JP4121506B2 - Grinding method and grinding apparatus - Google Patents
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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。 The present invention relates to a grinding method and a grinding apparatus for non-round workpieces such as camshafts and crankshafts.
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)。 As a grinding method for this kind of work, it is common to move the work and the rotating grindstone relative to each other on a surface orthogonal to the axis of the work while holding and rotating the work with a clamping device. However, since this method grinds one workpiece with one rotating grindstone, the processing efficiency is not good. Therefore, as shown in FIG. 7 , two works a and b are arranged in parallel to each other, and the rotating grindstone e is divided into two perpendicular bisects of a line segment c connecting the axis O of the works a and b. A method of moving along the line d has been proposed (see Patent Document 1).
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。 However, according to this method, the component contributing to the grinding of the workpiece a out of the cutting force f of the rotary grindstone e with respect to the workpiece a is a component force in the direction from the contact point P of both to the center o of the workpiece a (hereinafter referred to as “a”). , Which is referred to as an effective grinding component) f1, and a component force f2 in the tangential direction T (hereinafter referred to as an ineffective grinding component) f2 does not contribute to the grinding of the workpiece a at all. When the grinding ineffective component f2 is increased, the rotating grindstone e vibrates, which causes a deterioration in processing accuracy.
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。 Further, the workpiece a is ground in the same rotational direction as the rotation of the rotating grindstone e (hereinafter referred to as upcut), and the workpiece b is ground in the direction opposite to the rotation of the rotating grindstone e (hereinafter referred to as downcut). As can be seen, the down-cut workpiece b has a smaller grinding resistance against the rotating wheel e of the workpiece b than the up-cut workpiece a, and there is a difference in the grinding resistance between the workpieces a and b. It is difficult to process as well.
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。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a grinding method and a grinding apparatus that can prevent deterioration in processing accuracy due to generation of a grinding ineffective component of a cutting force.
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。 In order to achieve the above object, the present invention provides a grinding method in which a plurality of workpieces arranged and rotated in parallel with each other are moved with respect to a rotary grinding tool on a surface perpendicular to the axis of the workpiece and ground into a non-round shape. In the method, the respective workpieces and the rotary grinding tool are relatively rotated while the respective workpieces are rotated in the same direction by a rotational drive source and the grinding phase at the portion where the respective workpieces are in contact with the rotary tool is kept the same. The peripheral speed is changed in accordance with the grinding phase of the workpiece, and the workpiece is ground while moving the workpiece along a line passing through the axis of the workpiece and the axis of the rotary grinding tool. It is characterized by that.
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。 According to such a configuration, since each workpiece is ground in contact with the rotary grinding tool on the line connecting both axes, the cutting force of the rotary grinding tool with respect to the workpiece becomes an effective grinding component. Ineffective components are not generated, and the vibration of the rotary grinding tool can be prevented.
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。 Also , since the relative peripheral speed of each workpiece with respect to the rotating grinding tool is the same, it is not necessary to match the workpiece with the slower relative peripheral speed when setting the relative peripheral speed of each workpiece to the optimum value, resulting in reduced machining efficiency. Can be prevented.
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。 It is preferable to equally arrange the workpieces in the circumferential direction of the rotary grinding tool.
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。 According to such a configuration, the resultant vector of the reaction force of the cutting force with respect to each workpiece becomes zero, and the bearing load of the rotary grinding tool is reduced. In addition, a grinding apparatus according to the present invention includes a grinding wheel table that rotatably supports a rotary grinding tool in a grinding apparatus that grinds a plurality of workpieces arranged parallel to each other into a non-round shape, and each of the above-described workpieces. Clamping means for clamping the workpiece while rotating the workpiece in the same direction, moving means for performing grinding while moving the workpiece along a line passing through the axis of the workpiece and the axis of the rotary grinding tool, the amount of movement of the moving means, have a control means for controlling the rotation of the clamping means, the rotation drive source for rotating the workpiece in the clamping means, independently provided in plural according to the work The control means is configured so that the workpiece and the rotary grinding tool are maintained in a state in which the grinding phase of the part where each of the workpieces contacts the rotary tool is kept the same by the clamp means. The relative peripheral speed and controls is varied in accordance with the grinding phase of the work.
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。 According to the present invention, when a plurality of workpieces are simultaneously ground with a single rotary grinding tool, all of the cutting force of the rotary grinding tool on the workpiece becomes a grinding effective component and no grinding invalid component is generated. The occurrence of vibration of the tool is eliminated, and deterioration of machining accuracy can be prevented.
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。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a diagram, Figure 2 illustrating the grinding method according to the present embodiment is a plan view of a grinding apparatus according to the present embodiment.
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。
In FIG. 2,
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。
In this grinding apparatus, the
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。
FIG. 3 is a view showing a profile of a
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。
Incidentally, since the
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。
When the
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。
At that time, since the
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。
By the way, in order to improve the processing accuracy, it is preferable to set the relative peripheral speed of the
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。 In a conventionally known grinding apparatus, for example, a double-headed grinding machine as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-315048, two grinding wheel platforms are provided on one side of a workpiece, and a cam with one grinding wheel is provided. When grinding the cam profile, the other wheel simultaneously grinds the cam profile of the other cam. For example, a camshaft used in a 4-cylinder DOHC internal combustion engine will grind the profile of a total of 8 cams. In this case, since the cams in the same cylinder have a small arrangement pitch, if the above-mentioned double-head grinding machine is used for grinding, the cams in different cylinders must be ground, and the grinding phase cannot be made the same.
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。
For this reason, when setting the relative peripheral speed of the workpiece to the optimum value, it is necessary to match the profile of the cam having the slower relative peripheral speed, and it is not possible to expect an improvement in machining efficiency corresponding to the number of grindstones. It is known that when the number of grindstones is 2, the machining efficiency is 1.2 to 1.4 times. On the other hand, in this embodiment, since the relative peripheral speeds of the
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。
The pair of
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。
In addition, since the two
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
2 Slide table 3 Guide rail 4
Claims (3)
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。 In a grinding method in which a plurality of workpieces that are rotated in parallel with each other are moved to a rotary grinding tool on a surface perpendicular to the axis of the workpiece and ground into a non-round shape,
While rotating the workpieces in the same direction by a rotational drive source and maintaining the same grinding phase at the location where the workpieces are in contact with the rotary tool, the relative peripheral speed between the workpiece and the rotary grinding tool is increased. The workpiece is changed in accordance with the grinding phase of the workpiece, and the workpiece is ground while moving the workpiece along a line passing through the axis of the workpiece and the axis of the rotary grinding tool. Grinding method.
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。 In a grinding apparatus that grinds a plurality of workpieces arranged parallel to each other into a non-circular shape,
A wheel head for rotatably supporting a rotary grinding tool;
Clamping means for clamping the workpiece while rotating the workpieces in the same direction;
Moving means for performing grinding while moving the workpiece along a line passing through the axis of the workpiece and the axis of the rotary grinding tool;
Control means for controlling the amount of movement of the moving means and the rotational drive of the clamping means ;
I have a,
A plurality of rotational drive sources for rotating the workpiece in the clamping means are provided depending on the workpiece and are controlled independently,
The control means determines the relative peripheral speed of the workpiece and the rotary grinding tool in accordance with the grinding phase of the workpiece while maintaining the same grinding phase at the location where each workpiece contacts the rotary tool by the clamping means. A grinding apparatus characterized by being controlled by changing .
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