JP2006026747A - Roller burnishing tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒状の被加工物の外周面または穴の内周面を転圧して鏡面仕上げするローラバニシング工具に関し、特に、前加工寸法にバラツキがあっても径の自動補正を行うトルク・変位変換機構を内蔵し、自動補正機構を構成したローラバニシング工具に関する。 The present invention relates to a roller burnishing tool that rolls an outer peripheral surface of a cylindrical workpiece or an inner peripheral surface of a hole to provide a mirror finish, and more particularly, a torque / automatic correction of a diameter even if there is a variation in a pre-processed dimension. The present invention relates to a roller burnishing tool having a built-in displacement conversion mechanism and constituting an automatic correction mechanism.
従来、円筒形の外周面、または、内周面を鏡面仕上げする加工として、バニシング加工が知られている。バニシング加工は、超硬チップによる旋削加工、ボーリング加工の引き目をローラによって転圧することにより、転圧した被加工物(ワーク)の表面が鏡面になり、寸法精度の向上と表面の硬化とが同時に達成できるため、広く利用されている。
たとえば、NC旋盤の刃物台に前記ローラバニシング工具を装着して使用する場合は、主軸台のチャックにワーク(W)を固定して回転させ、ワークの加工面に対して機械的にローラバニシング工具を押圧ないし移動させて加工する。マシニングセンタのような回転する主軸にローラバニシング工具を装着する場合は、ワークを固定してローラバニシング工具を加工穴に嵌入し移動させて加工する。すなわち、ローラを使用したローラバニシング加工(以下、バニシング加工という)は、ワークまたはローラの少なくとも一方を回転させてワークの外周面や内周面等にローラを押圧し、切削加工で生じた超硬チップの引き目によるワークの表面の微小な凹凸を押し潰し、塑性変形させて鏡面に近い面粗度に仕上げるとともに、真円度を向上させ、ワークの表面を硬化させる(たとえば、特許文献1参照)。
なお、従来、ツール径の自動制御式のバニシング工具には、ボールネジのようなヘリカル(角度θ:フィードアングル)に配置されたスプリングローラが使用されていた。
For example, in the case of using the roller burnishing tool mounted on the turret of the NC lathe, the work (W) is fixed to the chuck of the headstock and rotated to mechanically roll the burnishing tool with respect to the work surface of the work. Press or move to process. When a roller burnishing tool is mounted on a rotating spindle such as a machining center, the workpiece is fixed, the roller burnishing tool is inserted into the machining hole and moved to process. In other words, roller burnishing using a roller (hereinafter referred to as burnishing) is performed by cutting at least one of the workpiece and the roller and pressing the roller against the outer peripheral surface, inner peripheral surface, etc. Microscopic irregularities on the surface of the workpiece due to chipping are crushed and plastically deformed to finish the surface roughness close to a mirror surface, and the roundness is improved and the surface of the workpiece is cured (see, for example, Patent Document 1). ).
Conventionally, a spring roller arranged in a helical shape (angle θ: feed angle) such as a ball screw has been used for a burnishing tool that automatically controls the tool diameter.
しかしながら、微小なトルク変動を正確に軸方向に変換する従来のツール径の自動制御は、微小のばらつきを有するワークに限られていたので、前加工径のばらつきを微小の公差内に抑えなければならないという問題があった。
また、このスプリングローラでは、初期の段階でそれ自身にねじれが発生し、微小なトルク変動を正確に軸方向へ変換させることができなかったため、前加工径の寸法を揃えなければならないという問題があった。
さらに、スプリングローラの安定した特性を確保するために形状精度および外面の面粗度を向上させる必要があり、コスト高になるという問題があった。
さらに、スプリングローラは繰返し使用することによりへたりが発生し、無負荷位置(原位置)が変化してしまうという問題があった。
なお、以下の説明では、ワーク径によっても異なるが、微小のばらつきとは、およそ±0.03mm未満をいい、大きめのばらつきとは、およそ±0.03mm以上をいう。
However, conventional automatic tool diameter control that accurately converts minute torque fluctuations in the axial direction has been limited to workpieces with minute variations, so the variation in pre-machined diameters must be kept within minute tolerances. There was a problem of not becoming.
Also, with this spring roller, a twist occurred in the initial stage, and minute torque fluctuations could not be accurately converted in the axial direction. there were.
Furthermore, in order to ensure stable characteristics of the spring roller, it is necessary to improve the shape accuracy and the surface roughness of the outer surface.
Furthermore, there is a problem that the spring roller will sag due to repeated use and the unloaded position (original position) will change.
In the following description, although depending on the workpiece diameter, the minute variation refers to less than about ± 0.03 mm, and the larger variation refers to about ± 0.03 mm or more.
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するために創案されたものであり、微小なトルクの変動を正確に軸方向の変位に変換し、前加工径の大きめのばらつきがあっても対応でき、また、コスト高にならず、また、繰返し使用してもへたりのない、無負荷位置(原位置)が変化しないローラバニシング工具を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been created to solve these problems, and it can convert minute torque fluctuations accurately into axial displacement, and can handle even large variations in the pre-machined diameter. It is another object of the present invention to provide a roller burnishing tool that does not change the no-load position (original position) and that does not increase cost and does not sag even after repeated use.
請求項1に係るローラバニシング工具(10)の発明は、被加工物、またはシャンク(3)が回転駆動機構によって回転駆動され、棒状またはテーパに形成されたシャンク部(3a)を有するシャンク(3)と、ヘッド(5)の内周面に形成されたテーパ(5t)上を前記ヘッド(5)の回転に伴って転動することにより、棒状の被加工物の外周面を転圧加工する複数のローラ(1)と、前記シャンク(3)と前記ヘッド(5)とを、前記ヘッド(5)の負荷トルクによってボール(13)を介して相対的に回動させることによりトルクを軸方向の変位に変換するトルク・変位変換機構(T)と、前記トルク・変位変換機構(T)による軸方向の変位により第2コイルバネ(16)の付勢力を変化させ、前加工径にバラツキがあっても、ハブ(9)に連結されたヘッド(5)が軸方向へ移動して加工径の自動補正を行う径自動補正機構(E)とを備え、被加工物の外周面をローラの転圧によってバニシング加工する外周面加工用のローラバニシング工具であって、前記トルク・変位変換機構(T)は、リング状の一端面に複数のすり鉢状の窪み(11a)が形成された固定輪(11)と、同様のリング状の一端面に複数のすり鉢状の窪み(12a)が対向するように形成された可動輪(12)と、前記固定輪(11)の窪み(11a)と、前記可動輪(12)の窪み(12a)に挟持された複数のボール(13)と、を備えたことを特徴とする。 The invention of the roller burnishing tool (10) according to claim 1 includes a shank (3a) having a shank portion (3a) formed into a bar shape or a taper shape by rotating a workpiece or the shank (3) by a rotation driving mechanism. ) And on the taper (5t) formed on the inner peripheral surface of the head (5), the outer peripheral surface of the rod-shaped workpiece is rolled by rolling with the rotation of the head (5). A plurality of rollers (1), the shank (3), and the head (5) are rotated relative to each other via the ball (13) by the load torque of the head (5) to thereby generate torque in the axial direction. The torque / displacement conversion mechanism (T) that converts the displacement of the second coil spring (16) by the axial displacement of the torque / displacement conversion mechanism (T) changes the pre-processed diameter. Even the hub 9) A head (5) coupled to 9) is provided with an automatic diameter correction mechanism (E) for automatically correcting the processing diameter by moving in the axial direction, and burnishing the outer peripheral surface of the workpiece by the rolling pressure of the roller. A roller burnishing tool for processing an outer peripheral surface, wherein the torque / displacement conversion mechanism (T) is similar to a fixed ring (11) in which a plurality of mortar-shaped depressions (11a) are formed on one end surface of a ring. A movable wheel (12) formed such that a plurality of mortar-shaped depressions (12a) are opposed to one end surface of the ring, a depression (11a) of the fixed ring (11), and the movable wheel (12) And a plurality of balls (13) sandwiched between the recesses (12a).
請求項2に係るローラバニシング工具(20)の発明は、被加工物、またはシャンク(3)が回転駆動機構によって回転駆動され、棒状またはテーパに形成されたシャンク部(3a)を有するシャンク(3)と、マンドレル(25)の外周面に形成されたテーパ(25t)上をその回転に伴って転動することにより、被加工物の穴、または、円管状の内周面を転圧加工する複数のローラ(1)と、前記シャンク(3)と前記マンドレル(25)とを、前記マンドレル(25)の負荷トルクによってボール(13)を介して相対的に回動させることによりトルクを軸方向の変位に変換するトルク・変位変換機構(T)と、前記トルク・変位変換機構(T)による軸方向の変位により第2コイルバネ(16)の付勢力を変化させ、前加工径にバラツキがあっても、テーパ(25t)を有するマンドレル(25)が軸方向へ移動して、加工径の自動補正を行う径自動補正機構(E)とを備え、被加工物の穴、または、円管状の内周面をローラの転圧によってバニシング加工する内周面加工用のローラバニシング工具であって、前記トルク・変位変換機構(T)は、リング状の一端面に複数のすり鉢状の窪み(11a)が形成された固定輪(11)と、同様のリング状の一端面に複数のすり鉢状の窪み(12a)が対向するように形成された可動輪(12)と、前記固定輪(11)の窪み(11a)と、前記可動輪(12)の窪み(12a)に挟持された複数のボール(13)と、を備えたことを特徴とする。 The invention of the roller burnishing tool (20) according to claim 2 includes a shank (3a) having a shank portion (3a) formed into a rod shape or a taper shape by rotating a workpiece or the shank (3) by a rotation driving mechanism. ) And a taper (25t) formed on the outer peripheral surface of the mandrel (25), and rolls along with the rotation, thereby rolling the hole of the workpiece or the inner peripheral surface of the tubular shape. A plurality of rollers (1), the shank (3), and the mandrel (25) are rotated relative to each other via the ball (13) by the load torque of the mandrel (25) to thereby generate torque in the axial direction. The torque / displacement conversion mechanism (T) for converting to a displacement of the second coil spring and the urging force of the second coil spring (16) are changed by the axial displacement by the torque / displacement conversion mechanism (T). Even if there is a gap, the mandrel (25) having a taper (25t) moves in the axial direction and includes an automatic diameter correction mechanism (E) for automatically correcting the processing diameter, and a hole in the workpiece, or A roller burnishing tool for inner circumferential surface machining that burns a cylindrical inner circumferential surface by rolling pressure of a roller, wherein the torque / displacement conversion mechanism (T) has a plurality of mortar shapes on a ring-shaped end surface. A fixed ring (11) in which a depression (11a) is formed, a movable ring (12) formed so that a plurality of mortar-shaped depressions (12a) are opposed to one end surface of the same ring shape, and the fixed ring (11) a recess (11a) and a plurality of balls (13) sandwiched between the recesses (12a) of the movable wheel (12).
請求項3に係る発明は、請求項1に記載のローラバニシング工具(20)であって、丸棒の外周面をテーパ状のローラの転圧によってバニシング加工する外周面加工用の油圧、または、空圧によるローラバニシング工具であって、前記固定輪(11)を支持するハウジング(8)と、前記可動輪(12)を支持するハブ(9)との間のスペースにリング状のシリンダ(17)を形成し、前記シリンダ(17)に油圧または空圧を供給し、前記トルク・変位変換機構(T)による軸方向の変位によってシリンダ(17)による付勢力が変化し、前加工径にバラツキがあっても、ハブ(9)に連結されたテーパを有するヘッド(5)を軸方向へ移動させて、径の自動補正を行う径自動補正機構(E)を備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明によれば、ローラが受ける押圧力の反力を受けるヘッドの負荷トルクを、軸方向の変位に変換するためのトルク・変位変換機構を設け、前加工寸法に大きめのバラツキがあっても径の自動補正を行う径自動補正機構を備えたことにより、外周面の径に合わせて径の自動補正を行うことができる。また、トルク・変位変換機構に摩擦係数の小さいボール(鋼球)を設けたことにより、微小なトルクの変動を正確に軸方向の変位に変換することができる。さらに、コスト高にならず、また、繰返し使用してもへたりのない、無負荷位置(原位置)が変化しない外周面加工用のローラバニシング工具を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the torque / displacement conversion mechanism for converting the load torque of the head that receives the reaction force of the pressing force received by the roller into the displacement in the axial direction is provided. Even if there is, there is provided a diameter automatic correction mechanism that automatically corrects the diameter, whereby the diameter can be automatically corrected in accordance with the diameter of the outer peripheral surface. Further, by providing the torque / displacement conversion mechanism with a ball (steel ball) having a small friction coefficient, a minute torque fluctuation can be accurately converted into an axial displacement. Further, it is possible to provide a roller burnishing tool for processing the outer peripheral surface which does not increase the cost and does not sag even after repeated use and does not change the no-load position (original position).
請求項2に係る発明によれば、ローラが受ける押圧力の反力をマンドレルが受け、さらに、マンドレルが受ける負荷トルクを軸方向の変位に変換するためのトルク・変位変換機構を設け、前加工寸法に大きめのバラツキがあっても径の自動補正を行う径自動補正機構を備えたことにより、内周面の径に合わせて径の自動補正を行うことができる。また、トルク・変位変換機構にボールを設けたことにより、微小なトルクの変動を正確に軸方向の変位に変換することができる。また、コスト高にならず、さらに、繰返し使用してもへたりのない、無負荷位置(原位置)が変化しない内周面加工用のローラバニシング工具を提供することができる。 According to the invention of claim 2, the mandrel receives the reaction force of the pressing force received by the roller, and further includes a torque / displacement conversion mechanism for converting the load torque received by the mandrel into axial displacement. By providing an automatic diameter correction mechanism that automatically corrects the diameter even if there is a large variation in dimensions, the automatic diameter correction can be performed in accordance with the diameter of the inner peripheral surface. Further, by providing the torque / displacement conversion mechanism with a ball, it is possible to accurately convert a minute torque fluctuation into an axial displacement. In addition, it is possible to provide a roller burnishing tool for machining the inner peripheral surface which does not increase the cost, and does not sag even after repeated use and does not change the no-load position (original position).
請求項3に係る発明によれば、ハウジングと、ハブとの間のスペースにリング状のシリンダを形成し、前記シリンダに油圧(作動油)、または、空圧(エア)を供給し、油圧、または、空圧による圧力調整をできるようにしたことにより、機構が簡素化され、信頼性の向上が図れる。また、自動機械へ搭載可能であり、ワーク径に大きめのばらつきがあってもそのワーク径に合わせて自動制御することができるため、機械の連続運転による生産性の向上ができる。
According to the invention of
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1〜第4の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るローラバニシング工具を示し、図1(a)は左側面図、図1(b)は半断面の正面図である。図1に示すように、ローラバニシング工具10は、棒状のワークWの外周面加工用である。ローラバニシング工具10は、棒状のワークWを転圧加工する複数のローラ1と、この複数のローラ1を保持するフレーム2と、工作機械へ装着する装着部を有するシャンク3と、フレーム2を支持するステム6と、トルク・変位変換機構T1 へ向かって付勢する第2コイルバネ16を支持し、可動輪12を保持するハブ9と、固定輪11を保持するフランジ7と、フランジ7を支持するハウジング8と、スラストベアリング4に付勢する第1コイルバネ14と、転圧加工の際にローラ1の反力を受けるヘッド5と、ヘッド5の位置を調整するヘッド5の位置調整手段F1 と、前記第2コイルバネ16の付勢力を調整する付勢力調整手段G1 と、から主に構成されている。
なお、図中の左側を前方、または、先端といい、右側を後方、または、後端という。
<First Embodiment>
Hereinafter, first to fourth embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a roller burnishing tool according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a left side view, and FIG. 1 (b) is a half sectional front view. As shown in FIG. 1, the roller burnishing tool 10 is for processing the outer peripheral surface of a rod-shaped workpiece W. A roller burnishing tool 10 supports a plurality of rollers 1 for rolling a rod-shaped workpiece W, a frame 2 for holding the plurality of rollers 1, a
In addition, the left side in the drawing is referred to as the front or the front end, and the right side is referred to as the rear or the rear end.
径自動補正機構E1 を構成する各部位について、詳細に説明する。
シャンク3は、ツールホルダ等を介して工作機械である加工機械の刃物台または主軸に固定される形状が棒状またはテーパに形成されたシャンク部3aと、シャンク部3aから拡径されておねじ3bが形成されたシャンク本体3cと、シャンク本体3cから縮径されたスリーブ状のシャンク先端部3dと、シャンク先端部3dの端面3eに止り穴が形成された穴部3fとから形成されている。
前記シャンク3の穴部3fの底面3gには、スラストベアリング4が挿入され、シャンク3の穴部3fとステム6との間には、このスラストベアリング4に向かって押し付け勝手に付勢する第1コイルバネ14が介装されている。
このステム6は、リング状であり、外周面に段差が設けられ、シャンク先端部3dの内周面端部に設けられた止め輪と、この止め輪によって形成されたスペースに第1コイルバネ14が介装されている。
For different parts of the size automatic correction mechanism E 1, it will be described in detail.
The
A thrust bearing 4 is inserted into the
The
フレーム2は、有底の円筒状であり、転圧加工するテーパ形状の複数のローラ1が、たとえば、9個配置されている。フレーム2の円筒状の後端部は、底部が閉塞状に形成され、この底部が前記ステム6の先端部6cに、ボルト6dによって固定されている。
The frame 2 has a cylindrical shape with a bottom, and, for example, nine taper-shaped rollers 1 that are subjected to a rolling process are arranged. The cylindrical rear end portion of the frame 2 has a bottom portion that is closed, and this bottom portion is fixed to the
ハウジング8は、前記シャンク本体3cのおねじ3bに螺合され、拡径されて前記シャンク先端部3dを円筒状に包囲するように延設されている。
ハウジング8が延設された先端部8aには、開口部を閉鎖するようにフランジ7がボルト8bによって固定され、内周面の隙間にブッシュ15が嵌入されている。
フランジ7は、リング状であり、その一端面に大きなリング溝が形成されており、このリング溝に固定輪11が嵌入されて保持されている。
また、シャンク本体3cのおねじ3bに螺合されたハウジング8の外周面には、同様におねじ8cが設けられ、回動自在にアジャストナット21が螺合している。
The
A flange 7 is fixed by a bolt 8b to a
The flange 7 has a ring shape, and a large ring groove is formed on one end surface thereof, and the fixed
A
トルク・変位変換機構T1 は、シャンク3とヘッド5との間に内蔵されている。つまり、トルク・変位変換機構T1 は、図2で後記するように固定輪11と、可動輪12と、ボール13とから構成され、ヘッド5にかかる負荷トルクによってボール13を介して固定輪11と可動輪12を相対的に回動させることにより、トルクを軸方向の変位に変換するものである。ブッシュ15は、前記シャンク先端部3dの外周面に摺動可能に嵌合されている。ハブ9はこのブッシュ15を挟み込むようにそのブッシュ15の外周に嵌合されている。このハブ9は、前記トルク・変位変換機構T1 を構成する固定輪11の対向位置にボール13を挟持した可動輪12を保持している。
なお、負荷トルクとは、加工押圧力により発生し、ヘッド5から伝達される回転トルクをいう。
第2コイルバネ16は、たとえば、5等配された位置に5個配置され、この第2コイルバネ16の左端がガイド16a、右端がガイドピン16bによって支持されている。
The torque / displacement conversion mechanism T 1 is built in between the
The load torque refers to the rotational torque generated by the processing pressing force and transmitted from the head 5.
For example, five second coil springs 16 are arranged at five equally spaced positions, and the left end of the
ヘッド5は、リング状に形成され、内周面には前方が広がるようにテーパ5tが形成されている。ヘッド5は、前記ハブ9の先端部9aに設けられ、止めネジ9bによってハブ9に固定されている。そして、転圧加工の際、ローラ1が受ける反力は、ヘッド5の内周面で受ける。前記フレーム2に配置された複数のローラ1は、ワークWとヘッド5の内周面に挟まれた状態で、自転しながら公転する。このテーパ5tが形成されたテーパ部の幅は広くなっており、軸方向に移動されることにより、前記ローラ1が当接する当接位置が変わることによって、ツール径を変え、バラツキのあるワーク径φDに対応できるようになっている。ローラ1はテーパを有しており、そのテーパ角は、ヘッド5のテーパ5tのちょうど半分になっている。
The head 5 is formed in a ring shape, and a
ヘッド5の位置調整手段F1 は、ヘッド5の位置を調整する。この位置調整手段F1 は、ハウジング8とアジャストリング22とロックナット23によって構成されている。ヘッド5のテーパ5tの位置を変えるには、ハブ9の位置、つまり、ハウジング8の位置を軸(左右)方向へ変えることにより可能となる。したがって、ワーク径に対応させるには、ハウジング8を回動させることにより、ハウジング8を軸方向へ移動させてヘッド5の位置を変える。その後、ハウジング8の位置をアジャストリング22とロックナット23によって固定する。詳しくは、シャンク本体3cのおねじ3bにはハウジング8が螺合されており、ハウジング8の後端面には複数の凹部8dが形成されている。また、前記おねじ3bには、キー溝3kが形成されている。
スライドキー22kとアジャストリング22は、ピン22pによって一体に連結されている。また、アジャストリング22の左端面には複数の凸部22cが形成され、前記凹部8dへ凸部22cが嵌入できるようになっており、また、シャンク本体3cのおねじ3bにはロックナット23が螺合され、アジャストリング22の凸部22cが外れないようにロックナット23によって固定する。
その結果、ハウジング8の位置を軸方向に変えて調整した後、ハウジング8の凹部8dにアジャストリング22の凸部22cを軸方向へスライドさせ、凸部22cを凹部8dに嵌入し、最後にゆるみ止めのロックナット23によって固定する。さらに、ロックナット23は、ゆるみ防止のために止めネジ23aによって固定可能になっている。
The position adjusting means F 1 for the head 5 adjusts the position of the head 5. This position adjusting means F 1 is constituted by a
The slide key 22k and the adjuster string 22 are integrally connected by a pin 22p. A plurality of
As a result, after adjusting the position of the
付勢力調整手段G1 は、可動輪12を固定輪11へ付勢する第2コイルバネ16の付勢力を調整する機構を備えている。この付勢力調整手段G1 は、第2コイルバネ16とそれを支持するガイド16aと、ガイドピン16bと、アジャストナット21等によって構成されている。
ガイド16aはリング状であり、5等配に配置された穴によって第2コイルバネ16の前端部を支持している。
ガイドピン16bは、ハウジング8の拡径部側面に穿設された穴に嵌合され、第2コイルバネ16の後端部の内周面を支持している。
アジャストナット21は、ハウジング8のおねじ8cに螺合され、ガイドピン16bとの当接面には、スラストベアリング21cが装着されている。
アジャストナット21の止めネジ21bをゆるめ、アジャストナット21を右回転させると、バネの付勢力(バネ荷重)が強くなり、左回転させるとバネの付勢力が弱くなる。
なお、最適なバネ荷重は、2〜3個の試加工により決めればよい。
その結果、アジャストナット21を締め込みガイドピン16bが前方(図中左)へ移動すると、第2コイルバネ16がたわみ、第2コイルバネ16の付勢力は、ガイド16aからスラストベアリング24を介してハブ9を押圧し可動輪12を押圧してボール13を挟持する力を強くする。
The urging force adjusting means G 1 includes a mechanism for adjusting the urging force of the
The
The
The adjusting
When the
In addition, what is necessary is just to determine an optimal spring load by 2-3 trial processing.
As a result, when the
図2はトルク・変位変換機構の模式図であり、図2(a)は斜視図と、可動輪が回動する回動方向Nと、ボールの移動方向Yと、可動輪が軸方向に変位する変位方向Zを示すベクトル図である。図2(a)に示すように、トルク・変位変換機構T は、固定輪11と、可動輪12と、複数のボール13から構成されている。このトルク・変位変換機構Tは、シャンク3(図1参照)によって固定される固定輪11と、軸と直角(X)方向へ可動する可動輪12と、たとえば、3個のボール13とから構成されている。
固定輪11は、リング状に形成されており、可動輪12側の端面に3個のすり鉢状の窪み11aが形成されている。3個のすり鉢状の窪み11aは、ここでは120°の円錐形状である。
可動輪12には、同様に固定輪11側の端面に3個のすり鉢状の窪み12aが形成されている。そして、前記固定輪11の窪み11aと可動輪12の窪み12aによって形成された隙間にそれぞれボール13が装着されて挟持されている。
FIG. 2 is a schematic diagram of the torque / displacement conversion mechanism. FIG. 2A is a perspective view, a rotation direction N in which the movable wheel rotates, a movement direction Y of the ball, and the movable wheel is displaced in the axial direction. It is a vector diagram which shows the displacement direction Z to do. As shown in FIG. 2A, the torque / displacement conversion mechanism T Is composed of a fixed
The fixed
Similarly, the
図2(b)は動作前であり、図2(a)に示すH矢視の側面図、図2(c)は図2(b)に示すI−I線の断面図である。
図2(c)に示すように、固定輪11のすり鉢状の窪み11aと、可動輪12のすり鉢状の窪み12aにボール13が挿入されて挟持されている。このとき、固定輪11と可動輪12の外形幅寸法はwである。
図2(d)は動作後であり、図2(a)に示すH矢視の側面図、図2(e)は図2(d)に示すJ−J線の断面図である。
図2(e)に示すように、ローラ1(図1参照)の回転力がヘッド5に伝達されると、ヘッド5が第2コイルバネ16の付勢力に勝り、その可動輪12が回転(N)方向へxだけずれる。そうすると、120°のすり鉢状の窪み11a,12aの傾斜角によって転動したボール13は、Y方向へ移動する(図2(a)のベクトル図参照)。そして、このボール13のY方向への移動によって、可動輪12はZ方向へz量だけ移動(変位)する。
このとき、固定輪11と可動輪12の外形幅寸法は、w+zになる。これはトルクが軸方向の変位に変換させるもので、これをトルク・変位変換機構T という。
このように、ローラ1がワーク(被加工物)Wの外周面を押圧することによって、ローラ1が受ける押圧力の反力と回転力による負荷トルクは、可動輪12を回動させる。この回動によって、円錐形状の窪みに挟持されたボールを転動させ、軸方向の変位に変換し、第2コイルバネ16の付勢力を変える。この付勢力の変化によって前加工寸法に大きめのバラツキがあっても加工径の自動補正を行うことができる。
FIG. 2B is a side view before operation, and is a side view taken along arrow H shown in FIG. 2A, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line I-I shown in FIG.
As shown in FIG. 2 (c), a
FIG. 2D is a side view after operation, and is a side view taken along arrow H shown in FIG. 2A, and FIG. 2E is a cross-sectional view taken along line JJ shown in FIG.
As shown in FIG. 2 (e), when the rotational force of the roller 1 (see FIG. 1) is transmitted to the head 5, the head 5 overcomes the urging force of the
At this time, the outer width of the fixed
Thus, when the roller 1 presses the outer peripheral surface of the workpiece (workpiece) W, the reaction torque of the pressing force received by the roller 1 and the load torque due to the rotational force rotate the
たとえば、前加工の軸径がφ30.0mmと、φ30.3mmとでは、直径に0.3mmの差があり、ローラ1が受ける押圧力(負荷)にも大きな差が生じる。この押圧力の反力にワークの回転が加わった負荷トルクにも差が生じることになる。そして、図2(e)に示すように、この負荷トルクは、可動輪12をN方向へ寸法xだけのずれを生じさせ、ボール13によって、軸(Z)方向へ可動輪12を寸法zの変位量に変換し、第2コイルバネ16をたわませる。
その結果、この第2コイルバネ16のたわみの変化によって、第2コイルバネ16の付勢力が変化し、この付勢力の変化によってハブ9に連結されたテーパ5tを有するヘッド5も後退するため、径が大きくなる方向へ0.3mm分だけ自動補正されることになる。
すなわち、トルク・変位変換機構T1 を内蔵した径自動補正機構Eによって、前加工寸法にバラツキがあっても径の自動補正を行いながらローラバニシング加工を行い、負荷トルクの変動に伴い、減少に伴い、軸方向の変位が解消すると、また、元の位置にもどるようになっており、無負荷位置(原位置)が変化しないローラバニシング工具となっている。
For example, when the shaft diameter of the pre-processing is φ30.0 mm and φ30.3 mm, there is a difference of 0.3 mm in diameter, and a large difference also occurs in the pressing force (load) received by the roller 1. A difference also arises in the load torque obtained by adding the rotation of the workpiece to the reaction force of the pressing force. As shown in FIG. 2 (e), this load torque causes the
As a result, the biasing force of the
In other words, the automatic diameter correction mechanism E with the built-in torque / displacement conversion mechanism T 1 performs roller burnishing while automatically correcting the diameter even if there are variations in the pre-processed dimensions. Accordingly, when the displacement in the axial direction is eliminated, the original position is restored and the unburned position (original position) remains unchanged.
つづいて、図1を参照して動作について説明する。
図1(b)に示すように、ローラバニシング工具10は、ツールの初期設定について説明する。まず、ツール径の初期設定は、ロックナット23をゆるめ、アジャストリング22を後退させてハウジング8の凹部8dとアジャストリング22の凸部22cとの係合を解除し、ツール径の調整範囲の下限に設定するため、最小のワーク径φDより0.05〜0.10mm程小さくセットする。
つぎに、付勢力の初期設定を行う。このローラバニシング工具10は、第2コイルバネ16の付勢力(バネ荷重)によってツール径を自動制御する。この付勢力は、ワークの材質、硬度、加工径、および表面あらさに応じて、最適値に設定する。そのために、アジャストナット21の止めネジ21bをゆるめ、アジャストナット21を右回転させると、付勢力が強くなり、左回転させると、付勢力が弱くなる。
ローラバニシング工具10によるバニシング加工は、ローラ1による転圧加工であり、転圧された量だけ、外径が縮小する。したがって、所定の公差寸法内に仕上げるには外径の縮小量を予め考慮しておくとよい。たとえば、φ30mmでは0.02〜0.04mmである。
Next, the operation will be described with reference to FIG.
As shown in FIG.1 (b), the roller burnishing tool 10 demonstrates the initial setting of a tool. First, the tool diameter is initially set by loosening the lock nut 23 and retracting the adjuster string 22 to release the engagement between the recessed
Next, initial setting of the urging force is performed. The roller burnishing tool 10 automatically controls the tool diameter by the biasing force (spring load) of the
The burnishing by the roller burnishing tool 10 is a rolling process by the roller 1, and the outer diameter is reduced by the amount of rolling. Therefore, in order to finish within a predetermined tolerance dimension, it is preferable to consider the reduction amount of the outer diameter in advance. For example, it is 0.02-0.04 mm at φ30 mm.
そこで、ローラバニシング工具10をNC旋盤の刃物台に固定し、ワークを回転数600min-1で回転させる。そして、ローラ1が複数配置された円筒状のフレーム2にワークWを挿通する。そうすると、ローラ1がワーク加工面に接触してワークW加工面を加圧し、このワークW加工面を転圧(塑性変形)によって加工面の表面を滑らかな鏡面に仕上げる。 Therefore, the roller burnishing tool 10 is fixed to the tool rest of the NC lathe, and the workpiece is rotated at a rotational speed of 600 min −1 . Then, the workpiece W is inserted through a cylindrical frame 2 on which a plurality of rollers 1 are arranged. Then, the roller 1 comes into contact with the workpiece machining surface and pressurizes the workpiece W machining surface, and the workpiece W machining surface is finished into a smooth mirror surface by rolling (plastic deformation).
これらを整理すると、径自動補正機構E1 は、この前記トルク・変位変換機構T1 による軸方向の変位により第2コイルバネ16の付勢力を変化させ、ハブ9に連結されたヘッド5が軸方向へ移動して、前加工径に大きめのバラツキがあっても加工径の自動補正を行うものである。
たとえば、ワークの前加工径にバラツキがあっても、トルク・変位変換機構T1 を内蔵した径自動補正機構E1 により、ワークの前加工径に追従してツール径は、ローラ1の軸方向の位置を変えて自動的にツール径を変える。
つまり、前加工径の小さなワークに、ローラバニシング工具10を挿入すると、第2コイルバネ16の付勢力がバニシング圧に勝り、ハブ9がツール先端側に移動し、ツール径は自動的に小さくなる。ただし、予めセットされたツール径より小さくなることはない。
その反対に、前加工径の大きめなワークWに、ローラバニシング工具10を挿入すると、バニシング圧が第2コイルバネ16の付勢力に勝り、ハブ9がシャンク3側に移動し、ツール径は自動的に大きくなる。
When these are arranged, the automatic diameter correction mechanism E 1 changes the urging force of the
For example, even if there is a variation in the pre-working diameter of the workpiece, the tool diameter follows the pre-working diameter of the workpiece by the automatic diameter correction mechanism E 1 incorporating the torque / displacement conversion mechanism T 1. The tool diameter is automatically changed by changing the position of.
That is, when the roller burnishing tool 10 is inserted into a workpiece having a small pre-machined diameter, the urging force of the
On the other hand, when the roller burnishing tool 10 is inserted into the workpiece W having a large pre-machined diameter, the burnishing pressure exceeds the urging force of the
<第2の実施形態>
図3は本発明の第2の実施形態に係るローラバニシング工具を示し、(a)は左側面図、(b)は半断面の正面図である。
概略の構成は、図1に示すローラバニシング工具10と同様であるが、付勢力調整手段G2 が異なるので、その構成について説明する。図3に示すように、図1に示す第2コイルバネ16の代わりに、リング状を形成するシリンダ17がハウジング8とハブ9との間のスペースに設けられている。シリンダ17にはハウジング8に設けられた油圧または空圧を通す導通孔(図示せず)と導通溝8eが連通されており、これらを流通してハブ9を押圧し、ボール13を挟持する可動輪12を押圧する。
<Second Embodiment>
FIG. 3 shows a roller burnishing tool according to a second embodiment of the present invention, in which (a) is a left side view and (b) is a half sectional front view.
Configuration Summary is similar to the roller burnishing tool 10 shown in FIG. 1, since urging force adjusting means G 2 different, will be described the configuration. As shown in FIG. 3, instead of the
また、図1に示すアジャストナット21の位置には、スイベルジョイント18が配設されている。スイベルジョイント18の両側面にはリング状の薄いスラストリング19を介し、ハウジング8の外周面との当接面には、供給された油圧または空圧が漏洩しないように複数のシール18cが装着されている。その結果、スイベルジョイント18に設けられた供給口18aから供給された油圧または空圧は、これらのシール18cによって封止され、かつ、スイベルジョイント18は、ワーク固定、および、工具回転の仕様に備えて回転可能に装着されている。
このような、油圧、空圧方式による圧力調整をできるようにしたトルク・変位変換機構を利用したバニシングツールとしては、外周面用の他に、内外面テーパ、平面、曲面加工用に利用することができる。
Further, a swivel joint 18 is disposed at the position of the
As a burnishing tool using a torque / displacement conversion mechanism that enables pressure adjustment by hydraulic or pneumatic methods, it can be used for inner / outer surface taper, flat surface, curved surface processing as well as for outer peripheral surface. Can do.
つづいて、付勢力調整手段G2 の動作について図面を参照して説明する。図3に示すように、ローラバニシング工具20は、バネ荷重の代わりに油圧力または空圧力でツール径を自動制御する。油圧は非圧縮性であるため、高圧力仕様は油圧を使用し、空圧はばねのように圧縮性があるため、低圧仕様は空圧を使用するとよい。以下、空圧で説明すると、この空圧による荷重は、ワークの材質、硬度、加工径、および表面あらさ等に応じて、最適値に設定するが、この空圧では、図示しない空圧装置の圧力調整弁を操作して空圧を調整すればよい。
なお、ローラバニシング工具20の付勢力調整手段G2 のほかに、トルク・変位変換機構T2 を内蔵した径自動補正機構E2 については、図1に示すローラバニシング工具10と同様であるため、同一の部位には同符合を付し、重複する説明は省略する。
Next will be described with reference to the drawings, the operation of the urging force adjusting means G 2. As shown in FIG. 3, the roller burnishing tool 20 automatically controls the tool diameter with oil pressure or pneumatic pressure instead of spring load. Since the hydraulic pressure is incompressible, the high pressure specification uses hydraulic pressure, and the pneumatic pressure is compressible like a spring, so the low pressure specification should use pneumatic pressure. Hereinafter, when described with pneumatic pressure, the load due to the pneumatic pressure is set to an optimum value according to the material, hardness, machining diameter, surface roughness, etc. of the workpiece. The air pressure may be adjusted by operating the pressure regulating valve.
In addition to the urging force adjusting means G 2 of the roller burnishing tool 20, the automatic diameter correction mechanism E 2 incorporating the torque / displacement conversion mechanism T 2 is the same as the roller burnishing tool 10 shown in FIG. The same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<第3の実施形態>
図4は、本発明の第3の実施形態に係るローラバニシング工具の半断面の正面図である。図4に示すように、ローラバニシング工具30は、トルク・変位変換機構T3 がローラ1よりも後方にあるタイプであり、ワークWに形成された穴の内周面加工用のローラバニシング工具である。なお、図1と同じ部位には同符合を付し重複する説明は省略する。
径自動補正機構E3 を構成する各部位について、詳細に説明する。
シャンク3は、加工機械の刃物台または主軸に固定されるシャンク部3aと、前記シャンク部3aから拡径されて延設された外周面におねじ3bが形成されたシャンク本体3cと、前記シャンク本体3cからさらに拡径されて延設された外周面におねじ3mが形成されたスリーブ状のシャンク先端部3dと、前記シャンク先端部3dの端面3eに止り穴が形成された穴部3fとから形成されている。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a half sectional front view of a roller burnishing tool according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the roller burnishing tool 30 is a type in which the torque / displacement conversion mechanism T 3 is behind the roller 1, and is a roller burnishing tool for machining the inner peripheral surface of the hole formed in the workpiece W. is there. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
For different parts of the size automatic correction mechanism E 3, it will be described in detail.
The
マンドレル25は、棒状であり、後端部近傍がフランジ部25b付きで形成されており、シャンク3のシャンク先端部3dの端面3eに形成された穴部3fに第2コイルバネ16が挿入されている。マンドレル25の後部穴25dにはスラストベアリング4が挿入され、第2コイルバネ16を包囲して後端部25aが軸方向へ摺動可能に装着されている。
また、マンドレル25の左端部近傍にはフランジ部25bが形成され、そのフランジ部25bから縮径して前方へ延設されている。
トルク・変位変換機構T3 は、マンドレル25と、シャンク先端部3dとの間に内蔵されている。可動輪12は、フランジ部25bに当設され、固定輪11は、前記シャンク先端部3dを閉鎖するように設けられ、シャンク先端部3dにピンによって固定されている。そして、固定輪11と可動輪12との間にボール13が挟持されている。
ローラ1は、たとえば、6個配置され、フレーム2に保持され、マンドレル25の先端部25cのテーパ25tに当接して配置されている。
ステム6aは、前記フレーム2に接続されている。また、ステム6bは、前記ステム6aにベアリング29を介して接続され、前記シャンク先端部3dを包囲するように円筒状に延設されて配置されている。
ハウジング8は、前記ステム6bの外周面に配置され、前記ステム6bをたえず後退方向に付勢する第1コイルバネ14を介装して設けられ、その結果、ステム6bは、軸方向へ前進可能に装着されている。
The mandrel 25 has a rod shape, and the vicinity of the rear end portion is formed with a flange portion 25b. The
Further, a flange portion 25b is formed in the vicinity of the left end portion of the mandrel 25, and the diameter is reduced from the flange portion 25b and extends forward.
Torque displacement conversion mechanism T 3 is a mandrel 25, which is built between the
For example, six rollers 1 are arranged, held by the frame 2, and arranged in contact with the
The stem 6 a is connected to the frame 2. The stem 6b is connected to the stem 6a via a bearing 29, and is extended and arranged in a cylindrical shape so as to surround the
The
位置調整手段F3 は、ローラ1の位置を調整する。ローラ1の位置調整手段F3 は、ハウジング8と、アジャストナット21aと、アジャストリング22とによって構成されている。マンドレル25の先端部のテーパ25tの位置(寸法B)を変えるには、フレーム2の位置、つまり、ステム6とハウジング8の位置を軸(左右)方向へ変えることにより可能となる。したがって、ワーク径に対応するために、ハウジング8を回動することにより、アジャストナット21aを軸方向へ移動させて全体的にローラ1の位置を移動する。その後、ハウジング8の位置をアジャストリング22によって固定する。
詳しくは、アジャストナット21aは、前記シャンク本体3cのおねじ3mに螺合されている。アジャストナット21aの外周面に埋め込まれたキー8kは、ハウジング8の内周面に設けられたキー溝に嵌入され、ハウジング8と一体に回動するように構成されている。
その結果、ローラ1の位置を左方向に変えて調整する場合は、ハウジング8を右回転させることによって、移動可能である。
The position adjusting means F 3 adjusts the position of the roller 1. The position adjusting means F 3 of the roller 1 includes a
Specifically, the adjustment nut 21a is screwed into the
As a result, when adjusting by changing the position of the roller 1 to the left, it can move by rotating the
付勢力調整手段G3 は、可動輪12を付勢する第2コイルバネ16の付勢力を調整する。この付勢力調整手段G3 は、マンドレル25と、第2コイルバネ16と、それを支持するガイドピン16bと、アジャストナット21等によって構成されている。
第2コイルバネ16は、前端(図中の左端)部がスラストベアリング4を介してマンドレル25の後部穴25dにより支持され、後端部は、フランジを有するガイドピン16bにより第2コイルバネ16の内径が支持され、フランジ面に当接している。また、ガイドピン16bは、前記シャンク3の穴部3fの底面3gに挿通され、ピン16cに当接している。
アジャストナット21は、前記シャンク本体3cのおねじ3bに螺合され、第2コイルバネ16の付勢力を調整するピン16cを保持している。
その結果、アジャストナット21の回動によってピン16cが移動すると、ガイドピン16bも移動し、第2コイルバネ16をたわませる。第2コイルバネ16の付勢力は、スラストベアリング4を介してマンドレル25を押圧し、可動輪12を押圧してボール13を挟持する。シャンク本体3cの外周面には目盛りが設けられており、寸法Cにより付勢力の調整がし易くなっている。
The urging force adjusting means G 3 adjusts the urging force of the
The
The adjusting
As a result, when the pin 16c is moved by the rotation of the adjusting
つづいて、図面を参照して動作について説明する。
図4に示すように、ローラバニシング工具30は、ツール径の初期設定を行う。そのためには、アジャストリング22をゆるめ、アジャストリング22を後退させ、ハウジング8を回動させて最小の加工径より0.05〜0.10mm程大きく設定する。
そして、ローラバニシング工具30をNC旋盤の刃物台(図示せず)に固定し、ワークWを回転数600min-1で回転させ、ローラ1を保持した円筒状のフレーム2をワークWの穴に挿入する。すると、ローラ1がワーク加工面に接触して加圧し、転圧によって加工面の表面を滑らかな鏡面に仕上げる。
仮に、ワークWの前加工径に大きめのばらつきがあっても、トルク・変位変換機構T3を内蔵した径自動補正機構E3 により、ワークWの前加工径に追従してツール径φAは自動的に変えることができる。
すなわち、前加工径の小さなワークWに、ローラバニシング工具30を挿入すると、バニシング圧が第2コイルバネ16の付勢力に勝り、マンドレル25がシャンク3側に移動して、ツール径φAは自動的に小さくなる。つまり、バニシング圧と第2コイルバネ16の付勢力がバランスした状態で加工する。
その反対に、前加工径の大きなワークWに、ローラバニシング工具30を挿入すると、第2コイルバネ16の付勢力がバニシング圧に勝り、マンドレル25が工具先端側方向に移動して、ツール径φAは自動的に大きくなる。同様に、バニシング圧と第2コイルバネ16の付勢力がバランスした状態で加工する。
Next, the operation will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 4, the roller burnishing tool 30 performs initial setting of the tool diameter. For this purpose, the adjuster string 22 is loosened, the adjuster string 22 is retracted, and the
Then, the roller burnishing tool 30 is fixed to a turret (not shown) of an NC lathe, the workpiece W is rotated at a rotation speed of 600 min −1 , and the cylindrical frame 2 holding the roller 1 is inserted into the hole of the workpiece W To do. Then, the roller 1 contacts and pressurizes the workpiece processing surface, and the surface of the processing surface is finished to a smooth mirror surface by rolling.
Even if there is a large variation in the pre-working diameter of the workpiece W, the tool diameter φA automatically follows the pre-working diameter of the work W by the automatic diameter correction mechanism E 3 incorporating the torque / displacement conversion mechanism T 3. Can be changed.
That is, when the roller burnishing tool 30 is inserted into the workpiece W having a small pre-machined diameter, the burnishing pressure exceeds the urging force of the
On the contrary, when the roller burnishing tool 30 is inserted into the workpiece W having a large pre-machined diameter, the urging force of the
<第4の実施形態>
図5は、本発明の第4の実施形態に係るローラバニシング工具の半断面の正面図である。図5に示すように、ローラバニシング工具40は、トルク・変位変換機構T4 がローラよりも前方にあるタイプであり、ワークWに形成された穴の内周面加工用のローラバニシング工具である。図4と同じ部位には同符合を付し、重複する説明は省略する。
径自動補正機構E4 を構成する各部位について、詳細に説明する。
シャンク3は、工作機械の刃物台または主軸に固定されるシャンク部3aと、前記シャンク部3aから縮径されて延設された外周面におねじ3bが形成されたシャンク本体3cと、前記シャンク本体3cから、さらに延設されたスリーブ状のシャンク先端部3dと、前記シャンク先端部3dの端面に設けられためねじ3nとから形成されている。
<Fourth Embodiment>
FIG. 5 is a half sectional front view of a roller burnishing tool according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the roller burnishing tool 40 is a type in which the torque / displacement conversion mechanism T 4 is in front of the roller, and is a roller burnishing tool for machining the inner peripheral surface of the hole formed in the workpiece W. . The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
For different parts of the size automatic correction mechanism E 4, it will be described in detail.
The
第1マンドレル26は、棒状に形成されており、前記シャンク先端部3dのめねじ3nに、第1マンドレル26の後端部のおねじ26aが螺入され、一体になっている。また、後端部近傍には第2コイルバネ16のバネ径分に相当するフランジ径を有するフランジ部26bが形成されている。そして、このフランジ部26bの前方側には、先端に向かって順に第2コイルバネ16と、スラストベアリング4aと、マンドレル25と、トルク・変位変換機構T4 を構成する可動輪12、ボール13、固定輪11とを挿通し、さらに、先端部に形成されたおねじ26cに、スラストベアリング4bを介してスラストリングナット28が螺入され、止めネジ28aによって固定されている。
マンドレル25は、リング状で、外周面がテーパ25tを形成しており、ローラ1の当接位置により工具径φAが異なり、加工径は調整可能になっている。
The first mandrel 26 is formed in a rod shape, and a female screw 26a at the rear end of the first mandrel 26 is screwed into the
The mandrel 25 has a ring shape, and the outer peripheral surface forms a
フレーム2は、ローラ1を保持している。転圧加工のためのローラ1は、前記マンドレル25の外周部に、たとえば、12個配置されている。
ステム6は、フレーム2に接続され、前記シャンク先端部3dに挿通されている。
ハウジング8には、ステム6の抜け止めが設けられ、かつ、軸方向へ移動可能に第1コイルバネ14が介装されている。
アジャストナット21は、ハウジング8の内周面に設けられたキー8kに係合し、一体になってステム6の後端面にスラストベアリング4cを介して前記シャンク部3aのおねじ3bに螺合している。そして、アジャストリング22もスライドキー21kをアジャストナット21に係合させた後、ゆるみ防止のために前記おねじ3bに螺合している。
The frame 2 holds the roller 1. For example, twelve rollers 1 for the rolling process are arranged on the outer periphery of the mandrel 25.
The
The
The adjusting
位置調整手段F4 は、ローラ1の位置を調整する。この位置調整手段F4 は、フレーム2と、ステム6と、ハウジング8と、アジャストリング22と、アジャストナット21とによって構成されている。マンドレル25のテーパ25tの位置を変えるには、フレーム2の位置、つまり、ステム6とハウジング8の位置を軸(左右)方向へ変えることにより可能となる。したがって、ハウジング8を回動することにより、アジャストリング22を軸方向へ移動させてローラ1の位置を移動する。その後、アジャストリング22の図示しない凹部にスライドキー21kを嵌入し、ハウジング8の位置をアジャストナット21によって固定する。
The position adjusting means F 4 adjusts the position of the roller 1. The position adjusting means F 4 includes a frame 2, a
付勢力調整手段G4 は、第2コイルバネ16とそれを支持する第1マンドレル26と、マンドレル25と、トルク・変位変換機構T4 と、スラストリングナット28等によって構成されている。この付勢力調整手段G4 は、可動輪12を付勢するための第2コイルバネ16の付勢力を調整する。第1マンドレル26には、スライドキー26kが埋設されており、固定輪11の内周面に設けられたキー溝をスライドできるようになっている。
第2コイルバネ16は、第1マンドレル26に挿通されている。
ここで、先端のスラストリングナット28を回動することにより、第2コイルバネ16がたわみ、第2コイルバネ16の付勢力は、スラストベアリング4aと、マンドレル25とを介して可動輪12を押圧してボール13を挟持する。
The urging force adjusting means G 4 includes the
The
Here, by rotating the thrust ring nut 28 at the tip, the
つづいて、図面を参照して動作について説明する。
図5に示すように、ローラバニシング工具40は、前記同様ツール径の初期設定を行う。そして、ローラバニシング工具40を加工機械のNC旋盤の刃物台に固定し、ワークを回転数600min-1で回転させ、ローラ1を保持した円筒状のフレーム2をワークWに挿入する。すると、ローラ1がワーク加工面に接触して加圧し、転圧によって加工面を滑らかな鏡面に仕上げる。
仮に、ワークWの前加工径に大きめのばらつきがあっても、トルク・変位変換機構T4 が内蔵された径自動補正機構E4 により、ワークWの前加工径に追従してツール径φAは自動的に変えることができる。
つまり、径自動補正機構E4 により、前加工径の小さなワークWに、ローラバニシング工具40を挿入すると、バニシング圧が第2コイルバネ16の付勢力に勝り、マンドレル25がシャンク3側に移動して、ツール径φAは自動的に小さくなる。つまり、バニシング圧と第2コイルバネ16の付勢力がバランスした状態で加工する。
その反対に、径自動補正機構E4 により、前加工径の大きなワークに、ローラバニシング工具40を挿入すると、第2コイルバネ16の付勢力がバニシング圧に勝り、マンドレル25が工具先端側方向に移動して、ツール径φAは自動的に大きくなる。同様に、バニシング圧と第2コイルバネ16の付勢力がバランスした状態で加工する。
Next, the operation will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 5, the roller burnishing tool 40 performs initial setting of the tool diameter as described above. Then, the roller burnishing tool 40 is fixed to the turret of the NC lathe of the processing machine, the work is rotated at a rotational speed of 600 min −1 , and the cylindrical frame 2 holding the roller 1 is inserted into the work W. Then, the roller 1 contacts and pressurizes the workpiece processing surface, and finishes the processing surface into a smooth mirror surface by rolling.
Even if there is a large variation in the pre-working diameter of the workpiece W, the tool diameter φA follows the pre-working diameter of the workpiece W by the automatic diameter correction mechanism E 4 incorporating the torque / displacement conversion mechanism T 4. Can change automatically.
That is, when the roller burnishing tool 40 is inserted into the workpiece W having a small pre-machined diameter by the automatic diameter correction mechanism E 4 , the burnishing pressure exceeds the urging force of the
On the other hand, when the roller burnishing tool 40 is inserted into a workpiece having a large pre-machined diameter by the automatic diameter correction mechanism E 4 , the urging force of the
ここで、図1に示すローラバニシング工具10を整理すると、丸棒の外周面をテーパ状のローラの転圧によってバニシング加工する外周面加工用のローラバニシング工具であって、加工機械の刃物台または主軸に装着されるシャンク部3aと、前記シャンク部3aから拡径されて延設された外周面におねじ3bが形成されたシャンク本体3cと、前記シャンク本体3cから縮径されたスリーブ状のシャンク先端部3dと、前記シャンク先端部3dの端面3eに止り穴が形成された穴部3fと、が形成されたシャンク3と、前記シャンク3の穴部3fの底面3gにスラストベアリング4が挿入され、このスラストベアリング4に向かって押し付け勝手に付勢する第1コイルバネ14が前記シャンク先端部3dの内周面との間に介装されたステム6と、前記ステム6の先端部6cに固定され、転圧加工のためのローラ1を複数配置したフレーム2と、前記シャンク本体3cのおねじ3bに螺合され、拡径されて前記シャンク先端部3dを包囲するように円筒状に延設された先端部8aにトルク・変位変換機構T1 の前記固定輪11が保持されたフランジ7を固定するハウジング8と、前記シャンク先端部3dの外周面に軸方向へ摺動可能なブッシュ15が嵌入され、そのブッシュ15を挟むようにそのブッシュ15の外周に嵌合され、ボール13を挟持するトルク・変位変換機構T1 の可動輪12を保持するハブ9と、前記ハブ9に付勢してボール13を挟持する可動輪12に付勢する第2コイルバネ16と、前記ハブ9の先端部9aに設けられ、前記フレーム2に配置された複数のローラ1の外周面に当接し反力を受けるリング状のヘッド5と、ヘッドの位置を調整するヘッドの位置調整手段F1 と、前記可動輪12へ付勢する第2コイルバネ16の付勢力を調整する付勢力調整手段G1 と、を備えたことを特徴とするローラバニシング工具である。
Here, when the roller burnishing tool 10 shown in FIG. 1 is arranged, it is a roller burnishing tool for outer peripheral surface machining that burns the outer peripheral surface of a round bar by rolling pressure of a tapered roller. A
ローラバニシング工具10は、固定輪11と、可動輪12と、固定輪11と可動輪12のすり鉢状の窪みによって互いに挟持された摩擦抵抗の小さい複数のボール13とから構成されたトルク・変位変換機構T1 を設けた径自動補正機構E1 を構成したので、微小なトルクの変動を正確に軸方向の変換することができる。また、コスト高にならず、また、繰返し使用してもへたりのない、無負荷位置(原位置)が変化しないローラバニシング工具10を提供することができる。
The roller burnishing tool 10 includes a fixed
図4に示すローラバニシング工具30について整理すると、被加工物の穴、または、円管状の内周面をテーパ状のローラの転圧によってバニシング加工する内周面加工用のローラバニシング工具30であって、加工機械の刃物台または主軸に装着されるシャンク部3aと、前記シャンク部3aから拡径されて延設された外周面におねじ3bが形成されたシャンク本体3cと、前記シャンク本体3cからさらに拡径されて延設された外周面におねじ3mが形成されたスリーブ状のシャンク先端部3dと、前記シャンク先端部3dの端面3eに止り穴が形成された穴部3fと、が形成されたシャンク3と、前記シャンク3の穴部3fの底面3gには、前記ピン16cが挿通されそのピン16cに当接するガイドピン16bにより後端が支持され、先端がスラストベアリング4を介してマンドレル25の後部穴25dにより前端が支持された第2コイルバネ16と、前記シャンク3の穴部3fに後端部25aが挿通され、後端部25a近傍にフランジ部25bが形成され、先端部25cがテーパに形成されたマンドレル25と、前記マンドレル25のフランジ部25bと前記シャンク先端部3dとの間には、シャンク先端部3dを閉鎖するようにトルク・変位変換機構T3 の可動輪12とボール13を介して、シャンク先端部3dに固定された固定輪11と、前記マンドレル25の先端部25cに転圧加工のためのローラ1が複数配置され、前記ローラ1を保持するフレーム2と、ローラ1の位置を調整する位置調整手段F3 と、前記可動輪12へ付勢する第2コイルバネ16の付勢力を調整する付勢力調整手段G3 と、を備えたことを特徴とするローラバニシング工具である。
The roller burnishing tool 30 shown in FIG. 4 can be summarized as a roller burnishing tool 30 for machining an inner peripheral surface that burns a hole in a workpiece or a circular inner peripheral surface by rolling pressure of a tapered roller. The
ローラバニシング工具30は、シャンク先端部3dとマンドレル25との間に固定輪11と、可動輪12と、固定輪11と可動輪12の窪みによって互いに挟持された複数のボール13とから構成されるトルク・変位変換機構T3 を内蔵した径自動補正機構E3 を設けたので、微小なトルクの変動を正確に軸方向の変位に変換することができる。また、コスト高にならず、また、繰返し使用してもへたりのない、無負荷位置(原位置)が変化しないローラバニシング工具を提供することができる。
The roller burnishing tool 30 is composed of a fixed
図5に示すローラバニシング工具40について整理すると、被加工物の穴、または、円管状の内周面をテーパ状のローラの転圧によってバニシング加工する内周面加工用のローラバニシング工具40であって、加工機械の刃物台または主軸に装着されるシャンク部3aと、シャンク部3aから縮径されて延設された外周面におねじ3bが形成されたスリーブ状のシャンク先端部3dと、シャンク先端部3dの端面に設けられためねじ3nとが形成されたシャンク3と、前記シャンク先端部3dのめねじ3nに、棒状で後端部に形成されたおねじ27aが螺入され、後端部近傍にフランジ部27bが形成され、このフランジ部27bの前方側に、順に第2コイルバネ16と、スラストベアリング4aと、第1マンドレル26と、トルク・変位変換機構T4 の可動輪12と、ボール13と、固定輪11とが挿通され、先端部のおねじ26cにスラストベアリング4bを介してスラストリングナット28が螺入された第1マンドレル26と、
前記第1マンドレル26の外周部に転圧加工のためのローラ1が複数配置され、前記ローラ1を保持するフレーム2と、ローラ1の位置を調整する位置調整手段F4 と、前記可動輪12へ付勢する第2コイルバネ16の付勢力を調整する付勢力調整手段G4 と、を備えたことを特徴とするローラバニシング工具である。
When the roller burnishing tool 40 shown in FIG. 5 is arranged, it is a roller burnishing tool 40 for inner peripheral surface machining that burns a hole or circular inner peripheral surface of a workpiece by rolling pressure of a tapered roller. A
A plurality of rollers 1 for compaction processing are arranged on the outer peripheral portion of the first mandrel 26, a frame 2 for holding the roller 1, a position adjusting means F 4 for adjusting the position of the roller 1, and the
ローラバニシング工具40は、マンドレル25に挿通した第1マンドレル26とスラストリングナット28との間に固定輪11と、可動輪12と、複数のボール13とから構成されるトルク・変位変換機構T4 を内蔵した径自動補正機構E4 を設けたので、微小なトルクの変動を正確に軸方向の変位に変換することができる。また、コスト高にならず、また、繰返し使用してもへたりのない、無負荷位置(原位置)が変化しないローラバニシング工具を提供することができる。
The roller burnishing tool 40 includes a torque / displacement conversion mechanism T 4 including a fixed
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されることなく、適宜変更して実施することが可能である。たとえば、トルク・変位変換機構Tを構成する固定輪11と可動輪12は、リング状の一端面に複数のすり鉢状の窪みを形成し、ボール13を挟持したが、すり鉢状の窪みの代わりに断面がV溝の溝を設けてもよい。また、角度は120°としたが、その他の角度、または複合した角度や曲面にしてもかまわない。
なお、対象ワークとしては、トルクコンバータのハブ(スリーブ)外周面、オートマチックミッション部品の回転摺動内外周面、ショックアブソーバのケース内周面、ステアリング・ケースの内周面、ガス器具の継手、流量調整弁や銃器の弾倉などの微小テーパ部品の内外周面、プリンタシャフト外周面、コピー機紙送りシャフト外周面等が好適である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be implemented with appropriate modifications. For example, the fixed
Applicable workpieces include the outer peripheral surface of the hub (sleeve) of the torque converter, the inner peripheral surface of the rotating and sliding parts of the automatic transmission parts, the inner peripheral surface of the shock absorber, the inner peripheral surface of the steering case, the fittings of the gas appliance, and the flow rate. The inner and outer peripheral surfaces of minute taper parts such as adjusting valves and gun magazines, the outer peripheral surface of the printer shaft, and the outer peripheral surface of the copier paper feed shaft are suitable.
1 ローラ
2 フレーム
3 シャンク
3a シャンク部
3b,3m おねじ
3c シャンク本体
3d シャンク先端部
3e 端面
3f 穴部
3g 底面
3k キー溝
3n めねじ
4,4a,4b,4c スラストベアリング
5 ヘッド
5t テーパ
6,6a,6b ステム
6c 先端部
6d ボルト
7 フランジ
8 ハウジング
8a 先端部
8b ボルト
8c おねじ
8d 凹部
8e 導通溝
8k スライドキー
9 ハブ
9a 先端部
9b 止めネジ
10,20,30,40 ローラバニシング工具
11 固定輪
11a,12a 窪み
12 可動輪
13 ボール
14 第1コイルバネ
15 ブッシュ
16 第2コイルバネ
16a ガイド
16b ガイドピン
16c ピン
17 シリンダ
18 スイベルジョイント
18a 供給口
18c シール
19 スラストリング
21,21a アジャストナット
21b,22d 止めネジ
21k,22k スライドキー
22 アジャストリング
22c 凸部
22p ピン
23 ロックナット
23a,28a 止めネジ
24 スラストベアリング
25 マンドレル
25a 後端部
25b,26b フランジ部
25c 先端部
25d 後部穴
25t テーパ
26 第1マンドレル
26a,26c おねじ
28 スラストリングナット
29 ベアリング
E,E1,E2,E3,E4 径自動補正機構
F,F1,F2,F3,F4 位置調整手段
G,G1,G2,G3,G4 付勢力調整手段
T,T1,T2,T3,T4 トルク・変位変換機構
1 Roller 2
Claims (3)
ヘッド(5)の内周面に形成されたテーパ(5t)上を前記ヘッド(5)の回転に伴って転動することにより、棒状の被加工物の外周面を転圧加工する複数のローラ(1)と、
前記シャンク(3)と前記ヘッド(5)とを、前記ヘッド(5)の負荷トルクによってボール(13)を介して相対的に回動させることによりトルクを軸方向の変位に変換するトルク・変位変換機構(T)と、
前記トルク・変位変換機構(T)による軸方向の変位により第2コイルバネ(16)の付勢力を変化させ、前加工径にバラツキがあっても、ハブ(9)に連結されたヘッド(5)が軸方向へ移動して加工径の自動補正を行う径自動補正機構(E)とを備え、
被加工物の外周面をローラの転圧によってバニシング加工する外周面加工用のローラバニシング工具であって、
前記トルク・変位変換機構(T)は、リング状の一端面に複数のすり鉢状の窪み(11a)が形成された固定輪(11)と、
同様のリング状の一端面に複数のすり鉢状の窪み(12a)が対向するように形成された可動輪(12)と、
前記固定輪(11)の窪み(11a)と、前記可動輪(12)の窪み(12a)に挟持された複数のボール(13)と、
を備えたことを特徴とするローラバニシング工具。 A workpiece, or a shank (3) having a shank portion (3a) formed in a rod shape or a taper shape, wherein the shank (3) is rotationally driven by a rotational drive mechanism;
A plurality of rollers for rolling the outer peripheral surface of the rod-shaped workpiece by rolling on the taper (5t) formed on the inner peripheral surface of the head (5) as the head (5) rotates. (1) and
Torque / displacement for converting torque into axial displacement by rotating the shank (3) and the head (5) relative to each other via the ball (13) by the load torque of the head (5). A conversion mechanism (T);
Even if the urging force of the second coil spring (16) is changed by the axial displacement by the torque / displacement conversion mechanism (T) and the pre-processed diameter varies, the head (5) connected to the hub (9) Is equipped with an automatic diameter correction mechanism (E) that moves in the axial direction and automatically corrects the machining diameter,
A roller burnishing tool for outer peripheral surface machining that burns an outer peripheral surface of a workpiece by rolling pressure of a roller,
The torque / displacement conversion mechanism (T) includes a fixed ring (11) having a plurality of mortar-shaped depressions (11a) formed on one end surface of a ring shape,
A movable ring (12) formed so that a plurality of mortar-shaped depressions (12a) are opposed to one end surface of the same ring shape;
A plurality of balls (13) sandwiched between a recess (11a) of the fixed wheel (11) and a recess (12a) of the movable wheel (12);
A roller burnishing tool comprising:
マンドレル(25)の外周面に形成されたテーパ(25t)上をその回転に伴って転動することにより、被加工物の穴、または、円管状の内周面を転圧加工する複数のローラ(1)と、
前記シャンク(3)と前記マンドレル(25)とを、前記マンドレル(25)の負荷トルクによってボール(13)を介して相対的に回動させることによりトルクを軸方向の変位に変換するトルク・変位変換機構(T)と、
前記トルク・変位変換機構(T)による軸方向の変位により第2コイルバネ(16)の付勢力を変化させ、前加工径にバラツキがあっても、テーパ(25t)を有するマンドレル(25)が軸方向へ移動して、加工径の自動補正を行う径自動補正機構(E)とを備え、
被加工物の穴、または、円管状の内周面をローラの転圧によってバニシング加工する内周面加工用のローラバニシング工具であって、
前記トルク・変位変換機構(T)は、リング状の一端面に複数のすり鉢状の窪み(11a)が形成された固定輪(11)と、
同様のリング状の一端面に複数のすり鉢状の窪み(12a)が対向するように形成された可動輪(12)と、
前記固定輪(11)の窪み(11a)と、前記可動輪(12)の窪み(12a)に挟持された複数のボール(13)と、
を備えたことを特徴とするローラバニシング工具。 A workpiece, or a shank (3) having a shank portion (3a) formed in a rod shape or a taper shape, wherein the shank (3) is rotationally driven by a rotational drive mechanism;
A plurality of rollers for rolling a hole in a workpiece or a cylindrical inner peripheral surface by rolling on the taper (25t) formed on the outer peripheral surface of the mandrel (25) as it rotates. (1) and
Torque / displacement for converting torque into axial displacement by relatively rotating the shank (3) and the mandrel (25) via the ball (13) by the load torque of the mandrel (25). A conversion mechanism (T);
Even if the urging force of the second coil spring (16) is changed by the displacement in the axial direction by the torque / displacement conversion mechanism (T) and the pre-processed diameter varies, the mandrel (25) having the taper (25t) is the shaft. A diameter automatic correction mechanism (E) that moves in the direction and automatically corrects the machining diameter,
A roller burnishing tool for inner peripheral surface machining that burns a hole in a workpiece or a cylindrical inner peripheral surface by rolling pressure of a roller,
The torque / displacement conversion mechanism (T) includes a fixed ring (11) having a plurality of mortar-shaped depressions (11a) formed on one end surface of a ring shape,
A movable ring (12) formed so that a plurality of mortar-shaped depressions (12a) are opposed to one end surface of the same ring shape;
A plurality of balls (13) sandwiched between a recess (11a) of the fixed wheel (11) and a recess (12a) of the movable wheel (12);
A roller burnishing tool comprising:
前記固定輪(11)を支持するハウジング(8)と、前記可動輪(12)を支持するハブ(9)との間のスペースにリング状のシリンダ(17)を形成し、前記シリンダ(17)に油圧または空圧を供給し、前記トルク・変位変換機構(T)による軸方向の変位によってシリンダ(17)による付勢力が変化し、前加工径にバラツキがあっても、ハブ(9)に連結されたテーパを有するヘッド(5)を軸方向へ移動させて、径の自動補正を行う径自動補正機構(E)を備えたことを特徴とする請求項1に記載のローラバニシング工具。 Oil pressure for outer peripheral surface processing for burnishing the outer peripheral surface of a round bar by rolling pressure of a tapered roller, or a roller burnishing tool by pneumatic pressure,
A ring-shaped cylinder (17) is formed in a space between the housing (8) that supports the fixed ring (11) and the hub (9) that supports the movable ring (12), and the cylinder (17) Even if the urging force by the cylinder (17) changes due to axial displacement by the torque / displacement conversion mechanism (T) and the pre-processed diameter varies, the hub (9) The roller burnishing tool according to claim 1, further comprising an automatic diameter correcting mechanism (E) for automatically correcting the diameter by moving a connected head (5) having a taper in an axial direction.
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