JP3765154B2 - 研削方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研削方法に関し、砥石の磨耗量を均一化させてワークを研削することにより、研削精度を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークの被研削面を、その被研削幅よりも大きな幅を有する砥石によって研削する技術の一例が、特開昭６０−３４２５８号公報に開示されている。
当該公報に開示された技術では、固定された砥石に対してワークを所定幅だけ移動させながら研削している。この所定幅は、上記砥石の幅よりも小さい。例えば、カムシャフトを研削するカム研削装置では、つぎのようになる。すなわち、図８（Ａ）に示すように、幅Ｗ５０を有する砥石５０であるとき、カムシャフトのカム５２（ワーク）との間で相対的に移動させる幅Ｗ５２は、その幅Ｗ５０よりも小さい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来の技術で研削すると、図８（Ｂ）に示すように、砥石５０には研削が行われず磨耗しない非磨耗部位Ｐが生ずる。この砥石５０を用いてさらにジャーナル５４（他のワークあるいは研削部位）を研削すると、図８（Ｃ）に示すように、その非磨耗部位Ｐがジャーナル５４を深く削ることになる。このような砥石形状の転写性により、ジャーナル５４等では研削精度が悪化してしまう。具体的には、真直度（すなわち被研削面の平坦性）や真円度が悪化する。このような事態は、特に重研削を行う場合等で顕著となる。
一方、ドレッシングや目立てサイクルによって上記非磨耗部位Ｐを除去すれば、研削精度が向上する。しかし、非磨耗部位Ｐの発生ごとにドレッシング等を行なったのでは、研削加工のサイクルタイムが長くなって作業効率が低下する。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、作業効率を維持しながらも、砥石の磨耗量を均一化させることにより、研削精度を向上させる研削方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための第１の手段】
請求項１に記載の発明は、ワークの被研削面を、その被研削幅以上の幅からなる砥石によって研削する研削方法において、砥石幅全体に亘って前記ワークの被研削面を相対的に移動させながら研削する工程と、前記ワークの被研削面全体を砥石幅内で相対的に移動させながら研削する工程とを有することを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、砥石幅全体に亘ってワークの被研削面を研削した後、削り残し防止のために当該被研削面全体を砥石幅内で同様に研削する。これらの研削により、砥石の磨耗量を均一化させることができる。また、ワークの研削のみによって砥石の磨耗量が均一化されるので、ドレッシング等を行う必要がない。そのため、作業効率を維持することができる。なお、磨耗量が均一化された砥石によって他のワーク等を研削すれば、研削精度を向上させることもできる。
【０００５】
【課題を解決するための第２の手段】
請求項２に記載の発明は、砥石幅以下の被研削幅からなる第１研削部位と、前記砥石幅以上の被研削幅からなる第２研削部位とを有するワークを、砥石によって研削する研削方法において、砥石幅全体に亘って前記第１研削部位を相対的に移動させながら研削する工程と、前記第１研削部位全体を砥石幅内で相対的に移動させながら研削する工程と、前記第１研削部位を研削した後、前記砥石を用いて前記第２研削部位を研削する工程とを有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、砥石幅全体に亘ってワークの第１研削部位を研削した後、削り残し防止のために当該第１研削部位全体を砥石幅内で同様に研削する。これらの研削により、砥石の磨耗量を均一化させることができる。ワークの第１研削部位を研削した後、さらにその砥石を用いて第２研削部位を研削する。そのため、均一化された砥石によって第２研削部位を研削すると、研削精度を向上させることができる。また、ワークの研削によって砥石の磨耗量が均一化されるので、ドレッシング等を行う必要がない。そのため、作業効率を維持することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
本実施の形態はカム研削装置に本発明を適用したものであって、図１〜図４を参照しながら説明する。このカム研削装置はカムシャフトを砥石で研削するための装置であって、砥石にはＣＢＮ砥石を用いる。ここで、図１にはカム研削装置の外観を表し、図２にはカムの研削状態を表す。図３および図４には砥石の振幅を示す。図５には砥石の磨耗量を表し、図６にはワークの真直度を表す。
【０００７】
図１において、図１（Ａ）はカム研削装置１０の正面図を、図１（Ｂ）にはカム研削装置１０の右側面図をそれぞれ示す。このカム研削装置１０は、主として主軸テーブル２４と砥石軸テーブル１４とによって構成されている。
まず、主軸テーブル２４には主軸装置３８やテールストック２８等が設けられており、これらの装置等を図１（Ａ）における左右方向に移動させる。その左右移動は、モータ２６を駆動することによって実現される。主軸装置３８はコレクトチャックや図２に示すセンター３８ａ等を備えており、またテールストック２８はセンター２８ａ等を備えている。これらのセンター３８ａおよびセンター２８ａは、カムシャフト３０を回転可能に支持する。こうして支持されたカムシャフト３０は、上記主軸装置３８によって回転される。
【０００８】
また、主軸テーブル２４にはレスト装置３２，３４がさらに設けられている。このレスト装置３２は、図２に示すようにカムシャフト３０におけるジャーナルＪ３の外周面を接触状態で支持し、研削中に生ずる振れを防止する。さらに、レスト装置３４もレスト装置３２と同様に、ジャーナルＪ４の外周面を接触状態で支持し、研削中に生ずる振れを防止する。なお、カムシャフト３０は、８つのカムＣ１〜Ｃ８（第１研削部位）と、５つのジャーナルＪ１〜Ｊ５（第２研削部位）とを備えている。また、研削対象であるカムＣ１〜Ｃ８における被研削面の幅は、砥石１２の幅よりも小さい。さらに、他の研削対象であるジャーナルＪ１〜Ｊ５における被研削面の幅は、砥石１２の幅よりも大きい。
図１に戻って、主軸テーブル２４には上記装置のほか、さらに外径測定装置３６，ロータリドレッサ４０，端面割出装置４２が設けられている。外径測定装置３６は、カムやジャーナル等の外径を測定する装置である。ロータリドレッサ４０は、砥石１２をドレッシングするための装置である。端面割出装置４２は、カムシャフト３０の端面を割り出すための装置である。
【０００９】
一方、砥石軸テーブル１４には砥石軸装置２２やモータ１８等が設けられている。この砥石軸テーブル１４は、砥石軸装置２２の装置等を図面上下方向に移動させる。その上下移動は、モータ１６を駆動することによって実現される。
砥石軸装置２２は砥石１２を回転可能に支持する装置であって、その回転軸にはプーリ２１が設けられている。モータ１８は、その回転軸にプーリ１９が設けられている。これらのプーリ１９とプーリ２１との間には、ベルト２０が張られている。この構成によって、モータ１８を回転駆動させると、その駆動力はプーリ１９，ベルト２０，プーリ２１の順番に伝達され、砥石１２を回転させる。
【００１０】
次に、上記のような構成を有するカム研削装置１０における研削方法について、図３および図４を参照しながら説明する。なお、ここでは図２に示すように、カムＣ８をワーク（あるいは第１研削部位）として、砥石１２で研削する場合について説明する。
まず、図３（Ａ）において、砥石１２の研削面は幅Ｗ１０を有し、カムＣ８の被研削面は幅Ｗ１０よりも小さい幅Ｗ１４を有している。この場合、幅Ｗ１０と幅Ｗ１４との差よりも大きい幅Ｗ１２ａで研削する。すなわち、幅Ｗ１２ａで砥石１２とカムＣ８との間で相対的に移動させながら研削を行う。図示する幅Ｗ１２ａの場合では、カムＣ８が砥石１２の左端よりも左側に移動した幅を幅Ｗ１６とすれば、Ｗ１２ａ＝Ｗ１０＋Ｗ１６×２−Ｗ１４である。この研削では、砥石１２とカムＣ８とは図３（Ｂ）に示すような動きになる。
この場合、砥石１２の研削面における磨耗量は均一化されるが、カムＣ８の被研削面には一部削り残しが発生する場合がある。すなわち図３（Ｂ）に示すように、カムＣ８を固定して見たときには砥石１２の端部が軌跡Ｔ１のように移動する。すなわち回転するカムＣ８の研削方向を図面下方向とするとき、砥石１２はこの研削方向と交差する図面左右方向に移動する。この際、砥石１２の研削面における左側端部がカムＣ８の被研削面における左側端部よりも右側に移動すると、非磨耗部位Ｒ１が生ずる。同様に、砥石１２の研削面における右側端部がカムＣ８の被研削面における右側端部よりも左側に移動すると、非磨耗部位Ｒ２が生ずる。
【００１１】
これらの非磨耗部位Ｒ１，Ｒ２を残したままでは、研削精度を向上させることができない。そのため、上記研削後に非磨耗部位Ｒ１，Ｒ２を研削して取り除く必要がある。そこで、図４（Ａ）に示すように、幅Ｗ１０と幅Ｗ１４との差よりも小さい幅Ｗ１２ｂで研削する。すなわち、幅Ｗ１２ｂで砥石１２とカムＣ８との間で相対的に移動させながら研削を行う。図示する幅Ｗ１２ｂの場合では、カムＣ８が最も左端に位置するときの砥石１２の左端との間の幅を幅Ｗ１８とすれば、Ｗ１２ｂ＝Ｗ１０−Ｗ１８×２−Ｗ１４である。この研削では、砥石１２とカムＣ８とは図４（Ｂ）に示すような動きになる。つまり図３（Ｂ）と同様にカムＣ８を固定して見たときには、砥石１２の端部が軌跡Ｔ２のように移動する。この研削によって、砥石１２の研削面における磨耗量を均一化し、カムＣ８の研削精度を向上させることができる。
【００１２】
上記幅Ｗ１２ａと幅Ｗ１２ｂとの切り換えや、砥石１２とカムＣ８との間の相対的な移動は、カム研削装置１０に設けられている制御装置（図示せず）によって行われる。当該制御装置は、幅切換手段および研削手段を具体化したものである。この制御装置はプロセッサ（ＣＰＵ）を中心に構成されており、幅Ｗ１２ａ，Ｗ１２ｂ等を含む各種データが記憶装置に格納されている。さらに、制御装置は記憶装置に格納されている幅Ｗ１２ａ，Ｗ１２ｂのデータに基づく動作信号を出力する。この動作信号を受けた主軸装置３８やモータ２６等が作動することにより、幅Ｗ１２ａと幅Ｗ１２ｂとの切り換えと、砥石１２とカムＣ８との間の相対的な移動を実現できる。すなわち、幅Ｗ１２ａで砥石１２とカムＣ８との間で相対的に移動させる研削と、幅Ｗ１２ｂで砥石１２とカムＣ８との間で相対的に移動させる研削とを行う。
【００１３】
このような手順でカムＣ８を砥石１２で研削することにより、砥石１２の磨耗量を均一化させることができる。この研削結果を図５および図６に示す。ここで、図５は砥石の磨耗量について、図５（Ａ）は従来の研削方法による結果を、図５（Ｂ）は本発明の研削方法による結果をそれぞれ示す。また、図６はワークにおける真直度について、図６（Ａ）は従来の研削方法による結果を、図６（Ｂ）は本発明の研削方法による結果をそれぞれ示す。
【００１４】
まず図５に示す砥石の磨耗量について、従来の研削方法によれば、砥石５０の磨耗量は磨耗部位と非磨耗部位との間に最大１．６μｍの段差が生じている。これに対して、本発明の研削方法によれば、砥石１２の磨耗量は最大１．１μｍの段差しか生じていない。したがって、砥石１２について磨耗量の均一化は約３１％改善されている。
一方、図６に示すワークの真直度について、従来の研削方法によれば、真直度の誤差は１．５μｍである。これに対して、本発明の研削方法によれば、カムＣ８の誤差は１．１μｍしかない。したがって、砥石１２の真直度は約２７％改善されている。
こうして磨耗量が均一化された砥石１２によってカムＣ１〜Ｃ７（他のワーク，第２研削部位）を研削すれば、研削精度を向上させることができる。なお、第１研削部位であるカムＣ１〜Ｃ８の全てを上記方法により研削することで、他の研削部位（第２研削部位，他のワーク）の研削精度をより向上させることができる。また、カムＣ８の研削によって砥石１２の磨耗量が均一化されるので、ドレッシング等を行う必要がない。そのため、作業効率を維持することができる。
【００１５】
上記実施の形態によれば、カムＣ８（ワーク，第１研削部位）の幅Ｗ１４と砥石１２の幅Ｗ１０との差よりも大きな幅Ｗ１２ａで、研削方向と交差する方向に対してカムＣ８と砥石１２とを相対的に移動させながら研削する。一方、ワークの削り残し防止のため、その幅Ｗ１４と砥石１２の幅との差よりも小さな幅Ｗ１２ｂで同様に研削する。こうして本発明の研削方法が実現される。
また、制御装置（幅切換手段）が幅Ｗ１４と砥石の幅Ｗ１０との差よりも大きな幅Ｗ１２ａと、その差よりも小さな幅Ｗ１２ｂとを切り換える。また、制御装置，砥石軸テーブル１４，主軸テーブル２４等（研削手段）がカムＣ８と砥石１２とを相対的に移動させて研削を行う。この構成によって本発明にかかる研削装置が実現される。
上記研削方法および装置によって、砥石１２の磨耗量を均一化させることができる。また、カムＣ８の研削を行えば砥石１２の磨耗量が均一化されるので、ドレッシング等を行う必要がない。そのため、作業効率を維持することができる。なお、磨耗量が均一化された砥石１２によってカムＣ１〜Ｃ７等（他のワーク，第２研削部位）を研削すれば、研削精度を向上させることもできる。
【００１６】
〔他の実施の形態〕
上述した研削方法（カム研削装置１０）におけるその他の部分の構造，形状，大きさ，材質，個数，手順，配置および動作条件等については、上記実施の形態に限定されるものでない。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
（１）図７に示すように、砥石１２とカムＣ８（ワーク）との間で相対的に移動させながら研削を行う幅Ｗ１２ｃを、幅Ｗ１０と幅Ｗ１４との差と同じ幅にしてもよい。この場合には、後に上記幅Ｗ１２ｂで再度研削する必要がなくなる。そのため、上記実施の形態と同様の効果が得られるとともに、研削加工のサイクルタイムを従来と同じにすることができる。
（２）上記実施の形態では、砥石１２の幅Ｗ１０とカムＣ８（ワーク）の幅Ｗ１４との差よりも大きい幅Ｗ１２ａで研削した後、その差よりも小さい幅Ｗ１２ｂで研削した。この形態には限られず、幅Ｗ１２ｂで研削した後に幅Ｗ１２ａで研削してもよく、幅Ｗ１２ａと幅Ｗ１２ｂとを交互に切り換えて研削してもよい。また、これらの研削形態をワークの種類や特性等に応じて変えるようにしてもよい。こうすることによって、ワークに適切な研削を行うことができる。そのため、砥石１２の磨耗量をより均一化し、ワークの研削精度をより向上させることが可能になる。
（３）砥石１２にはＣＢＮ砥石を用いたが、他の種類の砥石を用いる場合であっても、本発明を同様に適用することができる。
【００１７】
【他の発明の態様】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態には特許請求の範囲に記載した発明の態様以外の発明の態様を有するものである。この発明の態様を以下に列挙するとともに、必要に応じて関連説明を行う。
【００１８】
〔態様１〕 ワークの被研削面を、その被研削幅よりも大きな幅を有する砥石によって研削する研削装置において、
その被研削幅と砥石の幅との差よりも大きな幅と、その差よりも小さな幅とを切り換える幅切換手段と、
その幅切換手段によって切り換えられた幅で、研削方向と交差する方向に対して砥石とワークとを相対的に移動させながら研削する研削手段と、
を有することを特徴とする研削装置。
〔態様１の関連説明〕 本態様によれば、幅切換手段によって被研削幅と砥石の幅との差よりも大きな幅と、その差よりも小さな幅とを切り換え、研削手段によってワークを研削する。この研削により、砥石の磨耗量を均一化させることができる。こうして磨耗量が均一化された砥石によってワークを研削することにより、研削精度を向上させることができる。また、ワークの研削によって砥石の磨耗量が均一化されるので、ドレッシング等を行う必要がない。そのため、作業効率を維持することができる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、砥石の磨耗量を均一化させることができる。また、ワークの研削のみによって砥石の磨耗量が均一化されるので、ドレッシング等を行う必要がない。そのため、作業効率を維持することができる。なお、磨耗量が均一化された砥石によって他のワーク等を研削すれば、研削精度を向上させることもできる。
請求項２に記載の発明によれば、第１研削部位の研削によって砥石の磨耗量を均一化させることができ、さらに第２研削部位の研削によって研削精度を向上させることができる。また、ワークの研削によって砥石の磨耗量が均一化されるので、ドレッシング等を行う必要がない。そのため、作業効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カム研削装置の外観を表す図である。
【図２】図１の一部を拡大した図であり、カムの研削状態を表す。
【図３】ワークを砥石で研削する状態を示す図である。
【図４】ワークを砥石で研削する状態を示す図である。
【図５】砥石の磨耗量を表す図である。
【図６】ワークの真直度を表す図である。
【図７】ワークを砥石で研削する状態を示す図である。
【図８】従来の研削方法を示す図である。
【符号の説明】
１０ カム研削装置
１２ 砥石
１４ 砥石軸テーブル
１６，１８，２６ モータ
１９，２１ プーリ
２０ ベルト
２２ 砥石軸装置
２４ 主軸テーブル
２８ テールストック
３０ カムシャフト
３２，３４ レスト装置
３６ 外形測定装置
３８ 主軸装置
４０ ロータリドレッサ
４２ 端面割出装置
Ｃ１〜Ｃ８ カム（ワーク）
Ｊ１〜Ｊ５ ジャーナル

Claims (2)

1. ワークの被研削面を、その被研削幅以上の幅からなる砥石によって研削する研削方法において、
   砥石幅全体に亘って前記ワークの被研削面を相対的に移動させながら研削する工程と、
   前記ワークの被研削面全体を砥石幅内で相対的に移動させながら研削する工程と、
   を有することを特徴とする研削方法。
2. 砥石幅以下の被研削幅からなる第１研削部位と、前記砥石幅以上の被研削幅からなる第２研削部位とを有するワークを、砥石によって研削する研削方法において、
   砥石幅全体に亘って前記第１研削部位を相対的に移動させながら研削する工程と、
   前記第１研削部位全体を砥石幅内で相対的に移動させながら研削する工程と、
   前記第１研削部位を研削した後、前記砥石を用いて前記第２研削部位を研削する工程と、
   を有することを特徴とする研削方法。

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