JPH085005B2 - カム研削盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、数値制御装置によって制御されるカム研削
盤に関する。

＜従来の技術＞ 一般に、数値制御装置によって制御されるカム研削盤
においては、数値制御装置に予めプログラムされた数値
制御データに基づいて、カムの回転運動と関連してカム
と砥石台との間に創成運動ならびに切込運動を与え、カ
ムシャフト上のカムを荒研削、粗研削、スパークアウト
した後、仕上研削しながら定寸装置によってカムの真円
部（以下ベース円という）の直径を測定し、カムのベー
ス円の直径が仕上寸法になるまで研削するようにしてい
る。

従来、カム研削盤によってカムシャフト上のカムを加
工するサイクルは第11図に示すように、粗研削、スパー
クアウト、研削、微粗研削、スパークアウト研削を順次
行い、次にカムのベース円の直径を定寸装置で測定しな
がら定寸信号が出るまで仕上研削し、その後、スパーク
アウトして形状を整えていた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、かかる従来のものにおいては、第11図
の仕上研削において、第12図（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、渦巻状に切込みを与えながら仕上研削し、同時に定
寸装置でカムのベース円の直径を測定しているので、第
13図（ａ）に示す様に、定寸装置の定寸信号が実際に研
削されるカムのベース円の直径Ａが予め指定したカムの
ベース円直径Ｂと等しくなった時に定寸装置から定寸信
号が発生されるが、この場合、研削したいカムのベース
円の半径B1,B2はB1＝B2となるのに対し、実際に研削さ
れるカムのベース円の真の中心に対する半径A1,A2はA1
≠A2となり正確なカムのベース円直径の測定ができない
という問題がある。

そしてさらに、定寸信号が出力された後にスパークア
ウトしてカムの形状を整えるものにおいては、第13図
（ｂ）のようにカムの円周がαだけ一様に削り取られる
ため、実際に仕上がるカムのベース円の直径Ａ′はＡ′
＝Ａ−２αとなりカム形状が研削したいものよりも実際
の研削したものは小さくなるという精度上の問題があ
る。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになさ
れたもので第１図に示すように、カムシャフトＷ上のカ
ムの真円部の直径または半径を測定する測定装置１を備
え、数値制御装置２に予めプログラムされた数値制御デ
ータに基づいて、前記カムシャフトＷに回転運動と砥石
台３に創成運動ならびに切込運動とを与えて前記カムを
研削加工するカム研削盤において、渦巻き状に切り込み
を与えながら前記カムの研削加工を行う第１研削加工手
段４と、この第１研削加工手段４が完了した後に切込運
動を停止するスパークアウト手段５と、このスパークア
ウト手段５によって、少なくとも前記カム１回転分のス
パークアウトを終えた後、前記測定装置１を用いて前記
カムの前記真円部の測定を行うカム測定手段６と、この
カム測定手段６によって得られた測定値に基づいて、前
記仕上寸法までの送り量を演算する送り量演算手段７
と、この送り量演算手段７の演算結果に基づいて前記砥
石台３の切込運動を行うことにより、前記カムの加工終
了までの研削加工を行う第２研削加工手段８とを備えた
ものである。

＜作用＞ 上記の構成により、第１研削加工手段４による渦巻き
状の切り込み加工が終了した後、一旦スパークアウト手
段５よってスパークアウトを行う。このスパークアウト
によって渦巻き状の切込運動によって生じるカム外周の
不均整は解消され、カムの形状は均整の取れた状態とな
る。従って、この後にカム測定手段６によりカムの外周
の測定を行うことによって、正確なカムの真円部の測定
を行うことができる。この測定値を用いて送り量演算手
段７は、仕上寸法までの送り量を演算する。そして、第
２研削加工手段８は、送り量演算手段７の演算結果に基
づいて砥石台３の切込運動を行うことにより、カムの加
工終了までの研削加工を行う。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第２
図において、10はカム研削盤のベッドを示し、このベッ
ド上には砥石台11が進退可能に載置されている。砥石台
11上には砥石車12が回転可能に支承され、この砥石車12
は砥石台11上に設置された駆動モータ13によりベルト伝
動装置14を介して回転駆動されるようになっている。そ
して、前記砥石台11はサーボモータ15を駆動源とする送
り機構により進退される。

また前記ベッド10上にはテーブル16が砥石台11の進退
方向と直角な方向に摺動可能に載置され、図略のインデ
ックス装置よりインデックスされるようになっている。
テーブル16上には主軸台17と心押台18が取付支承され、
この主軸台17の主軸19上の主軸台センタ20と心押台セン
タ21との間にカムシャフトＷが回転可能に支承されるよ
うになっている。前記主軸19はテーブル16上に設置され
た主軸駆動モータ22により主軸19およびカムシャフトＷ
が一体的に回転駆動されるようになっている。

前記テーブル16上にはフィーラ30を備えた定寸装置31
が設置され、この定寸装置31（測定装置）は第３図
（ａ）に示す様にシリンダ48,ピストン49により前進・
後退されカムシャフトＷ上のカムのベース円の直径を測
定すると数値制御装置40に定寸信号を出力するようにな
っている。

40は前記サーボモータ15を駆動するドライブユニット
41にパルスを分配して砥石台11を送り制御し、主軸駆動
モータ22を駆動するドライブユニット42にパルスを分配
して主軸19を回転制御したり、定寸装置31のシリンダ48
に油圧を送る油圧制御回路120を制御する数値制御装置
を示し、この数値制御装置40は主として中央演算処理装
置43、メモリ44、パルス分配器45、入力装置46およびイ
ンタフェイス47によって構成されている。

前記カムシャフトＷ上のカムのベース円直径を測定す
る前記定寸装置31の出力は前記インタフェイス47を介し
て中央演算処理装置43に入力される。

前記入力装置46によりカムシャフトＷ上のカムを研削
加工するための加工プログラムとプロフィルデータが入
力され中央演算処理装置43を介して前記メモリ44に記憶
されるようになっている。

次に上記した構成において、カムシャフトＷ上のカム
を研削加工するサイクルを第４図〜第９図に基づいて説
明する。

まずカムシャフトＷの加工に先立って入力装置46から
中央演算処理装置43を介してメモリ44に砥石台11の送り
速度Ｆ、目標仕上径Ｄ、主軸19の回転速度Ｓなどの加工
プログラム、プロフィルデータが記憶される。プログラ
ム設定動作が完了すると主軸台センタ20と心押台センタ
21間にカムシャフトＷがセットされる。図略の始動開始
ボタンを押すとカムシャフトＷ上のカムは第４図に示す
サイクルにより研削加工される。

このサイクルは、カムシャフトＷ上のカムを荒研削か
ら仕上研削まで連続して行うもので、基本的にはできる
だけ大きな取代を砥石車12に大きなダメージを与えるこ
となく高能率に研削する荒研削と、この荒研削において
生じたカムサイド部の第５図（ａ）に示す削残し130を
除去するスパークアウトと、前記荒研削において生じた
焼割れ層を除去する粗研削と、この粗研削において生じ
たカムサイド部の削残し130を除去するスパークアウト
と、定寸装置31によりカムのベース円の直径測定と、こ
の測定結果に基づいて現在の砥石台の位置の座標を変換
する座標変換と、前記粗研削において生じた焼割れ層を
除去する微粗研削と、この微粗研削において生じたカム
サイド部の削残し130を除去するスパークアウトと、カ
ムの面粗度およびプロフィル精度を出すための仕上研削
と、この仕上研削において生じたカムサイド部の削残し
130を除去するスパークアウトからなっている。

上記サイクルは第６図に示すフローを数値制御装置40
で処理することにより実行される。

この処理に先だってメモリ44から加工プログラムとプ
ロフィルデータが中央処理装置43に読込まれており、始
動開始ボタンを押すと同時に第６図のステップ50で示す
荒研削が開始される。

第７図はそのステップ50の詳細フローで先ずステップ
70で目標仕上径D1と送り速度F1をメモリ44から読出し、
ステップ71では、中央演算処理装置43の現在位置カウン
タ140によって砥石台11の現在位置がカウントされメモ
リ44に記憶されており、砥石台11の現在位置をメモリ44
から読出す。次にステップ72では現在位置カウンタの内
容Ｃから目標仕上径D1を引き２で割った値が切込量とし
て変換される。ここで目標仕上径D1と現在位置カウンタ
140の内容Ｃはカムベース円の直径値で表わされるため
砥石台11の送り量はその半分となる。ステップ73で単位
角度当りの切込量が演算され、ステップ74でプロフィル
データが第５図（ｂ）に示すカムのベース円部（→
→部分）の→リフト部（→→の部分）の→
カムトップ→→の順に読出され、ステップ75でこ
のプロフィルデータに単位角度当りの切込量を加算し、
ステップ76でこのデータをパルス分配器45へパルス分配
処理することにより、ドライブユニット41,42が作動し
て、サーボモータ15,22が駆動され、そして、ステップ7
7では前記ステップ76のパルス分配が完了したかどうか
を判断し完了していない場合はパルス分配が完了するま
で待つ、ステップ78ではプロフィルデータが終わりまで
読込まれたかどうか判断し、もし終わりまで読込まれて
いればステップ79で全切込み完了かどうか判断し、完了
していなければ次のステップ80でプロフィルデータを第
５図（ｂ）カムベース円部から→→と順に読出
せる様にして前記ステップ74へ戻り、完了していれば次
のステップ51のスパークアウトが行われる。

次のステップ51はステップ50の荒研削により生じたサ
イド部の削残し130を除去するスパークアウトで、この
ステップ51の詳細は第８図に示すフローで処理実行さ
れ、ステップ90ではプロフィルデータを第５図（ｂ）に
カムベース円部→→カムトップ→→の順に読
出し、ステップ91では前記ステップ90で読込まれたプロ
フィルデータをパルス分配器45にパルス分配処理してド
ライブユニット41,42を動作させ、サーボモータ15,22が
駆動され、ステップ92では前記ステップ91のパルス分配
が完了したかどうか判断され完了していない場合はパル
ス分配が完了するまで待つ、ステップ93ではプロフィル
データが終わりまで読込まれたか判断され、もし終わり
まで読込まれていればステップ94で指定した回数カムシ
ャフトＷを回転させたか判断し、もし指定回数回転して
いなければ次のステップ95でプロフィルデータが第５図
（ｂ）のカムベース円から読出せる様にして前記ステ
ップ90へ戻り、指定回数回転していれば次のステップ52
の粗研削を行う。

このステップ52では前記ステップ50と同様に前記第７
図に示した詳細フローを処理実行することによって粗研
削が行われる。

ステップ53は前記ステップ52が終了すると第３図
（ａ）に示す様に後退していた定寸装置31をシリンダ48
のピストン49により前進させる。

ステップ54では前記ステップ51と同様に前記第８図に
示したフローを処理実行することによでスパークアウト
が行われる。このスパークアウトが終了した時点ではパ
ルス分配処理が終了しており主軸19の回転と砥石台11の
前進が停止している。この時の砥石車12とカムのベース
円部，定寸装置31のフィーラ30の位置関係は第３図
（ｂ）の様になっている。

ステップ55では前記ステップ54が終了した時点のカム
のベース円直径を測定すると定寸装置30から、例えば第
９図に示すように、定寸信号（1P,2P,3P,4P,5P）が出る
設定値をある基準値φＤからそれぞれ＋20μ，＋40μ，
＋60μ，＋80μ，＋100μの様に予め設定しておき、測
定値が基準値φＤから＋60μという定寸信号3Pが出たと
すると、定寸装置31から111000という信号が数値制御装
置40に出力される。そして、この信号は数値制御装置40
の中央演算処理装置43にインタフェイス47を介して入力
される。

次にステップ56では前記ステップ55で読込んだ信号が
1P〜5Pのうちのどの信号かを判断し、例えば前記ステッ
プ55と同様な定寸信号3Pであればこの定寸信号3Pが出力
されるために予め設定した設定値の範囲＋60μ〜＋40μ
の中央値を基準値に加算する処理を行いこの値を現在位
置カウンタ140の内容Ｃに更新し座標変換を完了する。

この処理は演算処理装置43で第10図に示すフローを処
理実行することにより行われる。ステップ100〜105は定
寸装置31から出力される信号が予め設定した定寸信号1P
〜5Pのうちのどれかを判断し、ステップ106〜110では目
標基準値φＤに定寸信号1P〜5Pのそれぞれの信号が出る
範囲の設定値の中央値（α_１〜α_５）を加算する。次に
ステップ111ではこの加算した値を砥石台11の現在の位
置を示す位置信号として現在位置カウンタ140の内容Ｃ
に更新処理を実行する。このように本実施例では、現在
位置カウンタ140の内容Ｃを定寸信号に基づいて更新す
ることによって、仕上寸法までの送り量の演算を行う。

次のステップ57では定寸装置31を後退させる。

ステップ58では前記ステップ56の座標変換によって更
新された現在位置カウンタの内容Ｃを読み出す点を除い
た前記ステップ50と同様な第７図に示すフローを処理実
行することによって微粗研削が行われる。

ステップ59は前記ステップ51と同様な第８図に示した
フローを処理実行することによってスパークアウトが行
われる。

ステップ60では前記ステップ58と同様な第７図に示す
フローを処理実行することによって仕上研削が行われ
る。

ステップ61は前記ステップ51と同様な第８図に示した
フローを処理実行することによってスパークアウトが行
われる。

以上のステップによりカムシャフト上のカムが研削さ
れる。

ここにおいて前記微粗研削ならびに仕上研削の各ステ
ップにおいては、前記途中停止状態にて測定した径寸法
を基準として残り取り代分正確に研削送りされるため、
目標とする仕上寸法どおりの正確なカム形状のカムを研
削することができる。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明においては、渦巻き状の切り
込み加工が終了した後、一旦スパークアウトを行って、
渦巻き状の切込運動によって生じるカム外周の不均整を
解消した後にカムの外周の測定を行うようにした。従っ
て、正確なカムの真円部の測定を行うことができる。そ
して、この測定値を用いて残りの加工量である仕上寸法
までの送り量を演算して、再び残りの加工を行うように
した。このように正確に測定された測定値を全加工過程
の途中で検出して、残りの送り量を演算するようにした
ために、従来のカム外周が不均整な状態で測定しながら
仕上げ研削を行うものに比べ、カムの加工精度を向上さ
せることができる。

また、全加工の途中で送り量を演算した後、残りの加
工を行うために、実際に研削されるカムが仕上寸法より
も小さくなることを防止できる。

また、波及効果としてカム形状の精度が向上したこと
によりエンジンのカムシャフトに用いるものにおいて
は、正確なバルブ開閉が実現できることから燃費を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の構成を示す図、第３図は
定寸装置でカムベース円の直径を測定する状態を示す
図、第４図は本発明の研削サイクル、第５図（ａ）はカ
ムの削残しを示す図、第５図（ｂ）はプロフィルデータ
の読出し順番を示す図、第６図は第４図のフロー、第７
図は荒研削，粗研削，微粗研削，仕上研削のフロー、第
８図はスパークアウトのフロー、第９図は定寸装置の出
力信号を示す図、第10図は座標変換のフロー、第11図は
従来の研削サイクル、第12図，第13図は従来のカムベー
ス円の直径を測定する状態を示す図。 1,40……数値制御装置、２……測定装置、3,11……砥石
台、15,22……サーボモータ、30……フィーラ、31……
定寸装置、Ｗ……カムシャフト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カムシャフト上のカムの真円部の直径また
   は半径を測定する測定装置を備え、数値制御装置に予め
   プログラムされた数値制御データに基づいて、前記カム
   シャフトに回転運動と砥石台に創成運動ならびに切込運
   動とを与えて前記カムを研削加工するカム研削盤におい
   て、 渦巻き状に切り込みを与えながら前記カムの研削加工を
   行う第１研削加工手段と、 この第１研削加工手段が完了した後に切込運動を停止す
   るスパークアウト手段と、 このスパークアウト手段によって、少なくとも前記カム
   １回転分のスパークアウトを終えた後、前記測定装置を
   用いて前記カムの前記真円部の測定を行うカム測定手段
   と、 このカム測定手段によって得られた測定値に基づいて、
   前記仕上寸法までの送り量を演算する送り量演算手段
   と、 この送り量演算手段の演算結果に基づいて前記砥石台の
   切込運動を行うことにより、前記カムの加工終了までの
   研削加工を行う第２研削加工手段とを備えたことを特徴
   とするカム研削盤。