JP2007320008A - Cam grinder and cam grinding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、凹部を有するカムを研削するためのカム研削盤とカム研削方法に関する。 The present invention relates to a cam grinding machine and a cam grinding method for grinding a cam having a recess.
カムシャフト等のワークのカム部を研削するカム研削盤として、ワークを回転させる主軸と、主軸と平行な軸回りに回転する砥石車を有する砥石台とを備え、ワークを主軸により回転させながら、主軸の回転に連動して砥石台を主軸と直交する方向に移動させて、カム部の外周を所望のカム形状に研削するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
近年、カムシャフトのカム部のカム形状を、凹部を有するひょうたん形にする傾向がある。カム形状をひょうたん形にすると、このカムにより動作制御されるバルブは開放状態と閉鎖状態との間の途中動作速度が増加して、エンジンの出力や燃費が向上するからである。
As a cam grinding machine that grinds the cam part of a workpiece such as a camshaft, the spindle has a spindle that rotates the workpiece, and a grinding wheel base that has a grinding wheel that rotates around an axis parallel to the spindle, while rotating the workpiece by the spindle, There is known one that grinds the outer periphery of a cam portion into a desired cam shape by moving a grindstone base in a direction orthogonal to the main shaft in conjunction with the rotation of the main shaft (for example, see Patent Document 1).
In recent years, the cam shape of the cam portion of the camshaft tends to be a gourd shape having a recess. This is because, when the cam shape is a gourd shape, the operation speed of the valve controlled by the cam increases between the open state and the closed state, thereby improving the engine output and fuel consumption.
凹部を有するカムを研削するには、凹部に接触可能な小径の砥石車を使用する必要がある。砥石車の径を小さくすると、砥石台が砥石車の外周よりはみ出し、砥石台がワークの他のカム部や心押し台等と干渉するおそれがあるため、砥石車の回転軸とワークの回転軸とが平行なカム研削盤では、砥石車の直径を小さくするにしてもせいぜい100mm程度までが限度で、したがって半径50mm(R50)よりも小さい曲率の凹部は研削することができなかった。また、小径の砥石車では砥石車の周速があまり上がらず、なお且つ砥石台は小径の砥石車の外周にはみ出さないようにコンパクトに構成する必要があり砥石車の回転軸の剛性が低くなるため、切込み量を大きくして大きな研削負荷をかけることができず、研削に時間がかかっていた。 In order to grind a cam having a recess, it is necessary to use a small-diameter grinding wheel that can contact the recess. If the diameter of the grinding wheel is reduced, the grinding wheel head may protrude from the outer periphery of the grinding wheel and the grinding wheel table may interfere with other cam parts or tailstocks of the workpiece. In the cam grinder with the parallel to each other, even if the diameter of the grinding wheel is reduced, the diameter is limited to about 100 mm at most, and therefore a concave portion having a radius of curvature smaller than 50 mm (R50) cannot be ground. Also, with a small-diameter grinding wheel, the peripheral speed of the grinding wheel does not increase so much, and the grinding wheel base must be made compact so that it does not protrude from the outer periphery of the small-diameter grinding wheel, and the rigidity of the rotating shaft of the grinding wheel is low. For this reason, it has been impossible to apply a large grinding load by increasing the cutting depth, and it took time to grind.
砥石台とワーク等との干渉を避けるために、砥石台をワークの回転軸に対して斜めに配置する方法もあるが(例えば、特許文献2,3参照。)、この場合でも砥石車は凹部に接触できるように小径のものを用いなければならないため、砥石車の周速が遅く、カムの研削に時間がかかる。そのため特許文献2記載のものでは、小径砥石車をワークの回転軸に対して斜めに配置したアンギュラ砥石台とは別に、大径砥石車をワークと平行に配置した粗研削砥石台を設置し、その大径砥石車で荒研削を行うことで研削時間を短縮している。しかし、そのように砥石台を2台設置すると装置が大掛りになってしまう。
本発明は以上に述べた実情に鑑み、砥石台とワーク等との干渉を気にすることなくカムの凹部を研削することができ、尚且つ砥石車の周速を上げて効率よく凹部を有するカムの研削が行えるカム研削盤及びカム研削方法の提供を目的とする。 In view of the situation described above, the present invention can grind the concave portion of the cam without worrying about the interference between the grinding wheel table and the workpiece, and also has the concave portion efficiently by increasing the peripheral speed of the grinding wheel. An object is to provide a cam grinding machine and a cam grinding method capable of grinding a cam.
上記の課題を達成するために本発明のカム研削盤は、カム部を有するワークを回転駆動する主軸台と、砥石車を回転駆動する砥石台と、ワークに向けて砥石車が接近離間する方向及びワークの回転軸に平行な方向にワークと砥石車を相対移動させる移動手段とを備え、砥石台は、砥石車の回転軸をワークの回転軸に対して直角に設けてあり、砥石車は、外周面が砥石厚み方向に円弧状に膨出しており、ワークと砥石車を回転させながらワークのカム部の外周に砥石車を接触させ、ワークと砥石車を前記移動手段により相対移動させることでカム部の外周に凹部を有するカムを研削することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cam grinding machine of the present invention includes a spindle stock for rotationally driving a workpiece having a cam portion, a grinding wheel platform for rotationally driving a grinding wheel, and a direction in which the grinding wheel approaches and separates toward the workpiece. And a moving means for moving the workpiece and the grinding wheel relative to each other in a direction parallel to the rotation axis of the workpiece, and the grinding wheel table is provided with the rotation axis of the grinding wheel perpendicular to the rotation axis of the workpiece. The outer peripheral surface bulges in an arc shape in the thickness direction of the grinding wheel, the grinding wheel is brought into contact with the outer circumference of the cam portion of the workpiece while rotating the workpiece and the grinding wheel, and the workpiece and the grinding wheel are moved relative to each other by the moving means. The cam having a concave portion on the outer periphery of the cam portion is ground.
本発明のカム研削方法は、回転するワークのカム部の外周に、ワークの回転軸に対して直角に設けた軸回りに回転し且つ外周面が砥石厚み方向に円弧状に膨出した砥石車を接触させ、ワークに向けて砥石車が接近離間する方向及びワークの回転軸に平行な方向にワークと砥石車を相対移動させることでカム部の外周に凹部を有するカムを研削することを特徴とする。 The cam grinding method of the present invention is a grinding wheel in which the outer periphery of the cam portion of a rotating workpiece rotates around an axis provided at a right angle to the rotation axis of the workpiece and the outer peripheral surface bulges in an arc shape in the grinding wheel thickness direction. The grinding wheel is ground by moving the workpiece and the grinding wheel relative to each other in a direction in which the grinding wheel approaches and separates toward the workpiece and in a direction parallel to the rotation axis of the workpiece. And
本発明のカム研削盤及びカム研削方法は、砥石車の回転軸をワークの回転軸に対して直角に設けると共に、砥石車の外周面を砥石厚み方向に円弧状に膨出させ、砥石厚み方向のRによりカムの凹部を研削できるようにしたので、砥石車の直径をカムの凹部のRに関係なく大きくすることができ、しかも砥石台とワーク等とが干渉することがない。また、従来は困難であった小さいRの凹部の研削が容易に行える。さらに、大径の砥石車を使用することで砥石車の周速を上げることができ、且つ砥石車の回転軸の剛性を高くできるので、切込み量を大きくして大きな研削負荷をかけることが可能となり、凹部を有するカムの研削を効率よく行うことができる。砥石台を2台設ける必要がないので、装置が大掛りになることもない。ワークと砥石車をワークの回転軸と平行な方向に相対移動させることで、凹部を含みカムを容易に研削できる。 In the cam grinding machine and the cam grinding method of the present invention, the rotational axis of the grinding wheel is provided at a right angle to the rotational axis of the workpiece, and the outer peripheral surface of the grinding wheel is expanded in an arc shape in the grinding wheel thickness direction. Since the concave portion of the cam can be ground by R, the diameter of the grinding wheel can be increased regardless of the R of the concave portion of the cam, and the grinding wheel base and the workpiece do not interfere with each other. Further, it is possible to easily grind the concave portion having a small R, which has been difficult in the past. Furthermore, by using a grinding wheel with a large diameter, the peripheral speed of the grinding wheel can be increased, and the rigidity of the rotating shaft of the grinding wheel can be increased, so it is possible to increase the cutting depth and apply a large grinding load. Thus, the cam having the recess can be efficiently ground. Since it is not necessary to provide two grinding wheel platforms, the apparatus does not become large. By relatively moving the workpiece and the grinding wheel in a direction parallel to the rotation axis of the workpiece, the cam including the recess can be easily ground.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明のカム研削盤の一実施形態を示す平面図であり、図2は、同カム研削盤の側面図である。本カム研削盤は、ベッド9上の前側にワークテーブル10をスライドベース20上に設けてあり、ワークテーブル10は、Z軸ボールネジ11とZ軸用サーボモータ4とにより左右(Z)方向に移動可能に支持してある。ワークテーブル10上には、主軸台1と心押し台12とを設けてあり、主軸台1の主軸1aと心押し台12の間に、ワークWを左右方向に水平に、着脱自在に取付けている。ワークWの回転軸7は主軸1aの軸線と一致しており、主軸台1に設けた主軸用サーボモータ13で主軸1aを回転駆動することで、ワークWが図2の反時計方向に回転角度に応じて速度を可変にて回転する。
ワークWはカムシャフトであり、軸方向に複数のカム部Waを有している。各カム部Waは、図3に示すように、ベース円部18とリフト部14とカムトップ部19とを有しており、リフト部が円弧状にくぼんだ凹部14となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a cam grinder of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the cam grinder. In this cam grinding machine, a work table 10 is provided on the
The workpiece W is a camshaft and has a plurality of cam portions Wa in the axial direction. As shown in FIG. 3, each cam portion Wa has a
ベッド9上のワークテーブル10の後方には、砥石台3が設けてある。砥石台3は、X軸ボールネジ15とX軸用サーボモータ5とにより前後(X)方向に移動可能に支持してある。砥石台3は、回転軸6が上下方向に設けてあり、回転軸6の下部に砥石車2が取付けてあり、回転軸6の上部を砥石用モータ16に連結してあり、砥石用モータ16により回転軸6と砥石車2が一方向に回転駆動される。砥石車2は、直径が250〜350mmの大径の砥石車を使用しており、周速はおよそ120〜160m/secにしている。また砥石車2は、図3に示すように、外周面8が砥石厚み方向に半円状に膨出している。この砥石車外周面8の砥石厚み方向のRは、ワークWのカム部の凹部14のR以下としてある。また砥石車2は、図2と図3に示すように、厚み方向の中央部がワークWの回転軸7と同じ高さに位置している。このように、砥石車2の回転軸6をワークWの回転軸7に直角な上下方向とし、且つ砥石車2の外周面8が砥石厚み方向に半円状に膨出していることで、砥石車2の外周とカム部Waの外周とが一点で接触し、切込み時の接触面は球面になる。
A
さらに本カム研削盤は、主軸用サーボモータ13、Z軸用サーボモータ4、X軸用サーボモータ5、砥石用モータ16の回転を制御する制御装置17を有している。制御装置17には、各モータの動きを制御してワークのカム部Waの外周を所定のカム形状に自動的に研削するためのプログラム、及びカム部の最終的なカム形状に対応したカムプロファイルデータが記憶されている。
The cam grinding machine further includes a
本カム研削盤は、図3に示すように、ワークのカム部Waの外周に高速回転する砥石車2の外周を接触させて所定の切り込みを与え、主軸用サーボモータ13とX軸用サーボモータ5を制御装置17によりワークWの回転角度に応じて同時制御し、制御装置17に記憶させたカムプロファイルデータに基づき、ワークWの回転角度に応じて砥石台3を前後方向に往復移動させることにより、カム部Waの外周に所望の形状のカムを研削することができる。カムの凹部14では、砥石車2との接触面積が大きく、研削代がベース円部18とカムトップ部19に比べて大きいため、凹部14を研削しているときのワークWの回転速度を、ベース円部18とカムトップ部19を研削しているときよりも遅くしている。このカム部Waに対する研削は、カム部Waの外周に対する砥石車2の切り込み量を減少させながら、粗研削→中仕上げ研削→仕上げ研削→スパークアウトの順で、複数の研削工程を経て行われる。なお、このような制御は、特許文献1等に開示されている従来のカム研削盤で行っているのと同様である。
As shown in FIG. 3, the present cam grinding machine makes a predetermined cut by bringing the outer periphery of the grinding
本カム研削盤は、砥石車2の回転軸6をワークWの回転軸7に対して直角な上下方向としているので、単に砥石車2を前後方向に往復移動させながら研削しただけでは、カムの表面に砥石車2の周方向のRに沿った凹みができることになる。そこで本カム研削盤では、上述のようにワークWを回転させながら砥石車2を前後方向に往復移動してカムを研削する際に、図4に示すように、制御装置17によりZ軸用サーボモータ4を駆動して、ワークWを右方向または左方向に移動させることで、カムの表面を平らに研削できる。なお、図4は、ワークWを右方向に移動しながら研削する場合を示している。
より具体的に説明すると、荒研削、中仕上げ研削、仕上げ研削、スパークアウトの各研削工程において、ワークWを比較的ゆっくりした速度でカム部Waの幅分だけ右から左、又は左から右に移動させ、その移動中にワークWを複数回回転させて(同時に砥石車2をワークWの回転に同期して前後方向に往復移動させる)カム部Waの外周を研削する。研削工程が進むにつれて切り込み量を次第に小さくするため、ワークWの移動速度を研削工程が進むにつれて次第に遅くしてもよいし、ワークWの移動速度は各研削工程で一定とし、砥石車2の位置の制御だけで切り込み量を調整することもできる。
別の研削の仕方として、ワークWを比較的ゆっくり回転させながら砥石車2をワークWの回転に同期して前後方向に往復移動させ、同時にワークWが一回転する間にワークWをカム部Waの幅分だけ右から左、左から右に複数回移動させることでカムを研削することもできる。
上記の二通りの研削の仕方において、荒研削と中仕上げ研削ではワークWの左右方向の移動を行わず、仕上げ研削とスパークアウトのときだけワークWを左右方向に移動させるようにしてもよい。
In this cam grinding machine, the rotating
More specifically, the workpiece W is moved from the right to the left or the left to the right by the width of the cam portion Wa at a relatively slow speed in each grinding step of rough grinding, intermediate finish grinding, finish grinding, and spark out. During the movement, the work W is rotated a plurality of times (at the same time, the
As another grinding method, the
In the above two grinding methods, the workpiece W may be moved in the left-right direction only during finish grinding and spark-out without moving the workpiece W in the left-right direction in rough grinding and intermediate finish grinding.
以上に述べたように、本カム研削盤は、砥石車2の回転軸6をワークWの回転軸7に直角な上下方向とし、砥石車2の外周面8を砥石厚み方向に円弧状に膨出させ、砥石厚み方向のRでカムの凹部14を研削できるようにしたので、砥石車2の直径をカムの凹部14のRに関係なく大きくすることができ、しかも砥石台3がワークの他のカム部Wa、主軸台1、心押し台12と干渉することがない。また、従来は困難であった小さいRの凹部14の研削が容易に行える。さらに、大径の砥石車2を使用することで砥石車2の周速を上げることができ、且つ砥石車2の回転軸6の剛性を高くできるので、切込み量を大きくして大きな研削負荷をかけることが可能であり、凹部14を有するカムの研削を効率よく行うことができる。一台の砥石台3でカムの荒研削からスパークアウトまでが行え、砥石台を2台設ける必要がないので、装置が大掛りになることもない。また、砥石台3を左右方向に移動させながら研削を行うことで、カムの表面に砥石車2の周方向のRによる凹みを形成することなく、凹部14を含みカムを容易に研削できる。
As described above, in this cam grinding machine, the
本発明は、以上に述べた実施形態に限定されない。例えば、ワークテーブル10をベッド9上に固定して設け、砥石台3を左右方向及び前後方向に移動可能とすることもできる。また、砥石車の回転軸6を水平軸とし、砥石台3が上下方向に移動して砥石車2がワークWに向けて接近離間する構成とすることもできる。砥石車2は、外周面8の厚み方向のRを任意に形成することができ、図5(a)(b)に示すように、砥石厚みを直径とする半円よりも小さいRや大きいRにも対応できる。
The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the work table 10 can be fixedly provided on the bed 9 and the grindstone table 3 can be moved in the left-right direction and the front-rear direction. Alternatively, the grinding
1 主軸台
2 砥石車
3 砥石台
4 Z軸用サーボモータ(移動手段)
5 X軸用サーボモータ(移動手段)
6 砥石車の回転軸
7 ワークの回転軸
8 砥石車の外周面
9 ベッド
10 ワークテーブル
11 Z軸ボールネジ(移動手段)
12 心押し台
13 主軸用サーボモータ
14 凹部
15 X軸ボールネジ(移動手段)
16 砥石用モータ
17 制御装置
W ワーク
Wa ワークのカム部
1
5 Servo motor for X axis (moving means)
6 Rotating shaft of
12
16
Claims (2)
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JP2006155584A JP2007320008A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Cam grinder and cam grinding method |
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP2007320008A (en) |
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