JP2005034963A - Grinding device - Google Patents

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Kiyoshi Hasegawa
清 長谷川
Masahiko Iiizumi
雅彦 飯泉
Masahiro Komata
正博 小又
Takashi Ogino
崇 荻野
Tomohiro Kondo
智浩 近藤
Kazuo Takeda
和夫 武田
Takafumi Watanabe
孝文 渡辺
Yoshiyuki Senda
義之 千田
Yasushi Matsushita
靖志 松下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grinding device capable of further improving the surface roughness of works. <P>SOLUTION: This grinding device 10 has a work rotational driving unit 20 for rotatingly driving a crankshaft 50 as a work W having a working surface 51, a grinding wheel rotational driving unit 30 for rotatingly driving a grinding wheel 31 having an abrasive grain surface 32, and an oscillation unit 40 for imparting oscillation in the axial direction of the work to at least one of the work and the grinding wheel. Grinding work is performed while relatively oscillating the working surface of the work and the abrasive grain surface of the grinding wheel. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ワークの加工面を砥石により研削加工する研削装置に関するものである。   The present invention relates to a grinding apparatus for grinding a work surface of a workpiece with a grindstone.

加工面を有するワークを研削加工する場合には、砥石の砥粒面によって加工面を研削加工する研削装置が広く用いられている(例えば、特許文献1〜3参照。)。   When grinding a workpiece having a processed surface, a grinding apparatus for grinding the processed surface with an abrasive surface of a grindstone is widely used (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

一般的に、研削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、回転するワークの加工面に、回転する砥石の外周砥粒面を押圧して、加工面を研削加工している。   Generally, a grindstone in a grinding apparatus has a disk shape, and an abrasive grain surface is formed on a surface in a direction parallel to the rotation axis direction, that is, an outer peripheral surface. Then, the outer peripheral abrasive grain surface of the rotating grindstone is pressed against the processing surface of the rotating workpiece to grind the processing surface.

研削加工の方式には、砥石の砥粒面をワークの加工面に押付けるプランジ研削方式と、長物のワークを研削する場合のようにワークを軸線方向に移動させながら行うトラバース研削方式とがある。   There are two types of grinding methods: a plunge grinding method that presses the abrasive surface of the grindstone against the work surface of the workpiece, and a traverse grinding method that moves the workpiece in the axial direction as in the case of grinding a long workpiece. .

前記プランジ研削方式は、砥石をワークに押付けるために、砥粒面の凹凸形状がワークの加工面にそのまま転写される。このため、ワークの加工面には、ワークの軸線方向に対して直交する方向に研削スジが残り、面粗度を向上させることが難しいという問題がある。   In the plunge grinding method, in order to press the grindstone against the work, the uneven shape of the abrasive grain surface is transferred as it is onto the work surface of the work. For this reason, there is a problem in that it is difficult to improve the surface roughness because the grinding streaks remain on the work surface of the work in a direction orthogonal to the axial direction of the work.

一方、前記トラバース研削方式は、砥石とワークとが相対的に軸線方向に移動するため、プランジ研削方式に比べると面粗度を向上させることはできる。しかしながら、ワークの加工面には、ネジリード状の研削スジが残るので、面粗度の向上には限度がある。
特開平10−44031号公報 特開平6−246629号公報 特開平5−42477号公報
On the other hand, the traverse grinding method can improve the surface roughness as compared with the plunge grinding method because the grindstone and the workpiece relatively move in the axial direction. However, since a screw lead-shaped grinding streak remains on the work surface of the workpiece, there is a limit to the improvement of the surface roughness.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-44031 JP-A-6-246629 JP-A-5-42477

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、面粗度のさらなる向上を図り得る研削装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and an object thereof is to provide a grinding apparatus capable of further improving the surface roughness.

本発明の目的は、下記する手段により達成される。   The object of the present invention is achieved by the following means.

本発明は、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、
砥粒面を有する砥石を回転駆動する砥石回転駆動手段と、
前記ワークおよび前記砥石のうちの少なくとも一方に前記ワークの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーション手段と、を有し、
前記ワークの前記加工面および前記砥石の砥粒面を相対的にオシレーションさせながら研削加工する研削装置である。
The present invention comprises a workpiece rotation driving means for rotating a workpiece having a machining surface,
Grinding wheel rotation drive means for rotationally driving a grinding wheel having an abrasive surface;
Oscillation means for providing oscillation along the axial direction of the workpiece to at least one of the workpiece and the grindstone,
It is a grinding device that performs grinding while relatively oscillating the processing surface of the workpiece and the abrasive surface of the grindstone.

本発明に係る研削装置によれば、加工面の面粗度のさらなる向上を図ることができるという効果を奏する。   The grinding device according to the present invention produces an effect that the surface roughness of the processed surface can be further improved.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る研削装置10を示す概略構成図、図2は、研削装置10の要部を示す図、図3(A)は、砥石31の粒径および平均砥粒間隔Lの一例を示す図表、図3(B)は、砥石31の平均砥粒間隔Lの説明に供する図、図3(C)は、本実施形態での研削加工を示す概念図、図3(D)は、対比例に係るプランジ研削方式での研削加工を示す概念図である。また、図4は、研削加工されるワークWとしてのクランクシャフト50の一例を示す図である。なお、説明の便宜上、クランクシャフト50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において紙面に直交する方向)をY方向と定義し、X方向に対して直交する鉛直方向(図1において上下方向)をZ方向と定義する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a grinding apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a main part of the grinding apparatus 10, and FIG. 3 (A) is a grain size and average abrasive grains of a grindstone 31. A chart showing an example of the interval L, FIG. 3 (B) is a diagram for explaining the average abrasive grain interval L of the grindstone 31, and FIG. 3 (C) is a conceptual diagram showing grinding processing in the present embodiment, FIG. (D) is a conceptual diagram which shows the grinding process by the plunge grinding method which concerns on a proportional. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the crankshaft 50 as the workpiece W to be ground. For convenience of explanation, the axial direction of the crankshaft 50 (left-right direction in FIG. 1) is defined as the X direction, and the horizontal direction orthogonal to the X direction (direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1) is defined as the Y direction. The vertical direction (vertical direction in FIG. 1) perpendicular to the X direction is defined as the Z direction.

図1および図2を参照して本実施形態の研削装置10について概説すれば、加工面51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20(ワーク回転駆動手段20に相当する)と、砥粒面32を有する砥石31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30に相当する)と、ワークWおよび砥石31のうちの少なくとも一方にワークWの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーションユニット40(オシレーション手段40に相当する)と、を有している。そして、ワークWの加工面51および砥石31の砥粒面32を相対的にオシレーションさせながら、研削加工を実施している。   The grinding apparatus 10 of this embodiment will be outlined with reference to FIGS. 1 and 2. A work rotation drive unit 20 (corresponding to the work rotation drive means 20) that rotationally drives a work W having a machining surface 51, an abrasive Oscillation along the axial direction of the workpiece W is imparted to at least one of the workpiece W and the grinding wheel 31 and a grinding wheel rotation drive unit 30 (corresponding to the grinding wheel rotation driving means 30) that rotationally drives the grinding wheel 31 having the grain surface 32. And an oscillation unit 40 (corresponding to the oscillation means 40). Then, the grinding process is performed while relatively oscillating the machining surface 51 of the workpiece W and the abrasive grain surface 32 of the grindstone 31.

本実施形態におけるワークWは、加工面51における軸線方向に沿う少なくとも一の端部に、径方向外方に向けて突出する突出部が含まれている。この種のワークWとして、図4に示すように、クランクシャフト50を挙げることができ、クランクシャフト50におけるジャーナル部52やピン部53の外周面が、研削加工を施す加工面51となる。また、径方向外方に向けて突出するフランジ部54が突出部に相当する。   The workpiece W in the present embodiment includes a protruding portion that protrudes radially outward at at least one end portion along the axial direction of the processed surface 51. As this type of workpiece W, a crankshaft 50 can be cited as shown in FIG. 4, and the outer peripheral surfaces of the journal portion 52 and the pin portion 53 of the crankshaft 50 become a processing surface 51 on which grinding is performed. Further, the flange portion 54 protruding outward in the radial direction corresponds to the protruding portion.

以下、研削装置10について詳述する。   Hereinafter, the grinding device 10 will be described in detail.

図1を参照して、前記ワーク回転駆動ユニット20は、主軸21を回転自在に支持するヘッドストック22と、主軸21の先端に連結されクランクシャフト50の一端を把持するチャック23と、主軸21にベルト24を介して接続される主軸モータM1と、クランクシャフト50の他端を支持するセンタ25を備えるテールストック26と、を有している。クランクシャフト50は、主軸モータM1の回転動がベルト24および主軸21を介して伝達されて回転駆動される。ヘッドストック22およびテールストック26のそれぞれはY方向に沿ってスライド移動自在なテーブル27、28上に設けられ、これらテーブル27、28は、X方向に沿ってスライド移動自在なテーブル29上に配置されている。クランクシャフト50をヘッドストック22とテールストック26との間にセットしたり、クランクシャフト50を加工位置に移動したりするために、各テーブル27、28、29が移動される。   Referring to FIG. 1, the work rotation drive unit 20 includes a headstock 22 that rotatably supports a main shaft 21, a chuck 23 that is connected to the tip of the main shaft 21 and grips one end of a crankshaft 50, and a main shaft 21. It has a spindle motor M1 connected via a belt 24, and a tailstock 26 having a center 25 that supports the other end of the crankshaft 50. The crankshaft 50 is driven to rotate by transmitting the rotational movement of the main shaft motor M <b> 1 via the belt 24 and the main shaft 21. Each of the head stock 22 and the tail stock 26 is provided on tables 27 and 28 that are slidable along the Y direction. The tables 27 and 28 are arranged on a table 29 that is slidable along the X direction. ing. In order to set the crankshaft 50 between the head stock 22 and the tailstock 26, or to move the crankshaft 50 to the machining position, the tables 27, 28, 29 are moved.

図2を参照して、前記砥石31は、円盤形状を有し、外周面に砥粒面32が形成されている。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51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、図3(A)に示すように、粒度#140(平均粒径107μm)〜粒度#60(平均粒径252μm)の砥石31が使用される。なお、図3(A)は、使用する砥石31の一例を例示したにすぎず、本発明で使用する砥石31を限定するものではない。   Referring to FIG. 2, the grindstone 31 has a disk shape, and an abrasive grain surface 32 is formed on the outer peripheral surface. Examples of the abrasive grains include aluminum oxide, silicon carbide, diamond, and the like. The particle size of the abrasive grains is appropriately selected according to the surface properties (surface roughness) required for the processed surface 51. For example, as shown in FIG. 3A, a grindstone 31 having a particle size # 140 (average particle size 107 μm) to a particle size # 60 (average particle size 252 μm) is used. Note that FIG. 3A is merely an example of the grindstone 31 used, and does not limit the grindstone 31 used in the present invention.

砥石31は、粒度および砥粒集中度によって、砥粒33の平均砥粒間隔L(図3(B)参照)が異なってくる。図3(A)に示される範囲の砥石31では、平均砥粒間隔Lは、107μm(粒度#140(平均粒径107μm)、砥粒集中度が200のとき)〜1008μm(粒度#60(平均粒径252μm)、砥粒集中度が50のとき)である。なお、「砥粒集中度が200のとき」とは、砥粒33を最大限にいれて、砥粒33同士がくっついた状態を指しており、実際の砥石31は、砥粒率を50%(砥粒集中度が100)程度にしたものが多い。また、平均砥粒間隔Lは計算上の値であり、実際の砥粒間隔Lには多少のばらつきがある。   The grindstone 31 differs in the average abrasive grain interval L (see FIG. 3B) of the abrasive grains 33 depending on the grain size and the degree of abrasive grain concentration. In the grindstone 31 in the range shown in FIG. 3 (A), the average abrasive grain interval L is 107 μm (grain size # 140 (average grain size 107 μm), when the abrasive grain concentration is 200) to 1008 μm (grain size # 60 (average). Particle diameter 252 μm) and the abrasive concentration is 50). “When the abrasive grain concentration is 200” means that the abrasive grains 33 are put in the maximum and the abrasive grains 33 are adhered to each other. The actual grindstone 31 has an abrasive grain ratio of 50%. Many of them have an abrasive concentration of about 100. In addition, the average abrasive grain interval L is a calculated value, and the actual abrasive grain interval L varies somewhat.

図2を参照して、前記砥石回転駆動ユニット30は、砥石31の回転軸34上に連結されるスピンドル35と、当該スピンドル35を回転する砥石用モータM2と、を有している。スピンドル35は、クランクシャフト50の軸線Oと平行に配置されている。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図示しない砥石テーブル上に配置され、また、Z方向に沿ってスピンドルの位置が調整自在となっている。砥石テーブルをX方向およびY方向に調節移動し、Z方向にスピンドルの位置を調整することにより、砥石31の位置が調整される。   Referring to FIG. 2, the grindstone rotation drive unit 30 includes a spindle 35 connected on a rotation shaft 34 of the grindstone 31, and a grindstone motor M <b> 2 that rotates the spindle 35. The spindle 35 is disposed in parallel with the axis O of the crankshaft 50. The grindstone rotation drive unit 30 is disposed on a grindstone table (not shown) that is slidable along the X and Y directions, and the position of the spindle can be adjusted along the Z direction. The position of the grindstone 31 is adjusted by adjusting and moving the grindstone table in the X and Y directions and adjusting the position of the spindle in the Z direction.

図1を参照して、前記オシレーションユニット40は、テーブル29の端面に当接する偏心回転体41と、偏心回転体41を回転駆動するオシレーション用モータM3と、を有している。オシレーションユニット40には、テーブル29の端面と偏心回転体41とを常時当接させるためにテーブル29を偏心回転体41に向けて押圧する弾発力を付勢するバネなどの弾性手段42が設けられている。オシレーションの振幅は、オシレーション用モータM3の軸心に対する偏心回転体41の偏心量に基づいて定まる。例えば、偏心量を約0.5mmに設定すると、オシレーションの振幅は約1mmとなり、偏心量を約1mmに設定すると、オシレーションの振幅は約2mmとなる。偏心回転体41の偏心量は、例えば調整プレート(図示せず)の挿入枚数を変えるなどの公知の手段により調整自在となっている。   Referring to FIG. 1, the oscillation unit 40 includes an eccentric rotator 41 that abuts the end surface of the table 29, and an oscillation motor M <b> 3 that rotationally drives the eccentric rotator 41. The oscillation unit 40 includes elastic means 42 such as a spring that biases the elastic force that presses the table 29 toward the eccentric rotator 41 so that the end surface of the table 29 and the eccentric rotator 41 are always in contact with each other. Is provided. The oscillation amplitude is determined based on the amount of eccentricity of the eccentric rotating body 41 with respect to the axis of the oscillation motor M3. For example, when the amount of eccentricity is set to about 0.5 mm, the amplitude of oscillation is about 1 mm, and when the amount of eccentricity is set to about 1 mm, the amplitude of oscillation is about 2 mm. The amount of eccentricity of the eccentric rotating body 41 can be adjusted by a known means such as changing the number of inserted adjustment plates (not shown).

オシレーションユニット40が付与するオシレーションの幅つまり振幅は、使用する砥石31の平均砥粒間隔L以上であることが好ましい。オシレーションの幅を砥石31の平均砥粒間隔L以上に設定すれば、砥粒面32の凹凸形状が加工面51に転写されると加工面51に残存することになる凸部分55(図3(D)参照)を、個々の砥粒33の相対的な動きによって除去することができるからである。図3(A)に示した範囲の砥石31では、実際の平均砥粒間隔Lに多少のばらつきがあることを考慮しても、オシレーションの幅を1mm(1000μm)以上に設定すれば、個々の砥粒33の相対的な動きによって、加工面51に残存することになる凸部分55を除去することが可能となる。   It is preferable that the oscillation width, that is, the amplitude provided by the oscillation unit 40 is equal to or greater than the average abrasive grain interval L of the grindstone 31 to be used. If the width of the oscillation is set to be equal to or greater than the average abrasive interval L of the grindstone 31, the convex portion 55 (FIG. 3) that remains on the processed surface 51 when the uneven shape of the abrasive surface 32 is transferred to the processed surface 51. This is because (see (D)) can be removed by the relative movement of the individual abrasive grains 33. In the grindstone 31 in the range shown in FIG. 3 (A), even if there is some variation in the actual average grain interval L, if the oscillation width is set to 1 mm (1000 μm) or more, individual Due to the relative movement of the abrasive grains 33, it is possible to remove the convex portions 55 that will remain on the processed surface 51.

さらに、オシレーションユニット40が付与するオシレーションの単位時間当たりのサイクル数つまりオシレーション速度は、ワーク形状、ベースとなる研削条件(ワーク回転速度や砥石回転速度)、要求される面粗度などによって決められるため、一義的に決まるものではないが、100〜900サイクル/分の間で選定するのが現実的であり、かつ、この範囲であれば十分な効果を得ることができる。   Furthermore, the number of cycles per unit time of the oscillation given by the oscillation unit 40, that is, the oscillation speed depends on the workpiece shape, the basic grinding conditions (workpiece rotation speed and wheel rotation speed), the required surface roughness, etc. Since it is determined, it is not uniquely determined, but it is realistic to select between 100 to 900 cycles / minute, and a sufficient effect can be obtained within this range.

コントローラ60は、各モータM1、M2、M3の作動を制御する。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Vwが所望の速度に設定され、砥石用モータM2の回転速度を変えることにより、砥石回転速度Vgが所望の速度に設定され、オシレーション用モータM3の回転速度を変えることにより、オシレーション速度Voが所望の速度に設定される。また、コントローラ60は、砥石テーブル、テーブル27、28、29、スピンドル35の位置を移動するための図示しないモータ群の作動も制御する。   The controller 60 controls the operation of each motor M1, M2, M3. By changing the rotational speed of the spindle motor M1, the workpiece rotational speed Vw is set to a desired speed, and by changing the rotational speed of the grinding wheel motor M2, the grinding wheel rotational speed Vg is set to a desired speed. By changing the rotation speed of the motor M3, the oscillation speed Vo is set to a desired speed. The controller 60 also controls the operation of a motor group (not shown) for moving the positions of the grindstone table, the tables 27, 28, 29 and the spindle 35.

次に、本実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

まず、ヘッドストック22とテールストック26との間にクランクシャフト50を支持する。ジャーナル部52またはピン部53の加工面51に砥粒面32が接触するように、砥石回転駆動ユニット30を移動する。   First, the crankshaft 50 is supported between the headstock 22 and the tailstock 26. The grindstone rotation drive unit 30 is moved so that the abrasive grain surface 32 contacts the processed surface 51 of the journal portion 52 or the pin portion 53.

オシレーションユニット40のオシレーション用モータM3によりクランクシャフト50に軸方向に沿うオシレーションを付与しつつ、ワーク回転駆動ユニット20の主軸モータM1によりクランクシャフト50を軸中心で回転し、砥石回転駆動ユニット30の砥石用モータM2により砥石31を回転する。   While the oscillation motor M3 of the oscillation unit 40 gives the crankshaft 50 oscillation in the axial direction, the spindle motor M1 of the work rotation drive unit 20 rotates the crankshaft 50 about the axis, thereby rotating the grindstone rotation drive unit. The grindstone 31 is rotated by 30 grindstone motor M2.

付与するオシレーションの振幅は、砥石31の平均砥粒間隔Lよりも大きい、例えば、1mm(1000μm)に設定する。また、オシレーション速度Voは、100〜900サイクル/分に設定する。   The amplitude of the oscillation to be applied is set to be larger than the average abrasive grain interval L of the grindstone 31, for example, 1 mm (1000 μm). The oscillation speed Vo is set to 100 to 900 cycles / minute.

そして、回転するとともにオシレーションが付与されたクランクシャフト50に、回転する砥石31を押圧すると、加工面51および砥粒面32が相対的にオシレーションしながら、加工面51が砥粒面32により研削加工される。   Then, when the rotating grindstone 31 is pressed against the crankshaft 50 that is rotated and given oscillation, the processing surface 51 and the abrasive surface 32 are relatively oscillated while the processing surface 51 is caused by the abrasive surface 32. Grinded.

クランクシャフト50が有する複数のジャーナル部52またはピン部53に対する研削加工が完了すると、砥石回転駆動ユニット30を後退移動し、クランクシャフト50を取り出し可能な状態とする。クランクシャフト50を取り出した後、他のクランクシャフト50をセットすれば、同様の研削加工を開始することができる。   When the grinding process for the plurality of journal portions 52 or pin portions 53 included in the crankshaft 50 is completed, the grindstone rotation drive unit 30 is moved backward so that the crankshaft 50 can be taken out. If another crankshaft 50 is set after taking out the crankshaft 50, the same grinding process can be started.

図3(D)に示すように、プランジ研削方式で研削加工を施す対比例にあっては、砥粒面の凹凸形状がワークWの加工面56にそのまま転写され、加工面56に凸部分55が残存することになる。このため、加工面56には、ワークWの軸線方向に対して直交する方向に研削スジが残り、面粗度を向上させることが難しい。面粗度を高めるために平均粒径が小さい砥粒を用いることが考えられるが、この場合には、砥石の目詰まりが発生し易く、切れ味の低下や研削焼けを招く虞がある。   As shown in FIG. 3 (D), when the grinding is performed by the plunge grinding method, the uneven shape of the abrasive grain surface is directly transferred to the processed surface 56 of the workpiece W, and the convex portion 55 is formed on the processed surface 56. Will remain. For this reason, grinding streaks remain on the machining surface 56 in a direction perpendicular to the axial direction of the workpiece W, and it is difficult to improve the surface roughness. In order to increase the surface roughness, it is conceivable to use abrasive grains having a small average particle diameter. However, in this case, clogging of the grindstone is likely to occur, and there is a possibility that sharpness is reduced and grinding burn is caused.

これに対して本実施形態の研削装置10にあっては、図3(C)に矢印で示されるように、クランクシャフト50に軸方向に沿うオシレーションを付与してあるため、ワークWに対する砥粒33の軌跡が図中左右方向に相対的にずれることになる。この砥粒33の相対的な動きにより、砥粒面32の形状が転写されると加工面51に残存することになる凸部分55が除去される。しかも、研削加工に伴って形成される研削スジは、トラバース研削方式の場合のようなネジリード状とはならず、個々の砥粒33によって描かれるウェーブ状の研削スジが相互に重なってクロスハッチ状となる。これらの結果、ジャーナル部52やピン部53などの加工面51の面粗度が著しく向上することになる。   On the other hand, in the grinding apparatus 10 according to the present embodiment, as indicated by an arrow in FIG. 3C, the crankshaft 50 is given oscillation along the axial direction. The trajectory of the grains 33 is relatively shifted in the left-right direction in the figure. Due to the relative movement of the abrasive grains 33, the convex portions 55 that remain on the processed surface 51 when the shape of the abrasive grain surface 32 is transferred are removed. Moreover, the grinding streaks that are formed along with the grinding process are not screw-leaded as in the case of the traverse grinding method, but wave-shaped grinding streaks drawn by the individual abrasive grains 33 overlap each other to form a cross hatch. It becomes. As a result, the surface roughness of the processed surface 51 such as the journal portion 52 and the pin portion 53 is remarkably improved.

クランクシャフト50のジャーナル部52やピン部53の両側には、フランジ部54などが存在している。このフランジ部54は、ワークWをトラバースしたときに、砥石31と衝突する障害物となる。このため、トラバース研削方式を実施できず、従来では、プランジ研削せざるを得ず、面粗度の向上が阻害されていた。このような場合でも、本実施形態の研削装置10にあっては、クランクシャフト50に軸方向に沿うオシレーションを付与してあるため、トラバース研削方式を実施できない場合であっても、ジャーナル部52やピン部53の面粗度の向上を容易に図ることが可能となる。   On both sides of the journal portion 52 and the pin portion 53 of the crankshaft 50, there are flange portions 54 and the like. The flange portion 54 becomes an obstacle that collides with the grindstone 31 when the workpiece W is traversed. For this reason, the traverse grinding method cannot be performed, and conventionally, plunge grinding has to be performed, and improvement in surface roughness has been hindered. Even in such a case, in the grinding apparatus 10 of the present embodiment, since the oscillation along the axial direction is given to the crankshaft 50, even if the traverse grinding method cannot be performed, the journal portion 52 is provided. In addition, the surface roughness of the pin portion 53 can be easily improved.

さらに、オシレーションの振幅は、砥石31の平均砥粒間隔L以上の、例えば、1mm(1000μm)としたため、前記凸部分55が確実に除去される。しかも、クロスハッチ状の研削スジがより細かなものとなる。したがって、加工面51は、より細かな表面粗さに形成される。   Furthermore, since the oscillation amplitude is set to, for example, 1 mm (1000 μm) which is equal to or greater than the average abrasive grain interval L of the grindstone 31, the convex portion 55 is reliably removed. In addition, the cross-hatched grinding streak becomes finer. Therefore, the processed surface 51 is formed with finer surface roughness.

なお、研削加工において研削スジをクロスハッチ状とするためには、砥粒33を加工面51を斜めに走らせ、斜めの研削条痕を付けることが必要である。そのためには、砥粒33がある程度の時間継続して加工面51に接触し、切り屑の長さが約0.5〜3mmになることが必要である。一般的な研削条件の場合には、切り屑長さは上記の長さとなるが、砥粒切込量が極端に浅かったり、ワークWの周速度が極端に遅かったりあるいは極端に速かったりすると、切り屑長さは上記の長さとならない。   In addition, in order to make a grinding stripe into a cross hatch shape in the grinding process, it is necessary to run the abrasive grains 33 obliquely on the processed surface 51 and to provide oblique grinding striations. For this purpose, it is necessary that the abrasive grains 33 continue to contact the processing surface 51 for a certain period of time and the length of the chips is about 0.5 to 3 mm. In the case of general grinding conditions, the chip length is the above length, but when the abrasive grain cutting amount is extremely shallow, the peripheral speed of the workpiece W is extremely slow, or extremely fast, The chip length is not the above length.

研削時におけるワークWの周速度は、砥石31の周速度の1/50〜1/200、一般的には、1(ワークW)/100(砥石31)程度の周速度比に設定されている。例えば、砥石31の周速度が3000m/分の場合には、ワークWの周速度は30m/分に設定される。   The peripheral speed of the workpiece W during grinding is set to a peripheral speed ratio of about 1/50 to 1/200 of the peripheral speed of the grindstone 31, generally about 1 (work W) / 100 (grindstone 31). . For example, when the peripheral speed of the grindstone 31 is 3000 m / min, the peripheral speed of the workpiece W is set to 30 m / min.

このような研削条件で研削条痕が斜めになるように、ワークWおよび砥石31をワークWの軸線方向に相対的にオシレーションさせることになる。研削スジの傾斜角を大きくするためには、オシレーションの単位時間当たりのサイクル数つまりオシレーション速度Voは速い方がよく、前述した100〜900サイクル/分の間で選定する必要がある。単位時間あたりの加工面51に対する作用砥粒数を増大させて研削加工時間を短縮する観点からも、オシレーション速度Voは速い方がよい。   Under such grinding conditions, the workpiece W and the grindstone 31 are relatively oscillated in the axial direction of the workpiece W so that the grinding striations are inclined. In order to increase the inclination angle of the grinding stripe, the number of cycles per unit time of oscillation, that is, the oscillation speed Vo, should be fast, and should be selected between 100 to 900 cycles / min. From the viewpoint of shortening the grinding time by increasing the number of working abrasive grains per unit time on the work surface 51, the oscillation speed Vo is preferably high.

また、オシレーション速度Voが同じであれば、研削スジの傾斜角を大きくするためには、オシレーションの振幅は可能な限り大きい方がよい。オシレーションの振幅に上限はないものの、ワークWまたは砥石31を軸方向に高速で、かつ、大きくオシレーションさせようとすると、オシレーション用の設備が大掛かりなものとなり、設備費の高騰を招いてしまう。したがって、オシレーションの振幅としては、約1mm〜2mm以下に設定するのが現実的である。   Further, if the oscillation speed Vo is the same, the oscillation amplitude should be as large as possible in order to increase the inclination angle of the grinding stripe. Although there is no upper limit to the oscillation amplitude, if the workpiece W or the grindstone 31 is to be oscillated at a high speed in the axial direction, the equipment for the oscillation becomes large and the equipment cost increases. End up. Therefore, it is realistic to set the oscillation amplitude to about 1 mm to 2 mm or less.

振幅約1mm〜2mm、100〜900サイクル/分のオシレーションを付加するオシレーションユニット40は機械加工装置などに広く適用されており、この技術を用いれば、設備費の高騰を招くことがない。   The oscillation unit 40 for adding oscillation of about 1 mm to 2 mm and amplitude of 100 to 900 cycles / min is widely applied to machining devices and the like. If this technology is used, the equipment cost will not increase.

以上説明したように、上述した実施形態の研削装置10によれば、加工面51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20と、砥粒面32を有する砥石31を回転駆動する砥石回転駆動ユニット30と、ワークWに当該ワークWの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーションユニット40と、を有し、ワークWの加工面51および砥石31の砥粒面32を相対的にオシレーションさせながら研削加工するので、砥粒33の相対的な動きにより、砥粒面32形状が転写されると加工面51に残存することになる凸部分55が除去され、しかも、研削加工に伴って形成される研削スジは、個々の砥粒33によって描かれる研削スジが相互に重なってクロスハッチ状となる。これらの結果、加工面51の面粗度のさらなる向上を図ることが可能となる。   As described above, according to the grinding apparatus 10 of the above-described embodiment, the workpiece rotation driving unit 20 that rotationally drives the workpiece W having the processed surface 51 and the grindstone rotation that rotationally drives the grindstone 31 having the abrasive grain surface 32. The drive unit 30 and an oscillation unit 40 that imparts oscillation to the workpiece W along the axial direction of the workpiece W. The machining surface 51 of the workpiece W and the abrasive grain surface 32 of the grindstone 31 are relatively oscillated. Since the grinding process is performed, the convex portion 55 that remains on the processing surface 51 when the shape of the abrasive grain surface 32 is transferred is removed by the relative movement of the abrasive grains 33. The grinding streaks formed in this manner are cross-hatched by overlapping the grinding streaks drawn by the individual abrasive grains 33 with each other. As a result, the surface roughness of the processed surface 51 can be further improved.

また、オシレーションユニット40が付与するワークWの軸線方向に沿うオシレーションの幅は、砥石31の平均砥粒間隔L以上であるので、前記凸部分55が確実に除去され、しかも、クロスハッチ状の研削スジがより細かなものとなる。したがって、加工面51をより細かな表面粗さに形成することが可能となる。   Moreover, since the width of the oscillation along the axial direction of the workpiece W provided by the oscillation unit 40 is equal to or greater than the average abrasive grain interval L of the grindstone 31, the convex portion 55 is surely removed, and the cross hatch shape is obtained. The grinding streaks of this will be finer. Therefore, the processed surface 51 can be formed with finer surface roughness.

また、オシレーションユニット40が付与するワークWの軸線方向に沿うオシレーションの単位時間当たりのサイクル数は、100〜900サイクル/分であるので、オシレーションユニット40に関する設備費の高騰を招くことがない。   Further, since the number of cycles per unit time of the oscillation along the axial direction of the workpiece W provided by the oscillation unit 40 is 100 to 900 cycles / minute, the equipment cost related to the oscillation unit 40 may increase. Absent.

また、ワークWは、加工面51における軸線方向に沿う少なくとも一の端部に、径方向外方に向けて突出する突出部が含まれており、当該突出部に砥石31が衝突するためにトラバース研削方式を実施できない場合であっても、加工面51の面粗度の向上を図ることが可能となる。   In addition, the workpiece W includes a protruding portion that protrudes outward in the radial direction at at least one end portion along the axial direction of the processing surface 51, and the traverse because the grindstone 31 collides with the protruding portion. Even when the grinding method cannot be performed, the surface roughness of the processed surface 51 can be improved.

また、ワークWの加工面51は、クランクシャフト50のジャーナル部52やピン部53である。これら加工面51の両側に径方向外方に向けて突出するフランジ部54などが含まれており、当該フランジ部54などに砥石31が衝突するためにトラバース研削方式を実施できない場合であっても、ジャーナル部52やピン部53の面粗度の向上を容易に図ることが可能となる。   Further, the work surface 51 of the workpiece W is a journal portion 52 or a pin portion 53 of the crankshaft 50. Even when these processing surfaces 51 include flange portions 54 and the like that protrude radially outward, and the grinding wheel 31 collides with the flange portions 54 and the like, the traverse grinding method cannot be performed. The surface roughness of the journal part 52 and the pin part 53 can be easily improved.

(改変例)
ワークWおよびその加工面51は、クランクシャフト50のジャーナル部52やピン部53のように断面真円の円筒外周面に限定されるものではない。本発明は、例えば、カムシャフトのカムロブ部のように断面非真円の円弧状の加工面や、円筒体の内周加工面を研削加工する研削装置にも適用できることはいうまでもない。
(Modification example)
The workpiece W and its processed surface 51 are not limited to a cylindrical outer peripheral surface having a perfect circle cross section like the journal portion 52 and the pin portion 53 of the crankshaft 50. Needless to say, the present invention can also be applied to a grinding apparatus that grinds an arc-shaped machining surface having a non-circular cross section, such as a cam lobe portion of a camshaft, or an inner circumferential machining surface of a cylindrical body.

外周面に砥粒面32を有する砥石31を例示したが、回転軸に直交する方向の面に砥粒面を形成した砥石を用いることもできる。   Although the grindstone 31 having the abrasive grain surface 32 on the outer peripheral surface has been illustrated, a grindstone having an abrasive grain surface formed on a plane perpendicular to the rotation axis can also be used.

砥石31を砥石用モータM2により直接回転駆動する形態の砥石回転駆動ユニット30を示したが、砥石31の回転軸34と砥石用モータM2とをベルトを介して接続する形態でもよい。   Although the grindstone rotation drive unit 30 is shown in which the grindstone 31 is directly driven to rotate by the grindstone motor M2, the rotation shaft 34 of the grindstone 31 and the grindstone motor M2 may be connected via a belt.

図示例のオシレーションユニット40ではテーブル29にオシレーションを付与してワークWにオシレーションを付与しているが、ワークWを支持する主軸21にオシレーションを付与してもよい。また、ワークWにオシレーションを付与する場合に限られず、砥石31にオシレーションを付与したり、ワークWおよび砥石31の両者にオシレーションを付与したりしてもよい。オシレーションを発生させる機構も偏心回転体41を用いたものに限定されず、例えば、超音波加振機を用いてもよい。   In the illustrated oscillation unit 40, the oscillation is given to the table 29 and the workpiece W is given the oscillation. However, the oscillation may be given to the main shaft 21 that supports the workpiece W. Moreover, it is not restricted to giving an oscillation to the workpiece | work W, You may give an oscillation to the grindstone 31, or you may give an oscillation to both the workpiece | work W and the grindstone 31. FIG. The mechanism for generating oscillation is not limited to that using the eccentric rotating body 41, and for example, an ultrasonic vibrator may be used.

オシレーションの幅は、使用する砥石31の平均砥粒間隔Lとの関連において定めることができ、常に1mm(1000μm)以上に設定しなければならないものではない。例えば、図3(A)に例示した粒度#140(平均粒径107μm)、砥粒集中度が100の砥石31を使用する場合にあっては、オシレーションの幅を214μm以上に設定すればよい。さらに、図3(A)に例示した砥石31以外の砥石を使用する場合には、当該使用する砥石の平均砥粒間隔L以上にオシレーションの幅を設定すればよい。   The width of the oscillation can be determined in relation to the average abrasive grain interval L of the grindstone 31 to be used, and does not always have to be set to 1 mm (1000 μm) or more. For example, in the case of using the grindstone 31 having the particle size # 140 (average particle size 107 μm) exemplified in FIG. 3A and the abrasive concentration 100, the oscillation width may be set to 214 μm or more. . Furthermore, when using a grindstone other than the grindstone 31 illustrated in FIG. 3A, the oscillation width may be set to be equal to or greater than the average abrasive grain interval L of the grindstone used.

トランスバース研削方式に、オシレーションをさらに付加することも可能である。   Oscillation can be further added to the transverse grinding method.

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、本発明に係る研削装置10は、砥石31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。この点で、本明細書における「研削」という用語は、荒加工のみならず、仕上げ加工を慣習的に指す「研磨」をも含む概念と理解されなければならない。   Conventionally, the term “grinding” refers to roughing, and the term “polishing” refers to finishing. However, the grinding apparatus 10 according to the present invention selects roughening by selecting the grain size of the grindstone 31. It can be applied to both processing and finishing. In this respect, the term “grinding” in the present specification should be understood as a concept including not only roughing but also “polishing” which conventionally refers to finishing.

研削装置は、ワークの加工面を砥石により研削加工する用途に適用できる。   The grinding apparatus can be applied to a purpose of grinding a work surface of a workpiece with a grindstone.

本発明の実施形態に係る研削装置を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing a grinding device concerning an embodiment of the present invention. 研削装置の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of a grinding device. 図3(A)は、砥石の粒径および平均砥粒間隔の一例を示す図表、図3(B)は、砥石の平均砥粒間隔の説明に供する図、図3(C)は、本実施形態での研削加工を示す概念図、図3(D)は、対比例に係るプランジ研削方式での研削加工を示す概念図である。3A is a chart showing an example of the grindstone particle size and average abrasive grain spacing, FIG. 3B is a diagram for explaining the average abrasive grain spacing of the grindstone, and FIG. 3C is the present embodiment. FIG. 3D is a conceptual diagram showing grinding in a plunge grinding method according to the proportional method. 研削加工されるワークとしてのクランクシャフトの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the crankshaft as a workpiece | work which is ground.

符号の説明Explanation of symbols

10 研削装置、
20 ワーク回転駆動ユニット(ワーク回転駆動手段)、
21 主軸、
30 砥石回転駆動ユニット(砥石回転駆動手段)、
31 砥石、
32 砥粒面、
40 オシレーションユニット(オシレーション手段)、
41 偏心回転体、
50 クランクシャフト、
51 加工面、
52 ジャーナル部、
53 ピン部、
54 フランジ部(突出部)、
L 平均砥粒間隔、
M1 主軸モータ、
M2 砥石用モータ、
M3 オシレーション用モータ、
W ワーク。
10 grinding equipment,
20 Work rotation drive unit (work rotation drive means),
21 spindle,
30 grinding wheel rotation drive unit (grinding wheel rotation drive means),
31 Whetstone,
32 Abrasive surface,
40 Oscillation unit (oscillation means),
41 Eccentric rotating body,
50 crankshaft,
51 machined surface,
52 Journal part,
53 pin part,
54 Flange (projection),
L Average abrasive spacing,
M1 spindle motor,
M2 grinding wheel motor,
M3 oscillation motor,
W Work.

Claims (5)

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、
砥粒面を有する砥石を回転駆動する砥石回転駆動手段と、
前記ワークおよび前記砥石のうちの少なくとも一方に前記ワークの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーション手段と、を有し、
前記ワークの前記加工面および前記砥石の砥粒面を相対的にオシレーションさせながら研削加工する研削装置。
A workpiece rotation driving means for rotating and driving a workpiece having a machining surface;
Grinding wheel rotation drive means for rotationally driving a grinding wheel having an abrasive surface;
Oscillation means for providing oscillation along the axial direction of the workpiece to at least one of the workpiece and the grindstone,
A grinding apparatus that performs grinding while relatively oscillating the processed surface of the workpiece and the abrasive surface of the grindstone.
前記オシレーション手段が付与する前記ワークの軸線方向に沿うオシレーションの幅は、前記砥石の平均砥粒間隔以上であることを特徴とする請求項1に記載の研削装置。   The grinding apparatus according to claim 1, wherein the oscillation width along the axial direction of the workpiece provided by the oscillation means is equal to or greater than an average abrasive grain interval of the grindstone. 前記オシレーション手段が付与する前記ワークの軸線方向に沿うオシレーションの単位時間当たりのサイクル数は、100〜900サイクル/分であることを特徴とする請求項1に記載の研削装置。   The grinding apparatus according to claim 1, wherein the number of cycles per unit time of oscillation along the axial direction of the workpiece provided by the oscillation means is 100 to 900 cycles / minute. 前記ワークは、前記加工面における前記軸線方向に沿う少なくとも一の端部に、径方向外方に向けて突出する突出部が含まれていることを特徴とする請求項1に記載の研削装置。   The grinding apparatus according to claim 1, wherein the workpiece includes a protruding portion protruding radially outward at at least one end portion along the axial direction on the processing surface. 前記ワークの前記加工面は、クランクシャフトのジャーナル部やピン部であることを特徴とする請求項1に記載の研削装置。   The grinding apparatus according to claim 1, wherein the machining surface of the workpiece is a journal portion or a pin portion of a crankshaft.
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