JP2005131760A - ボールねじ溝加工工具およびボールねじ溝の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所要の螺旋溝形状を短時間で形成することのできるボールねじ溝加工工具と、この加工工具を用いたボールねじ溝の加工方法を提供する。
【解決手段】 研削盤主軸１ａ上のボールねじ溝の１ピッチ分軸方向に離れた位置に、複数の砥石（粗研削用砥石１ｂ，中粗研削用砥石１ｃ，仕上げ研削用砥石１ｄ）を配置する。また、これらの砥石１ｂ，１ｃ，１ｄは、粗研削用砥石１ｂから仕上げ研削用砥石１ｄにかけて、その径が順次大きくなるように形成されている。この構成により、片道１サイクルの加工で所望の形状の螺旋溝を形成することができる。従って、本発明のボールねじ溝の加工方法は、加工工具を何度も往復させる従来の研削方法に比べ、その加工時間が大幅に短縮される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボールねじ溝の研削加工に用いられる工具と、その工具を用いたボールねじ溝の研削加工方法に関する。

ボールねじは、ねじ軸とボールナットとの間に介在配置された鋼球の転がり接触により、低トルクで、かつ、高い変換効率で直線運動と回転運動の変換を行なうことができるため、物品の搬送や位置決めに使用されるＸ−Ｙテーブルユニット等の支持に多用されている。これらねじ軸の表面あるいはボールナット表面の螺旋状のねじ溝は、通常、転造加工または研削加工によって形成されているのであるが、工作機械等の超精密なテーブル送りに使用されるボールねじのねじ溝は、高精度な形状加工を行なうことが可能な精密研削を用いて加工されている（特許文献１〜３等を参照）。

図２は、従来のボールねじ溝の加工方法を説明する模式図である。
この図は、ボールナットの内側にねじ溝を形成する例であって、略円筒状の被加工物（ワーク）Ｗの内周面に、研削加工によって螺旋状の溝を形成する方法を示している。

ねじ溝の加工工具１１は、回転する研削盤主軸（砥石軸）１１ａの先端に、略円板状の砥石（砥石車）１１ｂを配設したものであり、スライド台（図示省略）の上に設置されたモータＭ等の動力源により回転するようになっている。また、ワークＷは、その中心軸（回転軸心）が砥石１１ｂおよび主軸１１ａの中心軸（回転軸心）に対し平行になるように研削盤にチャッキングされている。このため、前記主軸１１ａは、これらの回転軸の平行を保った状態で、ワークＷの長手方向に相対移動することができる。

このような研削盤を用いたねじ溝の加工は、砥石１１ｂを備える主軸１１ａを回転させながらワークＷの内周面に押し当てるとともに、このワークＷ自身も回転させつつ、前記主軸１１ａに、形成しようとするねじ溝のリード角に応じた送りをかけることにより行なわれる。なお、この砥石１１ｂは、ロータリドレッサ等によって、あらかじめ形成しようとするねじ溝に対応する形状にドレス（整形）されている。

特公平１−４６２５２号公報 特開平５−２２８７３２号公報 特開平５−３４５２２４号公報

ところで、以上のようなねじ溝の研削加工は、通常、仕上げ精度加工の可能なスペックの砥石を選定して行なわれる。しかしながら、この仕上げ用砥石は、仕上がり面の形状や面精度を優先しているため、研削能力（いわゆる切れ味）に劣り、複数回研削を重ねなければならない。このため、ねじ溝の研削加工は時間を要し、ボールねじのコストダウンを難しくしている。

また、加工サイクルの合間には、あらかじめ砥石表面を整形（ドレス）する工程を挟む必要があるうえ、このドレス条件も、研削力を優先する加工前半（粗工程）と面精度を優先する加工後半（仕上げ工程）とでは変えねばならない。しかも、実際の加工においては、この砥石表面の状態の変化に合わせ、研削加工の条件設定も変えねばならず、作業が煩雑になるとともに、サイクルタイムが更に長くなってしまうという問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、所要の螺旋溝形状を短時間で形成することのできるボールねじ溝加工工具と、この加工工具を用いたボールねじ溝の加工方法を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、円筒状の被加工物の内周あるいは円柱状の被加工物の外周に、螺旋状のボールねじ溝を形成するためのボールねじ溝加工工具であって、１本の回転軸上における前記ボールねじ溝の１ピッチ分離間した位置に、円板状の粗研削用砥石とこの粗研削用砥石より大径の仕上げ研削用砥石とが配置されていることを特徴とする。

本発明は、ボールねじ溝の研削加工において、１本の主軸上に粗さの異なる複数の砥石を同時に配置し、砥石の往復回数を減らすことによって、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、粗研削用砥石と仕上げ研削用砥石と、をボールねじ溝の１ピッチ分軸方向に離れた同軸上に配置することにより、これらの砥石は被加工物表面におけるねじ溝が形成されるべき領域を順次通過することになる。また、仕上げ研削用砥石を粗研削用砥石より大径に形成することにより、加工の合間の砥石のドレス工程を経ることなく、ねじ溝の粗研削と仕上げ研削を連続して行なうことができる。

ここで、複数の粗研削用砥石を用いる場合は、これら複数の粗研削用砥石を、ボールねじ溝の１ピッチ分ずつ軸方向に距離を空けながら、同じ回転軸上に配置するとともに、これらの粗研削用砥石を、前記仕上げ研削用砥石に近づくにつれて順次大径となるように形成すれば良い。（請求項２）

この構成により、粗研削用砥石として砥粒の異なる複数の砥石を配置できるようになるとともに、加工の多段化によって、研削後の加工形状が安定する。また、この構成は、砥石一つ一つの負担が軽減され、砥石個々の寿命が延びるというメリットもある。

次に、請求項３に記載の加工方法は、前記加工工具を用いて、円筒状の被加工物の内周あるいは円柱状の被加工物の外周にボールねじ溝を形成する方法であって、前記加工工具と被加工物の中心軸を平行に保った状態で、この加工工具を回転させながら最小径の砥石から被加工物に押し当て、被加工物を回転させつつ加工工具を被加工物の長手方向に相対移動させることにより、螺旋状溝の粗研削と仕上げ研削を連続して行なうことを特徴とする。

本発明の加工工具は、前述のように粗研削用砥石と仕上げ研削用砥石とが、形成されるべきねじ溝のピッチに応じた間隔を空けて、順次大径となるように形成されている。ここで、回転する被加工物に対し加工工具を所定の一定速度で平行移動させた場合、まず小径の粗研削用砥石が大まかな溝形状を研削しながら前進するとともに、この粗研削用砥石がねじ溝の１ピッチ分進んだ後には、同じ溝領域に大径の仕上げ研削用砥石が到達し、溝形状の最終的な整形を行なう。

すなわち、この加工方法では、加工工具を何度も往復させる必要がないうえ、研削加工の合間に必要であったドレス作業も、加工開始前に全ての砥石を一度に行なうことが可能になる。従って、本発明のボールねじ溝加工方法は、従来の方法に比べ、ボールねじ溝の研削加工時間を大幅に短縮することができる。

以上のように、本発明のボールねじ溝の加工工具によれば、研削加工の合間で砥石のドレス作業を行なう必要がなく、ねじ溝の粗研削と仕上げ研削を連続して行なうことができる。

また、本発明のボールねじ溝の加工方法によれば、加工工具を何度も往復させる必要がなく、従来の加工方法に比べ、ボールねじ溝の研削加工時間を短縮することが可能となる。従って、ボールねじのコストを低減することができる。

以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるボールねじ溝の加工方法を説明する模式図である。この図も、従来例同様、ボールナットの内側にねじ溝を形成する例であって、略円筒状の被加工物（ワーク）Ｗの内周面に、研削加工によって螺旋状の溝を形成する方法を示している。なお、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記する。

本実施の形態におけるねじ溝の加工工具１の特徴は、複数の砥石（粗研削用砥石１ｂ，中粗研削用砥石１ｃ，仕上げ研削用砥石１ｄ）が、形成されるべきボールねじ溝の１ピッチ分軸方向に離れた同軸上に配置されている点である。また、これらの砥石は、粗研削用砥石１ｂから仕上げ研削用砥石１ｄにかけて、その径が順次大きくなるように形成されている。

この加工工具１を用いた螺旋溝の研削加工は、加工工具１と被加工物Ｗの中心軸を平行に保った状態で、この加工工具１を回転させながら最小径の砥石（粗研削用砥石１ｂ）から被加工物Ｗに押し当て、被加工物Ｗを所定の角速度で回転させつつ、加工工具１を被加工物Ｗの長手方向（図中矢印Ａ方向）に一定速度で相対移動させる方法で行なわれる。

以上の加工方法によれば、まず小径の粗研削用砥石１ｂが大まかな溝形状を研削しながら前進するとともに、この粗研削用砥石１ｂがねじ溝の１ピッチ分進んだ後には、同じ溝領域に大径の中粗研削用砥石１ｃが到達し、この領域をさらに研削する。同様に、この中粗研削用砥石１ｃがねじ溝の１ピッチ分進んだ後には、更に大径の仕上げ研削用砥石１ｄが到達し、溝形状の最終的な整形を行なう。

すなわち、この加工方法では、加工工具１を何度も往復させる必要がなく、片道１サイクルの加工で所望の形状の螺旋溝を形成することができる。従って、本実施の形態におけるボールねじ溝の加工方法は、従来の研削方法に比べその加工時間が大幅に短縮される。

また、これらの砥石１ｂ，１ｃ，１ｄは、加工毎に整形（ドレス）する工程が必要であるが、この構成によって、砥石の整形も一度に実施することが可能になり、作業時間全体の短縮を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、主軸（砥石軸）１１ａに２つの粗研削用砥石１ｂ，１ｃと１つの仕上げ研削用砥石１ｄを配設した加工工具１を例に説明したが、本発明のボールねじ溝の加工工具における砥石の数や配置はこの例に限定されるものではない。

また、片道１サイクルでのボールねじ溝の加工を例に説明したが、例えば、上述のように加工工具１をＡ方向に移動させてボールねじ溝を形成した後、砥石の回転速度を変えて加工工具１を逆方向（Ｂ方向）に向けて移動させ、同じ溝部位の更なる仕上げ加工を行なっても良い。

また、本発明は、ボールナット等の円筒状ワークの内周面に螺旋溝を形成する場合のみならず、ボールねじ軸等の円柱状ワークの外周面に螺旋溝を形成する研削加工にも適用でき得ることは言うまでもない。

本発明の実施の形態におけるボールねじ溝の加工方法を説明する模式図である。 従来のボールねじ溝の加工方法を説明する模式図である。

符号の説明

１ 加工工具
１ａ 主軸（砥石軸）
１ｂ 粗研削用砥石
１ｃ 中粗研削用砥石
１ｄ 仕上げ研削用砥石
１１ 加工工具
１１ａ 主軸（砥石軸）
１１ｂ 砥石
Ｗ ワーク（被加工物）
Ｍ モータ

Claims (3)

1. 円筒状の被加工物の内周あるいは円柱状の被加工物の外周に、螺旋状のボールねじ溝を形成するための工具であって、１本の回転軸上における前記ボールねじ溝の１ピッチ分離間した位置に、円板状の粗研削用砥石とこの粗研削用砥石より大径の仕上げ研削用砥石とが配置されていることを特徴とするボールねじ溝加工工具。
2. 前記粗研削用砥石が、前記ボールねじ溝の１ピッチ分ずつ軸方向に距離を空けながら複数配置されているとともに、これらの粗研削用砥石が、前記仕上げ研削用砥石に近づくにつれて順次大径となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ溝加工工具。
3. 請求項１または請求項２に記載の加工工具を回転させながら、円筒状の被加工物の内周あるいは円柱状の被加工物の外周に、最も小径の研削用砥石が先に接触するように押し当て、これら加工工具と被加工物の中心軸を平行に保った状態で、この被加工物を回転させつつ、前記加工工具を被加工物の長手方向に相対移動させることにより、螺旋状溝の粗研削と仕上げ研削を連続して行なうことを特徴とするボールねじ溝の加工方法。
   

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