专利名称：作业机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及在能够与主轴一体地旋转的刀架上安装有两个以上的工 具的作业机械。
背景技术：
一般情况下，使用各种经由安装在刀架上的工具、例如加工工具对 工件实施加工处理的工作机械(作业机械)。例如，在构成发动机体的气 缸的镗削加工中，需要以精密级高精度地对内筒径尺寸进行加工。因此， 通常，镗削加工分成粗镗加工(粗加工)、半精镗加工(半精加工)以及 精镗加工(精加工)这三个工序的加工来进行。
在这种镗削加工中，特别是在精镗加工中，必须形成高精度的加工 直径，利用单刃进行加工。但是，在利用量产设备进行的精镗加工中， 由于利用单一的刀尖进行加工，因此上述刀尖的磨损显著，从而加工直 径变小。因此，需要根据由刀尖磨损引起的加工直径的变化对上述刀尖 位置进行调节，维持恒定的镗削加工直径。
因此，例如考虑使用在专利文献l中公开的圆筒内表面的加工装置。 该加工装置的特征在于，将粗加工用的刀具和精加工用的刀具分别设置 在镗削加工用的加工头的前端外周的相互对置的位置，并且设有弹性保 持器部，通过在与上述加工头的中心轴线正交的方向且在从上述精加工 用的刀具朝向粗加工用的刀具的方向施加压力，该弹性保持器朝该方向 移动变形并使上述各刀具朝该方向移动。进而，在该专利文献1中，加 工装置紧凑且具有刚性，能够高精度地使刀具位置移动(修正)。
专利文献l:日本特开2003 — 311517号公报
然而，在上述的加工头中，形成为这样的构造当想要对磨损了的
刀尖进行调节时，镗杆相对于主轴在半径方向移动。当镗杆在半径方向移动时，该镗杆的重心位置也移动。因此，在加工头或者镗杆中产生的 离心力也变动。
近年来，在气缸的镗削加工中，通过刀具的材料种类的改进，高速 加工成为可能，伴随于此，主轴的转速变高。其结果是，不能忽视在镗 杆中产生的离心力的影响，谋求一种即便刀尖修正移动也能够抑制离心 力的变化的镗削加工装置。
发明内容
本发明就是对应于这种要求而完成的，其目的在于提供一种作业机 械，该作业机械能够在刀架的径向对安装在刀架上的工具进行位置调节， 且能够尽可能地阻止离心力的变化，高效地执行高精度的作业。
本发明具备刀架，其能够与主轴一体地旋转；环状弹性保持器部， 其一端紧固在所述刀架上，另一端形成开放端部，并且在所述开放端部 侧一体地设有用于安装两个以上的工具的两个以上的安装部和连接于至 少两个所述安装部并朝旋转轴线侧延伸的梁部；以及加压机构，其在所 述刀架的轴向进退而对所述梁部加压，由此能够在将所述环状弹性保持 器部的重心位置维持在所述旋转轴线上的状态下，使所述开放端部侧变 形而对至少两个所述工具的距所述旋转轴线的距离进行调节。
并且，优选梁部构成连接在安装部的内壁上且通过环状弹性保持器 部的轴心位置的圆弧状梁部，通过加压机构在轴向对所述圆弧状梁部加 压，由此开放端部能够弹性变形为椭圆形状。
进一步，优选作业机械具备两个第一工具，它们安装在弹性变形 为椭圆形状的开放端部的短轴侧；以及两个第二工具，它们安装在所述 开放端部的长轴侧。
进一步，优选作业机械设定成在通过加压机构对环状弹性保持器 部赋予加压力的状态下，第一工具的回转轨迹的直径比第二工具的回转 轨迹的直径大。
并且，优选加压机构利用流体压力对环状弹性保持器部赋予加压力， 并且，在不对环状弹性保持器部赋予由所述流体压力产生的加压力的状态下，第一工具和第二工具自动恢复到中立位置。
进一步，第一工具是对工件的内周面进行第一加工的第一加工刀具， 第二工具是在所述第一加工之后对所述内周面进行第二加工的第二加工 刀具。
进一步，优选梁部构成连接在安装部的内壁上的圆弧状梁部，通过 利用加压机构在轴向对所述圆弧状梁部加压，由此开放端部能够弹性变 形为三角形状或多边形状。
并且，优选与弹性变形为三角形状或多边形状的开放端部的角部对 应地安装工具。
在本发明所涉及的作业机械中，当通过加压机构对环状弹性保持器 部加压时，在将该环状弹性保持器部的重心位置维持在旋转轴线上的状 态下，开放端部侧变形。此时，在开放端部上经由安装部安装有两个以 上的工具，并在刀架的径向对两个以上的所述工具进行位置调节(修正)。
因此，例如对安装在弹性变形为椭圆形状的开放端部的短轴侧的工 具彼此、或者安装在所述开放端部的长轴侧的工具彼此进行位置修正， 使其距离旋转轴心距离相等，因此重心不会移动。由此，特别是在高速 旋转时，也能够高效且可靠地执行高精度的作业。
图1是作为本发明第一实施方式的作业机械的工作机械的立体说明图。
图2是上述工作机械的剖视说明图。
图3是构成上述工作机械的环状弹性保持器部的主视说明图。 图4是上述环状弹性保持器部的立体说明图。 图5是半精加工的说明图。
图6是进行上述半精加工时的上述环状弹性保持器部的主视说明图。
图7是精加工的说明图。
图8是构成本发明第二实施方式的工作机械的环状弹性保持器部的立体说明图。
图9是构成上述工作机械的环状弹性保持器部的主视说明图。 标号说明
IO...工作机械；16...主轴；20...刀架；22a.,.气体通路；24、 70,,.环 状弹性保持器部；24a.,.开放端部；26a、 26b.,.半精加工刃；28a、 28b、 74a 74c…精加工刃；32...加压机构；34...气压缸部；36...液压缸部； 50、 72…环体;52a、 52b、 54a、 54b、 76a 76c…刀库(bank)部；56、 78...梁部。
具体实施例方式
图1是作为本发明第一实施方式的作业机械的工作机械10的立体说 明图，图2是上述工作机械10的剖视说明图。
工作机械10具备主体部12，壳体14以能够滑动的方式装配在该主 体部12上。主轴(主轴)16经由轴承18以能够旋转的方式设在壳体14 中，刀架20以装卸自如的方式安装在上述主轴16上。
如图2所示，在壳体14中，沿着主轴16的轴心配设有气体导管22， 在该气体导管22内形成有与未图示的气体供给源连通的气体通路22a。
在刀架20上装配有环状弹性保持器部24，该环状弹性保持器部24 的一端紧固在上述刀架20上，另一端形成开放端部24a。在开放端部24a 侧安装有两个以上的工具、例如半精加工刃(第一加工刀具)26a、 26b 以及精加工刃(第二加工刀具)28a、 28b (参照图3)。在刀架20上设有 加压机构32，该加压机构32能够在上述刀架20的轴向(箭头A方向) 进退而对环状弹性保持器部24加压，由此使开放端部24a变形成椭圆形 状。
加压机构32具备与气体通路22a连通的气压缸部34和配置在上述 气压缸部34的下游的液压缸部36。气压缸部34具有与气体通路22a连 通的气压液压转换室38，第一活塞40以滑动自如的方式配置在该气压液 压转换室38中。通过弹簧42朝从液压缸部36离开的方向推压第一活塞 40。第一活塞40的活塞杆40a以进退自如的方式配设在构成液压缸部36 的液压室44中。第二活塞46以滑动自如的方式配置在液压室44中。第 二活塞46的活塞杆46a突出地配置在环状弹性保持器部24内。
如图2 图4所示，环状弹性保持器部24大致形成圆柱状，且设有 紧固在刀架20的前端的圆板状基座部48。环体50设在基座部48上，在 上述环体50的开放端部24a侧的端部形成有第一刀库部(安装部)52a、 52b和第二刀库部(安装部)54a、 54b，半精加工刃26a、 26b以更换自 如的方式安装在第一刀库部52a、 52b中，精加工刃28a、 28b以更换自 如的方式安装在第二刀库部54a、 54b中。
当通过加压机构32向箭头Al方向对环状弹性保持器部24加压时， 开放端部24a弹性变形为椭圆形状，并且，半精加工刃26a、 26b安装在 上述开放端部24a的短轴侧，另一方面，精加工刃28a、 28b安装在上述 开放端部24a的长轴侧。
具体而言，第二刀库部54a、 54b通过朝环体50的内部(旋转轴线 侧)延伸的圆弧状梁部56而一体化。梁部56能够弹性变形，在加压机 构32不作用加压力的状态下，半精加工刃26a、 26b配置在与半精加工 直径D1对应的位置，另一方面，精加工刃28a、 28b配置在比与上述半 精加工直径D1对应的位置还靠内侧的位置。
梁部56的底部56a在被第二活塞46的活塞杆46a沿轴向加压时变 形，从而安装在第二刀库部54a、 54b中的精加工刃28a、 28b朝半径外 侧移动而配置在与精加工直径D2对应的位置。
另一方面，第一刀库部52a、 52b并不直接与梁部56相连，而且与 第二刀库部54a、 54b具有90度的相位差。因此，当对梁部56施加箭头 Al方向的加压力时，第一刀库部52a、 52b朝与第二刀库部54a、 54b的 移动方向相反的方向、即半径内侧移动。因此，安装在第一刀库部52a、 52b中的半精加工刃26a、 26b朝半径内侧移动而配置在比与精加工直径 D2对应的位置还靠内部的位置。
以下，对以这种方式构成的第一实施方式的工作机械10的动作进行 说明。
8首先，当通过半精加工刃26a、 26b对筒体(例如发动机的气缸体) 60的孔部60a进行半精加工时，不对气体通路22a供给加压气体。因此， 如图5和图6所示，由于未对梁部56施加由活塞杆46a产生的加压力， 因此半精加工刃26a、 26b配置在与半精加工直径Dl对应的位置，另一 方面，精加工刃28a、 28b配置在比与上述半精加工直径Dl对应的位置 还靠内侧的位置。
因此，当主轴16在未图示的旋转驱动源的作用下旋转时，刀架20 与环状弹性保持器部24 —体地旋转。在环状弹性保持器部24的开放端 部24a，半精加工刃26a、 26b配置在与半精加工直径Dl对应的位置。因 此，半精加工刃26a、 26b对筒体60的孔部60a进行半精加工，另一方 面，精加工刃28a、 28b配置在上述孔部60a的内侧而不会对半精加工造 成干涉。
如上所述，在孔部60a的半精加工结束后，从未图示的气体供给源 对气体通路22a供给加压气体。该加压气体被供给到气压缸部34，从而 第一活塞40在气压液压转换室38中朝箭头A1方向移动。因此，第一活 塞40的活塞杆40a进入构成液压缸部36的液压室44中，第二活塞46 通过液压朝箭头Al方向移动，由此上述第二活塞46的活塞杆46a朝箭 头Al方向对构成环状弹性保持器部24的梁部56的底部56a加压。
在环状弹性保持器部24中，梁部56弹性变形，由此， 一体形成在 上述梁部56上的第二刀库部54a、 54b朝半径外侧移动(参照图7)。此 时，安装在第二刀库部54a、 54b中的精加工刃28a、 28b朝半径外侧移 动而配置在与精加工直径D2对应的位置(参照图3)。另一方面，安装 在第一刀库部52a、 52b中的半精加工刃26a、 26b朝半径内侧移动而配 置在比与上述精加工直径D2对应的位置还靠内部的位置。
进而，在主轴16的旋转作用下，刀架20与环状弹性保持器部24 — 体地旋转，此时，精加工刃28a、 28b对简体60的孔部60a进行精加工， 另一方面，半精加工刃26a、 26b配置在上述孔部60a的内侧从而不会对 精加工造成干涉。
在该情况下，在第一实施方式中，当环状弹性保持器部24通过加压机构32被朝箭头Al方向加压时，上述环状弹性保持器部24的开放端部 24a弹性变形为椭圆形状。即，安装在第一刀库部52a、 52b中的半精加 工刃26a、26b朝半径内侧移动相同的尺寸，同时，安装在第二刀库部54a、 54b中的精加工刃28a、 28b朝半径外侧移动相同的尺寸。
因此，环状弹性保持器部24在将该环状弹性保持器部24的重心位 置维持在旋转轴线上的状态下，在刀架20的径向对半精加工刃26a、 26b 和精加工刃28a、 28b进行位置调节(修正)。由此，能够得到下述效果 刀架20能够高效地对筒体60执行高精度的加工作业。
特别地，在气缸的镗削加工中，即便主轴16的转速升高，也能够尽 可能地抑制由半精加工刃26a、 26b和精加工刃28a、 28b的刀尖位置修 正弓1起的离心力的变化，能够良好地进行高速加工。
并且，在第一实施方式中，为了进行精加工，具备两个精加工刃28a、 28b。因此，能够将一个刃例如精加工刃28a作为先行精加工刃，并将另 -一个刃例如精加工刃28b作为最终的精加工刃，能够使该最终的精加工 刃的加工余量为稳定的最小加工余量来执行高精度的镗削加工。
另外，通过利用活塞杆46a对梁部56加压时产生的环体50的弹性 变形，进行半精加工刃26a、 26b和精加工刃28a、 28b朝径向的修正移 动。因此，在环状弹性保持器部24中不会引起滑动摩擦，不存在伴随着 修正动作的滑动阻力，能够容易地执行高精度的修正移动。特别地，当 刀架20高速旋转时，在各部分上作用有大的离心力，但是由于不存在滑 动阻力，因此具有能够进行顺畅的修正移动的优点。
另外，环体50朝径向变形的变形量与对梁部50加压的力存在比例 关系。由此，能够通过基于外部控制器的压力控制对精加工刃28a、 28b 的修正移动量的调节进行细微的控制，能够进行开环方式的控制。
另外，在第一实施方式中，加压机构32具备气压缸部34和液压缸 部36，但是并不限于此。例如，也可以采用在马达的旋转作用下进退的 加压杆等。另外，加压介质除了气体之外还可以使用冷却剂等各种介质。
并且，通过加压机构32朝箭头Al方向对环状弹性保持器部24的梁 部56加压，但是并不限定于此，例如也可以通过朝与箭头Al方向相反
10的方向对上述梁部56加压来使上述环状弹性保持器部24的直径缩小。
图8是构成本发明的第二实施方式的工作机械的环状弹性保持器部
70的立体说明图，图9是上述环状弹性保持器部70的主视说明图。另外， 环状弹性保持器部70代替环状弹性保持器部24使用在第一实施方式的 工作机械10中。
环状弹性保持器部70大致形成圆柱状，且在基座部48上设有环体 72。在环体72的开放端部24a侧的端部形成有刀库部(安装部)76a、 76b以及76c，精加工刃74a、 74b以及74c相互离开相等的角度(120°) 以更换自如的方式安装在刀库部76a、 76b以及76c中。
刀库部76a、 76b以及76c通过朝环体72的内部延伸的圆弧状梁部 78而一体化。梁部78能够弹性变形，当通过第二活塞46的活塞杆46a 在轴向对该梁部78加压时，环体72的开放端24a变形为大致三角形状。 因此，安装在刀库部76a、 76b以及76c中的精加工刃74a、 74b以及74c 朝半径外侧移动相同的尺寸而配置在与精加工直径对应的位置。
在以这种方式构成的第二实施方式中，当不对梁部78赋予加压力 时，精加工刃74a、 74b以及74c例如配置在与半精加工直径Dl对应的 位置。另一方面，当对梁部78赋予加压力时，精加工刃74a、 74b以及 74c朝半径外侧移动相同的尺寸而配置在与精加工直径D2对应的位置。
因此，使用单一的环状弹性保持器部70执行半精加工和精加工，并 且在将该环状弹性保持器部70的重心位置维持在旋转轴线上的状态下， 能够在刀架20的径向对精加工刃74a、 74b以及74c进行位置调节(修 正)。由此，能够得到下述效果刀架20能够高效地对筒体60执行高精 度的加工作业。
另外，在第二实施方式中，构成为将三个精加工刃74a、 74b以及74c 安装在三个刀库部76a、 76b以及76c中，但是并不限定于此。例如也可 以将四个以上的精加工刃安装在四个以上的刀库部中。此时，环状弹性 保持器部通过加压机构弹性变形成四边形状以上的多边形状。
权利要求
1、一种作业机械，其特征在于，所述作业机械具备刀架，其能够与主轴一体地旋转；环状弹性保持器部，其一端紧固在所述刀架上，另一端形成开放端部，并且在所述开放端部侧一体地设有用于安装两个以上的工具的两个以上的安装部和连接于至少两个所述安装部并朝旋转轴线侧延伸的梁部；以及加压机构，其在所述刀架的轴向进退而对所述梁部加压，由此，能够在将所述环状弹性保持器部的重心位置维持在所述旋转轴线上的状态下，使所述开放端部侧变形而对至少两个所述工具的距所述旋转轴线的距离进行调节。
2、 根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于， 所述梁部构成连接于所述安装部的内壁上的圆弧状梁部，通过所述加压机构在所述轴向对所述圆弧状梁部加压，由此，所述开放端部能够 弹性变形为椭圆形状。
3、 根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于， 所述作业机械具备两个第一工具，它们安装在弹性变形为所述椭圆形状的所述开放端 部的短轴侧；以及两个第二工具，它们安装在所述开放端部的长轴侧。
4、 根据权利要求3所述的作业机械，其特征在于， 所述作业机械设定成在通过所述加压机构对所述环状弹性保持器部赋予加压力的状态下，所述第一工具的回转轨迹的直径比所述第二工 具的回转轨迹的直径大。
5、 根据权利要求4所述的作业机械，其特征在于， 所述加压机构利用流体压力对所述环状弹性保持器部赋予加压力，并且，在不对所述环状弹性保持器部赋予由所述流体压力产生的加压力 的状态下，所述第一工具和所述第二工具自动恢复到中立位置。
6、 根据权利要求3 5中的任一项所述的作业机械，其特征在于，所述第一工具是对工件的内周面进行第一加工的第一加工刀具， 所述第二工具是在所述第一加工之后对所述内周面进行第二加工的 第二加工刀具。
7、 根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，所述梁部构成连接在所述安装部的内壁上的圆弧状梁部，通过所述 加压机构在所述轴向对所述圆弧状梁部加压，由此，所述开放端部能够 弹性变形为三角形状或者多边形状。
8、 根据权利要求7所述的作业机械，其特征在于， 与弹性变形为所述三角形状或者多边形状的所述开放端部的角部对应地安装所述工具。
全文摘要
本发明提供作业机械，能够在刀架的径向对安装在上述刀架上的工具进行位置调节，且能够尽可能地阻止离心力的变化，高效地执行高精度的作业。在刀架(20)上装配有一端紧固在上述刀架(20)上、另一端形成开放端部(24a)的环状弹性保持器部(24)。在开放端部(24a)侧安装有两个以上的工具例如半精加工刃(26a、26b)以及精加工刃(28a、28b)。在刀架(20)上设有加压机构(32)，加压机构(32)能够在所述刀架(20)的轴向进退以对环状弹性保持器部(24)加压，由此使开放端部(24a)变形为椭圆形状。当开放端部(24a)变形为椭圆形状时，半精加工刃(26a、26b)朝半径内侧移动，另一方面，精加工刃(28a、28b)朝半径外侧移动。
文档编号B23B39/00GK101678472SQ20078005311
公开日2010年3月24日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年7月31日
发明者驹井保宏 申请人:日本Nt工程技术株式会社