JP2004276121A - Roller burnishing method and burnishing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのクランクシャフト等を超仕上げするローラバニッシュ加工方法と加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、自動車用エンジンのクランクシャフトのジャーナル部若しくはピン部は、ラッピング加工後、ローラバニッシュによる仕上げ加工が施され、表面を良好な面粗度に仕上げている。
【0003】
最近のラッピング加工は、一面に砥粒が設けられたラッピングフィルムでワークの表面を覆い、ラッピングフィルム外面をシューにより押圧して、ラッピングフィルムの砥粒面側をワークの加工面に押付け、この状態でワークを回転することにより砥粒面でワークの表面を研磨することにより行なう(下記特許文献1等参照)。
【0004】
しかし、このようなラッピング加工のみでは、ワークの表面粗さが不十分なこともあるので、ローラをワークの表面に押し当て、ワーク表面の凹凸を潰し、さらにワークの表面粗さを小さくし、ワークの面性状の向上を図っている(下記特許文献2等参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−237116号公報 (図1、図2参照)
【特許文献2】
特開平6−190718号公報 (段落番号[0002]、図11参照)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のバニッシュ仕上げは、加工が面倒で、工具自体も高価なものとなる等の問題がある。
【0007】
例えば、クランクシャフトのピン部をローラバニッシュ加工する場合には、クランクシャフトの軸端をヘッドストックとテールストックで支持し、軸直角方向から一対の支持ローラを当て、支持ローラの反対側からバニッシュローラにより加圧する。
【0008】
このようなローラバニッシュ加工においては、クランクシャフトのピン部の軸方向端部に工具逃し用のフィレット部が形成されているので、このフィレット部近傍の端部がバニッシュローラの加圧により押し潰され、フィレット部側に入り込む状態、いわゆるダレを生じ、良好な真直度で仕上げることができない。
【0009】
したがって、従来のバニッシュ仕上げは、このようなダレを生じさせないように、バニッシュローラを加圧する油圧シリンダの加圧力をフィレット部近傍と、中央部とで異なるように制御するか、あるいはバニッシュローラ自体の硬度を、ワークの中央部に当る部分よりフィレット部の近傍に当る部分で異ならしめ、この相違がワークに転写されるようにしている。
【0010】
しかし、バニッシュローラの加圧力を調節することは、面倒な制御操作が必要となり、ワークの生産性が低下する虞があり、また、バニッシュローラ自体の硬度を位置により異ならしめると、ローラの成形が面倒で、高価なものとなる。
【0011】
また、このローラバニッシュ加工は、クランクシャフトの軸部表面全面に対しバニッシュローラを加圧し面粗度を高めるものであるが、この加工により軸部の面粗度が良好になり過ぎ、軸部の表面粗さが著しく小さくなると、前記摺動面に必要かつ十分な油溜りが形成されず、適切な潤滑油の供給ができず、油膜切れ、焼き付き、かじりを起す虞もある。
【0012】
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、ワーク側の形状をローラバニッシュ加工し易い中凹の形状とし、凸部に対し通常のバニッシュローラを用いてローラバニッシュ加工を施すことにより所望の面粗度とし、中凹部分を油溜りとして利用して適切な潤滑油の供給を可能とし、これにより耐久性、作動性を高めることができるローラバニッシュ加工方法と加工装置を提供することを目的とする。
【0013】
【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。
【0014】
(1) 断面円弧状加工面を有するワークにバニッシングローラを押付けて仕上げ加工するローラバニッシュ加工方法において、前記ワークの加工面をラッピング加工により中凹状に加工した後、両端部の凸部を前記バニッシングローラによりバニッシング加工するローラバニッシュ加工方法。
【0015】
(2) 前記バニッシング加工は、前記凸部の表面粗さ断面曲線おける突起部を平滑にすることを特徴とする前記(1)のローラバニッシュ加工方法。
【0016】
(3) 前記ワークは、両端にフィレット部を有するクランクシャフトのジャーナル部若しくはピン部である前記(1)又は(2)のローラバニッシュ加工方法。
【0017】
(4) 断面円弧状加工面を有するワークにバニッシングローラを押付けて仕上げ加工するローラバニッシュ加工装置において、ラッピング加工により中凹状に加工した前記ワークの両端部の凸部に対し前記バニッシングローラによりバニッシング加工するローラバニッシュ加工装置。
【0018】
(5) 前記バニッシング加工は、前記凸部の表面粗さ断面曲線おける突起部を平滑にすることを特徴とする前記(4)のローラバニッシュ加工装置。
【0019】
(6) 前記ワークは、両端にフィレット部を有するクランクシャフトのジャーナル部若しくはピン部である前記(4)又は(5)のローラバニッシュ加工装置。
【0020】
【発明の効果】
請求項1,4の発明によれば、ラッピング加工によりワークの加工面を中凹状に加工し、両端部の凸部をバニッシング加工するので、相手部材が当る両端部の当り面に加圧力が加わっても、いわゆる初期摩耗を起すこともなく、加工時の状態を長期にわたって保持でき、耐久性が向上する。
【0021】
また、両端部の凸部をバニッシング加工するので、前記ダレを生じることもなく、良好な真直度で仕上げることができ、しかも、相手部材が当る両端部に圧縮残留応力を付与することもできるので、製品の強度が向上し、不必要な大径化あるいは大型化の必要がなく、小型化、軽量化を図ることもできる。
【0022】
さらに、バニッシング加工する部分が両端部のみであるため、バニッシング加工の加工代も少なく、加工も短時間で行なうことができ、コスト的にはきわめて有利となる。
【0023】
請求項2,5の発明によれば、凸部の表面粗さ断面曲線おける突起部をバニッシング加工するので、所定領域を意図した深さで圧縮残留応力を付与でき、この結果、製品の強度を向上させ、小型化、軽量化を図ることができ、しかも、相手部材が当る両端部に油溜りを形成できるので、耐久性も向上する。特に、突起部のバニッシング加工であるため、極めて大きな加圧力でなくてもバニッシング加工でき、前記ダレの発生を確実に防止し、良好な真直度で仕上げることができる。
【0024】
請求項3,6の発明によれば、両端にフィレット部を有するクランクシャフトのジャーナル部若しくはピン部がワークであれば、相手部材である軸受あるいはコネクチングロッドを取付けた場合、前述のダレの防止、強度の向上、小型化、軽量化及び加工の面での優位性が一層助長されるのみでなく、凹状の中央部分が油溜りになり、ここから両端部に油が供給され、潤滑性、耐久性が著しく向上する。
【0025】
【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。
【0026】
図1は本発明の実施形態に係るローラバニッシュ加工装置を示す概略構成図、図2は図1の側面図であるが、ピン部の外形線は多少誇張して記載している。
【0027】
本実施形態は、クランクシャフトの断面円弧状加工面であるピン部をワークWとしてラッピング加工し、中凹状に仕上げた後、両端部に生じた凸部おける表面粗さ断面曲線の突起部を前記バニッシングローラによりバニッシング加工する。
【0028】
ここに、本明細書では、「凸部」とはワークWの表面に生じた中凹部分に対し突出した部分をいい、「突起部」とはジグザグ状をした表面粗さ断面曲線における突出した部分をいう。
【0029】
このローラバニッシュ加工装置1は、図1,2に示すように、ラッピング加工した後のクランクシャフトの軸端を、図外のヘッドストックとテールストックにより支持し、軸直角方向から一対の支持ローラ2をクランクシャフトのピン部Wに当て、この支持ローラ2の反対側からバニッシュローラ3により加圧する。バニッシュローラ3は、ブラケット4に支持され、ホルダー5を介して流体圧あるいはモータ等の加圧源6と連結されているが、軸方向長さLは、前記ピン部両端部の凸部(図5参照)の長さlと同程度としている。
【0030】
ただし、バニッシュローラ3は、前記ピン部の両端部の凸部Wbを一度にバニッシング加工できるように、図中一点鎖線で示すバニッシュローラ3’も設け、両者を同時に加圧源6で作動できるようにしても良く、あるいは、ワークであるクランクシャフトのピン部Wは、後に詳述するように中凹状部分Waの両端部に凸部Wbが形成されたものであるため、バニッシュローラ3は、ピン部Wと略同長の長尺なものにしても良い。このようにすれば、中凹状部分Wa部分には当らず両凸部Wbのみが一度にバニッシング加工されることになる。いずれのバニッシュローラ3を使用しても、凸部Wbを加圧するので、ダレが生じフィレット部Wfに入り込むことはない。
【0031】
なお、支持ローラ2は、位置固定のサポート部材7に支持されている。
【0032】
図3はラッピング加工装置を示す概略構成図、図4は図3の4−4線に沿う断面図である。前記ワークWは、バニッシング加工の前にラッピング加工されているが、このラッピング加工に使用される装置について概説する。
【0033】
ラッピング加工装置は、図3,4に示すように、非伸縮性でかつ変形可能な薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルム10と、ラッピングフィルム10の背面側に配置されたシュー11と、シュー11を押付けてラッピングフィルム10の砥粒面をクランクシャフトのピン部Wに押付けるシュー押付手段12と、クランクシャフトを回転駆動する回転駆動手段13と、クランクシャフトおよびラッピングフィルム10のうちの少なくとも一方に軸線方向のオシレーションを付与するオシレーション手段14とを有している。
【0034】
図3中、符号「M」はモータ、「15」は加工中のワークWの回転位置を検出するロータリエンコーダ、「16」は偏心回転体、「17」はバネ等の弾発手段、「18」はX方向に沿ってスライド移動自在なテーブル、「19」はY方向に沿ってスライド移動自在なテーブル、「C」は制御部である。
【0035】
図4において、ラッピングフィルム10は、巻取りリール20をモータMにより回転し牽引することにより、供給リール21から引出され、多数のフィルムローラR1〜R9にガイドされ、巻取りリール20に巻き取られる。供給リール21と巻取りリール20の近傍にはロック装置(図示せず)が設けられ、これによりフィルム全体に所定のテンションが付与される。
【0036】
押圧アーム22,23は、流体圧シリンダ24により支持ピン25を中心に回動自在に設けられ、閉動すると、ラッピングフィルム10も一緒に作動しつつクランクシャフトのピン部Wを覆い、シュー11がラッピングフィルム10を介してのピン部Wの加工面と接触する。
【0037】
次に、加工方法を説明する。
【0038】
<ラッピング加工>
一般に、自動車用エンジンのクランクシャフトは、機械加工、熱処理、研削されるが、単に研削を施したのみでは良好な面粗度が得られないので、ラッピング加工される。
【0039】
このラッピング加工は、一面に砥粒が設けられたラッピングフィルム10が使用されるが、このラッピングフィルム10は、基材が非伸縮性の高い材料、例えば、板厚tが25μm〜130μm程度のポリエステルなどから構成され、この基材の一面には、数μm〜200μm程度の粒径を有する多数の砥粒(具体的には、酸化アルミニウム、シリコンカーバイド、ダイアモンド等からなる)が接着剤により取付けられているので、良好な面粗度に仕上がる。
【0040】
図4において、まず、両押圧アーム11,12が開の状態で、供給リール21近傍に設けられたロック装置を解除し、モータMを作動し巻取りリール20を回転すると、ラッピングフィルム10は、所定量移動し、新規な砥粒面がワークWの加工面上にセットされる。
【0041】
そして、巻取りリール20近傍のロック装置をロックすると、テンションが付与され弛みのないぴんと張った状態のラッピングフィルム10となる。
【0042】
この状態で、図3に示すように、ヘッドストック26とテールストック27との間にクランクシャフトをセットする。このセット後、図4に示す流体圧シリンダ24を作動すると、両押圧アーム22,23は閉じ回動し、ラッピングフィルム10は、クランクシャフトのピン部Wの加工面上にセットされる。また、この時点でシュー押付手段12が作用し、両シュー11を所定の押付け力でピン部Wの加工面に押付ける。クランクシャフトのピン部Wのように加工面が複数箇所あれば、ラッピングフィルム10は、個々のピン部Wにそれぞれセットされる。
【0043】
クランクシャフトをモータMにより軸中心に回転すると共にオシレーション手段14を動作すると、ピン部Wは、加工面がラッピングフィルム1の砥粒面によりラッピング加工される。ピン部Wによっては偏心回転するものもあるが、通常の手法により両押圧アーム22,23もこれに追随して揺動し、同様にラッピング加工される。
【0044】
一方、オシレーション手段14は、偏心回転体16をモータMにより弾発手段17の弾発力に抗して回転駆動し、テーブル18をX方向にオシレーションさせてクランクシャフトをオシレーションさせる。
【0045】
このオシレーションによりクランクシャフトのピン部Wは、砥粒と接する距離が長くなり、単位時間あたりの作用砥粒数が増大し、加工時間が短縮され、加工効率が向上する。
【0046】
ラッピング加工中、ピン部Wの加工面やラッピングフィルム10には、加工屑が生じるが、この加工屑は潤滑手段30(図4参照)から吐出される潤滑液により速やかに除去される。
【0047】
図5はラッピング加工後のワークの表面形状を示す図、図6はラッピング加工した後のピン部の表面粗さを示す図であるが、これら図においてもピン部の外形形状は多少誇張して示している。
【0048】
このラッピング加工においては、帯状のラッピングフィルム10がピン部Wを覆った状態で加工しているので、図5に示すように、ピン部Wの中央部が他の部分より多く削り取られ、寸法mで示す中凹状部分Waが形成されることが判明した。
【0049】
これは、ラッピングフィルム10でピン部Wを覆った状態で加工すると、外部から潤滑液が加工ポイントまで入りにくく、ラッピングフィルム10から脱落した砥粒あるいは切り屑が円滑に排出されず、中央部分に集まり、これらによって加工されることによるものと考えられる。
【0050】
ただし、このような中凹状に形成された場合、外部に軸受やコネクチングロッド等の相手部材を設けられると、前記中凹状部分Waは油溜りとして利用でき、しかもこの中凹状部分Waの表面粗さをラッピング加工時の状態とすれば、良好な油保持能力も有することになる。
【0051】
一方、中凹状部分Waを有するピン部Wに作用する荷重が均一な分布となるようにするには、ピン部Wの径を大きくして剛性を高める必要があるが、このようにすれば、ピン部W、つまり部品の小型化や細軸化による部品の軽量化を図りにくい。しかし、この均一な荷重分布に関しては、ピン部Wの加工面における両端部に形成された凸部Wbを加圧し、ここに圧縮残留応力を付与すると、強度を高めることができ、不必要に部品を大径化することもない。
【0052】
特に、最終工程がラッピング加工であれば、摺動面となるピン部Wの表面粗さ断面曲線は、図6に示すように、突起部Tと凹部Rが略均等に存在する表面性状であるため、ピン部Wの摺動面に相手部材により大きな面圧が作用すると、前記突起部Tは変形したり、摩耗することになり、初期変形量や初期摩耗量も多く、適切なクリアランスを維持できなかったり、耐久性が低下する虞がある。しかし、前述のように凸部Waを加圧し、ここの突起部Tを滑らかにすると、強度の向上により部品を大径化が防止できるのみでなく、耐久性も向上することになる。
【0053】
<バニッシング加工>
したがって、本実施形態では、この凸部Wbに対しバニッシング加工を施している。ラッピング加工した後のクランクシャフトの軸端を、図外のヘッドストックとテールストックにより支持し、軸直角方向から一対の支持ローラ2をクランクシャフトのピン部Wに当て、加圧源6を動作して反対側からバニッシュローラ3によりピン部Wの凸部Wbを加圧すると、この凸部Waの突起部Tが押し潰される。この場合、凸部Waの突起部Tを押し潰すので、前述したダレが発生することはなく、良好な真直度で仕上げることができる、
また、突起部Tを押し潰すので、滑らかな面性状となるが、ここには油溜りを有するものとなる。したがって、この端部において相手部材が当接しても、十分給油することができ、耐久性が向上することになる。
【0054】
さらに、相手部材が当る両端部の突起部Tを押し潰すので、ここに圧縮残留応力を付与することができ、ピン部Wの強度も向上することになる。したがって、クランクシャフトを不必要に大径化あるいは大型化する必要はなく、小型化、軽量化を図ることもできる。
【0055】
このようなバニッシング加工は、ピン部W全体をの加工ではなく、両端の凸部Wbのみであるため、加工代は、lのみとなり、少なくでき、短時間で加工処理できる。
【0056】
しかし、この凸部Wbの面の表面粗さをバニッシングにより著しく小さくすると、この部分で必要かつ十分な油溜りを形成できない虞があることから、前記表面粗さの断面曲線の突起部Tのみを押し潰す程度とすることが好ましい。
【0057】
<実施例>
ローラバニッシュ工具として、市販のEcoroll社製の液圧式ボールポイント工具を使用した。クランクシャフトを旋盤のヘッドストックとテールストックとの間に設け回転した。まず、クランクシャフトを研削により0.63μmRa以下に仕上げた。次に、第1段目のラッピング工程(粗ラップ工程)として、砥粒が30μm程度のラッピングフィルムを用いて0.2μmRa以下に加工した。中凹状部分Waの寸法mは、2μm程度となった。そして、第2段目のラッピング工程(仕上げラップ工程)として、砥粒が15μm程度のラッピングフィルムを用い、0.1μmRa以下に加工した。
【0058】
これに対してローラバニッシュを行なった所、平滑化することは難しかった。算術平均粗さ(Ra)が0.1μmということは、表面粗さは約1μm程度であり、かなり良好な面粗度で、表面粗さの断面曲線の突起部も小さく、密に分布しているためと考えられる。
【0059】
そこで、第2段目のラッピング工程を廃止し、第1段目のラッピング工程の加工面に対し、ローラバニッシュを行なった所、表面粗さ断面曲線の突起部Tを平滑化することができ、良好な結果が得られた。
【0060】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々変更できる。例えば、前述した実施形態では、主としてクランクシャフトのピン部を加工する場合について述べたが、これのみでなく、ジャーナル部等のような断面非真円状の円弧状加工面を有するものあるいは円弧状加工面でないワークに対しても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】図1の側面図である。
【図3】ラッピング加工装置を示す概略構成図である。
【図4】図3の4−4線に沿う断面図である。
【図5】ラッピング加工後のピン部の表面形状を示す図である。
【図6】ラッピング加工した後のピン部の表面粗さを示す図である。
【符号の説明】
3…バニッシングローラ、
10…ラッピングフィルム、
11…シュー、
T…突起部、
W…ワーク(ピン部)、
Wa…中凹状部分、
Wb…凸部、
Wf…フィレット部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a roller burnishing method and apparatus for superfinishing an engine crankshaft and the like.
[0002]
[Prior art]
For example, a journal portion or a pin portion of a crankshaft of an automobile engine is subjected to a finishing process by a roller burnish after a lapping process, so that the surface is finished to a good surface roughness.
[0003]
In recent lapping processing, the surface of the work is covered with a wrapping film provided with abrasive grains on one surface, the outer surface of the wrapping film is pressed with a shoe, and the abrasive side of the wrapping film is pressed against the processing surface of the work, and in this state This is performed by polishing the surface of the work with the abrasive grain surface by rotating the work with (see
[0004]
However, with such lapping alone, the surface roughness of the work may be insufficient, so the roller is pressed against the surface of the work, crushing the unevenness of the work surface, further reducing the work surface roughness, The surface properties of the work are improved (see
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-237116 (see FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 2]
JP-A-6-190718 (paragraph number [0002], see FIG. 11)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional burnishing has a problem that processing is troublesome and the tool itself is expensive.
[0007]
For example, when a pin portion of a crankshaft is subjected to roller burnishing, the shaft end of the crankshaft is supported by a headstock and a tailstock, a pair of support rollers are applied from a direction perpendicular to the axis, and a burnish roller is applied from the opposite side of the support roller. And pressurized.
[0008]
In such a roller burnishing process, a fillet portion for tool escape is formed at an axial end portion of a pin portion of a crankshaft, so that an end portion near the fillet portion is crushed by the pressure of the burnishing roller. , So-called sagging occurs in the fillet portion side, and it is impossible to finish with good straightness.
[0009]
Therefore, in the conventional burnishing, in order to prevent such a dripping, the pressing force of the hydraulic cylinder for pressing the burnishing roller is controlled to be different between the vicinity of the fillet portion and the center portion, or the burnishing roller itself is controlled. The hardness is made different in the portion near the fillet portion than in the center portion of the work, so that the difference is transferred to the work.
[0010]
However, adjusting the pressure of the burnishing roller requires a troublesome control operation, which may reduce the productivity of the work.In addition, if the hardness of the burnishing roller itself is changed depending on the position, the forming of the roller is difficult. It is cumbersome and expensive.
[0011]
In addition, this roller burnishing process is to increase the surface roughness by pressing a burnishing roller over the entire surface of the shaft portion of the crankshaft. However, this process makes the surface roughness of the shaft portion too good, and When the surface roughness is extremely small, a necessary and sufficient oil reservoir is not formed on the sliding surface, so that an appropriate lubricating oil cannot be supplied, and there is a possibility that an oil film breaks, seizure or galling occurs.
[0012]
The present invention has been made in order to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and has a work-side shape having a concave shape that is easy to perform a roller burnishing process. Roller burnishing method and processing that achieves the desired surface roughness by applying the processing, enables the supply of appropriate lubricating oil by using the middle concave portion as an oil sump, and thereby improves durability and operability. It is intended to provide a device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following means.
[0014]
(1) In a roller burnishing method in which a burnishing roller is pressed against a work having an arc-shaped work surface to finish the work, the work surface of the work is formed into a concave shape by lapping, and then the convex portions at both ends are burnished. A roller burnishing method that burnishes with rollers.
[0015]
(2) The roller burnishing method according to (1), wherein the burnishing process smoothes a projection in a cross section curve of the surface roughness of the projection.
[0016]
(3) The roller burnishing method according to (1) or (2), wherein the workpiece is a journal or a pin of a crankshaft having a fillet portion at both ends.
[0017]
(4) In a roller burnishing apparatus for finishing by pressing a burnishing roller against a work having an arc-shaped work surface, burnishing is performed by the burnishing roller on convex portions at both ends of the work, which are formed into a concave shape by lapping. Roller burnishing equipment.
[0018]
(5) The roller burnishing apparatus according to the above (4), wherein the burnishing process smoothes a projection in a surface roughness cross-sectional curve of the projection.
[0019]
(6) The roller burnishing apparatus according to (4) or (5), wherein the workpiece is a journal or a pin of a crankshaft having a fillet portion at both ends.
[0020]
【The invention's effect】
According to the first and fourth aspects of the present invention, the work surface of the workpiece is formed into a concave shape by lapping, and the convex portions at both ends are burnished. However, the state during processing can be maintained for a long period of time without causing so-called initial wear, and the durability is improved.
[0021]
In addition, since the convex portions at both ends are burnished, it is possible to finish with good straightness without causing sagging, and it is also possible to apply a compressive residual stress to both ends hit by the mating member. In addition, the strength of the product is improved, and there is no need to increase the diameter or the size unnecessarily, and the size and the weight can be reduced.
[0022]
Furthermore, since the burnishing portion is only at both ends, the burnishing process cost is small, the process can be performed in a short time, and the cost is extremely advantageous.
[0023]
According to the second and fifth aspects of the present invention, burnishing is performed on the protruding portion at the surface roughness cross-sectional curve of the protruding portion, so that a compressive residual stress can be applied to a predetermined region at an intended depth, and as a result, the strength of the product is reduced. As a result, it is possible to reduce the size and weight, and furthermore, it is possible to form an oil sump at both ends where the mating member contacts, thereby improving the durability. In particular, since the projecting portion is burnished, burnishing can be performed without an extremely large pressing force, and the occurrence of the sagging can be reliably prevented, and finishing can be performed with good straightness.
[0024]
According to the invention of
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a roller burnishing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of FIG. 1, in which the outline of a pin portion is exaggerated somewhat.
[0027]
In the present embodiment, the pin portion, which is the arc-shaped processing surface of the cross section of the crankshaft, is wrapped as a workpiece W, and after finishing it into a concave shape, the protrusions of the surface roughness cross-sectional curve at the protrusions generated at both ends are described above. Burnishing is performed by a burnishing roller.
[0028]
Here, in the present specification, the “convex portion” refers to a portion protruding from the middle concave portion generated on the surface of the work W, and the “protruded portion” protrudes in a zigzag surface roughness cross-sectional curve. Part.
[0029]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0030]
However, the burnishing
[0031]
The
[0032]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a lapping apparatus, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 in FIG. The work W is subjected to lapping before burnishing, and an apparatus used for this lapping will be outlined.
[0033]
As shown in FIGS. 3 and 4, the lapping apparatus includes a
[0034]
In FIG. 3, reference numeral “M” denotes a motor, “15” denotes a rotary encoder that detects a rotational position of a workpiece W being processed, “16” denotes an eccentric rotating body, “17” denotes a resilient means such as a spring, and “18”. "" Is a table slidable along the X direction, "19" is a table slidable along the Y direction, and "C" is a control unit.
[0035]
In FIG. 4, the wrapping
[0036]
The
[0037]
Next, a processing method will be described.
[0038]
<Wrapping process>
In general, a crankshaft of an automobile engine is machined, heat-treated, and ground. However, mere lapping does not provide a good surface roughness, and thus is subjected to lapping.
[0039]
In this lapping process, a lapping
[0040]
In FIG. 4, first, in a state where both the
[0041]
Then, when the lock device near the take-
[0042]
In this state, the crankshaft is set between the
[0043]
When the crankshaft is rotated about the axis by the motor M and the oscillation means 14 is operated, the processing surface of the pin portion W is wrapped by the abrasive grain surface of the
[0044]
On the other hand, the oscillation means 14 drives the eccentric
[0045]
Due to this oscillation, the distance of the pin portion W of the crankshaft in contact with the abrasive grains is increased, the number of working abrasive grains per unit time is increased, the processing time is reduced, and the processing efficiency is improved.
[0046]
During the lapping, processing chips are generated on the processing surface of the pin portion W and the
[0047]
FIG. 5 is a diagram showing the surface shape of the workpiece after the lapping process, and FIG. 6 is a diagram showing the surface roughness of the pin portion after the lapping process. In these figures, the outer shape of the pin portion is somewhat exaggerated. Is shown.
[0048]
In this lapping process, since the band-shaped
[0049]
This is because, when processing is performed in a state where the pin portion W is covered with the wrapping
[0050]
However, when formed in such a concave shape, if a mating member such as a bearing or a connecting rod is provided outside, the concave portion Wa can be used as an oil reservoir, and the surface roughness of the concave portion Wa Is in the state at the time of lapping, it also has a good oil holding ability.
[0051]
On the other hand, in order for the load acting on the pin portion W having the concave portion Wa to have a uniform distribution, it is necessary to increase the diameter of the pin portion W to increase the rigidity. It is difficult to reduce the weight of the pin portion W, that is, the component by making the component smaller and thinner. However, with regard to this uniform load distribution, when the convex portions Wb formed at both ends of the processing surface of the pin portion W are pressed and a compressive residual stress is applied thereto, the strength can be increased, and unnecessary parts can be increased. Does not increase in diameter.
[0052]
In particular, if the final step is lapping, the surface roughness cross-sectional curve of the pin portion W serving as the sliding surface has a surface property in which the protrusions T and the recesses R are substantially even as shown in FIG. Therefore, when a larger surface pressure is applied to the sliding surface of the pin portion W by the mating member, the protrusion portion T is deformed or worn, and the initial deformation amount and the initial wear amount are large, and an appropriate clearance is maintained. It may not be possible or the durability may be reduced. However, when the convex portion Wa is pressurized as described above and the convex portion T is smoothed, not only the diameter of the component can be prevented from being increased due to the improvement in strength, but also the durability is improved.
[0053]
<Bunishing process>
Therefore, in the present embodiment, burnishing is performed on the convex portion Wb. The shaft end of the wrapped crankshaft is supported by a headstock and a tailstock (not shown), and a pair of
In addition, since the projection T is crushed, the surface has a smooth surface property, but has an oil reservoir here. Therefore, even if a mating member abuts at this end, sufficient lubrication can be achieved, and durability is improved.
[0054]
Further, since the projections T at both ends to which the counterpart member comes into contact are crushed, a compressive residual stress can be applied thereto, and the strength of the pin portion W is also improved. Therefore, there is no need to unnecessarily increase the diameter or size of the crankshaft, and the size and weight can be reduced.
[0055]
Such a burnishing process does not process the entire pin portion W but only the convex portions Wb at both ends. Therefore, the processing allowance is only l, which can be reduced and can be processed in a short time.
[0056]
However, if the surface roughness of the surface of the convex portion Wb is significantly reduced by burnishing, a necessary and sufficient oil reservoir may not be formed at this portion. It is preferable to set the degree of crushing.
[0057]
<Example>
As a roller burnishing tool, a commercially available hydraulic ball point tool manufactured by Ecorll was used. A crankshaft was provided between the headstock and tailstock of the lathe and rotated. First, the crankshaft was finished to 0.63 μmRa or less by grinding. Next, as a first-stage lapping step (rough lapping step), a lapping film having abrasive grains of about 30 μm was used to process the lapping film to 0.2 μmRa or less. The dimension m of the middle concave portion Wa was about 2 μm. Then, as a second lapping step (finishing lap step), a lapping film having abrasive grains of about 15 μm was used and processed to 0.1 μm Ra or less.
[0058]
On the other hand, when roller burnishing was performed, smoothing was difficult. The arithmetic average roughness (Ra) of 0.1 μm means that the surface roughness is about 1 μm, the surface roughness is fairly good, and the projections of the cross-sectional curve of the surface roughness are small and densely distributed. It is thought that there is.
[0059]
Therefore, the second-stage lapping step is abolished, and when the roller varnish is performed on the processed surface in the first-stage lapping step, the projection T of the surface roughness cross-sectional curve can be smoothed. Good results were obtained.
[0060]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, the case where the pin portion of the crankshaft is mainly processed has been described. However, not only this, but also the one having an arc-shaped processing surface having a non-circular cross-section such as a journal portion or the like. It can also be applied to workpieces that are not machined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a lapping apparatus.
FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 3;
FIG. 5 is a view showing a surface shape of a pin portion after a lapping process.
FIG. 6 is a diagram showing the surface roughness of a pin portion after lapping.
[Explanation of symbols]
3. Burnishing roller
10 ... wrapping film,
11 ... shoe,
T: Projection,
W: Work (pin part),
Wa: middle concave portion,
Wb: convex part,
Wf: Fillet part.
Claims (6)
前記ワークの加工面をラッピング加工により中凹状に加工した後、両端部の凸部を前記バニッシングローラによりバニッシング加工するローラバニッシュ加工方法。In a roller burnishing method for finishing by pressing a burnishing roller against a work having a circular cross-section processed surface,
A roller burnishing method, wherein the work surface of the workpiece is formed into a concave shape by lapping, and then the convex portions at both ends are burnished by the burnishing roller.
ラッピング加工により中凹状に加工した前記ワークの両端部の凸部に対し前記バニッシングローラによりバニッシング加工するローラバニッシュ加工装置。In a roller burnishing apparatus that finishes by pressing a burnishing roller against a work having an arc-shaped machined surface,
A roller burnishing apparatus for performing burnishing by the burnishing roller on the convex portions at both ends of the work processed into a concave shape by lapping.
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