(57)【要約】  この発明は、クランクシャフト（１）の主軸受（ＨＬ）とコンロッド軸受（ＰＬ）の軸受座の加工方法に係り、鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフト（１）の一次成形後に主軸受（ＨＬ）とコンロッド軸受（ＰＬ）の軸受座（３０）に：特定の刃具を用いた切削加工による成形と、主軸受とコンロッド軸受の全てのフィレットあるいは逃げ溝の固定転造と、クランクシャフト（１）のローラレベリングと、底フライス（１２）を使用した高速前切削回転フライス削りと高速仕上げ切削回転フライス削りによる切削微細加工と、前記仕上げ切削回転フライス削りの後のクランクシャフトの軸受座のバニシ仕上げからなる加工処理を実施し、その際前記前切削回転フライス削りと仕上げ切削回転フライス削りはいずれも実質的にクランクシャフト（１）の完全な１回転の間に底フライス（１２）の縦送りおよび接線方向推進を伴わずに実施する。【選択図】図１
2009538234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座の加工方法であり、鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフトの一次成形後に主軸受とコンロッド軸受の軸受座に：
−  特定の刃具を用いた切削加工による成形と、
−  主軸受とコンロッド軸受の全てのフィレットあるいは逃げ溝の固定転造と、
−  クランクシャフトのローラレベリングと、
−  底フライスを使用した、高速前切削回転フライス削りと高速仕上げ切削回転フライス削りによる切削微細加工と、
前記仕上げ切削回転フライス削りの後のクランクシャフトの軸受座のバニシ仕上げと、
からなる加工処理を実施し、
前記前切削回転フライス削りと仕上げ切削回転フライス削りはいずれも実質的にクランクシャフトの完全な１回転の間に底フライスの縦送りおよび接線方向推進を伴わずに実施する方法。
【請求項２】
前切削回転フライス削り後にクランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の直径の測定を実施し、その後前記測定の結果に応じて仕上げ切削のための送り出しを加工機械のＮＣ制御を介して実施することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
特定の刃具を使用した切削加工による成形の後に焼入れが後続することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前切削回転フライス削りの開始時および仕上げ切削回転フライス削りの開始時の進入の間の底フライスの送り出しは底フライスの回転軸に関してその回転軸の方向のみに実施することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
底フライスの進入の間の切り込みが３°ないし１５°、特に約５°のクランクシャフトの回転角度にわたって継続することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
回転フライス削りのために使用される底フライスの直径は加工される軸受座の幅の１．１５ないし１．３５倍の値であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前成形の間に作成される軸受座の両側にそれぞれ逃げ溝を設けることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前切削回転フライス削りおよび仕上げ切削回転フライス削りは底フライスの直径の約０．１５ないし０．２倍の値の軸受座の回転軸に対する底フライスの回転軸の偏位をもって実施することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
クランクシャフトの軸受座が前切削回転フライス削りおよび仕上げ切削回転フライス削りによって加工され、その際クランクシャフトのフランジ側が第１のコレットチャック内に締め付け固定されピボット側は第２のコレットチャック内に締め付け固定されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
クランクシャフトの主軸受の軸受座は個々の主軸受の軸受座を唯一の回転フライス工具によって順次微細加工することによって加工し、その間同時にクランクシャフトがその時点で隣接している主軸受上で固定振れ止めによって半径方向に支承されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
クランクシャフトのコンロッド軸受の軸受座は個々のコンロッド軸受の軸受座を唯一の回転フライス工具によって順次微細加工することによって加工し、その間同時にクランクシャフトがその時点で隣接している主軸受上で固定振れ止めによって半径方向に支承されることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１２】
微細切削回転フライス削りが３６０°超のクランクシャフトの回転角度を含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前切削回転フライス削りおよび／または仕上げ切削回転フライス削りに際しての切削微細加工の開始はオイル孔の領域で実施されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
特にクランクシャフトにおいて請求項１ないし１３のいずれかに記載の方法を実施するための工作機械であり：
−  加工されるクランクシャフト（１）の主回転軸（２）に相当するＺ軸周りの回転軸（Ｃ軸）を有する主スピンドルと、
−  前記Ｃ軸内で回転可能に駆動することができるクランクシャフト（１）用のコレットチャックと、
−  Ｙ方向およびＺ方向内でトラバース可能かつＸ方向内で送り出し可能でＸ軸周りで回転する少なくとも１つの工具スピンドルと、
−  Ｚ方向に沿ってトラバース可能でクランクシャフト（１）をその主軸受（ＨＬ）の軸受座上で支承する少なくとも１つの支承部を有する少なくとも１つの固定振れ止めと、
−  ２つのコレットチャックまたは１つのコレットチャックならびに尖鋭先端を有する１つの滑り心受あるいは１つの把持具、
を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項１５】
回転可能に駆動することができる２つのコレットチャックを工作機械が有し、そのうち第１のコレットチャックがクランクシャフト（１）をそのフランジ（４）上で収容し、第２のコレットチャックはクランクシャフト（１）をそのピボット（３）上で収容することを特徴とする請求項１４記載の工作機械。
【請求項１６】
工具スピンドルが量ｅの分Ｙ方向に偏位可能であることを特徴とする請求項１４または１５記載の工作機械。
【請求項１７】
そのシャフト（１５）が直径（１３）に対して１０：１．５ないし１０：３の比率の長さを有する底フライス（１２）を収容するために工具スピンドルを設けることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１８】
底フライス（１２）がハンダ付けされたＣＢＮ刃板（１８）からなる３枚の正面刃を有することを特徴とする請求項１７記載の工作機械。
【請求項１９】
ＣＢＮ刃板（１８）がいずれも底フライス（１２）の外周からその縦軸（１７）に向かって０．０２°ないし０．０８°の値の分低下する進入角（１９）を有することを特徴とする請求項１８記載の工作機械。
【請求項２０】
工具スピンドルの回転数に対するコレットチャックの回転数の比率が１：４００ないし１：２０００であることを特徴とする請求項１４ないし１９のいずれかに記載の工作機械。
【請求項２１】
固定振れ止めの支承がクランクシャフト（１）の主軸受（ＨＬ１−５）の３点上で実施され、そのうち１点がＸ方向に位置することを特徴とする請求項１４ないし２０のいずれかに記載の工作機械。
【請求項２２】
固定振れ止めによるクランクシャフト（１）の支承がスライダ（２５，２７，２８）として形成され、それらが主軸受の軸受座（３０）のオイル孔（３１）の領域内にいずれも窪み部（３２）を備えることを特徴とする請求項２１記載の工作機械。
【請求項２３】
固定転造工具（４３ないし４８）を使用してフィレットあるいは逃げ溝（４２）を固定転造するための装置を備えることを特徴とする請求項１４記載の工作機械。
【請求項２４】
主軸受（ＨＬ）およびコンロッド軸受（ＰＬ）の軸受座をバニシ仕上げするための装置を備えることを特徴とする請求項１４または２３記載の工作機械。
【請求項２５】
フィレットあるいは逃げ溝（４２）、または主軸受（ＨＬ）およびコンロッド軸受（ＰＬ）の軸受座を焼入れするための装置を備えることを特徴とする請求項１４記載の工作機械。
【請求項２６】
ワークピースを両側で駆動するために駆動可能な対向スピンドルを備えることを特徴とする請求項１４記載の工作機械。
【請求項２７】
工作機械が主軸受およびコンロッド軸受の計測を行うための旋回可能および／または位置調節可能な少なくとも１つの測定装置を備えることを特徴とする請求項１４記載の工作機械。
【請求項２８】
主軸受およびコンロッド軸受の計測を行うために非接触式の測定装置を備えることを特徴とする請求項２７記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座の加工方法に係り、鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフトの一次成形後に主軸受とコンロッド軸受の軸受座に複数の加工処理を実施する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座は多段階に切削加工される。典型的な加工手順によれば、鍛造あるいは鋳造されたクランクシャフトの軸受座をまず旋削、フライス削り、あるいは回転ブローチ削りによって前加工し、その後研削によって中加工しさらに仕上げ加工を施す。特に軸受座をその後の製造過程において損傷から保護するために、前記の加工には通常さらに焼入れとさらにその後の研削が含まれ、それによって軸受座を焼入れした後にその最終寸法に仕上げる。
【０００３】
エルケレンツ市のヘーゲンシャイト社による１９８３年の会社パンフレット“クランクシャフト技術−品質および寿命を高めるための加工”には、“４気筒、５カ所支承の自動車用クランクシャフトのための加工順序”が記述されている（以降この文献をＤｏと呼称する）。既知の加工手順にはクランクシャフトの完全な加工のために２５の工程が含まれる（文献Ｄｏ第８および９頁参照）。記載された工程全てが本発明に対して有意義なものではない。ここで有意義なものは工程０４，０５，０６，０９，１０，１１，１２，１３，１４および２２ａである。工程０４ないし０６は“特定の刃具を使用した切削加工による成形”という概念で区分することができる。工程０９と１０の焼入れおよびチリングの代替として、工程２２ａのバニシ仕上げが挙げられており；すなわち焼入れされていない軸受座の表面の硬化である。その後にいずれにしても工程１３および１４に該当する主軸受とコンロッド軸受の軸受座の仕上げ研削が後続する。
【０００４】
同様に、クランクシャフトの回転フライス削りが例えば独国特許第２１２９５０号明細書および墺国特許第２８６０６７号明細書によって提案されている。その際いずれも加工される軸受座の軸上に垂直に延在している軸の周りで回転する底フライスが接線方向の推進によって回転しているワークピースに対して移動する。近年、特に研削に際して発生する研削スラッジを防止するために上記のような提案が再び見直されている。
【０００５】
国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット（以降この文献を短縮してＤ１と呼称する）によりクランクシャフトの軸受座の加工のための湿式研削を伴わない方法が提案されており、それにおいてはクランクシャフトが収容装置内に取り付けられその際そのクランクシャフトは機械のＣ軸と合同となっている縦軸周りで回転するように駆動可能に支承され、それによってクランクシャフトを約２０ないし１００ｒｐｍの回転数で回転させてフライス工具によって加工し、そのフライス工具は工具スピンドル内においてそれの（機械のＸ軸と平行な）Ａ軸周りで回転可能で、そのＸ軸に沿ってワークピース方向に調節可能で、またそのＸ軸に対して垂直（機械のＹ方向；ワークピースに対して接線方向）に摺動可能となっている。その際に同様な加工が２段階で実施される。
【０００６】
一説によれば、切削工具の多様な要求仕様および達成すべき加工工程の品質に配慮するため、前加工段階（粗削り）の間フライス工具の円周切削が最適の切削条件を有し、軸受座の仕上げ加工（研削）の間は正面刃が軸受座全体に到達し得るように接線方向の推進速度を制御することが必要である（文献Ｄ１第１１頁第１１ないし第２５行参照）。適宜に高い回転フライス工具の回転数によって高速切削に際して必要とされる高い切削速度を達成し、それにもかかわらず、研削に際しても高い品質を達成するために使用される約１００／分までの一般的な回転数でクランクシャフトを回転させることができる。高い切削速度のためワークピースの負荷は低くなり、また極めて好適な空間的配置が達成される。軸受座の輪郭に合わせて設定された工具の場合、回転フライス工具の接線方向の推進が一回の作業工程で軸受座の全幅の加工を可能にする。従来の軸受座の前加工および研削加工の工程は、（機械装置内において、またクランクシャフトを締め付け固定することによって）１つの作業工程に統合することができ、それによって大きな革新を達成し得る。フライス工具上には標準的な刃材料から形成されそれぞれ正面側および円周側刃具を有する３枚の刃板が設けられる。その刃板の幾何形状は歯底の丸み、ルート面等の観点で加工される軸受座の幾何形状に適合させる（文献Ｄ１第６頁第３３行ないし第７頁第５行参照）。
【０００７】
クランクシャフトのストローク長の観点から軸受座の加工を実施し得るために既知の回転フライス工具は極めて長い延伸（突出長）を有する必要がある（文献Ｄ１第８頁第１８ないし２０行参照）。
【０００８】
包括すると文献Ｄ１には、クランクシャフトの軸受座の加工に際して高速回転フライス削りの使用によって短いサイクル時間と極めて高い品質を達成可能にし、それによって研削作業工程を完全に省略することができる方法ならびに装置が提案されている（文献Ｄ１第１５頁第２２ないし２７行参照）。単に、鍛造あるいは鋳造することができる自動車用クランクシャフトと例えば船舶エンジン用の大型かつ大重量のクランクシャフトの間で区別がなされている（文献Ｄ１第１頁第１および第２段落、第２頁第２段落、ならびに第３頁第１段落参照）。そのように記載されているクランクシャフトが焼入れされているかあるいはその他の種類の軸受座の表面の硬化が施されているかどうかは不明である。しかしながら当業者においては、自動車のクランクシャフトの加工と船舶エンジンのクランクシャフトの加工との間には大きな技術的差異が存在することが周知である。従って、文献Ｄ１の教唆が専門家によってさらなる革新がなされる必要なく全ての種類のクランクシャフトに無制限に適用可能であるかどうかは疑問である。
【０００９】
大まかに予測すると自動車用クランクシャフトの生産量のうちの約２５％が焼入れされない。生産される全ての自動車用クランクシャフトの約５０％において軸受座が焼入れされる。自動車用クランクシャフトの生産量の約２５％近くが軸受座とクランクウェブの間の焼入れされた移行部あるいは焼入れされた逃げ溝を有する。
【００１０】
欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書（以降この文献を短縮してＤ２と呼称する）により、切削−焼入れ−切削−仕上げの作業工程手順によるクランクシャフトの加工が知られている。そのため、特に鋼鉄クランクシャフトの場合に軸受座面の表面に近い領域が焼入れされることが記載されている。それが軸受座の高められた摩耗耐久性と、全製造プロセス中の取り扱いに際しての軸受座の損傷の防止、ならびにクランクシャフトの硬度特性への影響の防止のために作用する（文献Ｄ２第１段第２３ないし第３０行参照）。文献Ｄ２の教唆の技術的な原点は従来の４工程によるクランクシャフトの加工であり：第１の工程は特定の刃具による切削加工であって：その点に関して回転フライス削り、または特に高速回転フライス削りとも呼ばれる。後続する第２の加工工程においてクランクシャフトの軸受座が焼入れされる。第３の工程は硬質かつ高強度の研削工具、例えば研削盤を使用した研削に関する。最後に第４の工程において通常静止していて回転しているクランクシャフトの軸受座の外周部に押圧される研磨ベルトあるいは砥石による仕上げが実施される。切除される削り代は仕上げに際して１ないし１０μｍの範囲で変動する（文献Ｄ２第２段第３２行ないし第３段第１５行参照）。
【００１１】
クランクシャフト加工に際してのコストを低減するために、文献Ｄ２によれば軸受座の加工を４工程から３つの異なった作業工程に削減することが試みられている（文献Ｄ２第３段第２１ないし第２４行参照）。研削処理の省略によって加工手順が４つから３つの基本的に異なった加工処理に削減される。それによって研削スラッジの除去に際しての廃棄物処理問題が排除されるばかりでなく、研削機械のための設備投資コスト、研削機械の工具消耗コスト、および特に研削のためワークピースの循環時間が長くなりそれによって高められるワークピースの在庫コストが削減される。一方切削加工に際しての切削屑は問題にはならず、その理由は（高速フライス削りで）乾式切削されるか、あるいは切削屑の比表面積は研削粉塵に比べて大幅に小さいため切削屑と油の分離が完全に可能であるためである（文献Ｄ２第４段第２１ないし第３３行参照）。
【００１２】
さらに従来の軸受座の研削に際しては、切削による前加工によって生じた円形からの逸脱を研削によって通常その絶対値のみにおいて低減し、その特徴は変更しないように注意する必要がある。従って大きな波状の円形逸脱から小さな波状の円形逸脱が研削によって形成されることはなく、波の谷の数がそのまま保持されるか、あるいはむしろ削減され、その結果仕上げ加工による円形逸脱のさらなる改善が単位時間当たりの改善結果で見るとむしろより困難になる（文献Ｄ２第７段第４９行ないし第８段第３行参照）。文献Ｄ２によれば焼入れの後に切削加工、特に２段階の切削のうちの２番目の切削作業工程（仕上げ切削）によって再度材料切除が実施される（文献Ｄ２第９段第２０ないし第２４行参照）。
【００１３】
文献Ｄ１と文献Ｄ２の教唆は、湿式研削による軸受座の多段階の回転フライス加工が省略される点に関して共通である。それによって前述のように焼入れされた軸受座（文献Ｄ２参照）においても製造品質が向上するとともに研削スラッジの廃棄のために発生するコストの削減が可能となる。従って従来の一致した見解は、多段階の回転フライス加工は前加工に統合すべきであるという点である。クランクシャフトが稼働可能な状態になるまでの考えられる加工手順の組み合わせとして：切削−焼入れ−切削−仕上げ（文献Ｄ２第４段第５０ないし第５４行参照）が挙げられることも前記の見解と矛盾しない。
【００１４】
独国特許第４４４６４７５号明細書もクランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座の加工方法に関しており、そのことがこの引例中に明確に記載されているものではないが、該当する軸受座の加工のために鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフトの成形が前提となるということが原点であり得る。この文献はコンロッド軸受の回転フライス加工を教唆しているが；それに対してクランクシャフトの主軸受の加工が回転フライス削りによって実施されることは明確に記述されておらず、むしろ回転ブローチ加工によって実施するとされている。この引例によれば回転フライス加工は“偏心性のワークピース面”、すなわちコンロッド軸受のみに施すべきであると示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】独国特許第２１２９５０号明細書
【特許文献２】墺国特許第２８６０６７号明細書
【特許文献３】国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット
【特許文献４】欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書
【特許文献５】独国特許第４４４６４７５号明細書
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】会社パンフレット“クランクシャフト技術−品質および寿命を高めるための加工”中の“４気筒、５カ所支承の自動車用クランクシャフトのための加工順序”ヘーゲンシャイト社、エルケレンツ市（１９８３年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、軸受座、特に偏心性の軸受座を有するクランクシャフトあるいはその他のシャフトの構造的な複雑性の理由のため製造コストと作業結果の最適化が既知の処置のみでは達成不可能であるという見識に基づいたものである。本発明が解決しようとする課題は、比較的低いコストで高品質のクランクシャフトを製造可能にする、クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の課題は、本発明に従って鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフトの成形後に主軸受とコンロッド軸受の軸受座に：
−  特定の刃具を用いた切削加工による成形と、
−  主軸受とコンロッド軸受の全てのフィレットあるいは逃げ溝の固定転造（ｆｉｘｅｄ  ｒｏｌｌｉｎｇ）と、
−  クランクシャフトのローラレベリングと、
−  底フライスを使用した、高速前切削回転フライス削りと高速仕上げ切削回転フライス削りとその仕上げ切削回転フライス削りの後のクランクシャフトの軸受座の高速バニシ仕上げによる切削微細加工の、
各加工処理を施し、
前記前切削回転フライス削りと仕上げ切削回転フライス削りはいずれも実質的にクランクシャフトの完全な１回転の間に底フライスの縦送りおよび接線方向推進を伴わずに実施する、クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の加工方法によって解決される。
【００１９】
切削刃具による成形とフィレットおよび逃げ溝の固定転造の間にさらにクランクシャフトに焼入れを施し、それによって軸受座の焼入れの後にも前切削と仕上げ切削を含んだ回転フライス削りによる特定の刃具を使用した切削処理の多段階のプロセスが実施され、その際クランクシャフトの周回の間、すなわち底フライスの進入と退出の間にいずれも加工される軸受の軸に対する底フライスの位置が変化しない。切除される材料の密度あるいは硬度のため、また回転フライス加工の多段階性のため、比較的小さい焼入れされた切削屑のみが発生し、それは乾燥していて容易に問題なく廃棄することができる。前切削回転フライス削りの間ならびに仕上げ切削回転フライス削りの間のいずれの場合もクランクシャフトを縮尺的に見て略１回の全回転分だけ回転させ、後述するようにそれはクランクシャフトの約１回転半の回転に相当するものであるが、それによって回転フライス加工を最小限の時間内で実施することができる。
【００２０】
バニシ仕上げの技術は、可塑的に成形可能な全ての金属材料のための切削屑を伴わない表面微細加工である。この加工は、硬化され鏡面状に研磨された作業ローラの比較的小さな圧力による回転中のクランクシャフトへの押圧によって実施される。バニシ仕上げプロセスの間に加工材料の表面層内に可塑性の変形が生じ、それによって輪郭隆起部が低下して部分的あるいは完全な平面化が達成されるまで突起部が平滑化される。バニシ仕上げの前および後の構造特性は一致が存在しないことを明確に示している。
【００２１】
高性能が要求されるワークピースの表面特性を改善するためのその他の全ての技術と比較したバニシ仕上げ技術の利点は：
−  均一な表面加工と；
−  高い接触面積率と；
−  低い工具コストと；
−  長い工具耐用期間と；
−  表面層の硬度増加と；
−  ねじり剛性の増加と；
−  寿命の延長、
である。
【００２２】
固定転造技術はバニシ仕上げ技術と似ているが、まったく異なった目的を有している。固定転造圧力によって圧接される作業ローラはワークピースの輪郭に沿ったものとなる。逃げ溝内へのこの方法の適用に際してローラの固定転造圧力は、加工される直径の円周全体上で予め選択可能な最小および最大圧力の間で角度に応じて、しかもクランクシャフトの各回転の範囲内で自動調節可能である。ラップの数は予め選択可能である。
【００２３】
達成される長期耐久性の増加は、加工材料、半径、ローラ圧力、および逃げ溝のラップの数と相関する。
【００２４】
固定転造の利点は、
−  表面層硬度の上昇と、
−  圧縮応力の付加、
−  設定値に従った固定転造される幾何形状の成形、
である。
【００２５】
多様な固定転造方式があり、例えば、
−  送り方式と、
−  押し込み方式
である。
【００２６】
本発明に従った回転フライス削りに際して底フライスの軸が加工される軸受座の軸に対して偏心的にずれており、それが工具の進入および退出の相を含んだ該当する作業工程の間保持され、すなわち一定となる。回転フライス削りの間、縦軸に垂直、すなわちＹ方向あるいはワークピースに対して接線方向の底フライスの推進は実施されない。加工速度（相対的推進）はクランクシャフトの回転速度および加工される軸受座の半径のみに従ったものとなる。その際例えば以下の加工速度が達成され：それは、２００ｍｍ／分ないし９０００ｍｍ／分、特に約６００ｍｍ／分ないし１５００ｍｍ／分の推進と；６０ｍ／分ないし６００ｍ／分、特に約８０ｍ／分ないし１８０ｍ／分の切削速度である。加工される軸受座の軸に対する底フライスの軸の偏位は軸受の幾何形状に依存し、底フライスの直径の値の０．１ないし０．２５倍、特に約０．１５ないし０．２倍に相当する。この底フライスの偏心性のため正面刃が軸受座全体をカバーすることができる。その偏心性はフライスプロセスの動性（振動特性）を低減するために最適化することができる。軸受座のフライス加工は刃の進入に際して同方向あるいは逆方向に実施することができる。
【００２７】
本発明の特徴によれば、第１の作業工程における前切削回転フライス削り後にワークピースが計測され、第２の作業工程における仕上げ切削回転フライス削りのためのフライスの送り出しが前記の計測結果に応じて判定される。重要なことは、各軸受座の中間加工のためにそれぞれ適宜なＮＣ制御が設定されることである。その種の制御は、加工結果を直ぐに検出して軸受座の加工のための機械のＮＣプログラム内に使用するための測定機構と測定プログラムの存在を前提とする。好適には中間加工の前切削の後に直径が計測され、続いて最終寸法のための正確な送り出しが仕上げ切削として実施される。その際例えば直径、真円性、粗さ、および真直度等の表面幾何特性が判定され、補償手法と組み合わせて送り出しのために使用される。前記の計測は非接触式の測定装置によって実施することが好適である。第１の切削の後にプログラム可能なＮＣ軸を介して主軸受とコンロッド軸受の計測のために１つあるいは複数の測定装置が使用される。その際前切削回転フライス削りの後の軸受座の計測は締め付け固定されたクランクシャフト上で実施され、従って前切削回転フライス削り、計測、ならびに仕上げ切削回転フライス削りが直接的に連続して実施される。個別の要件に応じて、軸受座の回転フライス加工の個々の段階に際していずれも同じ大きさ、あるいはそれぞれ異なった大きさの軸受座の面の削り代で切除することができる。その際２番目に述べたケースが一般的に極めて好適であり、特に焼入れの後に存在する削り代の６０ないし８０％、特に約６５ないし７５％が前切削回転フライス削りの間に切除され、残りは仕上げ切削回転フライス削りの間に切除されることが好適である。その第１および第２の加工段階の間の削り代配分は第１の加工段階の加工結果に従ったものとなる。回転フライス削りに際しては場合によって最小切削厚（例えば０．１ｍｍ）を維持する必要がある。回転フライス加工によって切除される全削り代の回転フライス加工の両方の段階への最適な配分を判定するために、クランクシャフトの軸受を既に高速前切削回転フライス削りの前に前述した方式で測定することが有効である。
【００２８】
表面品質への要求仕様ならびにその他の境界条件に従って、通常回転フライス削りに対してさらに軸受座のバニシ仕上げが後続する。コストの観点によれば勿論仕上げ加工を伴わない実施方式が極めて好適である。このことは基本的に実現可能であり；その理由は仕上げ切削回転フライス削りの後になお存在する表面凹凸がこの方法の条件上動作方向に対して平行でなくむしろ垂直に軸受座内に延在するためである。従って前記の凹凸は稼働中に迅速に平滑化され、その凹凸上で潤滑膜が部分的に破壊される危険性は軸受座内に放射状に周回している溝の場合に比べて小さくなる。
【００２９】
本発明の別の好適な追加構成によれば、前切削回転フライス削りの開始時および仕上げ切削回転フライス削りの開始時の進入の間の底フライスの送り出しは、底フライスの軸に対していずれも軸方向の成分のみを有する。言い換えると底フライスはいずれもその縦軸に沿って送り出され、クランクシャフトが特定の量（後述参照）で回転する間にワークピース上に半径方向に接合する。このことは切削する材料内への底フライスの進入に際して“凹み”の発生を防止するために好適である。この方式で凹み形成を防止することによって、回転フライス削りの前に存在する削り代を適宜に小さく抑制することができ（例えば僅か０．５ｍｍ、すなわちｒ＝０．２５ｍｍないしｒ＝０．１５ｍｍ）、そのことが多段階の微細回転フライス削りの経済性に好影響をもたらす。切削される材料内への底フライスの進入が前切削回転フライス削りのために設定された位置まで約３°ないし１５°、特に約５°のクランクシャフトの回転角度にわたって継続すれば極めて好適であることが判明した。同様のことが仕上げ切削回転フライス削りに際しての底フライスの進入に対しても有効である。
【００３０】
底フライスの切り出しと退出の相互作用において最適な真円性を達成するために、工具スピンドルを介しまたセンサおよびアクチュエータ技術を使用して受動応力の変動を補償する。その際工具スピンドルの路程はピエゾ素子を使用して約１０ないし２０μｍのＸｍ範囲で補正する。微細回転フライス削りされた軸受座の真円性を改善するための応力測定およびＸ軸の位置制御を使用した自動化された送り出し補正は、微細回転フライス削りの間に工具／ワークピースの受動応力の均衡を形成するという原理に基づくものである。そのことは受動応力を判定するための工具スピンドル（工具の軸方向）内の応力測定によって実施される。比較的高い１ｋＨｚ超のサンプリング速度と連続する２つの測定点の演算評定が応力の位置／負の増加（時間信号Δｔを含む）を判定するために必要である。同様に１ｋＨz超で１０ないし２０μｍ（既知の感覚で時間をずらせた：測定周期／計算周期／トラバース速度を例えばピエゾ素子によって生成することができる、高速のＸ軸駆動が必要である。
【００３１】
その裏には、硬度変動のためまたは応力断面積の変動（オイル孔）によって受動応力が変化する場合、それに従ってＸ方向における工具の送り出しを補正する必要があるという基本概念が存在する。１０ないし２０μｍの範囲（トラバースウィンドウ）の充分に高いＸ軸駆動の解像度および敏捷性の場合、刃具の進入および退出による振動の影響を大幅に低減することもできる（波の山と谷の干渉／打ち消しの原理）。
【００３２】
勿論、その際に受動応力の変動によってシステムが過剰振動を起こす傾向があることに注意しなければならず、それは補正されたトラバース動作によって誘発され得るものである。例えば硬度が低下するとそれによって受動応力も低下し、その際にワークピースから離間するように＋Ｘ分“補正”されると、受動応力がさらに低下してシステムが“自己振動”する。
【００３３】
可能な解決策は、長時間にわたって、または移動平均の積分計算ならびに補正操作間に休止を置いた遅延補正によって応力信号の評価を実施することである。それにもかかわらず、高周波数の振動はさらに低減する必要がある。
【００３４】
本発明の別の好適な追加構成は、回転フライス削りのために使用される底フライスの刃具直径が加工される軸受座の幅よりも大きいことを特徴とする。回転フライス削りのために使用される底フライスの直径は加工される軸受座の幅の約１．１５ないし１．３５倍の値であることが好適である。この場合、前成形の間に作成される軸受座の両側にそれぞれ逃げ溝を形成することが好適であり、回転フライス加工に際してその中でフライスが停止することができる。このパラメータに留意することによって潤滑剤膜を維持するために好適な軸受座の表面上の輪郭線が回転フライス加工の後に残留する表面輪郭内に形成される。
【００３５】
クランクシャフトの軸受座の加工に際して多段階の回転フライス加工のためにクランクシャフトがそのフランジ側で第１の回転可能なコレットチャック内に締め付け固定され、またそのピボット側は第２の回転可能なコレットチャック内に締め付け固定されれば好適である。その際両方のコレットチャックが同期的に駆動可能であるとともに１ないし１００ｒｐｍの回転速度で回転することが好適である。
【００３６】
クランクシャフトの個々の主軸受の軸受座は通常連続して唯一の回転フライス工具によって加工され、その間同時にクランクシャフトが少なくとも１つの隣接する主軸受上で１つあるいは２つの固定振れ止めによって半径方向に支承されることが好適である。同様な方式で個々のコンロッド軸受の軸受座も連続して唯一の回転フライス工具によって加工されることが好適であり、その間同時にクランクシャフトが加工されるコンロッド軸受に隣接する少なくとも１つの主軸受上で１つの固定振れ止めによって半径方向に支承される。
【００３７】
固定ぶれ止めの支承によって、クランクシャフトが加工圧力によって湾曲しそれによって加工品質が低下することが防止される。
【００３８】
代替として、複数の主軸受とコンロッド軸受を複数の回転フライス工具によって同時に加工することもできる。その場合は適正な数の回転フライス工具が設けられる。
【００３９】
各軸受座の多段階の回転フライス加工のためにそれぞれ固有のＮＣ制御プログラムが実行されれば極めて好適である。その種の個別制御は測定機構と測定プログラムの存在を前提とし、それらによって個別の前切削回転フライス削りの加工結果が直ちに検出されそれが仕上げ切削回転フライス削りの間に該当する軸受座の加工用の機械のＮＣプログラム中で使用される。前述したように、多段階の回転フライス削りの前切削の後に計測を行ってその後仕上げ切削のための送り出しを実施することが好適である。近年の開発の結果、この種の加工機械の複雑なＮＣ制御が今日では容易に可能になっている。
【００４０】
冒頭に述べた自動車エンジン用のクランクシャフトの加工の他に、同様な方式で例えば小型船舶、戦車、あるいは機関車用のエンジン等のより大型のエンジン用のクランクシャフトも加工することができる。同様にカムシャフトの加工も可能である。
【００４１】
本発明はさらに前述の方法を実施するための工作機械に関する。この工作機械は：
−  加工されるシャフトの主回転軸に相当するＺ軸周りの回転軸（Ｃ軸）を有する主スピンドルと、
−  前記Ｃ軸内で回転可能に駆動することができるコレットチャックと、
−  Ｙ方向およびＺ方向内でトラバース可能かつＸ方向内で送り出し可能でＸ軸周りで回転する少なくとも１つの工具スピンドルと、
−  Ｚ方向に沿ってトラバース可能でクランクシャフトをその軸受座上で支承する少なくとも１つの支承部を有する少なくとも１つの固定振れ止めと、
−  錐形先端を有する滑り心受、または第２のコレットチャック、
を備える。
【００４２】
この種のクランクシャフトを切削加工するための機械の他に、フィレットあるいは逃げ溝の固定転造または主軸およびクランク軸の上の軸受座のバニシ仕上げのための専用の機械あるいは装置が設けられる。その種の設備が切削加工のための装置のコンロッド軸受のための工作機械上に元から存在していないかあるいはその上に装着可能でない場合は、固定転造およびバニシ仕上げの作業を製造工程連鎖内の独立した専用機械上で実施することができる。
【００４３】
回転可能に駆動することができる２つのコレットチャックを有する機械内におけるクランクシャフトの軸受座の加工に際して、第１のコレットチャックがクランクシャフトをそのフランジ上で収容し、第２のコレットチャックはクランクシャフトをそのピボット上で収容する。コレットチャックとして先端収容部を備えた調節チャックを使用することが好適である。
【００４４】
回転フライス工具を備えた工具スピンドルの回転軸（Ａ軸）は機械の作業面に対して垂直なＸ軸周りで回転する。回転フライス工具のための工具スピンドルは、加工される軸受座の軸と工具軸の間の偏心（ずれ）を調節するために工具スピンドルを機械のＹ方向において調節可能にするための設備も備えている。さらに、工具スピンドルは個々の軸受座を並行して加工可能にするために工作機械のＺ方向においてもトラバースおよび固定可能である。
【００４５】
コンロッド軸受の軸受座の表面の加工のため工具スピンドルはその作用によってＸ軸方向において位置制御して振動可能になる設備を備え、それによって主軸周りのクランクシャフトの回転中にコンロッド軸受の円動作に追従することができる。ピエゾ素子を使用した例えば１０μｍまでの送り出しのために第２の“重ね合った”Ｘ軸を設けることができる。それによってプロセス動性を低減することも可能となる。
【００４６】
工具スピンドルは、そのシャフトが直径に対して１０：１．５ないし１０：３の比率の長さを有する底フライスを収容するために設けられる。その底フライスの細身形状は、クランクシャフトの回転に際して軸受座の全ての面（側面）が工具によって加工可能になるための前提となる。しかしながらその細身形状は、底フライスのシャフトが高い曲げ強度を有することを前提とする。底フライスのシャフトが硬質合金（あるいは高い曲げ強度を有するその他の金属）から形成されれば好適である。底フライスの締め付け固定は収縮チャック内で実施することが好適である。
【００４７】
安定していてかつ均一な切削を達成するために、ハンダ付けあるいはその他の適宜な方式で固定されたＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）刃板あるいはその他の適宜な刃材料から形成された刃板からなる好適には少なくとも３枚の正面刃が底フライス上に設けられる。それらの底フライスの正面刃は、いずれも０．０２°ないし０．０８°の極めて小さな進入角を有する。その種の進入角によってクランクシャフトにおいて好適な凸状（球形）の軸受面の形状を達成することができる。その際端面側の工具刃の斜めの研削によって達成可能な進入角は特に約０．０４°となる。工具は必要に応じて内部冷却することができる。
【００４８】
固定振れ止め（前述参照）によっていずれも加工中でない軸受座の支承を設けることが好適であり、その支承は主軸受の３つの点で実施することが好適であり、そのうち１つは（回転フライス工具に対して）Ｘ方向に位置する。主軸受とコンロッド軸受内の必要不可欠なオイル孔による支承の妨害を防止するため、固定振れ止めの支承面はスライダとして形成することが好適であり、それが主軸受座のオイル孔の領域にいずれも溝の形式の窪み部を備えることができる。加えて前記のスライダは、特に軸受直径に整合させた中空研削によって、軸受の側面の表面輪郭に適合させることができる。このことが接触面積率の最大化によって支承を最適化する。
【００４９】
前述したように本発明の極めて好適な特徴は、特に軸受座が焼入れされたクランクシャフトおよびその他のシャフトにおいて示される。勿論軸受座の焼入れがその後の取り扱いの間の保護の観点と要求される摩耗耐久性の観点のいずれにおいても不要である場合は、焼入れを伴わずに本発明に係る方法を使用することも可能である。この場合、回転フライス工具の刃に対してより低い要求性能を課すことができる。加えて、通常焼入れに際して生じる遅延が排除されるため、焼入れされた軸受座の場合に比べて回転フライス加工のための削り代がより少なくなり、それも製造経済性の観点で好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】４気筒クランクシャフトを示した透視的な構成図である。
【図２】図１のクランクシャフトの軸受座を加工するために使用可能な底フライスを縮小して示した側面図である。
【図３】図２の矢印Ａの方向に見た底フライスを拡大して示した平面図である。
【図４】底フライスの端面を拡大して示した側面図である。
【図５】図１のクランクシャフトの主軸受の加工を示した断面図である。
【図６】回転フライス加工の異なった段階中の相対的な推進のベクトル表示を示した説明図である。
【図７】別の主軸受の支承を示した断面図である。
【図８】固定振れ止めのスライダを示した上面図である。
【図９】固定転造のための好適な位置を含めたクランクシャフトの側面図である。
【図１０】主軸受ピボット上の固定転造工具の進入を示した説明図である。
【図１１】バニシ仕上げのための好適な位置を含めたクランクシャフトの側面図である。
【図１２】主軸受ピボット上のバニシ仕上げ工具の進入を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
次に、実施例を参照しながら本発明についてさらに詳細に説明する。
【００５２】
図面はいずれも忠実な縮尺ではなく、また部分的に大幅に簡略化して示されている。
【００５３】
特定の刃具を用いた切削加工によって（前）成形されたクランクシャフト１上で、（設定されている場合）まず全ての軸受座の表面ならびに殆どの場合さらに移行部（フィレットまたは逃げ溝）が焼入れされる。それとは無関係に次の加工作業として全てのフィレットまたは逃げ溝４２の固定転造が続く（図９）。その際２つの固定転造ローラ４３および４４がクランクシャフト１の回転中に所与の固定転造圧力をもって逃げ溝４２内に押し付けられる。固定転造中に固定転造ローラ４３および４４は固定転造ローラヘッド４６内に回転可能に取り付けられたガイドローラ４５によって支承される（図１０）。固定転造ローラ４３および４４に対して軸受ピボットＰＬは支承ローラヘッド４８内に回転可能に取り付けられた支承ローラ４７によって支承される。固定転造ローラヘッド４６および支承ローラヘッド４８は（図示されていない）固定転造工具の一部である。
【００５４】
必要な場合、焼入れおよび／またはフィレットあるいは逃げ溝３５の固定転造の後にクランクシャフトをドレッシングする。そのドレッシングは固定転造と同じ固定転造工具によって実施されるが、勿論固定転造圧力の大きさおよび方向を制御しながらである。固定転造によって元の長期硬度に対して鋼鉄製のクランクシャフトの場合２００％、延性鋳鉄の場合３００％長期硬度を高めることができる。（切削によって前成形され、焼入れされているかされていない、固定転造およびドレッシングされた）クランクシャフト１は工作機械（図示されていない）内において主回転軸２周りで回転可能に締め付け固定され、その工作機械内においてクランクシャフトの主軸受およびコンロッド軸受の軸受座を微細回転フライス削りによって加工することができる。ピボット３を起点にして主軸受は順次ＨＬ１からＨＬ５までの符号で示されている。同様に、コンロッド軸受はピボット３を起点にして順次ＰＬ１からＰＬ４までの符号で示されている。ピボット３と逆側のクランクシャフト１の端部はフランジ４となっている。図示されている実施例においてクランクシャフト１はフランジ４とピボット３上においてそれぞれコレットチャックによって固定されており、それの締め付けジョー５がいずれも図示されている。締め付け圧力は矢印６で示されているようにフランジ４に対して半径方向に作用する。
【００５５】
クランクシャフト１の回転軸２は同時にＺ方向に延在する工作機械のＣ軸である。フランジ４を起点にしてまずクランクシャフト１の主軸受ＨＬ５ないしＨＬ１が矢印９の方向に微細回転フライス削りによって順次切削加工される。矢印９方向、すなわち工作機械のＸ方向への加工の間、加工方向９と逆向きの矢印１０の方向へのクランクシャフト１の支承が実施される。この矢印１０の方向への支承は、工作機械の１つあるいは２つの固定振れ止め（図示されていない）によって実施される。その際ＨＬ５の加工はＨＬ４上の支承と同時に実施され、ＨＬ３の加工はＨＬ４および／またはＨＬ２上の支承と同時に実施され、ＨＬ４の加工はＨＬ３上の支承と同時に実施され、ＨＬ２の加工はＨＬ３上の支承と同時に実施され、ＨＬ１の加工はＨＬ２上の支承と同時に実施される。コンロッド軸受ＰＬ１ないしＰＬ４の加工に際しても同様な方式で支承することができる。例えば加工方向１１へのＰＬ１の加工に際して、支承はＨＬ１および／またはＨＬ２上で実施される。同様に、ＰＬ２の加工はＨＬ２および／またはＨＬ３上での支承と同時に実施され、ＰＬ３の加工はＨＬ３および／またはＨＬ４上での支承と同時に実施され、さらにＰＬ４の加工はＨＬ４および／またはＨＬ５上での支承と同時に実施される。簡略化の目的のため、加工方向１１は加工方向９、従って工作機械のＸ方向に相当することを前提とする。
【００５６】
軸受座ＨＬおよびＰＬの微細回転フライス削りのために底フライス１２が設けられている（図２）。この実施例において底フライスの直径１３は２４ｍｍとなり、一方主軸受座ＨＬとコンロッド軸受座ＰＬの幅は１９ｍｍとなる。同様に、クランクシャフト１の切削加工による成形の間、各軸受座上の両側に２．５ｍｍの逃げ溝を設けることができ、その中で底フライスが停止することができる。底フライス１２のシャフトはその直径１３に比べて大きな長さ１４を有している。シャフト１５の大きな長さ１４によって、方向９および１１に従ったコンロッド軸受ＰＬ１ないしＰＬ４の軸受座の面が（クランクシャフト１が略半回転した後の）下側の位置に存在している場合（図１においてその位置に内側の両方のコンロッド軸受ＰＬ２およびＰＬ３が図示されている）でもそれらの面を加工することが可能になる。その目的のため底フライス１２のシャフト１５が高い曲げ強度を備えている。シャフト１５は工作機械の工具スピンドル（図示されていない）の一般的な工具収容部１６内に差し込まれている。底フライス１２の回転軸１７は同時に工作機械のＸ方向にも平行に延在している。
【００５７】
矢印Ａの方向に見て底フライス１２は３枚の刃板１８を備えており、それらが円周に沿って均等に配分されている（図３）。それらの刃板１８は立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から形成される。回転軸１７に向かって刃板１８の正面刃がいずれも小さな進入角１９を有している。
【００５８】
図５には、クランクシャフト１の任意の主軸受ＨＬの断面が示されている。回転軸２の方向に工作機械のＺ軸が延在し；従ってそのＺ軸は図の平面に対して垂直に延在している。それに垂直にＸ軸が延在し、さらにそれらのＸ軸とＺ軸に垂直にＹ軸が延在する（図１右下）。Ｘ軸に対して底フライス１２の回転軸１７が、本実施例では約４ないし５ｍｍである偏位ｅ分Ｙ方向にずれている。クランクシャフト１の回転方向は矢印２０によって示され、底フライス１２の回転方向は矢印２１によって示されている。
【００５９】
主軸受ＨＬの多段階の切削回転フライス加工のために、削り代２２（例えば０．２５ｍｍ）が設定されている。クランクシャフト１が略完全な１回転矢印２０の方向に回転する前切削回転フライス削りの間、所与の厚み（削り代約０．１５ｍｍ）を有する外側層２３が主軸受ＨＬから切除される。それに直ぐ続いて（すなわちクランクシャフト１を締め直すことなく）前切削回転フライス削り後の軸受を計測した後に微細切削回転フライス削りによって内側の層２４（研削削り代約０．１ｍｍ）の切除が実施され、その際クランクシャフト１が再び矢印２０の方向に回転し底フライス１２は矢印２１の方向に回転する。微細切削回転フライス削りのために回転方向２０および２１を反転させることも可能である。微細切削回転フライス削りの間クランクシャフト１は１回転よりもいくらか多く回転する。微細切削回転フライス削りの開始時の底フライス１２の進入のための回転角度範囲を含めて底フライス１２はここで約４２０°の角度範囲にわたって進入している。
【００６０】
図６は、材料内への進入（点線）に際して、すなわち切り込み、回転（実線）、および退出（一点鎖線）に際しての底フライス１２の相対的推進を示したベクトル表示である。幾何形状の条件（軸受座の直径および角速度のみが回転に際してベクトルを決定する）のためクランクシャフト１の回転に際して接線方向の相対推進は全く存在せず；むしろ接線方向の成分３５は（拡大して強調表示された）半径方向成分３６と重ね合わされ、それによってクランクシャフト１の回転中にベクトルとして示された相対的推進３７が生成される。切り込みの間底フライス１２の送り出し動作３８はその縦軸１７（Ｘ方向内）に向かうものとなる。ベクトル３７との重ね合わせによって発生する切り込み中の相対的推進は、適宜な切り込みあるいは進入ベクトル３９によって示されている。クランクシャフト１が完全に回転した後の底フライス１２の退出中に相対的推進３７に対して（Ｘ方向に成される）底フライス１２の送り出し動作４０が加えられる。ベクトル３７との重ね合わせによって発生する底フライス１２の退出中の相対的推進は、適宜な退出ベクトル４１によって示されている。送り出し動作３８および４０のそれぞれの大きさは予め経験的に判定され、その際クランクシャフト１の回転軸２に対してのフライス軸１７の偏位ｅの方向に対して順方向あるいは逆方向であるクランクシャフト１の回転方向２０に注意する必要がある。その他の動作パラメータならびに幾何学的関係に相関した送り出し速度の大きさの判定のための根拠として、切り込みが好適には３°ないし１５°のクランクシャフト１の回転角度範囲にわたって行われることが有効である。そのことは主軸受ＨＬおよびコンロッド軸受ＰＬに同様に有効である。
【００６１】
前述したように、クランクシャフト１は主軸受ＨＬの多段階の切削回転フライス加工に際して工作機械の１つあるいは２つの固定振れ止め（図示されていない）によって支承される。その支承は一次的には図７において垂直方向として示されているＸ方向に実施される。支承のためにスライダ２５が作用し、それがＸ軸の両方向２６に摺動可能となっている。スライダ２５によるＸ方向の支承に加えて、さらにいずれもクランクシャフト１の主軸受ＨＬに対して半径方向に接近あるいは離間移動可能な２つの別のスライダ２７および２８による支承が行われる。スライダ２７および２８が主軸受ＨＬに向かって移動し、一方スライダ２５は二重矢印２６の方向において下方に動作するように、固定振れ止めの機構（図示されていない）が３つの動作２６および２９を調節する。反対に、スライダ２７および２８は二重矢印２９の方向において主軸受ＨＬから離間するように移動し、一方スライダ２５は二重矢印２６の方向において上方に移動する。ここでは詳細な記述を省略するが、既知の機構が動作２６および２９を調節し、それによって異なった直径の軸受座においてもクランクシャフト１の同心的な切削が達成される。
【００６２】
しかしながら主軸受ＨＬの軸受座３０はオイル孔３１によっても中断されている。このオイル孔３１の縁部によって障害が発生する可能性があり、それは主軸受ＨＬがスライダ２５，２７および２８によって支承されている間にクランクシャフト１の回転に際して発生する。その種の障害を防止するために、スライダ２５，２７および２８はいずれも溝３２を備えている。この溝３２が、スライダ２５，２７および２８の支承面全体中の支承している割合３３を支承に際して主軸受ＨＬに向いている断面積３４よりも小さくするように作用する。中空研削（前述参照）によって加工される軸受座の側方線への考えられるスライダの整合化は図示されていない。
【００６３】
先行した前切削回転フライス削りおよび仕上げ切削回転フライス削りの加工作業に続いて、任意に（すなわち必要に応じて）さらに軸受座ＨＬおよびＰＬのバニシ仕上げを実施することもできる（図１１および図１２）。
【００６４】
図１１には、好適にはバニシ仕上げされる軸受座ＨＬおよびＰＬのクランクシャフト１上における位置が示されている。クランクシャフト１のスラスト軸受ＨＬ３の継ぎ輪面（ｃｏｌｌａｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）もバニシ仕上げすることが好適であるが；この加工作業は本発明においては実施されず、単に補完的な目的で言及するものである。軸受座ＨＬおよびＰＬのバニシ仕上げは、砥石あるいは研削ベルトによる仕上げ加工に代えて実施されるものである。
【００６５】
軸受座ＰＬの周囲に配置された３つの円筒形状のバニシングローラによってバニシ仕上げされる。図１２にはそのうち２つのバニシングローラ４９および５０のみが示されており；最後の１つは図面の平面内にあり省略されている。各バニシングローラ４９および５０は側方でそれぞれ支持ローラ５１および５２によって支承されており、それらも図の平面からずれている。図示されているように、支持ローラ５１および５２はケース部材５３あるいは５４内に回転可能に取り付けられている。バニシ仕上げの間にクランクシャフト１が回転し、その際にバニシングローラ４９および５０を回転するように動かし、またそれらのバニシングローラ４９および５０を介して同時に支持ローラ５１および５２を動かす。バニシ仕上げに際してバニシングローラ４９および５０は所与のロール圧力によってクランクシャフト１の軸受座ＰＬ上に押圧される。
【００６６】
バニシ仕上げによってより改善され好適な機能性を有する軸受座ＨＬおよびＰＬの表面特性が達成される。微細回転フライス削りの後に存在する粗面性が低減される。輪郭接触面積率および表面層硬度が高められる。クランクシャフト１の歪強度も上昇する。さらに場合によってなお存在する形状誤差も削減される。
【００６７】
図１１において、各クランクシャフト１上においてさらにピボット３上の密封面５５およびフランジ４上の密封面５６もバニシ仕上げすることが好適である。
【００６８】
クランクシャフトの加工の他に、前述した方法は各種のカムシャフトおよび制御シャフトを同様な方式で加工するためにも適している。
【図１】
2009538234.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年1月14日(2008.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座の加工方法に係り、鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフトの一次成形後に主軸受とコンロッド軸受の軸受座に複数の加工処理を実施する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座は多段階に切削加工される。典型的な加工手順によれば、鍛造あるいは鋳造されたクランクシャフトの軸受座をまず旋削、フライス削り、あるいは回転ブローチ削りによって前加工し、その後研削によって中加工しさらに仕上げ加工を施す。特に軸受座をその後の製造過程において損傷から保護するために、前記の加工には通常さらに焼入れとさらにその後の研削が含まれ、それによって軸受座を焼入れした後にその最終寸法に仕上げる。
【０００３】
エルケレンツ市のヘーゲンシャイト社による１９８３年の会社パンフレット“クランクシャフト技術−品質および寿命を高めるための加工”には、“４気筒、５カ所支承の自動車用クランクシャフトのための加工順序”が記述されている（以降この文献をＤｏと呼称する）。既知の加工手順にはクランクシャフトの完全な加工のために２５の工程が含まれる（文献Ｄｏ第８および９頁参照）。記載された工程全てが本発明に対して有意義なものではない。ここで有意義なものは工程０４，０５，０６，０９，１０，１１，１２，１３，１４および２２ａである。工程０４ないし０６は“特定の刃具を使用した切削加工による成形”という概念で区分することができる。工程０９と１０の焼入れおよびチリングの代替として、工程２２ａのバニシ仕上げが挙げられており；すなわち焼入れされていない軸受座の表面の硬化である。その後にいずれにしても工程１３および１４に該当する主軸受とコンロッド軸受の軸受座の仕上げ研削が後続する。
【０００４】
同様に、クランクシャフトの回転フライス削りが例えば独国特許第２１２９５０号明細書および墺国特許第２８６０６７号明細書によって提案されている。その際いずれも加工される軸受座の軸上に垂直に延在している軸の周りで回転する底フライスが接線方向の推進によって回転しているワークピースに対して移動する。近年、特に研削に際して発生する研削スラッジを防止するために上記のような提案が再び見直されている。
【０００５】
国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット（以降この文献を短縮してＤ１と呼称する）によりクランクシャフトの軸受座の加工のための湿式研削を伴わない方法が提案されており、それにおいてはクランクシャフトが収容装置内に取り付けられその際そのクランクシャフトは機械のＣ軸と合同となっている縦軸周りで回転するように駆動可能に支承され、それによってクランクシャフトを約２０ないし１００ｒｐｍの回転数で回転させてフライス工具によって加工し、そのフライス工具は工具スピンドル内においてそれの（機械のＸ軸と平行な）Ａ軸周りで回転可能で、そのＸ軸に沿ってワークピース方向に調節可能で、またそのＸ軸に対して垂直（機械のＹ方向；ワークピースに対して接線方向）に摺動可能となっている。その際に同様な加工が２段階で実施される。
【０００６】
一説によれば、切削工具の多様な要求仕様および達成すべき加工工程の品質に配慮するため、前加工段階（粗削り）の間フライス工具の円周切削が最適の切削条件を有し、軸受座の仕上げ加工（研削）の間は正面刃が軸受座全体に到達し得るように接線方向の推進速度を制御することが必要である（文献Ｄ１第１１頁第１１ないし第２５行参照）。適宜に高い回転フライス工具の回転数によって高速切削に際して必要とされる高い切削速度を達成し、それにもかかわらず、研削に際しても高い品質を達成するために使用される約１００／分までの一般的な回転数でクランクシャフトを回転させることができる。高い切削速度のためワークピースの負荷は低くなり、また極めて好適な空間的配置が達成される。軸受座の輪郭に合わせて設定された工具の場合、回転フライス工具の接線方向の推進が一回の作業工程で軸受座の全幅の加工を可能にする。従来の軸受座の前加工および研削加工の工程は、（機械装置内において、またクランクシャフトを締め付け固定することによって）１つの作業工程に統合することができ、それによって大きな革新を達成し得る。フライス工具上には標準的な刃材料から形成されそれぞれ正面側および円周側刃具を有する３枚の刃板が設けられる。その刃板の幾何形状は歯底の丸み、ルート面等の観点で加工される軸受座の幾何形状に適合させる（文献Ｄ１第６頁第３３行ないし第７頁第５行参照）。
【０００７】
クランクシャフトのストローク長の観点から軸受座の加工を実施し得るために既知の回転フライス工具は極めて長い延伸（突出長）を有する必要がある（文献Ｄ１第８頁第１８ないし２０行参照）。
【０００８】
包括すると文献Ｄ１には、クランクシャフトの軸受座の加工に際して高速回転フライス削りの使用によって短いサイクル時間と極めて高い品質を達成可能にし、それによって研削作業工程を完全に省略することができる方法ならびに装置が提案されている（文献Ｄ１第１５頁第２２ないし２７行参照）。単に、鍛造あるいは鋳造することができる自動車用クランクシャフトと例えば船舶エンジン用の大型かつ大重量のクランクシャフトの間で区別がなされている（文献Ｄ１第１頁第１および第２段落、第２頁第２段落、ならびに第３頁第１段落参照）。そのように記載されているクランクシャフトが焼入れされているかあるいはその他の種類の軸受座の表面の硬化が施されているかどうかは不明である。しかしながら当業者においては、自動車のクランクシャフトの加工と船舶エンジンのクランクシャフトの加工との間には大きな技術的差異が存在することが周知である。従って、文献Ｄ１の教唆が専門家によってさらなる革新がなされる必要なく全ての種類のクランクシャフトに無制限に適用可能であるかどうかは疑問である。
【０００９】
大まかに予測すると自動車用クランクシャフトの生産量のうちの約２５％が焼入れされない。生産される全ての自動車用クランクシャフトの約５０％において軸受座が焼入れされる。自動車用クランクシャフトの生産量の約２５％近くが軸受座とクランクウェブの間の焼入れされた移行部あるいは焼入れされた逃げ溝を有する。
【００１０】
欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書（以降この文献を短縮してＤ２と呼称する）により、切削−焼入れ−切削−仕上げの作業工程手順によるクランクシャフトの加工が知られている。そのため、特に鋼鉄クランクシャフトの場合に軸受座面の表面に近い領域が焼入れされることが記載されている。それが軸受座の高められた摩耗耐久性と、全製造プロセス中の取り扱いに際しての軸受座の損傷の防止、ならびにクランクシャフトの硬度特性への影響の防止のために作用する（文献Ｄ２第１段第２３ないし第３０行参照）。文献Ｄ２の教唆の技術的な原点は従来の４工程によるクランクシャフトの加工であり：第１の工程は特定の刃具による切削加工であって：その点に関して回転フライス削り、または特に高速回転フライス削りとも呼ばれる。後続する第２の加工工程においてクランクシャフトの軸受座が焼入れされる。第３の工程は硬質かつ高強度の研削工具、例えば研削盤を使用した研削に関する。最後に第４の工程において通常静止していて回転しているクランクシャフトの軸受座の外周部に押圧される研磨ベルトあるいは砥石による仕上げが実施される。切除される削り代は仕上げに際して１ないし１０μｍの範囲で変動する（文献Ｄ２第２段第３２行ないし第３段第１５行参照）。
【００１１】
クランクシャフト加工に際してのコストを低減するために、文献Ｄ２によれば軸受座の加工を４工程から３つの異なった作業工程に削減することが試みられている（文献Ｄ２第３段第２１ないし第２４行参照）。研削処理の省略によって加工手順が４つから３つの基本的に異なった加工処理に削減される。それによって研削スラッジの除去に際しての廃棄物処理問題が排除されるばかりでなく、研削機械のための設備投資コスト、研削機械の工具消耗コスト、および特に研削のためワークピースの循環時間が長くなりそれによって高められるワークピースの在庫コストが削減される。一方切削加工に際しての切削屑は問題にはならず、その理由は（高速フライス削りで）乾式切削されるか、あるいは切削屑の比表面積は研削粉塵に比べて大幅に小さいため切削屑と油の分離が完全に可能であるためである（文献Ｄ２第４段第２１ないし第３３行参照）。
【００１２】
さらに従来の軸受座の研削に際しては、切削による前加工によって生じた円形からの逸脱を研削によって通常その絶対値のみにおいて低減し、その特徴は変更しないように注意する必要がある。従って大きな波状の円形逸脱から小さな波状の円形逸脱が研削によって形成されることはなく、波の谷の数がそのまま保持されるか、あるいはむしろ削減され、その結果仕上げ加工による円形逸脱のさらなる改善が単位時間当たりの改善結果で見るとむしろより困難になる（文献Ｄ２第７段第４９行ないし第８段第３行参照）。文献Ｄ２によれば焼入れの後に切削加工、特に２段階の切削のうちの２番目の切削作業工程（仕上げ切削）によって再度材料切除が実施される（文献Ｄ２第９段第２０ないし第２４行参照）。
【００１３】
文献Ｄ１と文献Ｄ２の教唆は、湿式研削による軸受座の多段階の回転フライス加工が省略される点に関して共通である。それによって前述のように焼入れされた軸受座（文献Ｄ２参照）においても製造品質が向上するとともに研削スラッジの廃棄のために発生するコストの削減が可能となる。従って従来の一致した見解は、多段階の回転フライス加工は前加工に統合すべきであるという点である。クランクシャフトが稼働可能な状態になるまでの考えられる加工手順の組み合わせとして：切削−焼入れ−切削−仕上げ（文献Ｄ２第４段第５０ないし第５４行参照）が挙げられることも前記の見解と矛盾しない。
【００１４】
独国特許第４４４６４７５号明細書もクランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座の加工方法に関しており、そのことがこの引例中に明確に記載されているものではないが、該当する軸受座の加工のために鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフトの成形が前提となるということが原点であり得る。この文献はコンロッド軸受の回転フライス加工を教唆しているが；それに対してクランクシャフトの主軸受の加工が回転フライス削りによって実施されることは明確に記述されておらず、むしろ回転ブローチ加工によって実施するとされている。この引例によれば回転フライス加工は“偏心性のワークピース面”、すなわちコンロッド軸受のみに施すべきであると示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】独国特許第２１２９５０号明細書
【特許文献２】墺国特許第２８６０６７号明細書
【特許文献３】国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット
【特許文献４】欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書
【特許文献５】独国特許第４４４６４７５号明細書
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】会社パンフレット“クランクシャフト技術−品質および寿命を高めるための加工”中の“４気筒、５カ所支承の自動車用クランクシャフトのための加工順序”ヘーゲンシャイト社、エルケレンツ市（１９８３年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、軸受座、特に偏心性の軸受座を有するクランクシャフトあるいはその他のシャフトの構造的な複雑性の理由のため製造コストと作業結果の最適化が既知の処置のみでは達成不可能であるという見識に基づいたものである。本発明が解決しようとする課題は、比較的低いコストで高品質のクランクシャフトを製造可能にする、クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座の製造方法および工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の課題は、本発明に従って鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフトの成形後に主軸受とコンロッド軸受の軸受座に：
−  特定の刃具を用いた切削加工による成形と、
−  主軸受とコンロッド軸受の全てのフィレットあるいは逃げ溝の固定転造（ｆｉｘｅｄ  ｒｏｌｌｉｎｇ）と、
−  クランクシャフトのローラレベリングと、
−  底フライスを使用した、高速前切削回転フライス削りと高速仕上げ切削回転フライス削りとその仕上げ切削回転フライス削りの後のクランクシャフトの軸受座の高速バニシ仕上げによる切削微細加工の、
各加工処理を施し、
この方法を実施するために適宜に構成した工作機械が使用され、
前記前切削回転フライス削りと仕上げ切削回転フライス削りはいずれも実質的にクランクシャフトの完全な１回転の間に底フライスの縦送りおよび接線方向推進を伴わずに実施する、クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の加工方法によって解決される。
【００１９】
切削刃具による成形とフィレットおよび逃げ溝の固定転造の間にさらにクランクシャフトに焼入れを施し、それによって軸受座の焼入れの後にも前切削と仕上げ切削を含んだ回転フライス削りによる特定の刃具を使用した切削処理の多段階のプロセスが実施され、その際クランクシャフトの周回の間、すなわち底フライスの進入と退出の間にいずれも加工される軸受の軸に対する底フライスの位置が変化しない。切除される材料の密度あるいは硬度のため、また回転フライス加工の多段階性のため、比較的小さい焼入れされた切削屑のみが発生し、それは乾燥していて容易に問題なく廃棄することができる。前切削回転フライス削りの間ならびに仕上げ切削回転フライス削りの間のいずれの場合もクランクシャフトを縮尺的に見て略１回の全回転分だけ回転させ、後述するようにそれはクランクシャフトの約１回転半の回転に相当するものであるが、それによって回転フライス加工を最小限の時間内で実施することができる。
【００２０】
バニシ仕上げの技術は、可塑的に成形可能な全ての金属材料のための切削屑を伴わない表面微細加工である。この加工は、硬化され鏡面状に研磨された作業ローラの比較的小さな圧力による回転中のクランクシャフトへの押圧によって実施される。バニシ仕上げプロセスの間に加工材料の表面層内に可塑性の変形が生じ、それによって輪郭隆起部が低下して部分的あるいは完全な平面化が達成されるまで突起部が平滑化される。バニシ仕上げの前および後の構造特性は一致が存在しないことを明確に示している。
【００２１】
高性能が要求されるワークピースの表面特性を改善するためのその他の全ての技術と比較したバニシ仕上げ技術の利点は：
−  均一な表面加工と；
−  高い接触面積率と；
−  低い工具コストと；
−  長い工具耐用期間と；
−  表面層の硬度増加と；
−  ねじり剛性の増加と；
−  寿命の延長、
である。
【００２２】
固定転造技術はバニシ仕上げ技術と似ているが、まったく異なった目的を有している。固定転造圧力によって圧接される作業ローラはワークピースの輪郭に沿ったものとなる。逃げ溝内へのこの方法の適用に際してローラの固定転造圧力は、加工される直径の円周全体上で予め選択可能な最小および最大圧力の間で角度に応じて、しかもクランクシャフトの各回転の範囲内で自動調節可能である。ラップの数は予め選択可能である。
【００２３】
達成される長期耐久性の増加は、加工材料、半径、ローラ圧力、および逃げ溝のラップの数と相関する。
【００２４】
固定転造の利点は、
−  表面層硬度の上昇と、
−  圧縮応力の付加、
−  設定値に従った固定転造される幾何形状の成形、
である。
【００２５】
多様な固定転造方式があり、例えば、
−  送り方式と、
−  押し込み方式
である。
【００２６】
本発明に従った回転フライス削りに際して底フライスの軸が加工される軸受座の軸に対して偏心的にずれており、それが工具の進入および退出の相を含んだ該当する作業工程の間保持され、すなわち一定となる。回転フライス削りの間、縦軸に垂直、すなわちＹ方向あるいはワークピースに対して接線方向の底フライスの推進は実施されない。加工速度（相対的推進）はクランクシャフトの回転速度および加工される軸受座の半径のみに従ったものとなる。その際例えば以下の加工速度が達成され：それは、２００ｍｍ／分ないし９０００ｍｍ／分、特に約６００ｍｍ／分ないし１５００ｍｍ／分の推進と；６０ｍ／分ないし６００ｍ／分、特に約８０ｍ／分ないし１８０ｍ／分の切削速度である。加工される軸受座の軸に対する底フライスの軸の偏位は軸受の幾何形状に依存し、底フライスの直径の値の０．１ないし０．２５倍、特に約０．１５ないし０．２倍に相当する。この底フライスの偏心性のため正面刃が軸受座全体をカバーすることができる。その偏心性はフライスプロセスの動性（振動特性）を低減するために最適化することができる。軸受座のフライス加工は刃の進入に際して同方向あるいは逆方向に実施することができる。
【００２７】
本発明の特徴によれば、第１の作業工程における前切削回転フライス削り後にワークピースが計測され、第２の作業工程における仕上げ切削回転フライス削りのためのフライスの送り出しが前記の計測結果に応じて判定される。重要なことは、各軸受座の中間加工のためにそれぞれ適宜なＮＣ制御が設定されることである。その種の制御は、加工結果を直ぐに検出して軸受座の加工のための機械のＮＣプログラム内に使用するための測定機構と測定プログラムの存在を前提とする。好適には中間加工の前切削の後に直径が計測され、続いて最終寸法のための正確な送り出しが仕上げ切削として実施される。その際例えば直径、真円性、粗さ、および真直度等の表面幾何特性が判定され、補償手法と組み合わせて送り出しのために使用される。前記の計測は非接触式の測定装置によって実施することが好適である。第１の切削の後にプログラム可能なＮＣ軸を介して主軸受とコンロッド軸受の計測のために１つあるいは複数の測定装置が使用される。その際前切削回転フライス削りの後の軸受座の計測は締め付け固定されたクランクシャフト上で実施され、従って前切削回転フライス削り、計測、ならびに仕上げ切削回転フライス削りが直接的に連続して実施される。個別の要件に応じて、軸受座の回転フライス加工の個々の段階に際していずれも同じ大きさ、あるいはそれぞれ異なった大きさの軸受座の面の削り代で切除することができる。その際２番目に述べたケースが一般的に極めて好適であり、特に焼入れの後に存在する削り代の６０ないし８０％、特に約６５ないし７５％が前切削回転フライス削りの間に切除され、残りは仕上げ切削回転フライス削りの間に切除されることが好適である。その第１および第２の加工段階の間の削り代配分は第１の加工段階の加工結果に従ったものとなる。回転フライス削りに際しては場合によって最小切削厚（例えば０．１ｍｍ）を維持する必要がある。回転フライス加工によって切除される全削り代の回転フライス加工の両方の段階への最適な配分を判定するために、クランクシャフトの軸受を既に高速前切削回転フライス削りの前に前述した方式で測定することが有効である。
【００２８】
表面品質への要求仕様ならびにその他の境界条件に従って、通常回転フライス削りに対してさらに軸受座のバニシ仕上げが後続する。コストの観点によれば勿論仕上げ加工を伴わない実施方式が極めて好適である。このことは基本的に実現可能であり；その理由は仕上げ切削回転フライス削りの後になお存在する表面凹凸がこの方法の条件上動作方向に対して平行でなくむしろ垂直に軸受座内に延在するためである。従って前記の凹凸は稼働中に迅速に平滑化され、その凹凸上で潤滑膜が部分的に破壊される危険性は軸受座内に放射状に周回している溝の場合に比べて小さくなる。
【００２９】
本発明の別の好適な追加構成によれば、前切削回転フライス削りの開始時および仕上げ切削回転フライス削りの開始時の進入の間の底フライスの送り出しは、底フライスの軸に対していずれも軸方向の成分のみを有する。言い換えると底フライスはいずれもその縦軸に沿って送り出され、クランクシャフトが特定の量（後述参照）で回転する間にワークピース上に半径方向に接合する。このことは切削する材料内への底フライスの進入に際して“凹み”の発生を防止するために好適である。この方式で凹み形成を防止することによって、回転フライス削りの前に存在する削り代を適宜に小さく抑制することができ（例えば僅か０．５ｍｍ、すなわちｒ＝０．２５ｍｍないしｒ＝０．１５ｍｍ）、そのことが多段階の微細回転フライス削りの経済性に好影響をもたらす。切削される材料内への底フライスの進入が前切削回転フライス削りのために設定された位置まで約３°ないし１５°、特に約５°のクランクシャフトの回転角度にわたって継続すれば極めて好適であることが判明した。同様のことが仕上げ切削回転フライス削りに際しての底フライスの進入に対しても有効である。
【００３０】
底フライスの切り出しと退出の相互作用において最適な真円性を達成するために、工具スピンドルを介しまたセンサおよびアクチュエータ技術を使用して受動応力の変動を補償する。その際工具スピンドルの路程はピエゾ素子を使用して約１０ないし２０μｍのＸｍ範囲で補正する。微細回転フライス削りされた軸受座の真円性を改善するための応力測定およびＸ軸の位置制御を使用した自動化された送り出し補正は、微細回転フライス削りの間に工具／ワークピースの受動応力の均衡を形成するという原理に基づくものである。そのことは受動応力を判定するための工具スピンドル（工具の軸方向）内の応力測定によって実施される。比較的高い１ｋＨｚ超のサンプリング速度と連続する２つの測定点の演算評定が応力の位置／負の増加（時間信号Δｔを含む）を判定するために必要である。同様に１ｋＨz超で１０ないし２０μｍ（既知の感覚で時間をずらせた：測定周期／計算周期／トラバース速度を例えばピエゾ素子によって生成することができる、高速のＸ軸駆動が必要である。
【００３１】
その裏には、硬度変動のためまたは応力断面積の変動（オイル孔）によって受動応力が変化する場合、それに従ってＸ方向における工具の送り出しを補正する必要があるという基本概念が存在する。１０ないし２０μｍの範囲（トラバースウィンドウ）の充分に高いＸ軸駆動の解像度および敏捷性の場合、刃具の進入および退出による振動の影響を大幅に低減することもできる（波の山と谷の干渉／打ち消しの原理）。
【００３２】
勿論、その際に受動応力の変動によってシステムが過剰振動を起こす傾向があることに注意しなければならず、それは補正されたトラバース動作によって誘発され得るものである。例えば硬度が低下するとそれによって受動応力も低下し、その際にワークピースから離間するように＋Ｘ分“補正”されると、受動応力がさらに低下してシステムが“自己振動”する。
【００３３】
可能な解決策は、長時間にわたって、または移動平均の積分計算ならびに補正操作間に休止を置いた遅延補正によって応力信号の評価を実施することである。それにもかかわらず、高周波数の振動はさらに低減する必要がある。
【００３４】
本発明の別の好適な追加構成は、回転フライス削りのために使用される底フライスの刃具直径が加工される軸受座の幅よりも大きいことを特徴とする。回転フライス削りのために使用される底フライスの直径は加工される軸受座の幅の約１．１５ないし１．３５倍の値であることが好適である。この場合、前成形の間に作成される軸受座の両側にそれぞれ逃げ溝を形成することが好適であり、回転フライス加工に際してその中でフライスが停止することができる。このパラメータに留意することによって潤滑剤膜を維持するために好適な軸受座の表面上の輪郭線が回転フライス加工の後に残留する表面輪郭内に形成される。
【００３５】
クランクシャフトの軸受座の加工に際して多段階の回転フライス加工のためにクランクシャフトがそのフランジ側で第１の回転可能なコレットチャック内に締め付け固定され、またそのピボット側は第２の回転可能なコレットチャック内に締め付け固定されれば好適である。その際両方のコレットチャックが同期的に駆動可能であるとともに１ないし１００ｒｐｍの回転速度で回転することが好適である。
【００３６】
クランクシャフトの個々の主軸受の軸受座は通常連続して唯一の回転フライス工具によって加工され、その間同時にクランクシャフトが少なくとも１つの隣接する主軸受上で１つあるいは２つの固定振れ止めによって半径方向に支承されることが好適である。同様な方式で個々のコンロッド軸受の軸受座も連続して唯一の回転フライス工具によって加工されることが好適であり、その間同時にクランクシャフトが加工されるコンロッド軸受に隣接する少なくとも１つの主軸受上で１つの固定振れ止めによって半径方向に支承される。
【００３７】
固定ぶれ止めの支承によって、クランクシャフトが加工圧力によって湾曲しそれによって加工品質が低下することが防止される。
【００３８】
代替として、複数の主軸受とコンロッド軸受を複数の回転フライス工具によって同時に加工することもできる。その場合は適正な数の回転フライス工具が設けられる。
【００３９】
各軸受座の多段階の回転フライス加工のためにそれぞれ固有のＮＣ制御プログラムが実行されれば極めて好適である。その種の個別制御は測定機構と測定プログラムの存在を前提とし、それらによって個別の前切削回転フライス削りの加工結果が直ちに検出されそれが仕上げ切削回転フライス削りの間に該当する軸受座の加工用の機械のＮＣプログラム中で使用される。前述したように、多段階の回転フライス削りの前切削の後に計測を行ってその後仕上げ切削のための送り出しを実施することが好適である。近年の開発の結果、この種の加工機械の複雑なＮＣ制御が今日では容易に可能になっている。
【００４０】
冒頭に述べた自動車エンジン用のクランクシャフトの加工の他に、同様な方式で例えば小型船舶、戦車、あるいは機関車用のエンジン等のより大型のエンジン用のクランクシャフトも加工することができる。同様にカムシャフトの加工も可能である。
【００４１】
本発明はさらに前述の方法を実施するための工作機械に関する。この工作機械は：
−  加工されるシャフトの主回転軸に相当するＺ軸周りの回転軸（Ｃ軸）を有する主スピンドルと、
−  前記Ｃ軸内で回転可能に駆動することができるコレットチャックと、
−  Ｙ方向およびＺ方向内でトラバース可能かつＸ方向内で送り出し可能でＸ軸周りで回転する少なくとも１つの工具スピンドルと、
−  Ｚ方向に沿ってトラバース可能でクランクシャフトをその軸受座上で支承する少なくとも１つの支承部を有する少なくとも１つの固定振れ止めと、
−  錐形先端を有する滑り心受、または第２のコレットチャックと、
−  逃げ溝およびフィレットを固定転造するため、ならびに固定転造工具を使用してクランクシャフトをローラレベリングするための装置と、
−  主軸受（ＨＬ）およびコンロッド軸受（ＰＬ）の軸受座をバニシ仕上げするための装置、
を備える。
【００４２】
この種のクランクシャフトを切削加工するための機械の他に、フィレットあるいは逃げ溝の固定転造またはクランクシャフトの主軸受およびコンロッド軸受上の軸受座のバニシ仕上げのための専用の機械あるいは装置が設けられる。その種の設備が切削加工のための工作機械上に元から存在していないかあるいはその上に装着可能でない場合は、固定転造およびバニシ仕上げの作業を製造工程連鎖内の独立した専用機械上で実施することができる。
【００４３】
回転可能に駆動することができる２つのコレットチャックを有する機械内におけるクランクシャフトの軸受座の加工に際して、第１のコレットチャックがクランクシャフトをそのフランジ上で収容し、第２のコレットチャックはクランクシャフトをそのピボット上で収容する。コレットチャックとして先端収容部を備えた調節チャックを使用することが好適である。
【００４４】
回転フライス工具を備えた工具スピンドルの回転軸（Ａ軸）は機械の作業面に対して垂直なＸ軸周りで回転する。回転フライス工具のための工具スピンドルは、加工される軸受座の軸と工具軸の間の偏心（ずれ）を調節するために工具スピンドルを機械のＹ方向において調節可能にするための設備も備えている。さらに、工具スピンドルは個々の軸受座を並行して加工可能にするために工作機械のＺ方向においてもトラバースおよび固定可能である。
【００４５】
コンロッド軸受の軸受座の表面の加工のため工具スピンドルはその作用によってＸ軸方向において位置制御して振動可能になる設備を備え、それによって主軸周りのクランクシャフトの回転中にコンロッド軸受の円動作に追従することができる。ピエゾ素子を使用した例えば１０μｍまでの送り出しのために第２の“重ね合った”Ｘ軸を設けることができる。それによってプロセス動性を低減することも可能となる。
【００４６】
工具スピンドルは、そのシャフトが直径に対して１０：１．５ないし１０：３の比率の長さを有する底フライスを収容するために設けられる。その底フライスの細身形状は、クランクシャフトの回転に際して軸受座の全ての面（側面）が工具によって加工可能になるための前提となる。しかしながらその細身形状は、底フライスのシャフトが高い曲げ強度を有することを前提とする。底フライスのシャフトが硬質合金（あるいは高い曲げ強度を有するその他の金属）から形成されれば好適である。底フライスの締め付け固定は収縮チャック内で実施することが好適である。
【００４７】
安定していてかつ均一な切削を達成するために、ハンダ付けあるいはその他の適宜な方式で固定されたＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）刃板あるいはその他の適宜な刃材料から形成された刃板からなる好適には少なくとも３枚の正面刃が底フライス上に設けられる。それらの底フライスの正面刃は、いずれも０．０２°ないし０．０８°の極めて小さな進入角を有する。その種の進入角によってクランクシャフトにおいて好適な凸状（球形）の軸受面の形状を達成することができる。その際端面側の工具刃の斜めの研削によって達成可能な進入角は特に約０．０４°となる。工具は必要に応じて内部冷却することができる。
【００４８】
固定振れ止め（前述参照）によっていずれも加工中でない軸受座の支承を設けることが好適であり、その支承は主軸受の３つの点で実施することが好適であり、そのうち１つは（回転フライス工具に対して）Ｘ方向に位置する。主軸受とコンロッド軸受内の必要不可欠なオイル孔による支承の妨害を防止するため、固定振れ止めの支承面はスライダとして形成することが好適であり、それが主軸受座のオイル孔の領域にいずれも溝の形式の窪み部を備えることができる。加えて前記のスライダは、特に軸受直径に整合させた中空研削によって、軸受の側面の表面輪郭に適合させることができる。このことが接触面積率の最大化によって支承を最適化する。
【００４９】
前述したように本発明の極めて好適な特徴は、特に軸受座が焼入れされたクランクシャフトおよびその他のシャフトにおいて示される。勿論軸受座の焼入れがその後の取り扱いの間の保護の観点と要求される摩耗耐久性の観点のいずれにおいても不要である場合は、焼入れを伴わずに本発明に係る方法を使用することも可能である。この場合、回転フライス工具の刃に対してより低い要求性能を課すことができる。加えて、通常焼入れに際して生じる遅延が排除されるため、焼入れされた軸受座の場合に比べて回転フライス加工のための削り代がより少なくなり、それも製造経済性の観点で好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】４気筒クランクシャフトを示した透視的な構成図である。
【図２】図１のクランクシャフトの軸受座を加工するために使用可能な底フライスを縮小して示した側面図である。
【図３】図２の矢印Ａの方向に見た底フライスを拡大して示した平面図である。
【図４】底フライスの端面を拡大して示した側面図である。
【図５】図１のクランクシャフトの主軸受の加工を示した断面図である。
【図６】回転フライス加工の異なった段階中の相対的な推進のベクトル表示を示した説明図である。
【図７】別の主軸受の支承を示した断面図である。
【図８】固定振れ止めのスライダを示した上面図である。
【図９】固定転造のための好適な位置を含めたクランクシャフトの側面図である。
【図１０】主軸受ピボット上の固定転造工具の進入を示した説明図である。
【図１１】バニシ仕上げのための好適な位置を含めたクランクシャフトの側面図である。
【図１２】主軸受ピボット上のバニシ仕上げ工具の進入を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
次に、実施例を参照しながら本発明についてさらに詳細に説明する。
【００５２】
図面はいずれも忠実な縮尺ではなく、また部分的に大幅に簡略化して示されている。
【００５３】
特定の刃具を用いた切削加工によって（前）成形されたクランクシャフト１上で、（設定されている場合）まず全ての軸受座の表面ならびに殆どの場合さらに移行部（フィレットまたは逃げ溝）が焼入れされる。それとは無関係に次の加工作業として全てのフィレットまたは逃げ溝４２の固定転造が続く（図９）。その際２つの固定転造ローラ４３および４４がクランクシャフト１の回転中に所与の固定転造圧力をもって逃げ溝４２内に押し付けられる。固定転造中に固定転造ローラ４３および４４は固定転造ローラヘッド４６内に回転可能に取り付けられたガイドローラ４５によって支承される（図１０）。固定転造ローラ４３および４４に対して軸受ピボットＰＬは支承ローラヘッド４８内に回転可能に取り付けられた支承ローラ４７によって支承される。固定転造ローラヘッド４６および支承ローラヘッド４８は（図示されていない）固定転造工具の一部である。
【００５４】
必要な場合、焼入れおよび／またはフィレットあるいは逃げ溝３５の固定転造の後にクランクシャフトをドレッシングする。そのドレッシングは固定転造と同じ固定転造工具によって実施されるが、勿論固定転造圧力の大きさおよび方向を制御しながらである。固定転造によって元の長期硬度に対して鋼鉄製のクランクシャフトの場合２００％、延性鋳鉄の場合３００％長期硬度を高めることができる。（切削によって前成形され、焼入れされているかされていない、固定転造およびドレッシングされた）クランクシャフト１は工作機械（図示されていない）内において主回転軸２周りで回転可能に締め付け固定され、その工作機械内においてクランクシャフトの主軸受およびコンロッド軸受の軸受座を微細回転フライス削りによって加工することができる。ピボット３を起点にして主軸受は順次ＨＬ１からＨＬ５までの符号で示されている。同様に、コンロッド軸受はピボット３を起点にして順次ＰＬ１からＰＬ４までの符号で示されている。ピボット３と逆側のクランクシャフト１の端部はフランジ４となっている。図示されている実施例においてクランクシャフト１はフランジ４とピボット３上においてそれぞれコレットチャックによって固定されており、それの締め付けジョー５がいずれも図示されている。締め付け圧力は矢印６で示されているようにフランジ４に対して半径方向に作用する。
【００５５】
クランクシャフト１の回転軸２は同時にＺ方向に延在する工作機械のＣ軸である。フランジ４を起点にしてまずクランクシャフト１の主軸受ＨＬ５ないしＨＬ１が矢印９の方向に微細回転フライス削りによって順次切削加工される。矢印９方向、すなわち工作機械のＸ方向への加工の間、加工方向９と逆向きの矢印１０の方向へのクランクシャフト１の支承が実施される。この矢印１０の方向への支承は、工作機械の１つあるいは２つの固定振れ止め（図示されていない）によって実施される。その際ＨＬ５の加工はＨＬ４上の支承と同時に実施され、ＨＬ３の加工はＨＬ４および／またはＨＬ２上の支承と同時に実施され、ＨＬ４の加工はＨＬ３上の支承と同時に実施され、ＨＬ２の加工はＨＬ３上の支承と同時に実施され、ＨＬ１の加工はＨＬ２上の支承と同時に実施される。コンロッド軸受ＰＬ１ないしＰＬ４の加工に際しても同様な方式で支承することができる。例えば加工方向１１へのＰＬ１の加工に際して、支承はＨＬ１および／またはＨＬ２上で実施される。同様に、ＰＬ２の加工はＨＬ２および／またはＨＬ３上での支承と同時に実施され、ＰＬ３の加工はＨＬ３および／またはＨＬ４上での支承と同時に実施され、さらにＰＬ４の加工はＨＬ４および／またはＨＬ５上での支承と同時に実施される。簡略化の目的のため、加工方向１１は加工方向９、従って工作機械のＸ方向に相当することを前提とする。
【００５６】
軸受座ＨＬおよびＰＬの微細回転フライス削りのために底フライス１２が設けられている（図２）。この実施例において底フライスの直径１３は２４ｍｍとなり、一方主軸受座ＨＬとコンロッド軸受座ＰＬの幅は１９ｍｍとなる。同様に、クランクシャフト１の切削加工による成形の間、各軸受座上の両側に２．５ｍｍの逃げ溝を設けることができ、その中で底フライスが停止することができる。底フライス１２のシャフトはその直径１３に比べて大きな長さ１４を有している。シャフト１５の大きな長さ１４によって、方向９および１１に従ったコンロッド軸受ＰＬ１ないしＰＬ４の軸受座の面が（クランクシャフト１が略半回転した後の）下側の位置に存在している場合（図１においてその位置に内側の両方のコンロッド軸受ＰＬ２およびＰＬ３が図示されている）でもそれらの面を加工することが可能になる。その目的のため底フライス１２のシャフト１５が高い曲げ強度を備えている。シャフト１５は工作機械の工具スピンドル（図示されていない）の一般的な工具収容部１６内に差し込まれている。底フライス１２の回転軸１７は同時に工作機械のＸ方向にも平行に延在している。
【００５７】
矢印Ａの方向に見て底フライス１２は３枚の刃板１８を備えており、それらが円周に沿って均等に配分されている（図３）。それらの刃板１８は立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から形成される。回転軸１７に向かって刃板１８の正面刃がいずれも小さな進入角１９を有している。
【００５８】
図５には、クランクシャフト１の任意の主軸受ＨＬの断面が示されている。回転軸２の方向に工作機械のＺ軸が延在し；従ってそのＺ軸は図の平面に対して垂直に延在している。それに垂直にＸ軸が延在し、さらにそれらのＸ軸とＺ軸に垂直にＹ軸が延在する（図１右下）。Ｘ軸に対して底フライス１２の回転軸１７が、本実施例では約４ないし５ｍｍである偏位ｅ分Ｙ方向にずれている。クランクシャフト１の回転方向は矢印２０によって示され、底フライス１２の回転方向は矢印２１によって示されている。
【００５９】
主軸受ＨＬの多段階の切削回転フライス加工のために、削り代２２（例えば０．２５ｍｍ）が設定されている。クランクシャフト１が略完全な１回転矢印２０の方向に回転する前切削回転フライス削りの間、所与の厚み（削り代約０．１５ｍｍ）を有する外側層２３が主軸受ＨＬから切除される。それに直ぐ続いて（すなわちクランクシャフト１を締め直すことなく）前切削回転フライス削り後の軸受を計測した後に微細切削回転フライス削りによって内側の層２４（研削削り代約０．１ｍｍ）の切除が実施され、その際クランクシャフト１が再び矢印２０の方向に回転し底フライス１２は矢印２１の方向に回転する。微細切削回転フライス削りのために回転方向２０および２１を反転させることも可能である。微細切削回転フライス削りの間クランクシャフト１は１回転よりもいくらか多く回転する。微細切削回転フライス削りの開始時の底フライス１２の進入のための回転角度範囲を含めて底フライス１２はここで約４２０°の角度範囲にわたって進入している。
【００６０】
図６は、材料内への進入（点線）に際して、すなわち切り込み、回転（実線）、および退出（一点鎖線）に際しての底フライス１２の相対的推進を示したベクトル表示である。幾何形状の条件（軸受座の直径および角速度のみが回転に際してベクトルを決定する）のためクランクシャフト１の回転に際して接線方向の相対推進は全く存在せず；むしろ接線方向の成分３５は（拡大して強調表示された）半径方向成分３６と重ね合わされ、それによってクランクシャフト１の回転中にベクトルとして示された相対的推進３７が生成される。切り込みの間底フライス１２の送り出し動作３８はその縦軸１７（Ｘ方向内）に向かうものとなる。ベクトル３７との重ね合わせによって発生する切り込み中の相対的推進は、適宜な切り込みあるいは進入ベクトル３９によって示されている。クランクシャフト１が完全に回転した後の底フライス１２の退出中に相対的推進３７に対して（Ｘ方向に成される）底フライス１２の送り出し動作４０が加えられる。ベクトル３７との重ね合わせによって発生する底フライス１２の退出中の相対的推進は、適宜な退出ベクトル４１によって示されている。送り出し動作３８および４０のそれぞれの大きさは予め経験的に判定され、その際クランクシャフト１の回転軸２に対してのフライス軸１７の偏位ｅの方向に対して順方向あるいは逆方向であるクランクシャフト１の回転方向２０に注意する必要がある。その他の動作パラメータならびに幾何学的関係に相関した送り出し速度の大きさの判定のための根拠として、切り込みが好適には３°ないし１５°のクランクシャフト１の回転角度範囲にわたって行われることが有効である。そのことは主軸受ＨＬおよびコンロッド軸受ＰＬに同様に有効である。
【００６１】
前述したように、クランクシャフト１は主軸受ＨＬの多段階の切削回転フライス加工に際して工作機械の１つあるいは２つの固定振れ止め（図示されていない）によって支承される。その支承は一次的には図７において垂直方向として示されているＸ方向に実施される。支承のためにスライダ２５が作用し、それがＸ軸の両方向２６に摺動可能となっている。スライダ２５によるＸ方向の支承に加えて、さらにいずれもクランクシャフト１の主軸受ＨＬに対して半径方向に接近あるいは離間移動可能な２つの別のスライダ２７および２８による支承が行われる。スライダ２７および２８が主軸受ＨＬに向かって移動し、一方スライダ２５は二重矢印２６の方向において下方に動作するように、固定振れ止めの機構（図示されていない）が３つの動作２６および２９を調節する。反対に、スライダ２７および２８は二重矢印２９の方向において主軸受ＨＬから離間するように移動し、一方スライダ２５は二重矢印２６の方向において上方に移動する。ここでは詳細な記述を省略するが、既知の機構が動作２６および２９を調節し、それによって異なった直径の軸受座においてもクランクシャフト１の同心的な切削が達成される。
【００６２】
しかしながら主軸受ＨＬの軸受座３０はオイル孔３１によっても中断されている。このオイル孔３１の縁部によって障害が発生する可能性があり、それは主軸受ＨＬがスライダ２５，２７および２８によって支承されている間にクランクシャフト１の回転に際して発生する。その種の障害を防止するために、スライダ２５，２７および２８はいずれも溝３２を備えている。この溝３２が、スライダ２５，２７および２８の支承面全体中の支承している割合３３を支承に際して主軸受ＨＬに向いている断面積３４よりも小さくするように作用する。中空研削（前述参照）によって加工される軸受座の側方線への考えられるスライダの整合化は図示されていない。
【００６３】
先行した前切削回転フライス削りおよび仕上げ切削回転フライス削りの加工作業に続いて、任意に（すなわち必要に応じて）さらに軸受座ＨＬおよびＰＬのバニシ仕上げを実施することもできる（図１１および図１２）。
【００６４】
図１１には、好適にはバニシ仕上げされる軸受座ＨＬおよびＰＬのクランクシャフト１上における位置が示されている。クランクシャフト１のスラスト軸受ＨＬ３の継ぎ輪面（ｃｏｌｌａｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）もバニシ仕上げすることが好適であるが；この加工作業は本発明においては実施されず、単に補完的な目的で言及するものである。軸受座ＨＬおよびＰＬのバニシ仕上げは、砥石あるいは研削ベルトによる仕上げ加工に代えて実施されるものである。
【００６５】
軸受座ＰＬの周囲に配置された３つの円筒形状のバニシングローラによってバニシ仕上げされる。図１２にはそのうち２つのバニシングローラ４９および５０のみが示されており；最後の１つは図面の平面内にあり省略されている。各バニシングローラ４９および５０は側方でそれぞれ支持ローラ５１および５２によって支承されており、それらも図の平面からずれている。図示されているように、支持ローラ５１および５２はケース部材５３あるいは５４内に回転可能に取り付けられている。バニシ仕上げの間にクランクシャフト１が回転し、その際にバニシングローラ４９および５０を回転するように動かし、またそれらのバニシングローラ４９および５０を介して同時に支持ローラ５１および５２を動かす。バニシ仕上げに際してバニシングローラ４９および５０は所与のロール圧力によってクランクシャフト１の軸受座ＰＬ上に押圧される。
【００６６】
バニシ仕上げによってより改善され好適な機能性を有する軸受座ＨＬおよびＰＬの表面特性が達成される。微細回転フライス削りの後に存在する粗面性が低減される。輪郭接触面積率および表面層硬度が高められる。クランクシャフト１の歪強度も上昇する。さらに場合によってなお存在する形状誤差も削減される。
【００６７】
図１１において、各クランクシャフト１上においてさらにピボット３上の密封面５５およびフランジ４上の密封面５６もバニシ仕上げすることが好適である。
【００６８】
クランクシャフトの加工の他に、前述した方法は各種のカムシャフトおよび制御シャフトを同様な方式で加工するためにも適している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの主軸受とコンロッド軸受の軸受座の加工方法であり、鍛造あるいは鋳造によるクランクシャフトの一次成形後に軸受座に：
−  特定の刃具を用いた切削加工による成形と、
−  全てのフィレットあるいは逃げ溝の固定転造と、
−  クランクシャフトのローラレベリングと、
−  いずれも実質的にクランクシャフトの完全な１回転の間に底フライスの縦送りおよび接線方向推進を伴わずに実施する、底フライスを使用した高速前切削回転フライス削りと高速仕上げ切削回転フライス削りによる切削微細加工と、
前記仕上げ切削回転フライス削りの後のバニシ仕上げ、
からなる加工処理を実施する方法。
【請求項２】
前切削回転フライス削り後に軸受座の直径の測定を実施し、その後前記測定の結果に応じて仕上げ切削のための送り出しを加工機械のＮＣ制御を介して実施することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
特定の刃具を使用した切削加工による成形の後に少なくともクランクシャフトの一部の焼入れが後続することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前切削回転フライス削りの開始時および仕上げ切削回転フライス削りの開始時の進入の間の底フライスの送り出しは底フライスの回転軸に関してその底フライスの回転軸の方向のみに実施することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
底フライスの進入の間の切り込みが３°ないし１５°、特に約５°のクランクシャフトの回転角度にわたって継続することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
クランクシャフトの成形の間に作成される各軸受座の両側に逃げ溝を設けることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前切削回転フライス削りおよび仕上げ切削回転フライス削りは底フライスの直径の約０．１５ないし０．２倍の値の軸受座の回転軸に対する底フライスの回転軸の偏位をもって実施することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
主軸受の軸受座は個々の軸受座を唯一の回転フライス工具によって順次処理することによって加工し、その間同時にクランクシャフトがその時点で隣接している主軸受上で固定振れ止めによって半径方向に支承されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
クランクシャフトのコンロッド軸受の軸受座は個々の軸受座を唯一の回転フライス工具によって順次処理することによって加工し、その間同時にクランクシャフトがその時点で隣接している主軸受上で固定振れ止めによって半径方向に支承されることを特徴とする請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
微細切削回転フライス削りが３６０°超のクランクシャフトの回転角度を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前切削回転フライス削りおよび／または仕上げ切削回転フライス削りに際しての切削微細加工の開始はオイル孔の領域で実施されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
特にクランクシャフトにおいて請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法を実施するための工作機械であり：
−  加工されるクランクシャフト（１）の主回転軸（２）に相当するＺ軸周りの回転軸（Ｃ軸）を有する主スピンドルと、
−  前記Ｃ軸内で回転可能であってうち少なくとも１つが駆動可能であるクランクシャフト（１）用の２つのコレットチャックと、
−  Ｙ方向およびＺ方向内でトラバース可能かつＸ方向内で送り出し可能でＸ軸周りで回転する少なくとも１つの工具スピンドルと、
−  Ｚ方向に沿ってトラバース可能でクランクシャフト（１）をその主軸受（ＨＬ）の軸受座上で支承する少なくとも１つの支承部を有する少なくとも１つの固定振れ止めと、
−  フィレットあるいは逃げ溝（４２）を固定転造するため、ならびに固定転造工具（４３ないし４８）を使用してクランクシャフト（１）をローラレベリングするための少なくとも１つの装置と、
−  主軸受（ＨＬ）およびコンロッド軸受（ＰＬ）の軸受座をバニシ仕上げするための少なくとも１つの装置、
を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項１３】
特にクランクシャフトにおいて請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法を実施するための工作機械であり：
−  加工されるクランクシャフト（１）の主回転軸（２）に相当するＺ軸周りの回転軸（Ｃ軸）を有する主スピンドルと、
−  前記Ｃ軸内で回転可能であってうち少なくとも１つが駆動可能であるクランクシャフト（１）用の２つのコレットチャックと、
−  Ｙ方向およびＺ方向内でトラバース可能かつＸ方向内で送り出し可能でＸ軸周りで回転する少なくとも１つの工具スピンドルと、
−  Ｚ方向に沿ってトラバース可能でクランクシャフト（１）をその主軸受（ＨＬ）の軸受座上で支承する少なくとも１つの支承部を有する少なくとも１つの固定振れ止めを備えてなり、工作機械が、
−  固定転造工具（４３ないし４８）を使用してフィレットあるいは逃げ溝（４２）の固定転造とクランクシャフト（１）のローラレベリングの作業を実施し、
−  主軸受（ＨＬ）およびコンロッド軸受（ＰＬ）の軸受座のバニシ仕上げの作業を製造工程連鎖内の独立したそのための専用機械上で実施するよう構成されることを特徴とする工作機械。
【請求項１４】
第１のコレットチャックがクランクシャフト（１）をそのフランジ（４）上で収容し、第２のコレットチャックはクランクシャフト（１）をそのピボット（３）上で収容することを特徴とする請求項１２または１３記載の工作機械。
【請求項１５】
工具スピンドルが量ｅの分Ｙ方向に偏位可能であることを特徴とする請求項１２または１３記載の工作機械。
【請求項１６】
そのシャフト（１５）が直径（１３）に対して１０：１．５ないし１０：３の比率の長さを有する底フライス（１２）を収容するために工具スピンドルを設けることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１７】
底フライス（１２）がハンダ付けされたＣＢＮ刃板（１８）からなる３枚の正面刃を有することを特徴とする請求項１６記載の工作機械。
【請求項１８】
ＣＢＮ刃板（１８）がいずれも底フライス（１２）の外周からその縦軸（１７）に向かって０．０２°ないし０．０８°の値の分低下する進入角（１９）を有することを特徴とする請求項１７記載の工作機械。
【請求項１９】
底フライスの直径が加工される軸受座（ＨＬあるいはＰＬ）の幅の１．１５ないし１．３５倍の値を有することを特徴とする請求項１８記載の工作機械。
【請求項２０】
工具スピンドルの回転数に対するコレットチャックの回転数の比率が１：４００ないし１：２０００であることを特徴とする請求項１２ないし１９のいずれかに記載の工作機械。
【請求項２１】
固定振れ止めの支承がクランクシャフト（１）の主軸受（ＨＬ１−５）の３点上で実施され、そのうち１点がＸ方向に位置することを特徴とする請求項１２ないし２０のいずれかに記載の工作機械。
【請求項２２】
固定振れ止めによるクランクシャフト（１）の支承がスライダ（２５，２７，２８）として形成され、それらが主軸受の軸受座（３０）のオイル孔（３１）の領域内にいずれも窪み部（３２）を備えることを特徴とする請求項２１記載の工作機械。
【請求項２３】
フィレットあるいは逃げ溝（４２）、または主軸受（ＨＬ）およびコンロッド軸受（ＰＬ）の軸受座を焼入れするための装置を備えることを特徴とする請求項１２または１３記載の工作機械。
【請求項２４】
工作機械が主軸受（ＨＬ）およびコンロッド軸受（ＰＬ）の計測を行うための旋回可能および／または位置調節可能な少なくとも１つの測定装置を備えることを特徴とする請求項１２または１３記載の工作機械。
【請求項２５】
主軸受（ＨＬ）およびコンロッド軸受（ＰＬ）の計測を行うために非接触式の測定装置を備えることを特徴とする請求項２４記載の工作機械。
【国際調査報告】
2009538234.tif 000015
2009538234.tif 000016
2009538234.tif 000017
2009538234.tif 000018
2009538234.tif 000019
2009538234.tif 000020