JP2001328040A - 内面加工方法及び内面加工用工具 - Google Patents
内面加工方法及び内面加工用工具Info
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Abstract
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
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。
する手段として、次のようなものが知られている。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
を説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
態をとることも可能である。
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。
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。
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。
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。
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。
法を実施するための工作機械を示す平面図である。
の要部を示す断面正面図である。
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。
示す断面正面図、(b)は研削工程を示す断面正面図で
ある。
クの一例を示す断面正面図である。
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000149850A JP4132577B2 (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 内面加工方法 |
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JP (1) | JP4132577B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2005089987A1 (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Citizen Watch Co. Ltd. | ワーク主軸を備えた工作機械及びその素材加工方法 |
JP2009034783A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Denso Corp | 内面研削パターン設定装置、内面研削装置、内面研削パターン設定方法、内面研削方法及びプログラム |
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CN111408952B (zh) * | 2020-05-29 | 2021-06-18 | 吉林大学 | 一种环形工件铣磨测混合加工机床及其控制方法 |
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2000
- 2000-05-22 JP JP2000149850A patent/JP4132577B2/ja not_active Expired - Fee Related
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