• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1992007690A1
    申请号:PCT/JP1991/001502
    申请日:1991-11-01
    公开日:1992-05-14
    发明作者:Masanori Hazama
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:B24B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] カ ム シ ャ フ 卜 加工 に お け る 切削方法
    [0003] 発明 の技術分野
    [0004] こ の発明 は、 全周 に B つ て ほぼ均一な厚 さ の取代 （仕 上げ代） を有す る よ う に予め形成 さ れた ワ ー ク を、 外周 面に所望の カ ム面を有す る カ ム シ ャ フ ト に加工す る 際の 切削方法 に関 し 、 特 に切削時 に ワ ー ク に かか る 切削負荷 の変動力《低減せ し め ら れ る カ ム シ ャ フ ト カ IJェ に お け る 等 負荷切削方法 に 関す る 。 ，
    [0005] 発明 の背景技術
    [0006] 従来、 内燃機関な ど に 使用す る カ ム シ ャ フ ト を ワ ー ク か ら 切削 に よ っ て加工す る 場合、 カ ム特有の外周面形状 の た め に ワ ー ク に かか る 削負荷 は そ の外周 面位置 （ ヮ — ク の 回転角 ） に従 っ て大き く 変動す る 。 そ し て、 こ の 切削負荷の変動量 と ワ ー ク の 回転角 と の関係は複雑 な 計 算を必要 と す る 。 こ の た め従来で は前記関係の数値解析 は行な われず、 ワ ー ク 回転逨度を いずれの 回転角 に お い て も 常 に一定 に保つ状態で、 単 に 回転速度を遅 く 設定 し て切削が行な われて い る 。
    [0007] ま た 、 切削時に負荷変動 に よ っ て ワ ー ク に僮かな変形 が発生 し て も 、 加工精度 に及ぶ影響が比較的少な い加ェ 条件を選 び出 し て、 そ の条件下で切削が行な われて い る し か し 、 こ の 切削手法で も 加工精度が悪 く な る 場合 に は、 加ェ精度の悪い 回転角 部 に お け る ワ ー ク の 回転速度 を測定デ一 夕 に基づい て変化 さ せ る こ と に よ っ て、 そ の 部分の 切削負荷を増大 ま た は減少 さ せ、 それに よ つ て ヮ — ク を故意 に変形 さ せ なが ら 切削す る手法が行な われて い る 。
    [0008] し力、 し 、 ワ ー ク の 回転速度を常 に一定に保 っ て ワ ー ク を切削す る 従来の前記第 1 切削方法では、 切削負荷の変 動 に よ っ て切削中 に ワ ー ク が変形 し て、 加工精度が悪化 す る と 共に 、 ワ ー ク の 回転速度が遅 い た め生産性が低い な どの不具合があ っ た。
    [0009] ま た、 加工精度を向上 さ せ る た め に、 測定デー タ に基 づい て ワ ー ク の 回転速度を部分的に変化 さ せ る 従来の前 記第 2 手法や、 創成運動の デー タ を変更す る 手.法では、 多 く の工数を必要 と す る な ど、 準備の た め多 く の時間を 費 し て作業能率が低下す る 不具合があ る 。
    [0010] 発叽の概要
    [0011] 本発明 は上記 し た事情 に鑑みてな さ れた発明であ っ て そ の 目 的 は、 作業能率を低下 さ せ る こ と な く 加工精度を 向上 さ せ る た め に、 切削時に ワ ー ク に かかる 切削負荷の 変動を低 '减 さ せ る こ と がで き る カ ム シ ャ フ ト 加工 に お け る 切削方法を提供す る こ と であ る 。
    [0012] 上記 目 的を達成す る た め に 、 本発明 の主な る 態様によ れば、 全周 に亘 つ て ほ ぼ均一な厚 さ の取代を有す る よ う に予め形成 さ れた ワ ー ク を、 そ の 回転速度 と 力 ッ 夕 の 切 込み量 と を N C プ ロ グラ ム に基づい て同期制御す る こ と に よ っ て、 外周面 に カ ム 面を有す る カ ム シ ャ フ 卜 に 加工 す る カ ム シ ャ フ 卜 加工 に お け る 切削方法であ っ て、
    [0013] . ( a ) ワ ー ク の全周 を予め定め た等分角 （等回転角 ） で複数個の ブ ロ ッ ク 〖こ分割す る こ と と 、
    [0014] ( b ) ワ ー ク の リ フ 卜 デ一 夕 と 】 K代の寸法 と 力、 ら 各 1 ブ ロ ッ ク 毎 に 切削面積を数値解析-す る こ と と 、 そ し て、 ( c ) 各 1 ブ ロ ッ ク に お け る ー ク の 回転速度 に 関す る N C 指令値を、 各 1 ブ ロ ッ ク で の単位畤問 当 た り の 削 ΠΠ積力《 ワ ー ク 全周 の 全 プ ロ ッ ク に亘 つ て ほ ぼ同一 と な る よ う に 、 制御 し な 力《 ら ワ ー ク を 1¾削す る こ と 、
    [0015] の各 ス テ ッ プを含む こ と を特徴 と す る カ ム シ ャ フ ト 加工 に お け る 切削方法が提供 さ れ る 。
    [0016] 前述 し た態様の 切削方法 に よ れば、 ワ ー ク の如何 な る 回転角 部 に お い て も 切削負荷が均一化 さ れ、 負荷変動が 低減 さ れ る ので、 作業能率を低下 さ せ る こ と な く 加工精 度を向上 さ せ る こ と がで き る 。
    [0017] ま た 、 測定 デー タ に基づ い て ワ ー ク の 回転速度を変更 し た り 、 創成運動 デ 夕 を変更す る 場合 に比較 し て、 加 ェ精度の捕正 に 要す る 時 jが大幅 に短縮で き る と 共 に 、 ワ ー ク の全周 に亘 つ て切削時の負荷変動が低減で き る た め、 ワ ー ク の回転速度 と 関係す る 切削送 り 速度を早め る こ と がで き 、 よ っ て生産性の 向上 も 図れ る よ う に な る 。
    [0018] 前記な ら びに他の本発明 の 目 的、 態様、 そ し て利点は 本発明 の原理に合致す る 好適な具体例が実施例 と し て示 さ れてい る 以下の記述お よ び添附の 図面 に関連 し て説明 さ れる こ と に よ り 、 当該技術の熟達者 に と っ て明 ら か に な る であ ろ う 。
    [0019] 図面の簡 ί]ίな説明
    [0020] 図 1 Α 乃至図 1 C は本発明の ¾削方法に関す る 作用 の 順序をそ れぞれ示す説明図であ り 、
    [0021] 図 2 は 力 ッ 夕 に よ っ て ワ ー ク を切削 し て カ ム面を形成 し てい る状態を示す説明図であ り 、
    [0022] 図 3 は ワ ー ク 全周 を複数個の プ ロ ッ ク に等分化 し た 際 の各 1 プ ロ ッ ク 毎の切削面積を示す線図で あ り 、
    [0023] 図 4 は カ ム リ フ ト の測定結果を示す誤差線図であ り 、 図 5 は制御系の ブ ロ ッ ク 線図であ り 、
    [0024] 図 6 乃至図 9 は 1 プ ロ ッ ク 後の切削面積及び指令回転 送 り 速度を求め る た め の手順を示すそ れぞれ説明図であ り 、 そ し て、
    [0025] ' 図 1 0 は切削面積 と 指令回転送 り 速度の変動比を示す 線図であ る 。
    [0026] 好 ま し い具体例の詳細 な説明
    [0027] 以下、 本発明 の一具休例が添付の 図面を参照 し なが ら 詳細 に説明 さ れ る 。
    [0028] 図 1 A 乃至図 1 C に関連 し て、 本発明 の切削方法の順 序がま ず説明 さ れる 。
    [0029] 全周 に亘 つ て ほぼ均一な厚 さ の取代 （仕上げ代） S T K を有す る ワ ー ク 1 は、 図 1 A に示 さ れ る よ う に、 カ ツ 夕 2 の長手割 出 し可能な 図示の 姿勢で そ の 中心 0 i 力《 Y 軸 上 に位置す る よ う に配置 さ れて お り 、 カ ツ タ 2 力《 ワ ー ク 1 の取代 （仕上げ代） に エ ア カ ツ ト 量を加え た 位置 X j ま で早送 り で ワ ー ク に接近せ し め ら れ る 。 こ の と き の ヮ ― ク の 回転角 位相 は、 形成 さ れ る べ き カ ム面 1 a の べ一 ス 円側 に お い て、 カ ム 面 1 a の頂点 に対 し 5 。 傾 け た 位 置 に割 出 さ れて い る 。
    [0030] じい て、 図 1 B に示 さ れ る よ う に 、 ワ ー ク が時計方向 に角 度 5 ° 回車云 さ せ ら れ る 間 に カ ツ タ 2 力《 カ ム面 1 a の ベ ― ス 円 の頂点に相 当す る 位置 X 2 ま で距離 X だけ送 ら れ最初の 切込み加工が行な われ る 。 こ の時の 切削面積を 第 2 図 に示す よ う に S 。 と す る
    [0031] 上記切込み加ェ に よ る 取代 S T K の最初の切削が終了 し た点が、 ワ ー ク 1 が カ ム 頂点の反対側に割出 さ れた 位 置で あ り 、 こ の点力、 ら 本発明 の 切削方法 に よ る 口 一 タ リ 加ェが図 1 し に 7J " よ う に進 め ら れて行 く 。
    [0032] 図 2 に 、 カ ム シ ャ フ 卜 に形成 さ れ る べ き ヮ ー ク 1 の 力 ム面 1 a が矢印 a t 方向 （反時計方向 ) へ回 "9— る 力 ッ タ 2 に よ つ て ¾J削 さ れ る 状態が示 さ れ る 。 図示の ^削方 法に よ れば、 カ ム面 1 a の 全周 が当分割 α で n 個 （ n は 3 6 0 / a で求め ら れ る 整数） の ブ ロ ッ ク に分割 さ れ、 力、つ ワ ー ク 1 が回転角 a " Ά 2 方向 （時計方向） へ順次 回転 さ せ ら れ た と き 、 カ ツ 夕 2 に よ つ て切削 さ れ る 各 ブ
    [0033] D ッ ク 毎の 切削面積 s 2 , S 3 , … S „ に 従 っ て 一 ら —
    [0034] 後述す る N C 装置に よ っ て各 プ ロ ッ ク 每の ワ ー ク 回転速 度及びカ ツ タ 2 の切込み量 （送 り 寸法） が制御 さ れ る 。
    [0035] すな わ ち 1 ブ ロ ッ ク 毎の切削面稹 S ！ , S 2 … は カ ム 面 l a の形状 （ プ ロ フ ィ ノレ） に よ っ て図 3 に示すよ う に 変化す る こ と 力、 ら 、 従来の よ う に ワ ー ク 1 を一定速度で 回転 さ せて切削加工 し た場合、 図 4 に示すよ う に切削面 積が大 き く 変化す る の に伴い加工誤差 も大 き く な る 。
    [0036] そ こ で こ の発明で は図 4 に示す カ ム リ フ ト デー タ と 取 代の寸法 b と か ら 、 N C 指令の 1 ブ ロ ッ ク 毎の切削面積 S 1 , S 2 … を数値解析 し て、 各ブ ロ ッ ク に お け る ヮ ー ク 回転速度の N C 指令値を、 各 ブ ロ ッ ク での単位時間当 た り の 切削面積が全周 に亘 つ てほぼ同一 と な る よ う に設 定 し た も ので あ る 。
    [0037] 図 5 は上記切削方法を実施す る ため の制御系を示す ブ ロ ッ ク 線図で、 リ フ ト デー タ 及び取代 S T K の厚 さ b を コ ン ピ ュ ー タ 3 へ入力す る と 、 コ ン ピ ュ ー タ 3 内で N C 指令の.1 プ ロ ッ ク 毎の ^削面稷が演算 さ れ、 ワ ー ク の全 周加工中 に ^お け る 各プ ロ ッ ク 毎の単位時間当 た り の切削 面積が ほぼ一定 と な る よ う な ワ ー ク 回転速度指令運動か ら な る N C プ ロ グラ ムが 自 動作成 さ れて N C 装置 4 へ出 力 さ れる 。
    [0038] N C 装置 4 は コ ン ピ ュ ー タ 3 よ り 入力 さ れた N C プ ロ グラ ム を も と に サ ー ボモ ー タ よ り な る 主軸モ ー タ 5 及び カ ツ 夕 送 り モー タ 6 力《制御 さ れ る よ う に な っ て い る 。 、 ロ ー ラ タ ぺ ッ 卜 7 の半径を R デー タ が = Q ( A ) と し て与 プ ロ フ ィ ル r = r ( Θ ) を求 め る
    [0039] 2 R C R + ΰ )
    [0040] + ( R + J
    [0041] ( R + ί ) 2 + ( ) 2 d a
    [0042] ①
    [0043] ② 取代を S T K と し た と き 、 取代を含ん だ カ ム の素材形 状を L = L ( Θ ) と し 、
    [0044] L = r + b ③ と す る 。
    [0045] ま た 力 ム形状を切削加工す る 際の カ ツ タ 2 と ワ ー ク 1 の 回転角 の関係 は図 7 に示す図力、 ら 、 C : カ ツ 夕 半径、 Z ： ヮ 一 ク 中心 と 力 ッ タ 中心間距離、 Φ ： ワ ー ク の 回転 角 と す る と 、 点 P 部を加工す る 場合の ワ ー ク 1 の 回転角 ( ø ) と カ ツ タ 2 の切込み寸法 （ Z ) は
    [0046] 2 c
    [0047] Z + c +
    [0048] + ( — ) 2 ④ d Θ d
    [0049] C
    [0050] d Θ
    [0051] Φ θ n 一 i
    [0052] d
    [0053] z + ( )
    [0054] d Θ ⑤ と な る 。 さ ら に 図 8 及び図 9 に よ り ワ ー ク 1 を等分角毎に 回転 さ せた と き の 各角度に お け る 切削面積を求め る 。
    [0055] ま ず図 8 に お け る Q の座標を求め る 。
    [0056] ( 1 ) ワ ー ク の 回転 に お け る カ ッ タ ー 中心点 0 。 に対 す る垂直線 と カ ツ タ 及び カ ム シ ャ フ ト の接触点 Ρ と の 間 の角度を とす る 。
    [0057] s i n { φ - Θ )
    [0058] ζ φ + s n ( )
    [0059] ( 2 ) に対 し d e g 加算 し た時、 カ ッ タ ー刃先円 と の 交点を T と す る 。
    [0060] ( 3 ) そ の時の T と ワ ー ク 中心 を通 る 直線 X — と の なす角 を G A N と す る 。
    [0061] ( 4 ) 点 S を S = r ( G A N ) + b で表わす。
    [0062] ( 5 ) 0 ！ T = 0 1 S と な る ま で d e g を増加 さ せてい き そ の時の点を Q と し座標を （ X l ， y ！ ) と す る 。
    [0063] ( 6 ) 点 P の座標の （ x 。 ， y 。 ） と す る 。
    [0064] ( 7 ) 図 9 に お い て ワ ー ク 1 の 回転角 を等分角 ひ と し て
    [0065] 0 = 0 〜 3 6 0 。 ま で （ P ! , Q 1 ) … を求め る 。
    [0066] ( 8 ) □ P ！ Q ！ P 2 Q 2 の面積を求め、 こ れを ワ ー ク 1 の m 番 目 の プ ロ ッ ク に お け る 切削面積 と す る 。
    [0067] つ ま り 切削加工時の N C プ ロ グ ラ ム の指令 は角度 な 毎 に行 う も の で あ る 。
    [0068] ま た カ ム面 1 a 全周 の分割角度を α 、 ベー ス 円 内径を
    [0069] R Β 1 8 0 ° 部分の 回転送 り 速度を F B 、 切削面積を
    [0070] S B と す る と 、
    [0071] ( 1 ) 1 8 0 （ 1 8 0 + α ) 。 間の 切削時間を
    [0072] 2 π X R Β X a
    [0073] T Β =
    [0074] 3 6 0 x F Β
    [0075] ( 2 ) こ の時の単位時間当 り 切削面積を
    [0076] B S B B
    [0077] ( 3 ) . ワ ー ク 回転角 と そ の時の 切削面積を S i
    [0078] ( 4 ) ワ ー ク 回転角 と そ の時の ワ ー ク の 回転送 り 速度を F i 'と す る 。
    [0079] F i = S B Z S i x F B と な り 、 各角 度毎の N C プ ロ グ ラ ム上の 回転送 り 速度 と し て F i を指令す る こ と に よ り 、 各 1 ブ ロ ッ ク での単位時 当 り の 切削面積を全周 に 亘 り ほ ぼ同一 と す る こ と 力 で き る 。
    [0080] な お図 1 0 に 1 ブ ロ ッ ク 毎の 切削面積 と 指令回転送 り 速度変化比 F i の関係を示す。
    权利要求:
    Claims
    求の範囲
    全周 に亘 つ て ほ ぼ均一な厚 さ の取代を有す る よ う に予 め形成 さ れた ワ ー ク を、 そ の回転速度 と 力 ッ 夕 の切込み 量 と を N C プ ロ グラ ム に基づいて同期制御す る こ と に よ つ て、 外周面に カ ム而を有す る カ ム シ ャ フ 卜 に加工す る カ ム シ ャ フ ト カ []ェに お け る 切削方法であ っ て、
    ( a ) ワ ー ク の 全周 を予め定め た等分角 （等回転角 ） で複数個のブ ロ ッ ク に分割す る こ と と 、
    ( b ) ワ ー ク の リ フ ト デー タ と 取代の寸法 と か ら 各 1 プ ロ ッ ク 毎に切削面積を数値解析す る こ と と 、 そ し て、 ( c ) 各 1 ブ ロ ッ ク に お け る ワ ー ク の 回転速度に関す る N C 指令値を、 各 1 ブ 口 ッ ク での単位時間当 り の切削 面積が ワ ー ク 全周 の 全 ブ 口 ッ ク に亘 つ て ほぼ同一 と な る よ う に、 制御 し な力《 ら ヮ ー ク を切削する こ と 、
    の 各ス テ ッ プを含む こ と を特徴 と す る カ ム シ ャ フ ト 加工 'に お け る 切削方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US6775586B2|2004-08-10|Numerical controller
    JP2749197B2|1998-05-13|コンピュータ数値制御装置におけるサーボ追従誤差のダイナミック補正方法及びその利用による固定サイクル
    US4186529A|1980-02-05|Programmably controlled method for grinding end cutting tools and the like
    SU1530085A3|1989-12-15|Способ обработки однозаходного или многозаходного черв кообразного или резьбообразного издели и устройство дл его осуществлени
    US4550532A|1985-11-05|Automated machining method
    US4791575A|1988-12-13|Method for generating axis control data for use in controlling a grinding machine and the like and system therefor
    CN1134319C|2004-01-14|在分度过程中切削齿轮的方法
    JP3101341B2|2000-10-23|細長い端部の機械加工方法
    EP1217483B1|2008-05-28|Bearbeitungseinrichtung und Maschinensteuerprogramm
    US8234958B2|2012-08-07|Toolholder
    US5713253A|1998-02-03|Rotational machining method
    DE112013006980B4|2018-12-27|Numerische Steuerungseinrichtung
    US6647314B2|2003-11-11|Numerically controlled system and numerical control method
    US8195325B2|2012-06-05|Numerical controller having oscillating operation function capable of changing speed in optional section
    TWI480113B|2015-04-11|變齒厚蝸桿型刀具及其加工方法
    US20070179661A1|2007-08-02|Method and program for calculating maximum depth of cut without self-excited vibration of cutting tool
    DE60130374T2|2008-05-29|Automatische drehbank, verfahren ihrer steuerung und einrichtung zu ihrer steuerung
    US5953233A|1999-09-14|Process of generating discrete points defining cutter path, so as to meet selected workpiece machining requirements
    DE112008003859T5|2011-06-01|Numerisches Steuerverfahren und numerische Steuervorrichtung
    JP4531023B2|2010-08-25|クランクシャフトの加工方法、クランクシャフトの加工装置、制御装置およびプログラム
    US6729936B1|2004-05-04|Apparatus for measuring dimensional errors of eccentric cylinder by utilizing movement of measuring member held in contact with such eccentric cylinder
    JP4666675B2|2011-04-06|数値制御旋盤におけるワークの加工方法
    KR100221043B1|1999-09-15|수치제어장치
    US9696707B2|2017-07-04|Method of controlling tool orientation and step-over distance in face milling of curvilinear surfaces
    CN104102171A|2014-10-15|一种球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    KR970003149B1|1997-03-14|
    DE4192708T0||
    JPH04171109A|1992-06-18|
    KR930702120A|1993-09-08|
    DE4192708T1|1993-10-07|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPS5944178B2|1975-07-01|1984-10-27|Toyoda Machine Works Ltd||
    JPS52101796A|1976-09-25|1977-08-26|Musashi Seimitsu Kogyo Kk|Device for creating constant peripheral speed of work|
    US4373301A|1977-07-26|1983-02-15|The Newall Engineering Company Limited|Cam machining|
    JPS6130862B2|1978-06-20|1986-07-16|Toyoda Machine Works Ltd||
    JPS5554167A|1978-10-13|1980-04-21|Komatsu Ltd|Device for working cam|
    JPS569156A|1979-06-29|1981-01-30|Gendron Sa|Cam machine working device which is precise and its cutting speed is constant|
    JPS6354512B2|1980-02-12|1988-10-28|Toyoda Machine Works Ltd||WO2001030534A2|1999-10-27|2001-05-03|Unova U.K. Limited|Constant spindle power grinding method|
    CN101844324A|2010-05-11|2010-09-29|常州工学院|避免盘形凸轮表面产生接刀痕的方法|
    CN102049719A|2010-09-13|2011-05-11|湖南宇环同心数控机床有限公司|一种凸轮轴数控磨削加工方法|DE2822346C2|1978-05-22|1985-09-05|Gfm Gesellschaft Fuer Fertigungstechnik Und Maschinenbau Gmbh, Steyr, At||
    JPS62157908A|1985-12-30|1987-07-13|Mitsubishi Electric Corp|Control method for numerical controller|
    JPS6384845A|1986-09-24|1988-04-15|Toyoda Mach Works Ltd|Method of machining non-true circular workpiece|JPH06254710A|1993-03-03|1994-09-13|Komatsu Ltd|カムシャフトの加工方法|
    CN106180835A|2016-08-05|2016-12-07|深圳市欣天科技股份有限公司|一种复杂异形轴的加工方法|
    法律状态:
    1992-05-14| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE KR US |
    1993-10-07| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 4192708 Country of ref document: DE Date of ref document: 19931007 |
    1993-10-07| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 4192708 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP29544790A|JPH04171109A|1990-11-02|1990-11-02|Uniform load cutting method for cam shaft|
    JP2/295447||1990-11-02||KR93701295A| KR970003149B1|1990-11-02|1991-11-01|캠 샤프트 가공시의 절삭방법|
    [返回顶部]