JP4186820B2 - Lapping device and lapping method - Google Patents
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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(以下単にフィルムと称することもある)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 wrapping (hereinafter simply referred to as lapping) on a work surface of a workpiece by a lapping film with abrasive grains (hereinafter also simply referred to as film).
例えば、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ピン部等のような断面円弧状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ラッピングフィルムによりラッピング加工されている。 For example, when finishing a workpiece having an arc-shaped outer peripheral surface such as a cam lobe portion or journal portion of a camshaft or a journal portion or pin portion of a crankshaft, a lapping film recently provided with abrasive grains on one side Wrapping process.
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、対向配置されたシューでフィルムを背面側から加圧し、フィルムをワークに押付けた状態でワークを回転しながらフィルムの砥粒面でワークを研削する超仕上げ加工である。ラッピング加工装置は、フィルムを介してシューをワークに押付ける機構のほか、ワークを回転駆動する機構や、ワークおよびラッピングフィルムのうちの少なくとも一方にワーク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機構を有している(例えば、特許文献1参照。)。 In this lapping process, the work surface of the work is covered with a wrapping film, the film is pressed from the back side with a shoe placed oppositely, and the work is rotated on the abrasive surface of the film while rotating the work with the film pressed against the work. Super-finishing process to grind. In addition to a mechanism for pressing a shoe against a work through a film, the lapping apparatus is a mechanism for rotationally driving the work, and an oscillation for giving oscillation along the axial direction of the work to at least one of the work and the wrapping film. It has a mechanism (for example, refer to Patent Document 1).
ここで、加工面が断面非真円形状のワークは、ワークの軸心(回転中心)から加工面までの半径が外周面の各部位ごとに異なっている。例えば、カムシャフトにおけるカムロブ部は、ベースサークル(基準円)をなすベース部、カムのリフトを定めるトップ部、ベース部からトップ部にかけて伸びるイベント部などの複数の部位を備え、ワークの軸心から加工面までの半径は、ベース部終端からトップ部に向かうにつれて長くなっている。 Here, in the workpiece having a non-circular cross-section, the radius from the workpiece center (rotation center) to the machining surface is different for each part of the outer peripheral surface. For example, the cam lobe part of the camshaft has a plurality of parts such as a base part that forms a base circle (reference circle), a top part that defines the lift of the cam, and an event part that extends from the base part to the top part. The radius to the processing surface becomes longer from the base end toward the top.
このようなワークを、シューの押付け力、ワークの回転速度およびオシレーションの速度を一定にして加工すると、加工面における単位周長当たりのフィルムと外周面との接触時間が、部位ごとに異なり、加工面に対するフィルムの接触面圧も、部位ごとに異なることになる。この結果、カムロブ部の加工面における単位周長当たりの加工量が不均一となり、均一な面粗度を有する加工面が得られない虞がある。 When such a workpiece is processed with the pressing force of the shoe, the rotation speed of the workpiece, and the oscillation speed constant, the contact time between the film and the outer peripheral surface per unit circumferential length on the processed surface varies from site to site, The contact surface pressure of the film with respect to the processed surface is also different for each part. As a result, the machining amount per unit circumferential length on the machining surface of the cam lobe portion becomes non-uniform, and there is a possibility that a machining surface having a uniform surface roughness cannot be obtained.
したがって、シューを固定的に保持せず、ワークの回転に伴って、いわゆる首振り運動する方式が採用され、極力加工量や面粗度の均一化を図っている。なお、シューには、ワークの加工面に当接する側の形状によって凸形状のシュー(以下、単に凸シュー)と、凹形状のシュー(以下、単に凹シュー)があるが、凸シューはワークの加工面との接点が1点であり、ワークの回転に伴って首振り運動すると加工を行なわない状態が起こる虞があるので、凹シューが使用されている。 Therefore, a so-called swinging system is employed as the work rotates without holding the shoe fixedly, and the amount of processing and surface roughness are made uniform as much as possible. The shoe includes a convex shoe (hereinafter simply referred to as a convex shoe) and a concave shoe (hereinafter simply referred to as a concave shoe) depending on the shape of the workpiece in contact with the work surface. A concave shoe is used since there is a single point of contact with the processing surface and there is a risk that processing will not occur if the head swings as the workpiece rotates.
凹シューは、ワークの回転軸と凹シューの支持軸とを結ぶ中心線を対称軸としてワークの加工面に当接する円弧面が対称に配置され、両円弧面間に凹部が存在する形状となっており、この円弧状に膨出された円弧面がフィルムを介してワークに接することになる。 The concave shoe has a shape in which a circular arc surface that abuts the work surface of the workpiece is symmetrical about the center line connecting the rotation axis of the workpiece and the support shaft of the concave shoe, and a concave portion exists between both circular arc surfaces. The arc surface bulged in the arc shape comes into contact with the workpiece through the film.
したがって、ワークの回転軸に向かうように凹シューの支持軸に所定の押圧荷重を加えると、凹シューの各円弧面上の一点(厳密には線接触)が加工点となり、凹シュー上の2点がフィルムを介してワークを押圧することになる。 Therefore, when a predetermined pressing load is applied to the support shaft of the concave shoe so as to go to the rotation axis of the workpiece, one point (strictly, line contact) on each arc surface of the concave shoe becomes a processing point, and 2 on the concave shoe. The point presses the workpiece through the film.
しかし、凹シューが前記支持軸を中心として首振り運動すると、支持軸に加えられた押圧荷重がそのまま加工点で凹シューがワークを押圧する作用荷重として作用するものではなく、首振りに伴う傾斜角に対応する分力となるので、押圧荷重より小さな値の作用荷重となる。 However, when the concave shoe swings around the support shaft, the pressing load applied to the support shaft does not act as an acting load for the concave shoe to press the workpiece at the processing point. Since the component force corresponds to the corner, the applied load is smaller than the pressing load.
このため、凹シューの傾斜角が大きい部位(具体的には、イベント部)では、凹シューがワークを押圧する力が小さくなり、加工に伴う除去量も少なくなるので、十分な加工時間を与えないと、削り残しが生じたり、所望の面粗度が得られない。また、加工時間を長くすると、生産性が低減し、コスト的に不利となるという問題がある。 For this reason, at the part where the inclination angle of the concave shoe is large (specifically, the event part), the force with which the concave shoe presses the workpiece is reduced, and the amount of removal associated with the processing is also reduced. Otherwise, there will be uncut parts and the desired surface roughness cannot be obtained. Further, when the processing time is lengthened, there is a problem that productivity is reduced and disadvantageous in cost.
特に、イベント部は、エンジンのバルブを開き始めたり、閉じ始めたりする重要な部位であり、このイベント部における面粗度が、トップ部やベース部における面粗度に比べて低下すると、バルブの円滑な作動に支障を来す虞がある。 In particular, the event part is an important part where the valve of the engine starts to open or close, and when the surface roughness in this event part decreases compared to the surface roughness in the top part or the base part, There is a risk of hindering smooth operation.
さらに、凹シューは、各円弧面上に加工点を有する2点当たりで加工を行うため、加工に寄与する作用砥粒数あるいは接触面積には、限界があり、この点でも十分な加工時間を与えなければならないという問題もある。
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、凹シューであっても、ワークに対する作用荷重を補正し、所望の面粗度が短時間で得られ、接触面積も大きくすることができる、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 to solve the problems associated with the prior art described above, and corrects the load acting on the workpiece even in the case of a concave shoe so that a desired surface roughness can be obtained in a short time, and the contact area can be obtained. It is an object of the present invention to provide a lapping apparatus and a lapping method that can be increased.
かかる目的を達成する第1の発明は、断面非真円の円弧状の加工面を有するワークに対してラッピング加工を施す、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と、前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、前記ラッピングフィルムの背面側に配置され、前記ワークに追従して回動可能に支持された凹形状のシューと、当該凹形状のシューをワークに向けて押付けて、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付けるシュー押付手段と、を有するラッピング加工装置であって、前記凹形状のシューは、前記シュー押付手段により押圧されワークの加工面に接することにより生じる固定接触点間に、独立のシュー押付手段により押圧されワークの加工面に接する可動シューを有することを特徴とするラッピング加工装置である。 A first invention that achieves such an object includes a lapping film in which abrasive grains are provided on one surface of a thin base material, and a lapping film that performs lapping on a workpiece having an arc-shaped machining surface with a non-circular cross section. A rotational driving means for rotationally driving, a concave shoe disposed on the back side of the wrapping film and rotatably supported following the workpiece, and pressing the concave shoe against the workpiece A shoe pressing means for pressing the abrasive grain surface of the wrapping film against the work, wherein the concave shoe is pressed by the shoe pressing means and comes into contact with the work surface of the work. A lapping apparatus having a movable shoe that is pressed by an independent shoe pressing means and is in contact with a work surface of a workpiece between fixed contact points that are generated. That.
第2の発明は、断面非真円の円弧状の加工面を有するワークに向けてラッピングフィルムの背面側に配置された凹形状のシューを押付けて、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付けた状態で、前記ワークを回転駆動しつつラッピング加工を施すラッピング加工方法であって、前記凹形状のシューがワークの加工面と接する複数の固定接触点間に、ワークの加工面に対し近接離間変位可能な可動シューを設け、前記ワークの加工面と少なくとも3点以上の接触点を有する状態で、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付けつつラッピング加工を施すことを特徴とするラッピング加工方法である。 According to a second aspect of the invention, a concave shoe disposed on the back side of the wrapping film is pressed against a work having an arcuate processing surface having a non-circular cross section, and the abrasive grain surface of the wrapping film is pressed against the work. A lapping method for performing lapping while rotating the workpiece in a pressed state, wherein the concave shoe is in proximity to the workpiece machining surface between a plurality of fixed contact points that contact the workpiece machining surface. A lapping process is provided, wherein a lapping process is provided, wherein a movable shoe that can be moved apart is provided, and the abrasive surface of the lapping film is pressed against the work while having at least three contact points with the work surface of the work. It is a processing method.
第1および第2の発明によれば、凹シューが有している加工点である固定接触点間に、ワークの加工面に近接離間可能な可動シューを設けたので、カムシャフトのカムロブ部のように断面非真円の円弧状の加工面を有するワークであっても、少なくとも3つの加工点を有することになり、凹シューが首振り運動し傾斜しても、可動シューが作用荷重を補正し、所定の力で凹シューをワークの加工面に押し付けることができ、しかも、多くの加工点で加工を行うため、加工に寄与する作用砥粒数あるいは接触面積も増大することになり、加工時間が短時間でも所望の面粗度を得ることができる。 According to the first and second aspects of the invention, the movable shoe that can be moved close to and away from the machining surface of the workpiece is provided between the fixed contact points that are the machining points of the concave shoe. Thus, even a workpiece having an arc-shaped machining surface with a non-circular cross section will have at least three machining points, and even if the concave shoe swings and tilts, the movable shoe corrects the applied load. In addition, the concave shoe can be pressed against the processing surface of the workpiece with a predetermined force, and since the processing is performed at many processing points, the number of working abrasive grains or the contact area that contributes to the processing also increases. The desired surface roughness can be obtained even in a short time.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は本発明の実施形態に係るラッピング加工装置の概略構成図、図2はシュー押付手段の閉状態を示す概略断面図、図3はシュー押付手段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、説明の便宜上、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。
<First Embodiment>
1 is a schematic configuration diagram of a lapping apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a closed state of shoe pressing means, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an open state of shoe pressing means, and FIG. Shows the workpiece of this embodiment, (A) is a perspective view of the workpiece, (B) is an explanatory view of the main part of the workpiece. For convenience of explanation, the workpiece axial direction (left-right direction in FIG. 1) is the X direction, the horizontal direction orthogonal to the X direction (the direction orthogonal to the drawing in FIG. 1) is Y direction, and the vertical direction is orthogonal to the X direction (FIG. 1). The vertical direction is defined as the Z direction.
図1,2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た凹シュー30と、凹シュー30をワークWの加工面に押付けてラッピングフィルム11の砥粒面をワークWに押付けるシュー押付手段20と、ワークWを回転駆動する回転駆動ユニット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ユニット50と、を有しており、前記ラッピングフィルム11、凹シュー30およびシュー押付手段20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は、図4Aに示すように、カムシャフト60のカムロブ部61であるが、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ている。ここに、「断面非真円の円弧状」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。
4A, the workpiece W is a
さらにラッピング加工装置1につき詳述する。まず、図1において、前記回転駆動ユニット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に取り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
前記オシレーションユニット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に常時当接させるバネなどの弾性手段52と、を有している。
The oscillation unit 50 always makes the
オシレーションの速度Voは、モータM2の回転速度を変えることにより所望の速度に設定され、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、オシレーションの振幅は約2mm程度である。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。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 set to a desired speed by changing the rotational speed of the motor M 2, the amplitude is set on the basis of the eccentricity of the
前記ラッピングフィルム11には、種々のタイプがあるが、本実施形態では、基材が非伸縮性の高い材料、例えば、板厚が25μm〜130μm程度のポリエステルなどから構成され、この基材の一面には、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、シリコンカーバイド、ダイアモンドなどからなる)が接着剤により設けられている。基材の他面には、凹シュー30と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を施す。
Although there are various types of the
このラッピングフィルム11は、図2,3に示すように、供給リール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の内方位置に取り付けられている第2ガイドローラR2と、下アーム23の内方位置に取り付けられている第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、巻取りリール16に巻き取られる。巻取りリール16にはモータM3が連結され、モータM3を作動し巻取りリール16を回転すると、供給リール15からフィルム11が順次繰り出される。フィルム11の繰り出し量は、巻取りリール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、フィルム11のテンションは供給リール15および巻取りリール16の近傍に設けられたロック装置(図示せず)の作動により付与される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the wrapping
前記シュー押付手段20は、図2,3に示すように、上下アーム22,23、流体圧シリンダ25、ロッド26およびシューケース28などから構成されている
前記対をなす上アーム22と下アーム23は、凹シュー30が配置されている先端部が、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。上下のアーム22、23は、流体圧シリンダ25によりロッド26を伸ばすと、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30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30との当接が解除される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the shoe pressing means 20 is composed of upper and
図5はラッピング加工装置の要部を示す断面図である。前記上下のアーム22、23の先端部には、図5に示すように、凹部27が形成され、この凹部27内に、凹シュー30を首振り自在に保持するシューケース28が収納されている。このシューケース28は、各アーム22、23に対し揺動ピン29aを中心として揺動し、このシューケース28の中空部28a内に収納された凹シュー30は、揺動ピン29bを中心として揺動する。この揺動ピン29bは、カムシャフト60の軸心Oを通る軸線上に位置し、シュー押付け力が効率的にフィルム11に作用させている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main part of the lapping apparatus. As shown in FIG. 5, a
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29aは、各アーム22、23と長孔嵌合となる。
The
凹シュー30について詳述する。図6は本発明に係るラッピング装置に使用される凹シューの第1の実施形態を示す断面図、図7は図6の7−7線に沿う断面図である。この凹シュー30は、図5および図6に示すように、前記凹形状をした本体31と、この本体31の設けられた可動シュー32とを有している。
The
本体31は、ワークWと接触する側、つまり先端部側が、揺動ピン29b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30aを有しており、前記シュー押付手段20により押圧されると、カムロブ部61の加工面に押し付けられ、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2点での線接触となる。したがって、この凹シュー30は、先端部が上下の凹シュー30でカムロブ部61と4点で接することから、カムロブ部61は安定的に回転することになる。
The
なお、本明細書では、凹シュー30がフィルム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」、凹シュー30がフィルム11を介してワークWの加工面と間接的に当接する面積のことを「接触面積」と、凹シュー本体31の凸状円弧面30aがフィルム11を介してワークWの加工面と当接する点のことを「固定接触点C1」と略称する。
In the present specification, the indirect contact of the
図6,7に示すように、可動シュー32は、前記2つの固定接触点C1間に、独立のシュー押付手段20aによりワークの加工面に押圧され接するように設けられている。このように固定接触点C1間に可動シュー32を設けると、可動シュー32によりフィルム11を介してワークWの加工面と当接する点(以下、前記固定接触点C1に対し可動接触点C2と称す)が得られることになるので、凹シュー30全体としては、ワークWの加工面に対し位置変位しない2つの固定接触点C1と、ワークWの加工面に対し位置変位可能な1つの可動接触点C2を有することになり、後に詳述するが、作用加重を補正でき、接触面積が増大し、良好な面粗度を短時間に得ることができる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
この可動シュー32は、確実にワークWの加工面と当接する接触点C2を形成するものであれば、どのような形状をしたものであってもよいが、本実施形態では、ワークWの加工面に接する側(先端部)の形状が、ワークWの回転方向において所定の曲率R31を有する凸状とされている。このようにすれば、偏荷重を加えることなく良好な荷重を加えることができ、ラッピングフィルムの長手方向で引っかかりや切れなどのトラブルを防止できる。なお、この曲率R31は、可動シュー32のワークWの回転方向における端部のみに形成しても良く、複合的であってもよく、さらには全面が球状であってもよい。
The
この可動シュー32は、前記固定接触点C1間の中央部、つまり凹シューの最も窪んだ部分に形成されたシリンダ室33内に設けられ、Oリング34によりシールされている。凹シュー本体31の中央部に可動シュー32を設けると、凹シュー30の構造自体が簡素でコンパクトにでき、安価であるとともに、ワークの回転による荷重バランスが良く、安定した品質を得ることができる。
The
このシリンダ室33には、外部から高圧空気が導入される通路35が設けられているが、この通路35は、凹シュー30を首振り運動させるための揺動ピン29bとは干渉しないように設けられ、コンプレッサあるいは工場内圧縮空気供給源などの高圧供給源Gと切換弁や排気弁など(いずれも不図示)と連通されている。この通路35や高圧供給源Gが可動シュー32を押圧する、いわば加圧アクチュエータであり、前記シュー押付手段20とは独立別個のシュー押付手段20aである。
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100に接続されている。コントローラ100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
次に、作用を説明する。 Next, the operation 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、供給リール15近傍に設けられたロック装置をロックし、モータM3を作動し巻取りリール16を回転すると、ラッピングフィルム1は所定量移動し、新規な砥粒面がセットされ、ラッピングフィルム1に所定のテンションが付与される。巻取りリール16近傍のロック装置をロックすると、ぴんと張った状態のラッピングフィルム1となる。
First, both the
この状態でヘッドストック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、ラッピングフィルム1は、ワークWの各カムロブ部61上にセットされ、両凹シュー30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。
In this state, 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1の砥粒面によりラッピング加工されることになり、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方向にオシレーションさせ、ワークWをX方向にオシレーションする。なお、オシレーションが行なわれると、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。
When the motor M 1 is operated, the workpiece W is rotated, and each processing surface is lapped by the abrasive surface of the
ここにおいて、ラッピングフィルム1を使用してカムロブ部61を回転しながらラッピング加工する場合、シュー押付け力は、カムロブ部61の回転位置に応じて変化する。
Here, when the
図8は本実施形態の押圧荷重と作用荷重を示す説明図、図9はワークの位相角度に対する作用荷重の変化を示すグラフである。 FIG. 8 is an explanatory view showing the pressing load and the working load of this embodiment, and FIG. 9 is a graph showing the change of the working load with respect to the phase angle of the workpiece.
カムロブ部61は、図4Bに示すように、加工面が断面非真円形状である。このようなワークWを、一定の回転速度で加工すると、加工面における単位周長当たりのフィルム11と外周面との接触時間がカムロブ部61の各部位ごとに異なる。また、首振り自在な凹シュー30をカムロブ部61に向けて押付けると、凹シュー30がイベント部b1,b2に接触するときには、凹シュー30は首振りして傾き、図8に示すように、付与されたシュー押付け力(押圧荷重F)のうち接触点の法線方向に作用する分力(作用荷重F1)が比較的小さくなる。さらに、イベント部b1,b2は、曲率半径が非常に大きいので、他の部位に比べて、凹シュー30との接触面積が大きくなる。ワークWの加工面に対するフィルム11の接触面圧に関しても、各部位ごとに異なり、特に、イベント部b1,b2での接触面圧の低下が著しい。したがって、加工面における単位周長当たりの加工量が不均一となり、その結果、加工面の面粗度、特にイベント部b1,b2の面粗度が低下する虞が生じる。
As shown in FIG. 4B, the
ところが、本実施形態では、可動シュー32のシリンダ室33に高圧空気を供給すると、可動シュー32は、常にカムロブ部61にフィルム11を押し付ける。具体的には、コントローラ100が、回転しているカムロブ部61が初期位置に至ったときに位相角が0度、カムロブ部61が回転して凹シュー30がイベント部b1、b2に接触している間に位相角180度、カムロブ部61がさらに回転して反転位置に至ったときに位相角が360度となるように、押付け用モータM4の回転を制御する制御信号を当該モータM4に出力する。位相角が180度になるとシュー押付け力Fが最大となる。
However, in this embodiment, when high-pressure air is supplied to the
このようにロータリエンコーダS1によりカムロブ部61の回転位置を検出し、除去量を増やしたい部分、つまり、イベント部b1、b2で作用荷重F1が大きくなるように、シリンダ室33内の圧力を大きくすると、可動シュー32はカムロブ部61の加工面に強く押し付けられ、図8に示す作用荷重F2が加わることになり、図9に示すように、破線で示す作用荷重F1の低下が、実線で示すように補正されて大きくなり、押し付け力が増大でき、必要な除去量を安定して得ることができる。
In this way, the rotary position of the
また、可動シュー32がカムロブ部61の加工面に押し付けられると、シュー本体31により形成される2つの固定接触点C1と、この固定接触点C1間に設けられた可動シュー32により形成される可動接触点C2が得られ、3つの接触点でカムロブ部61に接することになるので、加工に寄与する作用砥粒数あるいは接触面積も増大することになり、加工時間が短時間であっても、加工面の面粗度、特にイベント部b1、b2の面粗度の低下が抑えられ、所望の面粗度を得ることができる。
Further, the
<第2の実施形態>
図10は本発明の第2の実施形態を示す要部断面図、図11は同実施形態のワークの位相角度に対する作用荷重の変化を示すグラフである。前記第1の実施形態では、可動シュー32の独立のシュー押付手段20aは、シリンダ室に高圧空気を供給するものであるが、高圧配管や切換弁などの付帯設備が必要となるので、本実施形態では、シュー押付手段20aとして、図10に示すように、ばね36などからなる弾性体を使用している。ここに、弾性体としては、前記ばねのほか、たとえば、ゴム、合成樹脂、風船などを使用することもできる。
<Second Embodiment>
FIG. 10 is a cross-sectional view of an essential part showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a graph showing a change in applied load with respect to the phase angle of the workpiece of the embodiment. In the first embodiment, the independent shoe pressing means 20a of the
このような押付手段20aを使用しても、機能的には前述した第1の実施形態と同様であるため、詳述は避けるが、この弾性体による押付力(作用荷重F1)は、凹シュー本体の押付力(押圧荷重F)の1/2以下となるように設定することが好ましい。 Even if such a pressing means 20a is used, since it is functionally the same as the first embodiment described above, the detailed description is avoided, but the pressing force (the applied load F 1 ) by this elastic body is concave. It is preferable to set so that it becomes 1/2 or less of the pressing force (pressing load F) of the shoe body.
このようにすれば、図11に示すように、可動シュー32を有していないものの押付力(破線で示す)に比し押付力(作用荷重F1)を大きくすることができ、前述したイベント部b1,b2での押付力の低下を補正し、カムロブ部61全体を安定的に加工でき、除去量が低下することもない。
In this way, as shown in FIG. 11, the pressing force (the applied load F 1 ) can be increased as compared with the pressing force (shown by a broken line) of the one that does not have the
<第3の実施形態>
図12は本発明の第3の実施形態を示す要部断面図である。前記第1,2の実施形態では、可動シュー32は、凹シュー30の本体31の中央に1つのみ設けられたものであるが、本実施形態では、図12に示すように、複数個設けられている。可動シュー32の設置位置としては、2つの固定接触点C1間と、これら固定接触点C1の側部であり、可動シュー32の押付手段20aとしては、スペースの問題もあることから、ばね36、ゴム、合成樹脂、風船などの弾性体を使用することが好ましい。
<Third Embodiment>
FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the present invention. In the first and second embodiments, only one
この可動シュー32の押付力に関しても、前述した第2の実施形態と同様、凹シュー本体の押付力(押圧荷重F)の1/2以下となるように設定することが好ましく、可動シュー32の1つ当りの押付力(作用荷重F1)は、均等若しくは最大でも1/2F以下とすることが好ましい。
The pressing force of the
このようにすれば、第2の実施形態における可動シュー32により作動加重F1の補正がさらに細かく精度良く行なうことができ、カムロブ部61全体を安定して加工することができ、加工時間が短時間であっても所望の面粗度を得ることができる。
Thus, the correction of the actuation weighted F 1 by the
<第4の実施形態>
図13は本発明の第4の実施形態を示すもので、前記図7に相当する要部断面図、図14は同実施形態の加工に伴う除去量を示すグラフである。第4の実施形態の凹シュー30および可動シュー32は、先端部側の軸方向形状が、曲率R1、R2を有するように形成されている。可動シュー32の構成としては、前記第2実施形態のものと同様、押付手段20aとしてはばね36が使用されている。
<Fourth Embodiment>
FIG. 13 shows a fourth embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the main part corresponding to FIG. 7, and FIG. 14 is a graph showing the removal amount accompanying the processing of the same embodiment. The
カムロブ部61には、従来からクラウニングを付けることが行なわれているが、このクラウニングを付けるために、凹シュー30および可動シュー32ともに曲率R1、R2を有する凹形状とすることが好ましい。可動シュー32の曲率R2は、凹シュー30の曲率R1に対してR1≦R2となる関係を有している。
Conventionally, the
このようにすれば、図14に示すように、従来カムロブ部61の軸方向の中央部で少なかった除去量を補正しつつ、カムロブ部61に良好な所定のクラウニングを形成することができる。
In this way, as shown in FIG. 14, a good predetermined crowning can be formed in the
以上説明したように、上述した実施形態のラッピング加工装置1によれば、ラッピング加工装置の凹形状のシュー30を、首振り自在に保持したので、ラッピングフィルム11を介してワークWの加工面に複数箇所で当接する凹状先端部が、ワークWを安定的に回転させ、安定的なラッピング加工を可能とし、加工品質の向上を図ることができ、また、シュー押付手段20により押圧されワークWの加工面に接することにより生じる固定接触点C1間に、独立のシュー押付手段20aにより押圧されワークWの加工面に接する可動シュー32を設けたので、断面非真円の円弧状の加工面を有するワークWであっても、少なくとも3つの加工点C1,C2を有することになり、凹シュー30が首振り運動し傾斜しても、可動シュー32が作用荷重を補正し、所定の力で凹シュー30をワークWの加工面に押し付けることができ、しかも、多くの加工点で加工を行うため、加工に寄与する作用砥粒数あるいは接触面積も増大することになり、加工時間が短時間でも所望の面粗度を得ることができる。
As described above, according to the
凹形状のシュー30や可動シュー32の先端部側の軸方向形状を、所定の曲率R1,R2を有する凹状とすると、カムロブ部61のクラウニング付けを容易に行なうことができる。
If the axial shape on the tip end side of the
可動シュー32を固定接触点C1間の中央部に配置すれば、凹シュー30の構造自体が簡素でコンパクトにでき、安価であるとともに、ワークWの回転による荷重バランスが良く、安定した品質を得ることができる。
By arranging the
可動シュー32の先端部側のワーク回転方向形状を凸状とすると、偏荷重を加えることなく良好な荷重を加えることができ、ラッピングフィルム11の長手方向で引っかかりや切れなどのトラブルを防止できる。
If the workpiece rotation direction shape on the tip end side of the
本発明は、上述した実施の形態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、前記実施形態では、ワークWの加工面はカムシャフト60のカムロブ部61であるが、これのみに限定されるものでもなく、例えば、クランクシャフトのジャーナル部やピン部等のような断面非真円の円弧状の加工面を有するものであれば、他の種々のワークWにも適用できる。
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 processed surface of the workpiece W is the
本発明にかかるラッピング加工装置は、首振り自在に保持し凹シューの固定接触点間に、独立のシュー押付手段により押圧されワークの加工面に接する可動シューを設け、ワーク加工面に対する作用荷重を補正し、短時間の加工で所望の面粗度を得ることができる、自動車用エンジンのカムシャフトなどを加工するものに適している。 The lapping apparatus according to the present invention is provided with a movable shoe that is held by a swingable and is pressed by an independent shoe pressing means between the fixed contact points of the concave shoe and is in contact with the work surface of the work. It is suitable for processing a camshaft or the like of an automobile engine that can be corrected and obtain a desired surface roughness in a short time.
11…ラッピングフィルム、
20…シュー押付手段、
20a…独立のシュー押付手段、
30…凹シュー、
30a…凹シューの円弧面、
31…凹シュー本体、
32…可動シュー、
36…弾性体
40…回転駆動手段、
C1…固定接触点、
C2…可動接触点、
F…押圧荷重、
F1…作用荷重、
R1…凹シューの曲率、
R2…可動シューの軸方向曲率、
R31…可動シューのワーク回転方向曲率、
W…断面非真円の円弧状の加工面を有するワーク。
11 ... Wrapping film,
20 ... shoe pressing means,
20a: Independent shoe pressing means,
30 ... concave shoe,
30a: Arc surface of concave shoe,
31 ... concave shoe body,
32 ... movable shoe,
36 ...
C 1 ... fixed contact point,
C 2 ... movable contact point,
F: Press load,
F 1 ... Working load,
R 1 ... curvature of the concave shoe,
R 2 ... Axial curvature of the movable shoe,
R 31 ... curvature of the movable shoe in the workpiece rotation direction,
W: Work having an arc-shaped machining surface with a non-circular cross section
Claims (8)
前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、
前記ラッピングフィルムの背面側に配置され、前記ワークに追従して回動可能に支持された凹形状のシューと、
当該凹形状のシューをワークに向けて押付け、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付けるシュー押付手段と、
を有するラッピング加工装置であって、
前記凹形状のシューは、前記シュー押付手段により押圧されワークの加工面に接することにより生じる固定接触点間に、独立のシュー押付手段により押圧されワークの加工面に接する可動シューを有することを特徴とするラッピング加工装置。 A lapping film in which abrasive grains are provided on one surface of a thin base material, which is subjected to lapping processing on a workpiece having an arc-shaped processing surface having a non-circular cross section,
A rotation driving means for rotating the workpiece;
A concave shoe disposed on the back side of the wrapping film and supported so as to be able to rotate following the workpiece;
A shoe pressing means for pressing the concave shoe against the workpiece, and pressing the abrasive grain surface of the wrapping film against the workpiece;
A lapping apparatus having
The concave shoe has a movable shoe that is pressed by an independent shoe pressing unit and is in contact with the workpiece processing surface between fixed contact points that are generated by being pressed by the shoe pressing unit and contacting the workpiece processing surface. Wrapping machine.
前記凹形状のシューがワークの加工面と接する複数の固定接触点間に、ワークの加工面に対し近接離間変位可能な可動シューを設け、前記ワークの加工面と少なくとも3点以上の接触点を有する状態で、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付けつつラッピング加工を施すことを特徴とするラッピング加工方法。 In a state where the concave shoe disposed on the back side of the wrapping film is pressed against a work having an arc-shaped processing surface with a non-circular cross section, and the abrasive surface of the wrapping film is pressed against the work, A lapping method for performing lapping while rotating a workpiece,
A movable shoe is provided between a plurality of fixed contact points where the concave shoe is in contact with the work surface of the workpiece, and can be moved close to and away from the work surface of the work, and at least three contact points with the work surface of the work are provided. A lapping method, wherein the lapping process is performed while pressing the abrasive grain surface of the lapping film against the workpiece.
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