JP2000135659A - リング状被加工物の回転加工装置 - Google Patents

リング状被加工物の回転加工装置

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剛 神山
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勝也 立光
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄肉のリング状被加工物であっても偏肉させ
ることなく精度良く加工できるリング状被加工物の回転
加工装置を提供する。 【解決手段】 チャックにより把持されたインロー状ハ
ウジング11内にリング状の被加工物12を収納すると
共に、外周加圧ローラ26によって被加工物12を回転
中心方向に押圧することで内壁面11aに押し付け、且
つ側面加圧ロール17によって被加工物12をインロー
状ハウジング11側に押圧する。主軸の回転により被加
工物13をチャックと一体に回転させ、外周加圧ローラ
26に対面する被加工物13の内側面で加工ツール20
により加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄肉軸受等の被加
工物を旋盤装置等を用いて旋削加工、或いは研削加工す
る薄肉被加工物の回転加工装置に関し、特に薄肉の被削
物を高精度で加工する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、リング状の被加工物に対して旋
削加工や研削加工を行うには、例えば図8及び図9に示
す回転加工装置51が用いられる。図8の回転加工装置
51は一般的な普通旋盤であり、ベッド52上に設けら
れた主軸台53と、刃物台55と、芯押台56とを備え
ている。主軸台53にはコレットチャックであるチャッ
ク54が取り付けられ、リング状の被加工物58をチャ
ック爪57によりチャッキングしている。刃物台55
は、工具59を図9に示す矢印X,Y方向に位置制御可
能に構成されており、被加工物58を旋削するバイト5
9が装着される。尚、研削加工を行う場合はバイト59
の代わりに図示しない砥石等が装着された構成となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の回転加工装
置51にあっては、被加工物を把持、解放する際、チャ
ック爪57を手動により、又は油圧、空圧等を駆動源と
してチャック径方向に収縮・拡径動作させて行ってい
る。そのため、被加工物が中実形状、若しくは十分に剛
性を有した厚肉のリング状である被加工物に対しては、
チャッキングによる被加工物の変形は特に問題にならな
いが、チャッキングに対して剛性が十分でない薄肉のリ
ング状の被加工物58に対しては、チャック爪57によ
る押圧力によって被加工物58が図10に示すように変
形する。即ち、チャック爪57の当接位置では内側に変
形し、チャック爪57間では外側に変形する。図示の被
加工物58を旋削加工する場合は、被加工物58の内側
面にバイト59を当接させて旋削することになるが、前
述のように変形すると、加工後の形状が肉圧不均一とな
り、所謂、偏肉となってしまう。そこで、被加工物の変
形を少なくするためにチャッキング力を弱めたり、収縮
ヤトイ等を用いて加工する必要があった。
【0004】しかしながら、このような従来の加工方法
では、主軸回転中心と外径間距離と加工ツール(バイ
ト)の位置により偏肉精度が決定されるため、被加工物
の変形と偏心による影響が大きくなる。また、チャック
爪、収縮ヤトイの収縮力を弱めても変形と偏心の影響を
押さえることは困難であり、且つ、チャッキング力が小
さいためにチャック爪55と被加工物58とがスリップ
(ワークスリップ)して、被加工物に十分な回転トルク
を伝達できなくなる。このことは、研削加工についても
同様である。
【0005】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
で、薄肉のリング状被加工物であっても偏肉させること
なく精度良く加工できるリング状被加工物の回転加工装
置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的達成のための本
発明に係るリング状被加工物の回転加工装置は、被加工
物をチャックを介して主軸に取り付け回転させると共
に、加工ツールによりリング状被加工物の内周面を加工
するリング状被加工物の回転加工装置において、外周部
に環状壁を形成し、前記チャックにより主軸に把持され
るインロー型ハウジングと、前記インロー型ハウジング
の環状壁内側に収納された前記被加工物に対し、その外
周面を主軸中心方向に押圧する外周加圧ロールと、前記
被加工物の前記インロー型ハウジングとは反対側の側面
を該インロー型ハウジング側に押圧する側面加圧ロール
と、を備え、前記被加工物の前記外周加圧ロールが当接
する位置の内周面側の位置で前記加工ツールにより加工
することを特徴とする。
【0007】このリング状被加工物の回転加工装置で
は、チャックによって被加工物を直にチャッキングする
のではなく、インロー型ハウジング内に被加工物を収納
して、外周加圧ロールによって被加工物をインロー型ハ
ウジングの一方の内壁面に押し付けると共に、側面加圧
ロールによって被加工物をインロー型ハウジング側に弾
性的に押し付けて、この状態で加工ツールにより加工す
る。この構成によれば、被加工物は局所的に押圧されて
掴まれことがなくなり、インロー型ハウジングの内壁面
に沿って押し付けらるため、被加工物のリング状がいび
つに変形されることを防止しつつ、外周加圧ロールの押
圧によりチャックと一体に回転させることができる。従
って、外周加圧ロールと加工ツールとの間隔を一定に保
ったまま加工することでき、被加工物の偏肉発生を防止
して高い真円度を保ちつつ精度良く加工することができ
る。
【0008】また、前記側面加圧ロールは加工中常に前
記被加工物がインロー型ハウジング側に圧接されるよう
に予圧スプリングによって付勢することが好ましい。こ
れにより、被加工物がインロー型ハウジング内で確実に
保持され、主軸回転に伴うがたつき等の振動を低減でき
る。
【0009】さらに、前記側面加圧ロールは、被加工物
への押し付け箇所を増加させることで、被加工物をより
安定して保持することができ、加工精度をより向上させ
ることができる。
【0010】そして、前記加工ツールとしてバイトを用
いることで、偏肉の極めて少なく、良好な真円度となる
高精度の旋削が行え、研削砥石を用いることで更に高精
度の旋削が行える。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る薄肉リング状
加工物の回転加工装置に対する実施の形態を図面を参照
して詳細に説明する。図1は回転加工装置の構成を示す
側面図で、図2は回転加工装置の加工状態における平面
図である。本実施形態における回転加工装置1は、図1
及び図2に示すように、ベッド3上に主軸台4、外周加
圧台5、刃物台6、及び芯押台7を搭載した構成になっ
ており、主軸台4にはチャック爪9を備えたチャック1
0が装着されて、後述するインロー型ハウジング11を
チャッキングしている。このチャック10は、図3に示
すように120°間隔でチャック爪9が設けられてい
る。
【0012】一方、芯押台7は、ベッド3上をX方向に
往復動可能な台座15と、台座15上に設けられ主軸4
側に進退自在に突出したスライド軸16と、スライド軸
16の先端部に設けられ、被加工物12の端面に転動面
が当接可能に離間して支持された1対の側面加圧ロール
17と、側面加圧ロール17を弾性的に主軸台4側に付
勢する与圧スプリング18により構成されている。
【0013】刃物台6は、図2に示すX,Y方向に移動
可能であり、取り付けられたバイト20に対し、送りや
切込みを与えるものである。
【0014】チャック10と刃物台6との間には、被加
工物12を主軸方向に直交する方向に付勢する外周加圧
台5が設けられている。この外周加圧台5は、ベッド3
上に固設された取付台21と、取付台21上で送りレバ
ー23を回転することでY方向に移動可能とし、所望の
位置で位置決め固定される送りスライド24と、送りス
ライド24の上部に固定されたロール支持部材25と、
支持部材25に回転自在に支持された1組の外周加圧ロ
ール26とを備えている。
【0015】即ち、被加工物12は、図3に示すように
インロー型ハウジング11の内側面に側面加圧ロール1
7によって例えば上下2箇所の端面が押し付けられ、イ
ンロー型ハウジング11内に保持されている。
【0016】このインロー型ハウジング11は、図4に
示すように、外周部に環状の壁部11aを形成した環状
板であり、壁部11aの内径と被加工物12の外径との
間に隙間tを有する大きさに形成されている。
【0017】次に、上記構成の回転加工装置1により被
加工物を旋削する手順を説明する。回転加工装置1によ
り薄肉リング状の被加工物12を旋削加工するには、ま
ず、図3に示すようにチャック爪9によりインロー型ハ
ウジング11をチャッキングして、インロー型ハウジン
グ11内周側に被加工物12を挿入する。
【0018】次いで、図2に示すように、芯押台7を主
軸台4側に移動して、側面加圧ロール17が被加工物1
2の端面に近接又は当接する位置で芯押台7を固定す
る。そして、スライド軸16を主軸台4側に突出する方
向に移動・押圧し、側面加圧ロール17に所定の押圧力
を加えて被加工物12をインロー型ハウジング11内に
支持させる。このとき、予圧スプリング18によって側
面加圧ロール17から被加工物12に常に所定の押圧力
が負荷されることになり、主軸回転時に被加工物12が
振動によりがたつくことなく、被加工物12をインロー
型ハウジング11内でより確実に保持されるようにな
る。
【0019】次に、送りスライド24を主軸中心方向に
移動してインロー型ハウジング11から突出した被加工
物12の外周面に外周加圧ロール26を押し当てる。こ
のときの外周加圧ロール26の押圧力により、被加工物
12は、図5に示すように外周加圧ロール26の反対側
のインロー型ハウジング11内壁面に押し付けられ、被
加工物12外周面の一部がインロー型ハウジング11の
内壁面に当接して弾性変形する。このとき、水平軸から
例えば60゜をなす角度位置に、被加工物12に当接す
るように補助ロール13を設け、バイト20による被加
工物の内径面加工時の浮き上がりを防止する。この補助
ロール13は、外周加圧ロール26と同様に、加工時は
位置が固定され、加工終了後にアンローディングすると
きは退避するようになっている。
【0020】この状態で主軸を回転させると、チャック
10に把持されたインロー型ハウジング11の回転に伴
い、被加工物12はインロー型ハウジング11との当接
面における摩擦により共に回転駆動され、外周加圧ロー
ル26及び補助ロール13を回転させつつインロー型ハ
ウジング11と共に回転する。
【0021】そして、刃物台6の移動操作により、バイ
ト20を被加工物12の内周面で、外周加圧ロール26
に対面する位置に移動させ、切削を行う。ここで、外周
加圧ロール26が被加工物12と接する接点における面
法線上にバイト20による加工点を設けることで、外周
加圧ロール26とバイト20との間隔を被加工物12の
回転偏心等によらずに一定に保つことができ、被加工物
12の肉厚が高い精度で均一化され、偏肉の発生を防止
することができる。
【0022】このとき、外周加圧ロール26及び補助ロ
ール13による被加工物12の押圧が強すぎた場合、被
加工物12がいびつに変形して均一な円環状に旋削でき
なくなり、弱すぎる場合は、バイト20との抵抗力によ
ってスリップが発生することになる。そこで、旋削に際
しては、外周加圧ロール26及び補助ロール13の押圧
力を調整しつつ試し加工することで、偏肉が最少となる
押圧力を予め求めておき、実加工時には、求められた押
圧力に対する偏肉の特性から最適な押圧力を適宜選択し
て設定する。このときの押圧力としては、被加工物12
の外周面の約1/2がインロー型ハウジング11の内壁
面に当接する程度が好ましく、このように設定すること
が目安となる。
【0023】尚、上述の実施形態では被加工物12を上
下方向に2個の側面加圧ロール17によって押圧してい
るが、これに限定されることなく、例えば、図6に示す
ように被加工物13の側面の3か所について側面加圧ロ
ール17により押圧するように構成してもよい。この構
成は、芯押台7側に設けられる側面加圧ロール17を増
設するだけでよい。
【0024】この構成によれば、被加工物12がインロ
ー型ハウジング11内により均等に且つより大きな力で
押圧されるので、被加工物12の摩擦駆動力を増加させ
安定した回転力が得られることになり、インロー型ハウ
ジング11に伝達される主軸回転をスリップなく確実に
被加工物12に伝達することができ、スリップによる回
転力の減少、がたつき等の振動を防止でき、加工精度を
より一層向上させることができる。
【0025】尚、上述の実施形態ではバイト20による
旋削を示したが、図7に示すようにバイト12に代えて
研削砥石30を適用し、研削加工を行うように構成して
も良い。この場合においても同様な効果を得ることがで
きる。このように、本発明の回転加工装置によれば、弾
性変形しやすい薄肉リング状の被加工物を切削、研削加
工する際に特に注意が必要なる、被加工物のチャッキン
グによる変形を別段考慮することなく、また、芯出し作
業を行うことなく高精度で加工が行えるようになり、作
業効率が向上し、高品位な製品を容易に製造することが
できる。
【0026】以上説明した回転加工装置1により、被加
工物を旋削加工した実施例を以下に説明する。 まず、
回転加工装置1による加工条件としては、以下のように
設定した。 (1)被加工物 材質:SUJ2(硬度HRC62〜63) 寸法:外径φ276mm、内径φ253mm、高さ
(幅)15mm (2)加工ツール(バイト) スローアウェイチップ(黒セラミック)サンドビックC
C600 (3)インロー型ハウジング 材質:S45C 寸法:内径φ280mm (4)旋削条件 主軸回転数 125rpm ワーク周速 100m/min 切り込み量 1〜1.2mmφ(取代) 送り速度 0.1mm/rev ロール加圧力 10kgf 外周加圧ロール 3等配 押圧力2.0kgf
【0027】上記条件で、本発明の回転加工装置1と、
被加工物を直接チャッキングする従来方法による装置構
成とにより、合計30個の被加工物をそれぞれ旋削し
た。その結果、以下に示す結果を得た。 実施例 比較例(従来方法による) 偏肉(平均値) 0.02mm 0.06mm 標準偏差 0.01mm 0.03mm 真円度(平均値) 比較例と同程度 0.15mm 標準偏差 比較例と同程度 0.05mm
【0028】上記結果から明らかなように、本発明の回
転加工装置1によれば、偏肉に対しては、1/3程度に
まで大きく低減させることができ、偏肉改善に特に顕著
な効果があることが判明した。尚、真円度に対しては従
来方法による比較例と略同等の低いレベルで、研削加工
で十分に矯正できる範囲に収まっている。
【0029】
【発明の効果】本発明に係るリング状被加工物の回転加
工装置は、チャック爪によってインロー型ハウジングを
チャッキングし、このインロー型ハウジング内に被加工
物を収納すると共に、外周加圧ロールによってインロー
型ハウジングの一方の内壁面に押し付け、且つ側面加圧
ロールによってインロー型ハウジング内壁面に弾性的に
押し付けて加工が行われる。従って、被加工物をチャッ
ク爪によって直にチャッキングされず、いびつに変形さ
せることなく、加工ツールによって偏肉を発生させるこ
と無く、高い真円度を保ちつつ高精度で加工することが
できる。また、被加工物は外周加圧ロールによってイン
ロー型ハウジング側に押し付けられると共に、側面加圧
ロールによりインロー型ハウジング内壁面に弾性的に押
さえ付けられるので、回転加工時の回転トルクが確実に
伝達され、且つ被加工物をスリップさせることなく、加
工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る回転加工装置の一実施形態におけ
る構成を示す正面図である。
【図2】図1の回転加工装置の構成を示す平面図であ
る。
【図3】インロー型ハウジングに被加工物を取り付ける
様子を示す斜視図である。
【図4】インロー型ハウジングの形状を示す説明図であ
る。
【図5】インロー型ハウジング内に収納された被加工物
が外周予圧ロールにより押圧される様子を示す説明図で
ある。
【図6】側面加圧ロールを3本で形成した他の構成を示
す図である。
【図7】加工ツールとして研削砥石を用いて研削加工を
行う様子を示す説明図である。
【図8】従来の旋盤装置の構成を示す正面図である。
【図9】従来の旋盤装置の構成を示す平面図である。
【図10】被加工物の把持状況を示す説明図である。
【符号の説明】
1 回転加工装置 10 チャック 11 インロー型ハウジング 12 被加工物 17 側面加圧ロール 20 バイト 26 外周加圧ロール 30 研削砥石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立光 勝也 神奈川県藤沢市鵠沼神明1丁目5番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 上杉 和輝 神奈川県藤沢市鵠沼神明1丁目5番50号 日本精工株式会社内 Fターム(参考) 3C043 AA01 AB07 AB09 CC03 DD05 EE04 3C045 BA01 CA15 FA08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物をチャックを介して主軸に取り
    付け回転させると共に、加工ツールによりリング状被加
    工物の内周面を加工するリング状被加工物の回転加工装
    置において、 外周部に環状壁を形成し、前記チャックにより主軸に把
    持されるインロー型ハウジングと、 前記インロー型ハウジングの環状壁内側に収納された前
    記被加工物に対し、その外周面を主軸中心方向に押圧す
    る外周加圧ロールと、 前記被加工物の前記インロー型ハウジングとは反対側の
    側面を該インロー型ハウジング側に押圧する側面加圧ロ
    ールと、を備え、 前記被加工物の前記外周加圧ロールが当接する位置の内
    周面側の位置で前記加工ツールにより加工することを特
    徴とするリング状被加工物の回転加工装置。
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