JP2004174627A - 切削研削方法とその装置 - Google Patents

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Teruhisa Ito
輝久 伊藤
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Panasonic Refrigeration Devices Singapore Pte Ltd
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Matsushita Refrigeration Industries S Pte Ltd
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Abstract

【課題】工作物を高い精度で高い能率で切削研削加工する。
【解決手段】主軸1にチャック2を装置し、主軸1の軸心方向と平行に移動するZ軸スライド3と、主軸1の軸心方向と直角に移動するX軸スライド4を設けた工作機において、X軸スライド4に、切削工具bを固定する一方、砥石車gの回転軸21を軸受すると共にその回転軸21を回転駆動する装置31、32を取り付ける。主軸1を回転駆動してチャック2に保持した工作物wを回転する一方、X軸スライド4とZ軸スライド3の片方又は両方を移動させて切削工具bと砥石車gを移動させる。最初に、切削工具bを、チャック2に保持した工作物wに接触させて、回転中の工作物wを切削加工し、次に、チャック2に保持したままの工作物wに回転中の砥石車gを接触させて、回転中の工作物wを研削加工する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物を切削して研削する方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
精密な金属製機械部品を製作する場合、金属製機械部品の中間材である金属製工作物を、旋盤で切削加工し、次に、研削盤で研削加工する。旋盤において、主軸に装置したチャックに工作物を掴み、チャックから突出した工作物の端部を切削工具のバイトで切削する。その後、その工作物を旋盤から取り外し、研削盤に運ぶ。研削盤において、その工作物をチャックに保持し、チャックから突出した工作物の端部を回転中の研削工具の砥石車で研削する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、工作物を、旋盤で切削加工し、次に、研削盤で研削加工する上記のような場合、工作物を、旋盤のチャックから取り外し、研削盤に運んで、研削盤のチャックに取り付ける手間が掛る。
【0004】
また、旋盤においては、主軸のチャックに保持されて回転する工作物は、その回転中心線を基準にして切削加工されるが、その工作物は、旋盤のチャックから取り外して研削盤のチャックに保持すると、旋盤のチャックに保持した時とは、同一に保持されず、保持された姿勢にずれが生じる。その結果、研削加工の基準は、切削加工の基準とは異なることになる。切削加工と研削加工の基準がずれると、工作物は、加工誤差が発生し、高い精度に仕上がらない。
【0005】
このような課題を解決するため、タレット旋盤において、主軸のチャックに保持されて回転する工作物を、切削工具のバイトで切削した後、旋回可能なタレットに装着した研削工具の砥石車で研削することが考えられる。ところが、タレット旋盤において、工具装着用のタレットに砥石車とその回転駆動装置を取り付けることは困難である。回転中の工作物を、回転中の砥石車で高能率に研削加工することができない。また、複数の工具を装着するタレットは、旋回して各工具を使用位置に配置するが、使用する工具の配置位置にずれが生じることがある。使用する工具の配置位置がずれると、工作物は、加工誤差が発生し、高い精度に仕上がらない。
【0006】
【課題を解決するための手段】
1)回転駆動される主軸に、工作物を保持するチャックを装置し、主軸の軸心方向と平行に移動するZ軸スライドを設け、Z軸スライドの上に、主軸の軸心方向と直角に移動するX軸スライドを設けた工作機において、主軸のチャックに保持した工作物を切削して研削する方法であって、
X軸スライドに、切削工具を固定する一方、砥石車の回転軸を軸受すると共にその回転軸を回転駆動する装置を取り付け、
主軸を回転駆動してチャックに保持した工作物を回転する一方、X軸スライドとZ軸スライドの片方又は両方を移動させて切削工具と砥石車を移動させ、
最初に、切削工具を、主軸のチャックに保持した工作物に接触させて、回転中の工作物を切削工具で切削加工し、次に、主軸のチャックに保持したままの工作物に砥石車を接触させて、回転中の工作物を回転中の砥石車で研削加工することを特徴とする切削研削方法。
【0007】
2)上記の切削研削方法において、
工作物の回転速度は、工作物の切削加工中には、その切削加工に適した回転速度にし、工作物の研削加工中には、その研削加工に適した回転速度にすることを特徴とする。
【0008】
3)上記の切削研削方法において、
切削工具の移動速度は、工作物の切削加工中には、その切削加工に適した移動速度にし、砥石車の移動速度は、工作物の研削加工中には、その研削加工に適した移動速度にすることを特徴とする。
【0009】
4)上記の切削研削方法において、
回転中の工作物を研削加工する回転中の砥石車は、工作物とは回転方向が逆であることを特徴とする。
【0010】
5)回転駆動される主軸に、工作物を保持するチャックを装置し、主軸の軸心方向と平行に移動するZ軸スライドを設け、Z軸スライドの上に、主軸の軸心方向と直角に移動するX軸スライドを設けた工作機であって、
X軸スライドに、切削工具を取り付ける工具固定機構を設ける一方、砥石車を取り付ける回転軸の軸受を固定すると共にその回転軸を回転駆動する装置を取り付け、
X軸スライドとZ軸スライドの片方又は両方の移動によって、主軸のチャックに保持された回転中の工作物を、工具固定機構に固定した切削工具で切削加工し、次に、回転軸に固定した回転中の砥石車で研削加工する構成にしたことを特徴とする切削研削装置。
【0011】
【発明の効果】
主軸のチャックに保持された工作物は、切削加工された後、チャックに保持されたままの状態で研削加工される。切削加工された工作物を、チャックから取り外し、研削加工するために、再びチャックに取り付ける手間が掛らない。また、チャックに保持されて回転する工作物は、その回転中心線を基準にして切削加工と研削加工が行われる。切削加工と研削加工の基準がずれることに基づく加工誤差が発生し難い。
【0012】
回転中の工作物は、回転中の砥石車で研削加工される。工作物と砥石車の相対速度を高くして高い能率で研削加工することができる。また、砥石車の回転軸は、X軸スライドに軸受されて定置される。X軸スライド上で旋回する工具装着用タレットは、使用されない。砥石車の位置がずれることに基づく加工誤差が発生し難い。
【0013】
工作物を高い精度で高い能率で切削研削加工することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施形態の切削研削装置は、数値制御工作機であり、ベッド上の片端に主軸台を設け、主軸台に主軸1を横方向に水平に軸受し、主軸1を回転する駆動装置を設け、主軸1の回転速度を制御する速度制御装置を設けている。
【0015】
主軸1の端には、図1と図2に示すように、工作物wを掴んで保持する三つ爪油圧チャック2を装置している。ベッド上の他端側には、主軸1の軸心方向と平行に横方向に水平移動する板形状のZ軸スライド3を主軸1の軸心より低い位置に設け、Z軸スライド3の上に、主軸1の軸心方向と直角に水平移動する板形状のX軸スライド4を主軸1の軸心より低い位置に設けている。Z軸スライド3を水平移動する駆動装置を設け、X軸スライド4を水平移動する駆動装置を設けている。Z軸スライド3の移動とX軸スライド4の移動を制御する移動制御装置を設けている。
【0016】
X軸スライド4の上には、図1〜図3に示すように、切削工具のバイトbを取り付ける工具固定機構11を設けている。
【0017】
工具固定機構11は、X軸スライド4上に基体12を固定し、基体12の端部にコの字形縦断面の工具挿入部13をX軸スライド4の移動方向に貫通して形成し、工具挿入部13をX軸スライド4上からチャック2側に突出し、工具挿入部13の上側片に複数の六角穴付きボルト14を上から下に貫通している。バイトbを取り付ける際、旋盤の刃物台におけるのと同様に、バイトbのシャンクを工具挿入部13に挿入し、各六角穴付きボルト14をねじ込み、ボルト14でバイトbのシャンクを下側に押し付けて固定し、工具挿入部13からチャック2側に突出したバイトbの刃先を所望の位置に配置する。
【0018】
また、X軸スライド4の上には、図1〜図3に示すように、砥石車gを取り付ける回転軸21の軸受22を固定すると共にその回転軸21を回転する駆動装置31、32を取り付けている。
【0019】
回転軸21は、X軸スライド4上に固定した軸受22に貫通し、Z軸スライド3の移動方向に沿って配置し、先端部をX軸スライド4上からチャック2側に突出している。回転軸21の先端は、図4に示すように、取付孔23を同心に形成し、取付孔23の周壁に六角穴付きボルト24を径方向に貫通している。砥石車gは、円板形状の基板の片側面に取付軸25を同心に固定し、基板の反対側面に、砥粒のダイヤモンド粒子を固着した平板形状の研削層26を設けている。砥石車gを取り付ける際、砥石車gの取付軸25を回転軸21の取付孔23に挿入し、六角穴付きボルト24をねじ込み、ボルト24で砥石車gの取付軸25を押し付けて固定し、砥石車gの研削層26付き基板を回転軸21の先端からチャック2側に突出して配置する。
【0020】
砥石車gの回転軸21を回転する駆動装置は、図3に示すように、X軸スライド4の上に電動機31を取り付け、電動機31の回転軸と砥石車gの回転軸21の基端をタイミングベルト伝動機構32で連結している。砥石車gの回転軸21の回転速度を制御する速度制御装置を設けている。
【0021】
工作物wは、一端が閉鎖した円筒形状の金属製中間材であり、空気圧縮機のピストンになる鋳造品である。ピストンの頂面になる円筒体の閉鎖端面を切削加工して研削加工する。
【0022】
この工作物wは、図1と図2に示すように、主軸1のチャック2に同心状に保持し、工作物wの閉鎖端をチャック2から突出する。X軸スライド4上の工具固定機構11にはバイトbを取り付け、X軸スライド4上の回転軸21には砥石車gを取り付ける。
【0023】
X軸スライド4とZ軸スライド3は、片方又は両方を移動させて、バイトbと砥石車gを、図1に示す加工サイクルの始点に移動させる。主軸1は、回転駆動して、チャック2に保持した工作物wを回転する。砥石車gの回転駆動装置31、32は、作動して、砥石車gを回転する。砥石車gの回転方向は、工作物wの回転方向とは逆である。
【0024】
最初に、切削加工工程が行われる。工作物wの回転速度は、その工作物wの切削加工に適した回転速度にする。そして、X軸スライド4は、X軸方向に移動させて、バイトbと砥石車gを、図1に示す加工サイクルの始点から、図5に示す加工サイクルの中間点に移動させる。この移動速度は、その工作物wの切削加工に適した速度にする。バイトbは、刃先が工作物wの回転中心線と同じ高さ位置を工作物wの回転中心線と直角に移動し、回転中の工作物wの閉鎖端面に接触しつつ、その端面を通過する。工作物wの閉鎖端面は、バイトbで面削りされ、工作物wの回転中心線と直交する平面に切削加工される。
【0025】
次に、研削加工工程が行われる。工作物wの回転速度は、その工作物wの研削加工に適した回転速度にする。そして、X軸スライド4は、X軸方向に更に移動させて、バイトbと砥石車gを、図5に示す加工サイクルの中間点から、図6に示す加工サイクルの終点に移動させる。この移動速度は、その工作物wの研削加工に適した速度にする。回転中の砥石車gは、工作物wと同じ高さ位置を工作物wの回転中心線と直角に移動し、回転中の工作物wの閉鎖端面に、この端面より大径の研削層26が接触しつつ、その端面を通過する。工作物wの閉鎖端面は、砥石車gで平面研削され、工作物wの回転中心線と直交する研削平面に研削加工される。
【0026】
工作物wは、主軸1のチャック2に保持されたままの状態、即ち、工作物wの回転中心線が変更されずに同一に保持された状態で、切削加工と研削加工が行われる。
【0027】
切削加工工程と研削加工工程からなる1回の加工サイクルが終了すると、主軸1のチャック2から加工済の工作物wを取り外し、次の未加工の工作物wをチャック2に同様に取り付ける。一方、X軸スライド4とZ軸スライド3は、片方又は両方を移動させて、バイトbと砥石車gを、図6に示す加工サイクルの終点から、図1に示す加工サイクルの始点に移動させる。そして、前回の加工サイクルにおけるのと同様に、工作物wを、主軸1のチャック2に保持したままの状態で、切削加工と研削加工を順次行う。
【0028】
[変形例]
1)上記の実施形態においては、工作物wの切削個所と研削個所は、工作物wの端面であるが、外周面又は内周面にする。工作物の外周面又は内周面を研削する場合、砥石車は、外周面に研削層を形成する。
【0029】
2)上記の実施形態においては、工作物wの切削個所と研削個所は、工作物wの同一個所であるが、異なる個所にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における切削研削装置の一部省略平面図であり、同装置に工作物、バイトと砥石車が取り付けられてバイトと砥石車が加工サイクルの始点に位置する状態を示す。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】図1と同様な一部省略平面図であり、同装置から工作物、バイトと砥石車が取り外された状態を示す。
【図4】同装置の砥石車の回転軸への取付部分の一部縦断側面図。
【図5】図1と同様な一部省略平面図であり、バイトと砥石車が加工サイクルの中間点に位置する状態を示す。
【図6】図1と同様な一部省略平面図であり、バイトと砥石車が加工サイクルの終点に位置する状態を示す。
【符号の説明】
1 主軸
2 チャック
3 Z軸スライド
4 X軸スライド
11 工具固定機構
21 回転軸
22 軸受
26 研削層
31、32 砥石車の回転駆動装置
w 工作物
b バイト、切削工具
g 砥石車、研削工具

Claims (5)

  1. 回転駆動される主軸に、工作物を保持するチャックを装置し、主軸の軸心方向と平行に移動するZ軸スライドを設け、Z軸スライドの上に、主軸の軸心方向と直角に移動するX軸スライドを設けた工作機において、主軸のチャックに保持した工作物を切削して研削する方法であって、
    X軸スライドに、切削工具を固定する一方、砥石車の回転軸を軸受すると共にその回転軸を回転駆動する装置を取り付け、
    主軸を回転駆動してチャックに保持した工作物を回転する一方、X軸スライドとZ軸スライドの片方又は両方を移動させて切削工具と砥石車を移動させ、
    最初に、切削工具を、主軸のチャックに保持した工作物に接触させて、回転中の工作物を切削工具で切削加工し、次に、主軸のチャックに保持したままの工作物に砥石車を接触させて、回転中の工作物を回転中の砥石車で研削加工することを特徴とする切削研削方法。
  2. 工作物の回転速度は、工作物の切削加工中には、その切削加工に適した回転速度にし、工作物の研削加工中には、その研削加工に適した回転速度にすることを特徴とする請求項1に記載の切削研削方法。
  3. 切削工具の移動速度は、工作物の切削加工中には、その切削加工に適した移動速度にし、砥石車の移動速度は、工作物の研削加工中には、その研削加工に適した移動速度にすることを特徴とする請求項1又は2に記載の切削研削方法。
  4. 回転中の工作物を研削加工する回転中の砥石車は、工作物とは回転方向が逆であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の切削研削方法。
  5. 回転駆動される主軸に、工作物を保持するチャックを装置し、主軸の軸心方向と平行に移動するZ軸スライドを設け、Z軸スライドの上に、主軸の軸心方向と直角に移動するX軸スライドを設けた工作機であって、
    X軸スライドに、切削工具を取り付ける工具固定機構を設ける一方、砥石車を取り付ける回転軸の軸受を固定すると共にその回転軸を回転駆動する装置を取り付け、
    X軸スライドとZ軸スライドの片方又は両方の移動によって、主軸のチャックに保持された回転中の工作物を、工具固定機構に固定した切削工具で切削加工し、次に、回転軸に固定した回転中の砥石車で研削加工する構成にしたことを特徴とする切削研削装置。
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