JP4121506B2

JP4121506B2 - 研削方法及び研削装置

Info

Publication number: JP4121506B2
Application number: JP2005013764A
Authority: JP
Inventors: 達司深田; 偉司柴田; 達哉小泉; 大樹酒井; 敬史澤畑; 隆夫篠原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: JP2006198734A

Description

本発明は、カムシャフトやクランクシャフト等の非真円形ワークの研削方法及び研削装置に関する。

この種のワークの研削法としては、ワークをクランプ装置で保持して回転させながら、ワークの軸芯と直交する面上でワークと回転砥石を相対移動させるのが一般的である。しかし、この方法は、１つの回転砥石で１つのワークを研削しているため、加工能率が良くない。そこで、図７に示すように、２つのワークａ,ｂを互いに平行に配置し、回転砥石ｅを、その軸芯Ｏをワークａ,ｂの軸芯Ｏを結ぶ線分ｃの垂直二等分線ｄに沿わせて移動させる方法が提案されている（特許文献１参照）。

しかし、この方法によれば、回転砥石ｅのワークａに対する切込力ｆのうち、ワークａの研削に寄与する成分は、両者の接点Ｐからワークａの中心ｏに向かう方向の分力（以下、研削有効成分という）ｆ１のみであり、接点Ｐにおける接線Ｔ方向の分力（以下、研削無効成分という）ｆ２はワークａの研削には全く寄与しない。この研削無効成分ｆ２が大きくなると、回転砥石ｅが振動し、加工精度が劣化する原因となる。

また、ワークａは回転砥石ｅの回転と同じ回転方向で研削（以下、アップカットという）され、ワークｂは回転砥石ｅの回転と逆回転方向で研削（以下、ダウンカットという）され、図７で分かるとおり、ダウンカットのワークｂは、アップカットのワークａと比較して、ワークｂの回転砥石ｅに対する研削抵抗が小さく、各ワークａ,ｂ間には研削抵抗に差があり、精度よく同様に加工するには難しい。

本発明は、このような事情に鑑み、切込力の研削無効成分の発生による加工精度の劣化を防止できる研削方法及び研削装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、互いに平行に配置して回転される複数のワークを、その軸芯と直交する面上で回転研削工具に対して移動させて非真円形に研削する研削方法において、上記各ワークを、回転駆動源により同一方向に回転させながら、且つ、上記回転工具に対する上記各ワークの接する箇所の研削位相を同一に保った状態で上記ワークと回転研削工具との相対周速を上記ワークの研削位相に応じて変化させ、移動手段により該ワークの軸芯と上記回転研削工具の軸芯を通る線に沿って該各ワークを移動させながら該各ワークの研削を行うことを特徴とする。

かかる構成によれば、回転研削工具に対して各ワークが両者の軸芯を結ぶ線上で接した状態で研削されるので、回転研削工具のワークに対する切込力の全てが研削有効成分となり、研削無効成分が発生しなく、回転研削工具の振動の発生を防止することができる。

また、各ワークの回転研削工具に対する相対周速が同一になるので、各ワークの相対周速を最適値に設定する際、相対周速の遅い方のワークに合わせる必要がなく、加工能率の低下を防止できる。

上記回転研削工具の周方向に上記ワークを等分配置するのが好ましい。

かかる構成によれば、各ワークに対する切込力の反力の合成ベクトルがゼロになり、回転研削工具の軸受荷重が軽減される。また、本発明に係る研削装置は、互いに平行に配置して回転される複数のワークを、非真円形に研削する研削装置において、回転研削工具を回転自在に支承する砥石台と、上記各ワークを同一方向に回転させつつ、該ワークをクランプするクランプ手段と、上記ワークを、該ワークの軸芯と上記回転研削工具の軸芯を通る線に沿って移動させながら研削を行う移動手段と、上記移動手段の移動量、上記クランプ手段の回転駆動を制御する制御手段とを有し、上記クランプ手段における上記ワークを回転させる回転駆動源は、上記ワークに応じて複数設けられてそれぞれ独立して制御され、上記制御手段は、上記クランプ手段により、上記回転工具に対する上記各ワークの接する箇所の研削位相を同一に保った状態で上記ワークと回転研削工具との相対周速を上記ワークの研削位相に応じて変化させて制御することを特徴とする。

本発明によれば、１つの回転研削工具で複数のワークを同時に研削する際に、回転研削工具のワークに対する切込力の全てが研削有効成分となり、研削無効成分は発生しなくなるので、回転研削工具の振動発生がなくなり、加工精度の劣化を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本実施の形態に係る研削方法を説明する図、図２は本実施の形態に係る研削装置の平面図である。

図２において、１は基台で、この基台１には一対のスライドテーブル２を矢印Ｘ方向に移動自在に設置してある。基台１の中央部でスライドテーブル２,２の間には、ガイドレール３を固設してある。ガイドレール３には、砥石台４をスライドテーブル２の移動方向Ｘと直交する回転軸方向Ｚに移動自在に設置してある。砥石台４は回転研削工具としての砥石５を備えている。各スライドテーブル２,２にはクランプ装置６が設けてあり、この装置６でワーク７を保持してモータ８で回転駆動させるように構成してある。

この研削装置では、各ワーク７,７は砥石５の周方向二等分箇所に接する状態で同時研削される（図１参照）。つまり、ワーク７,７は、その軸芯Ｏと直交する面上であって、砥石５とワーク７の軸芯Ｏを結ぶ線Ｌに沿って移動する。また、ワーク７,７は研削位相を同一に保った状態で同一方向に回転する。ここで、研削位相とは、ワーク７の頂点Ｐと軸芯Ｏを挟んで反対側に位置する点Ｐｏを基準とした場合、ワーク７の砥石５に対する接点の、軸芯Ｏから見た方位角のことをいう。

図３はカムシャフトとしてのワーク７のプロフィールを示す図で、カムシャフト７は、軸となるベース円部７ａと、内燃機関の弁をリフトアップする為のリフト部７ｂとからなり、このリフト部７ｂの頂点がカムシャフト７の頂点Ｐである。いま、頂点Ｐと軸芯Ｏを挟んで反対側に位置する点Ｐｏを研削位相０度、頂点Ｐを研削位相１８０度とすると、ワーク７を保持しているクランプ装置６は、回転駆動するモータ８によって、ワーク７の砥石５に対する接点の軸芯方位角（研削位相）に応じて変化する回転数で、回転駆動される。研削位相０度のときのワーク７の回転数を１００（相対値）とした場合、リフト部、特に頂点Ｐ（研削位相１８０度）付近は、ワーク７の回転数を、例えば５０程度（相対値）に落とした方がよいことが分かっている。モータ８は、図示しないワーク回転制御機器で研削位相をセンシングし、研削位相に応じた回転数になるように制御されている。

ところで、ワーク７の軸芯Ｏと直交する面上でワーク７と砥石５とを相対移動させればよいのであるから、図４に示すように、砥石５の直径を変化させるようにしてもよい。ここで、砥石５は本体部５ａと可動部５ｂからなり、可動部５ｂをアクチュエータ（移動手段）１００で半径方向に沿って往復動させるようにしてある。このようにすると、ワーク７を砥石５に対して接近・離反させる移動機構が不要になり、一対のスライドテーブル２の省略によりコンパクト化が可能になる。

ワーク７,７の同時研削に際しては、砥石５とワーク７,７を回転させながら、砥石５に対してワーク７,７を接近・離反を繰り返すように、図２の矢印Ｘ方向に移動自在なスライドテーブル（接動機構）２を移動させる。このスライドテーブル２は、図示しない接動機構を移動制御する制御機器によって、その移動位置がセンシングされ、移動量の制御が行われる。つまり、ワーク７,７は、その移動量を研削位相に応じて変化させることによって、非真円形に研削される。

その際、各ワーク７,７は砥石５に対して両者の軸芯Ｏを結ぶ線Ｌ上で接した状態で研削されるので、砥石５のワーク７に対する切込力ｆの全てが研削有効成分となり、研削無効成分は発生しなる。このため、砥石５の振動発生がなくなり、加工精度の劣化を防止することができる。

ところで、加工精度を良くするためには、前述のように、砥石５とワーク７の相対周速をワーク７の研削位相に応じた最適な値にするのが好ましい。そこで、各ワーク７,７をその研削位相を同一に保った状態で、砥石５の回転方向と同一方向に回転させることによって、各ワーク７,７の砥石５に対する相対周速を同一にしている。前述のダウンカットなしの、アップカットのみの加工となり、各ワーク７,７の砥石５に対する研削抵抗差がなくなるのでよい。

従来から知られている研削装置、例えば、特開平２００１−３１５０４８号公報に示すような両頭研削盤においては、ワークの一方向側に砥石台が２基備わっており、一方の砥石があるカムのカムプロフィールを研削しているとき、同時に他方の砥石が他のカムのカムプロフィールを研削することになる。例えば、４気筒ＤＯＨＣ内燃機関で使用するカムシャフトは、合計８個のカムのプロフィールを研削することになる。この場合、同じ気筒内のカムは配設ピッチが小さいため、前述の両頭研削盤で研削すると、異なる気筒のカムを研削せざるをえず、研削位相を同一にすることはできない。

このため、ワークの相対周速を最適値に設定する場合、相対周速の遅い方のカムのプロフィールに合わせる必要があり、砥石の台数分に相当する加工能率の向上を期待することはできない。砥石の台数が２の場合、加工能率は１.２〜１.４倍になることが分かっている。これに対して、本実施形態の場合、各ワーク７,７の砥石５に対する相対周速を同一にしているので、相対周速の遅い方のワーク７に相対周速を合わせる必要がなく、加工能率の低下を防止することができる。つまり、ワーク７を保持するクランプ装置６の台数に比例して加工能力を向上させることができる。ただし、砥石５の両側にクランプ装置６を配置するだけでよいので、設置スペースをあまり大きくしなくても済む。

なお、一対のクランプ装置６,６は、それぞれ独立したスライドテーブル２,２に設けられ、且つ、それぞれ独立したモータ８,８によって、各ワーク７,７の砥石５に対する接点の軸芯方位角（研削位相）に応じて変化する回転数で回転駆動されるので、ワーク７,７は異機種混合でもよく、フレキシブルに加工することができる。

また、２つのワーク７,７を砥石５の周方向に等分箇所に配置してあるので、各ワーク７,７に対する切込力ｆの反力の合成ベクトルがゼロになり、砥石５の軸受荷重を軽減することができる。ワーク７の数が３つの場合には、図５に示すようにワーク７を砥石５に対して周方向に３等分配置すればよい。なお、砥石５の軸受荷重をあまり考慮する必要がない場合には、図６に示すようにワーク７を等分配置しなくてもよい。

本実施の形態に係る研削方法を説明する図。本実施の形態に係る研削装置の平面図。カムのプロフィールを示す図。図１の変形例を示す図。図１の変形例を示す図。図１の変形例を示す図。従来の研削方法を説明する図。

符号の説明

２スライドテーブル
３ガイドレール
４砥石台
５砥石
６クランプ装置
７ワーク
ｆ切込力
Ｌ線
Ｏ軸芯
Ｐ接点

Claims

互いに平行に配置して回転される複数のワークを、その軸芯と直交する面上で回転研削工具に対して移動させて非真円形に研削する研削方法において、
上記各ワークを、回転駆動源により同一方向に回転させながら、且つ、上記回転工具に対する上記各ワークの接する箇所の研削位相を同一に保った状態で上記ワークと回転研削工具との相対周速を上記ワークの研削位相に応じて変化させ、移動手段により該ワークの軸芯と上記回転研削工具の軸芯を通る線に沿って該各ワークを移動させながら該各ワークの研削を行うことを特徴とする研削方法。
上記回転研削工具の周方向に上記ワークを等分配置することを特徴とする請求項１記載の研削方法。
互いに平行に配置して回転される複数のワークを、非真円形に研削する研削装置において、
回転研削工具を回転自在に支承する砥石台と、
上記各ワークを同一方向に回転させつつ、該ワークをクランプするクランプ手段と、
上記ワークを、該ワークの軸芯と上記回転研削工具の軸芯を通る線に沿って移動させながら研削を行う移動手段と、
上記移動手段の移動量、上記クランプ手段の回転駆動を制御する制御手段と、
を有し、
上記クランプ手段における上記ワークを回転させる回転駆動源は、上記ワークに応じて複数設けられてそれぞれ独立して制御され、
上記制御手段は、上記クランプ手段により、上記回転工具に対する上記各ワークの接する箇所の研削位相を同一に保った状態で上記ワークと回転研削工具との相対周速を上記ワークの研削位相に応じて変化させて制御することを特徴とする研削装置。