JP2010060062A - Method for manufacturing camshaft with bearing - Google Patents
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Description
本発明は、シャフトと、カム駒と、軸受とを備えた軸受付カムシャフトのカム駒の外周を仕上げ研削する、軸受付カムシャフトの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a camshaft with a bearing, in which the outer periphery of the cam piece of a camshaft with a bearing provided with a shaft, a cam piece, and a bearing is finish ground.
従来より、吸気バルブや排気バルブを有する内燃機関のシリンダヘッドには、各バルブを作動させるカムシャフトが回転可能に組み付けられている。
従来のカムシャフトは、シャフトに複数のカム駒が組み付けられており、例えば特許文献1に記載されている従来技術では、シャフトと複数のカム駒のそれぞれを単品の状態で仕上げ加工した後、シャフトにカム駒を嵌合(外嵌)させてカムシャフトを組み付け、組み付け後の仕上げ研削を行うことなくカムシャフトを完成させている。
A conventional camshaft has a plurality of cam pieces assembled to the shaft. For example, in the prior art described in Patent Document 1, after finishing the shaft and the plurality of cam pieces in a single product, The camshaft is assembled (externally fitted) to assemble the camshaft, and the camshaft is completed without performing finish grinding after assembly.
シャフトにカム駒を嵌合する方法としては、焼きばめ、拡管、シャフトローレット等があり、これらの嵌合方法を用いて、シャフトの軸方向の所望する位置にカム駒を組み付けていく。いずれの嵌合方法も、カム駒の内径とシャフトの外径は締め代を持つことになり、嵌め合いがカム駒の外径に影響を及ぼし、カムプロフィール崩れを生じる場合がある。
このため、カム駒の外周形状の精度を高くするには、シャフトにカム駒を嵌合させてカムシャフトを組み付けた後、カム駒の外周を仕上げ研削する必要がある。
特許文献1に記載された従来技術では、シャフトと複数のカム駒のそれぞれを単品の状態で仕上げ加工した後、シャフトにカム駒を嵌合(外嵌)させてカムシャフトを組み付け、カムシャフトを組み付けた後の仕上げ加工を行っていないので、カム駒の外周形状を、より高精度に仕上げることが困難である。より高精度な外周形状の要求が有る場合は、カムシャフトを組み付け後に仕上げ研削をしなければならない。
As a method of fitting the cam piece to the shaft, there are shrink fitting, pipe expansion, shaft knurling, and the like. Using these fitting methods, the cam piece is assembled at a desired position in the axial direction of the shaft. In any of the fitting methods, the cam piece inner diameter and the shaft outer diameter have a tightening allowance, and the fitting affects the outer diameter of the cam piece, which may cause cam profile collapse.
For this reason, in order to increase the accuracy of the outer peripheral shape of the cam piece, it is necessary to finish-grind the outer periphery of the cam piece after fitting the cam piece to the shaft and assembling the cam shaft.
In the prior art described in Patent Document 1, after finishing each of the shaft and the plurality of cam pieces in a single product state, the cam piece is fitted (externally fitted) to the shaft, and the cam shaft is assembled. Therefore, it is difficult to finish the outer peripheral shape of the cam piece with higher accuracy. When there is a demand for a more accurate outer peripheral shape, finish grinding must be performed after the camshaft is assembled.
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、軸受付カムシャフトのカム駒の外周形状の精度をより向上させる、軸受付カムシャフトの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a camshaft with a bearing that further improves the accuracy of the outer peripheral shape of the cam piece of the camshaft with a bearing.
上記課題を解決するための手段として、本発明の第1発明は、請求項1に記載されたとおりの軸受付カムシャフトの製造方法である。
請求項1に記載の軸受付カムシャフトの製造方法は、シャフトの外周面の軸方向に単数または複数のカム駒と単数または複数の軸受が嵌合された軸受付カムシャフトの製造方法であって、複数の前記カム駒と複数の前記軸受を、前記シャフトの軸方向におけるそれぞれの所定位置に嵌合させて軸受付カムシャフトとして組み付けるステップと、少なくとも研削するカム駒に最も近い位置の軸受をマスキング手段にてマスキングした後、加工工具を用いて研削対象のカム駒を仕上げ研削するステップと、を有する。
As means for solving the above-mentioned problems, a first invention of the present invention is a method for manufacturing a camshaft with a bearing as described in claim 1.
The method for manufacturing a camshaft with bearing according to claim 1 is a method for manufacturing a camshaft with bearing in which one or more cam pieces and one or more bearings are fitted in the axial direction of the outer peripheral surface of the shaft. A step of fitting the plurality of cam pieces and the plurality of bearings to respective predetermined positions in the axial direction of the shaft and assembling them as bearing camshafts, and masking the bearings at least closest to the cam pieces to be ground And masking the cam piece to be ground with a processing tool after masking with the means.
また、本発明の第2発明は、請求項2に記載されたとおりの軸受付カムシャフトの製造方法である。
請求項2に記載の軸受付カムシャフトの製造方法は、請求項1に記載の軸受付カムシャフトの製造方法であって、前記マスキング手段は、前記軸受を密閉するように塗付することと除去が可能な樹脂、または前記軸受内に充填するグリス、または前記軸受を密閉するように巻回することと除去が可能な薄膜状シート、または前記軸受付カムシャフトにおける軸方向の任意の位置に着脱可能であるとともに取り付けた際に内部に前記軸受を密閉状態として収容可能なケース、のいずれか一つ、あるいは複数の組み合わせである。
A second invention of the present invention is a method for manufacturing a camshaft with a bearing as recited in
The method for manufacturing a camshaft with bearing according to
また、本発明の第3発明は、請求項3に記載されたとおりの軸受付カムシャフトの製造方法である。
請求項3に記載の軸受付カムシャフトの製造方法は、請求項1または2に記載の軸受付カムシャフトの製造方法であって、前記軸受が複数の場合において前記カム駒の外周を仕上げ研削する際、研削対象のカム駒の外周と前記加工工具とが対向するように、研削対象のカム駒に対する前記加工工具の位置を位置決めするステップと、前記軸受付カムシャフトを回転軸回りに回転させるとともに前記マスキングがされていない軸受における前記加工工具とは反対の側を支持しながら、前記軸受付カムシャフトに対して前記加工工具を相対的に前記回転軸に直交する方向に進退移動させて研削対象のカム駒の外周に前記加工工具を押し付けて仕上げ研削するステップと、を有する。
A third aspect of the present invention is a method for manufacturing a camshaft with a bearing as set forth in the third aspect.
The method for manufacturing a camshaft with a bearing according to claim 3 is the method for manufacturing a camshaft with a bearing according to
また、本発明の第4発明は、請求項4に記載されたとおりの軸受付カムシャフトの製造方法である。
請求項4に記載の軸受付カムシャフトの製造方法は、請求項2に記載の軸受付カムシャフトの製造方法であって、前記ケースは、内部に軸受を収容して取り付けられている状態において、当該ケースの外周面における所定位置にて、収容している前記軸受の径方向に押し付け力が加えられると、収容している軸受に対して前記押し付け力の方向に相対的に移動して当該ケースの内壁が前記軸受の外周面に当接し、前記押し付け力に応じた力が前記軸受の外周面の当接個所に加えられる構造を有している。
前記マスキング手段として前記ケースを用いた場合において前記カム駒の外周を仕上げ研削する際、研削対象のカム駒の外周と前記加工工具とが対向するように、研削対象のカム駒に対する前記加工工具の位置を位置決めするステップと、前記軸受付カムシャフトを回転軸回りに回転させるとともに、軸受を収容している前記ケースにおける前記加工工具とは反対の側を支持しながら、前記軸受付カムシャフトに対して前記加工工具を相対的に前記回転軸に直交する方向に進退移動させて研削対象のカム駒の外周に前記加工工具を押し付けて仕上げ研削するステップと、を有する。
A fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing a camshaft with a bearing as set forth in the fourth aspect.
The method for manufacturing a camshaft with a bearing according to claim 4 is the method for manufacturing a camshaft with a bearing according to
In the case where the case is used as the masking means, when the outer periphery of the cam piece is finish-ground, the position of the processing tool with respect to the cam piece to be ground is set so that the outer periphery of the cam piece to be ground and the processing tool face each other. A step of positioning, rotating the camshaft with bearing about a rotation axis, and supporting the opposite side of the processing tool in the case containing the bearing with respect to the camshaft with bearing And a step of moving the working tool relatively back and forth in a direction perpendicular to the rotational axis and pressing the working tool on the outer periphery of the cam piece to be ground for finish grinding.
請求項1に記載の軸受付カムシャフトの製造方法を用いれば、軸受付カムシャフトを組み付けた後にカム駒を仕上げ研削するので、カム駒の外周形状をより高精度にすることができるとともに、軸受をマスキング手段でマスキングした後にカム駒を仕上げ研削するので、軸受に研削屑が浸入することを適切に防止することができる。 If the method for manufacturing a camshaft with bearing according to claim 1 is used, the cam piece is finish ground after the camshaft with bearing is assembled, so that the outer peripheral shape of the cam piece can be made more accurate, and the bearing Since the cam piece is finish ground after masking by the masking means, it is possible to appropriately prevent the grinding dust from entering the bearing.
また、請求項2に記載の軸受付カムシャフトの製造方法によれば、軸受を適切にマスキングすることで、軸受への研削屑の浸入を防止することができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the camshaft with a bearing of
また、請求項3に記載の軸受付カムシャフトの製造方法によれば、仕上げ研削するカム駒から離れた位置でマスキングがされていない軸受に対して、実際に内燃機関に組み付けられた際に受ける力によってクリアランス(軸受の遊び)がなくなる方向を想定して(図3(A)参照)、加工工具とは反対の側のクリアランスがほぼなくなるように支持する(図3(B)参照)。
これにより、軸受付カムシャフトを実際の内燃機関に組み付けた際における軸受のクリアランスによる誤差をより低減することができる。
Further, according to the method for manufacturing a camshaft with a bearing according to claim 3, a bearing that is not masked at a position away from the cam piece to be ground is received when the bearing is actually assembled to the internal combustion engine. Assuming the direction in which the clearance (bearing play) disappears due to the force (see FIG. 3A), the clearance on the side opposite to the processing tool is almost eliminated (see FIG. 3B).
Thereby, the error by the clearance of a bearing at the time of assembling | attaching the camshaft with a bearing to an actual internal combustion engine can be reduced more.
また、請求項4に記載の軸受付カムシャフトの製造方法によれば、マスキングしている軸受の支持ができない請求項3に対して、ケースを用いてマスキングしている場合に限って、加工工具とは反対の側のクリアランスがほぼなくなるようにケースを支持する(図5(C)参照)。
これにより、ケースを用いてマスキングすれば、軸受を全部マスキングしても、軸受付カムシャフトを実際の内燃機関に組み付けた際における軸受のクリアランスによる誤差をより低減することができる。
Further, according to the method for manufacturing a camshaft with a bearing according to claim 4, the machining tool can be used only when masking is performed using a case in contrast to claim 3 in which the bearing being masked cannot be supported. The case is supported so that there is almost no clearance on the opposite side (see FIG. 5C).
Thus, if the case is used for masking, even if the bearing is entirely masked, errors due to bearing clearance when the camshaft with bearing is assembled to an actual internal combustion engine can be further reduced.
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図1(A)は、本発明の「軸受付カムシャフトの製造方法」を適用して軸受付カムシャフト(ワークW)を研削する工作機械1の一実施の形態における概略外観図(平面図)を示している。また、図1(B)は、図1(A)に示す工作機械1の右側面図の例を示している。なお、図1(B)では心押装置40等の記載を省略している。
なお、本実施の形態の説明では、X軸とY軸とZ軸は互いに直交しており、Y軸は鉛直上方を示しており、X軸とZ軸は水平方向を示している。また、X軸は砥石TがワークWに切り込む方向を示しており、Z軸は一対の支持手段(図1の例では、センタ部材30C、センタ部材40C)をとおる主軸回転軸方向を示している。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a schematic external view (plan view) of an embodiment of a machine tool 1 for grinding a camshaft with a bearing (workpiece W) by applying the “method for manufacturing a camshaft with a bearing” of the present invention. Is shown. FIG. 1B shows an example of a right side view of the machine tool 1 shown in FIG. In FIG. 1B, illustration of the
In the description of the present embodiment, the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other, the Y axis indicates a vertically upward direction, and the X axis and the Z axis indicate a horizontal direction. Further, the X axis indicates the direction in which the grindstone T cuts into the workpiece W, and the Z axis indicates the main shaft rotation axis direction through the pair of support means (in the example of FIG. 1, the
●[工作機械1の概略構成(図1(A)及び(B))]
図1(A)及び(B)に示す工作機械1は、略円筒形状のシャフトSTにおける軸方向の所望する位置のそれぞれに、複数のカム駒CAと、複数の軸受BRとを嵌合させて組み付けた軸受付カムシャフトW(図2(A)及び(B)参照)のカム駒の外周を仕上げ研削する工作機械の例を示している。
工作機械1は、基台2と、主軸テーブル20と、砥石テーブル10とを備えている。なお、各検出手段からの信号を取り込むとともに各モータに駆動信号を出力する数値制御装置等の制御手段は記載を省略している。
また、図1(A)、(B)では、一対の支持手段がセンタ部材30C、40Cである場合の例を示しているが、センタ部材40Cは、挿通されたワークを爪部にて把持可能なチャックであってもよい。また、ワークWの概略形状や構造については後述する。
主軸テーブル20は、基台2に設けられた主軸テーブル駆動モータ20M(Z軸駆動装置)と送りネジ20B、及び主軸テーブル20に設けられたナット(図示省略)により、基台2に対してZ軸方向に移動可能であり、制御手段は、エンコーダ等の検出手段20Eの検出信号によって、基台2に対する主軸テーブル20のZ軸方向の位置を検出できる。なお、Z軸は、一対の支持手段(図1の例では、センタ部材30C、センタ部材40C)をとおる主軸回転軸CZ(ワーク回転軸に相当)に平行な軸であり、送りネジ20BはZ軸と平行である。
● [Schematic configuration of machine tool 1 (FIGS. 1A and 1B)]
A machine tool 1 shown in FIGS. 1A and 1B has a plurality of cam pieces CA and a plurality of bearings BR fitted to respective desired positions in the axial direction of the substantially cylindrical shaft ST. The example of the machine tool which finish-grinds the outer periphery of the cam piece of the assembled camshaft W with a bearing (refer FIG. 2 (A) and (B)) is shown.
The machine tool 1 includes a
1A and 1B show an example in which the pair of support means is the
The spindle table 20 is Z with respect to the
主軸テーブル20の上には、主軸台30Dと心押台40Dが載置されている。
主軸台30Dには、主軸装置30をZ軸方向に往復移動可能な主軸移動モータ30Mが設けられており、制御手段は、エンコーダ等の検出手段30Eの検出信号によって、主軸台30Dに対する主軸装置30のZ軸方向の位置を検出できる。また、主軸装置30の先端には、心押装置40のセンタ部材40Cと一対となるセンタ部材30Cが設けられている。また、主軸装置30には、センタ部材30Cを回転させる主軸回転モータが設けられており、一対の支持手段(この場合、センタ部材30C、40C)にて支持したワークWを主軸回転軸CZ回りに回転させる。そして、主軸回転モータには、ワークWの回転角度または回転速度を検出する検出手段(エンコーダ等)が設けられている(主軸装置30と心押装置40はワーク回転手段に相当する)。なお、図1(A)の例では、ワークWは連結部材32にて主軸(センタ部材30Cと一体となって回転する部材)に接続されている。
心押台40Dには、心押装置40をZ軸方向に往復移動可能な心押装置移動手段42が設けられている。また、心押装置40の先端には、主軸装置30のセンタ部材30Cと一対となるセンタ部材40Cが設けられている。
また、工作機械1には、砥石Tの反対の側からワークWを支持する支持装置60が設けられている。また、図1(A)に示す例では、支持装置60は制御手段からの制御信号によってZ軸方向の位置を移動可能であり、複数設けているが、移動可能でなくてもよく、単数であってもよい。なお、支持装置60の詳細については後述する。
また、工作機械1は、クーラントを加工個所に噴出するクーラントノズル等を備えているが、これらについては説明及び図示を省略する。
On the spindle table 20, a
The
The tailstock 40D is provided with a tailstock device moving means 42 that can reciprocate the
Further, the machine tool 1 is provided with a
Moreover, although the machine tool 1 is provided with the coolant nozzle etc. which eject a coolant to a process location, description and illustration are abbreviate | omitted about these.
砥石テーブル10には、略円筒状の砥石T(加工工具に相当)を備えている。軸受12に設けられた砥石Tは、例えば鉄製のコアの外周にCBNチップ砥石が貼り付けられて整形されており、砥石テーブル10に載置された砥石駆動モータ11により、Z軸に平行な砥石回転軸TZを中心に回転する。
また、砥石テーブル10は、基台2に設けられた砥石テーブル駆動モータ10M(X軸駆動装置であり、径側移動手段に相当)と送りネジ10B、及び砥石テーブル10に設けられたナット(図示省略)により、基台2に対してX軸方向に往復移動可能であり、主軸回転軸CZに交差する方向に砥石Tを進退移動させる。なお、X軸は、前記Z軸に直交する方向の軸であり、送りネジ10BはX軸と平行である。
また、砥石テーブル駆動モータ10Mには砥石テーブル10のX軸方向の位置を検出する検出手段10E(エンコーダ等)が設けられている。
なお、図1(A)及び(B)の例では、砥石駆動モータ11には検出手段を設けていないが、砥石駆動モータ11にも速度検出手段等を設け、砥石駆動モータ11の回転速度をフィードバック制御することも可能である。
The grindstone table 10 includes a substantially cylindrical grindstone T (corresponding to a processing tool). The grindstone T provided on the
Further, the grindstone table 10 is a grindstone
The grinding wheel
In the example of FIGS. 1A and 1B, the
また、数値制御装置(図示省略)は、ワークWの回転角度(あるいは回転速度)を検出する検出手段(図示省略)からの信号、砥石テーブル10のX軸方向の位置を検出する検出手段10Eからの信号、主軸テーブル20のZ軸方向の位置を検出する検出手段20Eからの信号等と、加工データ及び加工プログラム等に基づいて、主軸回転モータ(図示省略)、砥石テーブル駆動モータ10M、主軸テーブル駆動モータ20M、砥石駆動モータ11を制御する。
The numerical control device (not shown) includes a signal from a detection means (not shown) for detecting the rotation angle (or rotation speed) of the workpiece W and a detection means 10E for detecting the position of the grindstone table 10 in the X-axis direction. , A signal from the detection means 20E for detecting the position of the spindle table 20 in the Z-axis direction, machining data, a machining program, and the like, a spindle rotating motor (not shown), a grindstone
●[ワークWの構造と概略形状(図2)]
次に図2(A)及び(B)を用いて、本実施の形態にて用いるワークWの構造と概略形状について説明する。
本実施の形態にて説明するワークWは、略円筒形状のシャフトSTにおける所定位置のそれぞれに、複数のカム駒CAと複数の軸受BRを嵌合させて組み付けた、軸受付カムシャフトである。なお、軸受BRは、例えば内輪BIの周囲を外輪BOが周回可能に構成されたラジアルベアリングであって、連続した円環状の形状であり、いわゆる分割タイプ(回転軸を通る面で2分割されて挟み込むように取り付けるタイプ)ではない。
本実施の形態では、軸受付カムシャフト(ワークW)のカム駒CAの外周形状の精度をより高精度とするために、カム駒CAと軸受BRをシャフトSTに嵌合にて組み付けて軸受付カムシャフト(以下、ワークWと記載する)を作り、当該組み付け後の軸受付カムシャフトのカム駒の外周を、工作機械1にて仕上げ研削する。
● [Work W Structure and Schematic Shape (Figure 2)]
Next, the structure and schematic shape of the workpiece W used in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
The workpiece W described in the present embodiment is a camshaft with a bearing in which a plurality of cam pieces CA and a plurality of bearings BR are fitted and assembled at predetermined positions on a substantially cylindrical shaft ST. The bearing BR is, for example, a radial bearing configured such that the outer ring BO can circulate around the inner ring BI, and has a continuous annular shape. The bearing BR is a so-called split type (divided into two by a plane passing through the rotation shaft). It is not a type that is attached so as to be pinched.
In the present embodiment, in order to make the accuracy of the outer peripheral shape of the cam piece CA of the camshaft with a bearing (work W) higher, the cam piece CA and the bearing BR are assembled to the shaft ST by fitting. A camshaft (hereinafter referred to as a workpiece W) is made, and the outer periphery of the cam piece of the camshaft with bearing after the assembly is finished ground by the machine tool 1.
なお、図2(B)に示すように、ワークWにおいて、軸受BRはカム駒CAに近接する位置にある。工作機械1を用いてカム駒CAの外周を研削すると、クーラント(研削時には研削個所にクーラントをかけながら研削する)や研削屑が飛散し、軸受BRにクーラントや研削屑が浸入する可能性がある。研削屑が軸受BRに浸入した場合、軸受BRの寿命の低下や圧痕が発生する可能性がある。
そこで、ワークWのカム駒CAの外周形状を高精度に仕上げる仕上げ研削を行うとともに、軸受BRにクーラントや研削屑が浸入することを防止できる、軸受付カムシャフトの製造方法について、以下に説明する。
As shown in FIG. 2B, in the workpiece W, the bearing BR is in a position close to the cam piece CA. When the outer periphery of the cam piece CA is ground using the machine tool 1, coolant (grinding while applying coolant to the grinding part during grinding) and grinding waste may be scattered and coolant and grinding waste may enter the bearing BR. . When grinding waste enters the bearing BR, there is a possibility that the life of the bearing BR will be reduced and indentations may occur.
Therefore, a method for manufacturing a camshaft with a bearing capable of performing finish grinding to finish the outer peripheral shape of the cam piece CA of the workpiece W with high accuracy and preventing coolant and grinding debris from entering the bearing BR will be described below. .
●[軸受付カムシャフトの製造方法(図2〜図4)]
図2(A)に、カム駒CA、軸受BR、シャフトSTの概略斜視図を示す。
まず最初のステップでは、(複数の)カム駒CAの挿通孔CAHと、(複数の)軸受BRの挿通孔BRHを、シャフトSTの外周面の軸方向におけるそれぞれの所定位置に嵌合させて(嵌合方法については特に限定しない)、軸受付カムシャフトを組み付ける。
次のステップでは、少なくとも研削対象のカム駒CAに最も近い位置の軸受BRをマスキング手段MSにてマスキングした後(密閉状態とした後(図2(C)参照))、工作機械1の砥石Tを用いて、前記研削対象のカム駒CAの外周形状を仕上げ研削する。
マスキング手段としては、例えば、図2(C)に示すように、軸受BRに染み込まず、且つ脆性が比較的低く、且つ流れ落ちることなく、且つ研削後に除去が可能、という観点から、下記のものが挙げられる。
軸受BRを密閉するように塗付することと除去が可能な樹脂。
軸受BRの内部に充填するグリス(グリス充填の場合、研削後の除去は不要)。
軸受BRを密閉するように巻回することと除去が可能な薄膜状シート。
軸受付カムシャフトにおける軸方向の任意の位置に着脱可能であるとともに、取付けた際に内部に軸受BRを密閉状態として収容可能なケース(図5(A)及び(B)参照)。
これらのいずれか一つ、あるいは複数を組み合わせて軸受BRをマスキングする。
なお、シャフトSTにカム駒CAと軸受BRを組み付ける工作機械、及びマスキングを行う工作機械は、工作機械1を利用して行ってもよいし、別の工作機械を用いて行ってもよい。
● [Production method of camshaft with bearing (FIGS. 2 to 4)]
FIG. 2A shows a schematic perspective view of the cam piece CA, the bearing BR, and the shaft ST.
In the first step, the insertion holes CAH of the cam pieces CA and the insertion holes BRH of the bearing BR are fitted into predetermined positions in the axial direction of the outer peripheral surface of the shaft ST ( The fitting method is not particularly limited) and a camshaft with a bearing is assembled.
In the next step, at least the bearing BR at the position closest to the cam piece CA to be ground is masked by the masking means MS (after being sealed (see FIG. 2C)), and then the grindstone T of the machine tool 1 is used. Then, the outer peripheral shape of the cam piece CA to be ground is finish ground.
As the masking means, for example, as shown in FIG. 2 (C), from the viewpoint that it does not soak into the bearing BR, is relatively brittle, does not flow down, and can be removed after grinding, the following is possible. Can be mentioned.
Resin that can be applied and removed to seal the bearing BR.
Grease to be filled in the bearing BR (in the case of grease filling, removal after grinding is unnecessary).
A thin film sheet that can be wound and removed to seal the bearing BR.
A case that can be attached to and detached from an arbitrary position in the axial direction of the camshaft with a bearing and that can accommodate the bearing BR in a sealed state when attached (see FIGS. 5A and 5B).
Any one or a combination of these is used to mask the bearing BR.
The machine tool for assembling the cam piece CA and the bearing BR on the shaft ST and the machine tool for masking may be performed using the machine tool 1 or another machine tool.
マスキング後の仕上げ研削におけるステップとしては、まず最初のステップにて、ワークWを工作機械1にセットする(図1の例では、ワークWを一対の支持手段30C、40Cにて支持する)。
次のステップでは、研削対象のカム駒CAの外周と砥石Tとが対向するように、研削対象のカム駒CAに対して砥石Tを相対的に移動させる(図1の例では主軸テーブル駆動モータ20Mにて主軸テーブル20をZ軸方向に移動させる)。
次のステップでは、ワークWを主軸回転軸CZ(ワークWの回転軸に相当)回りに回転させながら、ワークWに対して砥石Tを主軸回転軸CZに直交する方向に進退移動させて(図1の例では、砥石テーブル駆動モータ10Mにて砥石テーブル10をX軸方向に往復移動させて)、ワークWに砥石Tを押し付けて仕上げ研削する。
As a step in finish grinding after masking, first, the workpiece W is set on the machine tool 1 in the first step (in the example of FIG. 1, the workpiece W is supported by a pair of support means 30C and 40C).
In the next step, the grindstone T is moved relative to the cam piece CA to be ground so that the outer periphery of the cam piece CA to be ground and the grindstone T face each other (in the example of FIG. 1, the spindle table drive motor). The spindle table 20 is moved in the Z-axis direction at 20M).
In the next step, the grindstone T is moved back and forth in a direction perpendicular to the spindle rotation axis CZ with respect to the workpiece W while rotating the workpiece W around the spindle rotation axis CZ (corresponding to the rotation axis of the workpiece W) (see FIG. In the example of 1, the grinding wheel table 10 is reciprocated in the X-axis direction by the grinding wheel
以上の説明では、各カム駒CAの単体の外周形状のそれぞれを、より高精度とするために、軸受付カムシャフトにカム駒CAと軸受BRを嵌合(組み付け)した後にカム駒CAの仕上げ研削を行った。ここで、軸受BRには必ず僅かなクリアランス(遊び)があり、実際の内燃機関に軸受付カムシャフトが組み付けられた場合、このクリアランスによるガタつきによって、カム駒CAの外周形状の誤差とは別の誤差を生じる。
そこで以下に説明するように、工作機械1にてカム駒CAを仕上げ研削する際に、軸受BRを所定の方向から押し付けるように支持することで、このクリアランスによる誤差を低減する。
In the above description, the cam piece CA is finished after the cam piece CA and the bearing BR are fitted (assembled) to the camshaft with bearing in order to make each of the individual outer peripheral shapes of the cam pieces CA more accurate. Grinding was performed. Here, the bearing BR always has a slight clearance (play), and when a camshaft with a bearing is assembled in an actual internal combustion engine, the backlash due to this clearance is different from the error in the outer shape of the cam piece CA. Cause an error.
Thus, as will be described below, when the machine tool 1 finish-grinds the cam piece CA, the bearing BR is supported so as to be pressed from a predetermined direction, thereby reducing an error due to this clearance.
●[軸受BRのクリアランスによる誤差の低減方法(図3、図4)]
図3(A)は、内燃機関に軸受付カムシャフトWが組み付けられた状態の例を示しており、シリンダCDと、ボルトB等にてシリンダCDに固定されたシリンダヘッドCHと、の間に軸受付カムシャフトの軸受BRが挟持されている様子を示している。この場合、内燃機関のシリンダCDの側には排気バルブまたは吸気バルブの反対側の端部であるタペットTPが、各カム駒CAと対向する位置にある。そしてタペットTPはバルブスプリング等によって、対向しているカム駒CAの方向に押し付けられている。この押し付け力をFpとすると、この力Fpがカム駒CAからシャフトSTに伝わり、シャフトSTがシリンダヘッドCH側に押し付けられる。
これにより、軸受BRのクリアランスにおける、タペットTPと反対の側(シリンダヘッドCHの側)のクリアランス(内輪BIと鋼球BBとのクリアランスC1a+外輪BOと鋼球BBとのクリアランスC1b)は、ほぼゼロとなり、タペットTPの側のクリアランス(内輪BIと鋼球BBとのクリアランスC2a+外輪BOと鋼球BBとのクリアランスC2b)は大きくなる。
● [Error reduction method due to bearing BR clearance (Figs. 3 and 4)]
FIG. 3A shows an example of a state in which the camshaft W with bearing is assembled to the internal combustion engine, and between the cylinder CD and the cylinder head CH fixed to the cylinder CD with a bolt B or the like. The mode that the bearing BR of the camshaft with a bearing is clamped is shown. In this case, on the cylinder CD side of the internal combustion engine, the tappet TP, which is the end on the opposite side of the exhaust valve or the intake valve, is in a position facing each cam piece CA. The tappet TP is pressed in the direction of the facing cam piece CA by a valve spring or the like. When this pressing force is Fp, the force Fp is transmitted from the cam piece CA to the shaft ST, and the shaft ST is pressed to the cylinder head CH side.
As a result, the clearance of the bearing BR on the side opposite to the tappet TP (cylinder head CH side) (clearance C1a between the inner ring BI and the steel ball BB + clearance C1b between the outer ring BO and the steel ball BB) is almost zero. Thus, the clearance on the tappet TP side (clearance C2a between the inner ring BI and the steel ball BB + clearance C2b between the outer ring BO and the steel ball BB) increases.
次に、内燃機関に軸受付カムシャフトWが組み付けられた状態である図3(A)と近似する状態を、工作機械1で再現しながらカム駒CAを研削する状態を図3(B)に示す。
砥石Tにてカム駒CAを押し付ける力Ftが、図3(A)におけるタペットTPからの押し付け力Fpに相当する。この押し付け力FtによってシャフトSTが砥石Tと反対の側に押し付けられる。ここで、軸受BRのクリアランスにおける、砥石Tと反対の側のクリアランス(内輪BIと鋼球BBとのクリアランスC1a+外輪BOと鋼球BBとのクリアランスC1b)をほぼゼロとするために、砥石Tの反対の側から軸受支持部材62を用いて、軸受BRを支持する(軸受BRが砥石Tの反対の側に移動しないように支持する)。
図3(B)における軸受支持部材62は図3(A)におけるシリンダヘッドCHに相当し、図3(B)における砥石Tは図3(A)におけるタペットTPに相当する。
Next, FIG. 3B shows a state in which the cam piece CA is ground while the machine tool 1 reproduces a state similar to FIG. 3A in which the bearing-equipped camshaft W is assembled to the internal combustion engine. Show.
The force Ft for pressing the cam piece CA with the grindstone T corresponds to the pressing force Fp from the tappet TP in FIG. The shaft ST is pressed to the side opposite to the grindstone T by the pressing force Ft. Here, in order to make the clearance of the bearing BR on the side opposite to the grindstone T (clearance C1a between the inner ring BI and the steel ball BB + clearance C1b between the outer ring BO and the steel ball BB) substantially zero, The bearing BR is supported from the opposite side by using the bearing support member 62 (the bearing BR is supported so as not to move to the opposite side of the grindstone T).
The
次に図4を用いて、図3(B)に示した軸受支持部材62を備えた支持装置60の外観と構成について説明する。なお、図4はマスキングしていない軸受BRを支持している状態を示しているが、図5に示すケースCSを用いてマスキングした場合は、後述するようにケースCSを介して軸受BRを支持することができる。
支持装置60は、支持本体61と軸受支持部材62と補助部材63と移動アーム65とを供えている。移動アーム65は、制御手段(図示省略)からの制御信号によって、図1(A)におけるZ軸方向に往復移動可能であり、支持対象の軸受BRと対向する位置に支持本体61を位置決めする。
軸受支持部材62はX軸方向に往復移動可能であり、X軸方向における適切な位置で固定することができる。この場合、軸受支持部材62に当接する軸受BRの個所における外輪BOと内輪BIとの間隔Dが最も小さくなる位置(砥石Tと反対の側において、内輪BIと鋼球BBとのクリアランスC1a+外輪BOと鋼球BBとのクリアランスC1bが、ほぼゼロとなる位置)となるように軸受BRを押さえる位置で固定される。
また、補助部材63はY軸方向に往復移動可能であり、Y軸方向における適切な位置で固定することができ、軸受BRを下から支えることができる。
なお、軸受支持部材62のX軸方向の位置及び補助部材63のY軸方向の位置は、制御手段から制御可能に構成してもよいし、作業者が手作業で位置決めして固定してもよい。なお、補助部材63は省略してもよい。
Next, the appearance and configuration of the
The
The
Further, the
The position in the X-axis direction of the
以上より、マスキング後の仕上げ研削におけるステップとしては、まず最初のステップにて、ワークWを工作機械1にセットする。
次のステップでは、研削対象のカム駒CAの外周と砥石Tとが対向するように、研削対象のカム駒CAに対して砥石Tを相対的に移動させる。
次のステップでは、ワークWを主軸回転軸CZ(ワークWの回転軸に相当)回りに回転させるとともに、マスキングがされていない軸受BRにおける砥石Tとは反対の側を支持しながら、ワークWに対して砥石Tを主軸回転軸CZに直交する方向に進退移動させて、ワークWに砥石Tを押し付けて仕上げ研削する。なお、この方法は、軸受BRが複数であり、支持する軸受BRにはマスキングがされていない場合に利用することができる。
From the above, as a step in the finish grinding after masking, the work W is set on the machine tool 1 in the first step.
In the next step, the grindstone T is moved relative to the cam piece CA to be ground so that the outer periphery of the cam piece CA to be ground and the grindstone T face each other.
In the next step, the workpiece W is rotated around the main shaft rotation axis CZ (corresponding to the rotation axis of the workpiece W), and the workpiece BR is supported on the non-masked bearing BR while supporting the side opposite to the grindstone T. On the other hand, the grindstone T is moved forward and backward in a direction perpendicular to the spindle rotation axis CZ, and the grindstone T is pressed against the workpiece W to finish grinding. This method can be used when there are a plurality of bearings BR and the supporting bearing BR is not masked.
●[マスキング手段として用いるケースの構造(図5)]
次に図5(A)〜(C)を用いて、上述した(マスキング用の)ケースの構造等について説明する。
図5(A)にはケースCSの概略外観について2通りの例を示す。この場合、略円柱形状の例と、略四角柱形状の例を示している。どちらもワークWのシャフトSTを通すための貫通孔HCを有している。またケースCSは、内部に軸受BRを収容可能な空間を有しており、貫通孔HCの周囲には密閉のために変形可能なフレキシブル部材Pが設けられている。
また、どちらも図5(B)の例(略円柱形状の場合の例)に示すように、ロック部Rのロックを解除すると、蝶番TTを中心に回動するように2つに分割され、内部に軸受BRを収容して再度ロック部Rをロックすることができるように構成されている。
更に、図5(C)の断面図の例(略円柱形状の場合の例)に示すように、軸受BRを収容しているケースCSにおける、主軸回転軸CZに平行となる任意の外周面(外周面における所定位置であり、ケースCSが四角柱形状の場合は側面の中心位置となる)から、収容している軸受BRの径方向に押し付け力Fを加えると、フレキシブル部材Pが変形してケースCSが軸受BRに向かって相対的に移動し、当該押し付け力Fを加えた位置において、ケースCSの内壁に軸受BRの外周面が当接し、押し付け力Fに応じた力が軸受BRの外周面の当接個所に加えられる。従って、ケースCSを用いた場合は、当該ケースCSを図4に示す軸受支持部材62にて支持しても、軸受BRの外輪BOと内輪BIとの間隔Dがほぼゼロとなるように支持することができる。
● [Case structure used as masking means (Fig. 5)]
Next, with reference to FIGS. 5A to 5C, the structure of the above-described case (for masking) will be described.
FIG. 5A shows two examples of the schematic appearance of the case CS. In this case, an example of a substantially cylindrical shape and an example of a substantially quadrangular prism shape are shown. Both have a through hole HC for passing the shaft ST of the workpiece W. The case CS has a space in which the bearing BR can be accommodated, and a flexible member P that can be deformed for sealing is provided around the through hole HC.
In addition, as shown in the example of FIG. 5B (an example of a substantially cylindrical shape), when the lock portion R is unlocked, it is divided into two so as to rotate around the hinge TT. The bearing BR is housed inside, and the lock portion R can be locked again.
Further, as shown in an example of a cross-sectional view of FIG. 5C (an example of a substantially cylindrical shape), an arbitrary outer peripheral surface (in parallel with the spindle rotation axis CZ) in the case CS housing the bearing BR ( When the pressing force F is applied in the radial direction of the bearing BR accommodated from the predetermined position on the outer peripheral surface, which is the center position of the side surface when the case CS has a quadrangular prism shape), the flexible member P is deformed. At a position where the case CS moves relatively toward the bearing BR and the pressing force F is applied, the outer peripheral surface of the bearing BR contacts the inner wall of the case CS, and a force corresponding to the pressing force F is applied to the outer periphery of the bearing BR. It is added to the contact point of the surface. Therefore, when the case CS is used, the case CS is supported by the bearing
以上より、マスキング後の仕上げ研削におけるステップとしては、まず最初のステップにて、ワークWを工作機械1にセットする。
次のステップでは、研削対象のカム駒CAの外周と砥石Tとが対向するように、研削対象のカム駒CAに対して砥石Tを相対的に移動させる。
次のステップでは、ワークWを主軸回転軸CZ(ワークWの回転軸に相当)回りに回転させるとともに、軸受BRを収容しているケースCSにおける砥石Tとは反対の側を支持しながら、ワークWに対して砥石Tを主軸回転軸CZに直交する方向に進退移動させて、ワークWに砥石Tを押し付けて仕上げ研削する。なお、この方法では、全部の軸受BRをケースCSに収容しても(全軸受BRをマスキングしても)、任意の軸受を支持しながらカム駒を仕上げ研削することができる。
From the above, as a step in the finish grinding after masking, the work W is set on the machine tool 1 in the first step.
In the next step, the grindstone T is moved relative to the cam piece CA to be ground so that the outer periphery of the cam piece CA to be ground and the grindstone T face each other.
In the next step, the workpiece W is rotated about the main shaft rotation axis CZ (corresponding to the rotation axis of the workpiece W) and the workpiece CS is supported while supporting the side opposite to the grindstone T in the case CS housing the bearing BR. The grindstone T is moved forward and backward in a direction perpendicular to the spindle rotation axis CZ with respect to W, and the grindstone T is pressed against the workpiece W for finish grinding. In this method, even if all the bearings BR are accommodated in the case CS (all the bearings BR are masked), the cam piece can be finish-ground while supporting any bearing.
以上、本実施の形態にて説明した軸受付カムシャフトの製造方法を用いれば、カム駒CAの外周形状をより高精度に仕上げることが可能であり、且つマスキング手段を用いることで、軸受BRに切削屑等が浸入することを適切に防止することができる。
また、軸受BRを砥石Tの反対の側から支持して砥石Tに向かう方向に押し付けることで、軸受付カムシャフトを実際の内燃機関に組み付けた際に軸受BRのクリアランスによる誤差をより低減することができる。
As described above, if the manufacturing method of the camshaft with bearing described in the present embodiment is used, the outer peripheral shape of the cam piece CA can be finished with higher accuracy, and the masking means can be used for the bearing BR. It is possible to appropriately prevent the cutting waste and the like from entering.
Further, by supporting the bearing BR from the opposite side of the grindstone T and pressing it in the direction toward the grindstone T, errors due to the clearance of the bearing BR can be further reduced when the camshaft with bearing is assembled to an actual internal combustion engine. Can do.
本発明の軸受付カムシャフトの製造方法は、本実施の形態で説明した方法に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、工作機械1の構造及び概観等は、図1に示す工作機械1に限定されるものではない。
また、軸受BRの構造及び概観等は、本実施の形態にて説明したものに限定されるものではなく、鋼球BBは、略円筒状の「ころ」であってもよい。
また、本実施の形態にて説明した軸受付カムシャフトの製造方法は、シャフトSTに複数のカム駒CAと複数の軸受BRとを組み付けた軸受付カムシャフトの製造方法の例を説明したが、シャフトSTに単数または複数のカム駒CAと単数または複数の軸受BRを組み付けた軸受付カムシャフトの製造方法に適用することができる。
また、マスキング手段の一つの例であるケースは、図5に示すケースCSの形状等に限定されるものではない。
The manufacturing method of the camshaft with bearing of the present invention is not limited to the method described in the present embodiment, and various modifications, additions and deletions can be made without changing the gist of the present invention.
Further, the structure and overview of the machine tool 1 are not limited to the machine tool 1 shown in FIG.
Further, the structure and overview of the bearing BR are not limited to those described in the present embodiment, and the steel ball BB may be a substantially cylindrical “roller”.
Moreover, although the manufacturing method of the camshaft with a bearing demonstrated in this Embodiment demonstrated the example of the manufacturing method of the camshaft with a bearing which assembled | attached several cam piece CA and several bearing BR to shaft ST, The present invention can be applied to a method of manufacturing a camshaft with a bearing in which one or more cam pieces CA and one or more bearings BR are assembled to the shaft ST.
Further, the case which is one example of the masking means is not limited to the shape of the case CS shown in FIG.
1 工作機械
2 基台
10 砥石テーブル
10M 砥石テーブル駆動モータ
11 砥石駆動モータ
20 主軸テーブル
20M 主軸テーブル駆動モータ
30 主軸装置
30C センタ部材
30D 主軸台
30M 主軸移動モータ
40 心押装置
40C センタ部材
40D 心押台
60 支持装置
62 軸受支持部材
T 砥石(加工工具)
W ワーク(軸受付カムシャフト)
ST シャフト
CA カム駒
BR 軸受
BO 外輪
BI 内輪
BB 鋼球
CZ 主軸回転軸(ワーク回転軸)
TZ 砥石回転軸
CS ケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
W Workpiece (Camshaft with bearing)
ST Shaft CA Cam piece BR Bearing BO Outer ring BI Inner ring BB Steel ball CZ Spindle rotation axis (work rotation axis)
TZ grinding wheel rotation axis CS case
Claims (4)
前記カム駒と前記軸受を、前記シャフトの軸方向におけるそれぞれの所定位置に嵌合させて軸受付カムシャフトとして組み付けるステップと、
少なくとも研削するカム駒に最も近い位置の軸受をマスキング手段にてマスキングした後、加工工具を用いて研削対象のカム駒を仕上げ研削するステップと、を有する、
軸受付カムシャフトの製造方法。 A method of manufacturing a camshaft with a bearing in which one or more cam pieces and one or more bearings are fitted in the axial direction of the outer peripheral surface of the shaft,
Fitting the cam piece and the bearing at respective predetermined positions in the axial direction of the shaft and assembling them as a camshaft with bearing;
Masking at least the bearing closest to the cam piece to be ground with a masking means, and then finishing grinding the cam piece to be ground using a processing tool,
A method for manufacturing a camshaft with a bearing.
前記マスキング手段は、
前記軸受を密閉するように塗付することと除去が可能な樹脂、
または前記軸受内に充填するグリス、
または前記軸受を密閉するように巻回することと除去が可能な薄膜状シート、
または前記軸受付カムシャフトにおける軸方向の任意の位置に着脱可能であるとともに取り付けた際に内部に前記軸受を密閉状態として収容可能なケース、
のいずれか一つ、あるいは複数の組み合わせである、
軸受付カムシャフトの製造方法。 It is a manufacturing method of the camshaft with a bearing according to claim 1,
The masking means is
Resin that can be applied and removed to seal the bearing,
Or grease filled in the bearing,
Or a thin film sheet that can be wound and removed to seal the bearing,
Or a case that can be attached and detached at any position in the axial direction of the camshaft with bearing and that can accommodate the bearing in a sealed state when attached.
Any one of or a combination of a plurality of
A method for manufacturing a camshaft with a bearing.
前記軸受が複数の場合において前記カム駒の外周を仕上げ研削する際、
研削対象のカム駒の外周と前記加工工具とが対向するように、研削対象のカム駒に対する前記加工工具の位置を位置決めするステップと、
前記軸受付カムシャフトを回転軸回りに回転させるとともに前記マスキングがされていない軸受における前記加工工具とは反対の側を支持しながら、前記軸受付カムシャフトに対して前記加工工具を相対的に前記回転軸に直交する方向に進退移動させて研削対象のカム駒の外周に前記加工工具を押し付けて仕上げ研削するステップと、を有する、
軸受付カムシャフトの製造方法。 It is a manufacturing method of the camshaft with a bearing according to claim 1 or 2,
When finish grinding the outer periphery of the cam piece in the case of a plurality of the bearings,
Positioning the position of the processing tool relative to the cam piece to be ground so that the outer periphery of the cam piece to be ground and the processing tool face each other;
While rotating the camshaft with bearing about the rotation axis and supporting the opposite side of the machining tool in the bearing that is not masked, the machining tool is relatively moved with respect to the camshaft with bearing. A step of moving forward and backward in a direction perpendicular to the rotation axis and pressing the processing tool on the outer periphery of the cam piece to be ground to finish-grind.
A method for manufacturing a camshaft with a bearing.
前記ケースは、内部に軸受を収容して取り付けられている状態において、当該ケースの外周面における所定位置にて、収容している前記軸受の径方向に押し付け力が加えられると、収容している軸受に対して前記押し付け力の方向に相対的に移動して当該ケースの内壁が前記軸受の外周面に当接し、前記押し付け力に応じた力が前記軸受の外周面の当接個所に加えられる構造を有しており、
前記マスキング手段として前記ケースを用いた場合において前記カム駒の外周を仕上げ研削する際、
研削対象のカム駒の外周と前記加工工具とが対向するように、研削対象のカム駒に対する前記加工工具の位置を位置決めするステップと、
前記軸受付カムシャフトを回転軸回りに回転させるとともに、軸受を収容している前記ケースにおける前記加工工具とは反対の側を支持しながら、前記軸受付カムシャフトに対して前記加工工具を相対的に前記回転軸に直交する方向に進退移動させて研削対象のカム駒の外周に前記加工工具を押し付けて仕上げ研削するステップと、を有する、
軸受付カムシャフトの製造方法。
It is a manufacturing method of the camshaft with a bearing according to claim 2,
The case is accommodated when a pressing force is applied in a radial direction of the bearing accommodated at a predetermined position on the outer peripheral surface of the case in a state where the bearing is accommodated in the case. The inner wall of the case is moved relative to the bearing in the direction of the pressing force so that the inner wall of the case comes into contact with the outer peripheral surface of the bearing, and a force corresponding to the pressing force is applied to the contact portion of the outer peripheral surface of the bearing. Has a structure,
When finishing grinding the outer periphery of the cam piece when the case is used as the masking means,
Positioning the position of the processing tool relative to the cam piece to be ground so that the outer periphery of the cam piece to be ground and the processing tool face each other;
The camshaft with bearing is rotated around a rotation axis, and the processing tool is relatively relative to the camshaft with bearing while supporting the opposite side of the processing tool in the case housing the bearing. A step of moving forward and backward in a direction orthogonal to the rotation axis to press the machining tool on the outer periphery of the cam piece to be ground and finish grinding.
A method for manufacturing a camshaft with a bearing.
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