JPH042726A - カムシャフトの表面硬化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鋳鉄製カムシャフトのカム面を高密度エネル
ギーにより再溶融させて硬化処理する方法に関する。

従来の技術 内燃機関に用いられる鋳鉄製カムシャフトのカム面をＴ
ＩＧアーク、電子ビーム、レーザ等の高密度エネルギー
により再溶融（リメルト処理）させるとともに、放冷に
よって表面硬化させるようにした再溶融表面硬化処理方
法が例えば特開昭６２−１５１５５２号公報および特開
昭５９−４７３６９号公報等において知られている。

この処理方法は、カムシャフトを回転させる一方、この
回転運動と同期してカム面と対向させたリメルトトーチ
例えばＴＩＧトーチをカム面との間に所定の間隙を保ち
つつカム幅内でオシレート動作させ、カム面に溶融エネ
ルギーを与えて再溶融させることで各カム面の再溶融部
に高硬度で耐摩耗性にすぐれたチル組織を形成すること
を基本とする。

この従来の再溶融表面硬化処理は、例えばカムミラーあ
るいはカムターニングといったカムの切削加工の後処理
として行われるもので、処理対象カムのプロフィール形
状に応じてリメルトトーチを動かすべき位置データはリ
メルトトーチの制御系に予め設定記憶されており、した
がって実際の処理時にはトーチ先端面とカム面との間の
間隙すなわちトーチギャップがカム面全周を通して一定
となるようにリメルトトーチの位置が制御される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、切削加工後のカムは加工誤差のために寸
法ばらつきを有しており、このような寸法ばらつきを有
したままで再溶融硬化処理を行うと、カム面全周を通し
てトーチギャップが一定とならずに不均一となるほか、
トーチとカム面との接触により極度の溶損が生じること
がある。その結果、カム面の硬化処理層の深さがばらつ
くとともにカム面に溶損による欠陥が残ってしまい、品
質の向上に限界がある。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、硬化処理前に処理対象カムの
プロフィール形状を測定し、この実測データに基づいて
硬化処理時のリメルトトーチの位置を制御することで硬
化処理層の均一化を図ることにある。

課題を解決するための手段およびその作用本発明は、処
理対象カムのカム面に対向させたリメルトトーチを、カ
ム面との間の間隙が所定の値となるようにその位置を制
御しつつカム幅方向にオシレート動作させ、カム面に対
し溶融エネルギーを与えて再溶融させることで硬化処理
するようにした方法において、硬化処理に先立って処理
対象カムのプロフィール形状を測定し、この測定により
得られたプロフィールデータに基づいて硬化処理時のリ
メルトトーチの位置を制御することを特徴としている。

実施例 第１図は本発明を応用したカムシャフト製造ラインの概
略説明図である。

同図において、１はカム切削工程、２はカムプロフィー
ル形状測定工程（以下、単に形状測定工程という）、４
はリメルト処理工程、５はカム研削工程であって、各工
程１，２．４．５はそれぞれに制御装置６，７．８．９
を備えるとともに上位の工程管理装置１０によって統括
制御される。

カム切削工程１はカム面の切削を目的としたカムミラー
を中心として構成されており、このカム切削工程１には
第２図に示すように鋳造後のカムシャフト粗材ＳＩが投
入される。このカムシャフト粗材Ｓ、は、前工程で両端
の端面切削とセンタ穴加工およびジャーナル部Ｊｌ、Ｊ
２・・・の切削が施されるものの、各カムｃ１．ｃ２・
・・の形状としては第３図（Ａ）に示すように円盤状の
ままでカム切削工程に投入される。

そして、第２図に示すようにカムシャフト粗材ＳＩをカ
ムミラーのセンタ１１．１２で両端支持した上で、予め
設定されている各カムのプロフィールデータに基づいて
ミーリングカッタ１３により各カムｃ１．ｃ２・・・の
プロフィール形状を第３図（Ｂ）のように削り出してカ
ムシャフトＳを得る。この時、各カムＣ１，Ｃ２・・・
の位置は、センタ１１．１２で両端支持されたときのカ
ムシャフトＳの一端面ｅを基準としてこの一端面ｅがら
各カムＣＩ、Ｃ２・・・−のカム幅の中心位置までの距
離Ｑ１．Ｑ２・・・として予め特定されている。

カム切削工程１での加工を終えたカムシャフトＳは図示
しないローダにより形状測定工程２に投入される。形状
測定工程２の測定装置は、第２図と同様にカムシャフト
Ｓの両端をセンタで支持して回転させる機能のほか、第
４図に示すようにカムシャフトＳの軸心方向に移動可能
なセンサユニット１４を備えている。

センサユニットＩ４はリニアセンサ１５を中心として構
成されており、リニアセンサ１５を搭載したスライダ１
６はベース１７上をカムシャフトＳの径方向にスライド
することができる。スライダ１６には先端にローラ１８
をもつスタイラスビン１９がブラケット２０を介して取
り付けられており、このスタイラスピン１９は圧縮コイ
ルスプリング２１により付勢されてリニアセンサ１５の
接触子２２に当接している。

したがって、第４図に示すようにカムシャフトＳを回転
させつつ該当するカムＣＩ、Ｃ２・・・のカム面に順次
スタイラスビン１９を押し当てて、このスタイラスピン
１９の変位をカムリフト量としてリニアセンサ１５によ
り検出することにより、各カムＣＩ、Ｃ２・・・のプロ
フィール形状を特定するためのプロフィールデータを得
る。

この形状測定工程２で得られた各カムｃ１．ｃ２・・・
のプロフィールデータは第５図に示すように工程管理装
置１０に取り込まれるとともに、該当するカムシャフト
Ｓが後工程のリメルト処理工程４に投入されるに併せて
リメルト処理工程４に転送される。

形状測定工程２での測定を終えたカムシャフトＳは予熱
処理工程３で予備加熱処理された上でリメルト処理工程
４に投入される。

リメルト処理工程４の処理装置は、第６図に示すように
カムシャフトＳを両端支持するセンタ２３．２４と、セ
ンタ２３．２４に支持されたカムシャフトＳを回転させ
るモータ２５と、リメルトトーチとしてのＴＩＧトーチ
（以下、単にトーチという）２６のほか、制御装置８お
よび電流・電圧制御部２７等を備えている。

トーチ２６はモータ２８と図示外のボールねじのはたら
きによりカムシャフトＳの径方向（Ｘ方向）に移動する
機能と、モータ２９とボールねじ３０のはたらきにより
カムシャフトＳの軸心方向（Ｙ方向）に移動する機能と
を有している。

制御装置８の記憶部には各カムｃ１．ｃ２・・の位置デ
ータや、各カムＣ１，Ｃ２・・・のカム幅に応じてトー
チ２６をオシレート動作させるべきオンレート量、さら
には処理対象カムのカム面とトーチ２６との間のトーチ
ギャップが一定となるようにトーチ２６をＸ方向に変位
させるためのデータとして各カムのプロフィールデータ
が予め設定されて記憶されている。

したがって、リメルト処理工程４での処理時にはトーチ
２６は処理対象となるカムＣ１，Ｃ２・・・のいずれか
と対向する位置まで移動した上で、カムシャフトＳの回
転に同期してそのカム面とトーチ２６の先端との間のト
ーチギャップが一定となるようにＸ方向に変位しつつ、
同時にカムシャフトＳの回転に同期して処理対象カムＣ
Ｉ、Ｃ２・・・のカム幅内でオシレート動作することで
カム面にリメルト処理を施すことになる。

この時、リメルト処理に先立って、トーチ２６のＸ方向
の位置を制御するべく制御装置８に予め設定されている
ところの各カムＣＩ、Ｃ２・・・の設定プロフィールデ
ータが、先の形状測定工程２で得られた実測プロフィー
ルデータに置き代えられる。すなわち、リメルト処理工
程４に予め設定されている各カムＣ１，Ｃ２・・・のプ
ロフィールデータが、該当するカム形状を実際に測定し
たことによって得られた実測プロフィールデータによっ
て修正される。

したがって、仮にリメルト処理工程４での処理対象カム
ｃ１．ｃ２・・・がその前工程のカム切削工程１での加
工誤差を有していたとしても、トーチ２６はその加工誤
差を含むプロフィールデータに基づいて忠実に変位する
ことからトーチ２６の先端とカム面との間のトーチギャ
ップはカム面全周を通して一定したものとなる。その結
果、リメルト処理後には第３図（Ｃ）に示すように硬化
処理層３１の深さが一定したカムシャフトＳが得られる
。

リメルト処理を終えたカムシャフトＳは所定の放冷時間
を経たのち第１図のカム研削工程５に投入される。この
カム研削工程５ては、第７図に示すようにリメルト処理
工程４と同様に各カムＣｌＣ２・・・の設定プロフィー
ルデータに基づいて予め決められた研削送り量βのもと
に研削が施されることになるのであるが、このカム研削
工程５においても加工に先立ち実測プロフィールデータ
に基づいて研削送り量βが修正される。この研削送り量
βの修正は、設定プロフィールデータと実測プロフィー
ルデータとの差が実質的に零となるように修正式を加え
ることで実際の研削送り量が決められる。

したがって、仮にカムＣ１，Ｃ２・・・がカム切削工程
１での加工誤差を有したままでリメルト処理が施された
としても、上記のように設定プロフィールデータと実測
プロフィールデータとの差に応じた研削送り量のもとに
カム研削を行うことで第３図（Ｄ）に示すように処理硬
化層３１の表層部が削り取られて各カムｃ１．ｃ２・・
・が設定プロフィールデータどおりの形状に仕上げられ
る。

発明の効果 以上のように本発明によれば、リメルトトーチによる再
溶融硬化処理に先立って処理対象カムのプロフィール形
状を測定し、この実測プロフィールデータに基づいて硬
化処理時のリメルトトーチの位置を制御するようにした
ことにより、トーチギャップの安定化によって処理硬化
層の深さの均一化が図れるとともに、カム面とトーチと
の接触による溶損を未然に防止して品質の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を用いたカムシャフト製造ラインの
概略説明図、第２図はカム切削工程での加工状態を示す
要部拡大説明図、第３図は加工状態に応じたカム形状の
変化を示す説明図、第４図はカムプロフィール形状測定
工程での測定状態を示す要部拡大説明図、第５図はカム
切削からカム研削までの手順を示すフローチャート、第
６図はリメルト処理工程での処理状態を示す要部拡大説
明図、第７図はカム研削工程での加工状態を示す要部拡
大説明図である。 １・・・カム切削工程、２・・・カムプロフィール形状
測定工程、４・・・リメルト処理工程、５・・・カム研
削工程、１３・・・ミーリングカッタ、１４・・・セン
サユニット、１５・・・リニアセンサ、２６・・・リメ
ルトトーチとしてのＴＩＧトーチ、Ｃ１，Ｃ２・・・カ
ム、Ｓ・・・カムシャフト。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理対象カムのカム面に対向させたリメルトトー
   チを、カム面との間の間隙が所定の値となるようにその
   位置を制御しつつカム幅方向にオシレート動作させ、カ
   ム面に対し溶融エネルギーを与えて再溶融させることで
   硬化処理するようにした方法において、 硬化処理に先立って処理対象カムのプロフィール形状を
   測定し、 この測定により得られたプロフィールデータに基づいて
   硬化処理時のリメルトトーチの位置を制御することを特
   徴とするカムシャフトの表面硬化処理方法。