JP2005177903A - 異径ワークのセンターレス研削加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異径ワーク１８の研削加工において、円筒状部２の直径より研削面である筒長部分が小さな場合でも安定して高精密に研削することができ、またその一部を切削した後のかえり４を研削によって効率的にかつ精密に取り除くことができる異径ワーク１８のセンターレス研削加工方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 大径の円筒状部２と小径の棒状のステム部からなる異径ワーク１８のセンターレス研削加工において、異径ワーク１８の円筒状部２の直径が研削幅より小さく剛性が小さいことにより生じるワーク１の微少な曲げを防ぎ、研削中におけるワーク１の微細な動きを止めるために該ステム部の受台の受面を半円形又は真円形とし、コントローラー７及び砥石６の回転力によるワーク１にかかる力を利用して固定を確保し安定したセンターレス研削ができるようにし、また、円筒状部２の切欠き３に発生するかえり４の除去を確実かつ精密に行うことにより、作業時間と不良率の低減をはかるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、大径の円筒状部と小径の棒状のステム部からなる異径ワークのセンターレス研削加工に関するものである。

従来のワークのセンターレス研削加工においては、砥石６、コントローラー７及び支持刃１１より構成され、標準ワーク１７は支持刃１１と充分な接触面積を有しており、研削時砥石６、コントローラー７の回転力により支持刃１１に充分に押し付けられて固定され研削が行われる
(特許文献１参照、図12) 。

しかし、大径の円筒状部２と小径の棒状のステム部ａ１５からなる異径ワーク１８、特に円筒状部２がその直径より研削面である筒長幅が小さい場合、円筒状部２が支持刃１１によって支持される幅が小さくなり異径ワーク１８の軸方向の安定が確保しにくかった
(特許文献２参照、図１３) 。

また、本発明の一事例である自動車部品であるワーク１は、その機能上、円筒状部２の一部分を切欠き３の如く切削加工する必要があるが、その切削後に切削端にかえり４が発生し、これを除去しないと製品として使用することはできない。従来は、これらのかえり４を除去するために、手動でやすりをかけて取り除くか、又は円筒状部２の表面を旋盤切削して取り除いていた。

特開平５−３３７８２０公告(3頁、図１) 特開平１０−１０９２５６公告(４頁、図２)

異径ワーク１８の棒状のステム部ａ１５とそれを支持する支持刃１１の支持刃突起部１９との支持状態は線接触であり、コントローラー７、砥石６の回転力は円筒状部２の幅の狭い研磨部のみに加わり、回転伝達部(研削部)の僅かな接触角度の違いにより異径ワーク１８は微小な軸方向の左右のふれ、ずれを発生することがあり精密な研削精度を得ることが難しかった（図１３）。

大径の円筒状部２と小径の棒状のステム部ａ１５からなる異径ワーク１８で、特にその円筒状部２の筒の直径より筒長すなわち研削幅が小さいワーク研削方法として、従来は手動によるやすりをかける方法や、精密旋盤による研削法がある。しかし、手動によるやすりがけをする方法は、手動によるために時間がかかり、すり残し等が発生する。また、やすりの目詰まり等を生じ、あるいは人の勘に頼るため、大径の円筒状部２が約５／１００ｍｍ前後の厳しい許容公差にかかわらずこの範囲におさめられない等の欠点があった。

精密旋盤による研削法では、異径ワーク１８に大きな研削力が加わるため、円筒状部２の直径Ｄに対してその研削幅Ｈが充分にあるときは異径ワーク１８全体の剛性が高いため、異径ワーク１８が研削中に動いたり、はねたりせず比較的容易に加工が可能であるが、直径Ｄに対して研削幅Ｈが小さい時は、軸方向の剛性が低いので、研削力により異径ワーク１８が微少な曲がりを生じ、切削むら、偏芯切削、公差はずれ等の欠点が発生していた（図５）。

本発明の一事例である自動車部品であるワーク１の場合は、手動によるやすりがけでの研削では時間がかかり、すり残し又は許容公差内を維持できないという欠点がある。精密旋盤での研削では、切削端に生じたかえり４を除去するために円筒状部２の表面を切削するがそのとき表面に凸起したかえり４が切削される場合もあるが、完全に取り除くことは難しくその一部がかえり（内側）５の状態に曲がり込んで残留して完全な製品とすることができないという欠点があった。また、切削用バイト（刃先）の磨耗により、その研削によって円筒状部２の表面粗さが所定の許容公差内に入らない現象があり、不良品の発生の原因となっていた（図６、図７、図８）。

本発明の研削装置は、ワーク１を研削用砥石６側に押付け、かつワーク１に所定の回転数を与えるコントローラー７、ワーク１を支持する支持台１０に取り付けた支持刃１１、ワーク１の左右、上下を規制する受台ａ８、受台ｂ２０、それらを固定するためのソケットスクリュー９、また、ワーク１を軸方向に固定するストッパー１２、ストッパー１２を支持するストッパー支持台１３、ストッパー調整用ナット１６より構成されている。

ワーク１の円筒状部２は支持刃１１により支持され、また、棒状のステム部ａ１５、ステム部ｂ２１は、支持刃１１にソケットスクリュー９により固定された受台ａ８、受台ｂ２０により左右及び下方への動きが規制されている。また、ワーク１の軸方向の位置を決定するためにストッパー１２を設置してある。

ステム部ａ１５、ステム部ｂ２１がそれぞれ当接する受台ａ８、受台ｂ２１の受面は、ステム部ａ１５、ステム部ｂ２１とそれぞれ同径のステム受部ａ１４、ステム受部ｂ２２からなり、ワーク１のステム部ａ１５及びステム部ｂ２１の下部は面接触して安定した保持力を有している。ステム受部ａ１４、ステム受部ｂ２２は半円形で、その上方隙間からワーク１を挿入する。一方、軸方向からワーク１を挿入する場合は、半円形のステム受部ａ１４への挿入することができ、また真円形のステム受部ａ１４へ差込むことができこの場合はワーク１の上方向への動きを完全に規制することができる（図９、図１０、図１１）。

ワーク１のステム部ｂ２１が極端に短く、受台ｂ２０を設置することが不可能な場合 は、ステム部の片側のみを受ける受台ａ８を設けてステム部ａ１５を固定支持するように構成することができる（図３、図４）。

コントローラー７は、ワーク１に対して直角横方向Ｍに移動することができ、その円周部は硬質ゴムでできている。コントローラー７がワーク１の円筒状部２に接触したとき、摩擦係数が大きいためコントローラー７の回転によりワーク１に回転を与える。コントローラー７は一般的に砥石６の回転数の１／５〜１／１０に設定し、反時計回転Ａの方向に回転し、ワーク１に押付けることによりその摩擦力によりワーク１に回転力を与える。これによりワーク１は時計回転Ｂの方向の回転が得られる（図２）。

砥石６は、２４００ｒｐｍ〜２６００ｒｐｍで時計回転Ｃの方向に回転しており、コントローラー７により駆動されたワーク１の回転数の差速により研削が行われる（図２）。

砥石６の回転力及びコントローラー７の回転力によりワーク１の円筒状部２はその分力により斜下方に力を受け、この力は支持刃１１により支持される。またステム部ａ１５、ステム部ｂ２１も同様に斜下方に力を受け、受台ａ８の半円形又は真円形のステム受部ａ１４及び受台ｂ２０の半円形のステム受部ｂ２２に押さえ付けられることによりワーク１全体は安定した状態で載置され、加工誤差等が発生しにくい。

コントローラー７はワーク１と直角のＭ方向に移動できるので、ワーク１の押付力を加減することによりその研磨状態を制御することが可能であり、またワーク１の円筒状部２の外径寸法をコントロールすることができる（図２）。

円筒状部２と棒状のステム部ａ１５及びステム部ｂ２１からなる異径ワーク１８において、特にその円筒状部２の直径より筒面の研削幅が小さい場合、ワーク１が支持刃１１と接触する支持幅が小さくなり異径ワーク１８の軸方向の左右の安定が確保しにくかったが、本発明の支持刃１１にソケットスクリュー９に取り付けられた受台ａ８、受台ｂ２０のステム受部ａ１４、ステム受部ｂ２２によってステム部ａ１５、ステム部ｂ２１が左右及び下方への動きが規制されるため、異径ワーク１８は確実に固定され研削幅の小さい円筒状部位を容易にかつ精密に研削することができる。

切削端に生じたかえり４を除去するために、手動によるやすりがけは時間がかかり、すり残しや厳しい寸法公差をクリアすることが難しかったが、本発明の方法によると短時間にかつ精密にかえり４を除去することができる。

精密旋盤切削によって切削端に生じたかえり４を除去する方法では、そのかえり４の一部が残り、また切削バイトの磨耗等に起因して不良品が発生するが、本発明によるとこのような問題点が解決でき不良品の発生はほとんど皆無である。

本発明を以下の実施例に従って説明する。

全長７０ｍｍ、円筒状部２の直径１７ｍｍφ、円筒状部２の長さ１０ｍｍ、ステム部ａ１５の長さ４０ｍｍ、ステム部ａ１５の直径６ｍｍφ、また、円筒状部２における円の両側に各々厚さ３ｍｍ、長さ３ｍｍの切削での切欠き３を有した特殊形状ボルトをその切欠き３の切削でのかえり４を除去するため、そのステム部ａ１５を受台ａ８のステム受台ａ１４に設置し、また円筒状部２の外周を支持刃１１にセットする。

設置されたワーク１に、左右に移動可能で３５０ｒｐｍで逆時計回転Ａの方向に回転している直径１７０ｍｍφのコントローラー７を接触させ、コントローラー７の回転力でワーク１を時計回転Ｂの方向に回転駆動させる（図２）。

砥石６は直径３００ｍｍφであり、反時計回転Ｃの方向に２５００ｒｐｍで回転しており、コントローラー７により回転しているワーク１がコントローラー７により砥石６側に押付けられ研削が行われる。砥石６の回転数２５００ｒｐｍ、コントローラー７の回転数３５０ｒｐｍで研削した場合は、研削部分は３６ｍ／ｓｅｃの差速により研削が行われる（図２）。

目視によりかえり４が除去された時点で、コントローラー７でワーク１の押付けを停止し研削を終了させる。他の方法と比較して、１／１０００〜５／１０００ｍｍで完全にかえり４は除去され、円筒状部２の許容公差２／１００〜７／１００ｍｍ内を充分に充たしている。

本実施例では、１０本のワークに対して、従来の手動によるやすりがけ又は切削によるかえり取りによると３５〜４５分を要したが、本方法によれば１８分で完了することができた。また、２万本のテストをした結果、従来の方法では不良率は１〜２％であったが、本発明の方法では０％という優れた結果が得られた。この方法によれば、作業効率の向上と不良品の低減という所期に目途した効果を奏することができた。

ワークのセンターレス研削装置でステム部両側をステム受部で固定支持した研削実施状態平面図 ワークのセンターレス研削装置でステム部両側をステム受部で固定支持した研削実施状態正面図 ワークのセンターレス研削装置でステム部片側をステム受部で固定支持した研削実施状態平面図 ワークのセンターレス研削装置でステム部片側をステム受部で固定支持した研削実施状態正面図 ワークの正面図 ワークの右側面図 ワークの右側面拡大図（外側に「かえり」が発生した図） ワークの右側面拡大図（内側に「かえり」が発生した図） 受台およびステム受部正面図(半円) 受台およびステム受部斜視図(真円) 受台およびステム受部斜視図(半円と真円の組み合わせ) 従来の標準ワークを研削実施しているセンターレス研削装置全体図 従来の異径ワークを研削実施しているセンターレス研削装置全体図

符号の説明

１ ワーク
２ 円筒状部
３ 切欠き
４ かえり
５ かえり（内側）
６ 砥石
７ コントローラー
８ 受台ａ
９ ソケットスクリュー
１０ 支持台
１１ 支持刃
１２ ストッパー
１３ ストッパー支持台
１４ ステム受部ａ
１５ ステム部ａ
１６ ストッパー調整用ナット
１７ 標準ワーク
１８ 異径ワーク
１９ 支持刃突起部
２０ 受台ｂ
２１ ステム部ｂ
２２ ステム受部ｂ

Claims (12)

1. 大径の円筒状部と小径の棒状のステム部からなる異径ワークのセンターレス研削加工において、ワークの円筒状部を載置する支持刃と、ワークのステム部を固定支持するステム受部を設け、該円筒状部の筒径を筒長より大きくした異径ワークを研削することを特徴とするワークのセンターレス研削加工装置。
2. 上記ステム部の両側を固定支持する２つのステム受部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワークのセンターレス研削加工装置。
3. 上記ステム部の片側を固定支持するステム受部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワークのセンターレス研削加工装置。
4. 上記ステム受部には半円形孔を設けて、該ステム部を固定支持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のワークのセンターレス研削加工装置。
5. 上記ステム受部には真円形孔を設けて、該ステム部を固定支持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のワークのセンターレス研削加工装置。
6. 上記ステム受部には半円形と真円形との組合せ孔を設けて、該ステム部を固定支持することを特徴とする請求項１ないし3のいずれかに記載のワークのセンターレス研削加工装置。
7. 大径の円筒状部と小径の棒状のステム部からなる異径ワークをセンターレス研削加工する手段として、ワークの円筒状部を支持刃の上に載置し、ステム受部でワークのステム部を固定支持させるようにし、該円筒状部の筒径を筒長より大きくして異径ワークを研削するようにしたことを特徴とするワークのセンターレス研削加工方法。
8. 上記ステム部の両側に設けたステム受部によって該ステム部を固定支持するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のワークのセンターレス研削加工方法。
9. 上記ステム部の片側に設けたステム受部によって該ステム部を固定支持するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のワークのセンターレス研削加工方法。
10. 上記ステム部をステム受部の半円形孔によって固定支持させるようにしたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のワークのセンターレス研削加工方法。
11. 上記ワークのステム部をステム受部の真円形孔によって固定支持させるようにしたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のワークのセンターレス研削加工方法。
12. 上記ワークのステム部をステム受部の半円形と真円形とを組み合わせた孔によって固定支持させるようにしたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のワークのセンターレス研削加工方法。