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JP2018114570A - カッタ、クランクシャフトミラー及びクランクシャフトの製造方法 - Google Patents

カッタ、クランクシャフトミラー及びクランクシャフトの製造方法 Download PDF

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JP2018114570A JP2017005676A JP2017005676A JP2018114570A JP 2018114570 A JP2018114570 A JP 2018114570A JP 2017005676 A JP2017005676 A JP 2017005676A JP 2017005676 A JP2017005676 A JP 2017005676A JP 2018114570 A JP2018114570 A JP 2018114570A
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Abstract

【課題】ミーリング加工の作業効率を向上可能なカッタ、クランクシャフトミラー及びクランクシャフトの製造方法を提供する。【解決手段】第1カッタ13は、環状の本体部14と、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1を切削するための第1チップ15と、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1に溝S2を形成するための第2チップ16とを有する。第1チップ15と第2チップ16は、それぞれ本体部14の内周面14Sに取り付けられる。【選択図】図5

Description

本発明は、カッタ、クランクシャフトミラー及びクランクシャフトの製造方法に関する。
従来、クランクシャフト素材をカッタでミーリング加工するクランクシャフトミラーが知られている(特許文献1参照)。
クランクシャフト素材のミーリング加工では、ジャーナルの外周面の切削加工と、ジャーナルの外周面の両端部における溝形成加工とが行われる。
このようなミーリング加工には、ジャーナルの外周面を切削するためのカッタと、ジャーナルの外周面の両端部に溝を形成するためのカッタとの2種類が用いられる。
特開2001−293610号公報
しかしながら、特許文献1に記載のクランクシャフトミラーでは、クランクシャフトのジャーナル幅に応じて2種類のカッタそれぞれを交換する必要があるため、作業効率が低下するという問題がある。
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、ミーリング加工の作業効率を向上可能なカッタ、クランクシャフトミラー及びクランクシャフトの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るカッタは、ジャーナルとジャーナルに連結されるカウンタウェイトとを有するクランクシャフト素材をミーリング加工するためのカッタである。カッタは、所定の軸心を中心とする環状の本体部と、ジャーナルの外周面を切削するための第1チップと、ジャーナルの外周面に溝を形成するための第2チップとを備える。第1チップは、本体部の周面に取り付けられる。第2チップは、本体部の周面に取り付けられる。
本発明によれば、ミーリング加工の作業効率を向上可能なカッタ、クランクシャフトミラー及びクランクシャフトの製造方法を提供することができる。
クランクシャフトミラーのうちカッタユニットの構成を示す断面図 クランクシャフトの構成を示す斜視図 第1カッタを側方から平面視した部分拡大図 図3の矢印Aの方向から、第1カッタの内側を平面視した部分拡大図 第1カッタの第1チップと第2チップを重畳させて示す仮想断面図 第1カッタと第2カッタによるミーリング加工の説明図 第1カッタと第2カッタによるミーリング加工の説明図 第1カッタと第2カッタによるミーリング加工の説明図 第1カッタと第2カッタによるミーリング加工の説明図 第1カッタと第2カッタによるミーリング加工の説明図 第1カッタの第1チップと第2チップと第3チップを重畳させて示す仮想断面図
(クランクシャフトミラー1の構成)
図1は、実施形態に係るクランクシャフトミラー1のうちカッタユニット10の構成を示す断面図である。図2は、クランクシャフト素材(以下、「ワーク」という。)2にミーリング加工を施して作製されるクランクシャフト2aの斜視図である。
クランクシャフトミラー1は、いわゆるインターナルタイプのクランクシャフトミラーである。クランクシャフトミラー1は、ワーク2に対して内刃式のカッタユニット10を用いて切削加工を行う。
本実施形態に係るワーク2は、直列4気筒エンジン用の素材クランクシャフトである。ただし、ワーク2としては、直列4気筒エンジン用の素材クランクシャフトに限らず、直列3気筒用、直列6気筒用、直列8気筒用など様々な素材クランクシャフトを用いることができる。
ワーク2は、軸心AXに沿って配置される。ワーク2は、図示しない一対のチャック装置によって把持される。ワーク2は、多軸棒状に形成される。ワーク2は、未加工状態であり、加工代を考慮して、完成品のクランクシャフト2aよりも大きめに形成されている。
完成品のクランクシャフト2aは、図2に示すように、フロントシャフトFSと、メインジャーナルMJ(第1乃至第5メインジャーナルMJ1〜MJ5)と、ピンジャーナルPJ(第1乃至第4ピンジャーナルPJ1〜PJ4)と、カウンタウェイトCW(第1乃至第8カウンタウェイトCW1〜CW8)と、リアフランジRFと、ジャーナルスラストJS(第1乃至第17ジャーナルスラストJS1〜JS17)とを有する。ただし、図2では、第1乃至第17ジャーナルスラストJS1〜JS17のうち9つのみが図示されている。
ピンジャーナルPJは、2つのメインジャーナルMJの間に配置される。カウンタウェイトCWは、ピンジャーナルPJとメインジャーナルMJの間に配置される。ジャーナルスラストJSは、カウンタウェイトCWとピンジャーナルPJとの間、及びカウンタウェイトCWとメインジャーナルMJとの間に形成される。メインジャーナルMJとピンジャーナルPJは、それぞれ本実施形態に係る「ジャーナル」の一例である。
カッタユニット10は、図示しない一対のワークヘッドの間に配置される。カッタユニット10の内側には、ワーク2が配置される。カッタユニット10は、ワーク2に対して相対的に回転することができる。固定されたワーク2の周りをカッタユニット10が回転するワーク固定式であってもよいし、固定されたカッタユニット10の内側においてワーク2が回転するワーク回転式であってもよい。
図1に示すように、カッタユニット10は、第1カッタユニット11と第2カッタユニット21とを備える。第1カッタユニット11は、第1アダプタ12と第1カッタ13とを有する。第2カッタユニット21は、第2アダプタ22と第2カッタ23とを有する。
第1アダプタ12は、環状に形成される。第1アダプタ12は、軸心AXに平行な軸方向に沿って移動可能である。第1アダプタ12のうち第2アダプタ22側の開口部には、第1カッタ13が取り付けられる。
第1カッタ13は、第1アダプタ12に固定される。第1カッタ13は、第1アダプタ12に対して着脱自在である。第1カッタ13は、いわゆる内刃式のカッタである。第1カッタ13は、本体部14の内側に取り付けられた複数の第1チップ15と複数の第2チップ16とを有する。
図1に示すように、各第2チップ16は、第1カッタ13のうち第2カッタ23側に配置される。各第2チップ16は、第2カッタ23と対向している。第1カッタ13の構成については後述する。
第2アダプタ22は、環状に形成される。第2アダプタ22は、軸方向に沿って移動可能である。第2アダプタ22のうち第1アダプタ21側の開口部には、第2カッタ23が取り付けられる。
第2カッタ23は、第2アダプタ22に固定される。第2カッタ23は、第2アダプタ22に対して着脱自在である。第2カッタ23は、いわゆる内刃式のカッタである。第2カッタ23は、本体部24の内側に取り付けられた複数の第1チップ25と複数の第2チップ26を有する。
第2カッタ23は、第1カッタ13と同一の構成を有する。第2カッタ23は、第1カッタ13を180度回転させて裏向きにした構成を有する。各第2チップ26は、第2カッタ23のうち第1カッタ13側に配置される。各第2チップ26は、第1カッタ13と対向する。
(第1カッタ13及び第2カッタ23の構成)
次に、第1カッタ13及び第2カッタ23の構成について図面を参照しながら説明する。ただし、上述のとおり、第2カッタ23は、第1カッタ13と同一の構成を有しているため、以下においては主に第1カッタ13の構成について説明する。
図3は、第1カッタ13を側方から平面視した部分拡大図である。図4は、図3の矢印Aの方向から、第1カッタ13の内側を平面視した部分拡大図である。図5は、第1カッタ13の第1チップ15と第2チップ16を重畳させて示した仮想断面図である。図5では、第1カッタ13が第1ピンジャーナルPJ1に近接した状態が図示されている。
第1カッタ13は、ワーク2をミーリング加工するための切削工具である。第1カッタ13は、本体部14、複数の第1チップ15及び複数の第2チップ16を有する。
本体部14は、軸心AX(図1参照)を中心とする環状に形成される。本体部14は、内周面14S、外周面14T、第1側面14P及び第2側面14Qを有する。内周面14Sと外周面14Tは、軸心AXを中心とする周方向に延びる。内周面14Sは、本実施形態に係る「周面」の一例である。第1側面14P及び第2側面14Qそれぞれは、内周面14Sと外周面14Tに連なる。第2側面14Qは、第2カッタ23(図1参照)と対向する。
各第1チップ15は、本体部14の内周面14Sに取り付けられる。各第1チップ15は、ねじなどの固定具によって着脱可能である。各第1チップ15は、扁平な略直方体状に形成される。各第1チップ15は、周方向と略平行に横置きされる。第1チップ15の個数は適宜変更可能である。
図3及び図4に示すように、各第1チップ15は、周方向において等間隔で配置される。各第1チップ15どうしの間隔は、適宜変更可能である。
図5に示すように、各第1チップ15は、軸方向における本体部14の中心線14aと重なる。各第1チップ15の一部は、第1側面14Pに露出している。各第1チップ15の一部は、軸方向において第1側面14Pから突出している。各第1チップ15は、第2側面14Qに露出していない。
各第1チップ15は、図5に示すように、外周面用刃部31、側面用刃部32及び段差用刃部33を有する。外周面用刃部31は、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1の切削に用いられる。外周面用刃部31は、軸方向と略平行に設けられる。側面用刃部32は、第1カウンタウェイトCW1の側面S5の切削に用いられる。側面用刃部32は、軸方向と略垂直に設けられる。段差用刃部33は、第2ジャーナルスラストJS2の段差S4の切削に用いられる。段差用刃部33は、外周面用刃部31と側面用刃部32とに連なる。段差用刃部33は、段差S4に適した角度で湾曲又は屈曲している。段差用刃部33の下端部は、外周面用刃部31の軸方向一端部と重なっていてもよい。段差用刃部33の上端部は、側面用刃部32の下端部と重なっていてもよい。
各第2チップ16は、本体部14の内周面14Sに取り付けられる。各第2チップ16は、ねじなどの固定具によって着脱可能である。各第2チップ16は、扁平な略直方体状に形成される。各第2チップ16は、周方向に対して略垂直に縦置きされる。第2チップ16の個数は適宜変更可能である。
図3及び図4に示すように、各第2チップ16は、周方向において等間隔で配置される。各第2チップ16どうしの間隔は、適宜変更可能である。各第2チップ16は、周方向において各第1チップ15と交互に配置される。
図5に示すように、各第2チップ16は、軸方向における本体部14の中心線14aと重ならない。各第2チップ16は、本体部14のうち第2カッタ23側に偏在している。各第2チップ16は、第1側面14Pに露出していない。各第2チップ16は、第2側面14Qに露出している。ただし、各第2チップ16は、軸方向において第2側面14Qから突出していない。
図5に示すように、各第2チップ16の先端部16aは、軸心AXを中心とする径方向において第1チップ15よりも突出している。本実施形態では、各第2チップ16が本体部14の内周面14Sに取り付けられているため、各第2チップ16の先端部16aは、第1チップ15よりも内側に突出している。
各第2チップ16は、図5に示すように、溝用刃部34及び側面用刃部35を有する。溝用刃部34は、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1の軸方向一端部における溝S2の形成に用いられる。溝用刃部34は、溝S2に適した角度で湾曲又は屈曲している。側面用刃部35は、第3ジャーナルスラストJS3の側面S3の切削に用いられる。側面用刃部35は、溝用刃部34から上方に連なっており、軸方向と略垂直に設けられる。側面用刃部35は、本体部14の第2側面14Qと面一に設けられる。側面用刃部35の下端部は、溝用刃部34の上端部と重なっていてもよい。
次に、第2カッタ23の構成について説明する。図1に示したように、第2カッタ23は、本体部24、複数の第1チップ25及び複数の第2チップ26を有する。
第2カッタ23の本体部24は、第1カッタ13の本体部14と同じ構成を有する。
第2カッタ23の第1チップ25は、第1カッタ13の第1チップ15と同様、外周面用刃部31、側面用刃部32及び段差用刃部33を有する。第1チップ25の側面用刃部32は、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1の切削に用いられる。第1チップ25の側面用刃部32は、第2カウンタウェイトCW2の側面S5の切削に用いられる。段差用刃部33は、第3ジャーナルスラストJS3の段差S4の切削に用いられる。
第2カッタ23の第2チップ26は、第1カッタ13の第2チップ16と同様、溝用刃部34及び側面用刃部35を有する。第2チップ26の溝用刃部34は、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1の軸方向他端部における溝S2の形成に用いられる。第2チップ26の側面用刃部35は、第2ジャーナルスラストJS2の側面S3の切削に用いられる。
(第1カッタ13と第2カッタ23によるミーリング加工)
次に、第1カッタ13と第2カッタ23によるワーク2のミーリング加工について図面を参照しながら説明する。以下においては、第1ピンジャーナルPJ1周辺のミーリング加工を例に挙げて説明する。
まず、図6に示すように、未加工状態のワーク2を準備する。ワーク2には、第1ピンジャーナルPJ1、第1カウンタウェイトCW1及び第2カウンタウェイトCW2のおおよその外形が形成されている。
次に、図7に示すように、第1カッタ13を第1ピンジャーナルPJ1の側方に移動させて、第1チップ15の側面用刃部32によって、第1カウンタウェイトCW1の側面S5を切削するとともに、第1チップ15の段差用刃部33によって、第2ジャーナルスラストJS2の段差S4を切削する。
次に、図8に示すように、第2カッタ23を第1ピンジャーナルPJ1の側方に移動させて、第1チップ25の側面用刃部32によって、第2カウンタウェイトCW2の側面S5を切削するとともに、第1チップ25の段差用刃部33によって、第3ジャーナルスラストJS3の段差S4を切削する。
次に、図9に示すように、第2カッタ23を第1ピンジャーナルPJ1の側方に位置させたまま、第1チップ25の外周面用刃部31によって、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1の片側を切削し、第2チップ26の側面用刃部35によって、第2ジャーナルスラストJS2の側面S3を切削し、さらに、第2チップ26の溝用刃部34によって、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1の軸方向一端部に溝S2を形成する。
次に、図10に示すように、第1カッタ13を第1ピンジャーナルPJ1の側方に移動させて、第1チップ15の外周面用刃部31によって、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1の残りを切削し、第2チップ16の側面用刃部35によって、第3ジャーナルスラストJS3の側面S3を切削し、さらに、第2チップ16の溝用刃部34によって、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1の軸方向他端部に溝S2を形成する。
以上によって、第1ピンジャーナルPJ1周辺のミーリング加工が完了する。
(特徴)
(1)本実施形態に係る第1カッタ13は、環状の本体部14と、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1を切削するための第1チップ15と、第1ピンジャーナルPJ1の外周面S1に溝S2を形成するための第2チップ16とを有する。第1チップ15と第2チップ16は、それぞれ本体部14の内周面14Sに取り付けられる。
このような第1カッタ13によれば、ピンジャーナルPJ1の外周面S1の切削と溝S2の形成とを片側ずつ行うことができる。そのため、ピンジャーナルPJ1の幅が異なるクランクシャフト2aを作製する場合や、ピンジャーナルPJとメインジャーナルMJとの幅が異なる場合であっても、第1カッタ13を交換せずにミーリング加工することができる。従って、第1カッタ13を用いればカッタ交換の必要がないため、ミーリング加工の作業効率を向上させることができる。
(2)本実施形態に係る第1カッタ13において、第1チップ15は、第1カウンタウェイトCW1の側面S5を切削するための側面用刃部32を有する。
従って、第1カッタ13によって、第1カウンタウェイトCW1の側面S5の切削を行うことができるため、ミーリング加工の作業効率をより向上させることができる。
(3)本実施形態に係る第1カッタ13において、第1チップ15は、第1カウンタウェイトCW1の側面S5に第2ジャーナルスラストJS2の段差S4を形成するための段差用刃部33を有する。
従って、第1カッタ13によって、第2ジャーナルスラストJS2の段差S4の切削を行うことができるため、ミーリング加工の作業効率をさらに向上させることができる。
(4)本実施形態に係る第1カッタ13において、第2チップ16は、第3ジャーナルスラストJS3の側面S3を切削するための側面用刃部35を有する。
従って、第1カッタ13によって、第3ジャーナルスラストJS3の側面S3の切削を行うことができるため、ミーリング加工の作業効率をさらに向上させることができる。
(他の実施形態)
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
上記実施形態では、第1チップ15と第2チップ16が本体部14の内周面14Sに取り付けられた内刃式の第1カッタ13の構成について説明したが、第1チップ15と第2チップ16は本体部14の外周面14Tに取り付けられていてもよい。すなわち、本発明に係るカッタは、内刃式だけでなく外刃式のカッタにも適用することができる。
上記実施形態に係る第1カッタ13では、複数の第1チップ15が第1側面14P側に露出し、かつ、複数の第2チップ16が第2側面14Q側に露出することとしたが、第1チップ15と第2チップ16の取付け位置は逆でもよい。すなわち、複数の第1チップ15が第2側面14Q側に露出し、かつ、複数の第2チップ16が第1側面14P側に露出していてもよい。この場合、第2カッタ23は、第1カッタ13と同じ構成にするとともに、第1カッタ13を180度反転させた状態で取り付ければよい。
上記実施形態では、第1カッタ13と第2カッタ23による第1ピンジャーナルPJ1周辺のミーリング加工について説明したが、第1カッタ13と第2カッタ23によるミーリング加工は、第1ピンジャーナルPJ1周辺だけでなく、各ピンジャーナルPJ周辺と各メインジャーナルMJ周辺のいずれにおいても行うことができる。
上記実施形態では、第1カッタ13が第1チップ15と第2チップ16を有することとしたが、図11に示すように、第1カッタ13は第1チップ15’と第2チップ16と第3チップ17を有していてもよい。第1チップ15’は、径方向において、第3チップ17よりも突出している。第3チップ17は、軸方向において第2カッタ16の反対側に配置される。第3チップ17は、軸方向における本体部14の中心線14aと重ならない。第3チップ17は、上記実施形態に係る第1チップ15に形成されていた側面用刃部32と段差用刃部33とを有しており、第1チップ15’は外周面用刃部31のみを有している。このように、第1カッタ13に第3チップ17を設けることによって、第1チップ15’にかかる負荷を低減させることができるため、第1カッタ13の使用寿命を長期化することができる。
上記実施形態では、図7〜図10を参照しながら第1ピンジャーナルPJ1周辺のミーリング加工について説明したが、ミーリング加工の順序はこれに限られるものではない。図7の工程の後に図9の工程が行われ、かつ、図8の工程の後に図10の工程が行われる限り、図7〜図10の各工程の順番は入れ替えることができる。例えば、図7→図9→図8→図10の順序、図7→図8→図10→図9の順序、図8→図7→図9→図10の順序、図8→図7→図9→図10の順序のいずれであってもよい。
1 クランクシャフトミラー
2 クランクシャフト素材(ワーク)
2a クランクシャフト
10 カッタユニット
11 第1カッタユニット
12 第1アダプタ
13 第1カッタ
14 本体部
14S 内周面
14T 外周面
15 第1チップ
16 第2チップ
21 第2カッタユニット
22 第2アダプタ
23 第2カッタ
24 本体部
25 第1チップ
26 第2チップ
S1 ジャーナルの外周面
S2 ジャーナルの外周面の溝
S3 ジャーナルスラストの側面
S4 ジャーナルスラストの段差
S5 カウンタウェイトの側面
AX 軸心
MJ メインジャーナル
PJ ピンジャーナル
CW カウンタウェイト
JS ジャーナルスラスト

Claims (13)

  1. ジャーナルと前記ジャーナルに連結されるカウンタウェイトとを有するクランクシャフト素材をミーリング加工するためのカッタであって、
    所定の軸心を中心とする環状の本体部と、
    前記本体部の周面に取り付けられ、前記ジャーナルの外周面を切削するための第1チップと、
    前記本体部の前記周面に取り付けられ、前記ジャーナルの前記外周面に溝を形成するための第2チップと、
    を備えるカッタ。
  2. 前記周面の平面視において、前記第1チップは、前記軸心に平行な軸方向における前記本体部の中心線と重なり、
    前記周面の平面視において、前記第2チップは、前記軸方向における前記本体部の前記中心線から離れている、
    請求項1に記載のカッタ。
  3. 前記第1チップは、前記ジャーナルの前記外周面を切削するための外周面用刃部を有し、
    前記第2チップは、前記ジャーナルの前記外周面に前記溝を形成するための溝用刃部を有する、
    請求項1又は2に記載のカッタ。
  4. 前記第1チップは、前記カウンタウェイトの側面を切削するための側面用刃部を有する、
    請求項3に記載のカッタ。
  5. 前記第1チップは、前記ジャーナルと前記カウンタウェイトの間に設けられるジャーナルスラストの段差を形成するための段差用刃部を有する、
    請求項4に記載のカッタ。
  6. 前記第2チップは、前記ジャーナルスラストの側面を切削するための側面用刃部を有する、
    請求項5に記載のカッタ。
  7. 前記本体部の周面に取り付けられ、前記カウンタウェイトの側面を切削するための第3チップを備え、
    前記第3チップは、前記カウンタウェイトの側面を切削するための側面用刃部を有する、
    請求項3に記載のカッタ。
  8. 前記第3チップは、前記カウンタウェイトの前記側面に段差を形成するための段差用刃部を有する、
    請求項7に記載のカッタ。
  9. 前記第1チップは、前記軸心を中心とする径方向において、前記第3チップよりも突出している、
    請求項8に記載のカッタ。
  10. 前記第2チップの先端部は、前記軸心を中心とする径方向において、前記第1チップよりも突出している、
    請求項1乃至9のいずれかに記載のカッタ。
  11. 前記第1チップを含む複数の第1チップと、
    前記第2チップを含む複数の第2チップと、
    を備え、
    前記複数の第1チップと前記複数の第2チップは、前記軸心を中心とする周方向において交互に配置されている、
    請求項1乃至10のいずれかに記載のカッタ。
  12. 請求項1乃至11のいずれかに記載の第1カッタと、
    前記第1カッタを支持する第1アダプタと、
    請求項1乃至11のいずれかに記載の第2カッタと、
    前記第2カッタを支持する第2アダプタと、
    を備え、
    前記第1カッタの前記第2チップは、前記第2カッタと対向し、
    前記第2カッタの前記第2チップは、前記第1カッタと対向する、
    クランクシャフトミラー。
  13. 環状の本体部の周面に取り付けられた第1チップによって、クランクシャフト素材の外周面を切削する工程と、
    前記本体部の前記周面に取り付けられた第2チップによって、前記クランクシャフト素材の前記外周面に溝を形成する工程と、
    を備えるクランクシャフトの製造方法。
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