JP2013123765A - 複合加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】カムシャフト１００を回転可能に支持するワーク装着ユニット１３と、ワーク装着ユニット１３によるカムシャフト１００の回転時に、摺動面１２１ａ〜１２５ａを仕上げ用砥石２６により研削する研削加工ユニット１１と、研削加工ユニット１１による摺動面１２１ａ〜１２５ａの研削時に、当該摺動面１２１ａ〜１２５ａに対して、レーザ光Ｌを照射することにより、油溜まりとして機能するディンプルＤをレーザ加工するレーザ加工ユニット１２とを備える。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００７−３１３５１５号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施例に係る複合加工機の平面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図２の要部拡大図である。 内側供給管及び外側供給管の配管構造を示した図である。 カムシャフトの概略構成図である。 カムシャフトの摺動面の拡大図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (7)

1. 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
   ことを特徴とする複合加工機。
2. 請求項１に記載の複合加工機において、
   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。
3. 請求項１または２に記載の複合加工機において、
   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。
4. 請求項３に記載の複合加工機において、
   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。
5. 請求項３または４に記載の複合加工機において、
   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。
6. 請求項３乃至５のいずれかに記載の複合加工機において、
   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。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の複合加工機において、
   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。

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