JP2005349526A - Lapping machining device and lapping machining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークの加工面を砥粒付きのラッピングフィルムによりフィルムラッピング加工(以下単にラッピング加工)するラッピング加工装置とラッピング加工方法に関する。 The present invention relates to a lapping apparatus and a lapping process method for film lapping (hereinafter simply referred to as lapping) of a work surface of a workpiece with a lapping film with abrasive grains.
例えば、車両のエンジン部品であるカムシャフトのカムロブ部やジャーナル部あるいはクランクシャフトのジャーナル部や揺動ピン部等のような断面円弧状の外周面を有するワークを仕上げ加工する場合は、最近、一面に砥粒が設けられた帯状をした長尺なラッピングフィルムを用いてラッピング加工している。 For example, when finishing a work having an outer peripheral surface with a circular arc cross section such as a cam lobe part or a journal part of a camshaft which is an engine part of a vehicle or a journal part or a swing pin part of a crankshaft, Wrapping is performed using a long wrapping film in the form of a belt provided with abrasive grains.
このラッピング加工は、ワークの加工面をラッピングフィルムで覆い、対向配置された凹シューによりラッピングフィルムを背面側から押圧し、ラッピングフィルムをワークに押付けた状態でワークに回転を与えると同時に、ワークを軸方向にオシレーション(振動)し、ラッピングフィルムの砥粒面でワークを加工する超仕上げ加工である(例えば、下記特許文献1参照。)。
In this lapping process, the work surface of the work is covered with a lapping film, the lapping film is pressed from the back side by a concave shoe arranged oppositely, and the work is simultaneously rotated while the lapping film is pressed against the work. This is super-finishing that oscillates (vibrates) in the axial direction and processes the workpiece with the abrasive surface of the lapping film (see, for example,
このようなラッピング加工では、ワークの軸方向に沿う加工面の形状が中凹状になる傾向がある。ワークを軸方向に往復動させるオシレーションを行なうと、ラッピングフィルムの砥粒面は、往復動するワークのエッジ部からダメージを受けて砥粒が早く摩耗したり剥離することになる。砥粒の摩耗や剥離は、ワークのエッジ部が当るラッピングフィルムの両外側縁部で生じ、ラッピングフィルムの両外側縁部での作用砥粒数が中央部の作用砥粒数より少なくなる。この結果、ワークの加工面の除去量が両端部に比べて中央部が相対的に増加し、ワークの軸線方向に沿う加工面の形状が略中凹形状になる。 In such lapping processing, the shape of the processed surface along the axial direction of the workpiece tends to be a concave shape. When the oscillation for reciprocating the workpiece in the axial direction is performed, the abrasive grain surface of the wrapping film is damaged from the edge portion of the reciprocating workpiece and the abrasive grains are quickly worn or peeled off. The abrasion and peeling of the abrasive grains occur at both outer edges of the wrapping film where the edge portion of the workpiece hits, and the number of working abrasive grains at both outer edges of the wrapping film is smaller than the number of working abrasive grains at the center. As a result, the removal amount of the work surface of the workpiece is relatively increased in the center portion as compared with both end portions, and the shape of the work surface along the axial direction of the work becomes a substantially concave shape.
例えば、中凹形状に偏摩耗したカムロブ部を用いてバルブリフターを作動させると、カムロブ部に作用する各バルブリフターの荷重バランスが崩れ、各バルブリフターが均一に作動せず、エンジンの作動特性が変化する虞がある。 For example, if a valve lifter is operated using a cam lobe part that is unevenly worn in a concave shape, the load balance of each valve lifter acting on the cam lobe part is lost, and each valve lifter does not operate uniformly, resulting in engine operating characteristics. May change.
また、ワーク加工面の中凹形状は、顕微鏡などにより拡大視すると、所定の曲率半径を有するきれいな円弧ではなく、比較的大きな凹部間に小さい凸部が複数存在する凹状であり、加工面に要求される所望の真直度や面粗度を得ることはできない。 In addition, when the workpiece work surface is magnified with a microscope or the like, it is not a clean circular arc with a predetermined radius of curvature, but a concave shape with a plurality of small protrusions between relatively large recesses. The desired straightness and surface roughness cannot be obtained.
特に、カムシャフトにより直接バルブリフターを作動させる直動式の動弁システムでは、カムシャフトとバルブリフターとの間に作用する摩擦力が、燃費に直接影響することから、摩擦力の低減が極めて重要であるが、最も摩擦力が発生するカムロブ部のトップ部付近が、前記小さい凸部を有する中凹形状となると、小さい凸部が平滑なバルブリフターに当接し、局部的に面圧が上がり、摩擦力が増大し、より円滑な作動が期待できない虞がある。 In particular, in a direct-acting valve system in which the valve lifter is operated directly by the camshaft, the frictional force acting between the camshaft and the valve lifter directly affects the fuel consumption, so reducing the frictional force is extremely important. However, when the vicinity of the top portion of the cam lobe portion where the most frictional force is generated has a concave shape having the small convex portion, the small convex portion comes into contact with a smooth valve lifter, and the surface pressure increases locally. There is a possibility that the frictional force increases and a smoother operation cannot be expected.
この結果、カムロブ部の中心部分にバルブリフターの荷重が掛かる中凸状のカムロブ部とすることが好ましいことになるが、このような中凸状のカムロブ部を成形するに当って、ラッピングフィルムにより超仕上げ加工を行なう前に、カムノーズ部あるいはトップ部付近を中凸状、いわゆるクラウニング形状に成形することもある。しかし、この成形加工は、別途砥石を使用する設備が必要となり、コスト的な面で好ましくない。 As a result, it is preferable that the center portion of the cam lobe is a middle convex cam lobe where the load of the valve lifter is applied. In forming such a middle convex cam lobe, a wrapping film is used. Before the superfinishing process, the cam nose portion or the vicinity of the top portion may be formed into a middle convex shape, so-called crowning shape. However, this molding process is not preferable in terms of cost because it requires a separate facility for using a grindstone.
そこで、最近では、シューの先端部の形状を、ワークの回転方向で中凹状とすると共に、ワーク軸方向で円弧状凹形状とし、凹シュー先端部の円弧状凹形状に倣ってワークの加工面を中凸形状に成形することもある。 Therefore, recently, the shape of the tip of the shoe has a concave shape in the direction of rotation of the workpiece, and an arc-shaped concave shape in the direction of the workpiece axis. May be formed into a convex shape.
しかし、ワーク軸方向形状が円弧状凹シューを使用すれば、ラッピングフィルムに関しては、外側縁部が、オシレーション時に往復動するワークのエッジ部より過大な面圧が掛かり、砥粒が偏摩耗したり、ラッピングフィルムがワークの加工面から部分剥離あるいは位置ズレを起こし、ラッピング加工が不均一になり、加工量が低下し、製品品質も低下する虞がある。 However, if an arc-shaped concave shoe is used for the workpiece axial direction, the outer edge of the wrapping film is subjected to an excessive surface pressure than the edge of the workpiece that reciprocates during oscillation, causing abrasive wear on the abrasive grains. Otherwise, the wrapping film may be partially peeled or misaligned from the work surface of the workpiece, resulting in non-uniform wrapping, a reduction in processing amount, and product quality.
さらに、凹シューに関しても、ラッピングフィルムとの擦れによる摩耗や、荷重による変形を受け、所定の中凹形状を維持できず、ワークの面粗度を悪化させたり、頻繁に交換する必要が生じ、これが製品に反映され、製品自体のコストが高くなる虞もある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、凹シューを使用してラッピング加工を行なう場合であっても、ラッピングフィルムの砥粒の摩耗および剥離あるいは位置ズレに起因する加工の不均一性を防止し、凹シューおよびラッピングフィルムの寿命が長い、加工の均一性を長期にわたって維持することができるラッピング加工装置と、ラッピング加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. Even when a lapping process is performed using a concave shoe, the process of processing caused by abrasion and peeling or misalignment of abrasive grains of a lapping film is performed. An object of the present invention is to provide a lapping apparatus and a lapping process method that can prevent non-uniformity and maintain the processing uniformity over a long period of time, in which the life of the concave shoe and the lapping film is long.
上記目的を達成する本発明に係るラッピング加工装置は、断面非真円の円弧状をしたワークの加工面を覆い、薄肉基材の一面に砥粒が設けられた長尺な帯状のラッピングフィルムと、前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、前記ワークを軸方向にオシレーションするオシレーション手段と、前記ラッピングフィルムの背面側に設けられ、当該ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークの加工面に押付ける凹シューと、を有するラッピング加工装置であって、前記ラッピングフィルムの幅を、前記ワークの加工面をラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し新たなラッピングフィルムの砥粒面でラッピング加工し得る幅としたことを特徴とする。 A lapping apparatus according to the present invention that achieves the above object includes a long belt-shaped lapping film that covers a machining surface of a work having an arc shape with a non-circular cross section and is provided with abrasive grains on one surface of a thin substrate. A rotation driving means for rotationally driving the workpiece; an oscillation means for oscillating the workpiece in the axial direction; and a polishing grain surface of the wrapping film on the processing surface of the workpiece. A lapping processing device having a concave shoe to be pressed, wherein the width of the lapping film is lapped on the processed surface of the workpiece, and then the workpiece is moved by a predetermined amount in the axial direction to obtain new abrasive grains of the lapping film The width is such that lapping can be performed on the surface.
上記目的を達成する本発明に係るラッピング加工方法は、断面非真円の円弧状をしたワークの加工面を、薄肉基材の一面に砥粒が設けられた長尺な帯状のラッピングフィルムにより覆い、当該ラッピングフィルムを背面側からシューにより押圧し、前記ワークを回転駆動するとともに軸方向にオシレーションすることにより前記ワークの加工面をラッピング加工するラッピング加工方法であって、前記ワークの加工面を一旦ラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し、前記ラッピングフィルムの新たな砥粒面でラッピング加工することを特徴とする。 In the lapping method according to the present invention for achieving the above object, a work surface of a work having an arc shape with a non-circular cross section is covered with a long belt-like lapping film in which abrasive grains are provided on one surface of a thin substrate. The lapping film is a lapping method for lapping the work surface of the work by pressing the lapping film from the back side with a shoe to drive the rotation of the work and oscillate in the axial direction. Once lapping is performed, the workpiece is moved by a predetermined amount in the axial direction, and lapping is performed on a new abrasive surface of the lapping film.
上記のように構成した本発明装置では、ラッピングフィルムの幅を、ワークの加工面をラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し新たなラッピングフィルムの砥粒面でラッピング加工し得る程の幅としたので、ワークをオシレーションしたときに最も荷重の掛かる部分の砥粒が摩耗および剥離しても、当該ワークを軸方向に移動すれば、新たなラッピングフィルムの砥粒面でラッピング加工でき、この結果、ラッピングフィルムの砥粒の摩耗および剥離あるいは位置ズレによる加工の不均一性を防止し、長期にわたって良好な加工の維持、製品品質の向上を図ることができる。 In the apparatus of the present invention configured as described above, the width of the wrapping film can be lapped on the abrasive surface of a new wrapping film after the work surface of the work is lapped and then moved by a predetermined amount in the axial direction. Even if the abrasive grains in the most loaded part wear and peel when the work is oscillated, if the work is moved in the axial direction, lapping is performed on the abrasive surface of the new lapping film. As a result, it is possible to prevent non-uniformity of processing due to abrasion and peeling or misalignment of the abrasive grains of the wrapping film, and to maintain good processing over a long period of time and improve product quality.
上記のように構成した本発明方法では、ワークの加工面を一旦ラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し、同ラッピングフィルムの新たな砥粒面でラッピング加工するので、ラッピングフィルムの砥粒の摩耗および剥離あるいは位置ズレによる加工の不均一性を防止し、ラッピングフィルムおよびシューを長期にわたって良好な状態に保持でき、結果的に均一な加工の維持、製品品質の向上を図ることができる。 In the method of the present invention configured as described above, once the work surface of the work is lapped, the work is moved by a predetermined amount in the axial direction and lapped with a new abrasive surface of the lapping film. This prevents wear and peeling of abrasive grains and non-uniform processing due to misalignment, keeps the wrapping film and shoes in good condition for a long time, and as a result maintains uniform processing and improves product quality. Can do.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
<第1の実施形態>
図1はラッピング加工装置の概略図、図2は図1の2−2線に沿う概略断面図で、同ラッピング加工装置の上下アーム閉状態を示し、図3は同上下アームの開状態を示す概略断面図、図4は本実施形態のワークを示し、(A)は同ワークの斜視図、(B)は同ワークの要部説明図である。なお、ワークの軸線方向(図1で左右方向)をX方向、X方向に直交する水平方向(図1で紙面直交方向)をY方向、X方向に直交する鉛直方向(図1で上下方向)をZ方向と定義する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
1 is a schematic view of the lapping apparatus, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, and shows a closed state of the upper and lower arms of the lapping apparatus, and FIG. 3 shows an open state of the upper and lower arms. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view, FIG. 4 shows a workpiece of the present embodiment, (A) is a perspective view of the workpiece, and (B) is an explanatory view of a main part of the workpiece. Note that the workpiece axial direction (left-right direction in FIG. 1) is the X direction, the horizontal direction orthogonal to the X direction (perpendicular direction in FIG. 1) is the Y direction, and the vertical direction orthogonal to the X direction (up and down direction in FIG. 1). Is defined as the Z direction.
図1,図2においてラッピング加工装置1について概説すれば、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11と、ラッピングフィルム11の背面側に配置され、先端部の形状がワークWの回転方向に中凹状とされたシュー3(以下、凹シュー3)と、ラッピングフィルム11の砥粒面をワークWに押付けかつ少なくともワークWの回転方向に揺動可能となるように凹シュー3を支持するシュー支持手段2と、ワークWを回転駆動する回転駆動手段40と、ワークWおよびラッピングフィルム11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手段50と、を有しており、ラッピングフィルム11、凹シュー3およびシュー支持手段2は、ワークWであるカムシャフト60の軸線方向に複数設けられた各カムロブ部61を個々にラッピング加工するように設けられている。
1 and 2, the
なお、ワークWとしては、図4Aに示すカムシャフト60を挙げることができ、このカムシャフト60におけるカムロブ部61が加工面となる。カムロブ部61は、図4Bに示すように、全体的には、略卵状をした非真円の円弧状の周面を有しており、ベースサークルをなすベース部d、カムのリフトを定めるトップ部a、トップ部aの両側に連続し、エンジンのバルブを開き始めたり、閉じ始めたりするイベント部b1,b2、ベース部dからイベント部b1,b2へのアプローチをなすランプ部c1,c2の複数の部位を備え、軸心O(回転中心)から加工面までの半径は部位ごとに変化している。
An example of the workpiece W is the
各部の曲率半径は、ベース部dは一定であるが、イベント部b1,b2はほぼ直線的であるため非常に大きく、トップ部aは比較的小さい。このため、カムロブ部61では、トップ部aで最も摩擦力が発生することになるので、本来的にはトップ部aがクラウニング形状であればよい。
The radius of curvature of each portion is constant at the base portion d, but is very large because the event portions b 1 and b 2 are substantially linear, and the top portion a is relatively small. For this reason, in the
ここに、「非真円の円弧状」とは、回転中心から一の部位までの半径が他の部位までの半径と異なる円弧形状をいい、楕円形状や、図示したカムロブ部61のような卵形状が含まれることはもちろんのこと、外形は円形状であるが回転中心が円中心から偏心したものも含まれる。
Here, the “non-circular arc shape” refers to an arc shape in which the radius from the center of rotation to one part is different from the radius to the other part, such as an elliptical shape or an egg like the
さらにラッピング加工装置1につき詳述する。図1において、回転駆動手段40は、主軸41を回転自在に支持するヘッドストック42と、主軸41の先端に設けられかつワークWであるカムシャフト60の一端を把持するチャック43と、主軸41にベルト44を介して連結された主軸モータM1と、カムシャフト60の他端を支持するセンタ45を備えたテールストック46と、を有している。
Further, the
カムシャフト60は、主軸モータM1の回転がベルト44および主軸41を介して伝達され、主軸モータM1の回転速度を変えることにより、ワーク回転速度が所望の速度に設定され、加工中におけるワークWの回転位置は、主軸41に取付けられたロータリエンコーダS1により検出される。ヘッドストック42とテールストック46は、それぞれY方向に沿ってスライド移動自在なテーブル47と48上に設けられ、これらテーブル47、48は、X方向に沿ってスライド移動自在なテーブル49上に載置されている。
Camshaft 60, the rotation of the spindle motor M 1 is transmitted through the
オシレーション手段50は、テーブル49の端面に当接する偏心回転体51と、偏心回転体51を回転駆動するオシレーション用モータM2と、テーブル49の端面を偏心回転体51に常時当接させるばね等の弾性手段52と、を有している。
The oscillation means 50 includes an
オシレーションの速度Voは、オシレーション用モータM2の回転速度を変えることにより所望の速度(たとえば、10Hz)に設定され、振幅は、オシレーション用モータM2の軸心に対する偏心回転体51の偏心量に基づいて設定される。本実施形態では、偏心量は約1mm程度であり、オシレーションの幅は約2mm程度である。オシレーションに伴うカムシャフト60のX方向位置の変化は、偏心回転体51の回転位置を検出するロータリエンコーダS2を偏心回転体51の軸に取付け、検出する。
Speed Vo of the oscillation is desired speed by changing the rotational speed of the oscillation motor M 2 (e.g., 10 Hz) is set to, amplitude of the
なお、偏心回転体51の偏心量の調整は、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を併用してもよい。
For adjusting the eccentric amount of the eccentric
ラッピングフィルム11は、種々のタイプがあるが、本実施形態では、薄肉基材11a(図6参照)が非伸縮性の高い材料、たとえば、厚さが25μm〜130μm程度のポリエステルなどから構成され、この基材の内面には、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、シリコンカーバイト、ダイアモンドなどからなる)が接着剤により均一に取付けられている。
Although the
薄肉基材11aの他面には、凹シュー3の滑りを防止するため、ゴムあるいは合成樹脂等の抵抗材料(図示せず)をバックコーティングするか、あるいは滑り止め加工が施こされている。
On the other surface of the thin base material 11a, a resistance material (not shown) such as rubber or synthetic resin is back-coated or anti-slip processing is performed in order to prevent the
図2,図3に示すように、ラッピングフィルム11は、図上上部の供給ローラ15から引き出され、上アーム22の先端に設けられた一対の第1ガイドローラR1と、上アーム22の内方位置に取付けられている第2ガイドローラR2と、下アーム23の内方位置に取付けられている第3ガイドローラR3と、下アーム23の先端に設けられた一対の第4ガイドローラR4などにガイドされ、巻取りローラ16に巻き取られる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the wrapping
巻取りローラ16には巻取り用モータM3が連結され、巻取り用モータM3を作動し巻取りローラ16を回転すると、供給ローラ15からラッピングフィルム11が順次繰り出される。ラッピングフィルム11の繰り出し量は、巻取りローラ16の軸に取付けられたロータリエンコーダS3により回転量を検出することにより行なう。なお、ラッピングフィルム11のテンションは、供給ローラ15および巻取りローラ16の近傍に設けられたロック装置(図示せず)と巻取り用モータM3の作動により付与される。
The winding
対をなす上アーム22と下アーム23は、支持ピン24を中心としてZ方向に相対的に開閉自在とされ、上アーム22の後端部には、油圧あるいは空圧などにより作動する流体圧シリンダ25の一端がピン連結され、下アーム23の後端部にはロッド26の先端がピン連結されている。
The
流体圧シリンダ25によりロッド26を伸ばすと、上下のアーム22、23は、図2に示す閉状態となり、縮めると、図3に示す開状態となる。上下のアーム22、23の支持ピン24を中心とする回動は、ラッピングフィルム11と共に行なわれ、閉じ回動により凹シュー3がラッピングフィルム11を介してカムロブ部61に当接され、開き回動によりカムロブ部61と凹シュー3との当接が解除される。
When the
なお、上記モータM1、M2、M3、M4およびロータリエンコーダS1、S2、S3は、CPUやメモリを主体とするコントローラ200(図1参照)に接続されている。コントローラ200は、ロータリエンコーダS1、S2、S3の検出結果を監視しつつ、モータM1、M2、M3、M4を制御し、ラッピング加工装置1の加工時および加工停止時の各構成の動作を制御している。
The motors M 1 , M 2 , M 3 , M 4 and the rotary encoders S 1 , S 2 , S 3 are connected to a controller 200 (see FIG. 1) mainly composed of a CPU and a memory. The
図5は本発明の第1実施形態のシュー部分の概略図、図6は図5の6−6線に沿う概略断面相当図、図7は図5のローラ部分の拡大図、図8は図7の8−8線に沿う概略断面図、図9は図5のガイドローラ部分を示す側面図、図10は図9の10−10線に沿う概略断面図である。なお、図5においては、理解し易さを考慮し、凹シュー3とラッピングフィルム11とを相互に離間して示している。
5 is a schematic view of the shoe portion of the first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 5, FIG. 7 is an enlarged view of the roller portion of FIG. 7 is a schematic sectional view taken along line 8-8, FIG. 9 is a side view showing the guide roller portion of FIG. 5, and FIG. 10 is a schematic sectional view taken along line 10-10 of FIG. In FIG. 5, the
特に、本実施形態では、ラッピングフィルム11の幅Lは、ワークWの加工面をラッピング加工した後、当該ワークWを軸方向に所定量移動し、新たな砥粒面でラッピング加工できるように大きくし、これに伴い凹シュー3もワークWの軸方向に所定長離間して一対配置されている。
In particular, in the present embodiment, the width L of the
さらに詳述する。まず、凹シュー3は、図2、図3に示すように、ワークWを中心とする上部と下部に設けられているが、本実施形態では、さらに、図5,図6に示すように、ワークWの軸方向にも所定長離間して一対配置されている。そして、上部の一対の凹シュー3と下部の一対の凹シュー3は、それぞれシュー支持手段2により支持されている。
Further details will be described. First, as shown in FIGS. 2 and 3, the
上部または下部の一対の凹シュー3が、ワークWの軸方向に相互に離間して設置されている位置は、最初にワークWをラッピング加工する位置と、当該ワークWを軸方向に移動してラッピング加工する位置である。
The position where the upper or lower pair of
シュー支持手段2は、アーム22、23の先端部に設けられた凹部27内でばね33により昇降変位可能に設けられたシューケース28を有し、シューケース28内で軸方向に離間した一対の凹シュー3が揺動ピン29を中心としてワークWの回転する方向に揺動可能に支持されている。なお、シューケース28は、モータ駆動されるカムによりばね付勢された押圧棒を昇降させる移動手段(不図示)により凹部27内で昇降変位するようにしてもよい。この場合には、前記揺動ピン29は、各アーム22、23と長孔嵌合となる。
The shoe support means 2 has a
凹シュー3は、例えば、金属、セラミック、硬質ウレタン樹脂等により構成されているが、ワークWと接触する側、つまり先端部3dの形状は、ワークWの回転方向では、図5に示すように中凹状とされ、ワークWの軸方向では、図6に示すように円弧状の中凹形状とされている。
The
凹シュー先端部3dの形状の内、ワークWの回転方向の形状は、中央に凹状部分3bが形成され、凹状部分3bと滑らかに連続するように、揺動ピン29を通る中心線を対称軸として左右対称の断面凸状の円弧面3aが形成されている。したがって、各凹シュー3がカムロブ部61の加工面に押し付けられると、ラッピングフィルム11を介してではあるが、カムロブ部61の加工面とはそれぞれ2点での線接触となり、上下の凹シュー3をカムロブ部61に押し付けると、合計4点でカムロブ部61と接することになり、カムロブ部61は安定的に回転することになる。なお、本明細書では、凹シュー3がラッピングフィルム11を介してワークWの加工面と間接的に当接することを「接触」と略称することがある。
Of the shapes of the
各凹シュー先端部3dのワーク軸方向の形状は、ワークWの加工面を凹シュー先端部3dの形状に倣って中凸状に成形するため、図6に示すように、円弧状の中凹形状をしている。
The shape of each concave shoe
凹シュー3の軸方向幅Mは、図6に示すように、ワークWが軸方向にオシレーションしても凹シュー3から逸脱しないように、ワークWの加工面の幅w1にオシレーション幅w0を考慮して決定されている。
As shown in FIG. 6, the axial width M of the
一方、ラッピングフィルム11の幅Lは、ワークWの加工面をラッピング加工した後、当該ワークWを軸方向に所定量移動し、新たな砥粒面でラッピング加工できる幅であればよいが、具体的には、図6に示すように、ワークWの加工面の幅w1と、オシレーションの幅w0(約2mm)と、余裕代δ(加工するワークWによっても相違するが、概して3mm程度であればよい)と、ワークの軸方向移動量xとを考慮して決定されている。
On the other hand, the width L of the
ここにおいて、ワークの軸方向移動量xは、最初に加工した砥粒面の摩耗および剥離した砥粒の影響を受けない程度であればよく、不必要に大きくすることはないが、実験例によれば、6mm程度であればよいことが判明している。 Here, the movement amount x of the workpiece in the axial direction is not limited to the influence of the abrasion of the first processed abrasive grain surface and the peeled abrasive grains, and is not unnecessarily large. According to this, it has been found that about 6 mm is sufficient.
したがって、オシレーションの幅w0を2mm、余裕代δを3mm、ワークの軸方向移動量xを6mmとし、1つのワークWの加工面を2箇所でラッピング加工する場合のラッピングフィルム11の幅Lを算出すれば、
3mm+2mm+ワークWの加工面の幅w1+6mm+2mm+ワークWの加工面の幅w1+3mm=2w1+16mm程度となる。
Accordingly, the width L 0 of the
3 mm + 2 mm + working surface width w 1 +6 mm + 2 mm + working surface width w 1 +3 mm = 2w 1 +16 mm.
ここに、ワークWを軸方向に移動させる移動機構55としては、テーブル47,48をX方向に同時に同方向に移動させるものであれば、液圧により往復動する機構あるいはモータにより偏心回転する機構など、どのようなものであってもよいが、本実施形態では、図1に示すように、前記オシレーション手段50と同様なものにより構成している。
Here, as the moving
ワークWを軸方向に移動させるには、カムシャフト60の一端を支持するヘッドストック42が載置されたテーブル47と、カムシャフト60の他端を支持するセンタ45を有するテールストック46が載置されたテーブル48を、X方向に同時に移動させる必要があるので、両テーブル47,48間に、前記オシレーション手段50と同様なX方向に左右動する手段を設けている。
In order to move the workpiece W in the axial direction, a table 47 on which a
幅広のラッピングフィルム11であれば、オシレーション時に位置ズレを起こす可能性は少ないが、常に如何なる状態であっても完全に位置ズレが防止できるわけではない。
The
このため、本実施形態では、図5および図7〜図10に示すように、ラッピングフィルム11の幅方向の位置ズレを規制する位置ズレ防止手段FをガイドローラR1,R2,R3,R4あるいは供給ローラ15や巻取りローラ16のような送りローラR(R1〜R4あるいは15,16の総称)に設けている。
For this reason, in this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 7 to 10, the positional deviation prevention means F that regulates the positional deviation of the
ワークWを軸方向にオシレーションすると、ワークWと砥粒との接する距離が長くなり、ワークWに対する単位時間あたりの作用砥粒数は増大し、加工時間が短縮し、ワークの加工効率を高めることができる。しかし、ワーク加工面をワーク軸方向で中凸形状に成形する場合には、機械加工が完了したままの、カムロブ部61の両側端部が略90度のエッジ部を有するワークWを加工することになり、このエッジ部がラッピングフィルム11に当り、砥粒4の剥離や脱落が生じ、また軸方向に作用する大きな力によりラッピングフィルム11が位置ズレを起こす虞がある。位置ズレを起こすと、前記作用砥粒数が減少し、加工量が低下し、不均一な加工となる。
When the workpiece W is oscillated in the axial direction, the contact distance between the workpiece W and the abrasive grains is increased, the number of working abrasive grains per unit time with respect to the workpiece W is increased, the machining time is shortened, and the machining efficiency of the workpiece is increased. be able to. However, when the workpiece machining surface is formed into a middle convex shape in the workpiece axis direction, machining the workpiece W with both end portions of the
したがって、本実施形態では、ラッピングフィルム11を供給しガイドし巻取るために設けられたガイドローラR1,R4あるいは供給ローラ15や巻取りローラ16のような送りローラRに位置ズレ防止手段Fを設けている。
Therefore, in the present embodiment, the positional deviation prevention means F is applied to the guide rollers R 1 and R 4 provided for supplying, guiding and winding the
位置ズレ防止手段Fは、送りローラRとラッピングフィルム11が接する状態によって異なる構成のものが使用される。
The misalignment prevention means F has a different configuration depending on the state where the feed roller R and the
例えば、送りローラRの内、ガイドローラR1,R4あるいは供給ローラ15や巻取りローラ16のように、ラッピングフィルム11が90度程度接する部分で使用されるものは、図7,図8に示すように、送りローラRと接しないように小許の隙間をもって送りローラRを90度分程度覆う断面扁平なU字状のガイド部材71が使用される。
For example, among the feed rollers R, guide rollers R 1 , R 4 or
また、ガイドローラR2のように、ラッピングフィルム11が180度程度接する場合には、図9,図10に示すように、送りローラRを180度分程度覆う断面扁平なU字状のガイド部材72が使用される。
Further, the guide roller as R 2, when wrapping the
なお、このようなガイド部材71または72は、供給ローラ15から巻取りローラ16までの全てのローラに設けることが好ましいが、ガイドローラR1,R2,R4のみに配置してもよく、場合によってはガイドローラR3にも設けてもよい。
Such a
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、各カムロブ部61に対応する両押圧アーム22,23がそれぞれ開の状態で、巻取り用モータM3を作動すると、巻取りローラ16が回転してラッピングフィルム1が送りローラRに設けられたガイド部材71または72にガイドされ、位置ズレを起こすことなく所定量移動し、凹シュー3の部分には新規な砥粒面のラッピングフィルム11セットされる。
Initially, both
供給ローラ15近傍に設けられたロック装置をロックし、巻取り用モータM3を作動すると、ラッピングフィルム1には所定のテンションを付与され、ぴんと張った状態になるので、この状態で巻取りローラ16近傍のロック装置をロックする。
Lock the locking device provided near the
ヘッドストック42とテールストック46との間にワークWであるカムシャフト60をセットし、流体圧シリンダ25を作動すると、両押圧アーム22,23は閉じ、これに伴ってラッピングフィルム11が、ワークWの各カムロブ部61上にセットされ、砥粒面が凹シュー3により所定の押付け力でワークWの加工面である各カムロブ部61に押付けられる。
When the
モータM1を作動すると、ワークWが回転し、各加工面は、ラッピングフィルム11の砥粒面によりラッピング加工される。また、オシレーション用モータM2を作動すると、偏心回転体51が弾性手段52の弾発力に抗して回転し、テーブル49をX方向に往復動させ、ワークWをX方向にオシレーションする。
Upon actuation of the motor M 1, and the workpiece W is rotated, the working surface is lapped by abrasive surface of the lapping
このようにワークWを軸中心に回転すると、ワークWに押し付けられている凹シュー3は、非真円の円弧状の周面を有するカムロブ部61に倣って進退移動しながら揺動ピン29を中心に揺動しつつ、ラッピングフィルム11の砥粒面でラッピング加工を行なう。なお、カムシャフト60は、多数のカムロブ部61を有しているが、これらが一斉にラッピング加工される。
When the workpiece W is rotated about the axis in this way, the
一方、ワークWを軸方向にオシレーションすると、ワークWと砥粒との接する距離が長くなり、ワークWに対する単位時間あたりの作用砥粒数は増大し、加工時間が短縮し、ワークの加工効率を高めることができる。 On the other hand, when the workpiece W is oscillated in the axial direction, the distance between the workpiece W and the abrasive grains is increased, the number of working abrasive grains per unit time with respect to the workpiece W is increased, the machining time is shortened, and the workpiece machining efficiency is reduced. Can be increased.
本実施形態では、送りローラRに位置ズレ防止手段Fを設けているので、オシレーションしてもラッピングフィルム11が位置ズレを起こすことはない。したがって、作用砥粒数の減少、加工量の低下もなく、均一なラッピング加工が行なわれる。
In this embodiment, since the positional deviation prevention means F is provided in the feed roller R, the wrapping
このようにして所定のラッピング加工、例えば、ワークWを正転して行う加工が完了すると、モータM1,M2が停止し、ワークWの回転も停止する。この状態で、両押圧アーム22,23を一旦開状態とし、移動機構55を作動すると、ワークWは、軸方向に所定量xだけ移動し、各ワークのカムロブ部61はラッピングフィルム11の幅L内で別の位置に移動する。本実施形態のラッピングフィルム11の幅Lは大きく、この別の位置は、ラッピング加工が行なわれていない新たな砥粒面である。
When the predetermined lapping process, for example, the process performed by rotating the workpiece W forward is completed in this way, the motors M 1 and M 2 are stopped, and the rotation of the workpiece W is also stopped. In this state, when both the
ワークWの軸方向移動後、再度両押圧アーム22,23を閉状態にすると、当初使用した凹シュー3に対して隣位にある凹シュー3が、ラッピングフィルム11をワークWの加工面に押付ける。モータM1を逆回転し、オシレーション用モータM2を作動すると、ワークWは逆転しつつオシレーションし、新たな砥粒面でラッピング加工する。
When the
凹シュー3は、ワーク軸方向形状が円弧状をしているので、正転時あるいは逆転時のオシレーションにより往復動するワークのエッジ部が、凹シュー3の先端部3dやラッピングフィルム11に大きな負荷を掛け、ラッピングフィルム11では砥粒の摩耗や剥離、凹シュー3ではラッピングフィルム11との間での摩耗や変形を生じさせることになる。
Since the
しかし、本実施形態では、正転時と逆転時でワークWやラッピングフィルム11の位置が異なり、凹シュー3も別ものであるので、ワークWは、先の加工により摩耗および剥離した砥粒部分や凹シュー3を使用することなく加工が行なわれることになり、先の加工での砥粒の摩耗および剥離、凹シュー3の変形が、当該後の加工に悪影響を及ぼすことはない。
However, in this embodiment, since the position of the workpiece W and the
したがって、本実施形態のラッピング加工は、長期にわたり加工の均一性を保持しつつ、ラッピングフィルム11の中凹形状に倣ってワークWを中凸形状に成形できる。
<第2の実施形態>
上述した実施形態では、位置ズレ防止手段Fを送りローラRに設けているが、図13,図14に示すように、これをシュー部分に設けることもできる。ここに、図11は本発明の第2の実施形態のシュー部分を示す拡大正面図、図12は図11の12−12線に沿う概略断面図である。
Therefore, the lapping process of the present embodiment can form the workpiece W in a middle convex shape following the middle concave shape of the
<Second Embodiment>
In the embodiment described above, the misalignment prevention means F is provided on the feed roller R, but as shown in FIGS. 13 and 14, it can also be provided on the shoe portion. FIG. 11 is an enlarged front view showing the shoe portion of the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a schematic sectional view taken along line 12-12 of FIG.
本実施形態の位置ズレ防止手段Fは、凹シュー3の中央部分に深溝状に形成した凹状部分3bの底部に、ワークWの軸と平行な軸を有するテンションローラRtを設置し、この凹シュー3に、テンションローラRtに巻回されたラッピングフィルム11の位置ズレを防止するガイド部材73を設けたものである。
The displacement prevention means F of this embodiment, the bottom of the
ラッピングフィルム11の位置ズレの発生原因は、オシレーション時にラッピングフィルム11が受ける力であるため、位置ズレ防止手段Fは、ラッピングフィルム11がオシレーションにより力を受ける部分、つまり加工位置に近い位置に設けることが好ましく、また、ラッピングフィルム11も本来的には加工位置に近い部分でテンションが付与されることが好ましいことから、本実施形態では、凹シュー3にテンションローラRtを設け、ラッピングフィルム11にテンションを付与しつつ、前記図9,図10に示すようなガイド部材73により位置ズレを規制している。
Since the cause of the positional deviation of the
前述した第1実施形態の凹シュー3は、断面凸状の円弧面3aを有しているが、本実施形態の円弧面3aは略半円状に形成し、ラッピングフィルム11が円滑にシューに沿って移動可能としている。
The
ガイド部材73は、テンションローラRtを巻回したラッピングフィルム11の位置ズレ防止するため、凹状部分3bの底部に設けられたテンションローラRtと接しないように小許の隙間をもって対向配置され、テンションローラRtを180度分程度覆うU字状溝を有するプレート状部材を凹シュー3の側面に設けている。
The
また、本実施形態では、テンションローラRtを利用してラッピングフィルム11にテンションを付与するテンション付与手段Tも設けている。テンション付与手段Tは、テンションローラRtの回転軸75に一端が係合され、他端が揺動ピン29に係合されたばね部材76により構成されている。
Further, in this embodiment, it is also provided tensioning means T for applying tension to the lapping
ばね部材75の弾発力によりテンションローラRtを外方、つまり深溝状凹状部分3bの底部に向って付勢し、ラッピングフィルム11を凹シュー3の円弧面3aに密着させつつ牽引し、所定のテンションを付与している。
Outward tension roller R t by the elastic force of the
このようにワークWを加工する部位に直近した位置である凹シュー3に、位置ズレ防止手段Fとテンション付与手段Tとを設けると、幅広のラッピングフィルム11であっても、ぴんと張られた状態で、確実に位置ズレを防止できるので、ラッピングフィルム11には弛みや剥離などが生じることはなく、凹シュー3およびラッピングフィルム11が円滑に機能し、長寿命となる。また、ラッピング加工も均一性を長期にわたって維持することができることになる。
In this way, when the misalignment prevention means F and the tension applying means T are provided on the
上述したように本発明の各実施形態によれば、ラッピングフィルム11の幅を、ワークWの加工面をラッピング加工した後、当該ワークWを軸方向に所定量移動し新たなラッピングフィルム11の砥粒面でラッピング加工し得るほどの幅Lとしたので、ワークWをオシレーションしたときに最も荷重の掛かる部分の砥粒が摩耗および剥離しても、当該ワークを軸方向に移動すれば、新たなラッピングフィルム11の砥粒面でラッピング加工でき、砥粒の摩耗量や剥離量の低減、凹シューおよびラッピングフィルムの長寿命化、長期にわたる加工の均一性が達成でき、ワーク加工面を良好な中凸形状に成形できる。
As described above, according to each embodiment of the present invention, after the lapping
ラッピングフィルム11の幅を、ワークWの加工面の幅w1と、オシレーションの幅w0と、ワークWの軸方向移動量xとに基づいて決定すれば、不必要に幅広のラッピングフィルム11を使用しなくても、中凸状をしたワークの加工面を安定的に形成することができる。
If the width of the
凹シュー3を、最初にワークWをラッピング加工する位置と、当該ワークWを軸方向に移動してラッピング加工する位置にそれぞれ設けると、ワークWをオシレーションしたときの荷重が作用しても、極端な悪影響は回避でき、凹シュー3の寿命も長くなり、長期にわたる加工の均一性が達成でき、ワーク加工面を良好な中凸形状に成形できる。
If the
ラッピングフィルム11を、オシレーション時の幅方向の位置ズレを防止する位置ズレ防止手段Fにより両側端を規制すれば、オシレーション時であってもラッピングフィルム11が位置ズレを起こすことはなく、作用砥粒数の減少、加工量の低下を生じることなく、均一な加工ができ、中凸状をしたワークの加工面を安定的に形成することができる。
If both side ends of the
位置ズレ防止手段Fを、ラッピングフィルム11を供給しガイドし巻取るための送りローラRに設ければ、ラッピングフィルム11に送りを掛けても捩れることがなく、また、加工時の位置ズレも防止できる。
If the misalignment prevention means F is provided on the feed roller R for supplying, guiding and winding the
ラッピングフィルム11を、ワークの加工位置付近に設けたテンション付与手段により軸方向にテンションを付与すれば、ラッピングフィルム11の位置ズレをより確実に防止でき、ラッピングフィルム自体も破断しにくく、また、ラッピングフィルム11の形状に倣ってワークの加工面の成形が容易にでき、良好な中凸形状を仕上げることができる。しかも、幅広のラッピングフィルム11であっても、ぴんと張られた状態のものを、位置ズレを防止しつつ保持でき、凹シュー3およびラッピングフィルム11を長寿命とし、コスト的に有利となり、加工の均一性を長期にわたって維持することができることになる。
If tension is applied to the
テンション付与手段Tを、凹シュー3の凹部3bに、ワークWの軸と平行な軸75を有するテンションローラRtを設け、テンションローラRtをラッピングフィルム11の面に直交する方向に弾性手段76により付勢すれば、幅広のラッピングフィルム11であっても、加工位置でぴんと張ることができ、加工の均一性を長期にわたって維持でき、しかも、ワーク加工面を良好な中凸形状に成形できる。
The tensioning means T, the
テンション付与手段Tが位置ズレ防止手段Fを有すると、幅広のラッピングフィルム11であっても、ぴんと張られた状態のものを、位置ズレを防止しつつ保持でき、凹シュー3およびラッピングフィルム11を長寿命とし、加工の均一性を長期にわたって維持できる。しかも、ワーク加工面を良好な中凸形状に成形できる。
When the tension applying means T has the positional deviation preventing means F, even the
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、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施形態では、ワークWがカムシャフトのカムロブ部であることからの加工面を中凸形状に成形するため、凹シュー3の先端部をワークの軸方向に円弧状凹形状としているが、本発明は、これのみでなく、ワークWによっては、凹シュー3の先端部を軸方向に平坦な形状であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the tip of the
本発明は、自動車用エンジンに使用されるカムシャフトのカムロブ部を中凸形状に形成するラッピング加工に適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for lapping processing in which a cam lobe portion of a cam shaft used for an automobile engine is formed in a middle convex shape.
3…凹シュー、
3b…凹シューの凹部、
11…ラッピングフィルム、
11a…薄肉基材、
40…回転駆動手段、
50…オシレーション手段、
76…弾性手段、
F…位置ズレ防止手段、
L…ラッピングフィルムの幅、
R…送りローラ、
Rt…テンションローラ、
T…テンション付与手段、
W…ワーク
w0…オシレーションの幅、
w1…ワークの加工面の幅、
x…ワークの軸方向移動量。
3 ... concave shoe,
3b: concave portion of the concave shoe,
11 ... Wrapping film,
11a ... Thin base material,
40: Rotation drive means,
50 ... oscillation means,
76 ... elastic means,
F: Misalignment prevention means,
L ... The width of the wrapping film,
R ... feed roller,
R t ... tension roller,
T: Tension applying means,
W ... work w 0 ... oscillation of width,
w 1 ... the width of the workpiece surface,
x: Axial movement of workpiece.
Claims (9)
前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、
前記ワークを軸方向にオシレーションするオシレーション手段と、
前記ラッピングフィルムの背面側に設けられ、当該ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークの加工面に押付ける凹シューと、
を有するラッピング加工装置であって、
前記ラッピングフィルムの幅を、前記ワークの加工面をラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し新たなラッピングフィルムの砥粒面でラッピング加工し得る幅としたことを特徴とするラッピング加工装置。 A long strip-shaped wrapping film that covers the processed surface of the arc-shaped workpiece having a non-circular cross section and is provided with abrasive grains on one surface of the thin substrate;
A rotation driving means for rotating the workpiece;
Oscillation means for oscillating the workpiece in the axial direction;
A concave shoe that is provided on the back side of the wrapping film and presses the abrasive surface of the wrapping film against the work surface of the workpiece;
A lapping apparatus having
The wrapping film has a width that allows the workpiece to be moved by a predetermined amount in the axial direction and lapped on the abrasive surface of a new wrapping film after lapping the workpiece surface. Processing equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008149428A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Nissan Motor Co Ltd | Lapping method and lapping device |
-
2004
- 2004-06-10 JP JP2004172593A patent/JP2005349526A/en not_active Withdrawn
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