(57)【要約】【課題】電解ドレッシングによる砥石表面の形状崩れを抑制して研削精度を向上させる。【解決手段】回転砥石２０に近接して電極部材３２が設けられており、この電極部材３２には回転砥石２０の研削面２０ａに対向する円弧状の電極面３２ａが設けられる。この電極面３２ａの一端側にはブロック部材５１が取り付けられ、電極面３２ａの他端側にはブロック部材５２が取り付けられる。また、電極部材３２にはクーラント流路５３が形成され、このクーラント流路５３はブロック部材５１，５２間の電極面３２ａに開口する。これにより、電極面３２ａと研削面２０ａとの間隔を一定に保つことが可能となり、電極面３２ａと研削面２０ａとの間に介在するクーラント量のバラツキを抑制することが可能となる。したがって、研削面２０ａを均一にドレッシングすることができ、研削面２０ａの形状崩れを防止してワークの研削精度を高めることが可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状砥石の外周に設けられる研削面に電解ドレッシングを施す電解ドレッシング装置であって、
前記研削面に対向する円弧状の電極面を備える電極部材と、
前記研削面と前記電極面との間に電解液を供給する電解液供給手段と、
前記研削面と前記電極面とに電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記電極面の長手方向の一端側に、前記電極面よりも前記研削面側に突出する第１仕切部材を取り付け、
前記電極面の長手方向の他端側に、前記電極面よりも前記研削面側に突出する第２仕切部材を取り付け、
前記第１仕切部材と前記第２仕切部材との間の前記電極面に、前記電解液を案内する流路を開口させることを特徴とする電解ドレッシング装置。
【請求項２】
請求項１記載の電解ドレッシング装置において、
前記第１および第２仕切部材の前記電極面からの突出量は同じであることを特徴とする電解ドレッシング装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電解ドレッシング装置において、
前記第１および第２仕切部材はセラミックス材料を用いて形成されることを特徴とする電解ドレッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円盤状砥石の研削面に電解ドレッシングを施す電解ドレッシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カムシャフトのジャーナルやカムプロフィルは、円盤状の砥石を備えた研削盤を用いて研削加工されている。ところで、研削盤の砥石に目詰まりや目こぼれ等が発生してしまうと、ジャーナルやカムプロフィル等を適切に研削することができず、カムシャフトの加工精度を低下させることになる。カムシャフトの加工精度を維持するためには、工具等を用いて定期的に砥石の目立てを行うことが必要であるが、このようなドレッシング作業を定期的に行うことは作業コストを増大させる要因となっていた。そこで、研削盤にメタルボンド砥石を採用するとともに、このメタルボンド砥石に近接する電極を設けるようにした電解ドレッシング装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。この電解ドレッシング装置によれば、メタルボンド砥石に電気分解を施すことにより、砥石表面のボンド材を除去して目立てを行うことができ、ドレッシング作業の簡素化を図ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平７−３７５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、砥石表面に対して適切に電解ドレッシングを施すためには、砥石表面と電極面との間に十分な電解液を供給するだけでなく、砥石表面と電極面との間隔を一定に保持することが重要である。すなわち、砥石表面の各部位におけるドレッシング状況のバラツキを抑制するためには、砥石表面と電極面との間に介在する電解液量の均一化を図ることが重要となっている。砥石表面と電極面との間に介在する電解液量にムラが生じてしまうと、通電抵抗が局所的に変化することからボンド材の電気分解量にバラツキが生じ、砥石表面の形状崩れを招くことになっていた。このような砥石表面の形状崩れは、カムシャフト等のワークの研削精度を低下させる要因であるため、砥石表面と電極面との間に介在する電解液量の均一化を図ることが所望されている。
【０００５】
本発明の目的は、電解ドレッシングによる砥石表面の形状崩れを抑制し、ワークの研削精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電解ドレッシング装置は、円盤状砥石の外周に設けられる研削面に電解ドレッシングを施す電解ドレッシング装置であって、前記研削面に対向する円弧状の電極面を備える電極部材と、前記研削面と前記電極面との間に電解液を供給する電解液供給手段と、前記研削面と前記電極面とに電圧を印加する電圧印加手段とを有し、前記電極面の長手方向の一端側に、前記電極面よりも前記研削面側に突出する第１仕切部材を取り付け、前記電極面の長手方向の他端側に、前記電極面よりも前記研削面側に突出する第２仕切部材を取り付け、前記第１仕切部材と前記第２仕切部材との間の前記電極面に、前記電解液を案内する流路を開口させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の電解ドレッシング装置は、前記第１および第２仕切部材の前記電極面からの突出量は同じであることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電解ドレッシング装置は、前記第１および第２仕切部材はセラミックス材料を用いて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、円盤状砥石の研削面に対向する電極面を備えた電極部材に対し、電極面から研削面側に突出する第１仕切部材および第２仕切部材を取り付けるとともに、電解液を案内する流路を第１仕切部材と前記第２仕切部材との間の電極面に開口させている。したがって、電極面と研削面との間隔を一定に保つことができるとともに、電極面と研削面との間に介在する電解液量のバラツキを抑制することが可能となる。これにより、電解ドレッシングによる砥石表面の形状崩れを抑制することが可能となり、ワークの研削精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態である電解ドレッシング装置を備えたカムシャフトの研削盤を示す概略図である。
【図２】(ａ)はドレスユニットを示す平面図であり、(ｂ)は図２(ａ)の矢印Ａ方向からドレスユニットを示す側面図である。
【図３】(ａ)は図２(ｂ)のドレスユニットが備える電極ユニットを示す側面図であり、(ｂ)は図３(ａ)の矢印Ａ方向から電極ユニットを示す正面図である。
【図４】(ａ)はカバー部材を外した状態で電極ユニットを示す側面図であり、(ｂ)は図４(ａ)の矢印Ａ方向から電極ユニットを示す正面図である。
【図５】電極部材と回転砥石との位置関係を示す説明図である。
【図６】(ａ)および(ｂ)は回転砥石によって研削加工されたカム面の断面曲線を示す線図である。
【図７】カム面の算術平均粗さを示す比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である電解ドレッシング装置１０を備えたカムシャフト１１の研削盤１２を示す概略図である。図１に示すように、研削盤１２はベッド１３を有しており、このベッド１３にはワークであるカムシャフト１１を固定する加工テーブル１４が設けられている。この加工テーブル１４は矢印Ｚ方向に移動自在となっており、ベッド１３に組み付けられるモータ１５によって加工テーブル１４は矢印Ｚ方向にスライド可能となる。加工テーブル１４には主軸台１６および心押台１７が設置されており、カムシャフト１１を主軸台１６および心押台１７によって挟み込むことにより、カムシャフト１１は加工テーブル１４上に固定される。なお、主軸台１６にはモータ１８が組み込まれており、加工テーブル１４上でカムシャフト１１を回動させることが可能となっている。
【００１２】
研削盤１２のベッド１３には、円盤状の回転砥石(円盤状砥石)２０を備えた砥石テーブル２１が設けられている。この砥石テーブル２１は矢印Ｘ方向に移動自在となっており、ベッド１３に組み付けられるモータ２２によって砥石テーブル２１は矢印Ｘ方向にスライド可能となる。また、砥石テーブル２１には、回転砥石２０とこれを回転駆動するモータ２３とが設置されている。研削盤１２が備える複数のモータ１５，１８，２２，２３を制御するため、研削盤１２にはＣＰＵやメモリ等からなる制御ユニット２４が設けられており、制御ユニット２４の研削制御部は所定の制御プログラムに従って各モータに制御信号を出力する。これにより、所定の制御プログラムに従って、加工テーブル１４および砥石テーブル２１をスライドさせるとともに、加工テーブル１４上のカムシャフト１１を回動させることができ、回転砥石２０によってカムシャフト１１のカム面(カムプロフィル)１１ａを研削することが可能となる。
【００１３】
この回転砥石２０に目詰まり等が発生すると、カムシャフト１１の研削精度が低下してしまうことから、研削盤１２には電解ドレッシング装置１０が組み付けられており、カムシャフト１１を研削する回転砥石２０に対して連続的に電解ドレッシング(目立て)が施されている。電解ドレッシング装置１０は、砥石テーブル２１に設置されるドレスユニット３０と、制御ユニット２４に組み込まれるドレス制御部(電圧印加手段)３１とを備えている。ドレスユニット３０には回転砥石２０の外周に近接する電極部材３２が設けられており、ドレス制御部３１から伸びる負極端子３３は電極部材３２に対して接続されている。また、回転砥石２０は所謂メタルボンド砥石によって構成されており、ドレス制御部３１から伸びる正極端子３４は回転砥石２０に対して接続されている。さらに、ドレスユニット３０には電解液供給手段であるポンプ３５が接続されており、このポンプ３５からドレスユニット３０内にクーラント(電解液，導電性研削液)が供給されている。そして、制御ユニット２４のドレス制御部３１は、ドレスユニット３０内にクーラントを供給するとともに、電極部材３２と回転砥石２０とに対してパルス電圧を印加する。これにより、回転砥石２０のボンド材を電気分解によって除去することができ、回転砥石２０をドレッシングすることが可能となる。なお、メタルボンド砥石とは、例えば、ダイヤモンド、ｃＢＮ(立方晶窒化硼素)、酸化アルミニウム、炭化珪素、二酸化珪素等の砥粒を、青銅や鋳鉄等を主成分とするボンド材で結合した砥石である。
【００１４】
図２(ａ)はドレスユニット３０を示す平面図であり、図２(ｂ)は図２(ａ)の矢印Ａ方向からドレスユニット３０を示す側面図である。また、図３(ａ)は図２(ｂ)のドレスユニット３０が備える電極ユニット４１を示す側面図であり、図３(ｂ)は図３(ａ)の矢印Ａ方向から電極ユニット４１を示す正面図である。さらに、図４(ａ)はカバー部材４４を外した状態で電極ユニット４１を示す側面図であり、図４(ｂ)は図４(ａ)の矢印Ａ方向から電極ユニット４１を示す正面図である。
【００１５】
図２(ａ)および(ｂ)に示すように、ドレスユニット３０は回転砥石２０の一部を覆うハウジング４０を有しており、ハウジング４０内には回転砥石２０の研削面２０ａに近接する電極ユニット４１が設けられる。この電極ユニット４１は位置決め機構４２によって保持されており、位置決め機構４２を操作することで電極ユニット４１を位置決め固定することが可能となっている。図３(ａ)および(ｂ)に示すように、電極ユニット４１は、ハウジング４０内に固定される樹脂製のベース部材４３と、このベース部材４３に固定される金属製の電極部材３２と、電極部材３２の側面を覆うように固定される樹脂製のカバー部材４４とを有している。このように、ベース部材４３とカバー部材４４とによって電極部材３２を挟み込むようにした電極ユニット４１は略コ字状の断面形状を有しており、図２に示すように、電極ユニット４１は回転砥石２０の外周部を部分的に覆うように設置されている。
【００１６】
図４(ａ)および(ｂ)に示すように、電極ユニット４１の電極部材３２は、回転砥石２０の研削面２０ａに対向する円弧状の電極面３２ａを有している。この電極面３２ａの長手方向の一端側には第１仕切部材であるブロック部材５１が取り付けられており、電極面３２ａの長手方向の他端側には第２仕切部材であるブロック部材５２が取り付けられている。換言すれば、回転砥石２０の回転方向の上流側の電極面３２ａにはブロック部材５１が取り付けられており、回転砥石２０の回転方向の下流側の電極面３２ａにはブロック部材５２が取り付けられている。これらのブロック部材５１，５２は、絶縁性を有するセラミックス材料を用いて形成される。セラミックス材料としては、アルミナ(酸化アルミニウム，Ａｌ２Ｏ３)やサイアロン(Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系化合物)等を用いることが可能である。また、ブロック部材５１，５２は電極面３２ａから研削面２０ａ側に突出しており、それぞれのブロック部材５１，５２の突出量Ｈａ，Ｈｂは同じ値に設定されている。また、電極部材３２にはクーラントが案内されるクーラント流路(流路)５３が形成されており、このクーラント流路５３はブロック部材５１，５２間の電極面３２ａに開口して形成されている。さらに、電極部材３２の側面にはクーラント流路５３に連通する供給ポート５４が形成されており、これらの供給ポート５４にはポンプ３５から伸びる図示しない配管が接続されている。なお、電極面３２ａに形成されるクーラント流路５３の開口部には、クーラント流路５３の断面積を徐々に拡大するテーパ部５３ａが形成されている。
【００１７】
図５は電極部材３２と回転砥石２０との位置関係を示す説明図である。図５に示すように、回転砥石２０の近傍に電極ユニット４１を設置する際には、回転砥石２０の研削面２０ａに対して電極ユニット４１が備える電極部材３２のブロック部材５１，５２を突き当てた後に、回転砥石２０の径方向外方に所定量だけ電極ユニット４１を引き離して固定している。すなわち、図５の拡大部分に示すように、ブロック部材５１，５２の表面と回転砥石２０の研削面２０ａとは、微小なギャップを空けて対向した状態となっている。このように、回転砥石２０に対して電極ユニット４１を位置決めする際に、同一の突出量Ｈａ，Ｈｂで電極面３２ａから突出する一対のブロック部材５１，５２を利用することにより、電極部材３２の電極面３２ａと回転砥石２０の研削面２０ａとの間隔を全域に渡って一定に保つことが可能となる。
【００１８】
また、電極面３２ａから２つのブロック部材５１，５２を突出させることから、電極面３２ａと研削面２０ａとの間には、２つのブロック部材５１，５２によって１つの領域αが区画されている。さらに、ブロック部材５１，５２間に位置する電極面３２ａにクーラント流路５３が開口することから、図５に矢印Ａで示すように、ブロック部材５１，５２によって区画される領域α内をクーラントで満たすことが可能となる。なお、電極ユニット４１を構成するベース部材４３およびカバー部材４４は、回転砥石２０の側面に沿うように回転砥石２０側に延びることから、クーラントの漏れを抑制して領域α内をクーラントで満たすことが可能となっている。
【００１９】
このように、電極面３２ａから突出する２つのブロック部材５１，５２を設けることにより、電極面３２ａと研削面２０ａとの間隔を全域に渡って一定に保つことが可能となる。また、電極面３２ａから突出する２つのブロック部材５１，５２を設けるとともに、ブロック部材５１，５２間に位置する電極面３２ａにクーラント流路５３を開口させることにより、ブロック部材５１，５２によって区画される領域α内をクーラントで満たすことが可能となる。これにより、電極面３２ａと研削面２０ａとの間に介在するクーラント量のバラツキを抑制することができ、電解ドレッシング時における回転砥石２０のボンド材の電気分解量を均一にすることが可能となる。このように、回転砥石２０の研削面２０ａを均一にドレッシングすることができるため、研削面２０ａの形状崩れを防止してカムシャフト１１の研削精度を高めることが可能となる。なお、ブロック部材５１，５２は絶縁性を有することから、電解ドレッシング用の電流がブロック部材５１，５２を介して流れることはない。
【００２０】
さらに、領域α内において回転砥石２０の研削面２０ａに多量に付着していたクーラントは、回転砥石２０の回転方向の下流側に設けられるブロック部材５２によって適正量まで除去される。このように、領域α以外では電気分解に必要なクーラントを除去し、クーラントの不必要な拡散を防止することにより、電解ドレッシングによって電気分解される領域αを限定することが可能となる。これにより、領域α以外での電解ドレッシングを確実に防止することができるため、研削面２０ａの形状崩れを防止してカムシャフト１１の研削精度を高めることが可能となるのである。
【００２１】
ここで、図６(ａ)および(ｂ)は回転砥石２０によって研削加工されたカム面１１ａの断面曲線を示す線図である。図６(ａ)および(ｂ)には、縦軸にカム面１１ａの高さ方向の変位が示され、横軸にカム面１１ａの幅方向(カムシャフト１１の軸方向)の変位が示されている。図６(ａ)に示したカム面１１ａは、ブロック部材５１，５２を有する本発明の電解ドレッシング装置１０によって電解ドレッシングを施した回転砥石２０を用いて研削したカム面１１ａである。一方、図６(ｂ)に示したカム面１１ａは、ブロック部材５１，５２を持たない従来の電解ドレッシング装置によって電解ドレッシングを施した回転砥石２０を用いて研削したカム面１１ａである。また、図７はカム面１１ａの算術平均粗さＲａを示す比較図である。図７に丸印で示した算術平均粗さは、ブロック部材５１，５２を有する本発明の電解ドレッシング装置１０によって電解ドレッシングを施した回転砥石２０を用いて研削したカム面１１ａの算術平均粗さである。一方、図７に塗り潰した四角印で示した算術平均粗さは、ブロック部材５１，５２を持たない従来の電解ドレッシング装置によって電解ドレッシングを施した回転砥石２０を用いて研削したカム面１１ａの算術平均粗さである。
【００２２】
図６(ａ)に示すように、本発明の電解ドレッシング装置１０を用いた場合には、カム面１１ａの断面曲線が、狭い振幅の範囲内でほぼ水平に表れている。したがって、このカム面１１ａを研削した回転砥石２０の研削面２０ａについても、砥石表面の形状崩れが抑制されているとともに、砥石表面の表面粗さも適度に抑えられていると考えられる。すなわち、回転砥石２０に対する電解ドレッシングが適切に為されていると考えられる。一方、図６(ｂ)に示すように、従来の電解ドレッシング装置を用いた場合には、徐々にカム面１１ａの断面曲線の振幅が広がるとともに、徐々にカム面１１ａの断面曲線が傾斜して表れている。したがって、このカム面１１ａを研削した回転砥石２０の研削面２０ａについても、砥石表面の形状崩れが発生しているとともに、砥石表面についても粗くなっていると考えられる。すなわち、回転砥石２０に対する電解ドレッシングが適切に為されていないと考えられる。
【００２３】
さらに、図７に示すように、従来の電解ドレッシング装置を用いた場合には、７本のカムシャフト１１を研削加工した時点で、カム面１１ａの算術平均粗さＲａが０．６に近づいている。一方、本発明の電解ドレッシング装置１０を用いた場合には、カム面１１ａの算術平均粗さＲａが０．６に達するまで、約４０本のカムシャフト１１を研削加工することが可能である。すなわち、本発明の電解ドレッシング装置１０を用いることにより、回転砥石２０の研削面２０ａを適切にドレッシングすることができるため、カムシャフト１１の研削品質を保ちながら加工本数を大幅に伸ばすことが可能となっている。
【００２４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、ワークとしてカムシャフト１１を用いているが、これに限られることはなく、他のワークを研削する砥石に対して本発明の電解ドレッシング装置１０を適用しても良い。また、前述の説明では、電極部材３２に対して２つのブロック部材５１，５２を装着しているが、電極部材３２に対して３つ以上のブロック部材を装着しても良い。また、前述の説明では、電極面３２ａの２箇所からクーラント流路５３を開口させているが、これに限られることはなく、１箇所からクーラント流路５３を開口させても良く、３箇所以上からクーラント流路５３を開口させても良い。さらに、前述の説明では、回転砥石２０に連続して電解ドレッシングを実施しているが、これに限られることはなく、予め設定された加工時間毎や加工回数毎に電解ドレッシングを実施しても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１０    電解ドレッシング装置
２０    回転砥石(円盤状砥石)
２０ａ  研削面
３１    ドレス制御部(電圧印加手段)
３２    電極部材
３２ａ  電極面
３５    ポンプ(電解液供給手段)
５１    ブロック部材(第１仕切部材)
５２    ブロック部材(第２仕切部材)
５３    クーラント流路(流路)
Ｈａ，Ｈｂ    突出量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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