JP3766764B2 - バルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のエンジンに使用されるバルブステムの軸部を研削加工するための研削加工砥石のドレッシング方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンに使用されるバルブステムは、例えば、耐熱合金を用いて鍛造成形された傘部と、普通鋼材からなる軸部とを摩擦圧接法により接合して形成される。このバルブステムはバリ等を除去した後に熱処理が施され、軸部に粗研、中研、精研からなる３工程研削、あるいは粗研、精研からなる２工程研削が施される。
【０００３】
このような研削加工に使用される研削加工砥石は、研削加工を繰り返し行うと表面に目づまり、すり減りが生じるため、ドレッサによりドレッシングを施して目直しや形直しを施す必要がある。
【０００４】
この場合、従来、研削加工砥石によって所定の数（例えば、３０〜４０本）のバルブステムの軸部に対して研削加工を施した後、研削加工を一旦停止して、研削加工砥石をドレッシング時間ｘだけかけて切込量ｙだけドレッシングし、再び軸部の研削加工が行われる。このドレッシング時間ｘと切込量ｙは条件によって変化するが、例えば、ｘは３０秒、ｙは２０μｍである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この方法では、研削加工を停止してドレッシングしているため、バルブステムの生産効率が低下してしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、研削加工砥石によって研削加工をしながらドレッシングを行う方法が提案されるに至っている（例えば、特開平８−１０８３６４号公報に開示された「研削加工方法」参照）。
【０００７】
しかしながら、この方法では、研削加工砥石と同一、あるいはそれ以上の幅を有するドレッサによってドレッシングする場合、バルブステムの傘部と軸部とで材料の違いにより硬度が異なるため、両者の接合部近傍で研削加工砥石の表面に凹凸が生じ、この研削加工砥石をドレッシングするドレッサに前記凹凸が転写されてしまう懸念がある。そして、凹凸が生じたドレッサでは研削加工砥石の凹凸を除去することができず、該凹凸の生じたままの研削加工砥石を用いると、バルブステムの加工精度が低下してしまうという不具合がある。
【０００８】
一方、研削加工砥石に対して幅の狭いドレッサを使用し、研削加工砥石の幅方向に変位させながらドレッシングを行うと、ドレッシングの最中に研削加工砥石に段差が形成され、この段差がバルブステムに転写されてしまい、バルブステムの加工精度が低下する懸念がある。
【０００９】
また、ドレッシングによって発生した硬質の砥石粒が研削加工砥石の回転に巻き込まれてバルブステムの表面が損傷したり、バルブステムを研削加工砥石に押しつけている硬質ゴムからなる調整車が損傷してしまい、該調整車の寿命が短くなるという欠点がある。
【００１０】
本発明は前記の課題を解決すべくなされたものであって、バルブステムの生産効率を向上させるとともに、加工精度を向上させることが可能で、バルブステムや調整車の表面が損傷する懸念のないバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、バルブステムの軸部に研削加工を施すための研削加工砥石にドレッサを当接させてドレッシングする方法であって、
前記ドレッサの切込量を、研削加工された前記バルブステムの軸部が所定の加工精度となるように設定し、
前記研削加工砥石を１回ドレッシングする間に研削加工する前記バルブステムの軸部の数を、１回のドレッシングに要する時間から１つの前記バルブステムの軸部を研削加工するのに要する時間を割った値より大きく、且つ、前記研削加工砥石の磨耗量が前記切込量より小さくなるように設定し、
前記ドレッサの送り速度を、ドレッシングされた研削加工砥石の仕上げ面の面粗度が前記バルブステムの軸部を所定の数だけ研削可能なまでに仕上げられる速度に設定し、
前記ドレッシングの際に生じる砥石粒を吸引しながらドレッシングを行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、バルブステムの軸部に研削加工を施しながら研削加工砥石をドレッシングするため、ドレッシングの際に研削加工を停止する必要がなく、生産効率が向上する。
【００１３】
この場合、前記切込量を１〜７μｍ、前記研削加工砥石を１回ドレッシングする間に研削加工するバルブステムの数を５〜１０本、前記ドレッサの送り速度を０．１〜０．５ｍｍ／ｒｅｖに設定すると、加工精度のよいバルブステムを得ることができ、好適である。
【００１４】
また、前記ドレッシングの際に生じる砥石粒を吸引しながらドレッシングを行うと、砥石粒によってバルブステムや調整車が損傷することが防止され、好ましい。
【００１５】
さらに、前記ドレッシングの工程で、前記研削加工砥石よりも幅狭に形成された前記ドレッサを前記研削加工砥石に切り込ませた状態で軸線方向に変位させてドレッシングを行うと、ドレッサに凹凸が生じることを阻止することができ、この凹凸が研削加工砥石に転写されてしまうことがなく、好ましい。
【００１６】
また、本発明は、略円柱状に形成され、回転しながらバルブステムの軸部に当接して研削加工を施す研削加工砥石と、
略円盤状に形成され、回転しながら前記研削加工砥石に切り込むとともにその軸線方向に変位して該研削加工砥石にドレッシングするドレッサと、
前記研削加工砥石をドレッシングする際に生じる砥石粒を吸引する吸引機構と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、バルブステムの軸部を研削加工砥石で研削加工しながらドレッサにより研削加工砥石をドレッシングするようにしたため、研削加工を停止する必要がない。また、ドレッシングにより生じる砥石粒を吸引機構で吸引するため、砥石粒によりバルブステムや調整車の表面が損傷する懸念を払拭することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法について、それを実施する装置との関係において、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。
【００１９】
図１において、参照符号１０は、本実施の形態に係るドレッシング装置を示す。
【００２０】
このドレッシング装置１０は略円柱状に形成された研削加工砥石１２を備え、該研削加工砥石１２はその軸線を中心に回転する。ドレッシング装置１０には研削加工砥石１２と平行に硬質ゴム製の調整車１８が設けられ、調整車１８はワークであるバルブステム１４の軸部１６に回転力を付与する作用を営む。
【００２１】
研削加工砥石１２の上部には幅狭な円盤状に形成され、該研削加工砥石１２に当接可能なドレッサ２０が設けられる。該ドレッサ２０は図示しないアクチュエータの作用下に、矢印に示すように、その軸線方向に変位可能である。
【００２２】
ドレッサ２０の近傍には研削加工砥石１２の幅方向に沿って長尺に形成された吸引用ノズル（吸引機構）２２が配設され、吸引用ノズル２２は管路２４を介して図示しない真空吸引源に接続される。吸引用ノズル２２は研削加工砥石１２およびドレッサ２０に面して開口する開口部（図示せず）を有する。
【００２３】
吸引用ノズル２２の近傍には該吸引用ノズル２２と平行に研削冷却液吐出用ノズル２６が配設され、該研削冷却液吐出用ノズル２６は管路２８を介して図示しない研削冷却液供給源に接続される。研削冷却液吐出用ノズル２６は研削加工砥石１２に面して開口する開口部（図示せず）を有する。
【００２４】
吸引用ノズル２２の近傍には研削加工砥石１２に接近離間可能に支持部材３０ａ、３０ｂが設けられ、これらの支持部材３０ａ、３０ｂは図示しないリニアアクチュエータによって研削加工砥石１２に対して進退自在である。支持部材３０ａ、３０ｂはバルブステム１４の軸部１６を支持する。
【００２５】
ドレッシング装置１０は略Ｌ字状に形成された一対の板状部材３６ａ、３６ｂを有し、板状部材３６ａと３６ｂとの間にはシリンダ３８が設けられる。該シリンダ３８のシリンダロッド４０には板状部材３６ａと３６ｂとの間を変位可能な押圧部材４２が設けられる。押圧部材４２には断面長円形状の孔部４３ａ、４３ｂが互いに平行に画成され、孔部４３ａ、４３ｂには板状部材３６ａと３６ｂとの間に橋架された棒部材４５ａ、４５ｂが挿通し、従って、板状部材３６ａ、３６ｂに対する押圧部材４２の変位範囲が規制される。板状部材３６ａ、３６ｂ、シリンダ３８および押圧部材４２は一体的に研削加工砥石１２の周方向に変位可能である。板状部材３６ａ、３６ｂの屈曲する端部間に形成された離間部位にはバルブステム１４の傘部４８が嵌合し、押圧部材４２の一端部４６が該傘部４８を押圧することによって傘部４８が板状部材３６ａ、３６ｂと該押圧部材４２とによって挟持される。
【００２６】
ドレッシング装置１０はシリンダ５０を有し、シリンダ５０のシリンダロッド５２は研削加工砥石１２と調整車１８との間に配置されたバルブステム１４をその軸線方向に変位させる作用を営む。ドレッシング装置１０には通路５４が設けられ、通路５４にはバルブステム１４が搬送される。通路５４の上方には通過確認検出板５６が矢印方向に回動可能に設けられ、通過確認検出板５６の回動運動は回動検出センサ５８によって検出される（図１参照）。
【００２７】
本実施の形態に係るドレッシング装置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、前記ドレッシング装置１０の使用方法について、本実施の形態に係るバルブステム１４の研削加工砥石１２のドレッシング方法との関連で、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
研削加工砥石１２は、例えば、１４００ｒｐｍで、一方、調整車１８は、例えば、２０ｒｐｍで互いに同一方向に回転している。また、吸引用ノズル２２に接続された真空吸引源（図示せず）が駆動され、吸引用ノズル２２から研削中に前記研削加工砥石１２から発生する砥石粒等が吸引される。さらに、研削冷却液供給源（図示せず）の駆動作用下に研削冷却液吐出用ノズル２６から研削冷却液が吐出される。
【００２９】
さらにまた、バルブステム１４がドレッシング装置１０に搬送され、軸部１６が支持部材３０ａ、３０ｂによって支持されるとともに、傘部４８がシリンダ３８の駆動作用下に板状部材３６ａ、３６ｂと押圧部材４２とによって挟持される。
【００３０】
以上のような準備段階を経て、ドレッサ２０を回転させながら研削加工砥石１２の一端側に所定の切込量（この場合、３μｍ）で切り込み、さらに、該ドレッサ２０を研削加工砥石１２の他端側に向かって所定の送り速度（この場合、０．３ｍｍ／ｒｅｖ）で変位させてドレッシングを開始する（ステップＳ１）。従って、研削加工砥石１２の表面が目直し、形直しされる。このとき、研削加工砥石１２からドレッシングにより砥石粒が発生するが、この砥石粒は吸引用ノズル２２によって吸引される（図３参照）。このため、砥石粒によってバルブステム１４や調整車１８の表面が損傷してしまうことが防止される。
【００３１】
次いで、支持部材３０ａ、３０ｂを研削加工砥石１２から離間する方向に変位させ、一方、板状部材３６ａ、３６ｂおよび押圧部材４２を研削加工砥石１２の周方向に変位させてバルブステム１４を研削加工砥石１２と調整車１８との間に供給し（ステップＳ２）、さらに、シリンダ３８を駆動して押圧部材４２を傘部４８から離間する方向に変位させて該傘部４８の挟持状態を解除する。このため、バルブステム１４が調整車１８から回転力を受けて回転するとともに、軸部１６が研削加工砥石１２によって研削加工される（ステップＳ３）。このとき、研削冷却液吐出用ノズル２６から吐出される研削冷却液によってバルブステム１４が冷却され、該バルブステム１４が加熱されることが防止される。
【００３２】
バルブステム１４の軸部１６が所定時間研削加工されると、シリンダ５０が駆動されてバルブステム１４はシリンダロッド５２によって通路５４に押し出されて搬送される（ステップＳ４）。通路５４に押し出されたバルブステム１４は通路５４に向かって突き出された通過確認検出板５６を回動させる。このため、回動検出センサ５８はバルブステム１４が通路５４の通過確認検出板５６を通過したことを検出する。そして、バルブステム１４は通路５４から次の工程に移動する。
【００３３】
以上のような工程中に、所定の数、この場合、７つのバルブステム１４が研削加工されたか否かを判断し（ステップＳ５）、所定の数に達していなければ、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返し、次のバルブステム１４に研削加工を施す。
【００３４】
ステップＳ５で、所定の数のバルブステム１４が研削加工されたら、ステップＳ１に戻り、再びドレッサ２０によって研削加工砥石１２のドレッシングが開始される。
【００３５】
以上のように、バルブステム１４の軸部１６に研削加工を施しながらドレッシングを行うため、ドレッシングのために研削加工を停止する必要がなく、製造時間を短縮することができ、生産効率が向上する。
【００３６】
ドレッシングの際、研削加工砥石１２のドレッシングされた箇所は該研削加工砥石１２の直径が僅かに小さくなり、ドレッシングの最中は研削加工砥石１２に段差が生じることになる（図４参照）。このため、この段差がバルブステム１４の軸部１６に転写されてしまい、寸法誤差が発生して研削加工精度が低下してしまう懸念がある。そこで、切込量Ａを小さく設定して研削加工精度を向上させる必要がある。
【００３７】
図５に、ドレッサ２０による切込量Ａを変化させたときの、バルブステム１４の軸部１６の研削加工精度を表すうねりの大きさＢと円筒度（軸部１６の一端側と他端側との直径の差）Ｃのグラフを示す。これらのグラフから、切込量Ａが１〜１０μｍの範囲内であれば、従来技術におけるうねりの大きさ（０．００３ｍｍ）および円筒度（０．０１０ｍｍ）と同等以上の加工精度が得られることがわかる。
【００３８】
また、研削加工砥石１２をドレッシングするのに要する時間Ｔ１と一つのバルブステム１４の軸部１６を研削加工するのに要する時間Ｔ２は、ドレッシング装置１０の加工精度および設備能力から決定されるが、本実施の形態では、Ｔ１、Ｔ２をそれぞれ２８秒、５．８秒に設定すると、
Ｔ１／Ｔ２＝２８／５．８＝４．８２
より、研削加工砥石１２をドレッシングする間に４本のバルブステム１４の軸部１６に対して研削加工を施すことができ、５本目のバルブステム１４の軸部１６に研削加工を施している間にドレッシングが終了することがわかる。ドレッシングしている間に研削加工を施していない時間があると生産効率が低下してしまうので、１回のドレッシングによって研削するバルブステム１４の軸部１６の数ｎは、
ｎ＞Ｔ１／Ｔ２
とする。すなわち、本実施の形態では、
ｎ＞Ｔ１／Ｔ２＝４．８２ …（１）
から５本以上に設定する。
【００３９】
また、研削加工砥石１２の摩耗量が前記切込量Ａよりも大きいと、研削加工砥石１２の表面のうねり等をドレッシングにより十分に除去することができず、この研削加工砥石１２により研削加工されたバルブステム１４の軸部１６にもうねり等が生じてしまう。そこで、１回のドレッシングの間の研削加工砥石１２の摩耗量が切込量Ａよりも小さくなるように、研削加工するバルブステム１４の数ｎを少なく設定する。
【００４０】
ここで、研削加工砥石１２が摩耗するとバルブステム１４の直径が変化するので、この直径を測定することにより研削加工砥石１２の摩耗量を求めることができる。そこで、１回のドレッシングによって研削するバルブステム１４の軸部１６の数ｎに対するバルブステム１４の直径Ｄの変化を示すグラフを図６に示す。
【００４１】
このグラフより、１回のドレッシングによって研削するバルブステム１４の軸部１６の数ｎが１０のとき、バルブステム１４の軸部１６の直径Ｄの変化は前述のようにして設定された切込量Ａの最大値（１０μｍ）よりも小さくなるので、研削加工砥石１２を１回ドレッシングする間に研削加工するバルブステム１４の軸部１６の数ｎは１０本以下である必要がある。
【００４２】
すなわち、前記（１）式を考慮して、研削加工砥石１２が１回ドレッシングされる間に研削加工するバルブステム１４の軸部１６の数ｎを、５〜１０本とすると好適である。
【００４３】
ドレッサ２０の送り速度Ｅを変化させたときの、ドレッシング可能なバルブステム１４の軸部１６の数のグラフを図７に示す。ドレッサ２０の送り速度Ｅが遅いと、研削加工砥石１２の仕上げ面の面粗度がよく、この研削加工砥石１２によりドレッシング可能なバルブステム１４の軸部１６の数が多いが、ドレッサ２０の送り速度Ｅが速くなると、研削加工砥石１２の仕上げ面の面粗度が粗くなり、この研削加工砥石１２によりバルブステム１４の軸部１６を数多くドレッシングすると、バルブステム１４の軸部１６の加工精度が低下してしまう。このため、ドレッシング可能なバルブステム１４の軸部１６の数が低下する。図７に示すように、ドレッサ２０の送り速度Ｅを０．１〜０．５ｍｍ／ｒｅｖの範囲内に設定すると、ドレッシング可能なバルブステム１４の軸部１６の数が４３本と多い、すなわち、研削加工砥石１２の仕上げ面の面粗度がよく、この研削加工砥石１２の研削能力が向上する。
【００４４】
本実施の形態によれば、バルブステム１４の軸部１６に対して研削加工砥石１２により研削加工を施しながら該研削加工砥石１２をドレッシングするため、ドレッシングの際に研削加工を停止する必要がなく、製造時間を短縮することができ、生産効率が向上する。
【００４５】
また、研削加工砥石１２に対するドレッサ２０の切込量を適切な値に設定することにより、研削加工されたバルブステム１４の軸部１６のうねりの大きさＢおよび円筒度Ｃを従来技術と同等以上の加工精度とすることができる。
【００４６】
さらに、ドレッサ２０の送り速度Ｅを適切な値に設定することにより、ドレッシングされる研削加工砥石１２の仕上げ面の面粗度が向上し、この研削加工砥石１２により研削加工されたバルブステム１４の軸部１６の加工精度が一層向上する。
【００４７】
さらにまた、研削加工砥石１２をドレッシングする際、砥石粒が発生するが、この砥石粒は吸引用ノズル２２によって吸引される。このため、砥石粒が研削加工砥石１２の回転に巻き込まれることがなく、バルブステム１４の軸部１６や調整車１８の表面が損傷してしまうことが防止される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係るバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法およびその装置によれば、以下のような効果ならびに利点が得られる。
【００４９】
バルブステムの軸部に研削加工を施しながらドレッシングを行うため、ドレッシングの際に研削加工を停止する必要がなく、製造時間を短縮することができ、生産効率が向上する。
【００５０】
また、研削加工砥石に対するドレッサの切込量を適切な値に設定することにより、研削加工されたバルブステムの軸部の加工精度を向上させることができる。
【００５１】
さらに、ドレッサの送り速度を適切な値に設定することにより、ドレッシングされた研削加工砥石の仕上げ面の面粗度がバルブステムの軸部を所定の数だけ研削可能なまでに仕上げることが可能となり、この研削加工砥石により研削加工されるバルブステムの軸部の加工精度が一層向上する。
【００５２】
さらにまた、研削加工砥石からドレッシングにより砥石粒が発生するが、この砥石粒は吸引機構によって吸引される。このため、砥石粒が研削加工砥石の回転に巻き込まれることがなく、バルブステムや調整車の表面が損傷してしまうことが防止され、調整車の寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバルブステム用研削加工砥石のドレッシング装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１のドレッシング装置の動作を示す概略一部断面側面図である。
【図４】図１のドレッシング装置によってバルブステムが研削されている状態を示す一部断面拡大図である。
【図５】本実施の形態に係るバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法において、切込量を変化させたときのうねりの大きさと円筒度を示すグラフである。
【図６】本実施の形態に係るバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法において、研削加工砥石のドレッシング後に研削する際にバルブステムの軸部の数を変化させたときの該軸部の直径の変化を示すグラフである。
【図７】本実施の形態に係るバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法において、ドレッサの送り速度を変化させたときに研削可能なバルブステムの軸部の数を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…ドレッシング装置 １２…研削加工砥石
１４…バルブステム １６…軸部
１８…調整車 ２０…ドレッサ
２２…吸引用ノズル ３８、５０…シリンダ
４８…傘部 ５４…通路

Claims (4)

1. バルブステムの軸部に研削加工を施すための研削加工砥石にドレッサを当接させてドレッシングする方法であって、
   前記ドレッサの切込量を、研削加工された前記バルブステムの軸部が所定の加工精度となるように設定し、
   前記研削加工砥石を１回ドレッシングする間に研削加工する前記バルブステムの軸部の数を、１回のドレッシングに要する時間から１つの前記バルブステムの軸部を研削加工するのに要する時間を割った値より大きく、且つ、前記研削加工砥石の磨耗量が前記切込量より小さくなるように設定し、
   前記ドレッサの送り速度を、ドレッシングされた研削加工砥石の仕上げ面の面粗度が前記バルブステムの軸部を所定の数だけ研削可能なまでに仕上げられる速度に設定し、
   前記ドレッシングの際に生じる砥石粒を吸引しながらドレッシングを行うことを特徴とするバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記切込量を１〜７μｍ、前記研削加工砥石を１回ドレッシングする間に研削加工するバルブステムの数を５〜１０本、前記ドレッサの送り速度を０．１〜０．５ｍｍ／ｒｅｖに設定することを特徴とするバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法。
3. 請求項１または２記載の方法において、
   前記ドレッシングの工程では、前記研削加工砥石よりも幅狭に形成された前記ドレッサを前記研削加工砥石に切り込ませた状態で軸線方向に変位させてドレッシングを行うことを特徴とするバルブステム用研削加工砥石のドレッシング方法。
4. 略円柱状に形成され、回転しながらバルブステムの軸部に当接して研削加工を施す研削加工砥石と、
   略円盤状に形成され、回転しながら前記研削加工砥石に切り込むとともにその軸線方向に変位して該研削加工砥石をドレッシングするドレッサと、
   前記研削加工砥石をドレッシングする際に生じる砥石粒を吸引する吸引機構と、
   を備えることを特徴とするバルブステム用研削加工砥石のドレッシング装置。

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