[发明专利]加工非圆横截面工件的切削装置

说明书

本发明涉及一种加工非圆横截面工件的切削装置，例如用于加工内燃机的活塞，其外圆周面具有非圆横截面。

迄今，为了加工具有非圆横截面的工件，经常采用范成凸轮的仿形加工工艺。这种仿形加工工艺有几个缺点，例如，它必须使用范成凸轮，而凸轮的制造既费时又费钱。进一步说，因为制造范成凸轮特有的问题，能够制出的范成凸轮的外形是限制在某一许可的范围内的。因此，把工件制成任意形状是不可能的。

此外，因为仿形加工装置的随动特性受到限制，工件要增加相对速度也受到限制。因此，该装置不可能高速驱动，所以要缩短生产周期是困难的。

部分地说，由数控不用范成凸轮的外径切削工艺进行实验，这个工艺在低速时是可行的，然而，它不可能高速。因为在液压伺服系统中，伺服阀的响应特性是低的，因此，液压缸的响应速度不能增加。进一步说，油温的控制也是困难的，因此油缸的响应特性由于油温的变化而改变。另一方面，在利用伺服马达的系统中，伺服马达频繁地变换旋转方向或反转。因此，由于各种因素例如马达的惯性、滚珠丝杠和进给工作台的弹性变形等等，伺服马达的响应特性不能改善。

因此，本发明的目的是，提供一种加工非圆横截面工件的切削装置，可消除上述现有技术的各种缺点，即，可消除传统仿形加工装置中随动特性的问题。工件能以高速迴转，可经受高速切削，加工周期时间大量减少，任何形状的工件均可加工，该装置能易适应工件外形的改变，能长时间保持加工的高精度。

上述目的可通过一种加工非圆横截面工件的切削装置获得，其特征在于该装置具有一个刀具进退装置，该装置包括：

（a）一个中心轴，垂直于安装工件的主轴设置，刀具适于固定到该中心轴的一端;

（b）支撑该中心轴的支撑装置，使该中心轴能够在轴向方向上移动或位移，而不旋转;

（c）固定在该中心轴上的一个可动板;

（d）相互对置的电磁铁，使该可动板以予定间隙插置在该电磁铁之间;

（e）检测该主轴旋转角度的装置;

（f）一个检测该中心轴纵向位移的位移传感器;

（g）一个检测该中心轴纵向位移速度的速度传感器;

（h）根据来自该旋转角度检测装置、该位移传感器和速度传感器的输出信号，控制通过该电磁铁电流装置;该支撑装置最好是具有弹簧，例如板簧或螺旋弹簧。

根据本发明的具有上述结构的用于加工非圆横截面工件的具有刀具进退装置的切削装置的操作如下：

装有工件的主轴的旋转使该旋转角度检测装置与其同步旋转，该旋转角度检测装置检测出该主轴的一转数和一转角。因此，通过该控制装置相应于该转数和转角来控制通过该电磁铁的电流。控制电流利用所控制的电磁铁产生一吸引力作用在该可动板上，使该可动板和固定的该中心轴纵向移动。

这移动状况可利用发出各自输出信号的该位移传感器和该速度传感器进行检测，在此基础上对装在中心轴上的刀具向工件进或退时进行反馈控制，结果使工件能被切削或被加工成具有非圆横截面的工件。

附图详细说明。

通过和附图联系在一起的实例能更详细地说明本发明，其中：

图1是一简略的俯视图，表示根据本发明的一个加工非圆横截面工件的切削装置的实例。

图2是一在该加工非圆横截面工件的切削装置中具有刀具进退装置的局部剖开的俯视图。

图3是图2的一个侧视图。

图4是一个透视图，表示用于支撑刀具进退装置的中心轴的板簧的支撑装置的最佳实施例。

图5是一个具有图4中所示的板簧型支撑装置的刀具进退装置的局部剖开的俯视图。

图6是利用螺旋弹簧型的支撑装置的刀具进退装置的一个局部剖开的俯视图。

图7是一个表示利用电磁铁和弹簧控制装在刀具进退装置上的刀具位置的原理的简图。

图8是一个表示当支撑装置不具有弹簧时，稳定这装置所必需的控制系统的传输特性的简图。

图9是一个表示当弹簧加到支撑装置上时，控制系统的传输特性的简图。

图10是一个表示可动板的位置的曲线图，和，

图11是一个表示通过电磁铁的电流变化的曲线图。

本发明的最佳实施例。