(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に複数の研削面が形成された円筒形の研削砥石であって、
前記研削砥石の軸線に対する略平行面に形成され、エンジンバルブの軸部を前記軸線と略直交する方向に切断加工する第１研削面と、
前記第１研削面から所定間隔離間して形成され、前記エンジンバルブの軸部の外周面に対して溝部を研磨加工する第２研削面と、
前記研削砥石の軸線に対する略直交面に形成され、前記第１研削面によって切断された切断面を研磨加工する第３研削面と、
前記研削砥石の軸線に対する傾斜面に形成され、前記エンジンバルブの軸部の端部の面取り加工を行う第４研削面と、
を備え、前記第２研削面は、前記エンジンバルブの軸部に対して相対的に変位することにより前記エンジンバルブの軸部の軸線方向に沿った任意の位置に位置決めされることを特徴とする研削砥石。
【請求項２】
外周面に複数の研削面が形成された円筒形の研削砥石であって、
エンジンバルブの軸部を軸線と略直交する方向に切断加工する第１研削面が形成された突起部と、
前記突起部から所定間隔離間し、前記エンジンバルブの軸部の外周面に対して溝部を研磨加工する第２研削面が形成された断面円弧状の膨出部と、
前記第１研削面と略直交する前記突起部の側壁部に設けられ、該第１研削面によって切断された切断面を研磨加工する第３研削面が形成された段部と、
前記突起部と前記膨出部との間に形成され、前記エンジンバルブの軸部の端部の面取り加工を行う第４研削面が形成された傾斜面と、
を備え、前記第２研削面は、前記エンジンバルブの軸部に対して相対的に変位することにより前記エンジンバルブの軸部の軸線方向に沿った任意の位置に位置決めされることを特徴とする研削砥石。
【請求項３】
請求項１または２記載の研削砥石において、
前記第１研削面には大径の砥粒が固着され、前記第２研削面には中径の砥粒が固着され、前記第３研削面および前記第４研削面には小径の砥粒が固着されていることを特徴とする研削砥石。
【請求項４】
請求項３記載の研削砥石において、
前記大径の砥粒は、１００番〜１２０番の範囲内の粒度からなり、前記中径の砥粒は、２００番〜２３０番の範囲内の粒度からなり、前記小径の砥粒は、２７０番〜３２５番の範囲内の粒度からなることを特徴とする研削砥石。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研削砥石において、
前記第１研削面と前記第３研削面は、相互に略直交する突起部の壁面にそれぞれ連続して形成され、前記第１研削面による切断加工と前記第３研削面による切断面の研磨加工とが同時に行われることを特徴とする研削砥石。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の研削砥石において、
前記研削砥石を構成する砥石母材は、一体成形によって形成されることを特徴とする研削砥石。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の研削砥石において、
前記第４研削面によって前記エンジンバルブの軸部の端部の面取り加工が行われる際、前記第２研削面は、前記エンジンバルブの軸部の外周面に対し非接触状態にあり、前記エンジンバルブの軸部の外周面と該第２研削面との間にクリアランスが設けられることを特徴とする研削砥石。
【請求項８】
外周面に第１〜第４研削面を有する円筒形の研削砥石によってエンジンバルブの軸部を研削する方法であって、
前記研削砥石の軸線に対する略平行面に形成された第１研削面の作用下に、前記エンジンバルブの軸部を前記軸線と略直交する方向に切断する切断加工と、前記研削砥石の軸線に対する略直交面に形成された第３研削面の作用下に、前記第１研削面によって切断された切断面を研磨する研磨加工と、前記研削砥石の軸線に対する傾斜面に形成された第４研削面の作用下に、前記エンジンバルブの軸部の端部を面取りする面取り加工とを略同時に行う工程と、
前記エンジンバルブの軸部と第２研削面とを相対的に変位させることにより前記エンジンバルブの軸部の軸線方向に沿った任意の位置に前記第２研削面を位置決めし、該第２研削面の作用下に前記位置決めされた状態において前記エンジンバルブの軸部の外周面に対して溝部を研磨する研磨加工を行う工程と、
を有することを特徴とする研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンバルブの軸部の端部を切断し且つ切断面に対して荒研磨加工を施し、さらに、前記切断面を精密研磨加工するとともに、面取り仕上げ加工を行った後、前記エンジンバルブの軸部の任意の位置に溝加工を行うことが可能な研削砥石およびこれを利用した研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンの構成部品としてエンジンバルブが用いられている。このエンジンバルブは、一端部が傘形状に形成された膨出部と、前記膨出部と一体的に形成された軸部とから構成される。
【０００３】
このエンジンバルブは、アプセット成形により棒状体の一端部を膨出形成してアプセット成形体を形成し、さらに前記アプセット成形体をプレス成形することにより鍛造成形体を得た後、前記鍛造成形体に対して熱処理工程および研磨工程を施すことにより、製品が完成する。
【０００４】
ところで、前記研磨工程では、図１０に示されるような凸部１を有する第１複合工具２を用いて、予め設定されたエンジンバルブ３の全長寸法に対応させて軸部４の一端部を切断し、前記切断面５に対して荒研磨加工を行っている。さらに、次工程では、図１１に示されるような第２複合工具６を用いて、前記切断面５を所望の面粗度に形成する精密研磨を行うとともに、該切断面５に近接する外周面に断面円弧状の溝部７を形成している。なお、前記第１および第２複合工具２、７の各研削面には、要求される面粗度に対応して粒径が異なる図示しない各種の砥粒が固着されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係るエンジンバルブの製造工程では、エンジンの種類に対応してエンジンバルブの軸部に形成される環状溝の位置が異なるため、エンジンの機種に対応してエンジンバルブの軸部に対して種々異なる位置に環状溝を形成する複数の第２複合工具を用意する必要がある。換言すると、エンジンの機種に対応してエンジンバルブの軸部の端面から軸線と略平行に離間距離が種々異なる所定位置に環状溝が形成されるため、第２複合工具は、切断された軸部の切断面に精密仕上げ加工を行う研削面と溝加工を行う研削面との離間間隔がエンジンの機種に対応するように種々設定されたものを準備する必要がある。この結果、複数の種類からなる第２複合工具を用意しなければならず、保守管理コストが増大し製造コストが高騰するという不都合がある。
【０００６】
また、エンジンの機種が異なるエンジンバルブを製造する場合、複数の種類の第２複合工具の中から前記エンジンの機種に対応する第２複合工具をその都度選択し、従前のものと前記選択された第２複合工具とを交換する作業が必要となる。従って、前記工具の交換作業が煩雑であるとともに、交換作業によって作業効率が劣化するという不都合がある。
【０００７】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、工具の交換作業を不要とすることにより作業効率を向上させ、しかも、製造コスト等を削減することが可能な研削砥石および研削方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、外周面に複数の研削面が形成された円筒形の研削砥石であって、
前記研削砥石の軸線に対する略平行面に形成され、エンジンバルブの軸部を前記軸線と略直交する方向に切断加工する第１研削面と、
前記第１研削面から所定間隔離間して形成され、前記エンジンバルブの軸部の外周面に対して溝部を研磨加工する第２研削面と、
前記研削砥石の軸線に対する略直交面に形成され、前記第１研削面によって切断された切断面を研磨加工する第３研削面と、
前記研削砥石の軸線に対する傾斜面に形成され、前記エンジンバルブの軸部の端部の面取り加工を行う第４研削面と、
を備え、前記第２研削面は、前記エンジンバルブの軸部に対して相対的に変位することにより前記エンジンバルブの軸部の軸線方向に沿った任意の位置に位置決めされることを特徴とする。
【０００９】
この場合、前記第１乃至第４研削面は、一体成形された砥石母材の外周面に形成され、前記外周面は、前記第１研削面が形成された突起部と、前記第２研削面が形成された断面円弧状の膨出部と、前記第３研削面が形成された突起部の側壁に設けられた段部と、前記第４研削面が形成された傾斜面とを有する。
【００１０】
また、前記第１研削面には、１００番〜１２０番の範囲内の粒度からなる大径の砥粒を固着し、前記第２研削面には、２００番〜２３０番の範囲内の粒度からなる中径の砥粒を固着し、前記第３研削面および第４研削面には、２７０番〜３２５番の範囲内の粒度からなる小径の砥粒を固着すると好適である。小径の砥粒を電着固定する場合、前記小径の砥粒が電着層にもぐり込むことを防止するために、予め粒度の大きい砥粒を電着し、その砥粒の表面をドレッシングするとよい。
【００１１】
さらに、前記第４研削面によってエンジンバルブの軸部の端部の面取り加工が行われる際、前記エンジンバルブの軸部の外周面と該第２研削面との間にクリアランスを設けるとよい。
【００１２】
なお、前記第１研削面と前記第３研削面とを相互に略直交する突起部の壁面にそれぞれ連続して形成することにより、加工時間がより一層短縮される。
【００１３】
本発明によれば、エンジンバルブの軸部の外周面の任意の位置に溝部を形成することができるため、異なる位置にそれぞれ溝部を形成する複数の工具が不要となり、保守管理が容易になるとともに、製造コストが低減する。
【００１４】
さらに、本発明は、外周面に第１〜第４研削面を有する円筒形の研削砥石によってエンジンバルブの軸部を研削する方法であって、
前記研削砥石の軸線に対する略平行面に形成された第１研削面の作用下に、前記エンジンバルブの軸部を前記軸線と略直交する方向に切断する切断加工と、前記研削砥石の軸線に対する略直交面に形成された第３研削面の作用下に、前記第１研削面によって切断された切断面を研磨する研磨加工と、前記研削砥石の軸線に対する傾斜面に形成された第４研削面の作用下に、前記エンジンバルブの軸部の端部を面取りする面取り加工とが一工程内において略同時に行われる。
【００１５】
さらに、次工程では、前記エンジンバルブの軸部と第２研削面とを相対的に変位させることにより前記エンジンバルブの軸部の軸線方向に沿った任意の位置に前記第２研削面を位置決めし、該第２研削面の作用下に前記位置決めされた状態において前記エンジンバルブの軸部の外周面に対して溝部を研磨する研磨加工が行われる。
【００１６】
本発明によれば、工具の交換作業が不要となるため、作業効率が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る研削方法について、これを実施する研削砥石との関連において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
図１において、参照数字１０は、本実施の形態に係る研削砥石を示す。この研削砥石１０は、略円盤状に一体成形された砥石母材１１を有し、前記砥石母材１１の中心部には図示しない円筒研削盤の回転軸に装着される大径の取付用孔部１２が形成され、前記取付用孔部１２の近傍には複数の小径の取付用孔部１４が略同心円状に形成されている。前記研削砥石１０の外周面１６の周縁部には、後述するように、研削砥石１０の軸線Ｔに対する略平行面、略直交面、傾斜面並びに曲面から構成された複合面が形成されている。
【００１９】
この研削砥石１０の外周面には、図２に示されるように、周縁部の平面１８から半径外方向に所定長だけ突出する断面略長方形状の突起部２０と、前記突起部２０から略水平方向に向かって所定間隔離間して断面曲線状に形成された膨出部２２と、前記突起部２０の裾部２４から所定角度下方側に向かって傾斜した後、上方側に向かって所定角度立ち上がって前記膨出部２２に連続する凹部２６とを有する。なお、前記突起部２０の一壁面には、軸線Ｔに対する略直交面からなる段部２８が形成されている。
【００２０】
この場合、前記突起部２０の上部側の所定部位、すなわち、研削砥石１０の軸線Ｔに対する略平行面からなる上面部３０および該上面部３０に略直交する壁面３２の一部には、例えば、１００番〜１２０番の範囲内の粒度を有する大径の砥粒３４ａが電着固定されている。
【００２１】
また、膨出部２２の曲面３３およびその近傍の所定部位には、例えば、２００番〜２３０番の範囲内の粒度を有する中径の砥粒３４ｂが電着固定されている。
【００２２】
さらに、突起部２０の側壁の一部で段部２８が形成された部分、すなわち、研削砥石１０の軸線Ｔに対する略直交面３５、並びに凹部２６の傾斜面３６には、例えば、２７０番〜３２５番の範囲内の粒度を有する小径の砥粒３４ｃが電着固定されている。
【００２３】
従って、図２において、研削砥石１０は、大径の砥粒３４ａが固定された突起部２０の上部側の所定部位に形成され、後述するエンジンバブルの軸部の一端部に対して軸線Ｔと略直交する方向に沿って切断加工を行う第１研削面３８と、中径の砥粒３４ｂが固定された膨出部２２の曲面３３に形成され、前記エンジンバルブの軸部の外周面に対して断面円弧状の溝部（後述する）を形成する第２研削面４０と、小径の砥粒３４ｃが固定された段部２８に形成され、前記軸部の切断面の精密仕上げ研磨加工を行う第３研削面４２と、小径の砥粒３４ｃが固定された傾斜面３６に形成され、前記軸部の端部の面取り研磨加工を行う第４研削面４４とを有する。
【００２４】
なお、図２に示されるように、エンジンバルブの軸部の外周面に対し溝加工を行う前記第２研削面４０は、軸部の端部の面取り研磨加工を行う前記第４研削面４４を結ぶ水平直線Ｂよりも下方側に位置するように形成されている。従って、後述するように、第３および第４研削面４２、４４を介して軸部の切断面の精密仕上げ研磨加工および軸部の端面の面取り研磨加工を行う場合、第２研削面４０と軸部の外周面との間には所定のクリアランスがあり、前記第２研削面４０は軸部の外周面に接触しないように形成されている。
【００２５】
このように、研削砥石１０には、一体成形された砥石母材１１の複合面に対して粒径が異なる種々の砥粒３４ａ〜３４ｃが電着固定されているため、要求される面粗度に対応して研削機能が異なる複数の第１乃至第４研削面３８、４０、４２、４４が形成されている。
【００２６】
本実施の形態に係る研削砥石１０は、基本的には、以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２７】
取付用孔部１２、１４を介して前記研削砥石１０を図示しない円筒研削盤の回転軸に装着し、図示しない駆動源の駆動作用下に回動自在に軸支する。なお、被研削物であるエンジンバルブは、図示しない保持手段によって回転自在に保持されているとともに、図示しない回転手段によって所定方向に回転可能に設けられている。
【００２８】
図示しない回転手段の付勢作用下にエンジンバルブが所定方向に回転している状態において、図示しない駆動源の駆動作用下に軸線Ｔを回転中心として研削砥石１０を所定方向に回転させ、しかも、図示しない変位手段を介して研削砥石１０を図３に示す矢印Ｘ方向に変位させることにより、研削を開始する。
【００２９】
先ず、図３に示されるように、大径の砥粒３４ａが固定された突起部２０の第１研削面３８がエンジンバルブの軸部４６の外周面に当接し突起部２０の形状に沿って荒研磨加工がなされ、さらに、矢印Ｘ方向に対する変位量を増大させることにより、予め設定されたエンジンバルブの全長寸法に対応させて該エンジンバルブの軸部４６の一端部が切断される（図４参照）。
【００３０】
エンジンバルブの軸部４６に対する切断加工が終了した後、あるいは終了直前に、図５に示されるように、突起部２０の内壁面の段部２８に形成された第３研削面４２が前記切断加工によって形成された軸部４６の切断面４８に当接し、該切断面４８に対する研磨加工がなされる。前記軸部４６の切断面４８には、第３研削面４２に固定された小径の砥粒３４ｃによって精密仕上げ研磨加工が施される。
【００３１】
図５に示されるように、切断面４８に対する精密仕上げ研磨加工と略同時に、さらに、軸部４６の端部５０が凹部２６の傾斜面３６に形成された第４研削面４４に当接し、前記第４研削面４４によって軸部４６の端部５０に対する面取り研磨加工がなされる。前記軸部４６の端部５０には、第４研削面４４に固定された小径の砥粒３４ｃによって、軸部４６の端部５０を水平軸に対して約２０度の傾斜角度によって面取りする研磨加工が施される。なお、この場合、膨出部２２に形成された第２研削面４０は、軸部４６の外周面に接触することがなく、軸部４６の外周面と第２研削面４０との間にはクリアランスＣが設けられている。
【００３２】
このようにして、研削砥石１０が矢印Ｘ方向に対する変位作用下に、エンジンバルブの軸部４６を所望の寸法に切断する切断加工、前記切断面４８に対する精密仕上げ研磨加工および端部５０の面取り加工が一工程内で終了する。
【００３３】
次工程では、図６に示されるように、アクチュエータ（図示せず）の駆動作用下に研削砥石１０を保持する図示しないテーブルを略水平方向（矢印Ｙ方向）に所定距離だけ変位させ、エンジンバルブの軸部４６の外周面に対して溝加工を行う部位を位置決めする。なお、この場合、研削砥石１０側を固定した状態において、被加工物であるエンジンバルブ側を変位させて溝加工を行う部位を位置決めしてもよい。
【００３４】
エンジンバルブの軸部４６の外周面に対し膨出部２２の曲面からなる第２研削面４０が位置決めされた状態（図６に示す状態）において、研削砥石１０を前記水平方向（矢印Ｙ方向）と略直交する矢印Ｘ方向に所定距離だけ変位させることにより前記外周面に第２研削面４０が当接し、図７に示されるように、膨出部２２の曲面３３に形成された第２研削面４０によって軸部４６の外周面に対する溝加工が開始される。
【００３５】
前記軸部４６の外周面には、第２研削面４０に固定された中径の砥粒３４ｂによって溝部５２の研磨加工が施されることにより、溝断面円弧状の環状溝からなるいわゆるコッタ溝が形成される。
【００３６】
このように、次工程では、エンジンバルブの軸部４６の外周面の任意の位置、すなわちエンジンの機種に対応する軸部４６の軸線方向に沿った所定位置に第２研削面４０を位置決めし、研削砥石１０の矢印Ｘ方向に対する変位作用下に溝断面円弧状の溝部５２が形成される。
【００３７】
本実施の形態では、研削砥石１０と被研削物であるエンジンバルブとを相対的に変位させて該エンジンバルブの軸部４６の外周面の任意の位置に第２研削面４０を位置決めし、このように位置決めされた状態において前記第２研削面４０によって溝加工を遂行することにより、エンジンバルブの外周面に形成される溝部５２の位置を任意に設定することができる。
【００３８】
従って、本実施の形態では、一つの研削砥石１０によってエンジンの機種に対応して軸部４６の任意の位置に溝部５２を形成するように設定することができ、従来技術のような複数の複合工具２、６が不要となるため、保守管理が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、エンジンの機種が異なるエンジンバルブを製造する場合であっても、工具の交換作業が不要となるため、作業効率を向上させることができる。
【００４０】
なお、図８に示されるように、溝部５２を研磨加工する第２研削面４０は、エンジンバルブの軸部４６の一端部から溝部５２の中央部までの距離Ｄが最大となる位置に設定しておくと好適である。この結果、溝部５２を、前記距離Ｄの範囲内において、任意の位置に形成することができる。
【００４１】
次に、他の実施の形態に係る研削砥石６０を図９に示す。なお、前記実施の形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
この他の実施の形態に係る研削砥石６０では、図２に示される研削砥石１０と比較して外周面１６の平面１８から半径外方向に向かって突出する突起部２０ａの長さＬを約２分の１に短縮している。従って、第１研削面３８と第３研削面４２とが相互に略直交する突起部２０ａの壁面にそれぞれ連続して形成されることにより、一工程における研削加工時間を短縮することができる。
【００４３】
すなわち、図９に示される研削砥石６０では、突起部２０ａの上面部３０に形成された第１研削面３８による切断加工と前記上面部３０に近接する略直交面３５に形成された第３研削面４２による切断面の精密仕上げ研磨加工とが同時に遂行されるため、研削加工時間を短縮することが可能となる。
【００４４】
なお、その他の構成並びに作用効果は、図２に示される研削砥石１０と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４６】
すなわち、研削砥石とエンジンバルブの軸部とを相対的に変位させて前記エンジンバルブの軸部の外周面の任意の位置に第２研削面を位置決めし、このように位置決めした状態で溝部が形成される。従って、本発明では、一つの研削砥石によってエンジンバルブの軸部の外周面の任意の位置に溝部を形成するように設定することができ、従来技術のような複数の複合工具が不要となるため、保守管理が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００４７】
また、本発明では、工具の交換作業が不要となるため、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る研削砥石の一部省略縦断面図である。
【図２】図１に示すＡ部の拡大図である。
【図３】エンジンバルブの軸部に研削砥石の第１研削面が当接した状態を示す動作説明図である。
【図４】エンジンバルブの軸部の一端部が切断された状態を示す動作説明図である。
【図５】エンジンバルブの軸部の切断面を研削砥石の第３研削面によって研磨加工するとともに、第４研削面によって端部の面取り加工を行う状態を示す動作説明図である。
【図６】研削砥石を矢印Ｙ方向に変位させ、エンジンバルブの軸部の任意の位置に第２研削面を位置決めした状態を示す動作説明図である。
【図７】前記位置決めされた状態において、エンジンバルブの軸部の外周面に溝加工を遂行する状態の動作説明図である。
【図８】エンジンバルブの軸部の外周面に形成される溝部の最大位置を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る研削砥石の外周面の一部省略縦断面図である。
【図１０】従来技術におけるエンジンバルブの製造方法を示し、第１複合工具によってエンジンバルブの軸部を切断する状態の説明図である。
【図１１】従来技術におけるエンジンバルブの製造方法を示し、第２複合工具によって切断面の研磨加工と溝部の研磨加工を行う状態の説明図である。
【符号の説明】
１０、６０…研削砥石                １１…砥石母材
１６…外周面                        １８…平面
２０、２０ａ…突起部                ２２…膨出部
２６…凹部                          ２８…段部
３０…上面部                        ３２…壁面
３３…曲面                          ３４ａ〜３４ｃ…砥粒
３５…略直交面                      ３６…傾斜面
３８、４０、４２、４４…研削面      ４６…軸部
４８…切断面                        ５０…端部
５２…溝部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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