JP2001328040A - 内面加工方法及び内面加工用工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 互いに材質の異なる複数のワーク内周面を簡
単な設備で効率良く高精度で加工する。 【解決手段】 第１の内周面２４と、それよりも硬度が
低くて粘着性の高い第２の内周面２９とをもつワーク２
０の両内周面２４，２９を加工するための方法及び工具
Ｔ。工具Ｔは単一の工具軸４６を有し、その先端側に砥
石車５０と切削用バイト４７とが固定される。この工具
Ｔを回転させ、かつ、ワーク２０を主軸に保持して回転
させながら、前記砥石車５０を内周面２４に接触させて
研削加工する工程と、切削用バイト４７を内周面２９に
接触させて切削加工する工程とを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状内周面をも
つワークの当該内周面を加工するための方法及び工具に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークの円筒状内周面を切削加工
する手段として、次のようなものが知られている。

【０００３】Ａ）内面切削加工：工具軸の端部に切削加
工用のバイトを固定し、当該工具軸を高速回転させなが
らワーク内周面に接触させ、かつ、切削送りすることに
より、当該内周面を切削加工する（例えば特開平１０−
１５６６１０号公報参照）。

【０００４】Ｂ）研削加工：砥石車が固定された砥石軸
を高速回転させながら当該砥石車の外周面をワーク内周
面に接触させ、当該内周面を研削加工する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ワークの中には、互い
に材質の異なる内周面をもつものが存在する。その一例
を図５に示す。図示のワーク２０は、車両の自動変速機
に設けられる遊星歯車装置のサンギアであり、その本体
が例えば炭素鋼といった比較的硬質の鉄鋼材料により一
体に形成され、その外周面に歯２２が形成されている。
このワーク２０の内周面のうち、前半部の内周面２４は
前記本体の材質がそのまま露出し、この内周面２４の内
側に図略のクラッチが固定されるように当該内周面２４
の内径が設定されている。一方、後半部の内周面２６の
内側には銅合金やホワイトメタル（鉛系軸受合金）とい
った非鉄金属材料からなる筒状の軸受２８が圧入等の手
段で固定され、この軸受２８の内側に前記自動変速機の
入力軸が相対回転可能に挿入されるようになっている。

【０００６】このようなワーク２０において、前記鉄鋼
材料からなる内周面２４及び非鉄金属からなる軸受２８
の内周面２９の双方を前記Ａ）の切削加工で加工しよう
とすると、内周面２４が硬すぎるためにバイトの摩耗が
早くてバイトの交換を頻繁に行わねばならず、場合によ
っては折損等が生じるおそれがある。一方、前記両内周
面をＢ）の研削加工で加工しようとすると、軸受２８の
材料である非鉄金属合金が軟らかくて粘着性が高いため
に砥石が目詰まりしやすく、また、砥粒による切削痕が
著しくて当該切削痕の周囲の盛り上がりにより表面精度
が低下する不都合がある。

【０００７】従って、前記従来方法を用いて両内周面２
４，２９を良好に加工するには、まずボーリング盤にワ
ーク２０をセットしてその軸受２８の内周面２９を切削
加工した後、当該ワーク２０をボーリング盤から取り外
して今度は内面研削盤にセットし、ここで内周面２４を
研削加工するという手順を踏まなければならず、きわめ
て作業効率が悪い。また、２つの工作機械に加えて、両
機械の間に設置されるワーク搬送装置を具備しなければ
ならず、設備も大掛かりとなる。さらに、両内周面をそ
れぞれ別の工作機械で加工するために、両内周面２４，
２９間で高い同心度が得られにくいという欠点もある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、互いに
材質の異なるワーク内周面を簡単な設備で効率良く高精
度で加工できる内面加工方法及び内面加工用工具を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、本発明は、第１の材料からなる円筒状の
第１の内周面と、前記第１の材料よりも硬度が低くて粘
着性の高い第２の材料からなる円筒状の第２の内周面と
をもつワークの両内周面を加工するための方法であっ
て、単一の工具軸に当該工具軸から径方向に突出する状
態で砥石車と切削用チップとを軸方向に相互位置をずら
して固定しておき、前記ワークを主軸先端に保持したま
ま、当該主軸及び前記工具軸を回転させながら前記第１
の内周面に前記砥石車の外周面を接触させて当該第１の
内周面を研削加工する研削工程と、前記主軸及び前記工
具軸を回転させながら前記第２の内周面に前記切削工具
を接触させて当該第２の内周面を切削加工する切削工程
とを行うものである。

【００１０】この方法によれば、主軸からワークを外す
ことなく、単一の工作機械及び工具を用いて、比較的硬
くて粘着性の低い第１の内周面と比較的軟らかくて粘着
性の高い第２の内周面とを、それぞれ研削、切削によっ
て精度良く加工することができる。

【００１１】本発明は、例えば、鉄鋼材料からなる本体
を有し、この本体の内周面の一部に前記鉄鋼材料よりも
硬度が低くて粘着性の高い非鉄金属合金からなる筒状の
軸受が固定されたワークの加工に特に好適である。この
ワークに対しては、前記軸受の内周面を前記切削工程に
より切削加工し、当該軸受が固定されている部分以外の
前記本体が露出している内周面を前記研削工程により研
削加工することで、各内周面を精度良く加工することが
できる。

【００１２】また本発明は、互いに材質の異なる内周面
をもつワークの当該内周面を加工するための工具であっ
て、単一の工具軸に、当該工具軸から径方向外側に突出
する状態で切削用バイトが固定されるとともに、この切
削用バイトから軸方向に外れた位置に砥石車が固定され
ている内面加工用工具である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図３に基づいて説明する。この実施の形態は、前記図
５に示したワーク２０を加工するものである。

【００１４】図１は、本発明方法を実施するための工作
機械の一例を示したものである。この工作機械は、ベッ
ド１０を備え、このベッド１０上にワーク駆動装置１２
及び工具駆動装置１４が相対向する状態で配設されてい
る。

【００１５】ワーク駆動装置１２は、主軸台１５を備
え、この主軸台１５に図略の主軸がＺ軸方向（図１の左
右方向）に延びる状態で回転可能に支持されている。こ
の主軸の後端（図１では左端）には主軸駆動モータ１６
が連結され、前端（同図右端）には前記図５に示したワ
ーク２０を把持するチャック１８が設けられている。そ
して、このワーク２０の本体が前記チャック１８に把持
された状態で主軸駆動モータ１６が作動することによ
り、図略の主軸と一体にワーク２０がその中心軸Ｘｗ
（図３参照）回りに回転駆動されるようになっている。

【００１６】工具駆動装置１４は、固定台３０を備え、
この固定台３０はベッド１０上に固定されている。固定
台３０上には、Ｘ軸テーブル３２が前記主軸と直交する
Ｘ軸方向（図１では上下方向）にスライド可能に設置さ
れ、このＸ軸テーブル３２はＸ軸駆動モータ３４及び図
略の送りねじ機構によってＸ軸方向にスライド駆動され
るようになっている。

【００１７】Ｘ軸テーブル３２上には、Ｚ軸テーブル３
６が前記主軸と平行なＺ軸方向（図１では左右方向）に
スライド可能に設置され、このＺ軸テーブル３６はＺ軸
駆動モータ３８及び図略の送りねじ機構によってＺ軸方
向にスライド駆動されるようになっている。そして、こ
のＺ軸テーブル３６上に工具支持台４０が設けられてい
る。

【００１８】この工具支持台４０には、スピンドルが回
転可能に支持され、このスピンドルも前記主軸と同様に
Ｚ軸方向に延びている。このスピンドルの後端（図１で
は右端）には工具駆動モータ４４が連結され、前端（同
図左端）には工具把持部４２が設けられている。そし
て、この工具把持部４２に本発明にかかる内面加工用工
具Ｔが着脱可能に把持されるようになっている。

【００１９】図２に示すように、内面加工用工具Ｔは、
単一の工具軸４６を備え、その後端側が前記工具把持部
４２に把持される一方、前端側に切削用バイト４７及び
砥石車５０が固定されるようになっている。

【００２０】詳しくは、前記工具軸４６の先端側に他の
部分よりも小径の砥石装着部４６ａが形成され、さらに
その外側に前記砥石装着部４６ａよりもさらに小径の先
端軸部４６ｂが形成されており、この先端軸部４６ｂの
先端面の一部に先端側かつ径方向外側に向く傾斜面４６
ｄが形成されている。そして、この傾斜面４６ｄに当該
傾斜面４６ｄの法線方向に切削用バイト（図例では剣バ
イト）４７が立設され、その先端の切削刃４８が工具軸
４６の先端側でかつ径方向外側を向いた状態となってい
る。

【００２１】砥石車５０は、中央に貫通穴をもつリング
状をなし、当該貫通穴の前側部周囲には前方に開口する
凹部５０ａが形成されている。一方、工具軸４６におい
ては、その砥石装着部４６ａの前方部分（すなわち小径
軸４６ｂのつけ根部分）に雄ねじ４６ｃが刻まれてお
り、前記砥石装着部４６ａの外側に前記砥石車５０が嵌
合された状態で、前記雄ねじ４６ｃにナット５１を螺合
し、凹部５０ａの奥側へ締め付けることにより、このナ
ット５１と砥石装着部４６ａの後端側段部との間に砥石
車５０が挟み込まれるようになっている。

【００２２】なお、前記工具軸４６の中心軸Ｘｔから切
削用バイト４７の先端（切削刃）４８までの径方向寸法
は、前記図５に示したワーク２０における軸受２９の内
径の半分（内側半径）よりも小さい寸法に設定され、前
記砥石車５０の外径（ドレスする前の新品の状態での外
径）は前記ワーク２０の内周面２４の内径よりも小さい
寸法に設定されている。

【００２３】一方、前記ワーク駆動装置１２側には、図
１に示すようなアーム５２を介してドレス用工具５４が
支持されている。アーム５２は、前記ワーク駆動装置１
２側から工具駆動装置１４側に延び、かつ、その先端か
ら径方向内側に延びる平面視略Ｌ字状をなし、その先端
面に内向きに前記ドレス用工具５４が固定されている。
このドレス用工具５４は、前記砥石車５０の整形を行う
ためのもので、周知のドレス用ダイヤモンド等が適用可
能である。

【００２４】次に、この工作機械を用いた内面加工方法
を説明する。

【００２５】 初期段階ではワーク２０からスピンド
ルを後退させ、ワーク２０の中心軸とスピンドルの中心
軸とをほぼ合致させておく。そして、主軸前端のチャッ
ク１８にワーク２０を、スピンドル前端の工具把持部４
２に内面加工用工具Ｔの工具軸４６を、それぞれ装着す
る。

【００２６】 ワーク２０及びスピンドルをそれぞれ
について設定された目標回転数で各々回転駆動し、か
つ、Ｚ軸駆動モータ３８によって内面加工用工具先端の
切削用バイト４８をワーク２０における軸受２８の直前
位置まで早送りする。なお、この時のワーク２０の回転
の向きとスピンドルの回転の向き（図３（ａ）矢印）と
は同じでもよいし、逆でもよい。

【００２７】 Ｘ軸駆動モータ３４によりスピンドル
をＸ軸方向に静かに移動させ（切込み送り）、バイト先
端の切削刃４８をワーク２０の軸受内周面２９に接触す
るような径方向位置に位置決めする。そして、Ｚ軸駆動
モータ３８によってバイト４７を図３（ａ）の矢印方向
に所定の送り速度で切削送りする。この動作により、ワ
ーク中心軸Ｘｗと工具中心軸Ｘｔとが所定量ｅ（図３
（ａ））だけ偏心した状態で、軸受内周面２９の切削加
工を行うことができる。

【００２８】 切削加工終了後、ワーク２０をチャッ
ク１８に装着したままの状態で、一旦工具中心軸Ｘｔを
ワーク中心軸Ｘｗにほぼ合致する位置まで戻し、次い
で、内面加工用工具Ｔをさらに前進させてその砥石車５
０をワーク内周面２４の内側に位置させる。そして、ス
ピンドル回転数を予め設定された研削用回転数に切換え
た後、今度は砥石車５０の外周面を内周面２４に内側か
ら接触させて当該内周面の研削加工を行う（図３
（ｂ））。このとき、砥石車５０を工具軸４６と一体に
オシレートする（軸方向に微振動させる）ことにより、
面精度をさらに高めることが可能である。

【００２９】 加工終了後、スピンドル及びその先端
の内面加工用工具Ｔを初期位置に戻し、主軸及びスピン
ドルの回転駆動を停止して、ワーク２０の取替えを行
う。

【００３０】 前記研削加工により砥石車５０が摩耗
した場合、あるいは形状が崩れた場合には、Ｘ軸駆動モ
ータ３４及びＺ軸駆動モータ３８を駆使して砥石車５０
をドレス用工具５４に接触させ、そのドレスを行う。ド
レス後は、そのドレス量と同じ量だけ研削加工時におけ
る砥石の切込み量を増加方向に補正する。また、切削刃
４８についても、その摩耗量と同じ量だけ切削加工時に
おけるバイト４７の切込み量を増加方向に補正する。こ
の補正は、経験値に基づき、所定個数のワークを加工す
るたびに所定の補正量を切込み量に増加させるようなも
のでもよいし、加工後のワーク内径を測定してその測定
値と目標寸法との差分から補正値を算出するようにして
もよい。

【００３１】以上の方法によれば、ワーク２０の内周面
のうち、その本体材料である鉄鋼材料が露出している内
周面２４、すなわち、比較的硬度が高くて粘着性の低い
第１の内周面については、これに砥石車５０の外周面を
接触させることにより、当該内周面を精度良く研削加工
することができる一方、非鉄金属合金からなる軸受内周
面２９、すなわち、比較的硬度が低くて粘着性の高い第
２の内周面については、これに切削用バイト４７の切削
刃４８を接触させることにより、当該内周面２９を精度
良く切削加工することができる。

【００３２】しかも、前記切削加工及び研削加工は、チ
ャック１８及び工具把持部４２にそれぞれワーク２０及
び内面加工用工具Ｔを把持したまま、単一の工作機械で
行うことができるので、簡単な設備でしかも効率良く両
加工が実行でき、かつ、両内周面２４，２９について高
い同心度を得ることができる。

【００３３】また、内周面２４，２９の内径が異なった
ワークであっても、内径に応じて切削時及び研削時にお
ける、ワーク中心軸Ｘｗと工具中心軸Ｘｔとの偏心量ｅ
を変えるのみで両内周面２４，２９の加工を、工具を交
換することなく行うことができる。

【００３４】さらに、切削刃４８の摩耗や砥石車５０の
摩耗・ドレスによって切削刃４８の径方向突出寸法や砥
石車５０の外径が変化しても、これに応じて切込み量を
補正するだけで、高い加工精度を維持できる利点もあ
る。

【００３５】この第１の実施の形態では、ワーク２０の
本体に形成された２つの内周面２４，２６のうち、小径
側の内周面２６の内側に軸受２８が固定されたものを示
したが、第２の実施の形態として図４（ａ）（ｂ）に示
すように、大径側の内周面２４に軸受２８が固定された
場合（すなわち小径側の内周面２６が第１の内周面であ
る場合）についても、本発明を適用することが可能であ
る。

【００３６】この場合は、例えば同図に示すように、工
具軸４６の先端側に小径軸部４６ｅを形成し、さらにそ
の先端側にさらに小径の砥石装着部４６ａを形成してこ
の砥石装着部４６ａの外側に小径の砥石車５０を固定す
る一方、前記小径軸部４６ｅよりも後側の大径軸部分に
前記第１の実施の形態と同様の傾斜面４６ｄを形成し、
これに切削用バイト４７を固定するようにすればよい。
この場合も、工具軸４６の中心から切削刃４８までの径
方向寸法を軸受２８の内径の半分（内側半径）よりも小
さく設定し、砥石車５０の外径をワーク内周面２６の内
径の半分よりも小さく設定しておくことが、より好まし
い。

【００３７】その他、本発明は例えば次のような実施形
態をとることも可能である。

【００３８】・本発明では切削用バイト４７の具体的な
形状を問わず、図示のような剣バイトの他、曲がりバイ
ト、片刃バイト、穴ぐりバイト、クランプバイトなど、
種々の切削用バイトが適用可能である。

【００３９】・本発明にかかるワーク内周面の材質は前
記のものに限らず、研削加工に適した第１の材料からな
る第１の内周面（すなわち比較的硬度が高くて粘着性の
低い内周面）と、切削加工に適した第２の材料からなる
第２の内周面（すなわち比較的硬度が低くて粘着性の高
い内周面）とを併せもつワークの加工について広く本発
明を適用できる。例えば、前記第２の材料としては、前
記銅合金や鉛合金、あるいはアルミニウム合金といった
非鉄金属材料の他、カーボン等の非金属材料であっても
本発明の適用が可能である。

【００４０】ワークの種類についても、前記のような自
動変速機のサンギアにかかわらず、互いに材質の異なる
複数の内周面をもつワークに本発明を広く適用すること
ができる。

【００４１】・前記実施形態では、切削工程を行ってか
ら研削工程を行うようにしているが、その順序は問わ
ず、研削工程を行ってから切削工程を行うようにしても
よい。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明は、単一の工具軸に
砥石車と切削用バイトとを固定しておき、第１の内周面
及びそれよりも硬度が低くて粘着性の高い第２の内周面
をもつワークを主軸に保持したまま、その第１の内周面
を前記砥石車で、第２の内周面を前記切削用バイトでそ
れぞれ加工するようにしたものであるので、互いに材質
の異なる両内周面を簡単な設備で効率良く高精度で加工
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる内面加工方
法を実施するための工作機械を示す平面図である。

【図２】前記第１の実施の形態にかかる内面加工用工具
の要部を示す断面正面図である。

【図３】（ａ）は前記第１の実施の形態にかかる切削工
程を示す断面正面図、（ｂ）は研削工程を示す断面正面
図である。

【図４】（ａ）は第２の実施の形態にかかる切削工程を
示す断面正面図、（ｂ）は研削工程を示す断面正面図で
ある。

【図５】第１の内周面と第２の内周面とを併せもつワー
クの一例を示す断面正面図である。

【符号の説明】

２０ ワーク ２４，２６ 本体部分が露出したワーク内周面 ２８ 軸受 ２９ 軸受内周面 ４６ 工具軸 ４７ 切削用バイト ５０ 砥石車 Ｔ 内面加工用工具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の材料からなる円筒状の第１の内周
   面と、前記第１の材料よりも硬度が低くて粘着性の高い
   第２の材料からなる円筒状の第２の内周面とをもつワー
   クの両内周面を加工するための方法であって、単一の工
   具軸に当該工具軸から径方向に突出する状態で砥石車と
   切削用チップとを軸方向に相互位置をずらして固定して
   おき、前記ワークを主軸先端に保持したまま、当該主軸
   及び前記工具軸を回転させながら前記第１の内周面に前
   記砥石車の外周面を接触させて当該第１の内周面を研削
   加工する研削工程と、前記主軸及び前記工具軸を回転さ
   せながら前記第２の内周面に前記切削工具を接触させて
   当該第２の内周面を切削加工する切削工程とを行うこと
   を特徴とする内面加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の内面加工方法において、
   前記ワークは、鉄鋼材料からなる本体を有し、この本体
   の内周面の一部に前記鉄鋼材料よりも硬度が低くて粘着
   性の高い非鉄金属合金からなる筒状の軸受が固定された
   ものであり、この軸受の内周面を前記切削工程により切
   削加工し、当該軸受が固定されている部分以外の前記本
   体が露出している内周面を前記研削工程により研削加工
   することを特徴とする内面加工方法。
3. 【請求項３】 互いに材質の異なる内周面をもつワーク
   の当該内周面を加工するための工具であって、単一の工
   具軸に、当該工具軸から径方向外側に突出する状態で切
   削用バイトが固定されるとともに、この切削用バイトか
   ら軸方向に外れた位置に砥石車が固定されていることを
   特徴とする内面加工用工具。