本发明涉及凸轮磨削装置以及凸轮磨削方法。详细地涉及凸轮升程量和相位角不同的两个凸轮沿轴向邻接配置的复合凸轮的磨削装置以及凸轮磨削方法。
背景技术:
内燃机的气缸的吸入以及排气通过气门的开阀动作来进行。该气门的开阀动作通过旋转的凸轮的动作来进行。
气门的开阀动作根据内燃机的输出提高等观点,在内燃机的低速旋转时和高速旋转时进行不同的开阀动作控制。
作为该控制方法之一,作为使气门动作的凸轮,设置低速用的第一凸轮和高速用的第二凸轮,并根据内燃机的转速适当地选择第一凸轮和第二凸轮,进行气门的开阀控制。在该情况下,第一凸轮与第二凸轮的切换选择通过气门的挺杆与第一凸轮以及第二凸轮相对沿轴向接触移动来进行。
图21~图23是表示低速用的第一凸轮112与高速用的第二凸轮114的配置关系的概略图。根据该概略图也了解到的那样,一般低速用的第一凸轮112的最大升距低,高速用的第二凸轮114的最大升距比第一凸轮112高。另外,两凸轮112、114的相位角相对于旋转方向(图21的箭头方向),高速用的第二凸轮114与低速用的第一凸轮112相比是较早的相位,即,气门的开阀动作早进行。因此,如图21所示,高速用的第二凸轮114的升距方向的凸轮轮廓与低速用的第一凸轮112的升距方向的凸轮轮廓有在角度方向上相互错开的位置关系。
如图22以及图23所示,低速用的第一凸轮112与高速用的第二凸轮114沿轴向邻接配置。即,凸轮配设为复合凸轮110。在该情况下,对于低速用的第一凸轮112以及高速用的第二凸轮114来说,除了与角度对应地在前述的升距方向上变化的凸轮轮廓以外的基圆部,都是由从凸轮轴中心以固定的半径r形成。这两者的基圆部重合的固定的角度范围成为共用基圆部c。在该共用基圆部c的范围中,进行前述的挺杆与第一凸轮112以及第二凸轮114之间的相对的接触移动。
由低速用的第一凸轮112和高速用的第二凸轮114构成的复合凸轮110的凸轮磨削在凸轮磨削装置中通产通过砂轮t(参照图22以及图23)来进行。该复合凸轮110的磨削在对第一凸轮112和第二凸轮114中一方的凸轮进行切入磨削之后,对另一方凸轮进行切入磨削。
例如,图22和图23所示的是首先进行低速用的第一凸轮112的磨削,之后,进行高速用的第二凸轮114的磨削的情况。在该情况下,基于预先设定的低速用的第一凸轮112的凸轮升程数据通过砂轮t进行第一凸轮112的磨削。其后,使砂轮t移动至与高速用的第二凸轮114对应的位置,基于预先设定的低速用的第一凸轮112的凸轮升程数据通过砂轮t对第二凸轮114进行磨削。这样通过凸轮磨削装置对复合凸轮110进行磨削。例如,参照德国专利发明第10333916号说明书、日本特开平4-13560号公报。
在凸轮磨削装置的砂轮t对上述的复合凸轮110的磨削中,如图23所示,有在第一凸轮112和第二凸轮114的共用基圆部的范围中的第一凸轮112与第二凸轮114的边界部产生磨削残留的磨削残部f的问题。图22以及图23所示的磨削残部f的图示为了容易理解而夸张地图示。具体而言磨削残部f是数μm的量级。
若共用基圆部c的范围中的第一凸轮112与第二凸轮114的边界部存在磨削残部f,前述的挺杆在第一凸轮112以及第二凸轮114之间相对移动时,越过该磨削残部f而进行。因此,其动作不能顺利地进行,给气门的开阀控制带来影响。因此,需要使砂轮t的成形频率变快。
对产生上述的磨削残部f的问题具体地进行说明。通常,图22以及图23所示砂轮t的轴向宽度,设定为与低速用的第一凸轮112以及高速用的第二凸轮114的轴向宽度相比宽度大。砂轮t的磨削面侧的两端ta、tb由于对作为工件的凸轮进行磨削,产生所谓的研磨塌边。即,与中央部相比两端ta、tb的磨损的发展快而产生塌边。
因此,现在,在如图22所示那样对低速用的第一凸轮112进行切入磨削的情况下,砂轮t位于使其右端ta位于与第一凸轮112和第二凸轮114的边界部一致的位置。因此砂轮t的左端tb成为从第一凸轮112的左侧突出的位置状态。由此,砂轮t的左端tb的塌边不会给第一凸轮112的磨削带来影响。但是,砂轮t的右端ta的塌边给第一凸轮112和第二凸轮114的边界部中的第一凸轮侧的磨削带来影响,残留磨削残部f。在图22中涂黑的位置是磨削残部f。此外,在图22以及图23中用假想线表示第一凸轮112以及第二凸轮114的磨削量,这也为了容易理解而夸张地图示。
接下来,在第一凸轮112的磨削结束之后,如图23所示,使砂轮t与第二凸轮114的位置相对移动,通过砂轮t对第二凸轮114进行切入磨削。在该切入磨削中,砂轮t位于使其左端tb与第一凸轮112和第二凸轮114的边界部一致的位置。由此砂轮t的右端ta成为从第二凸轮114的右侧突出的位置状态,砂轮t的右侧的塌边不会给第二凸轮114的磨削带来影响。但是,砂轮t的左端tb的塌边给予第一凸轮112和第二凸轮114的边界部中的第二凸轮侧的磨削带来影响,残留磨削残部f。该磨削残部f与图22的第一凸轮112的磨削残部f一起在图23中涂黑表示,但是残留于第一凸轮112和第二凸轮114的边界部的位置。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供能够消除在凸轮升距不同的复合凸轮的第一凸轮与第二凸轮的共用基圆部的边界部产生的磨削残部的凸轮磨削装置。
本发明的一个方式的凸轮磨削装置对复合凸轮进行磨削。
上述复合凸轮具有第一凸轮和第二凸轮,上述第一凸轮具有:从轴中心至外周面的升距一定的以第一半径形成的第一基圆部;和从上述轴中心至外周面的升距变化的第一凸轮部,上述第二凸轮具有:从上述轴中心至外周面的升距一定的以上述第一半径形成的第二基圆部;和从上述轴中心至外周面的升距变化的第二凸轮部,上述第一凸轮和上述第二凸轮以成为同轴的方式沿轴向邻接配置,并且,上述第一凸轮和上述第二凸轮具有相互不同的与第一凸轮升程数据对应的形状和与第二凸轮升程数据对应的形状,并且,上述第一基圆部的外周面的至少一部分和上述第二基圆部的外周面的至少一部分成为面相同的共用基圆部。
而且,该凸轮磨削装置具备:成为基部的基台;主轴装置,其被载置于上述基台上,并具备以能够绕上述轴中心旋转的方式支承上述复合凸轮的工件旋转装置;砂轮装置,其被载置于上述基台上,并具有旋转的砂轮;横向移动装置,其使上述砂轮相对于上述复合凸轮能够沿上述轴向相对往复移动;切入移动装置,其使上述砂轮相对于上述复合凸轮能够沿与上述轴向交叉的方向相对移动;以及控制装置,其控制上述工件旋转装置、上述横向移动装置以及上述切入移动装置。
而且,还有,上述控制装置具有:共用基圆部设定部,其基于设定了上述第一凸轮中的针对旋转角度的升程量的上述第一升程数据和设定了上述第二凸轮中的针对旋转角度的升程量的上述第二升程数据,求出上述第一基圆部的外周面与上述第二基圆部的外周面的至少一部分成为面相同的共用基圆部的角度范围;第一凸轮磨削部,其控制上述切入移动装置和上述横向移动装置,使上述砂轮向与上述第一凸轮的外周面对置的位置移动,并控制上述工件旋转装置和上述切入移动装置,对上述第一凸轮进行磨削;第二凸轮磨削部,其在上述第一凸轮磨削后,控制上述切入移动装置和上述横向移动装置使上述砂轮向与上述第二凸轮的外周面对置的位置移动,并控制上述工件旋转装置和上述切入移动装置对上述第二凸轮进行磨削;以及共用基圆部横向磨削部,其在上述第二凸轮磨削后,控制上述横向移动装置,使上述砂轮从第二凸轮的位置横向移动至超过两凸轮的边界的位置为止,并控制上述工件旋转装置,使上述复合凸轮在上述共用基圆部的角度范围内相对于上述砂轮旋转,对上述共用基圆部进行横向磨削。
根据上述方式的凸轮磨削装置,通过第一凸轮磨削部以及第二凸轮磨削部进行砂轮对复合凸轮的第一凸轮和第二凸轮的磨削,在两凸轮的共用基圆部的边界部残留有磨削残部。如下述这样消除该磨削残部。
首先,通过控制装置中的共用基圆部设定部掌握成为问题的残留有磨削残部的第一凸轮和第二凸轮的共用基圆部的角度范围。这基于第一凸轮的第一升程数据和第二凸轮的第二升程数据求出。
而且,在第一凸轮和第二凸轮的磨削结束之后,使砂轮从用该第二凸轮磨削部磨削的第二凸轮的位置横向移动至残存有两凸轮的共用基圆部的磨削残部的边界部的外周面的位置。由此,对共用基圆部的角度范围进行横向磨削而将边界部的磨削残部消除。
因为不使结束了第二凸轮磨削部的第二凸轮的磨削的砂轮后退前进,而保持原样不变地横向移动,所以能够可靠地除去磨削残部。即,在第二凸轮磨削部的第二凸轮的磨削的磨削结束后,在一旦使砂轮后退,并向边界部位置横向移动,使砂轮前进进行切入磨削的情况下,有在砂轮的前进位置产生误差,产生磨削残部的切削残余的可能性。
在上述方式的凸轮磨削装置中,上述第一凸轮磨削部中的上述第一凸轮的磨削由粗磨削、精磨削构成,上述第二凸轮磨削部中的上述第二凸轮的磨削由粗磨削、精磨削、无火花磨削构成,上述共用基圆部的上述横向磨削在上述第二凸轮的上述无火花磨削后进行也可以。
根据上述方式的凸轮磨削装置,因为在无火花磨削之后除去磨削残部,例如,与在精磨削后,在无火花磨削之后除去磨削残部相比,能够实现缩短凸轮磨削时间。
在上述方式的凸轮磨削装置中,上述控制装置的共用基圆部横向磨削部也可以具有第一凸轮无火花磨削部,其将上述横向移动的范围设为从上述第二凸轮的位置超过两凸轮的边界部到上述第一凸轮的位置为止,上述控制装置在上述共用基圆部的上述横向磨削后,控制上述工件旋转装置和上述切入移动装置,利用上述砂轮对第一凸轮进行无火花磨削。
根据上述方式的凸轮磨削装置,因为在上述共用基圆部的横向磨削后,通过砂轮进行第一凸轮的无火花磨削,所以能够仅在第一凸轮除去在共用基圆部的横向磨削产生的工具标记。
在上述方式的凸轮磨削装置中,上述共用基圆部横向磨削部中的上述横向磨削也可以是在上述第一凸轮以及上述第二凸轮之间沿上述轴向往复移动的抖动磨削。
根据上述方式的凸轮磨削装置,若对共用基圆部进行抖动磨削,则在共用基圆部错开形成有多个工具标记,工具标记变得不醒目。
作为本发明的其他方式的凸轮磨削方法是磨削复合凸轮的凸轮磨削方法。上述复合凸轮具有第一凸轮和第二凸轮,上述第一凸轮具有:从轴中心至外周面的升距一定的以第一半径形成的第一基圆部;和从上述轴中心至外周面的升距变化的第一凸轮部,上述第二凸轮具有:从上述轴中心至外周面的升距一定的以上述第一半径形成的第二基圆部;和从上述轴中心至外周面的升距变化的第二凸轮部,上述第一凸轮和上述第二凸轮以成为同轴的方式沿轴向邻接配置,并且,上述第一凸轮和上述第二凸轮具有相互不同的与第一凸轮升程数据对应的形状和与第二凸轮升程数据对应的形状,并且,上述第一基圆部的外周面的至少一部分和上述第二基圆部的外周面的至少一部分成为面相同的共用基圆部。
上述方式的凸轮磨削方法具有:基于设定了上述第一凸轮中的针对旋转角度的升程量的上述第一升程数据和设定了上述第二凸轮中的针对旋转角度的升程量的上述第二升程数据,求出上述第一基圆部的外周面与上述第二基圆部的外周面的至少一部分成为相同面的共用基圆部的角度范围的共用基圆部设定工序;
利用砂轮基于上述第一升程数据对上述第一凸轮进行切入磨削的第一凸轮磨削工序;
上述第一磨削工序后,利用砂轮基于上述第二升程数据对上述第二凸轮进行切入磨削的第二凸轮磨削工序;
以及在上述第二凸轮磨削工序之后,使上述砂轮从第二凸轮的位置横向移动至超过两凸轮的边界的位置为止,并且使上述复合凸轮相对于上述砂轮在上述共用基圆部的角度范围内旋转,对上述共用基圆部进行横向磨削的共用基圆部横向磨削工序。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述,本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚,其中,附图标记表示本发明的要素,其中,
图1是从凸轮轴线方向观察本实施方式作为对象的复合凸轮的概略图。
图2是从与凸轮轴线正交的方向观察构成该复合凸轮的第一凸轮和第二凸轮的侧视图。
图3是表示选择性地控制复合凸轮14的凸轮控制机构的一个例子的实施方式的立体图。
图4是凸轮磨削装置的俯视图。
图5是凸轮磨削装置的右视图。
图6是表示控制装置的控制功能的框图。
图7是控制装置的第一实施方式的工序流程。
图8是控制装置的第二实施方式的工序流程。
图9是第一凸轮磨削工序的详细工序流程。
图10是第二凸轮磨削工序的详细工序流程。
图11是共用基圆部抖动磨削工序的详细工序流程。
图12是共用基圆部横向磨削左进工序的详细工序流程。
图13是第一凸轮空磨削工序的详细工序流程。
图14是共用基圆部横向磨削右进工序的详细工序流程。
图15是第二凸轮空磨削工序的详细工序流程。
图16是第一凸轮磨削的说明图。
图17是第二凸轮磨削的说明图。
图18是横向磨削共用基圆部的第一实施方式的说明图。
图19是横向磨削共用基圆部的第二实施方式的说明图。
图20是表示第三实施方式中,砂轮相对于第一凸轮、第二凸轮的轨迹的影像的展开图。
图21是从凸轮轴线方向观察用于对以往技术进行说明的复合凸轮的概略图。
图22是从与凸轮轴线正交的方向观察构成该复合凸轮的第一凸轮和第二凸轮的侧视图,是磨削第一凸轮的状态图。
图23是磨削该第二凸轮的状态图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
首先,对本实施方式作为对象的复合凸轮10进行说明。图1是从凸轮轴线x方向观察复合凸轮10的概略图。图2表示从与凸轮轴线x正交的方向观察构成复合凸轮10的第一凸轮12和第二凸轮14的侧面,是分别图示最大的升距位置的侧视图。
本实施方式的复合凸轮10如图2所示构成为第一凸轮12与第二凸轮14在轴向上邻接配置。在本实施方式中,第一凸轮12成为低速用的凸轮,第二凸轮14成为高速用的凸轮。低速用的第一凸轮12的最大升距比高速用的第二凸轮14的最大升距低。此外,如图2所示那样,低速用的第一凸轮12与高速用的第二凸轮14的轴向x的宽度形成以一样的。即,第一凸轮12的宽度e1与第二凸轮的宽度e2相同。
如图1所示那样,低速用的第一凸轮12与高速用的第二凸轮14的相位角不同。相对于内燃机的旋转方向(图1的箭头方向),高速用的第二凸轮14比低速用的第一凸轮12的相位早。由此,对于内燃机的气门的开阀动作而言,与第一凸轮12相比第二凸轮14的一方先进行。此外,在本实施方式中,高速用的第二凸轮14的升距方向的凸轮轮廓与低速用的第一凸轮12的升距方向的凸轮轮廓在角度方向上处于相互错开的位置,在从凸轮轴线方向观察的情况下,处于相互凸出的位置关系。此外,即使是没有凸出的另一方凸轮轮廓位于一方的凸轮轮廓内的情况下,最大凸轮高度位置的相位不同也可以。
如图1所示,第一凸轮12和第二凸轮14各自的凸轮外形形状由从凸轮轴心x以固定的第一半径r形成的第一基圆部,和该第一基圆部以外的凸轮高度变化轮廓部构成。在图1用c1表示第一凸轮12的第一基圆部,用d1表示凸轮高度变化轮廓部。同样用c2表示第二凸轮14的第二基圆部,用d2表示凸轮高度变化轮廓部d2。因为第一凸轮12和第二凸轮14的凸轮高度和相位角不同,第一基圆部c1和第二基圆部c2的范围也不同,两凸轮12、14的第一基圆部c1和第二基圆部c2重合的相同面部分作为共用基圆部c在图1表示。
图3是表示选择性地控制具备上述的复合凸轮10的凸轮轴18中的第一凸轮12和第二凸轮14的凸轮控制机构16的一个例子的实施方式。在凸轮轴18配设有第一凸轮12和第二凸轮14,该第一凸轮12和第二凸轮14配设于各自的气门20并相互一体化,构成复合凸轮10。在本实施方式的情况下,两组复合凸轮10分别能与凸轮轴18一体地旋转,并且能够沿轴向移动。
气门20由于挺杆22的摆动运动而上下移动。挺杆22选择性地与第一凸轮12或者第二凸轮14接触,并由于该凸轮12、14而摆动。具体来说,接触通过挺杆22所具备的挺杆滚子23与凸轮12、14的接触来进行。该凸轮12、14与挺杆22的选择性接触通过电磁螺线管等促动器24的销26,与一体地配设于复合凸轮10的侧部的螺旋槽形成体28的卡合来进行。在螺旋槽形成体28,在其外周面形成有轴向的螺旋槽,在该螺旋槽卡合有前述的销26,由于凸轮轴18、复合凸轮10的旋转,两组复合凸轮10沿轴向移动。左右配设的螺旋槽形成体28的螺旋槽同方向形成,例如,通过销26与一方的螺旋槽形成体28的螺旋槽的卡合向右方移动。另外,通过销26与另一方螺旋槽形成体28的螺旋槽的卡合向右方移动。由此与挺杆22接触的凸轮的位置被切换。此外,促动器24的切换动作在挺杆22与第一凸轮12以及第二凸轮14的接触状态在共用基圆部c时进行。
接下来,利用图4以及图5对凸轮磨削装置30进行说明。图4表示俯视图,图5表示右视图。此外,图5省略图4中的尾座装置58的图示。在这些图中标记的x轴、y轴、z轴表示相互正交的状态。y轴向表示垂直向上的方向。x轴向和z轴向表示相互正交的水平方向。
本实施方式的凸轮磨削装置30是旋转支承上述的具备复合凸轮10的作为工件w的凸轮轴18,通过圆筒状的砂轮t进行磨削的装置。凸轮磨削装置30如图4所示,由以下部分构成:键盘等输入装置32;监视器等显示装置34;读带机等数据读取装置36;自动编程装置38;数值控制装置40;驱动器单元42、44、46、48;砂轮装置50;以及工件支承装置52。
数据读取装置36根据来自使用输入装置32以及显示装置34的作业者的操作,读取各种数据。在该情况下,读取用于确定出磨削对象的复合凸轮10的形状的凸轮升程数据,和砂轮t的直径。在本实施方式中,读取图1所示的相位和凸轮升距不同的两个凸轮升程数据。即,读取表示第一凸轮12的形状的第一凸轮升程数据,和表示第二凸轮14的形状的第二凸轮升程数据,和从第一凸轮12的基准相位到最大升程时的相位为止的角度,以及从第二凸轮14的基准相位到最大升程时的相位为止的角度。第一凸轮12的基准相位与第二凸轮14的基准相位是相同的相位。
作业者一边观察显示装置34,一边详细地为向输入装置32输入下述这样的数据。即输入:
(a)第一凸轮12的宽度e1,
(b)第二凸轮14的宽度e2,
(c)砂轮t的宽度g,直径h,
(d)空磨削时的砂轮t的转速m1、主轴74的转速n1、砂轮t的切入量j,
(e)粗磨削时的砂轮t的转速m2、主轴74的转速n2、砂轮t的切入量k,
(f)精磨削时的砂轮t的转速m3、主轴74的转速n3、砂轮t的切入量m,
(g)无火花磨削时的砂轮t的转速m4、主轴74的转速n4、主轴74的旋转量,
(h)磨削残部消除时的砂轮t的转速m5、主轴74的转速n5、主轴74的旋转量。
此外,上述的(d)~(g)的数据输入每个后述的第一凸轮磨削工序,以及第二凸轮磨削工序,并通过自动编程装置38自动制作第一凸轮磨削工序的程序和第二凸轮磨削工序的程序。
凸轮磨削装置30具备成为载置各种装置的基部的基台54。在该基台54上,载置有由于工件台驱动装置66能够沿z轴向往复移动的工件台65,和由于砂轮台驱动装置68能够沿x轴向往复移动的砂轮台70。该本实施方式中的工件台驱动装置66相当于本发明的横向移动装置,砂轮台驱动装置68相当于切入移动装置。
在工件台65之上,载置有:与z轴平行,并绕通过顶尖72的中心的主轴旋转轴线旋转的主轴74的主轴装置56、和具备在主轴旋转轴线上设置的顶尖73的尾座装置58。此外,主轴74由于主轴驱动装置76能够旋转。该主轴驱动装置76相当于本发明的工件旋转装置。另外,作为具备复合凸轮10的工件w的凸轮轴18被顶尖72和顶尖73夹持。此外,在主轴74设置有用于使作为工件w的凸轮轴18的旋转相位与主轴74的旋转相位一致的定位销78,在作为工件w的凸轮轴18形成有供上述定位销78嵌合的嵌合部(省略图示)。由此,凸轮轴18以上述定位销78与上述嵌合部嵌合的方式被定位并夹持。
在砂轮台70之上,载置有由于马达等的砂轮驱动装置80而旋转的砂轮t。在本实施方式中,通过这些构成本发明的砂轮装置50。
数值控制装置40向驱动器单元42、44、46、48发出控制信号,通过驱动控制各种的驱动装置68、76、66、80来控制各种装置。在本实施方式的情况下,数值控制装置40向驱动器单元42输出控制信号,通过驱动控制砂轮台驱动装置68来控制砂轮台70在x轴方向的位置亦即砂轮t的进退位置。另外,数值控制装置40向驱动器单元44输出控制信号,并通过驱动控制主轴驱动装置76来控制主轴74的主轴旋转角度。另外,数值控制装置40向驱动器单元46输出控制信号,并通过驱动控制工件台驱动装置66来控制工件台65在z轴方向的位置。另外,向驱动器单元48输出控制信号,通过驱动控制砂轮驱动装置80来控制砂轮t的旋转速度。
此外,驱动器单元44从主轴驱动装置76的编码器76e的检测信号获取主轴74的实际的主轴旋转角度并进行反馈控制。另外,驱动器单元42从砂轮台驱动装置68的编码器68e的检测信号获取砂轮台70的实际的x轴方向的位置并进行反馈控制。另外,驱动器单元46从工件台驱动装置66的编码器66e的检测信号获取工件台65的实际的z轴方向的位置并进行反馈控制。
具体而言,工件台65的移动量通过编码器66e和驱动器单元46检测。另外,砂轮台70的工件台65侧的移动量通过编码器68e和驱动器单元42检测,若作为指令信号的控制信号的移动量与编码器和驱动器单元的实际的移动量一致,则向数值控制装置发送结束信号。
另外,如图5所示,以具有复合凸轮10的凸轮轴18本身的轴中心亦即工件旋转轴线pw与主轴74的旋转轴亦即主轴旋转轴线一致的方式,作为工件w的凸轮轴18被夹持在顶尖72与顶尖73之间。
另外,在本实施方式中说明的凸轮磨削装置30中,主轴旋转轴线(在图5的例子中与工件旋转轴线pw一致)与作为砂轮t的旋转轴的砂轮旋转轴线pt处于相同的水平面stm上。
接下来,说明控制装置64的控制内容。控制装置64由用图4所示的假想线包围的范围内的构成要素构成。控制装置64控制进行第一凸轮12以及第二凸轮14的磨削的各驱动装置。即,控制作为工件旋转装置的主轴驱动装置76、作为横向移动装置的工件台驱动装置66以及作为切入移动装置的砂轮台驱动装置68。
如图6所示,在控制装置64具备用于控制上述各驱动装置的各控制功能部。即,具备:共用基圆部设定部82;第一凸轮磨削部84;第二凸轮磨削部86;共用基圆部横向磨削部88;以及第一凸轮无火花磨削部90。
共用基圆部设定部82是通过后述的控制工序流程中的共用基部圆设定工序的程序设定第一凸轮12和第二凸轮14的共用基圆部c的功能部。
第一凸轮磨削部84是通过后述的第一凸轮磨削工序的程序进行第一凸轮12的磨削的功能部。第二凸轮磨削部86是通过后述的第二凸轮磨削工序的程序进行第二凸轮14的磨削的功能部。
共用基圆部横向磨削部88是通过后述的共用基圆部横向磨削工序的程序进行在第一凸轮磨削工序以及第二凸轮磨削工序产生的磨削残部的消除的功能部。
第一凸轮无火花磨削部90是通过后述的第一凸轮无火花磨削工序的程序,来进行在后述的第二实施方式中的共用基圆部横向磨削工序之后进行的第一凸轮的无火花磨削的功能部。
对于使用上述各功能部控制操作上述各驱动装置的控制工序流程而言,本实施方式有图7所示的第一实施方式的控制工序流程,和图8所示的第二实施方式的控制工序流程。以下,对各实施方式进行说明。
首先,对图7所示的第一实施方式进行说明。如图7的控制工序流程所示,首先,在步骤s10中,如前述那样读取表示图1所示的第一凸轮12以及第二凸轮14的外形轮廓的第一凸轮升程数据以及第二凸轮升程数据。
接下来,用步骤s11的共用基圆部设定工序,求出第一凸轮12和第二凸轮14的共用基圆部c。这根据图1所示的设定有第一凸轮12中的针对旋转角度的升程量的第一凸轮升程数据,和设定有第二凸轮14中的针对旋转角度的升程量的第二凸轮升程数据求出。在图1所示的第一凸轮的第一基圆部c1的外周面,和第二凸轮14的第二基圆部c2的外周面中,作为共用基圆部c求出成为半径r的共用面的角度范围。此外,该步骤s11的共用基圆部设定工序在后述的第二凸轮磨削工序结束之前进行的话就可以。
接下来,在步骤s12的第一凸轮磨削工序,进行第一凸轮12的磨削。图16表示第一凸轮磨削工序的磨削状态的概略图。工件台驱动装置66和砂轮台驱动装置68由于控制装置64的控制,使砂轮t移动至与第一凸轮12的外周面对置的位置。而且,通过控制装置64控制主轴驱动装置76和砂轮台驱动装置68来对第一凸轮12进行切入磨削。
图9表示第一凸轮磨削工序s12的详细工序流程。如图9所示那样,第一凸轮12的磨削按顺序进行定位s31、空磨削s32、粗磨削s33、精磨削s34、无火花磨削s35以及砂轮台后退s36。定位s31在图16的横动方向(在图16中观察为左右方向)中,使工件台65右进以使得第一凸轮12的右端成为与砂轮t的右端对应的位置。而且,在切入方向(在图16中观察为上下方向)中,使砂轮台70前进以使得砂轮t位于从复合凸轮10的轴线x向砂轮台70侧远离半径r+空磨削的切入量j+粗磨削的切入量k+精磨削的切入量m的位置。
通过上述的定位s31,在图16所示的横动方向(左右方)上,砂轮t的右端被定位于第一凸轮12的右端。另外,在切入方向(上下方向)上,砂轮t被定位离第一凸轮12空磨削的切入量j的位置。通过空磨削,砂轮t沿切入方向移动空磨削的切入量j,砂轮t成为与第一凸轮12的外周面接触状态。从该状态,通过粗磨削,砂轮t沿切入方向前进粗磨削的切入量k,而进行粗磨削。并且,通过精磨削,砂轮t沿切入方向前进精磨削的切入量m,而进行精磨削。其后,在主轴74达到规定的旋转量之前进行无火花磨削。如果以上的磨削结束的话,为了下面的第二凸轮磨削工序s14,在切入方向上,使砂轮台70后退由切入量j+切入量k+切入量m计算的值。
回到图7,在上述的第一凸轮磨削工序s12的结束后,进行步骤s13的横向移动。横向移动是使砂轮t从图16的位置向图17所示的位置的移动。这是在横动方向上,使工件台65右进砂轮t的宽度g的移动。
其后,进行步骤s14的第二凸轮磨削工序。第二凸轮磨削工序s14进行第二凸轮14的磨削。图17表示第二凸轮磨削工序s14的磨削状态。对于砂轮t而言,工件台驱动装置66和砂轮台驱动装置68由于控制装置64的控制,以图17所示的箭头的路径移动至与第二凸轮14的外周面对置的位置。而且,通过控制装置64控制主轴驱动装置76和砂轮台驱动装置68来对第二凸轮14进行切入磨削。
图10表示第二凸轮磨削工序s14的详细工序流程。如图10所示那样,第二凸轮14的磨削按顺序进行定位s41、空磨削s42、粗磨削s43、精磨削s44以及无火花磨削s45。定位s41通过上述的横向移动s13来进行该第二凸轮磨削工序s14的砂轮t的定位。由于该定位,在横动方向上,砂轮t的左端位于第二凸轮14的左端。另外,在切入方向上,砂轮t处于相对于第二凸轮14远离空磨削的切入量j的位置。通过空磨削s42,使砂轮t沿切入方向前进空磨削的切入量j。通过粗磨削s43,砂轮t沿切入方向前进粗磨削的切入量k。通过精磨削s44,砂轮t沿切入方向前进精磨削的切入量m。其后,通过无火花磨削s45,在主轴74到达规定的旋转量之前进行无火花磨削。
此外,上述的第一凸轮磨削工序s12以及第二凸轮磨削工序s14中的空磨削时的切入量j如下述。该空磨削时的切入量j比第一凸轮12或者第二凸轮14的最大升程量大,在空磨削前的砂轮台70的位置,即使使工件台65横动,也是砂轮t与第一凸轮12、第二凸轮14不干扰的量。即,最大升程量=升程数据的最大值―升程数据的最小值。另外,升程数据的最小值是第一基圆部c1、第二基圆部c2的半径。
另外,第一凸轮磨削工序s12以及第二凸轮磨削工序14中的空磨削、粗磨削、精磨削、无火花磨削时,与主轴74的旋转角连动地基于第一凸轮升程数据或者第二凸轮升程数据使砂轮台70前进后退。该前进后退与沿切入方向前进切入量的动作连动进行。
此外,上述的第一凸轮磨削工序12以及第二凸轮磨削工序14的凸轮磨削以粗磨削、精磨削、无火花磨削的顺序,按3阶段进行。由此能够实现磨削时间的缩短。即,虽然仅用精磨削也能够进行,当时非常花费磨削时间。此外,无火花磨削是不具有切入磨削这样的磨削进给的磨削。进行该无火花磨削的理由,是在精磨削中被磨削的工件w会因为在该加工时产生弯曲变形,以没有磨削进给的状态对该弯曲变形量进行磨削,能消除弯曲变形,从而使磨削精度提高。
在上述的第一凸轮磨削工序s12以及第二凸轮磨削工序s14中的砂轮t对第一凸轮12以及第二凸轮14的切入磨削中,在第一凸轮12与第二凸轮14的边界部残留有磨削残部f。填充黑色来表示该磨削残部f。此外,磨削残部f以及第一凸轮12、第二凸轮14的用假想线表示的磨削量为了容易理解而夸张地图示。
接下来,在上述的第二凸轮磨削工序s14后,图7所示的共用基圆部横向磨削工序s15,进行残留于第一凸轮12和第二凸轮14的边界部的上述的磨削残部f的磨削,并消除。
图18表示共用基圆部横向磨削工序s15的磨削状态的概略图。在该共用基圆部横向磨削工序s15中,使工件台65沿横动方向左进至砂轮t的右端与第二凸轮14的右端对应的位置。该左进的位置成为超过残留于第一凸轮12和第二凸轮14的边界部的磨削残部f的位置。此外,该左进动作通过利用控制装置64控制工件台驱动装置66,并使砂轮t如图19箭头所示那样横向移动来进行。
在共用基圆部横向磨削工序s15中,因为共用基圆部c的角度为180度以下,主轴74的该工序s15中的转速n5比精磨削时的转速n3小,横动速度比在第一凸轮磨削工序后第二凸轮磨削工序前进行的横动速度大。
上述的横向移动进行至砂轮t的左端tb超过残存于两凸轮12、14的边界部的磨削残部f的位置的位置为止,与此同时控制主轴驱动装置76在共用基圆部c的角度范围内使两凸轮12、14旋转,消除边界部的磨削残部f,并进行共用基圆部c的无火花磨削。由此磨削残部f被消除。
此外,在上述的砂轮t的横向移动中,在图1所示的砂轮t位于共用基圆部c的逆时针旋转的端部ca的状态下,使第一凸轮12、第二凸轮14逆时针旋转,使第一凸轮12、第二凸轮14相对于砂轮t沿横动方向右进。砂轮t位于共用基圆部c的逆时针旋转的端部cb,在横动了宽度g-宽度f的值的状态下,使砂轮台70以高速后退,防止第一凸轮12的凸轮高度变化轮廓部d1被砂轮t磨削。
此外,在图18的砂轮t的横向移动中,可以设为在使砂轮t横向移动至超过磨削残部的位置时,砂轮t的右端不超过第二凸轮14的右端的位置的位置关系。由此不会影响到通过第二凸轮磨削工序磨削的第二凸轮14的磨削面。
接下来,说明图8所示的第二实施方式的控制工序流程。在该第二实施方式的控制工序流程中,对于与前述的图7所示的第一实施方式的控制工序流程相同的工序,通过赋予相同的附图标记,省略详细说明。即。步骤s10的第一凸轮以及第二凸轮的凸轮升程数据的输入、步骤s11的共用基圆部设定工序、步骤s12的第一凸轮磨削工序、步骤s13的横向移动、步骤s14的第二凸轮磨削工序与第一实施方式的控制工序流程相同。
图8所示的第二实施方式的步骤s25的共用基圆部横向磨削工序与前述的第一实施方式的共用基圆部横向磨削工序s15相同,进行残留于第一凸轮12与第二凸轮14的边界部的磨削残部f的磨削,并消除。但是,用于消除的横向移动范围不同。
图19表示共用基圆部横向磨削工序s25的磨削状态的概略图。砂轮t首先与第一实施方式的情况相同,通过控制装置64对主轴驱动装置76的控制,将与第二凸轮14的接触位置状态设为第二凸轮14的共用基圆部c的位置状态。在该位置状态下通过控制装置64控制工件台驱动装置66,来使砂轮t以图19中箭头所示的方式横向移动。
而且,上述的横向移动在该第二实施方式中,砂轮t的左端越过残存于两凸轮12、14的边界部的磨削残部f的位置,砂轮t的右端ta横向移动至与第一凸轮12的左端对应的位置为止。在该横向移动中,控制主轴驱动装置76和砂轮台驱动装置68使两凸轮12、14在通过共用基圆部设定工序s11求出的共用基圆部c的角度范围旋转,一边消除边界部的磨削残部f,一边进行共用基圆部c的无火花磨削。由此磨削残部f被消除。通过砂轮t的横向移动消除该共用基圆部c的范围中的磨削残部f,将无火花磨削称作横向磨削。
在第二实施方式中,在通过上述的共用基圆部横向磨削工序s25进行了横向磨削之后,进行步骤s26的第一凸轮无火花磨削工序。
第一凸轮无火花磨削工序s26是在砂轮t位于共用基圆部c的逆时针旋转端部cb,横动了砂轮t的宽度g的状态下,与主轴74的旋转角连动并基于第一凸轮12的升程数据使砂轮台70前进后退,进行第一凸轮12的无火花磨削。通过第一凸轮12的无火花磨削,能够从在共用基圆部横向磨削工序s25中在共用基圆部c产生的工具标记除去与第一凸轮12对应的部分。
在无火花磨削之后,使砂轮台70高速后退,防止第一凸轮12的凸轮高度变化轮廓部d1被砂轮t磨削。因为相对于在第一实施方式的共用基圆部c的横动量少,在第二实施方式的共用基圆部c的横动量大,所以在提高横动速度有极限的情况下,与第一实施方式时相比降低主轴74的转速。
接着,对图11所示的第三实施方式进行说明。第三实施方式与第一实施方式相同地实施图7的控制工序流程中的步骤s10~s14,替代共用基圆部横向磨削工序s13,实施图11的共用基圆部抖动磨削工序s50。相对于第二实施方式的共用基圆部横向磨削工序s25仅对共用基圆部c进行一次左进的横向磨削,第三实施方式的共用基圆部抖动磨削工序s50对共用基圆部c进行多次往复横向磨削。
基于图11对作为第三实施方式的共用基圆部抖动磨削工序s50进行说明。共用基圆部抖动磨削工序s50按顺序进行共用基圆部横向磨削左进工序s51、第一凸轮空磨削工序s60、共用基圆部横向磨削右进工序s70、第二凸轮空磨削工序s80、n=n+1的计时工序s52、n=a的计数量判定工序s53、以及n=0的计数复位工序s54。在计数量判定工序s53中,在判断未达到n=a的情况下,再次执行从s51到s53的步骤。在计数量判定工序s53中,在判断到达n=a的情况下,结束共用基圆部抖动磨削工序s50。
基于图12对共用基圆部横向磨削左进工序s51进行说明。共用基圆部横向磨削左进工序s51按顺序进行使共用基圆部c的相位ca与砂轮t对应,砂轮t的左端与第二凸轮14的左端对应的工序s55,和使第一凸轮12、第二凸轮14逆时针旋转,并使第一凸轮12、第二凸轮14相对于砂轮t左进,而进行横向磨削的左进横动工序s56,以及共用基圆部c的相位cb与砂轮t对应,砂轮t的右端与第一凸轮12的右端对应的工序s57。
基于图13对第一凸轮空磨削工序s60进行说明。第一凸轮空磨削工序s60按顺序进行使砂轮台70后退切入量j,并且基于第一凸轮升程数据一边使第一凸轮12、第二凸轮14逆时针旋转,一边使砂轮台70前进后退的后退空磨削工序s61,和使砂轮台70前进切入量j,并且基于第一凸轮升程数据一边使第一凸轮12、第二凸轮14逆时针旋转,一边使砂轮台70前进后退的前进空磨削工序s62。
基于图14对共用基圆部横向磨削右进工序s70进行说明。共用基圆部横向磨削右进工序s70按顺序进行共用基圆部c的相位ca与砂轮t对应,砂轮t的右端与第二凸轮14的右端对应的工序s71,使第一凸轮12、第二凸轮14逆时针旋转,并且使第一凸轮12、第二凸轮14相对于砂轮t右进,进行横向磨削的右进横动工序s72,和共用基圆部c的相位cb与砂轮t对应,砂轮t的左端与第二凸轮14的左端对应的工序s73。
基于图15对第二凸轮空磨削工序s80进行说明。第二凸轮空磨削工序s80按顺序进行使砂轮台70后退切入量j,并且基于第二凸轮升程数据一边使第一凸轮12、第二凸轮14逆时针旋转,一边使砂轮台70前进后退的后退空磨削工序s81,和使砂轮台70前进切入量j,并且基于第二凸轮升程数据一边使第一凸轮12、第二凸轮14逆时针旋转,一边使砂轮台70前进后退的前进空磨削工序s82。
基于图20对砂轮t相对于第三实施方式的第一凸轮12、第二凸轮14的轨迹进行说明。图20是将第一凸轮12、第二凸轮14的外周展开为平面状的图。
在左进横动工序s56中砂轮t在轨迹t2上移动,在后退空磨削工序s61以及前进空磨削工序s62中砂轮t在轨迹t3上移动,在右进横动工序s72中砂轮t在轨迹t4上移动,在后退空磨削工序s81以及前进空磨削工序s82中砂轮t在轨迹t1上移动。
根据上述的本实施方式,在第一凸轮磨削工序s12以及第二凸轮磨削工序s14中产生的第一凸轮12与第二凸轮14的边界部的磨削残部f被共用基圆部横向磨削工序s15、s25消除。因此挺杆22在第一凸轮12以及第二凸轮14之间相对移动时,不会如以往那样越过磨削残部f而进行,其动作顺利地进行。因此,没有必要使砂轮更换频率变快,或者在早期进行砂轮的整形。
另外,根据上述的本实施方式,对在第二凸轮磨削工序s14后进行的共用基圆部横向磨削工序s15、s25而言,无论在该第一实施方式以及第二实施方式中任何一种情况下,都是从通过第二凸轮磨削工序s14磨削的第二凸轮14不切入移动而向磨削残部位置方向横向移动进行的方法。因此能够精度高地完成磨削残部的消除面的状态。即,第二凸轮磨削工序s14后,进行切入后退、横向移动、切入前进,移动至磨削残部位置的情况下,有在切入方向上产生数μm的位置误差,产生磨削残部的切削残余的可能。
另外,对于第一实施方式而言,因为共用基圆部横向磨削工序s15中的横动量比磨削残部f的宽度量小,所以加工时间短。另一方面,因为一边使主轴74旋转一边横动,所以能够在共用基圆部c产生螺旋状的工具标记。但是,该工具标记的凹陷量为数微米那么小,与磨削残部f的数μm相比给予挺杆的影响小。
与此相对的,对于第二实施方式而言,因为共用基圆部横向磨削工序s25中的横动量为砂轮t的宽度g那么大,所以加工时间长。另一方面,在共用基圆部c的无火花磨削之后,因为对第一凸轮12进行无火花磨削,所以有在共用基圆部c产生的工具标记内的第一凸轮12上的工具标记被消除这一优点。
与此相对的,第三实施方式因为反复进行共用基圆部c的横向磨削,所以加工时间长。另一方面,在共用基圆部c错开形成有多个工具标记,工具标记变得不醒目。
上述的第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式因为仅在第二凸轮的无火花磨削后进行共用基圆部c的横向磨削、抖动磨削,所以与粗磨削、精磨削后也进行共用基圆部c的横向磨削、抖动磨削相比较,能够缩短加工时间。
以上,对本发明的特定的实施方式进行了说明,本发明也能够以其他各种方式实施。
例如,在上述的实施方式中,第一凸轮与第二凸轮的轴向宽度相同,不同也可以。在该情况下,因为由于砂轮t在切入磨削时的面压不同,所以需要留意。
例如,对作为第二实施方式用第一磨削工序进行第一凸轮12的无火花磨削,在共用基圆部横向磨削工序s25之后,进行第一凸轮12的无火花磨削的例子进行了说明。在该情况下,作为其他实施方式,在第一凸轮磨削工序s12中不进行第一凸轮12的无火花磨削。在共用基圆部横向磨削工序s25之后,进行第一凸轮12的无火花磨削也可以。在该情况下,有能够缩短整体加工时间的优点。
另外,在上述的实施例中,将第一凸轮12作为低速用凸轮,将第二凸轮14作为高速用的凸轮进行了说明,相反也可以。