JP2005022016A

JP2005022016A - 被加工物の加工方法及びその加工装置

Info

Publication number: JP2005022016A
Application number: JP2003188766A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kurauchi; 治倉内
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【目的】軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の加工時に軸部が撓むことなく、精度の高い製品を製造するとともに切削工具の寿命低下も抑制する被加工物の加工方法及びその加工装置を提供する。
【構成】１．軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の加工方法において、軸部に軸線反中央方向への引っ張り応力を付与した状態で軸部を加工する。
２．軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の軸部の加工装置であって、軸部の一端を把持する第一把持装置と軸部の他端を把持する第二把持装置とを備え、第一把持装置及び第二把持装置は軸部の一端及び他端を各々軸線反中央方向へ引っ張り可能である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の加工方法及びその加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の加工装置としては、図３に示される旋盤装置１６１があった。１０１は主軸台で、回転自在な主軸（図示せず）が支承されており、一端に連結して主軸の駆動装置１０２が主軸台１０１に取り付けられ、他端には被加工物を把持するチャック１０３が取り付けられている。この主軸台１０１はレール１０５によって軸線方向に摺動可能である。また１４１は心押し台で、主軸台１０１と軸線方向に対向する状態で配置され、本体部１４２と、本体部１４２に対して進退自在に備えられ、先端部１４４を有するセンター軸１４３とを備える。このセンター軸１４３と直交する位置にはタレット１２１が配置される。タレット１２１は切削工具を取り付ける工具ホルダ１２２と、工具ホルダ１２２を移動させる駆動手段が設けられているタレットスライド１２３とを備える。工具ホルダ１２２は切削刃であるチップ１２５を備えた切削工具であるバイト１２４が取り付けられている。
【０００３】
上記の如き旋盤装置１６１を使用して加工される軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の一つとして、カムシャフトが挙げられる。カムシャフトは、自動車の内燃機関等における吸排気バルブの開閉等に使用されている。このようなカムシャフト５１は、図２に示す如く、軸線方向に延びるカム軸５３と、カム軸５３上に設けられる複数のカム駒５２から構成される。カム軸５３は外周がカム軸５３より大径で同心の円形状であるジャーナル駒５４と、カム駒５２及びジャーナル駒５４を連結する連結部５５とよりなる。ここで、最近の自動車には軽量化が求められる傾向がある。そのため、このカム軸５３は中空形状であり、軸径は従来と比較して小径に形成されている。
【０００４】
このようなカムシャフト５１の製造方法は、予め鋳造により成形したカムシャフト素材に、軸部であるジャーナル駒５４用の切削装置でジャーナル駒５４を切削後、カム駒用の研削装置でカム駒５２に研削加工を施していた。
【０００５】
上記の如きカムシャフト５１のカム軸５３を旋盤装置１６１を用いて切削加工する方法を説明する。まずカムシャフト５１のカム軸５３の一端カム端部５６を主軸台１０１のチャック１０３が把持し、続いてカムシャフト５１のカム軸５３の他端カム端部５７内側に心押し台１４１のセンター軸１４３の先端１４４を挿入して、カム軸５３をチャック１０３とセンター軸１４３とで保持する。次いで保持したカムシャフト５１を微速回転させる。続いてタレット１２１がカムシャフト５１側に移動して、バイト１２４のチップ１２５が回転するカム軸５３のジャーナル駒５４に当接し、カム軸５３の他端５７側から一端５６側に向けてジャーナル駒５４を切削していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如き旋盤装置１６１を使用して上記の如き切削加工を行う場合、カムシャフト５１のカム軸５３にはセンター軸１４３により他端カム端部５７が押圧されて主軸台１０１方向へ向けての軸線方向の圧縮力ｐが付与されている。そのためカム軸５３は撓みやすい状態となっており、特に中空で軸径が小径であるカムシャフト５１では更に曲げ剛性が低くなるということがあった。このようなカム軸５３にバイト１２４のチップ１２５が接触するとカム軸５３に振動が発生する。このようにカム軸５３が振動している状態でジャーナル駒５４を切削すると、寸法にバラツキが生じて製品精度が低下するということがあった。また振動しているカム軸５３に切削刃１２５が当接するため、切削刃１２５の寿命も低下するということがあった。
【０００７】
そこで上記の如きカム軸５３の振動を抑制するため、カム軸５３の軸線方向中央部にカム軸５３を支承する支承具を配置して、カム軸５３を支持することにより撓みを防ぐことも考えられる。しかしカムシャフト５１は鋳造により製造されているためカム軸５３が鋳造肌の粗い状態となっているため、カムシャフト５１が回転すると、支承具で支持される箇所の粗さに伴ってカム軸５３が振動してしまうため、同様に切削状態が悪化して、使用することができない。
【０００８】
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の加工時に軸部が撓むことなく、精度の高い製品を製造するとともに切削工具の寿命低下も抑制する被加工物の加工方法及びその加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による被加工物の加工方法は以下のとおりである。
【００１０】
軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の加工方法において、軸部に軸線反中央方向への引っ張り応力を付与した状態で軸部を加工する。
【００１１】
また、本発明による被加工物の加工装置は以下の通りである。
【００１２】
軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の軸部の加工装置であって、軸部の一端を把持する第一把持装置と軸部の他端を把持する第二把持装置とを備え、第一把持装置及び第二把持装置は軸部の一端及び他端を各々軸線反中央方向へ引っ張り可能である。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１及び図２に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施例による被加工物の加工装置である旋盤装置６１を表す。この旋盤装置６１は、床に設置される機台上のテーブル３１に、軸線方向に延びる第一レール５が形成されており、第一レール５上には第一主軸台１が第一ワーク受け治具３２に対して接近、離反可能に取り付けられる。第一主軸台１に第一主軸が支承され、この第一主軸の一端に連結して、それを回転駆動する第一電動モータ２が第一主軸台１に取り付けられ、主軸の他端には第一把持装置である第一チャック３が取り付けられる。第一チャック３は、第一本体部６と、第一本体部６に放射線上に等間隔をおいて配置される三本の爪部４と、爪部４の第一本体部６中心方向へ向かっての移動及び反対側への移動を調整する調整部材とを備える。また、この第一主軸台１と軸線方向に対向する状態で第二レール１５が形成され、第二レール１５上に第二ワーク受け治具３３に対して接近、離反可能に取り付けられる第二主軸台１１が配置されている。第二主軸台１１は第一主軸台１と同様の構造で、第二主軸台１１に第二主軸が支承され、第二主軸の一端に連結して、それを回転駆動する第二電動モータ１２が第二主軸台１１に取り付けられ、主軸の他端には第二把持装置である第二チャック１３が取り付けられる。第二チャック１３は、第二本体部１６と、第二本体部１６に放射線上に等間隔をおいて配置される三本の爪部１４と、爪部１４の第二本体部１６中心方向へ向かっての移動及び反対側への移動を調整する調整部材とを備え、第一本体部６と第二本体部１６が対向する状態に配置されている。
【００１５】
また前記第二主軸台１１と直交する方向にタレット２１が配置されている。タレット２１は切削工具を取り付ける工具ホルダ２２と、工具ホルダ２２を移動させる駆動手段が設けられているタレットスライド２３とを備える。工具ホルダ２２は切削刃であるチップ２５を備えた切削工具であるバイト２４が取り付けられている。
【００１６】
上記加工装置６１には図示せぬＮＣ制御ユニットが設けられ、第一主軸台１、第二主軸台１１及びタレット２１を制御するようになっている。
【００１７】
次に上記旋盤装置６１で軸線方向に延びる軸部を有する被加工物としてのカムシャフト５１を加工する方法を説明する。このカムシャフト５１は、従来の加工装置における被加工物の一例として挙げたカムシャフト５１と同一の構造であるので、詳細な説明は省略する。まず、カムシャフト５１のカム軸５３の一端カム端部５６を第一チャック３の爪部４により把持し、続いてカム軸５３の他端カム端部５７を第二チャック１３の爪部１４で把持したのち、第一チャック３及び第二チャック１３はそれぞれカムシャフト５１のカム軸５３を軸線方向反中央方向へ僅かに引っ張り、引っ張り応力Ｐ１，Ｐ２をカム軸５３に付与する。このときワーク受け治具３２，３３は各主軸台１，１１のチャック３，１３と協動してカムシャフト５１を支持する。次いで第一主軸台１の第一電動モータ２により第一チャック３を介してカムシャフト５１を微速回転させる。続いてＮＣ制御ユニットがカムシャフト５１のカム軸５３の位置を検知し、そのデータによりタレット２１が移動して工具ホルダ２２に取り付けられたバイト２４のチップ２５がジャーナル駒５４に当接し、ジャーナル駒５４を切削する。ジャーナル駒５４はカム軸５３の他端カム端部５７側から一端カム端部５６側に向かって順次切削され、切削は完了する。
【００１８】
よって上記の如き加工方法によれば、カムシャフト５１のカム軸５３に軸線反中央方向への引っ張り応力Ｐ１，Ｐ２が付与された状態で軸部であるジャーナル駒５４に切削加工が施されるので、カム軸５３の曲げ剛性が高くなる。
【００１９】
又、上記の如き旋盤装置６１によれば、第一チャック３がカムシャフト５１のカム軸５３の一端カム端部５６を把持し、第二チャック１３がカムシャフト５１のカム軸５３の他端カム端部５７を把持したのち、各チャック３，１３がカム軸５３を軸線反中央方向に引っ張っるので、カム軸５３に軸線反中央方向への引っ張り応力Ｐ１，Ｐ２を付与した状態でカム軸５３を加工することができる。
【００２０】
なお、上記実施例では被加工物にカムシャフトを使用したが、カムシャフトに限定されるわけではなく、軸線方向に延びる軸部を有する被加工物全てに対応できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明の被加工物の加工方法によれば、軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の加工方法において、軸部に軸線反中央方向への引っ張り応力を付与した状態で軸部を加工するので、被加工物の軸部の曲げ剛性が高くなるため、軸部の加工時に切削刃が軸部に接触しても軸部が強く振動することがなく、精度が低下することはない。また、切削刃の寿命も向上する。
【００２２】
また、本発明の被加工物の加工装置によれば、軸線方向に延びる軸部を有する被加工物の軸部の加工装置であって、軸部の一端を把持する第一把持装置と軸部の他端を把持する第二把持装置とを備え、第一把持装置及び第二把持装置は軸部の一端及び他端を各々軸線反中央方向へ引っ張り可能なので、軸部に軸線方向への引っ張り応力を付与できるので、上記の加工方法を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による加工装置の正面図である。
【図２】本発明の実施例による加工装置で加工される被加工物の一例であるカムシャフトの断面正面図である。
【図３】従来の加工装置の正面図である。
【符号の説明】
３第一把持装置
１３第二把持装置
５１被加工物
５３軸部
５６一端
５７他端
Ｐ１引っ張り応力
Ｐ２引っ張り応力

Claims

軸線方向に延びる軸部（５３）を有する被加工物（５１）の加工方法において、前記軸部（５３）に軸線反中央方向への引っ張り応力（Ｐ１，Ｐ２）を付与した状態で前記軸部（５３）を加工することを特徴とする被加工物の加工方法。
軸線方向に延びる軸部（５３）を有する被加工物（５１）の軸部（５３）の加工装置（６１）であって、前記軸部（５３）の一端（５６）を把持する第一把持装置（３）と前記軸部（５３）の他端（５７）を把持する第二把持装置（１３）とを備え、前記第一把持装置（３）及び第二把持装置（１３）は前記軸部（５３）の一端（５６）及び他端（５７）を各々軸線反中央方向へ引っ張り可能であることを特徴とする加工装置。