JP2013123765A - Composite machining machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摺動部材の外周面をなす摺動面に対して、研削加工とレーザ加工とを同時に行うことができる複合加工機に関する。 The present invention relates to a multi-task machine capable of simultaneously performing grinding and laser processing on a sliding surface forming an outer peripheral surface of a sliding member.
車両に搭載されるエンジンには、例えば、カムシャフトやクランクシャフト等のような摺動部材(回転体)が、数多く組み込まれている。そして、摺動部材の摺動面と、この摺動面を摺動可能に支持する軸受面との間に、常時、潤滑油を供給することにより、それらの間に発生する摩擦を低減するようにしている。 Many sliding members (rotating bodies) such as camshafts and crankshafts are incorporated in an engine mounted on a vehicle. And by always supplying lubricating oil between the sliding surface of the sliding member and the bearing surface that slidably supports the sliding surface, the friction generated between them is reduced. I have to.
しかしながら、エンジンの低回転域においては、摺動面と軸受面との間の油圧が低下するため、その潤滑膜を確保することが困難となってしまう。これにより、それらの間に発生する摩擦を十分に低減することができないおそれがある。 However, in a low engine speed range, the oil pressure between the sliding surface and the bearing surface decreases, and it is difficult to ensure the lubricating film. Thereby, there is a possibility that the friction generated between them cannot be sufficiently reduced.
そこで、上述したような、所謂、境界潤滑状態における摩擦を低減することを目的として、油溜まりとして機能する窪み部を摺動面に形成するようにした摺動部材が提供されている。そして、窪み部を摺動面に加工する加工法としては、レーザ光を用いたレーザ加工法が、多く採用されている。 In view of this, a sliding member is provided in which a concave portion functioning as an oil reservoir is formed on the sliding surface for the purpose of reducing the friction in the so-called boundary lubrication state as described above. And as a processing method which processes a hollow part into a sliding surface, the laser processing method using a laser beam is employ | adopted a lot.
また、従来から、摺動部材の摺動面に対して、研削加工及びレーザ加工を行うことができる複合加工機が、種々提供されており、このような複合加工機は、例えば、特許文献1に開示されている。
Conventionally, various composite processing machines capable of performing grinding and laser processing on the sliding surface of the sliding member have been provided. Such composite processing machines are disclosed in, for example,
しかしながら、上記従来の複合加工機においては、1つの主軸に対して、砥石及びレーザヘッドのいずれか一方のみを取付可能としているため、研削加工とレーザ加工とを別々に行わなければならなかった。これにより、加工時間の増大を招くおそれがあった。 However, in the conventional multi-tasking machine, since only one of the grindstone and the laser head can be attached to one main shaft, the grinding process and the laser processing have to be performed separately. Thereby, there existed a possibility of causing the increase in processing time.
また、従来の複合加工機においては、レーザ光を照射する際に、クーラントを摺動面に向けて供給して、被加工部への熱的影響を除去するようにしている。しかしながら、レーザ加工時においては、レーザ光を集光レンズによって集光させる必要があるため、供給したクーラントの流れに乱れが生じていると、そのレーザ光の集光が不十分となってしまう。即ち、クーラントを乱流状態で供給すると、レーザ光を安定して照射することができないおそれがある。 Further, in the conventional combined processing machine, when irradiating the laser beam, the coolant is supplied toward the sliding surface to remove the thermal influence on the processed part. However, at the time of laser processing, it is necessary to condense the laser light by the condenser lens. Therefore, if the flow of the supplied coolant is disturbed, the condensing of the laser light becomes insufficient. That is, if the coolant is supplied in a turbulent state, there is a possibility that the laser beam cannot be stably irradiated.
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、潤滑性に優れた摺動面を、短時間で、且つ、高精度に加工することができる複合加工機を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a multi-task machine capable of processing a sliding surface with excellent lubricity in a short time and with high accuracy. .
上記課題を解決する第1の発明に係る複合加工機は、
被加工物を回転可能に支持するワーク装着ユニットと、
前記ワーク装着ユニットによる前記被加工物の回転時に、当該被加工物の外周面をなす複数の摺動面のうち、少なくとも1つの前記摺動面を、砥石により研削する研削加工ユニットと、
前記研削加工ユニットによる前記摺動面の研削時に、少なくとも1つの前記摺動面にレーザ光を照射することにより、当該摺動面に窪み部をレーザ加工するレーザ加工ユニットとを備える
ことを特徴とする。
The multi-tasking machine according to the first invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
A workpiece mounting unit that rotatably supports the workpiece;
A grinding unit that grinds at least one of the sliding surfaces of a plurality of sliding surfaces forming an outer peripheral surface of the workpiece with a grindstone during rotation of the workpiece by the workpiece mounting unit;
A laser processing unit that irradiates at least one of the sliding surfaces with a laser beam during the grinding of the sliding surface by the grinding processing unit, and laser-processes a recess in the sliding surface. To do.
上記課題を解決する第2の発明に係る複合加工機は、
少なくとも1つの前記摺動面に対して、前記研削加工ユニットによる研削加工と、前記レーザ加工ユニットによるレーザ加工とを、同時に行う
ことを特徴とする。
The multi-tasking machine according to the second invention for solving the above-mentioned problems is
Grinding by the grinding unit and laser processing by the laser processing unit are simultaneously performed on at least one sliding surface.
上記課題を解決する第3の発明に係る複合加工機は、
前記摺動面におけるレーザ光が照射された加熱領域に対して、冷却水を流れが層流となる状態で供給することにより、前記摺動面を冷却する冷却水供給手段を備える
ことを特徴とする。
A multi-tasking machine according to a third invention for solving the above-described problems is as follows.
A cooling water supply means is provided for cooling the sliding surface by supplying cooling water in a laminar flow to the heating region irradiated with the laser beam on the sliding surface. To do.
上記課題を解決する第4の発明に係る複合加工機は、
冷却水供給手段は、冷却水を水圧が大気圧となる状態で供給する
ことを特徴とする。
A multi-tasking machine according to a fourth invention for solving the above-described problems is as follows.
The cooling water supply means supplies the cooling water in a state where the water pressure becomes atmospheric pressure.
上記課題を解決する第5の発明に係る複合加工機は、
前記冷却水供給手段は、
冷却水がその内部に供給される内側供給管と、
前記内側供給管の上部に形成され、前記内側供給管内に供給された冷却水を当該内側供給管の外側に流出させるオーバーフロー用孔と、
前記内側供給管をその内部に収納し、前記オーバーフロー用孔から流出した冷却水を充満させることにより、この充満した冷却水の水圧を大気圧に保持する外側供給管と、
前記外側供給管の下部に形成され、前記外側供給管内に充満した冷却水を層流状態で前記加熱領域に向けて供給する層流化スリットとを有する
ことを特徴とする。
A multi-tasking machine according to a fifth invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
The cooling water supply means is
An inner supply pipe through which cooling water is supplied,
An overflow hole formed at an upper portion of the inner supply pipe and for allowing the cooling water supplied into the inner supply pipe to flow out of the inner supply pipe;
The inner supply pipe is housed therein, and the outer supply pipe that maintains the water pressure of the filled cooling water at atmospheric pressure by filling the cooling water flowing out of the overflow hole,
A laminar flow slit is formed in a lower portion of the outer supply pipe and supplies cooling water filled in the outer supply pipe toward the heating region in a laminar flow state.
上記課題を解決する第6の発明に係る複合加工機は、
前記装着ユニットによる前記被加工物の回転方向と、前記冷却水供給手段による冷却水の供給方向とを、同じ方向とする
ことを特徴とする。
The multi-tasking machine according to the sixth invention for solving the above-described problems is
The rotation direction of the workpiece by the mounting unit and the cooling water supply direction by the cooling water supply means are the same direction.
上記課題を解決する第7の発明に係る複合加工機は、
前記研削加工ユニットと前記レーザ加工ユニットとを、前記被加工物を挟んで対向して配置させる
ことを特徴とする。
A multi-tasking machine according to a seventh invention for solving the above-described problems is as follows.
The grinding unit and the laser processing unit are arranged to face each other with the workpiece interposed therebetween.
従って、本発明に係る複合加工機によれば、被加工物の複数の摺動面のうち、いずれかの摺動面に対して、砥石による研削加工と、窪み部を加工するためのレーザ加工とを、同時に行うことにより、潤滑性に優れた摺動面を、短時間で、且つ、高精度に加工することができる。 Therefore, according to the multi-tasking machine according to the present invention, grinding processing by a grindstone and laser processing for processing a recess are performed on any one of the plurality of sliding surfaces of the workpiece. Are simultaneously performed, it is possible to process a sliding surface with excellent lubricity in a short time and with high accuracy.
以下、本発明に係る複合加工機について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a multi-tasking machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、図1及び図2に示した複合加工機1は、車両用エンジン(図示省略)に採用されるカムシャフト(被加工物、回転体、摺動部材)100の摺動面121a〜125aに対して、研削加工とレーザ加工とを同時に行うことができる機械となっている。
First, the
ここで、図5及び図6に示すように、カムシャフト100は、軸部101、左右一対からなる4組のカム111〜114、及び、摺動部121〜125から構成されている。これらカム111〜114及び摺動部121〜125は、軸部101の軸方向において、所定の間隔で配置されている。そして、カム111の軸方向外側には、摺動部121が配置されており、各組のカム111〜114の間には、摺動部122〜125が配置されている。
Here, as shown in FIGS. 5 and 6, the
また、摺動部121〜125は、その外周面をなす摺動面121a〜125aを有している。これら摺動面121a〜125aは、カムシャフト100を車両用エンジンに取り付ける際に、その車両用エンジンに設けられた軸受の軸受面に回転可能に支持されるものとなっている。
Moreover, the sliding parts 121-125 have the
次に、複合加工機1の構成について、図1乃至図4、図6を用いて詳細に説明する。
Next, the configuration of the
図1及び図2に示すように、複合加工機1は、研削加工ユニット11、レーザ加工ユニット12、ワーク装着ユニット13と、これら各ユニット11,12,13をその上部に備えるベッド14とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ワーク装着ユニット13は、上述したカムシャフト100を、その軸部101の軸心がX軸方向に配置された状態で、着脱可能とするものである。また、研削加工ユニット11及びレーザ加工ユニット12は、ワーク装着ユニット13に装着されたカムシャフト100に対して、X軸方向と直交するZ軸方向から、それぞれの加工を同時に行うものとなっている。即ち、研削加工ユニット11とレーザ加工ユニット12とは、Z軸方向において、ワーク装着ユニット13を挟んで対向するように設けられている。
The
先ず、研削加工ユニット11の下部には、X軸砥石台21が設けられており、このX軸砥石台21は、ベッド14の上面において、X軸方向に移動可能に支持されている。更に、X軸砥石台21の上面には、Z軸砥石台22がZ軸方向に移動可能に支持されており、このZ軸砥石台22の上面には、回転テーブル23が、鉛直なテーブル回転軸P周りに回転可能に支持されている。
First, an X-axis
また更に、回転テーブル23の上面には、第1砥石主軸ヘッド24及び第2砥石主軸ヘッド25が水平方向に移動可能に支持されている。これら第1砥石主軸ヘッド24及び第2砥石主軸ヘッド25は、回転テーブル23のテーブル回転軸Pを通る水平線を中心として、左右対称に配置されると共に、それぞれ独立的に水平方向に移動可能となっている。そして、第1砥石主軸ヘッド24及び第2砥石主軸ヘッド25には、研削能力が異なる仕上げ用砥石26及び超仕上げ用砥石27が、それぞれ回転可能に支持されている。
Furthermore, a first
なお、仕上げ用砥石26及び超仕上げ用砥石27は、例えば、砥粒の種類及び粒度、結合剤の種類及び結合度、気孔率等の相違によって、砥石の種類が異なっている。そして、超仕上げ用砥石27は、仕上げ用砥石26よりも更に微細に研削することが可能となっており、仕上げ用砥石26の研削能力よりも高い研削能力を有している。
Note that the finishing
従って、X軸砥石台21及びZ軸砥石台22を駆動させることにより、仕上げ用砥石26及び超仕上げ用砥石27を、X軸方向(カムシャフト100の軸方向)及びZ軸方向(カムシャフト100の径方向)に移動させることができる。また、回転テーブル23をテーブル回転軸P周りに回転させることにより、仕上げ用砥石26及び超仕上げ用砥石27を、ワーク装着ユニット13に装着されたカムシャフト100の摺動面121a〜125aを研削可能な加工位置と、この加工位置から退避した退避位置との間で、旋回させることができる。更に、第1砥石主軸ヘッド24及び第2砥石主軸ヘッド25を駆動させることにより、仕上げ用砥石26及び超仕上げ用砥石27を回転させることができると共に、装着された摺動面121a〜125aに対して、X軸方向において、接近及び離間させることができる。
Therefore, by driving the X-axis grinding
また、ベッド14の上面には、X軸方向に延在した支持台15が設けられており、この支持台15の傾斜面15aには、レーザ加工ユニット12が設けられている。なお、傾斜面15aは、Z軸方向において、ワーク装着ユニット13に向かうに従って、漸次上方に傾斜するように形成されている。
A
レーザ加工ユニット12の下部には、X軸移動体31が設けられており、このX軸移動体31は、支持台15の傾斜面15a上において、X軸方向に移動可能に支持されている。更に、X軸移動体31の上面には、Z軸移動体32がZ軸方向に移動可能に支持されている。そして、Z軸移動体32の上部には、レーザ発振器33が設けられると共に、取付部材34を介して集光レンズ35が設けられている。このとき、レーザ発振器33と集光レンズ35とは、Z軸方向において、対向するように設けられており、そのレーザ発振器33から出力されたレーザ光Lは、集光レンズ35を通過することにより集光される。
An
従って、X軸移動体31及びZ軸移動体32を駆動させることにより、レーザ発振器33及び集光レンズ35をX軸方向(カムシャフト100の軸方向)及びZ軸方向(カムシャフト100の径方向)に移動させることができる。
Accordingly, by driving the
ここで、Z軸移動体32の駆動は、単に、レーザ発振器33におけるZ軸方向の移動及び位置決めに使用するためだけでなく、集光レンズ35によるレーザ光Lの集光位置を調整するためにも使用される。即ち、Z軸移動体32を駆動させることにより、集光レンズ35によるレーザ光Lの集光位置を、Z軸方向に移動させることができる。また、レーザ発振器33は、出力するレーザ光Lのエネルギ密度、照射時間(出力時間)、照射回数を、調整可能となっている。つまり、レーザ発振器33から出力するレーザ光Lのエネルギ密度、照射時間、照射回数や、集光レンズ35のZ軸方向の移動量を調整することにより、レーザ光Lを摺動面121a〜125aに照射した際に加工されるディンプル(窪み部、油溝)Dの径及び深さを調整することができる(図6参照)。
Here, the driving of the Z-
更に、支持台15の上面となる水平面15bには、ワーク装着ユニット13が設けられている。そして、ワーク装着ユニット13のX軸方向両側部には、ワーク主軸台41及びワーク支持台42がそれぞれ設けられており、これらワーク主軸台41及びワーク支持台42は、水平面15bにおいて、接近及び離間するように、X軸方向に移動可能に支持されている。
Furthermore, a
ワーク主軸台41の内側には、ワーク主軸41aが回転可能に支持されており、このワーク主軸41aは、所定の回転数で回転駆動すると共に、カムシャフト100の一端を保持可能となっている。また、ワーク主軸台41には、エンコーダ43が接続されており、このエンコーダ43は、ワーク主軸41aの回転角度を検出可能となっている。
A
一方、ワーク支持台42の内側には、センタ部材42aが回転可能に支持されている。このセンタ部材42aは、ワーク主軸41aと同軸上に配置されると共に、カムシャフト100の他端を保持可能となっている。
On the other hand, a
そして、図1乃至図3に示すように、ワーク主軸台41とワーク支持台42との間には、容器44が設けられている。この容器44は、その上部が開口するように形成されており、ワーク主軸41aとセンタ部材42aとの間に装着されたカムシャフト100の下方に位置するように配置されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
これにより、詳細は後述するが、容器44内には、研削加工時に使用する研削液Cと、レーザ加工時に使用する冷却水Wとが、流れ落ちるようになっている。そこで、容器44の底部には、研削液C及び冷却水Wを容器44内から排水するための排水孔44aが開口されており、この排水孔44aの下方におけるベッド14には、排水路14が形成されている。
Thereby, although mentioned later for details, in the
また、容器44は、傾斜壁44bを、そのレーザ加工ユニット12側に有している。この傾斜壁44bは、Z軸方向において、装着されたカムシャフト100の軸心に向かうに従って、漸次下方に傾斜するように形成されており、その下端は、当該カムシャフト100の下方に位置するように配置されている。
Further, the
更に、傾斜壁44bには、レーザ光透過窓45が、装着された摺動部121〜125と対向するように、所定の間隔で嵌め込まれている。即ち、レーザ発振器33から出力されたレーザ光Lは、集光レンズ35により集光された後、装着されたカムシャフト100の摺動面121a〜125aに照射することになるが、その集光途中において、レーザ光透過窓45を通過することになる。
Further, the laser
従って、ワーク主軸台41のワーク主軸41aと、ワーク支持台42のセンタ部材42aとを、X軸方向において、接近及び離間させることにより、カムシャフト100を容器44内において着脱することができる。また、ワーク主軸41aとセンタ部材42aとの間でカムシャフト100を挟持した状態で、ワーク主軸41aを回転駆動させることにより、カムシャフト100をその軸心周りに回転させることができる。このとき、図3及び図6に示すように、レーザ発振器33から出力されたレーザ光Lを、集光レンズ35により集光した後、レーザ光透過窓45を介して、摺動面121a〜125aに照射させることにより、当該摺動面121a〜125aに対して、油溜まりとして機能する微細なディンプルDを加工することができる。
Accordingly, the
ここで、図2に示すように、ベッド14の側方には、研削液Cを貯溜するための研削液タンク51と、冷却水Wを貯溜するための冷却水タンク52とが設けられている。
Here, as shown in FIG. 2, a grinding
研削液タンク51には、上述したベッド14の排水路14aが連通すると共に、研削液供給管53が接続されている。そして、研削液供給管53の先端には、噴射ノズル53aが形成されており、この噴射ノズル53aは、装着されたカムシャフト100の摺動面121a〜125aの位置に応じて、移動可能となっている。更に、研削液供給管53には、ポンプ54が設けられている。
The grinding
また、冷却水タンク52には、冷却水供給管55が接続されており、この冷却水供給管55には、ポンプ56が設けられている。そして、図2乃至図4に示すように、冷却水供給管55の下流側端部は、2つの分岐管55aに分岐されており、これら分岐管55aの下流側端部間には、内側供給管71が、装着されたカムシャフト100と平行となるように接続されている。更に、内側供給管71の上部には、複数のオーバーフロー用孔71aが、その軸方向に沿って形成されている。
In addition, a cooling
一方、図2乃至図4に示すように、容器44の傾斜壁44bの上縁部には、外側供給管72が、装着されたカムシャフト100と平行となるように設けられており、この外側供給管72の内部には、内側供給管71が収納されている。更に、外側供給管72の底部には、層流化スリット72aが、傾斜壁44bの内面に沿って形成されている。なお、層流化スリット72aのX軸方向の長さは、カムシャフト100における摺動面121a,125a間の長さよりも、長くなるように設定されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 to 4, an
更に、図2に示すように、研削液タンク51と冷却水タンク52とは、接続管57により接続されており、この接続管57には、その上流側から順に、ポンプ58及びフィルタ59が設けられている。そして、フィルタ59と研削液タンク51とは、戻し管60により接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, the grinding
なお、冷却水タンク52、冷却水供給管55、分岐管55a、ポンプ56、内側供給管71、オーバーフロー用孔71a、外側供給管72、層流化スリット72a等は、冷却水供給手段を構成するものである。
The cooling
従って、ポンプ54を駆動させることにより、研削液タンク51に貯溜された研削液Cを、研削液供給管53を通して汲み上げて、その噴射ノズル53aから噴射することができる。これにより、研削加工時における仕上げ用砥石26及び超仕上げ用砥石27とカムシャフト100の摺動面121a〜125aとの間に、研削液Cを供給することができるため、それらの間の潤滑及び冷却を行うことができる。
Therefore, by driving the
また、ポンプ56を駆動させることにより、冷却水タンク52に貯溜された冷却水Wを、冷却水供給管55を通して汲み上げた後、その分岐管55aを介して、内側供給管71内に供給することができる。これにより、内側供給管71内に供給された冷却水Wは、オーバーフロー用孔71aから流出し、外側供給管72内を充満した後、その層流化スリット72aから流出することになる。
Further, by driving the
このとき、冷却水Wは、層流化スリット72aを通過することにより、カーテン状に形成された後、装着されたカムシャフト100の摺動面121a〜125aにおけるレーザ光Lが照射された加熱領域に向けて供給される。また、層流化スリット72aから流出した冷却水Wの流出方向(供給方向)は、カムシャフト100の回転方向と同じ方向となっている。これにより、レーザ加工時における摺動面121a〜125aの冷却を、効率的に行うことができる。
At this time, the cooling water W is formed in a curtain shape by passing through the
なお、上述したように、層流化スリット72aのX軸方向の長さは、カムシャフト100における摺動面121a,125a間の長さよりも、長くなるように設定されているため、層流化スリット72aから流出した冷却水Wは、レーザ光Lが照射された摺動面121a〜125aだけでなく、レーザ光Lが照射されていない摺動面121a〜125aにも供給されることになる。
As described above, since the length of the laminarization slit 72a in the X-axis direction is set to be longer than the length between the sliding
更に、ポンプ58を駆動させることにより、研削液タンク51に貯溜された研削液Cを、接続管57を通して汲み上げて、フィルタ59側に供給することができる。これにより、研削液Cは、フィルタ59を通過することにより、その液中に混在した研削屑等の異物が除去されることになる。そして、このように、異物が除去された研削液Cの一部は、冷却水Wとなって冷却水タンク52に供給される一方、その残りの研削液Cは、戻し管60介して、研削液タンク51に戻される。
Further, by driving the
なお、使用後の研削液C及び冷却水Wは、容器44の底部に向けて流れ落ちて混合された後、その排水孔44aを介して、ベッド14の排水路14a上に排水される。そして、研削液Cと冷却水Wとの混合液は、排水路14aから研削液タンク51に戻されて、再使用されることになる。
The used grinding fluid C and cooling water W flow down toward the bottom of the
次に、複合加工機1の動作について、図1乃至図6を用いて詳細に説明する。
Next, the operation of the
先ず、図1に示すように、カムシャフト100を、ワーク主軸台41とワーク支持台42との間に装着した後、ワーク主軸41aを回転駆動させることにより、カムシャフト100を回転させる。
First, as shown in FIG. 1, after the
次いで、図2に示すように、X軸砥石台21及びZ軸砥石台22を駆動させることにより、仕上げ用砥石26を摺動面121aに対向させる。また、X軸移動体31及びZ軸移動体32を駆動させることにより、レーザ発振器33及び集光レンズ35を摺動面121aに対向させる。
Next, as shown in FIG. 2, by driving the X-axis grinding
そして、図3に示すように、第1砥石主軸ヘッド24を駆動させることにより、仕上げ用砥石26を回転させると共に、当該仕上げ用砥石26に切り込みを与える。これと同時に、摺動面121aに加工するディンプルDの径及び深さに応じて、レーザ光Lのエネルギ密度、照射時間、照射回数、集光位置を調整した後、レーザ発振器33を駆動させることにより、レーザ光Lを、レーザ光透過窓45を介して、摺動面121aに照射する。
Then, as shown in FIG. 3, by driving the first
これにより、摺動面121aに対して、研削加工及びレーザ加工が同時に行われることになるため、仕上げ用砥石26により摺動面121aが研削されると共に、この研削加工中の摺動面121aに複数のディンプルDが形成される(図6参照)。なお、図2及び図3は、摺動面121a〜125aを加工する場合のうち、摺動面122aを加工する場合について、代表して図示している。
Thus, since the grinding process and the laser processing are simultaneously performed on the sliding
また同時に、上述した研削加工時及びレーザ加工時においては、ポンプ54,56,58も同時に駆動されており、研削液C及び冷却水Wが摺動面121aに供給されている。
At the same time, the
即ち、ポンプ54が駆動すると、研削液タンク51に貯溜された研削液Cは、研削液供給管53を介して、噴射ノズル53aに供給された後、その噴射ノズル53から、仕上げ用砥石26と摺動面121aとの間の接触位置に向けて噴射する。これにより、仕上げ用砥石26と摺動面121aとの間の潤滑及び冷却が行われる。
That is, when the
また、ポンプ58が駆動すると、研削液タンク51に貯溜された研削液Cは、接続管57を介して、フィルタ59に供給される。このとき、フィルタ59を通過した研削液Cは、冷却水Wとなって、そのまま接続管57を介して、冷却水タンク52に供給される一方、戻し管60を介して、研削液タンク51に戻される。
When the
更に、ポンプ56が駆動すると、冷却水タンク52に貯溜された冷却水Wは、冷却水供給管55及び分岐管55aを介して、内側供給管71内に供給される。次いで、内側供給管71内に供給された冷却水Wは、オーバーフロー用孔71aから溢れ出した後、外側供給管72内を充満する。そして、外側供給管72内を充満たした冷却水Wは、層流化スリット72aから、摺動面121aにおけるレーザ光Lが照射された加熱領域に向けて、カーテン状に形成された状態で供給される。これにより、摺動面121aにおけるレーザ光Lが照射された加熱領域の冷却が行われる。
Further, when the
ここで、冷却水Wの内側供給管71内への供給は、ポンプ56の駆動によって行われるため、その冷却水Wの水圧は高圧に保持されると共に、その冷却水の流れは乱流となっている。
Here, since the cooling water W is supplied into the
また、複合加工機1では、上述したように、冷却水Wを摺動面121a〜125aに供給する手段として、図3及び図4に示すように、外側供給管72内に内側供給管71を収納する配管構造を採用している。このような配管構造を採用することにより、内側供給管71内に供給された冷却水Wは、オーバーフロー用孔71aから溢れ出し、外側供給管72内を充満すことになる。これにより、その冷却水Wは、外側供給管72内で、一旦、貯溜されるため、当該冷却水Wの水圧は、大気圧に保持されると共に、その冷却水Wの流れは、乱流ではなくなる。更に、外側供給管72内において一時的に貯溜した冷却水Wを、層流化スリット72aを通過させることにより、この層流化スリット72aから流出した冷却水Wの流れは、層流となる。
Moreover, in the
よって、冷却水Wを、水圧が大気圧で、且つ、流れが層流となる状態で、摺動面121aに向けて供給することができるので、当該冷却水Wが供給されていても、その供給に影響されることなく、集光レンズ35によるレーザ光Lの集光を十分に行うことができる。即ち、レーザ光Lを安定して照射することができる。また、カムシャフト100の回転方向と、層流化スリット72aから摺動面121aに向けて供給した冷却水Wの供給方向とを、同じ方向とすることにより、その冷却水Wの流れが乱流となることを防止することができる。
Therefore, since the cooling water W can be supplied toward the sliding
次いで、使用後の研削液C及び冷却水Wは、容器44の底部に向けて流れ落ちた後、その排水孔44aから排水路14a上に排水される。その後、排水路14aに排水された研削液C及び冷却水Wは、研削液タンク51に戻される。
Next, the used grinding fluid C and cooling water W flow down toward the bottom of the
そして、上述したように、摺動面121aに対する研削加工及びレーザ加工が完了すると、同様に、摺動面122a〜125aに対する研削加工及びレーザ加工を順次行う。
Then, as described above, when the grinding and laser processing on the sliding
次いで、摺動面122a〜125aに対する研削加工及びレーザ加工が完了すると、回転テーブル23をテーブル回転軸P周りに回転させることにより、仕上げ用砥石26を退避位置に旋回させる一方、超仕上げ砥石27を加工位置に旋回させる。また、X軸移動体31及びZ軸移動体32を駆動させることにより、レーザ発振器33を退避させる。
Next, when the grinding and laser processing on the sliding
そして、X軸砥石台21及びZ軸砥石台22を駆動させることにより、超仕上げ用砥石27を摺動面121aに対向させる。
Then, by driving the X-axis grinding
次いで、第2砥石主軸ヘッド25を駆動させることにより、超仕上げ用砥石27を回転させると共に、当該超仕上げ用砥石27に切り込みを与える。これにより、摺動面121aに対して、研削加工が行われることになるため、超仕上げ用砥石27により摺動面121aが更に研削される。
Next, by driving the second
そして、上述したように、摺動面121aに対する研削加工が完了すると、同様に、摺動面122a〜125aに対する研削加工を順次行う。
And as above-mentioned, when the grinding process with respect to the sliding
なお、上述した、摺動面121a〜125aの研削加工時においては、当該摺動面121a〜125aに対して、仕上げ用砥石26及び超仕上げ用砥石27による切り込み方向(X軸方向)からの研削圧力が作用することになるため、カムシャフト100が撓むおそれがある。そこで、このような場合には、図5に示すように、仕上げ用砥石26及び超仕上げ用砥石27によって研削されていない摺動面121a〜125aに対して、適宜、その研削圧力の作用方向の逆方向から、撓み防止部材80を押圧するようにしても構わない。
During the above-described grinding of the sliding
また、上述した実施形態においては、1つの摺動面121a〜125aに対して、研削加工ユニット11による研削加工と、レーザ加工ユニット12によるレーザ加工とを、同時に行うようにしているが、別々の摺動面121a〜125aに対して、それぞれの加工を同時に行うようにしても構わない。
In the above-described embodiment, the grinding processing by the grinding
更に、複合加工機1を、複数の研削加工ユニット11及び複数のレーザ加工ユニット12を有する構成とし、複数の摺動面121a〜125aに対して、複数の研削加工ユニット11による研削加工と、複数のレーザ加工ユニット12によるレーザ加工とを、同時に行うようにしても構わない。なお、このような構成においても、別々の摺動面121a〜125aに対して、それぞれの複数の加工を同時に行うようにしても構わない。
Further, the
また更に、上述した実施形態においては、複合加工機1により加工される被加工物を、カムシャフト100としているが、この複合加工機1では、例えば、車両用エンジンに採用されるクランクシャフトを加工することも可能となっている。
Furthermore, in the above-described embodiment, the workpiece to be processed by the combined
従って、本発明に係る複合加工機1によれば、カムシャフト100の摺動面121a〜125aに対して、仕上げ用砥石26による研削加工と、油溜まりとして機能する微細なディンプルDを形成するためのレーザ加工とを、同時に行うことにより、潤滑性に優れた摺動面121a〜125aを、短時間で、且つ、高精度に加工することができる。
Therefore, according to the
また、冷却水Wを、水圧が大気圧で、且つ、流れが層流となる状態で、摺動面121a〜125aにおけるレーザ光Lが照射された加熱領域に向けて供給することにより、当該冷却水Wが供給されていても、その供給に影響されることなく、集光レンズ35によるレーザ光Lの集光を十分に行うことができる。これにより、レーザ光Lを安定して照射することができるので、ディンプルDの加工精度を向上させることができる。
In addition, the cooling water W is supplied to the heating area irradiated with the laser beam L on the sliding
更に、冷却水Wを摺動面121a〜125aに供給する際に、その冷却水Wの供給方向と、カムシャフト100の摺動面121a〜125aの回転方向とを、同じ方向とすることにより、冷却水Wが摺動面121a〜125aに接触しても、その冷却水Wの流れが乱流となることを防止することができる。
Furthermore, when supplying the cooling water W to the sliding
本発明は、摺動部材の内周面をなす摺動面に対して、レーザ光を照射して、油溜まりとして機能する窪み部を加工するレーザ加工機に適用可能である。 The present invention is applicable to a laser processing machine that processes a hollow portion that functions as an oil reservoir by irradiating a laser beam onto a sliding surface that forms an inner peripheral surface of a sliding member.
1 複合加工機
11 研削加工ユニット
12 レーザ加工ユニット
13 ワーク装着ユニット
26 仕上げ用砥石
27 超仕上げ用砥石
33 レーザ発振器
35 集光レンズ
41 ワーク主軸台
42 ワーク支持台
44 容器
44a 排水孔
44b 傾斜壁
45 レーザ光透過窓
51 研削液タンク
52 冷却水タンク
71 内側供給管
71a オーバーフロー用孔
72 外側供給管
72a 層流化スリット
100 カムシャフト
121〜125 摺動部
121a〜125a 摺動面
C 研削液
W 冷却水
L レーザ光
D ディンプル
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ワーク装着ユニットによる前記被加工物の回転時に、当該被加工物の外周面をなす複数の摺動面のうち、少なくとも1つの前記摺動面を、砥石により研削する研削加工ユニットと、
前記研削加工ユニットによる前記摺動面の研削時に、少なくとも1つの前記摺動面にレーザ光を照射することにより、当該摺動面に窪み部をレーザ加工するレーザ加工ユニットとを備える
ことを特徴とする複合加工機。 A workpiece mounting unit that rotatably supports the workpiece;
A grinding unit that grinds at least one of the sliding surfaces of a plurality of sliding surfaces forming an outer peripheral surface of the workpiece with a grindstone during rotation of the workpiece by the workpiece mounting unit;
A laser processing unit that irradiates at least one of the sliding surfaces with a laser beam during the grinding of the sliding surface by the grinding processing unit, and laser-processes a recess in the sliding surface. Combined machine.
少なくとも1つの前記摺動面に対して、前記研削加工ユニットによる研削加工と、前記レーザ加工ユニットによるレーザ加工とを、同時に行う
ことを特徴とする複合加工機。 The multi-task machine according to claim 1,
A multi-tasking machine, wherein at least one sliding surface is simultaneously subjected to grinding by the grinding unit and laser processing by the laser processing unit.
前記摺動面におけるレーザ光が照射された加熱領域に対して、冷却水を流れが層流となる状態で供給することにより、前記摺動面を冷却する冷却水供給手段を備える
ことを特徴とする複合加工機。 The combined processing machine according to claim 1 or 2,
A cooling water supply means is provided for cooling the sliding surface by supplying cooling water in a laminar flow to the heating region irradiated with the laser beam on the sliding surface. Combined machine.
冷却水供給手段は、冷却水を水圧が大気圧となる状態で供給する
ことを特徴とする複合加工機。 In the multi-tasking machine according to claim 3,
The combined processing machine, wherein the cooling water supply means supplies the cooling water in a state where the water pressure is atmospheric pressure.
前記冷却水供給手段は、
冷却水がその内部に供給される内側供給管と、
前記内側供給管の上部に形成され、前記内側供給管内に供給された冷却水を当該内側供給管の外側に流出させるオーバーフロー用孔と、
前記内側供給管をその内部に収納し、前記オーバーフロー用孔から流出した冷却水を充満させることにより、この充満した冷却水の水圧を大気圧に保持する外側供給管と、
前記外側供給管の下部に形成され、前記外側供給管内に充満した冷却水を層流状態で前記加熱領域に向けて供給する層流化スリットとを有する
ことを特徴とする複合加工機。 In the combined processing machine according to claim 3 or 4,
The cooling water supply means is
An inner supply pipe through which cooling water is supplied,
An overflow hole formed at an upper portion of the inner supply pipe and for allowing the cooling water supplied into the inner supply pipe to flow out of the inner supply pipe;
The inner supply pipe is housed therein, and the outer supply pipe that maintains the water pressure of the filled cooling water at atmospheric pressure by filling the cooling water flowing out of the overflow hole,
A multi-tasking machine comprising: a laminar slit formed at a lower portion of the outer supply pipe and supplying the cooling water filled in the outer supply pipe toward the heating region in a laminar flow state.
前記装着ユニットによる前記被加工物の回転方向と、前記冷却水供給手段による冷却水の供給方向とを、同じ方向とする
ことを特徴とする複合加工機。 The combined processing machine according to any one of claims 3 to 5,
The multi-tasking machine, wherein a rotation direction of the workpiece by the mounting unit and a cooling water supply direction by the cooling water supply means are the same direction.
前記研削加工ユニットと前記レーザ加工ユニットとを、前記被加工物を挟んで対向して配置させる
ことを特徴とする複合加工機。 In the combined processing machine according to any one of claims 1 to 6,
The composite processing machine, wherein the grinding unit and the laser processing unit are arranged to face each other with the workpiece interposed therebetween.
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| JP2011273025A JP5726060B2 (en) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | Combined processing machine |
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- 2011-12-14 JP JP2011273025A patent/JP5726060B2/en active Active
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| JP5726060B2 (en) | 2015-05-27 |
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