(57)【要約】  特にクランクシャフト等のシャフト（１）のジャーナル（ＨＬ，ＰＬ）の加工方法において、鍛造あるいは鋳造によってシャフト（１）の原型を形成した後ジャーナル（ＨＬ，ＰＬ）に：特定の刃を使用した機械削りによる予加工と、硬化と、歪み取り削りと、予備削り回転フライス加工と、仕上げ削り回転フライス削りとからなる複数の加工工程を実施する。ここで予備削り回転フライス加工と仕上げ削り回転フライス加工は、シャフト（１）の実質的な各一回の完全回転中にフライス盤（１２）を縦方向および接線方向に推動することなく実施される。
2008521625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造あるいは鋳造によってシャフトの原型を形成した後ジャーナルに：
特定の刃を使用した機械削りによる予加工と、
硬化と、
歪み取り削りと、
予備削り回転フライス加工と、
仕上げ削り回転フライス削り、
とからなる複数の加工工程を実施し、
ここで予備削り回転フライス加工と仕上げ削り回転フライス加工がシャフトの実質的な各一回の完全回転中にフライス盤を縦方向および接線方向に推動することなく実施される、特にクランクシャフト等のシャフトのジャーナルの加工方法。
【請求項２】
仕上げ削り回転フライス加工に不特定の刃を使用した仕上げ加工が後続することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
予備削り回転フライスの開始時と仕上げ削り回転フライスの開始時の進入中におけるフライス盤の移動動作がフライス盤の軸に対して軸方向成分のみを有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】
フライス盤の進入中における削り始めが３ないし１５°、特に約５°のシャフト回転角度にわたったものであることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
回転フライス削りに使用されるフライス盤の直径は加工するジャーナルの幅の約１．１５ないし１．３５倍とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
予備成形中に製造するジャーナルの両側にいずれも切下げ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】
ジャーナルの軸に対してフライス盤軸がこのフライス盤の直径の約０．１５ないし０．２倍の値の偏位をもって回転フライス加工が実施され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】
回転フライス加工のためにクランクシャフトのフランジ側を第１のチャック内に固定しピン側は第２のチャック内に固定してクランクシャフトのジャーナルを加工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メインジャーナルはこのメインジャーナルの個々の支承部を唯一の回転フライス工具によって順次中間加工することによって加工され、ここで同時にいずれの場合も隣接するメインジャーナル上において振れ止によってクランクシャフトが半径方向に支持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ピンジャーナルはこのピンジャーナルの個々の支承部を唯一の回転フライス工具によって順次中間加工することによって加工され、ここで同時にいずれの場合も隣接するメインジャーナル上において振れ止によってクランクシャフトが半径方向に支持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１１】
仕上げ削り回転フライス加工は３６０°超のシャフトの回転角度にわたったものとす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】
予備削り回転フライス加工および／または仕上げ削り回転フライス加工に際しての切削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１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
工作機械が、
加工するクランクシャフトの主軸（２）に従ってＺ方向の回転軸（Ｃ軸）を有するホブ主軸と、
前記Ｃ軸周りで回転可能に駆動されるシャフト用のチャックと、
Ｘ軸に平行に延在するＡ軸の周りで回転可能でありＹ方向およびＺ方向に移動可能な少なくとも１本の工具スピンドルと、
Ｚ方向に沿って移動可能でシャフトのジャーナル上における支持のための少なくとも１つの支持部を有する振れ止と、
尖鋭先端を有する主軸台あるいは第２のチャック、
を備えてなる、
請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法を特にクランクシャフトに対して実施するための工作機械。
【請求項１４】
工作機械は回転可能に駆動される２つのチャックを備え、そのうち第１のチャックがクランクシャフト（１）をフランジ側（４）で収容し、第２のチャックはクランクシャフト（１）をピン（３）上で収容することを特徴とする請求項１３記載の工作機械。
【請求項１５】
工具スピンドルは数量ｅの分Ｙ方向に調節可能であることを特徴とする請求項１３または１４記載の工作機械。
【請求項１６】
工具スピンドルは底刃カッタ（１２）を収容するために設けられものであり、そのシャフト部（１５）は１０：１．５ないし１０：３の長さ対直径（１３）比を有することを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１７】
底刃カッタ（１２）はハンダ付けされたＣＢＮカッタプレート（１８）からなる３枚の前面カッタ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カッタプレート（１８）はいずれも傾斜部（１９）を有し、それが底刃カッタ（１２）の周囲部からその縦軸（１７）に向かって僅かな数値（１９）の分低下するものであることを特徴とする請求項１７記載の工作機械。
【請求項１９】
工具スピンドル回転数に対するチャックの回転数の比は１：４００ないし１：２０００の範囲であることを特徴とする請求項１３ないし１８のいずれかに記載の工作機械。
【請求項２０】
振れ止の支持はクランクシャフト（１）のメインジャーナル（ＨＬ１−５）の３点の上で実施され、そのうち１点がＸ方向内に存在することを特徴とする請求項１３ないし１９のいずれかに記載の工作機械。
【請求項２１】
振れ止によるクランクシャフト（１）の支持部は滑り金（２５，２７，２８）によって形成され、これがメインジャーナル面（３０）のオイル孔（３１）の領域内にいずれも切り下げ（３２）を有することを特徴とする請求項２０記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、鍛造あるいは鋳造等によってシャフトの原型を形成した後ジャーナルに複数の加工工程を実施する、特にクランクシャフト等のシャフトのジャーナルの加工方法に関する。
【０００２】
従来例えばクランクシャフトのメインジャーナルおよびピンジャーナル等のシャフトのジャーナル（ベアリングシート）には、多段階の機械加工が実施されていた。その点の限りで典型的な加工工程によれば、まず鍛造あるいは鋳造されたクランクシャフトが旋削、フライス削り、あるいは回転ブローチ削りによって加工され、その後研磨によって中間加工され、最後に仕上げ加工が実施される。特に、ジャーナルを特にその後の工程において破損から保護するために硬化することが一般化して以来、通常硬化に続いて回転研磨が処理工程に含まれていたが；これは研磨がジャーナルを硬化した後その最終寸法に加工するための唯一の実用的な工法であったためである。
【０００３】
同様に、例えばドイツ国特許第２１２９５０号明細書およびオーストリア国特許第２８６０６７号明細書により、シャフトのジャーナルの回転フライス削りが提案されている。ここでいずれの場合も加工するジャーナルの軸上に垂直に延在している回転軸の周りを回転するフライス盤が回転しているワークピースに対して接線方向の前進動作によって通過移動する。近年、特に研磨に際して発生する廃棄物の処理に関するコストの理由から、後研磨を回避することが要求されている。
【０００４】
国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット（以下この文献をＤ１と称する）により、後研磨無しで達成されるクランクシャフトのジャーナルの加工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固定され機械のＣ軸と重なるその縦軸周りで回転駆動可能に支持され、毎分２０ないし１００回の回転数で回転してフライス工具によって加工され、このフライス工具は工具スピンドル上で機械のＸ軸に対して平行なそのＡ軸周りで回転可能であり、またその軸に沿ってワークピースに向かって接近可能であるとともにその軸に対して垂直（機械のＹ方向；ワークピースに対して接線方向）に前進可能となっている。ここでその加工は２つの段階によって実施される。
【０００５】
文献Ｄ１の記載（第１１頁第１１ないし２５行）によれば、切削工具の多様な性能要求ならびに目標とされる加工工程の品質を考慮するために、準備段階（粗削り）中においてフライス工具の周囲切削が最適な切削条件を有するとともに、隙間嵌めの仕上げ工程（ドレッシング）中においてはフライスカッタ前端が隙間嵌め全体を捕捉し得るように、接線方向の前進速度が制御される。文献Ｄ１の第４頁第２７行ないし第５頁第９行の記載によれば、回転フライス工具の高い回転数によって高速切削に際して必要な高い切削速度が達成され、それにもかかわらず高品質のワークピースを達成するための研磨においても使用される約１００ｍｉｎ−１の通常の回転数でクランクシャフトを回転させることができる。高い切削速度によってワークピースの負担が小さくなり、極めて良好な空間的な幾何状態を達成することができる。ジャーナルの形状に応じて工具を設定すれば、回転フライス工具の接線方向の前進によって単一の加工工程において隙間嵌めの全幅を加工することが可能になる。従来の方式において実施されるジャーナルの予加工と研磨加工のステップは、（１台の機械および１回のクランクシャフトの締め付けによって）１つの加工工程に集約し従って大幅な革新が達成される。フライス工具上には、一般的な刃材料から形成されいずれも全面側および周囲側の刃部を有する３枚の切断プレートが設けられている。この切断プレートの幾何形状は、転移半径、フラットルート面等に関して加工するジャーナルの幾何形状に適合させられる（文献Ｄ１第６頁第３３行ないし第７頁第５行参照）。
【０００６】
クランクシャフトのストローク量に点から、ジャーナルの加工を実施するために既知の回転フライス工具は極めて長く延在する（突出長）必要がある（文献Ｄ１第８頁第１８ないし２０頁参照）。
【０００７】
要約すると、文献Ｄ１によって、高速回転フライス削りの適用によって（硬化されていない）クランクシャフトのジャーナルの加工に際して短いサイクル時間と極めて高い品質を達成するものであり、それによって研磨の加工工程を完全に省略することができる方法および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）。
【０００８】
欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書（以降文献Ｄ２と称する）により、機械削り−硬化−機械削り−仕上げ加工の加工工程順序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、特に鉄製クランクシャフトにおいて表面近くの領域の支承面が硬化される。それによって支承部の耐摩耗性が高められ、全製造プロセス中における取扱いに際しての支承面の損傷が防止され、またクランクシャフトの強度特性に影響がもたらされる（文献Ｄ２第１段第２３ないし３０行参照）。文献Ｄ２の理論の技術的原点は、従来のクランクシャフトの加工が４つのステップからなることである：第１のステップは適宜な刃を使用した機械削りによる加工であり；この点に関して回転フライス削り、特に高速フライス削りも含まれる。それに続く第２の加工ステップにおいてクランクシャフトの支承面が硬化される。第３のステップは、硬質かつ大型の研磨工具、例えば研磨盤を使用した研磨に関するものである。第４のステップにおいて、回転しているクランクシャフトの支承面の周囲部に圧接される、通常静止している研磨ベルトあるいは研磨石による仕上げが実施される。仕上げ加工に際して削除される材料の量は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）。
【０００９】
クランクシャフト加工に際するコストを低減するため、文献Ｄ２によれば支承部の加工を４つの異なったステップから３つのステップ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２４行参照）。研磨工程の省略によって加工工程順列が４つから３つの通常異なった加工プロセスに削減される。それによって研磨屑の除去に際しての廃棄物処理問題が解消されるばかりでなく、研磨装置の設備投資費用、工具の消耗コスト、ならびに特に研磨による長い材料のサイクル時間によって増加する材料の在庫量が削減される。それに対して、乾燥切断（高速フライス削り）されるかあるいは切削屑の比表面積が研磨屑粉塵のもの比べて大幅に小さいため油による切削屑の完全な分離が可能になるため、機械削り加工に際して発生する切削屑の処理は問題のないものとなる（文献Ｄ２第４段第２１ないし３３行参照）。
【００１０】
さらに、従来の支承部の研磨に際して機械削りによる予加工によって生じる真円性逸脱が通常研磨によってその絶対値のみが削減され、その特性が影響を受けないことを考慮する必要がある。すなわち、研磨によって長波の真円性逸脱から短波の真円性逸脱にはならず、谷の数が維持されるかむしろ削減され、その結果、仕上げ加工による真円性逸脱改善は、単位時間当たりの効果改善で見て、仕上げ加工に際してむしろ困難なものとなる（文献Ｄ２第７段第４９行ないし第８段第３行参照）。
【００１１】
文献Ｄ２によれば、効果の後に再度機械削り、特に２段階式の機械削りのうちの第２の加工ステップ（仕上げ削り）による材料切削が実施される（文献Ｄ２第９段第２０ないし２４行参照）。
【００１２】
従って、文献Ｄ１およびＤ２の原理は、湿式研磨による多段階のジャーナルの回転フライス加工を回避する点において共通である。従って記載のように、硬化されていないジャーナル（文献Ｄ１参照）および硬化されたジャーナル（文献Ｄ２参照）のいずれにおいても仕上げの品質を制御し、研磨屑の処理によって生じるコストを低減することができる。従って共通の既知の原理は、多段階の回転フライス加工を予加工に統合し得ることに通じている。実用可能な状態のクランクシャフトの完成までの可能性のある加工順序の組合せとして：機械削り−硬化−機械削り−仕上げ加工が挙げられることも、前記の理論に反するものではない（文献Ｄ２第４段第５０ないし５４行参照）。
【００１３】
従って本発明は、ジャーナル、特に遠心性のジャーナルを有するクランクシャフトおよびその他のシャフトの構造的な複雑性のため、製造工程および作業成果の最適化は既知の方式によっては達成し得ないものであるという見解に基づいている。従って本発明の課題は、高い要求性能を満たすシャフトを比較的低コストで製造することを可能にする、シャフトのジャーナルの加工方法を提供することである。
【００１４】
前記の課題は本発明に従って、鍛造あるいは鋳造等によってシャフトの原型を形成した後ジャーナルに：
特定の刃を使用した機械削りによる予加工と、
硬化と、
歪み取り削りと、
予備削り回転フライス加工と、
仕上げ削り回転フライス削りと、
からなる複数の加工工程を実施し、
ここで予備削り回転フライス加工と仕上げ削り回転フライス加工がシャフトの実質的な各一回の完全回転中にフライス盤を縦方向および接線方向に推動することなく実施される、シャフトのジャーナルの加工方法によって解決される。従って本発明によれば、ジャーナルの硬化後に特定の刃を使用した予備削りおよび仕上げ削りからなる回転フライス加工を含んだ多段階工程からなる機械削り加工が実施され、ここでシャフトの該当する回転毎、すなわちフライス盤の切り始めと切り終わりの間に、加工すべきベアリングの軸に対するフライス盤の位置が変化しない。切削する材料の硬度ならびに回転フライス加工の多段階性のため比較的小さく焼きなまされた切削屑のみが発生し、これは乾燥しており問題なく処理することができる。クランクシャフトあるいはその他のシャフトを予備削り回転フライス加工中ならびに仕上げ削り回転フライス加工中に大きさの順番に従っていずれも略一回の完全回転分だけ回転することによって（これは以下に詳細に記述するように約一回転半のシャフトの回転まで含むものであるが）、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。
【００１５】
回転フライス工具の軸は回転フライス加工中に加工されるジャーナルの軸に対して一定の偏心分偏位していてこれが所定の加工工程中、好適には工具の進入および退出の局面を含めて維持され、すなわち一定となる。回転フライス加工中にフライス盤の縦軸に対して横断方向すなわちワークピースに対してのＹ方向あるいは接線方向の前進動作が実施されないことによって、加工速度（相対前進）は専らシャフトの回転速度および加工されるジャーナルの半径に相関するものとなる。ここで、例えば：約２００ｍｍ／分ないし９０００ｍｍ／分、特に約６００ｍｍ／分ないし１５００ｍｍ／分の相対前進と；約６０ｍ／分ないし６００ｍ／分、特に約８０ｍ／分ないし１２０ｍ／分の切削速度である加工速度が達成される。加工されるジャーナルの軸に対してのフライス盤軸の偏位はジャーナルの幾何形状に依存し、好適にはフライス盤の直径の約０．１ないし０．２５倍、特に０．１５ないし０．２倍の数値となる。フライス盤の偏心性によってジャーナル全体の前面切削がカバーされる。この偏心性は振動作用を低減するために最適化することができる。シャフトは回転フライス加工中に遠心方向あるいはその逆の方向に回転させることができる。
【００１６】
本発明の特徴的な側面によれば、予備削り回転フライスの後にワークピースが計測され仕上げ削り回転フライスのためのフライス盤の移動がその計測結果に応じて決定される。予備削り回転フライスの後のジャーナルの計測は固定されたシャフト上で実施され、従って予備削り回転フライス、計測、ならびに仕上げ削り回転フライスが直接的に連続した順序で実施される。個々の条件に応じて、ジャーナルの回転フライス加工の個別工程に際してそれぞれ同じ分量あるいは異なった分量で加工面を切削することができる。この際通常後者の方が好適であるが、その際特に硬化後に存在する余剰分を予備削り回転フライス中に好適には約６０ないし８０％、特に好適には約６５ないし７５％切削し、残りを仕上げ削り回転フライス中に切削することが好適である。
【００１７】
表面品質の要求仕様ならびにその他付帯条件に従って、回転フライス加工の後にさらに仕上げ加工を後続させるかあるいはそれを省略することができる。ここでコスト面から仕上げ加工を伴わない実施方式が極めて好適である。これは基本的に実現可能であるが；その理由は、この方法の条件のため仕上げ削り回転フライスの後に依然として存在する表面凹凸性は平行に延在するものではなく、むしろジャーナル内において移動方向に対して横断方向に延在するためである。従ってそれは稼働中において迅速に均一化され、従ってその上で潤滑膜が部分的に破断する危険性が、ジャーナル内において移動方向に沿って延在する筋の場合に比べて小さくなる。
【００１８】
本発明の別の好適な実施形態によれば、予備削り回転フライスの開始時と仕上げ削り回転フライスの開始時の進入中におけるフライス盤の移動がフライス盤の軸に対して軸方向成分のみを有している。言い換えるとこのフライス盤はいずれの場合もその縦軸に沿って移動してワークピースに対して半径方向に接合し、一方シャフトは所定の分量（下記参照）で回転する。このことは、切削する材料内にフライス盤が進入する際に“窪み”の形成を防止するために効果的である。この方式によってこの種の窪み形成を防止することができるため、回転フライス削りの前に存在している余剰寸法を適宜に少なくすることができ（例えばわずか０．３５ｍｍ）、そのことによって多段階式回転フライス加工の経済性に良好な影響がもたらされる。切削する材料内の予備削り回転フライスに対応する位置へのフライス盤の進入がクランクシャフトあるいはその他のシャフトの回転角度で約３ないし１５°、特に約５°にわたるものとされれば特に好適である。同様なことが仕上げ削り回転フライスに際してのフライス盤の進入にも該当する。
【００１９】
本発明の別の好適な実施形態は、回転フライス削りに使用されるフライス盤の直径は加工するジャーナルの幅よりも大きくなることを特徴とする。回転フライス削りに使用されるフライス盤の直径は加工するジャーナルの幅の約１．１５ないし１．３５倍とすることが極めて好適である。この場合、予備成形中に製造するジャーナルの両側にいずれも切下げを設け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盤が停止することができる。このパラメータを考慮することによって、回転フライス加工の後に凹凸性が残留した後も潤滑剤膜を維持するために好適なジャーナルの表面の形状が形成される。
【００２０】
クランクシャフトの加工のために本発明を使用する場合、多段階式の回転フライス加工のためにクランクシャフトのフランジ側を回転可能な第１のチャック内に固定しピン側は第２の回転可能なチャック内に固定すれば好適である。ここで両方のチャックを同期的に駆動可能にし、毎分１ないし１００回転の回転数で回転させることが極めて好適である。
【００２１】
クランクシャフトの個々のメインジャーナルの支承部は唯一の回転フライス工具によって順次加工することが好適であり、この際同時にクランクシャフトは少なくとも１つの隣接するメインジャーナル上で１つあるいは２つの振れ止によって半径方向に支持される。この振れ止の支持によってクランクシャフトが加工圧力によって歪みそれによって加工品質が低下することが防止される。
【００２２】
同様に個別のピンジャーナルの支承部も唯一の回転フライス工具によって順次加工することが好適であり、この際同時にクランクシャフトは加工されているピンジャーナルに隣接する少なくとも１つのメインジャーナル上で振れ止によって半径方向に支持される。
【００２３】
他方、複数の回転フライス工具を使用して複数のメインジャーナルおよびピンジャーナルを同時に加工することもできる。そのため適宜な数の回転フライス工具が設けられている。
【００２４】
各ジャーナルの多段階式の回転フライス加工に対してそれぞれ固有のＮＣ制御プログラムを実行させれば極めて好適である。この種の個別制御は、個別の予備削り回転フライス加工の加工結果を即座に検出してそれを仕上げ削り回転フライス加工中に機械のＮＣプログラム中において該当するジャーナルの加工のために使用するための測定機構ならびに測定プログラムが存在することを前提としている。前述したように、多段階式の回転フライス加工の予備削りの後に測定を行い、続いて仕上げ削りのための移動が実施されることが好適である。近年の発達によってこの種の複雑な加工装置のＮＣ制御が今日容易に可能になっている。
【００２５】
本発明はさらに、前記の方法を実施するための工具装置に関する。この工具装置は：
加工するクランクシャフトの主軸に従ってＺ方向の回転軸（Ｃ軸）を有するホブ主軸と、
前記Ｃ軸周りで回転可能に駆動されるチャックと、
Ｘ軸に平行に延在するＡ軸の周りで回転可能でありＹ方向およびＺ方向に移動可能な少なくとも１本の工具スピンドルと、
Ｚ方向に沿って移動可能でシャフトのジャーナル上における支持のための少なくとも１つの支持部を有する振れ止と、
尖鋭先端を有する主軸台あるいは第２のチャック、
を備えてなる。
【００２６】
回転可能に駆動される２つのチャックを有する機械内におけるクランクシャフトのジャーナルの加工に際して、第１のチャックがクランクシャフトをフランジ側で収容し、第２のチャックはクランクシャフトをピン上で収容する。いずれの場合においても、クランクシャフトはその工作機械のＣ軸（Ｚ方向内）に沿った回転軸をもって固定される。
【００２７】
回転フライス工具の工具スピンドルの回転軸（Ａ軸）は、Ｚ方向に対して直交して延在する機械のＸ方向に平行に延在する。回転フライス工具の工具スピンドルは、加工するジャーナルの軸と工具軸との間の偏心性（偏位）を調節するために工具スピンドルを機械のＹ方向に調節可能にするための装置をさらに備えている。工具スピンドルはさらに、個々のジャーナルを前後して加工することができるように、工作機械のＹ方向において移動かつ固定可能である。
【００２８】
前述したフライス盤の縦軸方向のみの移動動作に代えて、予備削り回転フライス加工ならびに仕上げ削り回転フライス加工の開始時の加工するジャーナル部内への進入に際して軸方向成分（Ｘ方向）および半径方向成分（Ｙ方向）の両方を含んだ回転フライス工具の移動動作の実施を、機械制御によって可能にすることが極めて好適である。このことにより、個別のケースにおいては、特殊な適用方式に特別に適合した移動動作によって、特殊な条件に柔軟に対応することができる。
【００２９】
メインジャーナルの支承面を加工するために工具スピンドルが、その補助によって工具スピンドルがＸ軸およびＹ軸方向に座標位置調節されて振動可能となり、それによってクランクシャフトがその主軸周りで回転している間のメインジャーナルの円運動に追随し得るような装置を備えている。
【００３０】
工具スピンドルは底刃カッタを収容するために設けられることが好適であり、そのシャフト部は１０：１．５ないし１０：３の長さ対直径比を有するものとなる。この底刃カッタの細身形は、クランクシャフトが回転している際に支承面（外被面）が工具と共に作用し得るための前提となる。その細身形はさらに、底刃カッタのシャフト部が高い曲げ剛性を有するための前提となる。底刃カッタのシャフト部を硬質金属あるいはその他の高い曲げ剛性を有する金属から形成すれば好適である。底刃カッタを固定は収縮チャック内で実施されることが好適である。
【００３１】
安静かつ均等な切削を達成するために、底刃カッタ上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（立方晶窒化硼素）カッタプレートあるいはその他の適宜なカッタ材料によって形成されたカッタプレートからなる少なくとも３枚のフロントカッタを設けることが好適である。
【００３２】
前記のＣＢＮあるいはその他のカッタプレートはいずれも傾斜部を有することが好適であり、それによって基準面に対しての切断エッジの高さが底刃カッタの周囲部からその軸に向かって僅かな分だけ縮小するものとなる。この種の傾斜によって、特にクランクシャフトの場合に良好な支承面の凸面（球状）形状が達成される。ここで前面側の工具刃部の斜めの研削は特に約０．０４ないし０．１ｍｍとすることができる。工具スピンドル回転数に対するチャックの回転数の比は１：４００ないし１：２０００の範囲とすることが好適である。切削速度は８０ないし６００ｍ／分の範囲とすることが好適である。工具は必要に応じて内部を冷却することができる。
【００３３】
振れ止（上記参照）による加工中でないジャーナルの好適な支持は、メインジャーナル上の３点上で実施することが好適であり、そのうち１つがＸ方向（回転フライス工具の向い側）に存在する。必要なメインジャーナルおよびピンジャーナル内のオイル孔による支持の障害を防止するために、振れ止の支承面を滑り金として形成することが好適であり、これはいずれもメインジャーナルのオイル孔の領域に溝形状の切り下げを有している。加えて、この滑り金は、特にジャーナル直径に一致する空洞研削によって、ジャーナルの外被線の外郭に適合させることができる。それによって、該当する振れ止の滑り金上のシャフトの支持部の領域内に切削屑が侵入することが防止され、この方式によってシャフトを支持するために使用されるジャーナルの損傷が防止される。
【００３４】
本発明は、前述したようにクランクシャフトあるいはその他のシャフトにおいてそのジャーナルが硬化される場合に特に好適である。ジャーナルの硬化はその後の取り扱いに際しての保護の観点ならびに所要の耐摩耗性の観点から必要であるが、本発明に係る方法はジャーナルの硬化無しで実施することも考えられる。この場合、回転フライス工具の刃部にはより低い性能が要求されるものとなる。加えて、通常硬化のために生じる遅延が除外されるため、硬化されたジャーナルの場合に比べて回転フライス加工のための余剰寸法が小さくなり、これは製造経済性の観点から好適なものである。出願人は分割出願においてその種の方式の別個の保護を請求することを意図している。
【００３５】
次に、本発明の実施例について以下詳細に説明する。
【００３６】
添付の図面は実物の縮尺に基づいたものではなく、また部分的に大きく簡略化して示したものである。
【００３７】
機械削りによって予備形成され、硬化され、ならびに歪み取りロール削り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）の主軸２周りで回転可能に固定されていて、その中でメインジャーナルおよびピンジャーナルを加工することができる。ピン３の位置から始まってメインジャーナルは順次参照符号ＨＬ１ないしＨＬ５で示す。同様に、ピンジャーナルは図中においてピン３の位置から始まって順次参照符号ＰＬ１ないしＰＬ４で示す。クランクシャフト１のピン３と反対側の端部はフランジ４である。この実施例において、クランクシャフト１はフランジ４上でチャックによって固定され、そのうち２つの締め付けジョー５が図示されている。その締め付け圧力は矢印６に従ってフランジ４の半径方向に作用する。
【００３８】
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側から始まってメインジャーナルＨＬ５からＨＬ１までが矢印９の方向に順次加工される。矢印９の方向、すなわち工作機械のＸ方向への加工の間に、クランクシャフト１の支持が加工方向と逆向きの矢印１０の方向に実施される。この矢印１０の方向への支持は工作機械の１つあるいは２つの振れ止（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を支持して行われ、ＨＬ４の加工はＨＬ３を支持して行われ、ＨＬ３の加工はＨＬ４および／またはＨＬ２を支持して行われ、ＨＬ２の加工はＨＬ３を支持して行われ、ＨＬ１の加工はＨＬ２を支持して行われる。ピンジャーナルＰＬ１ないしＰＬ４の加工に際しても同様な支持が行われる。例えば加工方向１１におけるＰＬ１の加工に際して、ＨＬ１および／またはＨＬ２上で支持が行われる。さらに、ＰＬ２の加工はＨＬ２および／またはＨＬ３上で支持して行われ、ＰＬ３の加工はＨＬ３および／またはＨＬ４上で支持して行われ、最後にＰＬ４の加工はＨＬ４またはＨＬ５上で支持して行われる。簡略化のため加工方向１１が加工方向９、すなわち工作機械のＸ方向と一致するものとする。
【００３９】
図２に示されているように、ジャーナルＨＬおよびＰＬを加工するために底刃カッタ１２が設けられる。この実施例において、底刃カッタの直径１３は２４ｍｍとなり、一方メインジャーナルＨＬおよびピンジャーナルＰＬの幅は１９ｍｍとなる。それに従ってクランクシャフトの予備加工中に各ジャーナルの両側にそれぞれ２．５ｍｍの切り下げが形成され、その中でフライス盤が停止することができる。底刃カッタ１２のシャフト１５はその直系１３に比べて大きな長さ１４を有している。このシャフト１５の大きな長さ１４によって、例えばクランクシャフトが約半分回転した後にピンジャーナル面ＰＬ１ないしＰＬ４が下側の位置に存在する際にも、方向９および方向１１から加工することが可能になり、図１中には内側の両方のピンジャーナルが示されている。この目的のため底刃カッタ１２のシャフト１５が高い曲げ剛性を有している。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内に挿入されている。底刃カッタ１２の回転軸１７はさらに工作機械のＸ方向に平行に延在する。
【００４０】
矢印Ａの方向から見て（図３）、底刃カッタ１２は３枚のカッタプレート１８を備えており、これはその周囲にわたって均等に配置されている。そのカッタプレート１８は立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）から形成される。回転軸１７に対してカッタプレート１８はいずれも小さな傾斜部１９を有している。
【００４１】
図５には、クランクシャフト１の任意のメインジャーナルＨＬの断面が示されている。回転軸２の方向内に工作機械のＣ軸が存在しており；そのＣ軸と一致しているＺ軸が図の平面に対して垂直に延在している。それに対して垂直にＸ軸が延在し、さらにそのＸ軸とＺ軸に垂直にＹ軸が延在している。Ｘ軸に対向し、この実施例においては約４ないし５ｍｍである偏位ｅ分だけＹ方向にずれて底刃カッタ１２の回転軸１７が延在している。クランクシャフト１の回転方向は円形矢印２０によって示され、底刃カッタ１２の回転方向は円形矢印２１によって示されている。
【００４２】
メインジャーナルＨＬの多段階式の回転フライス加工のために、余剰寸法２２（例えば０．３５ｍｍ）が設けられている。クランクシャフト１が方向２０に向かって略完全に１回転する予備削り中において、所与の厚み（例えば０．２５ｍｍの粗削り余剰寸法）を有する外側層２３がメインジャーナルＨＬから削除される。その直後、すなわちシャフトを固定し直すことなく、予備削り後のジャーナルを計測した後仕上げ削りにおいて内側層２４（例えば０．１ｍｍの微小余剰寸法）の削除が実施され、その際クランクシャフト１が再び回転方向２０に回転し、底刃カッタ１２は回転方向２１に回転する。仕上げ削りのための回転方向２０および２１の逆転はここでは設定されていないが、勿論それも可能である。仕上げ削り中にクランクシャフト１は完全な１回転よりも幾らか多く回転する。仕上げ削り回転フライス加工ステップの開始時の工具が進入する角度範囲と合わせて、工具は約４２０°の角度範囲にわたって切り込み状態になる。
【００４３】
図５ａには、底刃カッタ１２が材料内に進入する際（点線）の相対前進、すなわち底刃カッタ１２の削り始め、回転（実線）、および退出（一点鎖線）がベクトル表示されている。幾何形状（偏位ｅ、ジャーナル直径、フライス盤の直径、刃の幾何形状等）の条件のために、回転中に純粋に接線方向の相対前進は行われず；むしろ接線方向の成分３５に（大きく強調して図示された）半径方向の成分３６が重ね合わされ、それによって回転中にベクトルで示された相対前進３７が生成される。削り始めの間にフライス盤１２の縦軸（Ｘ方向）に沿った移動動作３８が行われる。ベクトル３７との重ね合わせによって生じる削り始め中の相対前進は、これに対応している削り始めあるいは進入ベクトル３９によって示されている。シャフトが完全回転した後のフライス盤退出中に、相対前進３７に対して（Ｘ方向に行われる）フライス盤１２の移動動作４０が加えられる。ベクトル３７との重ね合わせによって生じるフライス盤の退出中の相対前進は、これに対応する退出ベクトル４１によって示されている。各移動動作３８および４０の大きさは予め実験的に求められ、ここでシャフトの回転方向はシャフト軸に対してのフライス盤軸の偏位の方向に対して順方向であるかあるいは逆方向であるかを考慮に入れたものとする。その他の加工パラメータならびに幾何形状要件に相関した移動速度の大きさレベルの判定の根拠として、削り始めが３°ないし１５°のシャフトの回転の角度範囲わたるものであることが有効である。
【００４４】
前述したように、メインジャーナルＨＬの多段階式の回転フライス加工に際してクランクシャフト１が工作機械の１つあるいは２つの振れ止（図示されていない）によって支持される。この支持は、一次的には図６で垂直方向に示されているＸ方向において実施される。支持のために滑り金２５が作用し、これはＸ軸に沿った両方の方向２６内で可動式となっている。滑り金２５によるＸ方向内の支持に加えて別の２つの滑り金２７および２８による追加的な支持が実施され、これらの滑り金はいずれもクランクシャフト１のメインジャーナルＨＬに向かって半径方向２９内において接近あるいは離間移動することができる。振れ止の機構（図示されていない）が、滑り金２７および２８がメインジャーナルＨＬに向かって接近移動し、他方滑り金２５は二重矢印２６の方向に向かって下方に移動するように、３つの動作２６および２９を調節する。反転すると、滑り金２７および２８は二重矢印２９の方向に向かってメインジャーナルＨＬから離間移動し、他方滑り金２５は二重矢印２６の方向に向かって上方に移動する。ここには詳細に説明しないが、既知の機構によって動作２６および２９の調節が行われる。
【００４５】
メインジャーナルＨＬの支承部３０はオイル孔３１によっても破断されている。メインジャーナルＨＬが滑り金２５，２７および２８によって支持されているのに対して、クランクシャフト１の回転に際してオイル孔３１の縁部によって障害が生じ得る。この種の障害を防止するために、滑り金２５，２７および２８がいずれも溝３２を備えている。この溝３２は、滑り金２５，２７および２８の支持面全体に対する支承部分３３が支持中においてメインジャーナルＨＬに向いている断面３４よりも小さくなるように作用する。空洞研削による加工するジャーナルの外被線への滑り金の適合の可能性（前述参照）は、図中には示されていない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】４気筒用クランクシャフトを示した立体図である。
【図２】本発明に従って図１のクランクシャフトを加工するために使用することができる回転フライス工具を縮小して示した側面図である。
【図３】図２の回転フライス工具を図２の矢印Ａ方向から見て示した拡大図である。
【図４】回転フライス工具の前端部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メインジャーナルの加工を示した断面図である。
【図５ａ】回転フライス加工の異なった局面中における相対前進を示したベクトル図である。
【図６】別のメインジャーナルの支持を示した断面図である。
【図７】振れ止の滑り金を示した平面図である。
【図１】
2008521625.tif 000003
【図２】
2008521625.tif 000004
【図３】
2008521625.tif 000005
【図４】
2008521625.tif 000006
【図５】
2008521625.tif 000007
【図５ａ】
2008521625.tif 000008
【図６】
2008521625.tif 000009
【図７】
2008521625.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月31日(2007.8.31)
【手続補正１】
【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】
鍛造あるいは鋳造によってシャフトの原型を形成した後ジャーナルに：
特定の刃を使用した機械削りによる予加工と、
硬化と、
歪み取り削りと、
予備削り回転フライス加工と、
仕上げ削り回転フライス削り、
とからなる複数の加工工程を実施し、
ここで予備削り回転フライス加工と仕上げ削り回転フライス加工がシャフトの実質的な各一回の完全回転中にフライス盤を縦方向および接線方向に推動することなく実施され、予備削り回転フライスの開始時と仕上げ削り回転フライスの開始時の進入中におけるフライス盤の移動動作がフライス盤の軸に対して軸方向成分のみを有する、特にクランクシャフト等のシャフトのジャーナルの加工方法。
【請求項２】
仕上げ削り回転フライス加工に不特定の刃を使用した仕上げ加工が後続することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
フライス盤の進入中における削り始めが３ないし１５°、特に約５°のシャフト回転角度にわたったものであり、またジャーナルの軸に対してフライス盤軸がこのフライス盤の直径の約０．１５ないし０．２倍の値の偏位をもって回転フライス加工が実施され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】
予備成形中に製造するジャーナルの両側にいずれも切下げを設けることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
回転フライス加工のためにクランクシャフトのフランジ側を第１のチャック内に固定しピン側は第２のチャック内に固定してクランクシャフトのジャーナルを加工し、フライス盤の直径は加工するジャーナルの幅の約１．１５ないし１．３５倍とすることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
クランクシャフトのメインジャーナルの加工に際して個々のメインジャーナルが唯一の回転フライス工具によって順次中間加工され、ここで同時にいずれの場合も隣接するメインジャーナル上において振れ止によってクランクシャフトが半径方向に支持され、クランクシャフトのピンジャーナルの加工に際しては個々のピンジャーナルが唯一の回転フライス工具によって順次中間加工され、ここで同時にいずれの場合も隣接するメインジャーナル上において振れ止によってクランクシャフトが半径方向に支持されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
仕上げ削り回転フライス加工は３６０°超のシャフトの回転角度にわたったものとし、予備削り回転フライス加工および／または仕上げ削り回転フライス加工に際しての切削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記載の方法。
【請求項８】
予備削りの後にメインジャーナルおよびピンジャーナルの直径の計測を実施し、その後加工装置のＮＣ制御機構を介して仕上げ削りのための移動を実施することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
工作機械が、
加工するクランクシャフトの主回転軸（２）に従ってＺ方向内で移動および固定可能な回転軸（Ｃ軸）を有するホブ主軸および対向スピンドルと、
前記Ｃ軸周りで回転可能に駆動されるシャフト用の少なくとも１つのチャックと、
Ｘ軸に平行に延在するＡ軸の周りで回転可能でありＸ，ＹおよびＺ方向に移動可能かつ位置決め可能な少なくとも１本の工具スピンドルと、
シャフトの主回転軸（２）に対しての数値ｅ分の工具の偏位を設定するためのＹ軸と、
Ｚ方向に沿って移動可能であるかあるいは固定式でありシャフトのジャーナル上における支持のための少なくとも１つの支持部を有する振れ止と、
尖鋭先端を有していて第２のチャック備えた対向スピンドルと、
加工面の幾何学実際値を測定するための位置調節可能な少なくとも１つの計測装置、
を備えてなる、
請求項１ないし８のいずれかに記載の方法を実施するための工作機械。
【請求項１０】
工具スピンドルは底刃カッタ（１２）を収容するために設けられものであり、そのシャフト部（１５）は１０：１．５ないし１０：３の長さ対直径（１３）比を有することを特徴とする請求項９記載の工作機械。
【請求項１１】
底刃カッタ（１２）はハンダ付けされたＣＢＮカッタプレート（１８）からなる３枚の前面カッタを有することを特徴とする請求項１０記載の工作機械。
【請求項１２】
ＣＢＮカッタプレート（１８）はいずれも傾斜部（１９）を有し、それが底刃カッタ（１２）の周囲部からその縦軸（１７）に向かって僅かな数値（１９）の分低下するものであることを特徴とする請求項１１記載の工作機械。
【請求項１３】
工具スピンドル回転数に対するチャックの回転数の比は１：４００ないし１：２０００の範囲であることを特徴とする請求項９記載の工作機械。
【請求項１４】
振れ止の支持はクランクシャフト（１）のメインジャーナル（ＨＬ１−５）の３点の上で実施され、そのうち１点がＸ方向内に存在することを特徴とする請求項９記載の工作機械。
【請求項１５】
振れ止によるクランクシャフト（１）の支持部は滑り金（２５，２７，２８）によって形成され、これがメインジャーナル面（３０）のオイル孔（３１）の領域内にいずれも切り下げ（３２）を有することを特徴とする請求項１４記載の工作機械。
【手続補正２】
【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、鍛造あるいは鋳造等によってシャフトの原型を形成した後ジャーナルに複数の加工工程を実施する、特にクランクシャフト等のシャフトのジャーナルの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばクランクシャフトのメインジャーナルおよびピンジャーナル等のシャフトのジャーナル（ベアリングシート）には、通常多段階の機械加工が実施される。典型的な加工工程によれば、まず鍛造あるいは鋳造されたクランクシャフトが旋削、フライス削り、あるいは回転ブローチ削りによって加工され、その後研磨によって中間加工され、最後に仕上げ加工が実施される。特に、ジャーナルをその後の工程において破損から保護するためにこれが硬化されその後研磨されるが、これは研磨がジャーナルを硬化した後その最終寸法に加工するための唯一の実用的な工法であったためである。
【０００３】
同様に、例えばドイツ国特許第２１２９５０号明細書（特許文献１）およびオーストリア国特許第２８６０６７号明細書（特許文献２）により、ジャーナルの回転フライス削りが提案されている。ここでいずれの場合も加工するジャーナルの軸上に垂直に延在している回転軸の周りを回転するフライス盤が回転しているワークピースに対して接線方向の前進動作によって通過移動し、それによって後研磨が回避される。
【０００４】
国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット（特許文献３）により、後研磨無しのクランクシャフトのジャーナルの加工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固定され機械のＣ軸と重なるその縦軸周りで回転駆動可能に支持され、毎分２０ないし１００回の回転数で回転してフライス工具によって加工され、このフライス工具は工具スピンドル上で機械のＸ軸に対して平行なそのＡ軸周りで回転可能であり、またその軸に沿ってワークピースに向かって接近可能であるとともにその軸に対して垂直（機械のＹ方向；ワークピースに対して接線方向）に前進可能となっている。ここでその加工は２つの段階によって実施される。
【０００５】
該当する記載（第１１頁第１１ないし２５行参照）によれば、切削工具の多様な性能要求ならびに目標とされる加工工程の品質を考慮するために、準備段階（粗削り）中においてフライス工具の周囲切削が最適な切削条件を有するとともに、隙間嵌めの仕上げ工程（ドレッシング）中においてはフライスカッタ前端が隙間嵌め全体を捕捉し得るように、接線方向の前進速度が制御される。それに従って、回転フライス工具の高い回転数によって高速切削に際して必要な高い切削速度が達成され、それにもかかわらず高品質のワークピースを達成するための研磨においても使用される約１００ｍｉｎ−１の通常の回転数でクランクシャフトを回転させることができる（第４頁第２７行ないし第５頁第９行参照）。高い切削速度によってワークピースの負担が小さくなり、極めて良好な空間的な幾何状態を達成することができる。ジャーナルの形状に応じた工具の設定に際して、回転フライス工具の接線方向の前進によって単一の加工工程において隙間嵌めの全幅を加工することが可能になる。ジャーナルの予加工と研磨加工のステップは、（１台の機械および１回のクランクシャフトの締め付けによって）１つの加工工程に集約し従って大幅な革新が達成される。フライス工具上には、一般的な刃材料から形成されいずれも全面側および周囲側の刃部を有する３枚の切断プレートが設けられている。この切断プレートの幾何形状は、転移半径、フラットルート面等に関して加工するジャーナルの幾何形状に適合させられる（第６頁第３３行ないし第７頁第５行参照）。
【０００６】
クランクシャフトのストローク量の点から、ジャーナルの加工を実施するために既知の回転フライス工具は極めて長く延在する（突出長）必要がある（第８頁第１８ないし２０頁参照）。
【０００７】
要約すると、国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット（特許文献３）によって、高速回転フライス削りの適用によって（硬化されていない）クランクシャフトのジャーナルの加工に際して短いサイクル時間と極めて高い品質を達成するものであり、それによって研磨を完全に省略することができる方法および装置が提案されている（第１５頁第２２ないし２７行参照）。
【０００８】
欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書（特許文献４）により、機械削り−硬化−機械削り−仕上げ加工の加工工程順序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、特に鉄製クランクシャフトにおいて表面近くの領域の支承面が硬化される。それによって支承部の耐摩耗性が高められ、全製造プロセス中における取扱いに際しての損傷が防止され、またクランクシャフトの強度特性に影響がもたらされる（第１段第２３ないし３０行参照）。この理論の原点は、従来のクランクシャフトの加工が４つのステップからなることである：第１のステップは適宜な刃を使用した機械削りによる加工であり；この点に関して回転フライス削り、特に高速フライス削りも含まれる。それに続く第２の加工ステップにおいてクランクシャフトの支承面が硬化される。第３のステップは、硬質かつ大型の研磨工具、例えば研磨盤を使用した研磨に関するものである。第４のステップにおいて、回転しているクランクシャフトの支承面の周囲部に圧接される、静止している研磨ベルトあるいは研磨石による仕上げが実施される。仕上げ加工に際して削除される材料の量は１ないし１０μｍの範囲で変動する（第２段第３２行ないし第３段第１５行参照）。
【０００９】
クランクシャフト加工に際するコストを低減するため、支承部の加工を４つの異なったステップから３つのステップに削減することが試みられている（第３段第２１ないし２４行参照）。研磨工程の省略によって加工工程順列が４つから３つの通常異なった加工工程に削減される。それによって研磨屑の除去に際しての廃棄物処理問題が解消されるばかりでなく、研磨装置の設備投資費用、工具の消耗コスト、ならびに研磨によって必要となる長い材料のサイクル時間によって増加する材料の在庫量が削減される。それに対して、乾燥切断（高速フライス削り）されるかあるいは切削屑の比表面積が研磨屑粉塵のものに比べて大幅に小さいため油による切削屑の完全な分離が可能になるため、機械削り加工に際して発生する切削屑の処理は問題のないものとなる（第４段第２１ないし３３行参照）。
【００１０】
さらに、従来の支承部の研磨に際して機械削りによる予加工によって生じる真円性逸脱が通常研磨によってその絶対値のみが削減され、その特性が影響を受けないことを考慮する必要がある。すなわち、研磨によって長波の真円性逸脱から短波の真円性逸脱は形成されず、谷の数が維持されるかむしろ削減され、その結果、仕上げ加工による真円性逸脱改善はむしろ困難なものとなる（第７段第４９行ないし第８段第３行参照）。
【００１１】
欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書（特許文献４）によれば、効果の後に再度機械削り、特に２段階式の機械削りのうちの第２の加工ステップ（仕上げ削り）による材料切削が実施される（第９段第２０ないし２４行参照）。
【００１２】
従って、国際公開第９７／３２６８０号パンフレット（特許文献３）および欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書（特許文献４）の原理は、湿式研磨による多段階のジャーナルの回転フライス加工を回避する点において共通である。従って記載のように、硬化されていないジャーナルおよび硬化されたジャーナルのいずれにおいても仕上げの品質を制御し、研磨屑の処理によって生じるコストを低減することができる。共通の既知の原理は、多段階の回転フライス加工を予加工に統合し得ることに通じている。実用可能な状態のクランクシャフトの完成までの可能性のある加工順序の組合せとして：機械削り−硬化−機械削り−仕上げ加工が挙げられることも、前記の理論に反するものではない（欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書（特許文献４）第４段第５０ないし５４行参照）。
【００１３】
しかしながら、本発明はドイツ国特許出願公開第１９７４９９３９号Ａ１明細書（特許文献５）によって無効となるものではない。この文献にはむしろ“２つのプロセスグループ”（第５段第３１行参照）について記述されており、それにおいて切削速度は“一次的にワークピースの回転によって形成され”、また“一次的に工具の回転によって形成される”（第９段第３８ないし４３行参照）ものとなる。本発明においてプロセスグループは存在せず、また異なった切削速度も存在していない。
【００１４】
ドイツ国特許出願公開第１９７４９９３９号Ａ１明細書（特許文献５）によれば、底刃カッタ（１２）によって作業が行われ（請求項１９参照）、“クランクシャフト（２０）の端部を固定して同期駆動するために２つの固定心受け（４，５）”が使用される（請求項２１参照）。
【００１５】
ドイツ国特許第１９７４９９３９号Ａ１明細書（特許文献５）を本発明と比較できる点は前記のことに尽きる。ドイツ国特許出願公開第１９７４９９３９号Ａ１明細書（特許文献５）によれば、それによって開示される装置（機械）はその可能性を有しているにもかかわらず、クランクシャフトのメインジャーナルおよびピンジャーナルの精密加工が予備削り回転フライス加工と仕上げ削り回転フライス加工によって実施されることは全く類推され得ない。
【００１６】
ドイツ国特許第１９７４９９３９号Ａ１明細書（特許文献５）によって、クランクシャフトのジャーナルの垂直方向の回転フライス加工は決して新規のものではないという、従来の技術を確認することができる。それについては例えば：
オーストリア国特許第２８６０６７号明細書（特許文献２）（サーチレポートＤ２）、
ドイツ国特許第２１２９５０号明細書（特許文献１）（サーチレポートＤ８）、
国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット（特許文献３）（サーチレポートＤ７）、
等の過去の文献にも記述されている。決定的なことは、どの加工動作においてフライス盤がどのように制御されるかのみである。
【００１７】
ドイツ国特許第１９７４９９３９号Ａ１明細書（特許文献５）と同様にドイツ国特許出願公開第４４４６４７５号明細書（特許文献６）の装置も、本発明の対象であるクランクシャフトを加工するための要件を満たすものである。ドイツ国特許出願公開第４４４６４７５号Ａ１明細書において、底刃カッタ（５）がクランクシャフト（１）の回転軸（３）に平行に延在する軸（１７）の周りで旋回可能になっている（図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、および図５参照）。本発明が底刃カッタの旋回可能性に係るものでないことは明白である。むしろ、本発明においては底刃カッタの進入および退出が特徴的なものとなっている（本願の図５ａならびにそれに対応する第２１頁第２段落ないし第２２頁第１段落参照）。底刃カッタのＸ方向およびＹ方向における動作の変動性はドイツ国特許出願公開第４４４６４７５号Ａ１明細書（特許文献６）にも明確に記載されている（第２段第２７ないし第４３行ならびに図１ａないし１ｃ参照）。ここで、底刃カッタを前記の２つの方向に適宜に制御することによって“半径方向の圧力の発生を最小化”し得ることが論点になっている（第２段第５５ないし６５行ならびに図４参照）。それによって、本発明に係る加工の結果と比較することが可能な加工手順が得られる。Ｘ方向およびＹ方向へのフライス盤制御は一般化された形式によっても記載されている（第７段第３０ないし４０行参照）。
【００１８】
しかしながら当業者において、本発明の教唆無しに本願の図５ａのフライス盤動作を類推するか、またはあるいは実験によってそれに到達し得るかどうかについては懐疑的である。図５ａのフライス盤動作は、勿論ドイツ国特許出願公開第４４４６４７５号Ａ１明細書（特許文献６）によって具体的に示唆されていない。精密可能のための予備削り回転フライス加工および仕上げ削り回転フライス加工についても記述はなされていない。
【００１９】
ドイツ国特許出願公開第１０２００４０２２３６０号Ａ１明細書（特許文献７）は本願よりも古いものであるが、これは先に公開されてものではなく；従って周知例とされるものではない。ドイツ国特許第１０２００４０２２３６０号明細書（特許文献７）は、クランクシャフト（２０）の円筒形表面（２２）を精密研磨加工するための底刃カッタ（１）の前面カッタ（１７，１８）の構成に関するものである。その前面カッタは小さな切削圧力よって乾式加工を実施することができるように形成される（段落［００１９］および請求項１参照）。勿論、仕上げ削り回転フライス加工のみが本発明の意図に該当するものではない。本発明に係る予備削り回転フライス加工の研磨加工に対して、例えば旋削、フライス削り、あるいは回転ブローチ削りが実施される（段落［００１８］参照）。精密研磨加工に続いて仕上げ加工が行われる（段落［００１８］参照）。
【００２０】
ドイツ国特許第１０２００４０２２３６０号Ａ１明細書（特許文献７）においては本願とは全く別の教唆が当業者に対して成されている。予備削り回転フライス加工については全く記述されていない。また、本願の図５ａのような、ワークピースに対しての底刃カッタの接近および離間動作についても記述されていない。
【００２１】
ドイツ国特許第１０２００４０２２３６０号Ａ１明細書（特許文献７）の教唆は実質的に前面カッタ（１７，１８）の構成に尽きており、これもまた本願の前面カッタ（１８）の構成（１９）とは別のものである（図３、図４および図５参照）。
【００２２】
【特許文献１】ドイツ国特許第２１２９５０号明細書（特許文献１）
【特許文献２】オーストリア国特許第２８６０６７号明細書（特許文献２）
【特許文献３】国際公開第９７／３２６８０号Ａ１パンフレット（特許文献３）
【特許文献４】欧州特許第１０３０７５５号Ｂ１明細書（特許文献４）
【特許文献５】ドイツ国特許出願公開第１９２４９９３９号Ａ１明細書（特許文献５）
【特許文献６】ドイツ国特許出願公開第４４４６４７５号Ａ１明細書（特許文献６）
【特許文献７】ドイツ国特許出願公開第１０２００４０２２３６０号Ａ１明細書（特許文献７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
従って本発明は、ジャーナル、特に遠心性のジャーナルを有するクランクシャフトおよびその他のシャフトの構造的な複雑性のため、製造工程および作業成果の最適化は既知の方式によっては達成し得ないものであるという見解に基づいている。従って本発明の課題は、高い要求品質を有するシャフトを比較的低コストで製造することを可能にする、シャフトのジャーナルの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記の課題は本発明に従って、鍛造あるいは鋳造等によってシャフトの原型を形成した後ジャーナルに：
特定の刃を使用した機械削りによる予加工と、
硬化と、
歪み取り削りと、
予備削り回転フライス加工と、
仕上げ削り回転フライス削りと、
からなる複数の加工工程を実施する、
特にクランクシャフト等のシャフトのジャーナルの加工方法において、
予備削り回転フライス加工と仕上げ削り回転フライス加工がシャフトの実質的な各一回の完全回転中にフライス盤を縦方向および接線方向に推動することなく実施され、予備削り回転フライスの開始時と仕上げ削り回転フライスの開始時の進入中におけるフライス盤の移動動作がフライス盤の軸に対して軸方向成分のみを有することによって解決される。従って本発明によれば、ジャーナルの硬化後に特定の刃を使用した予備削りおよび仕上げ削りからなる回転フライス加工を含んだ多段階工程からなる機械削り加工が実施され、ここでシャフトの回転毎、すなわちフライス盤の切り始めと切り終わりの間に、加工すべきベアリングの軸に対するフライス盤の位置が変化しない。切削する材料の硬度ならびに回転フライス加工の多段階性のため比較的小さく焼きなまされた切削屑のみが発生し、これは乾燥しており問題なく処理することができる。クランクシャフトを予備削り回転フライス加工中ならびに仕上げ削り回転フライス加工中にいずれも実質的に略一回の完全回転分だけ回転することによって（これは以下に詳細に記述するように約一回転半のシャフトの回転まで含むものであるが）、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。
【００２５】
回転フライス工具の軸は回転フライス加工中に加工されるジャーナルの軸に対して一定の偏心分偏位していてこれが工具の進入および退出の局面を含めて維持され、すなわち一定となる。回転フライス加工中にフライス盤の縦軸に対して横断方向すなわちワークピースに対してのＹ方向あるいは接線方向の前進動作が実施されないことによって、加工速度（相対前進）は専らクランクシャフトの回転速度および加工されるジャーナルの半径に相関するものとなる。ここで、約２００ｍｍ／分ないし９０００ｍｍ／分、特に約６００ｍｍ／分ないし１５００ｍｍ／分の相対前進と；約６０ｍ／分ないし６００ｍ／分、特に約８０ｍ／分ないし１２０ｍ／分の切削速度である加工速度が達成される。加工されるジャーナルの軸に対してのフライス盤軸の偏位はジャーナルの幾何形状に依存し、フライス盤の直径の約０．１ないし０．２５倍、特に０．１５ないし０．２倍の数値となる。フライス盤の偏心性によってジャーナル全体の前面切削がカバーされる。この偏心性は振動作用を低減するために最適化することができる。シャフトは回転フライス加工中に遠心方向あるいはその逆の方向に回転させることができる。
【００２６】
本発明の好適な構成形態によれば、予備削り回転フライスの後にワークピースが計測され仕上げ削り回転フライスのためのフライス盤の移動がその計測結果に応じて決定される。予備削り回転フライスの後のジャーナルの計測は固定されたシャフト上で実施され、従って予備削り回転フライス、計測、ならびに仕上げ削り回転フライスが直接的に連続した順序で実施される。ジャーナルの回転フライス加工の個別工程に際してそれぞれ同じ分量あるいは異なった分量で加工面を切削することができる。ここで後者の方式が、硬化後に存在する余剰分を予備削り回転フライス中に約６０ないし８０％、特に約６５ないし７５％切削し、残りを仕上げ削り回転フライス中に切削することによって極めて好適なものとなる。
【００２７】
表面品質の要求仕様ならびにその他付帯条件に従って、回転フライス加工の後にさらに仕上げ加工を後続させるかあるいはそれを省略することができる。ここでコスト面から仕上げ加工を伴わない実施方式が好適である。これは基本的に実現可能であるが；その理由は、仕上げ削り回転フライスの後に依然として存在する表面凹凸性は平行に延在するものではなく、むしろジャーナル内において移動方向に対して横断方向に延在するためである。従ってそれは稼働中において迅速に均一化され、従ってその上で潤滑膜が部分的に破断する危険性が小さくなる。
【００２８】
本発明の別の好適な実施形態によれば、予備削り回転フライスの開始時と仕上げ削り回転フライスの開始時の進入中におけるフライス盤の移動がフライス盤の軸に対して軸方向成分のみを有している。ここでこのフライス盤はいずれの場合もその縦軸に沿って移動してワークピースに対して半径方向に接合し、一方シャフトは所定の分量（下記参照）で回転する。このことは、切削する材料内にフライス盤が進入する際に“窪み”の形成を防止するために効果的である。この方式によって窪み形成が防止されるため、回転フライス削りの前に存在している余剰寸法を適宜に少なくすることができ（例えばわずか０．３５ｍｍ）、そのことによって多段階式回転フライス加工の経済性に良好な影響がもたらされる。切削する材料内の予備削り回転フライスに対応する位置へのフライス盤の進入がクランクシャフトの回転角度で約３ないし１５°、特に約５°にわたるものとされれば特に好適である。同様なことが仕上げ削り回転フライスに際してのフライス盤の進入にも該当する。
【００２９】
本発明の別の好適な実施形態は、回転フライス削りに使用されるフライス盤の直径は加工するジャーナルの幅よりも大きくなることを特徴とする。回転フライス削りに使用されるフライス盤の直径は加工するジャーナルの幅の約１．１５ないし１．３５倍とすることが好適である。この場合、予備成形中に製造するジャーナルの両側にいずれも切下げを設け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盤が停止することができる。このパラメータを考慮することによって、回転フライス加工の後に凹凸性が残留した後も潤滑剤膜を維持するために好適なジャーナルの表面の形状が形成される。
【００３０】
クランクシャフトのジャーナルの加工に際して、多段階式の回転フライス加工のためにクランクシャフトのフランジ側を回転可能な第１のチャック内に固定しピン側は第２の回転可能なチャック内に固定すれば好適である。ここで両方のチャックを同期的に駆動可能にし、毎分１ないし１００回転の回転数で回転させる。
【００３１】
クランクシャフトの個々のメインジャーナルの支承部は唯一の回転フライス工具によって順次加工することが好適であり、この際同時にクランクシャフトは少なくとも１つの隣接するメインジャーナル上で１つあるいは２つの振れ止によって半径方向に支持される。この振れ止の支持によってクランクシャフトが加工圧力によって歪み加工品質が低下することが防止される。
【００３２】
同様に個別のピンジャーナルの支承部も唯一の回転フライス工具によって順次加工し、この際同時にクランクシャフトは隣接する少なくとも１つのメインジャーナル上で振れ止によって半径方向に支持される。
【００３３】
他方、複数の回転フライス工具を使用して複数のメインジャーナルおよびピンジャーナルを同時に加工することもできる。そのため適宜な数の回転フライス工具が設けられている。
【００３４】
各ジャーナルの多段階式の回転フライス加工に対してそれぞれ固有のＮＣ制御プログラムを実行させる。この種の個別制御は、予備削り回転フライス加工の加工結果を即座に検出してそれを仕上げ削り回転フライス加工中に機械のＮＣプログラム中において該当するジャーナルの加工のために使用するための測定機構ならびに測定プログラムが存在することを前提としている。前述したように、多段階式の回転フライス加工の予備削りの後に測定を行い、続いて仕上げ削りのための移動が実施される。近年の発達によってこの種の複雑な加工装置のＮＣ制御が今日容易に可能になっている。
【００３５】
本発明はさらに、前記の方法を実施するための工具装置に関する。この工具装置は：
加工するクランクシャフトの主回転軸に従ってＺ方向内で移動および固定可能な回転軸（Ｃ軸）を有するホブ主軸および対向スピンドルと、
前記Ｃ軸周りで回転可能に駆動されるシャフト用の少なくとも１つのチャックと、
Ｘ軸に平行に延在するＡ軸の周りで回転可能でありＸ，ＹおよびＺ方向に移動可能かつ位置決め可能な少なくとも１本の工具スピンドルと、
シャフトの主回転軸に対しての数値ｅ分のフライス盤の偏位を設定するためのＹ軸と、
Ｚ方向に沿って移動可能であるかあるいは固定式でありシャフトのジャーナル上における支持のための少なくとも１つの支持部を有する振れ止と、
尖鋭先端を有していて第２のチャック備えた対向スピンドルと、
加工面の幾何学実際値を測定するための位置調節可能な少なくとも１つの計測装置、
を備えてなる。
【００３６】
回転可能に駆動される２つのチャックを有する機械内におけるクランクシャフトのジャーナルの加工に際して、第１のチャックがクランクシャフトをフランジ側で収容し、第２のチャックはクランクシャフトをピン上で収容する。いずれの場合においても、クランクシャフトはその工作機械のＣ軸（Ｚ方向内）に沿った回転軸をもって固定される。
【００３７】
回転フライス工具の工具スピンドルの回転軸（Ａ軸）は、Ｚ方向に対して直交して延在する機械のＸ方向に平行に延在する。回転フライス工具の工具スピンドルは、加工するジャーナルの軸と工具軸との間の偏心性（偏位）を調節するために工具スピンドルを機械のＹ方向に調節可能にするための装置をさらに備えている。工具スピンドルはさらに、個々のジャーナルを前後して加工することができるように、工作機械のＹ方向において移動かつ固定可能である。
【００３８】
予備削り回転フライス加工ならびに仕上げ削り回転フライス加工の開始時のジャーナル部内への進入に際して軸方向成分（Ｘ方向）および半径方向成分（Ｙ方向）の両方を含んだ回転フライス工具の移動動作が、機械制御によって可能にされる。
【００３９】
メインジャーナルの支承面を加工するために工具スピンドルが、その補助によって工具スピンドルがＸ軸およびＹ軸方向に座標位置調節されて振動可能となり、それによってクランクシャフトがその主軸周りで回転している間のメインジャーナルの円運動に追随し得るような装置を備えている。
【００４０】
工具スピンドルは底刃カッタを収容するために設けられ、そのシャフト部は１０：１．５ないし１０：３の長さ対直径比を有するものとなる。この底刃カッタの細身形は、クランクシャフトが回転している際に支承面（外被面）が工具と共に作用し得るための前提となる。その細身形はさらに、底刃カッタのシャフト部が高い曲げ剛性を有するための前提となる。底刃カッタのシャフト部を硬質金属あるいはその他の高い曲げ剛性を有する金属から形成すれば好適である。底刃カッタを固定は収縮チャック内で実施されることが好適である。
【００４１】
安静かつ均等な切削を達成するために、底刃カッタ上にハンダ付けあるいはその他の方式で固定されたＣＢＮ（立方晶窒化硼素）カッタプレートあるいはその他の適宜なカッタ材料によって形成されたカッタプレートからなる少なくとも３枚のフロントカッタを設ける。
【００４２】
前記のカッタプレートはいずれも傾斜部を有し、それによって基準面に対しての切断エッジの高さが底刃カッタの周囲部からその軸に向かって僅かな分だけ縮小するものとなる。この種の傾斜によって、クランクシャフトの場合に良好な支承面の凸面（球状）形状が達成される。ここで前面側の工具刃部の斜めの研削は約０．０４ないし０．１ｍｍとすることができる。工具スピンドル回転数に対するチャックの回転数の比は１：４００ないし１：２０００の範囲とすることが好適である。切削速度は８０ないし６００ｍ／分の範囲とすることが好適である。工具は必要に応じて内部を冷却することができる。
【００４３】
振れ止（上記参照）による加工中でないジャーナルの支持は、メインジャーナル上の３点上で実施することが好適であり、そのうち１つがＸ方向（回転フライス工具の向い側）に存在する。必要なメインジャーナルおよびピンジャーナル内のオイル孔による支持の障害を防止するために、振れ止の支承面を滑り金として形成し、これはいずれもメインジャーナルのオイル孔の領域に溝形状の切り下げを有している。加えて、この滑り金は、特にジャーナル直径に一致する空洞研削によって、ジャーナルの外被線の外郭に適合させることができる。それによって、該当する振れ止の滑り金上のシャフトの支持部の領域内に切削屑が侵入することが防止され、この方式によってシャフトを支持するために使用されるジャーナルの損傷が防止される。
【００４４】
本発明は、クランクシャフトのジャーナルが硬化される場合に特に好適な利点を示すものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
次に、本発明の実施例について以下詳細に説明する。
【００４６】
添付の図面は実物の縮尺に基づいたものではなく、また部分的に大きく簡略化して示したものである。
【００４７】
機械削りによって予備形成され、硬化され、ならびに歪み取りロール削り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）の主軸２周りで回転可能に固定されていて、その中でメインジャーナルＨＬおよびピンジャーナルＰＬを加工することができる。ピン３の位置から始まってメインジャーナルＨＬは順次参照符号ＨＬ１ないしＨＬ５で示す。同様に、ピンジャーナルＰＬは図中においてピン３の位置から始まって順次参照符号ＰＬ１ないしＰＬ４で示す。クランクシャフト１のピン３と反対側の端部はフランジ４である。この実施例において、クランクシャフト１はフランジ４上でチャックによって固定され、そのうち２つの締め付けジョー５が図示されている。その締め付け圧力は矢印６に従ってフランジ４の半径方向に作用する。
【００４８】
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側から始まってメインジャーナルＨＬ５からＨＬ１までが矢印９の方向に順次加工される。矢印９の方向、すなわち工作機械のＸ方向への加工の間に、クランクシャフト１の支持が加工方向と逆向きの矢印１０の方向に実施される。この矢印１０の方向への支持は工作機械の１つあるいは２つの振れ止（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を支持して行われ、ＨＬ４の加工はＨＬ３を支持して行われ、ＨＬ３の加工はＨＬ４および／またはＨＬ２を支持して行われ、ＨＬ２の加工はＨＬ３を支持して行われ、ＨＬ１の加工はＨＬ２を支持して行われる。ピンジャーナルＰＬ１ないしＰＬ４の加工に際しても同様な支持が行われる。例えば加工方向１１におけるＰＬ１の加工に際して、ＨＬ１および／またはＨＬ２上で支持が行われる。さらに、ＰＬ２の加工はＨＬ２および／またはＨＬ３上で支持して行われ、ＰＬ３の加工はＨＬ３および／またはＨＬ４上で支持して行われ、最後にＰＬ４の加工はＨＬ４またはＨＬ５上で支持して行われる。簡略化のため加工方向１１が加工方向９、すなわち工作機械のＸ方向と一致するものとする。
【００４９】
図２に示されているように、ジャーナルＨＬおよびＰＬを加工するために底刃カッタ１２が設けられる。この実施例において、底刃カッタの直径１３は２４ｍｍとなり、一方メインジャーナルＨＬおよびピンジャーナルＰＬの幅は１９ｍｍとなる。それに従ってクランクシャフトの予備加工中に各ジャーナルの両側にそれぞれ２．５ｍｍの切り下げが形成され、その中で底刃カッタ１２（図示されていない）が停止することができる。底刃カッタ１２のシャフト１５はその直系１３に比べて大きな長さ１４を有している。このシャフト１５の大きな長さ１４によって、例えばクランクシャフトが約半分回転した後にピンジャーナル面ＰＬ１ないしＰＬ４が下側の位置に存在する際にも、方向９および方向１１から加工することが可能になり、図１中には内側の両方のピンジャーナルＰＬ２およびＰＬ３が示されている。この目的のため底刃カッタ１２のシャフト１５が高い曲げ剛性を有している。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内に挿入されている。底刃カッタ１２の回転軸１７はさらに工作機械のＸ方向に平行に延在する。
【００５０】
矢印Ａの方向から見て（図３）、底刃カッタ１２は３枚のカッタプレート１８を備えており、これはその周囲にわたって均等に配置されている。そのカッタプレート１８は立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）から形成される。回転軸１７に対してカッタプレート１８はいずれも小さな傾斜部１９を有している。
【００５１】
図５には、クランクシャフト１の任意のメインジャーナルＨＬの断面が示されている。回転軸２の方向内に工作機械のＣ軸が存在しており；従ってそのＣ軸と一致しているＺ軸が図の平面に対して垂直に延在している。それに対して垂直にＸ軸が延在し、さらにそのＸ軸とＺ軸に垂直にＹ軸が延在している。Ｘ軸に対向し、この実施例においては約４ないし５ｍｍである偏位ｅ分だけＹ方向にずれて底刃カッタ１２の回転軸１７が延在している。クランクシャフト１の回転方向は円形矢印２０によって示され、底刃カッタ１２の回転方向は円形矢印２１によって示されている。
【００５２】
メインジャーナルＨＬの多段階式の回転フライス加工のために、余剰寸法２２（例えば０．３５ｍｍ）が設けられている。クランクシャフト１が方向２０に向かって略完全に１回転する予備削り中において、所与の厚み（例えば０．２５ｍｍの粗削り余剰寸法）を有する外側層２３がメインジャーナルＨＬから削除される。その直後、すなわちクランクシャフト１を固定し直すことなく、予備削り後のジャーナルＨＬを計測した後内側層２４（例えば０．１ｍｍの微小余剰寸法）の切削によって仕上げ削りが実施され、その際クランクシャフト１が再び回転方向２０に回転し、底刃カッタ１２は回転方向２１に回転する。仕上げ削りのための回転方向２０および２１の逆転はここでは設定されていないが、勿論それも可能である。仕上げ削り中にクランクシャフト１は完全な１回転よりも幾らか多く回転する。仕上げ削り回転フライス加工ステップの開始時の底刃カッタ１２が進入する角度範囲と合わせて、底刃カッタ１２は約４２０°の角度範囲にわたって切り込み状態になる。
【００５３】
図５ａには、底刃カッタ１２が材料内に進入する際（点線）の相対前進、すなわち底刃カッタ１２の削り始め、回転（実線）、および退出（一点鎖線）がベクトル表示されている。幾何形状（偏位ｅ、ジャーナル直径、底刃カッタの直径、刃の幾何形状等）の条件のために、回転中に純粋に接線方向の相対前進は行われず；むしろ接線方向の成分３５に（大きく強調して図示された）半径方向の成分３６が重ね合わされ、それによって回転中にベクトルで示された相対前進３７が生成される。削り始めの間に底刃カッタ１２の縦軸（Ｘ方向）に沿った移動動作３８が行われる。ベクトル３７との重ね合わせによって生じる削り始め中の相対前進は、これに対応している削り始め、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が完全回転した後の底刃カッタ１２の退出中に、相対前進３７に対して（Ｘ方向に行われる）底刃カッタ１２の移動動作４０が加えられる。ベクトル３７との重ね合わせによって生じる底刃カッタ１２の退出中の相対前進は、これに対応する退出ベクトル４１によって示されている。各移動動作３８および４０の大きさは予め実験的に求められ、ここでクランクシャフト１の回転方向２０はシャフト軸２に対してのフライス盤軸１７の偏位ｅの方向に対して順方向であるかあるいは逆方向であるかを考慮に入れたものとする。その他の加工パラメータならびに幾何形状要件に相関した移動速度の大きさレベルの判定の根拠として、削り始めが３°ないし１５°のクランクシャフトの回転の角度範囲わたるものであることが有効である。
【００５４】
前述したように、メインジャーナルＨＬの多段階式の回転フライス加工に際してクランクシャフト１が工作機械の１つあるいは２つの振れ止（図示されていない）によって支持される。この支持は、一次的には図６で垂直方向に示されているＸ方向において実施される。支持のために滑り金２５が作用し、これはＸ軸に沿った両方の方向２６内で可動式となっている。滑り金２５によるＸ方向内の支持に加えて別の２つの滑り金２７および２８による追加的な支持が実施され、これらの滑り金はいずれもクランクシャフト１のメインジャーナルＨＬに向かって半径方向２９内において接近あるいは離間移動することができる。振れ止の機構（図示されていない）が、滑り金２７および２８がメインジャーナルＨＬに向かって接近移動し、他方滑り金２５は二重矢印２６の方向に向かって上方に移動するように、３つの動作２６および２９を調節する。反転すると、滑り金２７および２８は二重矢印２９の方向に向かってメインジャーナルＨＬから離間移動し、他方滑り金２５は二重矢印２６の方向に向かって下方に移動する。ここには詳細に説明しないが、既知の機構によって動作２６および２９の調節が行われる。
【００５５】
メインジャーナルＨＬの支承部３０はオイル孔３１によっても破断されている。メインジャーナルＨＬが滑り金２５，２７および２８によって支持されているのに対して、クランクシャフト１の回転に際してオイル孔３１の縁部によって障害が生じ得る。この種の障害を防止するために、滑り金２５，２７および２８がいずれも溝３２を備えている。この溝３２は、滑り金２５，２７および２８の支持面全体に対する支承部分３３が支持中においてメインジャーナルＨＬに向いている断面３４よりも小さくなるように作用する。空洞研削による加工するジャーナルの外被線への滑り金の適合の可能性（前述参照）は、図中には示されていない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】４気筒用クランクシャフトを示した立体図である。
【図２】回転フライス工具を縮小して示した側面図である。
【図３】図２の回転フライス工具を図２の矢印Ａ方向から見て示した拡大図である。
【図４】回転フライス工具の前端部を拡大して示した側面図である。
【図５】メインジャーナルの加工を示した断面図である。
【図５ａ】回転フライス加工の異なった局面中における相対前進を示したベクトル図である。
【図６】メインジャーナルの支持を示した断面図である。
【図７】振れ止の滑り金を示した平面図である。
【国際調査報告】
2008521625.tif 000011
2008521625.tif 000012
2008521625.tif 000013
2008521625.tif 000014
2008521625.tif 000015
2008521625.tif 000016