圆形孔加工方法和圆形孔加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及圆形孔加工方法和圆形孔加工装置。
【背景技术】
[0002]以往，在汽车的制造工序中，做法是，对发动机的气缸体的孔进行切削加工，之后，将气缸头、曲轴箱等组装在气缸体内。
[0003]这里，由于收容在孔内的活塞是截面呈正圆形形状的，因而以孔的截面形状成为接近正圆的状态的方式进行切削加工。
[0004]然而，即使将气缸体的孔加工成截面呈正圆形形状，当组装了气缸头、曲轴箱等时，也导致孔的形状变形。这样，当孔变形时，成为在使用发动机时的孔和活塞之间的滑动阻力增大的要因，发动机有可能无法发挥期望的性能。
[0005]因此，当对气缸体的孔进行加工时，安装模仿气缸头的模型头来进行孔的加工，当孔的加工结束时，取下模型头。
[0006]然而，每当加工气缸体的孔时，都进行模型头等的安装、取下，存在生产性大幅下降的问题。
[0007]为了解决该问题，提出了以下的方法(参照专利文献1、2)。g卩，首先，将模型头安装到气缸体上，通过机床将孔加工成截面呈正圆形形状。然后，从气缸体上取下模型头。于是，消除了由模型头的组装引起的应力，因而孔的形状发生变形而成为截面呈非正圆形。测定该截面呈非正圆形形状的孔的整体形状，生成NC (数控)数据。
[0008]具体地说，该NC数据是这样得到的:针对取下模型头而使截面呈非正圆形形状的孔，沿着孔的轴线隔开预定的间隔设定测定点，测定在各测定点处的孔的截面形状。
[0009]之后，根据所生成的NC数据，以不安装模型头的方式进行未加工的气缸体的钻孔加工，形成非正圆形形状的孔。
[0010]这样，即使在气缸体上不安装模型头而对孔进行加工，当安装气缸头时，孔也为正圆形形状。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]【专利文献1】日本特开2007- 313619号公报
[0014]【专利文献2】国际公开第2009/125638号公报
【发明内容】
[0015]发明要解决的课题
[0016]根据专利文献1、2的方法，尽管可以以在安装气缸头时为正圆形形状的方式对气缸体的孔进行加工，然而近年，要求进一步想办法提高加工精度。即，在气缸体的钻孔加工(切削加工)中，按压刃具进行切削，因而工件被刃具按压。当刃具的按压力(以下称为加工负载)变大时，在工件产生弹性变形，导致加工精度下降。因此，要求想办法防止因这样的加工负载而导致的加工精度的下降。
[0017]这里，加工负载根据刃具的磨耗程度而不同，尽管对于磨耗少的刃具，加工负载小，然而对于磨耗大的刃具，加工负载变大。因此，每当磨耗变大时，都考虑将刃具更换为新刃的应对，而更换频度增大，带来成本上升，因而不一定是优选的。并且，还考虑了减小切削的余量、减少加工负载的应对，然而减小余量，相应地对其他工序产生影响。即，有以下需要等:将切削工序分割成粗加工工序、精加工工序这样的多个工序，在切削工序之后进行的研磨工序中增大余量，导致整体的循环时间增大。
[0018]本发明是鉴于上述的问题而作成的，本发明的目的是提供一种与刃具的磨耗无关而能够精度良好地进行加工的圆形孔加工方法和圆形孔加工装置。
[0019]用于解决课题的手段
[0020](1) 一种圆形孔加工方法，对工件(例如，后述的气缸体)加工圆形的孔，其特征在于，所述圆形孔加工方法包括:取得与加工工件时施加给刃尖(例如，后述的切削刀13的刃尖)的加工负载对应的加工负载数据的工序(例如后述的加工负载数据取得部401所执行的工序)；
[0021]利用通过所述工序取得的加工负载数据和工件的每个部位(例如，切削刀13的刃尖接触的圆周上的部分、工件的深度)的刚性数据(例如，后述的弹性变形量)，预测工件的加工形状的工序(例如后述的加工形状预测部402所执行的工序)；以及以形成使通过所述工序预测的加工形状相对于目标形状反转而得到的反转形状的方式对工件进行加工的工序(例如后述的电动机控制部403所执行的工序)。
[0022]根据(1)的圆形孔加工方法，取得与施加给刃尖的加工负载对应的加工负载数据，利用该加工负载数据，加进工件产生的弹性变形来预测工件的加工形状。然后，使该预测的加工形状相对于目标形状反转，对工件进行加工。由此，可以伴随加工负载的增大抵消基于工件产生的弹性变形的误差。
[0023]其结果是，与刃尖的磨耗程度无关，可以精度良好地对工件加工圆形的孔。并且，可以抑制刃尖的更换频度，可以将成本抑制得低。并且，也无需根据刃尖的磨耗程度减小切削的余量，可以抑制循环时间，可以提高生产性。
[0024](2)根据(1)所述的圆形孔加工方法，其特征在于，取得所述加工负载数据的工序是:根据对紧前的工件进行加工时的扭矩变动，取得所述加工负载数据。
[0025]根据(2)的圆形孔加工方法，由于可以根据扭矩变动通过预定的运算取得加工负载数据，因而无需预先准备主数据。
[0026](3)根据(1)所述的圆形孔加工方法，其中，具有使工件的加工台数与跟刃尖的磨耗量对应的加工负载数据关联起来而成的主数据(例如，后述的加工台数负载对应表405)，取得所述加工负载数据的工序是:通过从所述主数据读出与加工台数对应的加工负载数据来取得所述加工负载数据。
[0027]根据(3)的圆形孔加工方法，若暂时准备合适的主数据，则可以自动进行加工。
[0028](4)根据(1)至(3)中的任一项所述的圆形孔加工方法，其特征在于，所述加工是使用钻孔用刃具来进行的。
[0029]根据(4)的圆形孔加工方法，在使用刃尖的磨耗显著的钻孔用刃具的加工中，与刃尖的磨耗无关而可以提高加工精度，是优选的。
[0030](5) 一种圆形孔加工装置(例如，后述的非正圆形孔加工装置1)，其对工件(例如，后述的气缸体)加工圆形的孔，其特征在于，所述圆形孔加工装置包括:加工负载数据取得部(例如，后述的加工负载数据取得部401)，其取得与加工工件时施加给刃尖(例如，后述的切削刀13的刃尖)的加工负载对应的加工负载数据；加工形状预测部(例如，后述的加工形状预测部402)，其利用所取得的加工负载数据和工件的每个部位(例如，切削刀13的刃尖接触的圆周上的部分、工件的深度)的刚性数据(例如，后述的弹性变形量)，预测工件的加工形状；以及电动机控制部(例如，后述的电动机控制部403)，其以形成使所预测的加工形状相对于目标形状反转而得到的反转形状的方式对工件进行加工。
[0031](6)根据(5)所述的圆形孔加工装置，其特征在于，所述加工负载数据取得部根据对紧前的工件进行加工时的扭矩变动取得所述加工负载数据。
[0032](7)根据(5)所述的圆形孔加工装置，其特征在于，具有使工件的加工台数与跟刃尖的磨耗量对应的加工负载数据关联起来而成的主数据(例如，后述的加工台数负载对应表405)，所述加工负载数据取得部通过从所述主数据读出与加工台数对应的加工负载数据来取得所述加工负载数据。
[0033](8)根据(5)至(7)中的任一项所述的圆形孔加工装置，其特征在于，所述圆形孔加工装置是使用了钻孔用刃具的加工装置。
[0034]根据(5)?⑶的圆形孔加工装置，取得与⑴?⑷相同的效果。
[0035]发明的效果
[0036]根据本发明，与刃具的磨耗无关而可以精度良好地对工件进行加工。
【附图说明】
[0037]图1是本发明的一个实施方式的非正圆形孔加工装置的概略结构图。
[0038]图2是示出所述实施方式的非正圆形孔加工装置的凸轮的突出量的示意图。
[0039]图3是示出所述实施方式的非正圆形孔加工装置的凸轮角度和切削刀的突出量之间的关系的图。
[0040]图4是示出所述实施方式的非正圆形孔加工装置的控制装置的功能结构的框图。
[0041]图5是示意性示出加工台数、刃尖的磨耗和加工负载的关系的图。
[0042]图6是示意性示出加工负载与工件的弹性变形量(刚性数据)之间的关系的图。
[0043]图7是示出工件的弹性变形量与工件的深度之间的关系的图。
[0044]图8是从工件的弹性变形量预测的加工形状、使加工形状相对于目标形状反转得到的反转形状、以及工件的目标形状的剖视图。
[0045]图9是示出所述实施方式的非正圆形孔加工装置的处理流程的流程图。
【具体实施方式】
[0046]以下，根据附图对本发明的一个实施方式进行说明。
[0047]图1是本发明的一个实施方式的非正圆形孔加工装置1的概略结构图。
[0048]非正圆形孔加工装置1例如向作为工件的汽车发动机的气缸体的孔中插入加工头10，进彳丁钻孔加工。
[0049]该非正圆形孔加工装置1具有:旋转驱动机构20，其使加工头10旋转；进退机构30，其使该旋转驱动机构20进退；控制装置40，其控制这些机构；真圆度测定器51，其测定工件的孔的内径形状；以及上位计算机52，