JP2012101329A - ワーク研削装置、ワーク研削方法、エンジンバルブ研削装置、及びエンジンバルブ研削方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワーク2を把持して研削砥石19によりワーク2の被加工面4Cを研削するワーク研削装置3において、前記研削砥石19が、一の砥石体の研削面25に粗研削を行う粗研削領域25C1と仕上げ研削を行う仕上げ研削領域25C2とを区別して備え、粗研削領域25C1を被加工面4Cに当接させて、トラバース加工により被加工面4Cの粗研削を実施し、仕上げ研削領域25C2を粗研削実施後の被加工面4Cに当接させて、プランジ加工により被加工面4Cの仕上げ研削を実施する構成とした。
【選択図】図4
Description
上記研削装置によれば、エンジンバルブの両端部を同時に加工できるので、コッター溝研削と傘部の粗研削とを一工程に集約して設備費用を低減できる。しかし、コレットチャックを備えた研削装置には芯出し精度がやや甘いという問題がある。
この問題点は、傘部の粗研削とフェース面の仕上げ研削とを、同一工程に集約することにより解決できる。しかし、フェース面は傘部の一部であり、同時に加工することができないので、生産効率と加工精度との両立が難しいという問題がある。
なお、このような同一設備で粗研削から仕上げ研削までを行う際の生産効率と加工精度との両立に係る問題は、エンジンバルブ研削装置だけではなく、クランクシャフトやクランクピンなどのワーク研削装置に共通するものである。
粗研削のときにはワークの被加工面より幅広の粗研削領域の全領域を使用してトラバース加工できるので、粗研削領域の摩耗を抑えることができる。
前記研削砥石が電着砥石であっても良い。
複雑な形状のワークに対応した複雑形状の研削面を容易に形成できるうえ、研削面が摩耗したときには再び電着して再利用できるので、コストを抑制できる。
前記粗研削領域と前記仕上げ研削領域に粒径が異なる砥粒が電着されていても良い。
粗研削時の研削能率をより一層向上させるとともに、仕上げ研削時に仕上げ面精度をより一層向上できる。
したがって、コッター溝研削、傘部の粗研削、フェース面の仕上げ研削の3種類の加工を、コレットチャックを使用してコッター溝の研削と傘部の粗研削とを同時に行う複合工程と、コレットチャックを使用したフェース面の仕上げ研削工程との2工程で行うエンジンバルブ製造ラインと比較して、工程増加を防止しながら、加工精度を向上することができる。
加工ユニット5は、基台9と、砥石部11と、ワーク位置調整部13と、ワーク把持/回転部15と、を備えている。
基台9は、砥石部11、ワーク位置調整部13、およびワーク把持/回転部15を支持するものであり、傘部研削工程の床面に固定されている。
砥石スピンドル17は、基台9上に固定されたケース体21と、このケース体21に回転自在に軸支され図1中でZ方向に延びる主軸(不図示)を備えている。この主軸(不図示)は、砥石駆動源(不図示)の駆動により回転軸線23周りに回転する。
研削砥石19は、側面19Aに研削面25を備えた略円盤状に形成され、主軸(不図示)に同軸に固定されている。すなわち、研削砥石19は、砥石駆動源(不図示)の駆動により回転軸線23周りに回転する。なお、本実施形態では、研削砥石19として、エンジンバルブ2の傘部4に対応した複雑形状の研削面25を容易に形成でき、研削面25が摩耗しても再利用できるように、電着砥石が用いられている。
ここで、本実施形態では、エンジンバルブ研削装置3は、上述したエンジンバルブ2の傘部4に対する研削加工、すなわちR部4A、外周部4B、およびフェース面4Cの粗研削と、フェース面4Cの仕上げ研削とを一つの研削砥石19で行うことができるようになっている。
そこで、本実施形態では、仕上げ面精度確保のため、粗研削と仕上げ研削との両方に使用されるフェース面研削面25Cに、粗研削に使用する領域と仕上げ研削に用いる領域とが区別して設けられている。
また、粗研削領域25C1と、仕上げ研削領域25C2とには、それぞれ粒径の異なる砥粒が電着されている。本実施形態では、粗研削領域25C1に粒径の大きなCBN砥粒を電着することで粗研削時の研削能率向上を図り、仕上げ研削領域25C2に粒径の小さなCBN砥粒を電着し、更に砥粒先端高さを揃える処理をすることで仕上げ面精度の向上を図っている。
本明細書では、トラバース加工とは、ワークおよび砥石をともに回転させた状態で、ワークの被加工面を砥石の研削面と当接させ、ワークの被加工面と砥石の研削面との接線方向にワークをスライド移動させてワーク送りを行いながら、当該接線と交差しワークの被加工面と垂直な方向にワークを移動させて切り込みを行う研削加工であると定義する。
これにより、フェース面4Cとフェース面研削面25Cとの接線45の方向(図4中矢印47で示す方向)にエンジンバルブ2をスライド移動させてワーク送りを行いながら、当該接線45と交差しフェース面4Cと垂直な方向(図4中矢印49で示す方向)にエンジンバルブ2を移動させて切り込みを行うトラバース加工が可能となっている。
例えば、図4に示すように、フェース面4Cの仕上げ加工においては、エンジンバルブ2および研削砥石19をともに回転させた状態で、フェース面4Cを研削砥石19の研削面25と当接させ、ワーク位置調整部13のZ1方向への動作によりエンジンバルブ2を移動させる。
これにより、フェース面4Cと研削面25との接線45の方向(図4中矢印47で示す方向)にはエンジンバルブ2をほとんどスライド移動させることなく、当該接線45と交差しフェース面4Cと垂直な方向(図4中矢印49で示す方向)に切り込みを行うプランジ加工が可能となっている。
本明細書では、フェース面4Cの最大幅とは、エンジンバルブ製造ラインで製造する複数種類のエンジンバルブ2のフェース面4Cの幅のうち、最大の幅と定義する。
一方、仕上げ研削領域25C2の幅L2は、フェース面4Cの最大幅と同等に、例えば4mm幅に設定されている。これにより、エンジンバルブ製造ラインで製造する複数種類のエンジンバルブ2のフェース面4Cを、仕上げ研削領域25C2だけを使用してプランジ加工可能になっている。
まず、エンジンバルブ製造ラインの上流側から、エンジンバルブ2が流動してきたとき、搬送ユニット(不図示)により、エンジンバルブ2をチャック35まで搬送し、チャック35でエンジンバルブ2のステム部6を把持する。このとき、図5Aで鎖線示するように、エンジンバルブ2の傘部4は研削砥石19から離間している。
次に、砥石駆動源(不図示)で研削砥石19を高速回転させ、チャック駆動源(不図示)を駆動してエンジンバルブ2を回転させる。
ついで、ワーク位置調整部13によりエンジンバルブ2をX1方向およびZ1方向の複合方向に移動させてR部4Aの粗研削を行う。具体的には、エンジンバルブ2を、接線51と交差しR部4Aと垂直な方向(図5A中矢印55で示す方向)に移動させて切り込みを行いながら、接線51の方向(図5A中矢印57で示す方向)に移動させてワーク送りを行い、図5Aで実線示する位置まで到達させ、R部4Aを所定の取り代だけ研削する。
ついで、ワーク位置調整部13によりエンジンバルブ2をX1方向およびZ1方向の複合方向に移動させて外周部4Bの粗研削を行う。すなわち、エンジンバルブ2を、接線52と交差し外周部4Bと垂直な方向(図5B中矢印59で示す方向)に移動させて切り込みを行いながら、接線方向(図5B中矢印61で示す方向)に移動させてワーク送りを行い、図5Bで実線示する位置まで到達させ、外周部4Bを所定の取り代だけ研削する。この加工も、上述したトラバース加工であり、切り込み量が大きく研削砥石19の周速度が高速の場合にも外周部研削面25Bの摩耗が抑制される。
ついでワーク位置調整部13により、エンジンバルブ2をX2方向およびZ1方向の複合方向に移動させてフェース面4Cの粗研削を行う。すなわち、エンジンバルブ2を、接線53と交差しフェース面4Cと垂直な方向(図5C中矢印63で示す方向)に移動させて切り込みを行いながら、接線方向(図5C中矢印65で示す方向)に移動させてワーク送りを行い、図5Cで実線示する位置まで到達させ、フェース面4Cを所定の取り代だけ研削する。この加工も、上述したトラバース加工であり、切り込み量が大きく研削砥石19の周速度が高速の場合にも粗研削領域25C1の摩耗が抑制される。
ついでワーク位置調整部13により、エンジンバルブ2をZ1方向に移動させてフェース面4Cの仕上げ研削を行う。すなわち、エンジンバルブ2を、Z1方向に移動させることにより、図5D中矢印63で示す接線方向にはほとんどスライド移動させることなく、接線53と交差しフェース面4Cと垂直な方向(図5D中矢印65で示す方向)に移動させて切り込みを行い、フェース面4Cを所定の取り代だけ研削する。
この加工は、上述したプランジ加工であり、エンジンバルブ2の周速度を低速とし且つ切り込み量を少なくすることで仕上げ面精度が向上する。
また、本実施形態では、研削砥石19が電着砥石であるため、エンジンバルブ2の傘部4に対応した複雑形状の研削面25を容易に形成できるうえ、研削面25が摩耗したときには再び電着して再利用できるので、コストを抑制できる。
また、本実施形態では、粗研削領域25C1に粒径の大きな砥粒が電着され、仕上げ研削領域25C2に粒径が小さな砥粒が電着されているので、粗研削時の研削能率をより向上させるとともに、仕上げ研削時に仕上げ面精度をより一層向上できる。
したがって、コッター溝研削、傘部4の粗研削、フェース面4Cの仕上げ研削の3種類の加工を、コレットチャックを使用してコッター溝の研削と傘部4の粗研削とを同時に行う複合工程と、コレットチャックを使用したフェース面4Cの仕上げ研削工程との2工程で行うエンジンバルブ製造ラインと比較して、工程増加を防止して設備投資を削減しながら、加工精度を向上することができる。
2 エンジンバルブ(ワーク)
3 エンジンバルブ研削装置(ワーク研削装置)
4 傘部(被加工面)
4C フェース面
6 ステム部
L1 幅
L2 幅
19 研削砥石
25 研削面
25C フェース面研削面
25C1 粗研削領域
25C2 仕上げ研削領域
Claims (7)
- ワークを把持して研削砥石によりワークの被加工面を研削するワーク研削装置において、
前記研削砥石が、一の砥石体の研削面に粗研削を行う粗研削領域と仕上げ研削を行う仕上げ研削領域とを区別して備え、
粗研削領域を被加工面に当接させて、トラバース加工により被加工面の粗研削を実施し、仕上げ研削領域を粗研削実施後の被加工面に当接させて、プランジ加工により被加工面の仕上げ研削を実施することを特徴とするワーク研削装置。 - 前記粗研削領域が前記ワークの被加工面より幅広に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のワーク研削装置。
- 前記研削砥石が電着砥石であることを特徴とする請求項1又は2に記載のワーク研削装置。
- 前記粗研削領域と前記仕上げ研削領域に粒径が異なる砥粒が電着されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のワーク研削装置。
- ワークの被加工面に対し研削砥石により粗研削および仕上げ研削を連続して行う被加工面連続研削過程を備えたワーク研削方法において、
前記被加工面連続研削過程では、一の砥石体の研削面に粗研削を行う粗研削領域と仕上げ研削を行う仕上げ研削領域とを区別して備えた研削砥石を用いて、粗研削領域を被加工面に当接させて、トラバース加工により被加工面の粗研削を実施し、仕上げ研削領域を粗研削実施後の被加工面に当接させて、プランジ加工により被加工面の仕上げ研削を実施することを特徴とするワーク研削方法。 - エンジンバルブのステム部を把持して研削砥石によりエンジンバルブの傘部を研削するエンジンバルブ研削装置において、
前記研削砥石が、一の砥石体の研削面に粗研削を行う粗研削領域と仕上げ研削を行う仕上げ研削領域とを区別して備え、
粗研削領域を傘部に当接させて、トラバース加工により傘部の粗研削を実施し、仕上げ研削領域を粗研削実施後の傘部のフェース面に当接させて、プランジ加工により傘部のフェース面の仕上げ研削を実施することを特徴とするエンジンバルブ研削装置。 - エンジンバルブの傘部に対し研削砥石により粗研削および仕上げ研削を連続して行う傘部連続研削過程を備えたエンジンバルブ研削方法において、
前記傘部連続研削過程では、一の砥石体の研削面に粗研削を行う粗研削領域と仕上げ研削を行う仕上げ研削領域とを区別して備えた研削砥石を用いて、粗研削領域を傘部に当接させて、トラバース加工により傘部の粗研削を実施し、仕上げ研削領域を粗研削実施後の傘部のフェース面に当接させて、プランジ加工により傘部のフェース面の仕上げ研削を実施することを特徴とするエンジンバルブ研削方法。
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