JP3807647B2

JP3807647B2 - カムシャフト加工機

Info

Publication number: JP3807647B2
Application number: JP30853697A
Authority: JP
Inventors: 晃生駒; 進中村
Original assignee: Komatsu Machinery Corp
Current assignee: Komatsu Machinery Corp
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JPH11138321A; DE19851858A1; US6045307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はカムシャフトを加工するカムシャフト加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来エンジンなどに使用されているカムシャフトは、カムシャフト加工機を使用して、カムの外周面（カム面）などを加工している。
【０００３】
また従来のカムシャフト加工機は、例えば図１及び図２に示すように、ベッドａ上に接離方向へ移動自在なワークヘッドｂが設けられていて、これらワークヘッドｂの対向面に設けられたチャックｃによりワーク（カムシャフト）ｄの両端をクランプして、ワークｄを回転するように構成されている。
【０００４】
また上記ベッドａ上には、ワークｄの長手方向及びこれと直交する前後方向に移動自在なカッタヘッドｅが設けられていて、このカッタヘッドｅにカッタ駆動モータｆにより回転されるディスク状のカッタｇが取付けられており、ＮＣ装置により上記カッタヘッドｅを前後動制御しながら、回転するカッタｇによりワークｄのカム面（プロフィル）を切削加工するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし近年では、エンジンの高性能化により、カム面が軸線に対して傾斜する円錐状カムの要求があるが、上記従来のカムシャフト加工機では、このようなカムシャフトの加工は不可能であった。
この発明はかかる事情に鑑みなされたもので、カム面が軸線に対して傾斜するカムシャフトの加工を可能にしたカムシャフト加工機を提供することを目的とするのである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、ワークの両端をチャックによりクランプして、ワークを回転させる一対のワークヘッドと、Ｘ軸駆動手段によりワークの軸線と平行するＸ軸方向へ移動自在なＸ軸スライドと、Ｙ軸駆動手段によりワークの接離方向と平行するＹ軸方向へ移動自在なＹ軸スライドと、上記Ｘ軸スライド及びＹ軸スライドの一方に設けられ、かつ割出し手段により水平方向へ割出し回転自在な割出しテーブルと、上記Ｙ軸スライド及び割出しテーブルの一方に設けられたカッタヘッドとを具備し、上記カッタヘッドには、ワークの軸線と平行なカム面を加工するとき、上記ワークの軸線に対して並行になるように支承された回転自在な主軸と、上記主軸の一端側に取付けられた、ワークを切削加工するディスク状のカッタと、上記カッタを回転駆動させるカッタ駆動手段とを備えたたことを特徴とするカムシャフト加工機である。
【００１０】
上記構成により、カッタヘッドの搭載された割出しテーブルを割出し回転させることにより、軸線に対して任意な角度のカム面を持つカムシャフトの加工が可能になる。
また予めカム面の傾斜角などのデータを入力することにより、各駆動源がＮＣ制御されて、カム面の切削加工が自動的に行えるため、生産性が向上すると共に、割出しテーブルを割出し回転することにより発生するカッタの切刃のずれなどを自動補正することができるため、精度の高い加工が可能になる。
【００１１】
上記目的を達成するため請求項２記載の発明は、割出しテーブルの回転中心をＸ軸とＹ軸の交差点上に設けたものである。
【００１２】
上記構成により、複雑な演算を必要とせずに、カム面の傾斜角にカッタの傾斜角を一致させることができる。
【００１３】
上記目的を達成するため請求項３記載の発明は、割出し手段を割出しテーブル側に枢着されたナット部材と、このナット部材に螺挿されたボールねじ軸及びボールねじ軸を正逆回転させる割出しモータより構成したものである。
【００１４】
上記構成により、簡単な構成により精度の高い位置の割出しが可能になる。
【００１５】
上記目的を達成するため請求項４記載の発明は、割出し手段を割出しテーブル側に設けられたウォームホィールと、このウォームホィールに噛合するウォーム及びウォームを正逆回転させる割出しモータより構成したものである。
【００１６】
上記構成により、簡単な構成により精度の高い位置の割出しが可能になる。
【００１７】
上記目的を達成するため請求項５記載の発明は、Ｘ軸方向へ移動自在なＸ軸スライド上に、Ｙ軸方向へ移動自在にＹ軸スライドを設け、Ｙ軸スライド上に、割出し回転自在に割出しテーブルを設けたものである。
【００１８】
上記構成により、Ｘ軸スライドとＹ軸スライド及び割出しテーブルが複層構造となるため、装置全体の小型化が図れるようになる。
【００１９】
上記目的を達成するため請求項６記載の発明は、Ｘ軸方向に移動自在なＸ軸スライド上に、割出し回転自在に割出しテーブルを設け、割出しテーブル上に、Ｙ軸方向へ移動自在にＹ軸スライドを設けたものである。
【００２０】
上記構成により、Ｘ軸テーブル、割出しテーブル及びＹ軸スライドが複層構造となるため、装置全体の小型化が図れるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図３以下に示す図面を参照して詳述する。
図３はカムシャフト加工機の正面図、図４はカッタユニットの正面図、図５はカッタユニットの平面図、図６は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図、図７及び図８は作用説明図である。
【００２２】
これら図において１は加工機本体で、ベッド１ａ上に一対のワークヘッド２が接離方向に移動自在に設けられており、これらワークヘッド２はハンドルなどのワークヘッド移動手段３で独立して接離方向へ移動できるようなっている。
上記ワークヘッド２の対向面には、ワーク４の両端部をクランプするチャック５が設けられており、これらチャック５は、ベッド１ａの一端側に固着されたモータよりなるワーク駆動手段６により同期回転されるようになっている。
７は上記ベッド１ａ上に設けられたカッタユニットで、ワーク４の長手方向（Ｘ軸方向）に移動自在なＸ軸スライド８を有している。
【００２３】
上記Ｘ軸スライド８は、下面に固着されたナット部材８ａが、Ｘ軸駆動手段１０のボールねじ軸１０ｂに螺合されている。
上記Ｘ軸駆動手段１０は、ボールねじ軸１０ｂを正逆回転するサーボモータよりなるＸ軸モータ１０ａを有していて、このＸ軸モータ１０ａによりＸ軸スライド８がＸ軸方向へ移動されると共に、Ｘ軸スライド８上には、Ｘ軸と直交するＹ軸方向へ移動自在にＹ軸スライド１１が支承されている。
【００２４】
上記Ｙ軸スライド１１は下面に固着されたナット部材１１ａが、Ｘ軸スライド８に設けられたＹ軸駆動手段１２のボールねじ軸１２ｂに螺合されている。
上記Ｙ軸駆動手段１２は、ボールねじ軸１２ｂを正逆回転するサーボモータよりなるＹ軸モータ１２ａを有していて、このＹ軸モータ１２ａによりＹ軸スライド１１がＹ軸方向へ移動されると共に、Ｙ軸スライド１１上には、Ｘ軸駆動手段１０のボールねじ軸１０ｂと、Ｙ軸駆動手段１２のボールねじ軸１２ｂの交差点上に回転中心Ｏを有する割出しテーブル１３が設けられている。
【００２５】
上記割出しテーブル１３は回転中心Ｏに支承された回転軸１４を中心に旋回自在となっていると共に、チャック５側と反対側の端面にブラケット１３ａ及び上記回転中心Ｏを中心とする円弧状に形成されたガイド部材１３ｂが上下に離間して突設されている。
上記ガイド部材１３ｂは、Ｙ軸スライド１１の上面に固着されたガイド受け部材１３ｃに摺動自在に支承されて、ワーク加工時の切削反力を担持すると共に、上記ブラケット１３ａの先端部には、割出し手段１５のピン１５ａが軸受け１５ｂを介して回転自在に支承されている。
【００２６】
上記割出し手段１５は、Ｙ軸スライド１１上面にＹ軸方向に布設されたＬＭガイドよりなるガイドレール１６に移動自在に支承されたナット部材１５ｃを有している。
上記ナット部材１５ｃは、上記ガイドレール１６の上方にこれと平行するよう設けられたボールねじ軸１５ｄに螺合されていて、Ｙ軸スライド１１の端面に取付けられたサーボモータよりなる割出しモータ１５ｅによりボールねじ軸１５ｄを正逆回転することにより、ガイドレール１６に沿ってナット部材１５ｃをＸ軸方向へ移動できるようになっている。
【００２７】
上記ナット部材１５ｃの上面には、Ｙ軸方向にＬＭガイドよりなるガイドレール１７が布設されていて、このガイドレール１７に上記ピン１５ａの下端部がＹ軸方向へ移動自在に支承されており、これによって上記割出しモータ１５ｅにより回転軸１４を中心に割出しテーブル１３が任意な角度、割出し回転できるようになっている。
【００２８】
一方上記割出しテーブル１３上には、カッタヘッド２０が設けられている。
上記カッタヘッド２０内には、ワーク４の軸線と平行する方向に主軸２０ａが回転自在に支承されていて、この主軸２０ａの一端側に、ワーク４のカム面４ａを切削するディスク状のカッタ２１が着脱自在に取付けられていると共に、主軸２０ａの他端側は、カッタヘッド２０上にブラケット２０ｂを介して取付けられたインダクションモータよりなるカッタ駆動手段２２にベルトなどの動力伝達手段２３を介して接続されていて、このカッタ駆動手段２２によりカッタ２１が回転駆動されるようになっている。
【００２９】
次に上記構成されたカムシャフト加工機の作用を説明すると、図７の（イ）及び（ロ）に示すように、カム面４ａがワーク４の軸線と平行する一般的なカムシャフトを加工する場合は、割出しテーブル１３を割出し角度０°に固定して、従来と同様にワーク駆動手段６によりワーク４を回転させながらＹ軸モータ１２ａをＮＣ制御して、カッタ駆動手段２２により回転されるカッタ２１により図７の（イ）に示すように切削加工するもので、Ｘ軸モータ１０ａによりＸ軸スライド８をＸ軸方向へ移動させて、ワーク４の加工位置を割出すことにより、ワーク４の全てのカム面４ａを切削加工することができる。
【００３０】
一方図８の（イ）及び（ロ）に示すように、軸線に対してカム面４ａが傾斜する円錐形カム面を有するカムシャフトを加工する場合は、割出しモータ１５ｅにより回転軸１４を中心に割出しテーブル１３を旋回させて、カム面４ａの傾斜角θにカッタ２１の割出し角が一致するよう割出しテーブル１３を割出す。
このときカッタ２１の切刃２１ａの前後及び左右方向に位置ずれが発生するが、予め割出し角度に応じたずれ量に対する補正量がＮＣ装置に記憶されているため、割出しテーブル１３を割出すことにより、カッタ２１のＸ軸及びＹ軸方向の補正が自動的に行われる。
【００３１】
以上のようにして割出しテーブル１３の割出しが完了したら、カッタ２１によりカムシャフトのカム面４ａを切削加工すると共に、カッタユニット７をＸ軸方向へ移動させてワーク４に加工位置を割出し、Ｘ軸モータ１０ａ及びＹ軸モータ１２ａをＮＣ制御しながら、回転するワーク４を回転するカッタ２１を切削加工するもので、カッタユニット７のＸ軸方向への移動を繰返すことにより、ワーク４の全てのカム面４ａを切削加工することができるようになる。
【００３２】
なお上記実施の形態では、Ｙ軸スライド１１上に回転軸１４を介して割出しテーブル１３を旋回自在に支承したが、図９ないし図１１に示すように、Ｘ軸スライド１１上に回転軸１４を介して割出しテーブル１３を旋回自在に支承し、この割出しテーブル１３上にＹ軸方向へ移動自在にＹ軸スライド１１を設けてもよい。
この場合、Ｙ軸駆動手段１２はＹ軸スライド１１側へ設置し、またカッタヘッド２０はＹ軸スライド１１上へ設置するもので、その他の構成は上記実施の形態同様なので、同一符号を付してその説明は省略する。
【００３４】
また上記実施の形態では、何れも割出し手段１５にボールねじ軸１５ｄ及びこれに螺合されたナット部材１５ｃを使用したが、図１２に示すようにウォーム１５ｆ及びウォームホィール１５ｇよりなるウォーム減速機を使用して割出しテーブル１３を割出し回転させるようになしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のカムシャフト加工機の正面図である。
【図２】従来のカムシャフト加工機の平面図である。
【図３】この発明の実施の形態になるカムシャフト加工機の正面図である。
【図４】この発明の実施の形態になるカムシャフト加工機のカッタユニットの正面図である。
【図５】この発明の実施の形態になるカムシャフト加工機のカッタユニットの平面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】（イ）及び（ロ）は加工時の作用説明図である。
【図８】（イ）及び（ロ）は加工時の作用説明図である。
【図９】この発明の他の実施の形態になるカムシャフト加工機のカッタユニットの正面図である。
【図１０】この発明の他の実施の形態になるカムシャフト加工機のカッタユニットの平面図である。
【図１１】図９のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態になるカムシャフト加工機の割出し手段の別の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
２…ワークヘッド
４…ワーク
４ａ…カム面
５…チャック
８…Ｘ軸スライド
１０…Ｘ軸駆動手段
１１…Ｙ軸スライド
１２…Ｙ軸駆動手段
１３…割出しテーブル
１５…割出し手段
１５ｃ…ナット部材
１５ｄ…ボールねじ軸
１５ｅ…割出しモータ
１５ｆ…ウォーム
１５ｇ…ウォームホィール
２０…カッタヘッド
２１…カッタ

Claims

ワーク（４）の両端をチャック（５）によりクランプして、ワーク（４）を回転させる一対のワークヘッド（２）と、
Ｘ軸駆動手段（１０）によりワーク（４）の軸線と平行するＸ軸方向へ移動自在なＸ軸スライド（８）と、
Ｙ軸駆動手段（１２）によりワーク（４）の接離方向と平行するＹ軸方向へ移動自在なＹ軸スライド（１１）と、
上記Ｘ軸スライド（８）及びＹ軸スライド（１１）の一方に設けられ、かつ割出し手段（１５）により水平方向へ割出し回転自在な割出しテーブル（１３）と、
上記Ｙ軸スライド（１１）及び割出しテーブル（１３）の一方に設けられたカッタヘッド（２０）とを具備し、
上記カッタヘッド（２０）には、
ワーク（４）の軸線と平行なカム面（４ａ）を加工するとき、上記ワーク（４）の軸線に対して並行になるように支承された回転自在な主軸（２０ａ）と、
上記主軸（２０ａ）の一端側に取付けられた、ワーク（４）を切削加工するディスク状のカッタ（２１）と、
上記カッタを回転駆動させるカッタ駆動手段（２２）とを備えた
たことを特徴とするカムシャフト加工機。
割出しテーブル（１３）の回転中心をＸ軸とＹ軸の交差点上に設けてなる請求項１記載のカムシャフト加工機。
割出し手段（１５）を割出しテーブル（１３）側に枢着されたナット部材（１５ｃ）と、このナット部材（１５ｃ）に螺挿されたボールねじ軸（１５ｄ）及びボールねじ軸（１５ｄ）を正逆回転させる割出しモータ（１５ｅ）より構成してなる請求項１記載のカムシャフト加工機。
割出し手段（１５）を割出しテーブル（１３）側に設けられたウォームホィール（１５ｇ）と、このウォームホィール（１５ｇ）に噛合するウォーム（１５ｆ）及びウォーム（１５ｆ）を正逆回転させる割出しモータ（１５ｅ）より構成してなる請求項１記載のカムシャフト加工機。
Ｘ軸方向へ移動自在なＸ軸スライド（８）上に、Ｙ軸方向へ移動自在にＹ軸スライド（１１）を設け、Ｙ軸スライド（１１）上に、割出し回転自在に割出しテーブル（１３）を設けてなる請求項１記載のカムシャフト加工機。
Ｘ軸方向に移動自在なＸ軸スライド（８）上に、割出し回転自在に割出しテーブル（１３）を設け、割出しテーブル（１３）上に、Ｙ軸方向へ移動自在にＹ軸スライド（１１）を設けてなる請求項１記載のカムシャフト加工機。