (32, 32) to increase the cutting rotation speed, the two cams (11a, 11a) of the camshaft (11) or the two pin journals (12a, 12a) of the crankshaft (12) are respectively connected to the cutters (32). 32), the camshaft or the crankshaft is processed at the same time.

2. The camshaft according to claim 1, wherein the cutter (32, 32) performs milling using a disk-type milling cutter (32 a, 32 a) having a cutting edge disposed on an outer peripheral surface thereof. Crankshaft processing method.

The camshaft or crankshaft machining method according to claim 1, wherein the cutter (32, 32) is ground by using a disk-type grinding wheel (32b, 32b).