JP2000135602A - 曲面切削方法及びピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削工具を移動させる移動装置の送り機構の
バックラッシュを実質的に排除して切削加工精度の向
上、及び加工コストの低減を図るようにした曲面切削装
置を提供する。 【解決手段】 軸端に設けられたワーク支持手段６によ
りワーク６０を支持して回転させる主軸４と、主軸４に
平行なＺ軸方向及びこのＺ軸と水平面内で直交するＸ軸
方向に夫々送り機構を介して移動可能な移動装置１５
と、移動装置１５に設けられて回転するワーク６０の被
切削面６０ｂ’を所要の曲面に切削する切削工具１２と
を備えた曲面切削装置１において、移動装置１５の少な
くともＸ軸の一側方向に荷重を付与してＸ軸方向の送り
機構のバックラッシュを除去する押圧手段２０を設けた
構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曲面切削方法及び
曲面切削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両の空調装置の冷媒を圧縮す
るコンプレッサとして図５に示すような回転斜板式コン
プレッサがある。この回転斜板式コンプレッサ５１は、
ハウジング５２にシリンダ５３が複数例えば、周方向に
５個等配されており、各シリンダ５３にピストン５４が
往復動可能に嵌挿されている。一方、駆動軸５５に斜板
５６が設けられており、この斜板５６は、周縁部が各ピ
ストン５４の中央に設けられた凹部５４ａに遊嵌され、
その両端面が半球状のスペーサ５７、５７を介して凹部
５４ａの両端面に形成されている半球面状の係合凹部５
４ｂ、５４ｂに係合されている。斜板５６は、駆動軸５
５と共に回転して各ピストン５４を往復動させる。これ
により、駆動軸５５が１回転する間に各ピストン５４が
１往復動されて冷媒ガスを各２回圧縮する。

【０００３】ところで、ピストン５４の係合凹部５４
ｂ、５４ｂの曲面の切削加工は、図６に示すように凹部
５４ａからボールカッタ６１を挿入し（Ｚ軸方向）、当
該ボールカッタ６１を回転させながら矢印Ｘ、又はＸ’
方向に移動させて端面を切削して所要の曲面の係合凹部
５４ｂ、５４ｂに加工する。この場合、凹部５４ａの開
口幅がボールカッタ６１の外径よりも大きいことが必要
である。また、図７に示すようにピストン６０の凹部６
０ａの開口幅が狭い場合には、短軸が凹部６０ａの開口
幅よりも僅かに小さい回転楕円体形状（ラグピーボール
状）のカッタ６２により係合凹部６０ｂ、６０ｂを切削
加工する。

【０００４】或いは、図８に示すようにワークとしての
ピストン６０を主軸台の主軸にチャック（共に図示せ
ず）を介して装着して回転させ、一方、バイト６３を設
けた移動装置（図示せず）を前記主軸の軸方向に平行な
Ｚ軸方向及びこのＺ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に
移動させて所要の曲面の係合凹部６０ｂ、６０ｂを切削
加工する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボール
カッタ６１、６２により係合凹部５４ｂ、６０ｂを切削
加工する場合、これらのボールカッタ６１、６２を球面
転写するため真円度は、カッタ６１、６２の精度に依存
する。また、ボールカッタ６１、６２が摩耗してその外
径が小さくなるとこれに伴い係合凹部５４ｂ、６０ｂの
大きさが小さくなってしまう。このため、ボールカッタ
６１、６２を頻繁に交換することが必要となり、コスト
アップの要因となると共に、作業性が低下する等の問題
がある。

【０００６】また、切削工具としてバイト６３を使用し
た場合には、ボールカッタを使用した場合のような球面
転写や摩耗等の問題を排除することは可能であるが、移
動装置を駆動するためのボールねじ等を使用した送り機
構のバックラッシュにより切削面に段差が発生するとい
う問題がある。即ち、図８において係合凹部６０ｂを切
削する場合、切削開始位置Ｐａから切削終了位置Ｐｂま
でバイト６３を矢印Ｚ方向に移動させ、且つ切削開始位
置Ｐａから中心位置Ｐｃまで矢印Ｘ方向にバイト６３を
移動させ、当該中心位置Ｐｃにおいて矢印Ｘ’方向にバ
イト６３を移動させながら切削終了位置Ｐｂまで切削加
工を行う。このため、バイト６３の移動方向がＸ方向に
向かう単調増加方向から逆方向のＸ’方向に向かう単調
減少方向に変化する際に移動装置を駆動する送り機構の
バックラッシュにより、係合凹部６０ｂの中心位置Ｐｃ
近傍の切削面に段差が発生する。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、切削工具を移動させる移動装置の送り機構のバック
ラッシュを実質的に排除して切削加工精度の向上、及び
加工コストの低減を図るようにした曲面切削方法及び曲
面切削装置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】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、軸端に設けられたワーク支持手
段によりワークを保持して回転させる主軸の軸方向に平
行なＺ軸方向及びこのＺ軸と水平面内で直交するＸ軸方
向に夫々送り機構を介して移動する移動装置に設けられ
た切削工具により前記主軸に装着されて回転するワーク
の被切削面を所要の曲面に切削する曲面切削方法におい
て、前記移動装置の少なくともＸ軸の一側方向に荷重を
付与して前記送り機構の前記Ｘ軸方向のバックラッシュ
を除去することを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明では、軸端に設けられたワ
ーク支持手段によりワークを保持して回転させる主軸
と、前記主軸の軸方向に平行なＺ軸方向及びこのＺ軸と
水平面内で直交するＸ軸方向に夫々送り機構を介して移
動可能な移動装置と、前記移動装置に設けられて前記回
転するワークの被切削面を所要の曲面に切削する切削工
具とを備えた曲面切削装置において、前記移動装置の少
なくとも前記Ｘ軸の一側方向に荷重を付与して前記Ｘ軸
方向の送り機構のバックラッシュを除去する押圧手段を
設けたことを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明では、前記押圧手段は、索
体を介して前記Ｘ軸テーブルに取り付けられた錘体であ
ることを特徴とする。ワークを主軸に装着して回転させ
ると共に、主軸に平行なＺ軸方向及びこのＺ軸と水平面
内で直交するＸ軸方向に夫々送り機構を介して移動する
移動装置に設けた切削工具により、前記主軸に装着され
て回転するワークの被切削面を所要の曲面に切削する。
前記移動装置は、Ｘ軸の一側方向に荷重を付与されてい
ることで、当該Ｘ軸方向における送り機構のバックラッ
シュが除去され、切削開始位置から切削終了位置まで切
削具をＺ軸方向に移動させながら、且つ前記切削開始位
置から所定位置までＸ軸方向に単調増加又は単調減少さ
せて曲面を切削し、前記所定位置から前記切削終了位置
までＸ軸方向に単調減少させて切削する際に、前記所定
位置近傍において被切削面に段差が発生することを防止
する。

【００１１】また、押圧手段として錘体を用いること
で、簡単な構成で移動装置にＸ軸の一側方向に荷重を付
与することができ、安価な構造とすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
より詳細に説明する。図１は、本発明に係る曲面切削装
置の概略構成を示す平面図である。図１において、曲面
切削装置１は、本体２上に配設された主軸台３、主軸台
３に回転自在に軸支された主軸４、主軸４を回転駆動す
る主軸モータ５、主軸４の先端に装着固定されてワーク
を支持するチャック（ワーク支持手段）６、本体２上に
配設され主軸４のチャック６と対向して配置されバイト
ホルダ（刃物台）１１を移動させる移動装置１５、移動
装置１５に設けられて当該移動装置１５の送り機構のバ
ックラッシュを除去する押圧手段２０、図示しないＣＮ
Ｃ制御装置等により構成されている。

【００１３】移動装置１５は、主軸３の軸方向（Ｚ軸方
向）に進退可能に配設されたＺ軸テーブル１６、Ｚ軸テ
ーブル１６上に配設され、主軸３の軸方向（Ｚ軸方向）
と水平面内で直交するＸ軸方向に移動可能なＸ軸テーブ
ル１７、Ｚ軸テーブル１６を送り機構例えば、ボールね
じ（図示せず）を介して駆動する駆動用モータ１８、Ｘ
軸テーブル１７をボールねじ（図示せず）を介して駆動
する駆動用モータ１９、及びＸ軸テーブル１７をＸ軸の
一側方向例えば、Ｘ’方向に常時押圧力を付与する押圧
手段２０等により構成されている。Ｚ軸テーブル１６の
駆動用モータ１８、及びＸ軸テーブル１６の駆動用モー
タ１９は、夫々制御装置（図示せず）により送り速度、
送り量等が制御される。

【００１４】バイトホルダ１１は、Ｘ軸テーブル１７に
配設されており、主軸４に装着されているチャック６と
対向可能とされ、バイト（切削工具）１２が着脱可能に
装着されている。そして、バイト１２は、Ｚ軸テーブル
１６、Ｘ軸テーブル１７によりチャック６に装着された
ワークに対して水平面内でＺ軸方向及びＸ軸方向に自由
に移動可能とされている。

【００１５】図１及び図２に示すように押圧手段２０
は、本体１の一側例えば、Ｘ軸テーブル１７の基端側上
面にＺ軸方向に沿って配設されたガイドレール２１、基
端がガイドレール２１にＺ軸方向に摺動可能に支持され
たアーム２２、アーム２２の先端に回転自在に軸支され
たプーリ２３、プーリ２３に掛回され、一端がＸ軸テー
ブル１７の基端に連結されたワイヤロープ２４、ワイヤ
ロープ２４の他端に垂設された錘体２５等により構成さ
れている。錘体２５は、Ｘ軸テーブル１７に常時Ｘ’方
向に荷重Ｆを付与して当該Ｘ軸テーブル１７の送り機構
である送りねじのバックラッシュを除去している。

【００１６】前記ＣＮＣ制御装置は、操作盤（図示せ
ず）により円弧補間切削法による補間半径、その中心位
置座標、切削開始位置座標等の切削条件を入力すると、
主軸４の回転速度、Ｚ軸テーブル１６、Ｘ軸テーブル１
７の各送り速度等を自動制御する。次に、上記構成の曲
面切削装置の作用と共に、切削方法を説明する。

【００１７】ワークとしては、例えば、図７に示すピス
トン６０とし、係合凹部６０ｂの曲面を切削加工する場
合について説明する。尚、凹部６０ａの両側に対向して
形成される係合凹部６０ｂ、６０ｂは、各中心線が凹部
６０ａの中心線Ｏと一致しており、この中心線Ｏを回転
中心とする球面の一部とされている。図３に示すように
ピストン６０は、凹部６０ａの中心線Ｏを主軸４の回転
中心（Ｚ軸）に一致してチャック６に装着される。ピス
トン６０は、前工程で所要の削り代を残して粗切削加工
が施されて切削曲面としての係合凹部６０ｂ’、６０
ｂ’が形成されている。次いで、主軸４が回転駆動さ
れ、ピストン６０が矢印のように回転される。そして、
バイト１２が従来公知の円弧補間切削法により、Ｘ−Ｚ
軸平面の円弧状に沿ってＸ軸及びＺ軸方向に送られる。
即ち、補間半径、その中心位置座標、切削開始位置を前
述したＣＮＣ制御装置に入力すると、円弧補間演算が実
行され、バイト１２の円弧状の各位置座標におけるＸ軸
及びＺ軸の各送り量が順次求められる。そして、求めた
送り量に応じて、Ｚ軸テーブル１６及びＸ軸テーブル１
７の各駆動用モータ１８、１９を駆動して設定したＸ−
Ｚ平面の円弧に沿ってバイト１２が送られていくことに
なる。

【００１８】Ｘ軸テーブル１７は、錘体２５により常時
Ｘ’方向に荷重Ｆを付与されて送り機構である送りねじ
のバックラッシュが除去されており、係合凹部６０ｂの
精度不良が解消される。即ち、Ｘ軸テーブル１７は、バ
イト１２が係合凹部６０ｂ’のＸ軸方向の切削開始位置
Ｐａから係合凹部６０ｂ’の中心位置ＰｃまでＸ方向に
単調増加しながら移動して切削し、当該中心位置Ｐｃか
らＸ’方向に単調減少しながら切削終了位置Ｐｂまで移
動して切削する。このとき、Ｘ軸テーブル１７は、錘体
２５によりＸ’方向に荷重Ｆで常時引っ張られているこ
とで、前記送りねじによるバックラッシュが除去されて
おり、前記単調増加から単調減少に変化する際に係合凹
部６０ｂの中心位置Ｘｃ近傍における切削不良が除去さ
れる。これにより、係合凹部６０ｂが高精度に切削加工
される。

【００１９】尚、上記実施例では、切削曲面として凹曲
面を形成する場合について記述したが、切削曲面が単調
増加から単調減少に変化するような凸曲面についても同
様に高精度に切削することができる。即ち、切削曲面が
単調増加又は単調減少から単調減少又は単調増加に変化
するような曲面の切削加工を高精度に行うことができ
る。

【００２０】尚、上記実施例においては、Ｘ軸テーブル
１７の送り機構のバックラッシュを除去するための押圧
手段として錘体２５を使用した場合について記述した
が、これに限るものではなく、図４に示すようにＸ軸テ
ーブル１７の基端に摩擦板３０を設け、駆動ロール３１
と従動ロール３２とにより挟持し、駆動ロール３１によ
り常時一側方向例えば、Ｘ’方向に押圧力（荷重）を付
与するようにしてもよい。或いは、単動油圧シリンダ、
バネ等によりＸ軸テーブル１７に常時一側方向例えば、
Ｘ’方向に押圧力を付与するようにしてもよい。

【００２１】また、上記実施例では、移動装置１５のＸ
軸テーブル１７について一側方向（Ｘ’方向）に押圧力
を付与して当該Ｘ軸テーブル１７の送り機構のバックラ
ッシュを除去するようにしたが、Ｚ軸テーブル１６につ
いても適用しても良い。移動装置１５のＸ軸方向、Ｚ軸
方向の各送り機構のバックラッシュを取り除くことによ
り、各種の切削曲面の精度の向上を図ることが可能とな
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ワー
クを主軸台の主軸に装着して回転させると共に、主軸に
平行なＺ軸方向及びこのＺ軸と水平面内で直交するＸ軸
方向に夫々送り機構を介して移動する移動装置は、Ｘ軸
の一側方向に荷重を付与されていることで、当該Ｘ軸方
向における送り機構のバックラッシュが除去され、切削
開始位置から切削終了位置まで切削具をＺ軸方向に移動
させながら、且つ前記切削開始位置から所定位置までＸ
軸方向に単調増加又は単調減少させて曲面を切削し、前
記所定位置から前記切削終了位置までＸ軸方向に単調減
少又は単調増加させて切削する際に、前記所定位置近傍
において前記被切削面に段差が発生することが防止さ
れ、曲面加工を精度良く行うことが可能となる。

【００２３】また、押圧手段として錘体を用いること
で、簡単な構成で移動装置にＸ軸の一側方向に荷重を付
与することができ、安価な構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る曲面切削装置の概略構成を示す平
面図である。

【図２】図１に示す曲面切削装置の押圧手段の側面図で
ある。

【図３】図１に示す曲面切削装置の主軸に装着したワー
クとバイトとの関係を示す説明図である。

【図４】本発明に係る押圧手段の他の実施例を示す説明
図である。

【図５】回転斜板式コンプレッサの説明図である。

【図６】図５に示すコンプレッサのピストンの係合凹部
の切削加工方法を示す説明図である。

【図７】コンプレッサの他の形状のピストンの係合凹部
の切削加工方法を示す説明図である。

【図８】図７に示すピストンの係合凹部の他の切削加工
方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 曲面切削装置 ２ 本体 ３ 主軸台 ４ 主軸 ５、１８、１９ 駆動用モータ ６ チャック １１ バイトホルダ（刃物台） １２ バイト（切削工具） １５ 移動台 １６ Ｚ軸テーブル １７ Ｘ軸テーブル ２０ 押圧手段 ２５ 錘体

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１月１７日（２０００．１．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 曲面切削方法及びピストン

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転斜板式コンプ
レッサにおけるピストンの回転する斜板の両面に設けた
半球状のスペーサと夫々係合する凹部の凹曲面の切削加
工に好適な曲面切削方法及びピストンに関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、回転斜板式コンプレッサのピストンにおける斜板側
の半球状のスペーサと係合する凹曲面をバイトにより切
削して加工精度の向上、及び加工コストの低減を図るよ
うにした曲面切削方法及びピストンを提供することを目
的とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明では、回転斜板式コンプレッサの回転す
る斜板の両面に夫々設けられた半球状のスペーサと夫々
係合する凹部が離隔対向して形成されたピストンの前記
凹部を形成する曲面切削方法であって、主軸の軸端に設
けられたワーク支持手段により前記ワークを前記対向す
る凹部の中心を前記主軸の回転中心に一致させて装着し
て回転させ、前記主軸の軸方向に平行なＺ軸方向及びこ
のＺ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に移動可能な且つ
少なくとも前記Ｘ軸方向のバックラッシュが除去された
移動装置に設けたバイトにより前記主軸に装着されて回
転するピストンの凹部を所要の凹曲面に切削することを
特徴とする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】請求項２の発明では、請求項１に記載の曲
面切削方法により形成したピストンであって、前記凹部
が前記回転中心周りに球面をなしていることを特徴とす
る。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】回転斜板式コンプレッサのピストンを切削
装置の主軸に装着して回転させると共に、主軸に平行な
Ｚ軸方向及びこのＺ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に
夫々移動可能な移動装置の少なくともＸ軸方向のバック
ラッシュを除去しながら、前記移動装置に設けたバイト
により前記ピストンの凹部を切削して凹曲面を形成す
る。前記移動装置は、Ｘ軸方向におけるバックラッシュ
が除去され、切削開始位置から切削終了位置まで前記バ
イトをＺ軸方向に移動させながら、且つ前記切削開始位
置から所定位置までＸ軸方向に単調増加させて凹曲面を
切削し、前記所定位置から前記切削終了位置までＸ軸方
向に単調減少させて凹曲面を切削する際に、前記所定位
置近傍において凹曲面に段差が発生することを防止す
る。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】削除

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
より詳細に説明する。図１は、本発明に係る曲面切削方
法を実施するための曲面切削装置の概略構成を示す平面
図である。図１において、曲面切削装置１は、本体２上
に配設された主軸台３、主軸台３に回転自在に軸支され
た主軸４、主軸４を回転駆動する主軸モータ５、主軸４
の先端に装着固定されてワークを支持するチャック（ワ
ーク支持手段）６、本体２上に配設され主軸４のチャッ
ク６と対向して配置されバイトホルダ（刃物台）１１を
移動させる移動装置１５、移動装置１５に設けられて当
該移動装置１５の送り機構のバックラッシュを除去する
押圧手段２０、図示しないＣＮＣ制御装置等により構成
されている。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、回転
斜板式コンプレッサの回転する斜板の両面に夫々設けら
れた半球状のスペーサと夫々係合する凹部が離隔対向し
て形成されたピストンの前記凹部を形成する曲面切削方
法であって、主軸の軸端に設けられたワーク支持手段に
より前記ワークを前記対向する凹部の中心を前記主軸の
回転中心に一致させて装着して回転させ、前記主軸の軸
方向に平行なＺ軸方向及びこのＺ軸と水平面内で直交す
るＸ軸方向に移動可能な且つ少なくとも前記Ｘ軸方向の
バックラッシュが除去された移動装置に設けたバイトに
より前記主軸に装着されて回転するピストンの凹部を所
要の凹曲面に切削することで、前記凹曲面に段差が発生
することが防止され、曲面加工を精度良く行うことが可
能となると共に加工コストの低減が図られる。請求項２
では、請求項１に記載の曲面切削方法によりピストンの
凹部を形成することで、加工精度の高い凹部を有するピ
ストンのコストの低減を図ることが可能となる。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】削除

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】本発明に係る曲面切削方法を実施するための曲
面切削装置の概略構成を示す平面図である。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】図１に示す押圧手段の他の例を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸端に設けられたワーク支持手段により
   ワークを保持して回転させる主軸の軸方向に平行なＺ軸
   方向及びこのＺ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に夫々
   送り機構を介して移動する移動装置に設けられた切削工
   具により前記主軸に装着されて回転するワークの被切削
   面を所要の曲面に切削する曲面切削方法において、 前記移動装置の少なくともＸ軸の一側方向に荷重を付与
   して前記送り機構の前記Ｘ軸方向のバックラッシュを除
   去することを特徴とする曲面切削方法。
2. 【請求項２】 軸端に設けられたワーク支持手段により
   ワークを保持して回転させる主軸と、 前記主軸の軸方向に平行なＺ軸方向及びこのＺ軸と水平
   面内で直交するＸ軸方向に夫々送り機構を介して移動可
   能な移動装置と、 前記移動装置に設けられて前記回転するワークの被切削
   面を所要の曲面に切削する切削工具とを備えた曲面切削
   装置において、 前記移動装置の少なくとも前記Ｘ軸の一側方向に荷重を
   付与して前記Ｘ軸方向の送り機構のバックラッシュを除
   去する押圧手段を設けたことを特徴とする曲面切削装
   置。
3. 【請求項３】 前記押圧手段は、索体を介して前記Ｘ軸
   テーブルに取り付けられた錘体であることを特徴とする
   請求項２に記載の曲面切削装置。