CN111315506A - 轴径扩大条件设定方法、轴径扩大方法和轴径扩大设备 - Google Patents

Abstract

提供了轴径扩大条件的设定方法、轴径扩大方法和轴径扩大设备。轴径扩大设备的控制器控制压缩部、弯曲部和旋转部，从而通过以向中间部分施加的轴向压缩力和弯曲角度使轴工件绕着其轴旋转，将轴工件的中间部分扩大为具有预定外径。控制器基于将中间部分扩大为具有预定外径所需的轴工件的旋转数或者基于中间部分的扩大比，判定工件是否合格。

Description

轴径扩大条件设定方法、轴径扩大方法和轴径扩大设备

技术领域

本发明涉及一种轴径扩大的条件的设定方法以及轴径扩大的方法和设备。

背景技术

轴径扩大是在轴工件的一部分上形成大径部的方法。利用轴径扩大方法，例如，通过在对轴工件的中间部分施加压缩力和弯曲角度的同时旋转轴工件而扩大轴工件的中间部分。

通常地，在轴径扩大时使用的轴径扩大设备中，轴工件由在轴工件的轴向上彼此隔开距离地设置的一对保持器保持，减小一对保持器之间的距离以向轴工件的中间部分施加压缩力，一个保持器相对于另一个保持器倾斜以向中间部分施加弯曲角度，并且在该状态下，旋转一对保持器以使轴工件旋转，从而扩大轴工件的中间部分。当一对保持器之间的距离减小到指定距离时(参见例如JP2008-212937A)，或者当中间部分的外径达到预定外径时(参见例如JP2008-212936A)，结束轴工件的中间部分的扩大处理。

有时，轴径扩大可能导致在扩大的中间部分与除了中间部分之外的轴部分之间的边界处的破裂或者在扩大的中间部分的外周处的破裂。能够通过例如视觉检查、磁粉探伤、涡流探伤等检查破裂，然而其需要时间和成本以检查所有批量生产的轴工件。

发明内容

本发明的示例性的方面提供了一种轴径扩大的条件的设定方法、轴径扩大方法和轴径扩大设备，其中，能够减少检查破裂的存在所需的时间和成本。

根据本发明的示例性的方面，提供了一种轴径扩大条件的设定方法。在轴径扩大中，通过以向中间部分施加的轴向压缩力和向中间部分施加的弯曲角度使轴工件绕着轴工件的轴旋转，使轴工件的轴向的中间部分在径向上扩大。所述方法包括基于测试数据设定容许旋转数。通过对测试轴进行轴径扩大而获得所述测试数据，每个所述测试轴由与轴工件相同的材料制成，并且具有与轴工件相同的形状。所述测试数据表示对于每个测试轴的将测试轴的轴向的中间部分扩大至预定外径所需的测试轴的旋转数与在测试轴的中间部分同除了该中间部分之外的测试轴的轴部分之间的边界处的破裂发生概率之间的关系。容许旋转数被设定为使得边界处的破裂发生概率等于或低于阈值。所述方法还包括将在通过对轴工件进行轴径扩大而使轴工件的中间部分扩大为具有预定外径的情况下的轴工件的旋转数设定为，等于或小于容许旋转数。

根据本发明的另一个示例性的方面，提供了轴径扩大条件的另一种设定方法。该方法包括基于测试数据设定容许扩大比。通过对测试轴进行轴径扩大而获得所述测试数据，每个所述测试轴具有与轴工件相同的材料且相同的形状。所述测试数据表示对于每个测试轴的扩大比与在测试轴的轴向的中间部分的外周处的破裂发生概率之间的关系，所述扩大比是所述测试轴的中间部分在轴径扩大后的外径与所述测试轴在轴径扩大前的外径的比率。所述容许扩大比被设定为使得外周处的所述破裂发生概率等于或低于阈值。所述方法还包括将在通过对轴工件进行轴径扩大而将轴工件的中间部分扩大为具有预定外径的情况下的轴工件的中间部分的扩大比设定为，等于或小于容许扩大比。

根据本发明的另一个示例性方面，提供了一种轴径扩大方法，用于在径向上扩大轴工件的轴向的中间部分。轴径扩大方法包括：以向中间部分施加的轴向压缩力和向中间部分施加的弯曲角度使轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，并且基于将所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径所需的所述轴工件的旋转数，判定所述轴工件是否合格。

根据本发明的另一个示例性方面，提供了另一种轴径扩大方法，用于径向上扩大轴工件的轴向的中间部分。轴径扩大方法包括：以向中间部分施加的轴向压缩力和向中间部分施加的弯曲角度使轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，并且基于扩大比判定所述轴工件是否合格，所述扩大比是所述轴工件的中间部分的扩大后的外径与中间部分的扩大前的外径的比率。

根据本发明的另一个示例性的方面，一种轴径扩大设备，包括：一对保持器，该一对保持器设置为在轴工件的轴向上彼此隔开，并且被构造为保持所述轴工件；压缩部，该压缩部被构造为通过减小所述一对保持器之间的距离而向设置在所述一对保持器之间的所述轴工件的中间部分施加轴向压缩力；弯曲部，该弯曲部被构造为通过使所述一对保持器中的一个保持器相对于另一个保持器倾斜而向所述轴工件的中间部分施加弯曲角度；旋转部，该旋转部被构造为使所述一对保持器旋转，并且使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转；旋转检测器，该旋转检测器被配置为检测所述轴工件的旋转数；以及控制器，该控制器被配置为控制所述压缩部、所述弯曲部和所述旋转部，从而通过以向所述轴工件的中间部分施加的所述轴向压缩力和向所述轴工件的中间部分施加的所述弯曲角度使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，将所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径。所述控制器被配置为基于将所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径所需的旋转数，判定所述轴工件是否合格。

根据本发明的另一个示例性的方面，一种轴径扩大设备，包括：一对保持器，该一对保持器设置为在轴工件的轴向上彼此隔开，并且被构造为保持所述轴工件；压缩部，该压缩部被构造为通过减小所述一对保持器之间的距离而向设置在所述一对保持器之间的所述轴工件的中间部分施加轴向压缩力；弯曲部，该弯曲部被构造为通过使所述一对保持器中的一个保持器相对于另一个保持器倾斜而向所述轴工件的中间部分施加弯曲角度；旋转部，该旋转部被构造为使所述一对保持器旋转，并且使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转；轴向位移检测器，该轴向位移检测器被配置为检测所述一对保持器之间的距离变化量；径向位移检测器，该径向位移检测器被配置为检测所述轴工件的中间部分的外径变化量；以及控制器，该控制器被配置为控制所述压缩部、所述弯曲部和所述旋转部，从而通过以向所述轴工件的中间部分施加的所述轴向压缩力和向所述轴工件的中间部分施加的所述弯曲角度使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转并且使所述一对保持器之间的距离减小预定量，将所述轴工件的中间部分扩大。所述控制器被配置为基于所述轴工件的中间部分的所述外径变化量获得扩大比，并且基于获得的所述扩大比判定所述轴工件是否合格，所述扩大比是所述轴工件的中间部分的扩大后的外径与扩大前的外径的比率。

附图说明

图1是图示出根据本发明的实施例的轴径扩大设备的实例的框图。

图2是图示出图1的轴径扩大设备的变形例的框图。

图3A是图示出使用轴径扩大设备的轴径扩大方法的实例的示意图。

图3B是图示出轴径扩大方法的实例的另一个示意图。

图3C是图示出轴径扩大方法的实例的另一个示意图。

图3D是图示出轴径扩大方法的实例的另一个示意图。

图4A是图示出测试轴的表示压缩力与旋转次数之间的关系的测试数据的实例的曲线图。

图4B是图示出测试轴的表示旋转次数与破裂发生概率之间的关系的测试数据的实例的曲线图。

图5A是图示出测试轴的表示压缩比与扩大比之间的关系的测试数据的实例的曲线图。

图5B是图示出测试轴的表示扩大比与破裂发生概率之间的关系的测试数据的实例的曲线图。

图6是图示出由轴径扩大设备的控制器执行的步骤的实例的流程图。

图7是图示出由轴径扩大设备的控制器执行的步骤的另一个实例的流程图。

具体实施方式

图1图示出用于说明本发明的实施例的轴径扩大设备的实例。

图1的轴径扩大设备1包括用于保持轴工件W的一对保持器2、3、压缩部4、弯曲部5、旋转部6、旋转检测器7和控制面板8。

保持器2被构造为配合在轴工件W的轴向端部上，并且保持器3被构造为配合在轴工件W的另一个轴向端部上，使得轴工件W能够由一对保持器2、3保持。一对保持器2、3沿着基准线A彼此隔开地设置在基准线A上，并且由未示出的支撑台支撑。由一对保持器2、3保持的轴工件W也设置在基准线A上。保持器2能够沿着基准线A移动，即，能够沿着轴工件W的轴向移动，并且另一个保持器3能够沿着与基准线A相交的方向移动。

压缩部4包括例如液压缸等，并且使保持器2沿着基准线A移动以减小一对保持器2、3之间的距离。由于一对保持器2、3之间的距离减小，所以轴向压缩力施加到设置在一对保持器2、3之间的轴工件W的轴向的中间部分Wa。

弯曲部5包括例如液压缸等，并且使保持器3在与基准线A相交的方向上移动，以使保持器3相对于设置在基准线A上的保持器2倾斜。由于保持器3相对于保持器2倾斜，所以弯曲角度θ施加到轴工件W的中间部分Wa。

旋转部6包括例如电机等，并且使保持器3绕着保持器3的中心轴旋转。随着保持器3旋转，一端配合在保持器3中的轴工件W也绕着其轴旋转，并且轴工件W的另一端配合于其中的保持器2也旋转。

旋转检测器7包括例如旋转编码器等，并且被配置为检测保持器3的旋转数作为轴工件W的旋转数。旋转检测器7可以检测保持器2的旋转数以代替保持器3的旋转数，或者可以检测轴工件W的旋转数。

控制面板8具有诸如开关这样的硬体键，包括用于输入处理条件等的操作部11以及诸如液晶显示器(LCD)这样的显示装置，并且包括显示操作屏等的显示部12以及控制器13。

例如，控制器13是诸如可编程逻辑控制器(PLC)这样的计算机。控制器13包括一个以上的处理器以及诸如只读存储器(ROM)或者随机存取存储器(RAM)这样的存储装置，用于存储由一个以上的处理器执行的程序以及通过操作部11输入的处理条件。控制器13被配置为当一个以上的处理器执行程序时控制压缩部4、弯曲部5和旋转部6。

在控制器13的控制下，通过压缩部4向轴工件W的中间部分Wa施加的轴向压缩力，并且通过弯曲部5向轴工件W的中间部分Wa施加的弯曲角度θ，轴工件W通过旋转部6而绕着其轴旋转。以这种方式，轴工件W的中间部分Wa在轴向上压缩并且在径向上扩大。

由旋转检测器7检测的旋转数输入到控制器13。压缩部4包括被配置为检测压缩力的传感器。弯曲部5包括传感器，该传感器被配置为基于例如保持器3的位移量而检测弯曲角度θ。旋转部6包括被配置为检测保持器3的旋转速度的传感器。由这些传感器检测到的压缩力、弯曲角度θ和旋转速度也输入到控制器13。可以基于由旋转检测器7检测到的旋转数而利用控制器13计算旋转速度。

轴径扩大设备1还包括轴向位移检测器9。轴向位移检测器9包括例如线性编码器等，并且被配置为检测通过压缩部4移动的保持器2的位移量。

由轴向位移检测器9检测到的保持器2的位移量输入到控制器13。控制器13基于压缩力开始增大以后引起的保持器2的位移量检测轴工件W的中间部分Wa的压缩量(即，沿着中间部分Wa的轴向的长度减小量)，并且基于压缩量检测中间部分Wa是否已经扩大到预定的外径。

轴径扩大设备1可以包括径向位移检测器10，其被配置为检测轴工件W的中间部分Wa的外径的变化量，如图2所示，使得控制器13可以在由径向位移检测器10检测到的中间部分Wa的外径中基于从扩大之前外径的变化量来检测中间部分Wa是否已经扩大到预定的外径。

现在，将参考图3A至3E描述利用轴径扩大设备1的轴径扩大方法的实例。

首先，如图3A所示，轴工件W由一对保持器2、3保持。根据中间部分Wa扩大后的轴向长度L和外径D，关于中间部分Wa扩大前的外径D₀，适当地确定轴工件W的中间部分Wa扩大前的轴向长度L₀。后文中，将L/L₀称为压缩比，并且将D/D₀称为扩大比。

接着，如图3B所示，保持器2通过压缩部4(参见图1)沿着基准线A移动，并且因此，轴向压缩力施加到轴工件W的中间部分Wa。另外，保持器3通过弯曲部5(参见图1)相对于保持器2倾斜，并且因此，弯曲角度θ施加到中间部分Wa。弯曲角度θ被设定为如下角度：轴工件W在该角度下的弯曲能够处于轴工件W的弹性极限的变形内，并且虽然依据轴工件W的材料的弹性极限而变化，但是通常为大约2°到4°。通过如此施加到轴工件W的中间部分Wa的压缩力和弯曲角度θ，保持器3通过旋转部6(参见图1)旋转，从而使轴工件W绕着其轴旋转。

如图3C所示，由于轴工件W的中间部分Wa的压缩、弯曲和旋转，径向上的交变载荷施加于中间部分Wa的周向上的各个部分，并且当反复施加交变载荷时，中间部分Wa在径向上逐渐扩大。具体地，通过中间部分Wa的压缩和弯曲，位于弯曲的内侧的材料由于塑性流动而膨出。然后，随着轴工件W旋转，位于中间部分Wa的弯曲内侧的材料通过塑性流动的膨出在整周上增长，并且因此，中间部分Wa在径向上逐渐扩大。

如图3D所示，当控制器13(参见图1)基于轴工件W的中间部分Wa的压缩量或者基于中间部分Wa的外径的变化量而检测出中间部分Wa已经扩大到预定的外径时，停止中间部分Wa的压缩。然后，保持器3再次设置为沿着基准线A以使轴工件W的中间部分Wa变直，并且因此，使得中间部分Wa的扩大的厚度在整周上均匀。通过该处理，完成轴工件W的轴径扩大，并且停止轴工件W的旋转。

如此经过轴径扩大的轴工件W的中间部分Wa与除了中间部分Wa之外的轴部分之间的边界处的裂纹的发生源自反复施加交变载荷而导致的材料的疲劳，并且与将中间部件Wa扩大至预定的外径所需的轴工件W的旋转数相关。因此，针对将中间部分Wa扩大到预定的外径所需的轴工件W的旋转数，设定容许旋转数作为处理条件。

而且，经过轴径扩大的轴工件W的中间部分Wa的外周处的破裂的产生源自中间部分Wa的扩大超过了材料的延展性极限，并且与中间部分Wa的扩大比D/D₀相关。因此，针对中间部分Wa的扩大比D/D₀设定容许扩大比作为处理条件。

图4A和4B图示出用于设定容许旋转数的测试数据的实例。

图4A和4B所示的测试数据是通过对与轴工件W相同材料并且相同形状的测试轴进行轴径扩大而获得的测试数据。图4A所示的测试数据例示了压缩比与旋转数之间的关系，通过改变施加到测试轴的中间部分的压缩力而改变将测试轴的中间部分扩大至预定的外径所需的测试轴的旋转数，从而获得所述关系。而且，图4B所示的测试数据例示了通过以各个设定的压缩力使多个测试轴经过轴径扩大而获得的测试轴边界处的、与对应于各个压缩力的旋转数相关的破裂发生概率。

根据图4B的测试数据的差值曲线，当旋转数为40以下时，在边界处的破裂发生概率为0％，随着旋转数增加至超过40，破裂发生概率增大，并且当旋转数为70以上时，破裂发生概率为100％。可以说随着旋转数增加，反复施加交变载荷的次数增加，并且随着反复施加交变载荷的次数增加，材料变得疲劳，并且因此破裂发生概率增大。

容许旋转数能够设定为破裂发生概率等于或小于阈值的旋转数，并且考虑到产量等，可以将破裂发生概率的阈值设定为例如0％。因此，根据图4B的测试数据，能够将容许旋转数设定为40，其是破裂发生概率为0％时的旋转数的上限，并且优选地，能够将容许旋转数从破裂发生概率为0％时的上限所对应的旋转数40设定为带有裕度的旋转数，所述裕度通过考虑轴工件的材料特性的变化而设定，并且容许旋转数可以设定为例如32(带有20％的裕度)。

当要施加到轴工件W的中间部分Wa的弯曲角度θ比较小时，由于每次施加交变载荷而导致的材料的疲劳比较小，并且当要施加到轴工件W的中间部分Wa的弯曲角度θ比较大时，由每次施加的交变载荷导致的材料的疲劳比较大。换言之，轴工件W的边界处的破裂发生还涉及要施加到中间部分Wa的弯曲角度θ。因此，用于设定容许旋转数的测试数据优选为：通过使与轴工件W相同材料且相同形状的测试轴经受以与轴工件W相同的弯曲角度进行的轴径扩大而获得的测试数据。

图5A和5B图示出用于设定容许扩大比的测试数据的实例。

图5A和5B所示的测试数据是通过对与轴工件W相同材料且相同形状的测试轴进行轴径扩大而获得的测试数据。图5A所示的测试数据图示出了通过改变测试轴的中间部分的压缩比L/L₀从而改变测试轴的中间部分的扩大比D/D₀所获得的压缩比L/L₀与扩大比D/D₀之间的关系。而且，图5B所示的测试数据例示了与扩大比相关的破裂发生概率，该破裂发生概率是通过使多个测试轴以各个设定的扩大比经受轴径扩大而获得的测试轴的中间部分的外周处的破裂发生概率。

根据图5B的测试数据的差值曲线，当扩大比为1.8以下时，外周处的破裂发生概率为0％，随着扩大比增大为超过1.8，破裂发生概率增大，并且当扩大比为3.0以上时，破裂发生概率为100％。可以说随着扩大比增大，超过材料的延展性极限的概率增大，并且因此破裂发生概率增大。

容许扩大比能够设定为破裂发生概率等于或低于阈值的扩大比，并且考虑产量等可以将破裂发生概率的阈值设定为0％。因此，根据图5B的测试数据，能够将容许扩大比设定为1.8，其是破裂发生概率为0％时的扩大比的上限，并且优选地，能够将容许扩大比从破裂发生概率为0％时的上限所对应的扩大比40设定为带有裕度的扩大比，所述裕度通过考虑轴工件的材料特性的变化而设定，并且容许扩大比可以设定为例如1.6(带有10％的裕度)。

图6图示出轴工件W的轴径扩大时由控制器13执行的步骤的实例。

首先，将处理条件输入到操作部11，并且控制器13存储输入处理条件(步骤S1)。输入的处理条件包括压缩力、旋转速度、弯曲角度θ、扩大终止条件和容许旋转数N。能够适当地设定压缩力和旋转速度，并且例如从缩短周期时间的角度考虑，能够将压缩力和旋转速度设定为能够由压缩部4和旋转部6输出的最大值。

扩大终止条件是用于检测轴工件W的中间部分Wa已经扩大到预定外径的条件，并且当轴径扩大设备1包括被配置为检测保持器2的位移量的轴向位移检测器9时，设定压缩力开始增大之后引起的保持器2的位移量(中间部分Wa的压缩量)。或者，当轴径扩大设备1包括被配置为检测中间部分Wa的外径变化量的径向位移检测器10时，设定从中间部分Wa扩大前的外径开始的外径变化量。

与容许扩大比相关联地设定保持器2的位移量或者中间部分Wa的外径变化量。首先，根据扩大后要求的外径D，从具有不同的外径D₀的多个轴工件中选择扩大比D/D₀等于或小于容许扩大比的轴工件W，其中，D₀是中间部分Wa扩大前的外径D₀，并且D是扩大后要求的中间部分Wa的外径。中间部分Wa的外径的变化量对应于所选择的轴工件W的中间部分Wa扩大前的外径D₀与扩大后要求的外径D之间的差。中间部分Wa的体积不通过轴径扩大而改变。基于中间部分Wa扩大前的轴向长度L₀以及等于或小于容许扩大比的扩大比D/D₀获得中间部分Wa扩大后的轴向长度L。保持器2的位移量对应于中间部分Wa扩大前的轴向长度L₀与扩大后的轴向长度L之间的差。

容许旋转数N对应于所选择的轴工件W的容许旋转数。弯曲角度θ可以设定为在为了获取设定容许旋转数N的测试数据而对与选择的轴工件W相同材料且相同形状的测试轴进行轴径扩大时采用的相同的弯曲角度。

接着，当将处理开始命令输入到操作部11时，控制器13根据步骤S1中输入的处理条件控制压缩部4、弯曲部5和旋转部6，以对轴工件W进行轴径扩大，如图3A至3D所示(步骤S2)。当由轴向位移检测器9检测到的保持器2的位移量或者由径向位移检测部10检测出的中间部分Wa的外径变化量到达扩大终止条件时，控制器13终止对轴工件W的轴径扩大(步骤S3)。

接着，控制器13获得由旋转检测器7检测到的轴工件W的旋转数，即，将中间部分Wa扩大至预定外径D所需的旋转数n，并且控制器13基于获得的旋转数n判定轴工件W是否合格(步骤S4)。在该合格性的判定中，控制器13使用步骤S1中输入的容许旋转数N，从而当n≦N时判定轴工件合格(步骤S5)，并且当n＞N时判定轴工件不合格(步骤S6)。

旋转数n超过容许旋转数N的情况为例如由于轴工件的材料特性的变化导致轴工件W特别硬的情况。当n＞N时，预期以图4B所示的测试数据的差值曲线上的与旋转数n相对应的概率在轴工件W的边界处发生破裂。因此，控制器13判定当n＞N时轴工件不合格。判定结果例如在控制器13的控制下显示在显示部12上以通知操作者。

当基于将轴工件W的中间部分Wa扩大至预定的外径D所需的旋转数n而如此判定关于轴工件W的边界处的破裂发生的合格性时，可以在完成轴径扩大之立即进行判定，并且能够降低检查破裂的存在所需的时间和成本。

此外，该在示例的情况下，与容许扩大比关联地设定用作扩大终止条件的保持器2的位移量或者中间部分Wa的外径的变化量，并且因此还能够抑制在轴工件W的外周处发生破裂。从而，能够进一步降低检查破裂存在所需的时间和成本。

图7图示了在轴工件W的轴径扩大时由控制器13执行的步骤的另一个实例。

在图7所示的实例中，作为处理条件输入压缩力、旋转速度、弯曲角度θ、扩大终止条件和容许扩大比D/D₀，并且控制器13通过使用输入的容许扩大比D/D₀判定合格性。在该实例中，轴径扩大设备1包括：轴向位移检测器9，其被配置为检测保持器2的位移量；以及径向位移检测器10，其被配置为检测轴工件W的中间部分Wa的外径的变化量。基于保持器2的位移量而设定扩大终止条件。径向位移检测器10检测中间部分Wa的终止轴径扩大时的外径变化量。

首先，将处理条件输入到操作部11，并且控制器13存储输入处理条件(步骤S11)。接着，当处理开始指令输入到操作部11时，控制器13根据步骤S11中输入的处理条件控制压缩部4、弯曲部5和旋转部6，以对轴工件W进行轴径扩大，如图3A至3D所示(步骤S12)。当由轴向位移检测器9检测的保持器2的位移量到达扩大终止条件时，控制器13终止轴工件W的轴径扩大(步骤S13)。

接着，控制器13获得由径向位移检测器10检测的中间部分Wa的外径的变化量，并且获得终止轴径扩大时中间部分Wa的扩大比(步骤S14)。能够利用中间部分Wa的扩大前的外径D₀和由径向位移检测器10检测的中间部分Wa的外径变化量ΔD获得中间部分Wa的扩大比(D₀+ΔD)/D₀。

然后，控制器13基于在步骤S14中获得的扩大比(D₀+ΔD)/D₀判定轴工件W的合格性(步骤S15)。在该合格性的判定中，控制器13使用步骤S11中输入的容许扩大比D/D₀，从而当(D₀+ΔD)/D₀≤D/D₀时，判定轴工件为合格的(步骤S16)，并且当(D₀+ΔD)/D₀＞D/D₀时，判定轴工件为不合格的(步骤S17)。

扩大比(D₀+ΔD)/D₀超过容许扩大比D/D₀的情况是例如如下的情况：其中，待扩大的轴工件W的中间部分Wa的轴向长度L₀由于轴工件的尺寸误差而特别大，并且因此扩大后的外径变化量ΔD特别大。假设保持器2的位移量是恒定的，则扩大前的轴向长度L₀越大，中间部分Wa的外径变化量ΔD越大。当(D₀+ΔD)/D₀＞D/D₀时，预期以图5B所示的测试数据的差值曲线上的与扩大比(D₀+ΔD)/D₀相对应的概率在轴工件W的外周处发生破裂。因此，控制器13判定当(D₀+ΔD)/D₀＞D/D₀时轴工件不合格。判定结果例如在控制器13的控制下显示在显示部12上以通知操作者。

当基于轴工件W的中间部分Wa的扩大比而如此判定关于轴工件W的外周处的破裂发生的合格性时，可以在完成轴径扩大之后立即进行判定，并且能够降低检查破裂的存在所需的时间和成本。

能够结合图6所示的基于轴工件W的旋转数和容许旋转数的对边界处发生破裂的合格性判定，进行图7所示的基于中间部分Wa的扩大比和容许扩大比的对外周处发生破裂的合格性判定。

根据本发明的一个以上的实施例，提供了轴径扩大的条件的设定方法。在轴径扩大中，通过以向中间部分施加的轴向压缩力和向中间部分施加的弯曲角度使轴工件绕着轴工件的轴旋转，使轴工件的轴向的中间部分在径向上扩大。所述方法包括基于测试数据设定旋转的容许次数。通过对测试轴进行轴径扩大而获得测试数据，每个所述测试轴由与轴工件相同的材料制成并且具有与轴工件相同的形状。所述测试数据针表示对于每个测试轴的将测试轴的轴向的中间部分扩大至预定外径所需的测试轴的旋转数与在测试轴的中间部分同除了该中间部分之外的测试轴的轴部分之间的边界处的破裂发生概率之间的关系。容许旋转数被设定为使得边界处的破裂发生概率等于或低于阈值。所述方法还包括：将在通过对轴工件进行轴径扩大而将轴工件的中间部分扩大为具有预定外径的情况下的轴工件的旋转数设定为，等于或小于容许旋转数。

根据本发明的一个以上的实施例，提供了轴径扩大的条件的另一个设定方法。该方法包括基于测试数据设定容许扩大比。通过对测试轴进行轴径扩大而获得测试数据，每个所述测试轴具有与轴工件相同的材料且相同的形状。所述测试数据表示对于每个测试轴的扩大比与在测试轴的轴向的中间部分的外周处的破裂发生概率之间的关系，所述扩大比是所述测试轴的中间部分在轴径扩大后的外径与所述测试轴在轴径扩大前的外径的比率。容许扩大比设定为使得外周处的破裂发生概率等于或低于阈值。所述方法还包括：将在通过对轴工件进行轴径扩大而将轴工件的中间部分扩大为具有预定外径的情况下的轴工件的中间部分的扩大比设定为，等于或小于容许扩大比。

根据本发明的一个以上的实施例，可以利用与对轴工件进行轴径扩大时相等的弯曲角度对测试轴进行轴径扩大而获得测试数据。

根据本发明的一个以上的实施例，提供了在径向上扩大轴工件的轴向的中间部分的轴径扩大方法。轴径扩大方法包括：以向中间部分施加的轴向压缩力和向中间部分施加的弯曲角度，使轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，并且基于将所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径所需的所述轴工件的旋转数，判定所述轴工件是否合格。

根据本发明的一个以上的实施例，所述轴径扩大方法可以还包括基于测试数据设定容许旋转数。通过对测试轴进行轴径扩大而获得所述测试数据，每个所述测试轴都由与所述轴工件相同的材料制成并且具有与所述轴工件相同的形状。所述测试数据表示对于每个测试轴的将测试轴的轴向的中间部分扩大至预定外径所需的测试轴的旋转数与在测试轴的中间部分同除了该中间部分之外的测试轴的轴部分之间的边界处的破裂发生概率之间的关系。容许旋转数被设定为使得边界处的破裂发生概率等于或低于阈值。当所述轴工件的旋转数等于或小于所述容许旋转数时，可以判定所述轴工件为合格的，并且当所述轴工件的旋转数超过所述容许旋转数时，可以判定所述轴工件为不合格的。

根据本发明的一个以上的实施例，可以利用与对所述轴工件进行轴径扩大时相等的弯曲角度对所述测试轴进行轴径扩大，而获得所述测试数据。

根据本发明的一个以上的实施例，轴径扩大方法可以还包括基于所述测试数据设定容许扩大比。通过对所述测试轴进行轴径扩大而获得所述测试数据。所述测试数据表示对于每个测试轴的扩大比与在测试轴的轴向的中间部分的外周处的破裂发生概率之间的关系，所述扩大比是所述测试轴的中间部分在轴径扩大后的外径与所述测试轴在轴径扩大前的外径的比率。容许扩大比设定为使得外周处的破裂发生概率等于或低于阈值。所述轴径扩大方法可以还包括：将在将所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径的情况下的所述轴工件的中间部分的扩大比设定为等于或小于所述容许扩大比。

根据本发明的一个以上的实施例，提供了在径向上扩大轴工件的中间部分的另一种轴径扩大方法。轴径扩大方法包括：以向中间部分施加的轴向压缩力和向中间部分施加的弯曲角度，使轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，并且基于扩大比判定所述轴工件是否合格，所述扩大比是所述轴工件的中间部分的扩大后的外径与中间部分的扩大后的外径的比率。

根据本发明的一个以上的实施例，轴径扩大方法可以还包括基于测试数据设定容许扩大比。通过对测试轴进行轴径扩大而获得所述测试数据，每个所述测试轴均具有与所述轴工件相同的材料和相同的形状。所述测试数据表示对于每个测试轴的扩大比与在测试轴的轴向的中间部分的外周处的破裂发生概率之间的关系，所述扩大比是所述测试轴的中间部分在轴径扩大后的外径与所述测试轴在轴径扩大前的外径的比率。容许扩大比设定为使得外周处的破裂发生概率等于或低于阈值。当所述轴工件的扩大比等于或小于所述容许扩大比时，可以判定所述轴工件为合格的，并且当所述轴工件的扩大比超过所述容许扩大比时，可以判定所述轴工件为不合格的。

根据本发明的一个以上的实施例，一种轴径扩大设备包括：一对保持器，该一对保持器在轴工件的轴向上彼此隔开地设置，并且被构造为保持所述轴工件；压缩部，该压缩部被构造为通过减小所述一对保持器之间的距离而向设置在所述一对保持器之间的所述轴工件的中间部分施加轴向压缩力；弯曲部，该弯曲部被构造为通过使所述一对保持器中的一个保持器相对于另一个保持器倾斜而向所述轴工件的中间部分施加弯曲角度；旋转部，该旋转部被构造为使所述一对保持器旋转，并且使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转；旋转检测器，该旋转检测器被配置为检测所述轴工件的旋转数；以及控制器，该控制器被配置为控制所述压缩部、所述弯曲部和所述旋转部，从而通过以向所述轴工件的中间部分施加的所述轴向压缩力和向所述轴工件的中间部分施加的所述弯曲角度使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，将所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径。所述控制器被配置为基于将所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径所需的旋转数，判定所述轴工件是否合格。

根据本发明的一个以上的实施例，一种轴径扩大设备包括：一对保持器，该一对保持器在轴工件的轴向上彼此隔开地设置，并且被构造为保持所述轴工件；压缩部，该压缩部被构造为通过减小所述一对保持器之间的距离而向设置在所述一对保持器之间的所述轴工件的中间部分施加轴向压缩力；弯曲部，该弯曲部被构造为通过使所述一对保持器中的一个保持器相对于另一个保持器倾斜而向所述轴工件的中间部分施加弯曲角度；旋转部，该旋转部被构造为使所述一对保持器旋转，并且使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转；轴向位移检测器，该轴向位移检测器被配置为检测所述一对保持器之间的距离变化量；径向位移检测器，该径向位移检测器被配置为检测所述轴工件的中间部分的外径变化量；以及控制器，该控制器被配置为控制所述压缩部、所述弯曲部和所述旋转部，从而通过以向所述轴工件的中间部分施加的所述轴向压缩力和向所述轴工件的中间部分施加的所述弯曲角度使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转并且使所述一对保持器之间的距离减小预定量，将所述轴工件的中间部分扩大。所述控制器被配置为基于所述轴工件的中间部分的所述外径变化量获得扩大比，并且基于获得的所述扩大比判定所述轴工件是否合格，所述扩大比是所述轴工件的中间部分的扩大后的外径与扩大前的外径的比率。

本申请要求2017年11月1日提交的日本专利申请No.2017-212187的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

Claims (11)

1.一种设定轴径扩大的条件的方法，在所述轴径扩大中，通过在向轴工件的轴向的中间部分施加轴向压缩力并且向所述中间部分施加弯曲角度的情况下，使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，而在径向上扩大所述轴工件的所述中间部分，所述方法包括：

基于测试数据设定容许旋转数，其中，通过对测试轴进行所述轴径扩大而获得所述测试数据，每个所述测试轴均由与所述轴工件相同的材料制成并且具有与所述轴工件相同的形状，其中，所述测试数据表示对于每个所述测试轴的旋转数与破裂发生概率之间的关系，所述旋转数是将所述测试轴的轴向的中间部分扩大至预定外径所需的所述测试轴的旋转数，所述破裂发生概率是在所述测试轴的中间部分与所述测试轴的中间部分之外的轴部分之间的边界处的破裂发生概率，并且其中，所述容许旋转数被设定为，使得在所述边界处的所述破裂发生概率等于或低于阈值；以及

将在通过对所述轴工件进行所述轴径扩大而使所述轴工件的中间部分扩大为具有预定直径的情况下的所述轴工件的旋转数设定为，等于或小于所述容许旋转数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以对所述轴工件进行的所述轴径扩大时相同的弯曲角度，对所述测试轴进行所述轴径扩大，而获得所述测试数据。

3.一种设定轴径扩大的条件的方法，在所述轴径扩大中，通过在向轴工件的轴向的中间部分施加轴向压缩力并且向所述中间部分施加弯曲角度的情况下，使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，而在径向上扩大所述轴工件的所述中间部分，所述方法包括：

基于测试数据设定容许扩大比，其中，通过对测试轴进行所述轴径扩大而获得所述测试数据，每个所述测试轴均具有与所述轴工件相同的材料和相同的形状，其中，所述测试数据表示对于每个所述测试轴的扩大比与破裂发生概率之间的关系，所述破裂发生概率是在所述测试轴的轴向的中间部分的外周处的破裂发生概率，所述扩大比是所述测试轴的中间部分在所述轴径扩大之后的外径与所述测试轴在所述轴径扩大之前的外径的比率，并且其中，所述容许扩大比设定为，使得外周处的所述破裂发生概率等于或低于阈值；以及

将在通过对所述轴工件进行所述轴径扩大而使所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径的情况下的所述轴工件的中间部分的扩大比设定为，等于或小于所述容许扩大比。

4.一种轴径扩大方法，用于在径向上扩大轴工件的轴向的中间部分，所述轴径扩大方法包括：

在向所述中间部分施加轴向压缩力并且向所述中间部分施加弯曲角度的情况下，使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转；以及

基于将所述轴工件的所述中间部分扩大为具有预定外径所需的所述轴工件的旋转数，判定所述轴工件是否合格。

5.根据权利要求4所述的轴径扩大方法，还包括：基于测试数据设定容许旋转数，

其中，通过对测试轴进行轴径扩大而获得所述测试数据，每个所述测试轴均由与所述轴工件相同的材料制成并且具有与所述轴工件相同的形状，其中，所述测试数据表示对于每个所述测试轴的旋转数与破裂发生概率之间的关系，所述旋转数是将所述测试轴的轴向的中间部分扩大至预定外径所需的所述测试轴的旋转数，所述破裂发生概率是在所述测试轴的中间部分与所述测试轴的中间部分之外的轴部分之间的边界处的破裂发生概率，并且其中，所述容许旋转数被设定为，使得在所述边界处的所述破裂发生概率等于或低于阈值，

其中，当所述轴工件的旋转数等于或小于所述容许旋转数时，所述轴工件被判定为合格，并且当所述轴工件的旋转数超过所述容许旋转数时，所述轴工件被判定为不合格。

6.根据权利要求5所述的轴径扩大方法，其中，

以对所述轴工件进行的所述轴径扩大时相同的弯曲角度，对所述测试轴进行所述轴径扩大，而获得所述测试数据。

7.根据权利要求5或6所述的轴径扩大方法，还包括：

基于所述测试数据设定所述容许扩大比，其中，

通过对所述测试轴进行所述轴径扩大而获得所述测试数据，所述测试数据表示对于每个所述测试轴的扩大比与破裂发生概率之间的关系，所述破裂发生概率是在所述测试轴的轴向的中间部分的外周处的破裂发生概率，所述扩大比是所述测试轴的中间部分在所述轴径扩大之后的外径与所述测试轴在所述轴径扩大之前的外径的比率，并且其中，所述容许扩大比设定为，使得外周处的所述破裂发生概率等于或低于阈值；以及

将在使所述轴工件的中间部分扩大为具有所述预定外径的情况下的所述轴工件的中间部分的扩大比设定为，等于或小于所述容许扩大比。

8.一种轴径扩大方法，用于在径向上扩大轴工件的轴向的中间部分，所述轴径扩大方法包括：

在向所述中间部分施加轴向压缩力并且向所述中间部分施加弯曲角度的情况下，使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转；以及

基于扩大比判定所述轴工件是否合格，所述扩大比是所述轴工件的所述中间部分的扩大之后的外径与所述中间部分的扩大之后的外径的比率。

9.根据权利要求或8所述的轴径扩大方法，还包括：基于测试数据设定容许扩大比，其中，通过对测试轴进行轴径扩大而获得所述测试数据，每个所述测试轴均具有与所述轴工件相同的材料和相同的形状，其中所述测试数据表示对于每个所述测试轴的扩大比与破裂发生概率之间的关系，所述破裂发生概率是在所述测试轴的轴向的中间部分的外周处的破裂发生概率，所述扩大比是所述测试轴的中间部分在所述轴径扩大之后的外径与所述测试轴在所述轴径扩大之前的外径的比率，并且其中，所述容许扩大比设定为，使得外周处的所述破裂发生概率等于或低于阈值；

其中，当所述轴工件的所述扩大比等于或小于所述容许扩大比时，所述轴工件被判定为合格，并且当所述轴工件的所述扩大比超过所述容许扩大比时，所述轴工件被判定为不合格。

10.一种轴径扩大设备，包括：

一对保持器，该一对保持器被设置为在轴工件的轴向上彼此隔开，并且被构造为保持所述轴工件；

压缩部，该压缩部被构造为通过减小所述一对保持器之间的距离，向设置在所述一对保持器之间的所述轴工件的中间部分施加轴向压缩力；

弯曲部，该弯曲部被构造为通过使所述一对保持器中的一个保持器相对于另一个保持器倾斜，向所述轴工件的中间部分施加弯曲角度，

旋转部，该旋转部被构造为使所述一对保持器旋转，并且使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转；

旋转检测器，该旋转检测器被配置为检测所述轴工件的旋转数；以及

控制器，该控制器被配置为控制所述压缩部、所述弯曲部和所述旋转部，从而通过在向所述轴工件的中间部分施加所述轴向压缩力并且向所述轴工件的中间部分施加所述弯曲角度的情况下，使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转，而将所述轴工件的中间部分扩大为具有预定外径，

其中，所述控制器被配置为，基于将所述轴工件的中间部分扩大为具有所述预定外径所需的旋转数，判定所述轴工件是否合格。

11.一种轴径扩大设备，包括：

一对保持器，该一对保持器被设置为在轴工件的轴向上彼此隔开，并且被构造为保持所述轴工件；

压缩部，该压缩部被构造为通过减小所述一对保持器之间的距离，向设置在所述一对保持器之间的所述轴工件的中间部分施加轴向压缩力；

弯曲部，该弯曲部被构造为通过使所述一对保持器中的一个保持器相对于另一个保持器倾斜，向所述轴工件的中间部分施加弯曲角度，

旋转部，该旋转部被构造为使所述一对保持器旋转，并且使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转；

轴向位移检测器，该轴向位移检测器被配置为检测所述一对保持器之间的距离变化量；

径向位移检测器，该径向位移检测器被配置为检测所述轴工件的中间部分的外径变化量；以及

控制器，该控制器被配置为控制所述压缩部、所述弯曲部和所述旋转部，从而通过在向所述轴工件的中间部分施加所述轴向压缩力并且向所述轴工件的中间部分施加所述弯曲角度的情况下，使所述轴工件绕着所述轴工件的轴旋转并且使所述一对保持器之间的距离减小预定量，而将所述轴工件的中间部分扩大，

其中，所述控制器被配置为，基于所述轴工件的中间部分的所述外径变化量获得扩大比，并且基于获得的所述扩大比判定所述轴工件是否合格，所述扩大比是所述轴工件的中间部分的扩大之后的外径与扩大之前的外径的比率。

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