JP2004243441A - Grinding-polishing device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grinding-polishing device which is composed in a space-saving manner. <P>SOLUTION: The grinding-polishing device 1 has a workpiece rotation driving unit 10 for rotatively driving the workpieces W each having an arched surface 42 to be machined, grindstones 20 each rotatively driven and having an abrasive surface 21 in a direction orthogonal to a rotation axis 22, and grindstone rotative driving units 30 each for rotatively driving the grindstone. The surface to be machined is brought into contact with the abrasive surface at a location radially separated from the rotation axis of the grindstone. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの円弧状の加工面を砥石により研削研磨加工する研削研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カムシャフトのカムロブ部のような円弧状の加工面を有するワークを研削研磨加工する場合には、砥石の砥粒面によって加工面を研削研磨加工する研削研磨装置が広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この研削研磨装置における砥石は、円盤形状をなし、回転軸方向と平行な方向の面つまり外周面に砥粒面が形成されている。そして、回転するカムシャフトのカムロブ部の外周面に、回転する砥石の外周砥粒面を押圧して、カムロブ部の外周面を研削研磨加工している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６５２４８号公報 （図２参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の研削研磨装置にあっては、砥石の外周砥粒面を加工面に押圧する形態であるため、砥石を連結するためのスピンドルの剛性を高める必要があり、スピンドルの径が大きくなる。また、ワークの軸心と砥石の回転軸とが平行であるため、ワークを保持するヘッドストックやテールストックとの干渉を避ける必要があり、砥石自体の径も大きくなる。このため、砥石を回転駆動するためには大型のモータを必要とし、これに伴い、広い設置スペースが必要になるという問題がある。さらに、砥石およびモータの重量も増加するため、加工面に対する砥石の位置を調整するために砥石などを移動する機構も複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、省スペース化を図り得る研削研磨装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【０００８】
本発明は、円弧状の加工面を有するワークを回転駆動するワーク回転駆動手段と、
回転駆動されるとともに回転軸方向に直交する方向に砥粒面が形成された砥石と、
前記砥石を回転駆動する砥石回転駆動手段と、を有し、
前記加工面は、前記砥石の前記回転軸から径方向に離間した位置で、前記砥粒面に接触することを特徴とする研削研磨装置である。
【０００９】
【発明の効果】
本発明に係る研削研磨装置によれば、砥石や当該砥石を連結するためのスピンドルの小径化を通して比較的小型のモータを使用でき、設置スペースの省スペース化を図ることができ、さらに、砥石およびモータの重量も減少するため、加工面に対する砥石の位置を調整するために砥石などを移動する機構の簡素化を図ることができるという効果を奏する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る研削研磨装置１を概略で示す上面図、図２（Ａ）は、研削研磨装置１の要部を示す上面図、図２（Ｂ）は、同図（Ａ）の矢印２Ｂに沿う側面図である。また、図３（Ａ）は、研削研磨加工されるワークＷとしてのカムシャフト４０の一例を示す斜視図、図３（Ｂ）は、カムシャフト４０のカムロブ部４１における各部位の説明に供する図である。なお、説明の便宜上、カムシャフト４０の軸線方向（図１において左右方向）をＸ方向と定義し、Ｘ方向に対して直交する水平方向（図１において上下方向）をＹ方向と定義する。
【００１２】
図１および図２を参照して本実施形態の研削研磨装置１について概説すれば、研削研磨装置１は、円弧状の加工面４２を有するワークＷを回転駆動するワーク回転駆動ユニット１０（ワーク回転駆動手段に相当する）と、回転駆動されるとともに回転軸２２方向に直交する方向に砥粒面２１が形成された砥石２０と、砥石２０を回転駆動する砥石回転駆動ユニット３０（砥石回転駆動手段に相当する）と、を有している。そして、回転するワークＷの加工面４２は、砥石２０の回転軸２２から径方向に離間した位置で、砥粒面２１に接触し、研削研磨加工が施されている。また、この研削研磨装置１は、砥石２０の一の砥粒面２１によって複数の加工面４２を同時に研削研磨加工することが可能となっている。本実施形態におけるワークＷは、断面非真円の円弧状の加工面４２を備えている。この種のワークＷとして、図３（Ａ）に示すように、カムシャフト４０を挙げることができ、このカムシャフト４０におけるカムロブ部４１の外周面が、研削研磨加工を施す加工面４２となる。
【００１３】
なお、本明細書における「断面非真円の円弧状」とは、回転中心から一の部位までの半径を他の部位までの半径と異ならせることを意図した円弧形状をいい、楕円形状や、図示したカムロブ部４１のような卵形状が含まれることはもちろんのこと、外形は円形状であるが回転中心が円中心から偏心したものも含まれると理解されなければならない。
【００１４】
以下、研削研磨装置１について詳述する。
【００１５】
図１を参照して、前記ワーク回転駆動ユニット１０は、主軸１１を回転自在に支持するヘッドストック１２と、主軸１１の先端に連結されカムシャフト４０の一端を把持するチャック１３と、主軸１１にベルト１４を介して接続される主軸モータＭ１と、カムシャフト４０の他端を支持するセンタ１５を備えるテールストック１６と、を有している。カムシャフト４０は、主軸モータＭ１の回転動がベルト１４および主軸１１を介して伝達されて回転駆動される。ヘッドストック１２およびテールストック１６のそれぞれはＸ方向およびＹ方向に沿ってスライド移動自在な図示しないテーブル上に設けられている。カムシャフト４０をヘッドストック１２とテールストック１６との間にセットしたり、カムシャフト４０を加工位置に移動したりするために、テーブルが移動される。
【００１６】
前記砥石２０は、従来の一般的な研削研磨装置で用いられる砥石と同様に、円盤形状を有している。但し、外周面に砥粒面を形成するのではなく、回転軸２２方向に直交する方向の面に砥粒面２１を形成してある。砥粒は、例えば、酸化アルミニウム、シリコンカーバイト、ダイアモンドなどが挙げられる。砥粒の粒径は、加工面４２に要求される表面性状（面粗度）などに応じて適宜選択される。例えば、仕上げ加工のためには、粒度９μｍ（＃２０００）の砥石２０が使用される。なお、慣習的に、「研削」という用語は荒加工を、「研磨」という用語は仕上げ加工を指しているが、本発明に係る研削研磨装置１は、砥石２０の粒度を選択することにより、荒加工および仕上げ加工のいずれにも適用可能である。このことから、本明細書においては、「研削研磨」という用語を用いている。
【００１７】
前記砥石回転駆動ユニット３０は、砥石２０の回転軸２２上に連結されるスピンドル３１と、当該スピンドル３１を回転するモータＭ２と、を有している。スピンドル３１は、カムシャフト４０の軸心Ｏ（回転中心）に対して直交する方向に沿って配置されている。砥石回転駆動ユニット３０は、Ｘ方向およびＹ方向に沿ってスライド移動自在な砥石テーブル３２上に配置されている。砥石テーブル３２をＸ方向およびＹ方向に調節移動することにより、加工面４２を接触させるべき砥粒面２１上の位置が調整される。研削研磨装置１には、複数（図示例では４台）の砥石回転駆動ユニット３０が配置されている。
【００１８】
主軸モータＭ１および各モータＭ２の作動は、コントローラ６０により制御される。主軸モータＭ１の回転速度を変えることにより、ワーク回転速度が所望の速度に設定され、モータＭ２の回転速度を変えることにより、砥石回転速度が所望の速度に設定される。コントローラ６０は、各砥石テーブル３２をＸ方向およびＹ方向に移動するための図示しないモータ群の作動も制御する。
【００１９】
砥石２０の回転軸２２上では砥粒面２１の移動速度が実質的にゼロとなるため、加工面４２を回転軸２２上で砥粒面２１に接触させたのでは、砥石２０の回転による加工能率の向上を得ることができない。そこで、図２（Ａ）（Ｂ）にも示すように、回転するワークＷの加工面４２を、砥石２０の回転軸２２から径方向に離間した位置で、つまり、回転軸２２からオフセットした位置で砥粒面２１に接触させてある。このように加工面４２と砥粒面２１との接触点を回転軸２２からオフセットさせることにより、砥粒面２１の移動速度がゼロとならないようにしてある。
【００２０】
砥石２０の一の砥粒面２１には、隣り合う同位相の複数（図示例では２個）のカムロブ部４１の加工面４２が接触している。したがって、砥石２０を回転すると、一の砥粒面２１によって複数の加工面４２を同時に研削研磨加工することができる。
【００２１】
この場合に、複数の加工面４２は、砥石２０の回転軸２２を中心とする対称な位置で、一の砥粒面２１に接触していることが好ましい。このようにすれば、研削研磨加工時に砥石２０に作用する力のバランスをとることができ、スピンドル３１の剛性を必要以上に高める必要がなくなる。
【００２２】
前記カムロブ部４１は、図３（Ｂ）に示すように、ベースサークルをなすベース部ｄ、カムのリフトを定めるトップ部ａ、トップ部ａの両側に連続し、エンジンのバルブを開き始めたり、閉じ始めたりするイベント部ｂ１、ｂ２、ベース部ｄからイベント部ｂ１、ｂ２へのアプローチをなすランプ部ｃ１、ｃ２の複数の部位を備えている。カムロブ部４１のように加工面４２が断面非真円形状の場合には、カムロブ部４１の軸心Ｏ（回転中心）から加工面４２までの半径が部位ごとに変化し、ベース部ｄの終端からトップ部ａに向かうにつれて長くなっている。
【００２３】
このような形状を有するカムロブ部４１を研削研磨加工する場合には、ワークＷの回転に伴って、軸心Ｏからの加工部位の位置が径方向に変化することになる。そこで、図１に示すように、研削研磨装置１は、ワークＷの回転に伴う加工面４２の位置変化に追従して砥石２０を加工面４２に対して進退移動して、砥粒面２１を加工面４２に接触させる移動手段５０をさらに有している。
【００２４】
図示した移動手段５０は、砥粒面２１を加工面４２に向けて押圧する方向の弾発力を砥石テーブル３２に付勢するバネ部材５１を含んでいる。バネ部材５１としては、図示した圧縮コイルバネ５２の他に、空気圧などが供給される流体圧シリンダなどをも使用できる。砥石２０は、砥粒面２１がカムロブ部４１に向けて押付けられながら、カムロブ部４１の回転に倣ってＹ方向に沿って進退移動する。
【００２５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２６】
まず、ヘッドストック１２とテールストック１６との間にカムシャフト４０を支持する。隣り合う同位相の２個のカムロブ部４１の加工面４２が一の砥粒面２１に接触するように、砥石回転駆動ユニット３０を移動する。このとき、２つの加工面４２を、回転軸２２を中心とする対称な位置で、一の砥粒面２１に接触させる。砥石テーブル３２は、圧縮コイルバネ５２の弾発力が付勢されている。この弾発力により、砥石テーブル３２がカムロブ部４１に向けて押付けられ、砥粒面２１が加工面４２に押付けられる。
【００２７】
そして、ワーク回転駆動ユニット１０の主軸モータＭ１を作動させてカムシャフト４０を軸中心で回転し、それぞれの砥石回転駆動ユニット３０のモータＭ２を作動させて砥石２０を回転すると、砥石２０がカムロブ部４１の回転に倣ってＹ方向に沿って進退移動しながら、加工面４２が砥粒面２１により研削研磨加工される。
【００２８】
カムシャフト４０は、多数のカムロブ部４１を有しているが、研削研磨加工は、これらカムロブ部４１に対し一斉に行なわれる。研削研磨加工が完了すると、砥石回転駆動ユニット３０を後退移動し、カムシャフト４０を取り出し可能な状態とする。カムシャフト４０を取り出した後、他のカムシャフト４０をセットすれば、同様の研削研磨加工を開始することができる。
【００２９】
図４は、砥石１２０の外周砥粒面１２１により加工面４２を研削研磨する対比例に係る研削研磨装置１００を概略で示す上面図である。
【００３０】
図４を参照して、対比例にあっては、砥石１２０の外周砥粒面１２１を加工面４２に押圧するため、スピンドル１３１の剛性を高める必要からスピンドル１３１の径が大きくなり、また、ワークＷの軸心Ｏと砥石１２０の回転軸１２２とが平行であるため、ヘッドストック１２やテールストック１６との干渉を避ける必要から砥石１２０自体の径も大きくなる。このため、大型のモータＭ３を必要とし、広い設置スペースが必要になり、さらに、砥石１２０およびモータＭ３の重量も増加するため、砥石テーブル１３２の移動機構も複雑になってしまう。砥石１２０の回転軸１２２とモータＭ３とをベルトを介して接続する形態でも、同様の問題が生じる。図示のように２個の砥石１２０を重ねて２個の加工面４２を同時に研削研磨加工しようとすると、スピンドル１３１およびモータＭ３がますます大径化してしまう。
【００３１】
これに対して本実施形態の研削研磨装置１にあっては、回転軸２２方向に直交する方向に砥粒面２１が形成された砥石２０を用いているため、砥石２０やスピンドル３１を比較的小径に形成でき、比較的小型のモータＭ２を使用できることから、設置スペースの省スペース化を図ることができる。さらに、砥石２０およびモータＭ２の重量も減少するため、砥石テーブル３２の移動機構の簡素化を図ることができる。省スペース化を通して、複数個の砥石２０をカムシャフト４０の軸方向に並べて配置することも可能となる。したがって、複数個の加工面４２を同時に研削研磨加工することにより、加工時間を短縮することができる。
【００３２】
研削研磨加工時には、加工面４２は回転軸２２からオフセットした位置で砥粒面２１に接触しているため、加工面４２と砥粒面２１との接触点では砥粒面２１の移動速度がゼロとならない。これより、砥石２０の回転による加工能率の向上を得ることができる。回転軸２２からのオフセット量を大きくすると、接触点での周速つまり砥粒面２１の移動速度が速くなるので、砥石２０の回転速度が同じであっても、加工能率がさらに向上する。
【００３３】
一の砥粒面２１によって２個の加工面４２を同時に研削研磨加工しているため、個々の加工面４２を順次加工する形態に比べて、加工時間を短縮することができる。
【００３４】
このとき、２個の加工面４２を、回転軸２２を中心とする対称な位置で、一の砥粒面２１に接触させているため、研削研磨加工時に砥石２０に作用する力のバランスをとることができ、スピンドル３１の剛性を必要以上に高める必要がない。この点からもスピンドル３１を比較的小径にでき、モータＭ２のさらなる小型化および砥石テーブル３２の移動機構のさらなる簡素化を図ることができる。
【００３５】
ワークＷの回転に伴う加工面４２の位置変化に追従して砥石２０を加工面４２に対して進退移動して、砥粒面２１を加工面４２に接触させる移動手段５０を有しているので、カムシャフト４０におけるカムロブ部４１のように断面非真円の円弧状の加工面４２を備えるワークＷであっても、砥粒面２１を加工面４２に押圧する状態を確実に維持して、加工面４２を研削研磨加工できる。
【００３６】
自動車エンジンに用いられるカムシャフト４０にあっては、カムロブ部４１は、バネの弾発力が付勢されたバルブリフタに当接している。したがって、バネ部材５１としての圧縮コイルバネ５２を含む移動手段５０とすることにより、ワークＷが実際に使用される状況に近い面圧分布を研削研磨加工時に得ることができ、摩擦力の低減が必要な部位のみが効率的に研削研磨加工される。
【００３７】
以上説明したように、上述した実施形態の研削研磨装置１によれば、円弧状の加工面４２を有するワークＷを回転駆動するワーク回転駆動ユニット１０と、回転駆動されるとともに回転軸２２方向に直交する方向に砥粒面２１が形成された砥石２０と、砥石２０を回転駆動する砥石回転駆動ユニット３０と、を有し、加工面４２は、砥石２０の回転軸２２から径方向に離間した位置で、砥粒面２１に接触するので、砥石２０やスピンドル３１の小径化を通して比較的小型のモータＭ２を使用でき、設置スペースの省スペース化を図ることができ、さらに、砥石２０およびモータＭ２の重量も減少するため、加工面４２に対する砥石２０の位置を調整するために砥石２０などを移動する機構の簡素化を図ることができる。省スペース化を通して、複数個の砥石２０をカムシャフト４０の軸方向に並べて配置することも可能となり、複数個の加工面４２を同時に研削研磨加工することにより、加工時間を短縮することができる。また、加工面４２と砥粒面２１との接触点では砥粒面２１の移動速度がゼロとならず、砥石２０の回転による加工能率の向上を得ることができる。
【００３８】
また、砥石２０の一の砥粒面２１によって複数の加工面４２を同時に研削研磨加工するので、個々の加工面４２を順次加工する形態に比べて、加工時間を短縮することができる。
【００３９】
このとき、複数の加工面４２は、砥石２０の回転軸２２を中心とする対称な位置で、一の砥粒面２１に接触しているので、研削研磨加工時に砥石２０に作用する力のバランスをとることができ、モータＭ２のさらなる小型化および砥石２０などを移動する機構のさらなる簡素化を図ることができる。
【００４０】
また、ワークＷの回転に伴う加工面４２の位置変化に追従して砥石２０を加工面４２に対して進退移動して、砥粒面２１を加工面４２に接触させる移動手段５０をさらに有するので、断面非真円の円弧状の加工面４２を備えるワークＷであっても、当該加工面４２を研削研磨加工できる。
【００４１】
ここに、移動手段５０はバネ部材５１を含んでいるので、ワークＷが実際に使用される状況に近い面圧分布を研削研磨加工時に得ることができ、摩擦力の低減が必要な部位のみを効率的に研削研磨加工できる。
【００４２】
また、ワークＷの加工面４２は、カムシャフト４０におけるカムロブ部４１の外周面であり、カムロブ部４１を好適に研削研磨加工できる。
【００４３】
（改変例）
砥石２０をモータＭ２により直接回転駆動する形態の砥石回転駆動手段３０を示したが、砥石２０の回転軸２２とモータＭ２とをベルトを介して接続する形態でもよい。
【００４４】
また、移動手段５０として、バネ部材５１を含む形態を例示したが、これに限定されるものではなく、適宜改変可能である。例えば、ＮＣサーボモータを利用し、断面非真円の円弧状の加工面４２を備えるワークＷの回転と同期させて砥石２０を加工面４２に対して進退移動する形態、マスターカムやリンクを利用し、断面非真円の円弧状の加工面４２を備えるワークＷの回転と同期させて砥石２０を加工面４２に対して進退移動する形態でもよい。
【００４５】
また、断面非真円の円弧状の加工面４２を有するワークＷの場合を示したが、本発明は、断面真円形状の加工面を研削研磨加工する場合にも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る研削研磨装置を概略で示す上面図である。
【図２】図２（Ａ）は、研削研磨装置の要部を示す上面図、図２（Ｂ）は、同図（Ａ）の矢印２Ｂに沿う側面図である。
【図３】図３（Ａ）は、研削研磨加工されるワークとしてのカムシャフトの一例を示す斜視図、図３（Ｂ）は、カムシャフトのカムロブ部における各部位の説明に供する図である。
【図４】砥石の外周砥粒面により加工面を研削研磨する対比例に係る研削研磨装置を概略で示す上面図である。
【符号の説明】
１…研削研磨装置
１０…ワーク回転駆動ユニット（ワーク回転駆動手段）
２０…砥石
２１…砥粒面
２２…回転軸
３０…砥石回転駆動ユニット（砥石回転駆動手段）
３１…スピンドル
３２…砥石テーブル
４０…カムシャフト
４１…カムロブ部
４２…加工面
５０…移動手段
５１…バネ部材
５２…圧縮コイルバネ
Ｍ１…主軸モータ
Ｍ２…モータ
Ｗ…ワーク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a grinding and polishing apparatus for grinding and polishing an arc-shaped processed surface of a work with a grindstone.
[0002]
[Prior art]
For example, when grinding and polishing a workpiece having an arc-shaped processing surface such as a cam lobe portion of a camshaft, a grinding and polishing apparatus that performs a grinding and polishing process on the processing surface with an abrasive surface of a grindstone is widely used ( For example, see Patent Document 1.)
[0003]
The grindstone in this grinding and polishing apparatus has a disk shape, and an abrasive grain surface is formed on a surface parallel to the rotation axis direction, that is, on the outer peripheral surface. Then, the outer circumferential surface of the rotating grindstone is pressed against the outer circumferential surface of the cam lobe portion of the rotating camshaft, and the outer circumferential surface of the cam lobe portion is ground and polished.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-165248 (see FIG. 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional grinding and polishing apparatus, since the outer peripheral abrasive grain surface of the grindstone is pressed against the processing surface, it is necessary to increase the rigidity of a spindle for connecting the grindstone, and the diameter of the spindle increases. In addition, since the axis of the work and the rotation axis of the grindstone are parallel to each other, it is necessary to avoid interference with the headstock or tailstock that holds the work, and the diameter of the grindstone itself increases. Therefore, a large-sized motor is required to rotationally drive the grindstone, and accordingly, there is a problem that a large installation space is required. Further, since the weights of the grindstone and the motor also increase, there is a problem that a mechanism for moving the grindstone or the like to adjust the position of the grindstone with respect to the processing surface becomes complicated.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and has as its object to provide a grinding and polishing apparatus capable of saving space.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following means.
[0008]
The present invention provides a work rotation drive unit that rotationally drives a work having an arc-shaped processing surface,
A grindstone that is rotationally driven and has an abrasive surface formed in a direction perpendicular to the rotation axis direction,
A whetstone rotation driving means for driving the whetstone to rotate,
The grinding and polishing apparatus is characterized in that the processing surface is in contact with the abrasive grain surface at a position radially separated from the rotation axis of the whetstone.
[0009]
【The invention's effect】
According to the grinding and polishing apparatus according to the present invention, a relatively small motor can be used through a reduction in the diameter of a grindstone and a spindle for connecting the grindstone, and the installation space can be saved. Since the weight of the motor is also reduced, there is an effect that the mechanism for moving the grindstone or the like for adjusting the position of the grindstone with respect to the processing surface can be simplified.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a top view schematically showing a grinding and polishing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a top view showing a main part of the grinding and polishing apparatus 1, and FIG. It is a side view along arrow 2B of (A). FIG. 3A is a perspective view showing an example of a camshaft 40 as a work W to be ground and polished, and FIG. 3B is a view provided for explaining each part of a cam lobe portion 41 of the camshaft 40. It is. For convenience of description, the axial direction of the camshaft 40 (the left-right direction in FIG. 1) is defined as the X direction, and the horizontal direction (vertical direction in FIG. 1) orthogonal to the X direction is defined as the Y direction.
[0012]
Referring to FIGS. 1 and 2, the grinding and polishing apparatus 1 according to the present embodiment will be briefly described. The grinding and polishing apparatus 1 is configured to rotate a work W having an arc-shaped processing surface 42 by a work rotation drive unit 10 (work rotation). A grinding wheel 20 that is rotationally driven and has an abrasive grain surface 21 formed in a direction orthogonal to the direction of the rotating shaft 22, and a grinding wheel rotation driving unit 30 (a grinding wheel rotation driving unit) that rotationally drives the grinding stone 20. ). Then, the processing surface 42 of the rotating workpiece W is in contact with the abrasive grain surface 21 at a position radially separated from the rotating shaft 22 of the grindstone 20, and is subjected to grinding and polishing. Further, the grinding and polishing apparatus 1 is capable of simultaneously grinding and polishing a plurality of processing surfaces 42 by one abrasive grain surface 21 of the grindstone 20. The workpiece W according to the present embodiment includes an arc-shaped processing surface 42 having a non-circular cross section. As shown in FIG. 3A, this type of work W can be a camshaft 40, and the outer peripheral surface of a cam lobe portion 41 of the camshaft 40 becomes a processing surface 42 on which grinding and polishing are performed.
[0013]
In the present specification, the “arc shape of a non-circular cross section” refers to an arc shape intended to make the radius from the center of rotation to one portion different from the radius to another portion, and an elliptical shape, It should be understood that not only an egg shape like the illustrated cam lobe portion 41 is included, but also an outer shape having a circular shape but a rotation center eccentric from the circular center is included.
[0014]
Hereinafter, the grinding and polishing apparatus 1 will be described in detail.
[0015]
Referring to FIG. 1, the work rotation drive unit 10 includes a headstock 12 that rotatably supports a spindle 11, a chuck 13 that is connected to a tip of the spindle 11, and grips one end of a camshaft 40, It has a main shaft motor M <b> 1 connected via a belt 14 and a tailstock 16 having a center 15 that supports the other end of the camshaft 40. The camshaft 40 is driven to rotate by the rotation of the spindle motor M1 being transmitted via the belt 14 and the spindle 11. Each of the head stock 12 and the tail stock 16 is provided on a table (not shown) slidable along the X direction and the Y direction. The table is moved in order to set the camshaft 40 between the headstock 12 and the tailstock 16 and to move the camshaft 40 to the processing position.
[0016]
The grindstone 20 has a disk shape like a grindstone used in a conventional general grinding and polishing apparatus. However, instead of forming an abrasive surface on the outer peripheral surface, an abrasive surface 21 is formed on a surface in a direction orthogonal to the direction of the rotation shaft 22. Examples of the abrasive include aluminum oxide, silicon carbide, and diamond. The particle size of the abrasive grains is appropriately selected according to the surface properties (surface roughness) required of the processing surface 42. For example, a grindstone 20 having a particle size of 9 μm (# 2000) is used for finishing. Note that, conventionally, the term “grinding” refers to roughing, and the term “polishing” refers to finishing, but the grinding and polishing apparatus 1 according to the present invention selects the particle size of the grindstone 20 by It can be applied to both roughing and finishing. For this reason, in this specification, the term “grinding and polishing” is used.
[0017]
The grinding wheel rotation drive unit 30 has a spindle 31 connected to the rotating shaft 22 of the grinding wheel 20, and a motor M2 for rotating the spindle 31. The spindle 31 is disposed along a direction orthogonal to the axis O (center of rotation) of the camshaft 40. The grindstone rotation drive unit 30 is disposed on a grindstone table 32 that is slidable along the X and Y directions. By adjusting and moving the grindstone table 32 in the X direction and the Y direction, the position on the abrasive grain surface 21 with which the processing surface 42 is to be brought into contact is adjusted. A plurality of (four in the illustrated example) grinding wheel rotation drive units 30 are arranged in the grinding and polishing apparatus 1.
[0018]
The operation of the spindle motor M1 and each motor M2 is controlled by the controller 60. By changing the rotation speed of the spindle motor M1, the workpiece rotation speed is set to a desired speed, and by changing the rotation speed of the motor M2, the grinding wheel rotation speed is set to a desired speed. The controller 60 also controls the operation of a motor group (not shown) for moving each grindstone table 32 in the X direction and the Y direction.
[0019]
Since the moving speed of the abrasive grain surface 21 on the rotating shaft 22 of the grindstone 20 becomes substantially zero, if the processing surface 42 is brought into contact with the abrasive grain surface 21 on the rotating shaft 22, the processing by the rotation of the grindstone 20 is performed. The efficiency cannot be improved. Therefore, as shown in FIGS. 2A and 2B, the processing surface 42 of the rotating workpiece W is radially separated from the rotating shaft 22 of the grindstone 20, that is, a position offset from the rotating shaft 22. To contact the abrasive grain surface 21. By thus offsetting the contact point between the processing surface 42 and the abrasive grain surface 21 from the rotating shaft 22, the moving speed of the abrasive grain surface 21 is prevented from becoming zero.
[0020]
A plurality of (two in the illustrated example) adjacent working surfaces 42 of the cam lobe portions 41 having the same phase are in contact with one abrasive grain surface 21 of the grinding stone 20. Therefore, when the grindstone 20 is rotated, a plurality of processing surfaces 42 can be simultaneously ground and polished by one abrasive surface 21.
[0021]
In this case, it is preferable that the plurality of processing surfaces 42 are in contact with one abrasive grain surface 21 at symmetrical positions around the rotation axis 22 of the grindstone 20. This makes it possible to balance the forces acting on the grindstone 20 during the grinding and polishing, and it is not necessary to increase the rigidity of the spindle 31 more than necessary.
[0022]
As shown in FIG. 3 (B), the cam lobe portion 41 is continuous with a base portion d forming a base circle, a top portion a which defines a lift of the cam, and both sides of the top portion a, and starts opening a valve of the engine. It has a plurality of portions of event portions b1 and b2 that start closing, and ramp portions c1 and c2 that approach the event portions b1 and b2 from the base portion d. When the processing surface 42 has a non-circular cross section as in the case of the cam lobe portion 41, the radius from the axis O (center of rotation) of the cam lobe portion 41 to the processing surface 42 changes for each part, and the end of the base portion d. From the top to the top part a.
[0023]
When grinding and polishing the cam lobe portion 41 having such a shape, the position of the processing portion from the axis O changes in the radial direction with the rotation of the work W. Therefore, as shown in FIG. 1, the grinding and polishing apparatus 1 moves the grindstone 20 forward and backward with respect to the processing surface 42 in accordance with a change in the position of the processing surface 42 accompanying the rotation of the work W, and moves the abrasive grain surface 21. There is further provided a moving unit 50 that comes into contact with the processing surface 42.
[0024]
The illustrated moving means 50 includes a spring member 51 for urging the resilient force in the direction of pressing the abrasive grain surface 21 toward the processing surface 42 to the grindstone table 32. As the spring member 51, in addition to the illustrated compression coil spring 52, a fluid pressure cylinder to which air pressure or the like is supplied can be used. The grindstone 20 moves forward and backward along the Y direction following the rotation of the cam lobe portion 41 while the abrasive grain surface 21 is pressed toward the cam lobe portion 41.
[0025]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0026]
First, the cam shaft 40 is supported between the head stock 12 and the tail stock 16. The grindstone rotation drive unit 30 is moved such that the processing surfaces 42 of two adjacent cam lobe portions 41 having the same phase are in contact with one abrasive grain surface 21. At this time, the two processing surfaces 42 are brought into contact with one abrasive grain surface 21 at symmetric positions about the rotation shaft 22. The resilient force of the compression coil spring 52 is applied to the grindstone table 32. With this elastic force, the grindstone table 32 is pressed toward the cam lobe portion 41, and the abrasive grain surface 21 is pressed against the processing surface 42.
[0027]
Then, the main shaft motor M1 of the work rotation drive unit 10 is operated to rotate the cam shaft 40 around the axis, and the motor M2 of each of the grindstone rotation drive units 30 is operated to rotate the grindstone 20. The processing surface 42 is ground and polished by the abrasive surface 21 while moving forward and backward along the Y direction following the rotation of 41.
[0028]
The camshaft 40 has a large number of cam lobes 41, and grinding and polishing are performed on these cam lobes 41 all at once. When the grinding and polishing process is completed, the grindstone rotation drive unit 30 is moved backward, so that the camshaft 40 can be taken out. After taking out the camshaft 40, if another camshaft 40 is set, the same grinding and polishing can be started.
[0029]
FIG. 4 is a top view schematically showing a grinding and polishing apparatus 100 according to a comparative example in which the processing surface 42 is ground and polished by the outer peripheral abrasive grain surface 121 of the grindstone 120.
[0030]
Referring to FIG. 4, in contrast, the outer diameter of the spindle 131 is increased due to the need to increase the rigidity of the spindle 131 because the outer peripheral abrasive grain surface 121 of the grindstone 120 is pressed against the processing surface 42. Since the axis O of W and the rotation axis 122 of the grindstone 120 are parallel, the diameter of the grindstone 120 itself increases because interference with the headstock 12 and the tailstock 16 needs to be avoided. For this reason, a large motor M3 is required, a large installation space is required, and the weight of the grindstone 120 and the motor M3 also increases, so that the moving mechanism of the grindstone table 132 becomes complicated. A similar problem occurs in a mode in which the rotating shaft 122 of the grindstone 120 and the motor M3 are connected via a belt. As shown in the drawing, if two grindstones 120 are overlapped to grind and grind two processing surfaces 42 at the same time, the diameter of the spindle 131 and the motor M3 is further increased.
[0031]
On the other hand, in the grinding and polishing apparatus 1 of the present embodiment, since the grindstone 20 in which the abrasive grain surface 21 is formed in the direction orthogonal to the direction of the rotation axis 22 is used, the grindstone 20 and the spindle 31 are relatively Since the motor M2 can be formed in a small diameter and a relatively small motor M2 can be used, the installation space can be saved. Furthermore, since the weight of the grindstone 20 and the motor M2 also decreases, the moving mechanism of the grindstone table 32 can be simplified. Through space saving, it is also possible to arrange a plurality of grindstones 20 side by side in the axial direction of the camshaft 40. Therefore, by simultaneously grinding and polishing the plurality of processing surfaces 42, the processing time can be reduced.
[0032]
At the time of grinding and polishing, the processing surface 42 is in contact with the abrasive surface 21 at a position offset from the rotating shaft 22, so that the moving speed of the abrasive surface 21 is zero at the point of contact between the processing surface 42 and the abrasive surface 21. Does not. Thereby, the improvement of the processing efficiency by the rotation of the grindstone 20 can be obtained. When the offset amount from the rotating shaft 22 is increased, the peripheral speed at the contact point, that is, the moving speed of the abrasive grain surface 21 is increased, so that the machining efficiency is further improved even if the rotating speed of the grindstone 20 is the same.
[0033]
Since the two processing surfaces 42 are simultaneously ground and polished by one abrasive grain surface 21, the processing time can be reduced as compared with the case where the individual processing surfaces 42 are sequentially processed.
[0034]
At this time, since the two processing surfaces 42 are in contact with one abrasive surface 21 at symmetrical positions around the rotation shaft 22, the forces acting on the grindstone 20 during grinding and polishing are balanced. Therefore, it is not necessary to increase the rigidity of the spindle 31 more than necessary. Also from this point, the diameter of the spindle 31 can be made relatively small, and the size of the motor M2 can be further reduced, and the mechanism for moving the grindstone table 32 can be further simplified.
[0035]
The moving means 50 moves the grindstone 20 forward and backward with respect to the processing surface 42 in accordance with the position change of the processing surface 42 accompanying the rotation of the work W, and brings the abrasive grain surface 21 into contact with the processing surface 42. Even in the case of the work W having the arc-shaped processing surface 42 having a non-circular cross section like the cam lobe portion 41 of the camshaft 40, the state in which the abrasive grain surface 21 is pressed against the processing surface 42 is surely maintained, The processing surface 42 can be ground and polished.
[0036]
In the camshaft 40 used for the automobile engine, the cam lobe portion 41 is in contact with a valve lifter in which the spring force of the spring is urged. Therefore, by using the moving means 50 including the compression coil spring 52 as the spring member 51, a surface pressure distribution close to the situation where the work W is actually used can be obtained at the time of grinding and polishing, and a reduction in frictional force is required. Only those parts that are efficiently ground and polished.
[0037]
As described above, according to the grinding and polishing apparatus 1 of the above-described embodiment, the work rotation drive unit 10 that rotationally drives the work W having the arcuate processing surface 42, It has a grindstone 20 in which an abrasive grain surface 21 is formed in a direction orthogonal to the grindstone, and a grindstone rotation drive unit 30 that rotationally drives the grindstone 20, and the processing surface 42 is radially separated from a rotation shaft 22 of the grindstone 20. Since the grinding wheel 20 and the spindle 31 are in contact with each other at a position, a relatively small motor M2 can be used by reducing the diameter of the grinding wheel 20 and the spindle 31, so that the installation space can be saved. Therefore, the mechanism for moving the grindstone 20 or the like for adjusting the position of the grindstone 20 with respect to the processing surface 42 can be simplified. Through space saving, it is also possible to arrange a plurality of grindstones 20 side by side in the axial direction of the camshaft 40. By simultaneously grinding and polishing the plurality of processing surfaces 42, the processing time can be reduced. Further, at the contact point between the processing surface 42 and the abrasive grain surface 21, the moving speed of the abrasive grain surface 21 does not become zero, and the improvement of the processing efficiency by the rotation of the grindstone 20 can be obtained.
[0038]
In addition, since the plurality of processing surfaces 42 are simultaneously ground and polished by one abrasive surface 21 of the grindstone 20, the processing time can be reduced as compared with the case where the individual processing surfaces 42 are sequentially processed.
[0039]
At this time, since the plurality of processing surfaces 42 are in contact with one abrasive grain surface 21 at symmetrical positions around the rotation axis 22 of the grinding wheel 20, the balance of the forces acting on the grinding wheel 20 during the grinding and polishing processing is adjusted. Therefore, the size of the motor M2 can be further reduced, and the mechanism for moving the grindstone 20 and the like can be further simplified.
[0040]
In addition, since there is further provided a moving unit 50 that moves the grindstone 20 forward and backward with respect to the processing surface 42 in accordance with a change in the position of the processing surface 42 due to the rotation of the workpiece W, and brings the abrasive surface 21 into contact with the processing surface 42. Even if the workpiece W has the arcuate processing surface 42 having a non-circular cross section, the processing surface 42 can be ground and polished.
[0041]
Here, since the moving means 50 includes the spring member 51, it is possible to obtain a surface pressure distribution close to the situation in which the work W is actually used at the time of the grinding and polishing, and only the portion where the frictional force needs to be reduced can be obtained. Grinding and polishing can be performed efficiently.
[0042]
The processing surface 42 of the work W is the outer peripheral surface of the cam lobe 41 of the camshaft 40, and the cam lobe 41 can be suitably ground and polished.
[0043]
(Modification example)
Although the grindstone rotation driving means 30 in which the grindstone 20 is directly driven to rotate by the motor M2 is shown, a form in which the rotating shaft 22 of the grindstone 20 and the motor M2 are connected via a belt may be used.
[0044]
In addition, as the moving means 50, the form including the spring member 51 has been exemplified, but the moving means 50 is not limited to this, and can be appropriately modified. For example, an NC servomotor is used to move the grindstone 20 forward and backward with respect to the processing surface 42 in synchronization with the rotation of the workpiece W having an arc-shaped processing surface 42 having a non-circular cross section, using a master cam or a link. Alternatively, the grinding wheel 20 may be moved forward and backward with respect to the processing surface 42 in synchronization with the rotation of the workpiece W having the arc-shaped processing surface 42 having a non-circular cross section.
[0045]
Further, the case of the work W having the arc-shaped processing surface 42 having a non-circular cross section is shown, but it is needless to say that the present invention can also be applied to the case where the processing surface having a perfect circular cross section is ground and polished. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view schematically showing a grinding and polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a top view showing a main part of the grinding and polishing apparatus, and FIG. 2B is a side view along an arrow 2B in FIG. 2A.
FIG. 3A is a perspective view showing an example of a camshaft as a workpiece to be ground and polished, and FIG. 3B is a view provided for explaining each portion of a cam lobe portion of the camshaft; .
FIG. 4 is a top view schematically showing a grinding and polishing apparatus according to a comparative example for grinding and polishing a processing surface with an outer peripheral abrasive grain surface of a grindstone.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Grinding and polishing apparatus 10 ... Work rotation drive unit (work rotation drive means)
Reference numeral 20: grinding stone 21: abrasive grain surface 22: rotating shaft 30: grinding wheel rotation drive unit (grinding wheel rotation driving means)
31 spindle 32 grinding wheel table 40 camshaft 41 cam lobe part 42 processing surface 50 moving means 51 spring member 52 compression coil spring M1 spindle motor M2 motor W work

Claims (6)

円弧状の加工面を有するワークを回転駆動するワーク回転駆動手段と、
回転駆動されるとともに回転軸方向に直交する方向に砥粒面が形成された砥石と、
前記砥石を回転駆動する砥石回転駆動手段と、を有し、
前記加工面は、前記砥石の前記回転軸から径方向に離間した位置で、前記砥粒面に接触することを特徴とする研削研磨装置。Work rotation drive means for rotating and driving a work having an arc-shaped machining surface,
A grindstone that is rotationally driven and has an abrasive surface formed in a direction perpendicular to the rotation axis direction,
A whetstone rotation driving means for driving the whetstone to rotate,
The grinding and polishing apparatus, wherein the processing surface is in contact with the abrasive grain surface at a position radially separated from the rotation axis of the whetstone. 前記砥石の一の砥粒面によって複数の加工面を同時に研削研磨加工することを特徴とする請求項１に記載の研削研磨装置。The grinding and polishing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of processing surfaces are simultaneously ground and polished by one abrasive surface of the whetstone. 前記複数の加工面は、前記砥石の前記回転軸を中心とする対称な位置で、前記一の砥粒面に接触することを特徴とする請求項２に記載の研削研磨装置。3. The grinding and polishing apparatus according to claim 2, wherein the plurality of processing surfaces are in contact with the one abrasive grain surface at symmetric positions about the rotation axis of the whetstone. 4. 前記ワークは断面非真円の円弧状の加工面を備え、
ワークの回転に伴う加工面の位置変化に追従して前記砥石を前記加工面に対して進退移動して、前記砥粒面を前記加工面に接触させる移動手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の研削研磨装置。The work has an arc-shaped processing surface having a non-circular cross section,
Moving means for moving the whetstone forward and backward with respect to the processing surface following a change in the position of the processing surface accompanying rotation of the work, and bringing the abrasive grain surface into contact with the processing surface. Item 4. The grinding and polishing apparatus according to Item 1. 前記移動手段はバネ部材を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の研削研磨装置。The grinding and polishing apparatus according to claim 4, wherein the moving unit includes a spring member. 前記ワークの前記加工面は、カムシャフトにおけるカムロブ部の外周面であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の研削研磨装置。The grinding and polishing apparatus according to claim 4, wherein the processing surface of the workpiece is an outer peripheral surface of a cam lobe portion of a cam shaft.

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