JP2002301650A - 軸状部材の研削加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関用カムシャフト等、軸状部材の製造効
率を低下させることなく残留応力を著しく低減すること
が可能な軸状部材の研削加工方法を提供する。 【解決手段】砥石１により研削加工される軸状部材２
を、研削冷却液４で冷却する。前記軸状部材２の研削
は、前記砥石１の切り込み量が大きい粗研削工程と、前
記砥石１の切り込み量が小さい仕上げ研削工程と、前記
砥石１の切り込み時に前記軸状部材２の軸方向に前記砥
石１または該軸状部材２のいずれか一方を摺動させるオ
シュレーション工程とを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸状部材の研削加
工方法に関し、一層詳細には、軸状部材に残存する残留
応力を著しく低減することが可能な軸状部材の研削加工
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関用カムシャフトは、例えば、鋳
造装置で鋳造された鋳鉄製の軸状部材に対して研削加工
が施されることにより製造される。この研削加工におい
て、鋳造成形時に形成されたバリ等が除去されるととも
に、軸状部材の軸表面が仕上げ研削される。

【０００３】この種の研削加工においては、図８に示さ
れるように、研削加工個所、すなわち、回転動作してい
る砥石１と軸状部材２との接触個所に対して研削冷却液
用ノズル３から研削冷却液４が供給される。この研削冷
却液４により研削加工個所に発生した熱が除去されると
ともに、研削屑（図示せず）が研削加工個所から速やか
に除去される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にして製造される内燃機関用カムシャフトには、研削加
工時に発生した熱応力に起因する残留応力が残存してい
るという不具合がある。残留応力が大きいと軸状部材の
表面に割れ等が発生することがあり、このような事態が
生じた場合には、該軸状部材は、内燃機関用カムシャフ
トとして使用することができない。

【０００５】熱応力を小さくするためには、研削加工に
おける加工速度を遅くすればよい。この場合、発生する
熱量が小さくなるので熱応力も小さくなるからである。
しかしながら、加工速度を遅くすると、必然的に完成品
である内燃機関用カムシャフトの製造効率が低下すると
いう不具合が惹起される。

【０００６】本発明は上記した問題を解決するためにな
されたもので、内燃機関用カムシャフト等の完成品の製
造効率を低下させることなく残留応力を著しく低減する
ことが可能な軸状部材の研削加工方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、テーブル上に軸支された軸状部材に対
して研削用工具を支持した工具台を進退させて該軸状部
材を研削加工する軸状部材の研削加工方法であって、前
記軸状部材を研削する研削加工サイクルは、前記研削用
工具の切り込み量が大きい粗研削工程と、前記研削用工
具の切り込み量が小さい仕上げ研削工程と、前記研削用
工具の切り込み時に前記軸状部材の軸方向に前記研削用
工具または該軸状部材の少なくともいずれか一方を摺動
させるオシュレーション工程と、からなることを特徴と
する。

【０００８】本発明によれば、粗研削工程と仕上げ研削
工程で軸状部材に研削加工を行い、オシュレーション工
程において砥石の圧縮摩擦作用下に該軸状部材の研削加
工個所を塑性変形させて軸状部材に圧縮作用を促進させ
る。このため、軸状部材に残存する残留応力を著しく低
減することができる。

【０００９】この場合、軸状部材の研削加工方法におい
て、前記粗研削工程と前記仕上げ研削工程との間に、前
記研削用工具の切り込み量が比較的大きな中研削工程を
設けると、研削加工個所で発生した熱を比較的低く抑え
ることができ、軸状部材に残存する残留応力をより一層
低減することができる。

【００１０】なお、軸状部材の好適な例としては、鋳鉄
からなり、内燃機関用カムシャフトとして供されるもの
を挙げることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る軸状部材の研
削加工方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面
を参照して詳細に説明する。なお、図８に示される構成
要素に対応する構成要素については同一の参照符号を付
し、その詳細な説明を省略する。

【００１２】本実施の形態に係る研削加工方法は、図８
に示される構成で行われる。

【００１３】ここで、軸状部材２の好適な例としては、
内燃機関用カムシャフトに供されるものを挙げることが
できる。すなわち、軸状部材２は、図示しない鋳造装置
で鋳造成形された鋳鉄製の部材であり、図１に示すよう
な形状をなしている。なお、図１において、参照符号１
４は内燃機関用カムシャフトのカム部に対応する部位
（以下、カム対応部という）を示し、一方、参照符号１
６はジャーナル部に対応する部位（以下、ジャーナル対
応部という）を示す。研削加工は、主にジャーナル対応
部１６に対して施される。

【００１４】本実施の形態に係る研削加工方法は、以下
のようにして遂行される。

【００１５】鋳造装置（図示しない）で鋳造成形された
軸状部材２を図示しない研削加工装置の支持部に支持す
る。次いで、砥石１を回転付勢し、該砥石１を軸状部材
２のカム対応部１４やジャーナル対応部１６等に接触さ
せて該カム対応部１４や該ジャーナル対応部１６を研削
加工する。

【００１６】前記研削加工は、軸状部材２に対する研削
深さ、すなわち砥石（研削用工具）１の切り込み量が大
きい粗研削工程（図２参照）と、前記砥石１の切り込み
量が小さい仕上げ研削工程（図３参照）と、前砥石１の
切り込み時に前記軸状部材２の軸方向に前記砥石１また
は該軸状部材２のいずれか一方を摺動させるオシュレー
ション工程（図４参照）とを備える。この場合、軸状部
材２の回転数は、例えば、７５ｒｐｍ、砥石１の周速
は、例えば、１２０ｍ／ｓｅｃであり、それぞれ一定で
ある。

【００１７】粗研削工程において、図５に示されるよう
に、砥石１が１回転する際の切り込み量をＤ１に設定し
て、例えば、ジャーナル対応部１６を１３５０μｍ程度
研削する。換言すれば、砥石１が１回転する際の切り込
み量を１３５０μｍに設定して軸状部材２のジャーナル
対応部１６を研削加工する。このため、軸状部材２は、
図６に示されるように、砥石１の砥粒（図示せず）の研
削作用により削られるとともに、該軸状部材２の研削加
工個所には研削加工による熱応力が発生する。この場
合、前記熱応力は、ジャーナル対応部１６に引張り残留
応力として残存する。

【００１８】このため、前記粗研削工程においてジャー
ナル対応部１６に発生した熱を低減させるために、図５
に示される切り込み量をＤ２に設定して仕上げ研削工程
を行う。すなわち、前記仕上げ研削工程における砥石１
によるジャーナル対応部１６の切り込み量を、例えば、
合計で２５０μｍ程度とする。なお、砥石１が１回転す
る際の切り込み量は１回目を最大とし、２回目以降は徐
々に小さくする。具体的には、１回目の切り込み量を、
例えば、１００μｍとし、２回目おける切り込み量を、
例えば、７５μｍとする等、切り込み量の差を小さくす
る方が好ましい。この場合、研削加工後の軸状部材２に
残存する残留応力が一層低減されるからである。さら
に、仕上げ研削工程の際の切り込み量を零に設定して研
削加工するスパークアウトを行うと、ジャーナル対応部
１６の寸法精度と表面の面粗さを向上させることができ
る。

【００１９】また、前記仕上げ研削工程では、ジャーナ
ル対応部１６の加工後の残留応力が引張り側に発生しな
いように切り込み量を小さく設定している。従って、軸
状部材２に対する切り込み量が小さいために、該軸状部
材２には、図７に示されるように圧縮摩擦による塑性変
形作用が付加される。換言すれば、ジャーナル対応部１
６に対する切り込み量は、該ジャーナル対応部１６の加
工後の残留応力が圧縮側に発生するように小さく設定し
ている。

【００２０】なお、この実施の形態に係る研削加工方法
において、粗研削工程とは、ワークに引張り残留応力が
発生する切り込み量で研削加工する場合をいう。また、
仕上げ研削工程とは、ワークに圧縮応力が発生する切り
込み量で研削加工する場合をいう。

【００２１】さらに、砥石１の切り込みを零に設定して
軸状部材２の軸方向に前記砥石１または該軸状部材２の
いずれか一方を摺動させるオシュレーション工程を行
う。すなわち、前記オシュレーション工程は、研削加工
におけるジャーナル対応部１６の塑性変形に伴う砥石１
の圧縮摩擦をジャーナル対応部１６に作用させることに
より、前記ジャーナル対応部１６の残留応力をさらに低
減させることができ、該ジャーナル対応部１６の加工時
間を短縮することができる。前記オシュレーション工程
は、仕上げ研削工程の際に行うとより効果的である。

【００２２】この実施の形態に係る研削加工方法の変形
例として、粗研削工程と仕上げ研削工程との間に砥石１
の切り込み量が比較的大きな中研削工程を設けると、軸
状部材２のジャーナル対応部１６の研削加工個所で発生
した熱を比較的低く抑えることができるので、該軸状部
材２に残存する残留応力をより一層低減することが可能
である。

【００２３】なお、本発明の実施の形態に係る研削加工
方法の変形例において、中研削工程とは、切り込み量を
粗研削工程よりも小さくし、仕上げ研削工程よりも大き
くして研削加工する場合をいう。

【００２４】このように、ジャーナル対応部１６が研削
加工されることにより、バリ等が除去されるとともに芯
出しがなされたジャーナル部が作製される。そして、１
個所のジャーナル対応部１６に対する研削加工が終了し
た後、他のジャーナル対応部１６を上記に準拠して研削
加工する。以下、同様にして全てのジャーナル対応部１
６や他の個所を必要に応じて研削加工することにより、
バリ等が除去されるとともに軸表面が仕上げられたジャ
ーナル部を有する内燃機関用カムシャフトが得られるに
至る。

【００２５】上記したように、この内燃機関用カムシャ
フトに残存した残留応力は著しく小さい。すなわち、該
内燃機関用カムシャフトは、高強度でかつ耐久性に優れ
ている。

【００２６】なお、上述の実施の形態では、軸状部材と
して内燃機関用カムシャフトに供されるものを例示して
説明したが、特にこれに限定されるものではなく、軸状
部材であればどのようなものにも適用されることはいう
までもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粗研削工程と仕上げ研削工程で軸状部材に研削加工を行
い、オシュレーション工程において砥石の圧縮摩擦作用
下に該軸状部材の研削加工個所を塑性変形させて軸状部
材に圧縮作用を促進させる。このため、軸状部材に残存
する残留応力を著しく低減することができる。

【００２８】さらに、粗研削工程と仕上げ研削工程との
間に研削用工具の切り込み量が比較的大きい中研削工程
を設けると、軸状部材の研削加工個所で発生した熱を比
較的低く抑えることができ、該軸状部材に残存する残留
応力をより一層低減することができる。

【００２９】このため、高強度でかつ耐久性に優れた完
成品、例えば、内燃機関用カムシャフトを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る研削加工方法により
研削加工される軸状部材の概略全体説明図である。

【図２】粗研削加工における砥石と軸状部材との切り込
み量の関係を示す概略説明図である。

【図３】仕上げ研削加工における砥石と軸状部材との切
り込み量の関係を示す概略説明図である。

【図４】オシュレーション加工における砥石と軸状部材
の動作斜視説明図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る研削加工サイクル説
明図である。

【図６】砥石の砥粒の切削作用により軸状部材に引張り
残留応力が発生する過程を示す動作説明図である。

【図７】砥石の圧縮摩擦による塑性変形作用により軸状
部材に圧縮応力が発生する状態を示す動作説明図であ
る。

【図８】従来技術に係る研削加工方法により軸状部材を
研削加工している状態を示す要部拡大説明図である。

【符号の説明】

１…砥石 ２…軸状部材 １４…カム対応部 １６…ジャーナル対
応部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北中 和彦 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小林 崇 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3C049 AA03 AA11 AB01 BA02 BC02 CA01 CA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テーブル上に軸支された軸状部材に対して
   研削用工具を支持した工具台を進退させて該軸状部材を
   研削加工する軸状部材の研削加工方法であって、 前記軸状部材を研削する研削加工サイクルは、 前記研削用工具の切り込み量が大きい粗研削工程と、 前記研削用工具の切り込み量が小さい仕上げ研削工程
   と、 前記研削用工具の切り込み時に前記軸状部材の軸方向に
   前記研削用工具または該軸状部材の少なくともいずれか
   一方を摺動させるオシュレーション工程と、 からなることを特徴とする軸状部材の研削加工方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の軸状部材の研削加工方法に
   おいて、 前記粗研削工程と前記仕上げ研削工程との間に、前記研
   削用工具の切り込み量が比較的大きい中研削工程を設け
   ることを特徴とする軸状部材の研削加工方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の軸状部材の研削加
   工方法において、 前記軸状部材の構成材料は鋳鉄であり、かつ該軸状部材
   が内燃機関用カムシャフトとして供されることを特徴と
   する軸状部材の研削加工方法。