JP2006062077A - 加工物のプロファイルの研削方法及び研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】望ましくないプロファイル偏差を減少させるための加工物のプロファイル研削方法及び研削装置を提供する。
【解決手段】回転加工物（５）のプロファイルの研削装置において、旋回テーブル（６）上に配置されワークスピンドル（４）に対応して軸方向及び横軸方向に変位する、本発明に関する回転加工物（５）は研削前に且つ旋回テーブル軸（Ｄ）に対応して設置され、高精度の研削のため円弧形状加工物プロファイル部分（７）の半径中心は旋回テーブル（６）の旋回軸（Ｄ）と一致させるよう構成される。従って、単一機械軸に対するこのプロファイル部分（７）の研削に含まれる同時軸動作の数を減少させることで最適なプロファイル精度を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、加工物のプロファイルの研削方法及び研削装置に関する。

本発明は、特にほぼあるいは正確な円弧形状の加工物プロファイル部分を研削することに適用される。本発明は２ｍｍ未満のプロファイル半径を備える加工物外周面上の加工物プロファイル部分を研削するのに適し、これらは形状偏差に対して４−５μｍ未満の許容差を受け、且つプロファイルの隣接する直線あるいは湾曲した輪郭部分に滑らかに、すなわち接線方向に結合する。

市場において、万能な多軸の、数値制御研削装置における広い選択があり、これらは高い製造精度を有し、且つ広範囲で多様な利用に際し、高い引張、硬化あるいは非硬化材料の回転加工物のプロファイルの精密研削に適する。この精密研削は加工物のプロファイル精度及び表面の質における高い要求を受ける。これら加工物の作動軸の組立及び配置において、機械は一般的に非常に類似している。

公知の実施態様の一つを図１に概略的に示す。第１及び第２の位置決めスライド１０，１１が複合スライド形状で機械支柱／土台３上に配置される。この複合スライド１０，１１に設置される回転ヘッド１５は研削盤主軸１を装着する。研削工具、特に砥石車２は研削盤主軸１に取り付け可能である。複合スライド１０，１１のおかげで研削盤主軸１及び研削工具は第１機械軸Ｘに沿った直線及び第１機械軸と直角の位置にある第３機械軸Ｚに沿った直線に移動可能である。回転ヘッド１５は回転軸Ｃに対する研削盤主軸１の回転をＸ軸に対して直角に且つＺ軸に対して平行に動作可能にする。この旋回機能は加工物に対して任意角で研削盤主軸を設定可能にする。

更に、機械台３上に第３位置決めスライド１２が設置され、この上にワークスピンドル４が取り付けられ、加工用に定められた加工物５を収容する。この位置決めスライド１２を作動することにより、このスピンドル４は第２機械軸Ｙに沿った直線上を移動可能である。この第２機械軸Ｙは第１及び第３機械軸Ｘ、Ｚに対して直角に走行する。

全ての動作軸、すなわち動作はＮＣ制御される。研削中、いくつかのＮＣ軸、すなわちＸ、Ｙ、Ｚ及び／またはＢ軸は製造される加工物プロファイルに従って同時に作動する。軸速度、軸加速度、軸負荷による避け難い位置偏差は加工物プロファイルの小さな輪郭偏差を招き、極端な許容誤差の要望がある場合にもかかわらず、許容範囲を越える。

従って、本発明の目的の１つは、最初に述べた型の方法及び装置を導入することにより、加工された加工物における望ましくないプロファイル偏差を減少させることである。

この目的は請求項１及び８にそれぞれ係る方法および装置により実現される。

研削機械上の加工物における略あるいは真円弧形状プロファイル部分を研削するための、本発明に係る方法および装置において、加工物はワークスピンドル上に備えつけられ、このワークスピンドルは旋回軸に対して旋回可能な旋回テーブル上に設置される。この設置された加工物はワークスピンドルと共に、旋回テーブルの旋回軸に対するプロファイル部分の半径方向の中心までの距離が最小となる位置まで移動する。このプロファイル部分はその後研磨される。

本発明は、特に複雑な動作軸における速い送り速度及び加速度において、できる限りただ１つのＮＣ軸が移動することによりプロファイル部分が前述の最高精度まで生成される際に、プロファイル偏差が最小となる事実を利用する。

本発明に関する機械の動作軸の配置により加工物を高い精度で位置決め可能にすることによって加工物プロファイルの重要な円弧形状部分がたった１つの軸動作としての旋回作用により生成可能となる。この旋回作用はワークスピンドルが配置される旋回テーブルを利用して生成される。

研磨される加工物プロファイル部分が正確な円弧形状ではない場合、旋回軸からプロファイル部分のほぼ半径中心までの距離が最小化される、すなわち、加工物の位置は、研削工程において含まれる必然的な残りの機械軸の加速度が最小化されるよう調整される。

次に、本発明を添付の図面に図示する好適な実施形態により詳細に説明する。

図２は本発明に係る好適な実施態様における回転加工物５のプロファイルを研削する装置を概略的に示す。この多軸数値制御研削機械は機械支柱／台３で構成され、この上に２つの位置決めスライド１０，１１を備えた複合スライドが配設される。この複合スライド１０，１１に研削盤主軸１が装着され、第１水平回転軸Ｂに対して回転する。この機械台３はさらにワークスピンドル４のための第３位置決めスライド１４を備える。

研削盤主軸１は研削工具、特に砥石車２あるいは所望の機械加工に適した別の工具を収容可能にする。これは機械台３上を第１機械軸Ｘの方向及び機械軸Ｘに対して直角な第２機械軸Ｚの方向を直線変位可能に設置される。これは本発明の従来技術から公知なように、旋回ヘッド１５を介して複合スライド１０、１１に接続可能である。これはしかしながら必須ではなく、本態様においても必要ではない。

機械台３は研削盤主軸１とは反対側に第３位置決めスライド１４を備え、その上に旋回テーブル６が配置される。この旋回テーブル６は第３機械軸Ｙの直線方向に移動可能である。旋回テーブル６上にさらに２つの位置決めスライド１２，１３が交差構造的に配置される。位置決めスライド１３の上端にワークスピンドル４が回転可能に配置され加工される加工物５を収容する。加工物５はワークスピンドル４の軸線に一致する水平軸Ａに対して回転する。

複合スライド１２，１３はストローク軸方向Ｕ及びストローク横軸方向Ｖに沿ったワークスピンドル４の直線移動を可能にする。２つのスライド１２，１３のどちらかが上でどちらかが下であることは無関係である。

旋回テーブル６は複合スライド１２，１３の旋回を可能にし、且つ旋回軸Ｄに対してワークスピンドル４の旋回を可能にする。この旋回軸Ｄは垂直方向に走行し、すなわち、ストローク軸方向Ｕ、ストローク横軸方向Ｖに対して垂直な方向に走行する。

旋回軸Ｄに対して旋回し、且つＹ、Ｕ及びＶ軸に沿って適切に直進移動することにより、加工物５は砥石車２へ移動可能にし、且つ任意でその次の加工用へ配置可能となる。

図３を参照すると、この最適な位置決めの例が示される。単一加工例として、加工物５が示され、このプロファイルは円弧形状のプロファイル部分７を含む。このプロファイル部分７は最高精度になるまで研削される。これを保証するために、本発明においては、加工物は加工される前に、旋回軸Ｄに対応して軸方向Ｕ、Ｖにおいて、加工物の円弧形状プロファイル部分７の半径中心が図４に示されるように、旋回テーブル６の旋回軸Ｄと一致する位置まで移動する。

これにより、旋回テーブル６単独の旋回動作は加工物プロファイルの円弧形状部分７の製造に十分可能であり、且つ輪郭精度はいくつかの作動軸の動作を重ね合わせることにより低下することなく加工物プロファイルの円弧形状部分７の半径中心が旋回軸Ｄ上に配置されなかった場合にも同様である。

加工物５が同様に最高精度で研削されるべき更なる円弧形状プロファイル部分８，９を有する場合には、研削処理は加工物プロファイルの第１円弧形状部分７の研削後中断され、次のプロファイル部分の半径中心が旋回テーブル６の旋回軸Ｄ上にちょうど位置するまでは再開されない。

この加工物プロファイル部分７，８，９が略円弧形状のみである場合には、旋回軸Ｄに対する加工物５の位置は、プロファイル生成に含まれる直線機械軸の加速度が研削の間できるだけ低く維持されるよう選択される。半径中心からの距離は従ってゼロにはならない。そのかわり近似半径中心は旋回軸と一致するよう導かれる。

本発明に関する装置は同時の軸動作を減少させることによりプロファイルを単一機械軸に対して研削可能にしプロファイルの精度を増加させる。

本発明の従来技術における工具研削機械の概略図を示す。 本発明の研削装置の好適な実施態様の概略図を示す。 図２に示される本発明の研削装置の平面図における拡大概略図を示す。 図３に示される詳細なＥ部分の拡大概略図を示す。

符号の説明

１ 研削盤主軸
２ 砥石車
３ 機械支柱／台
４ ワークスピンドル
５ 加工物
６ 旋回テーブル
７／８／９ 円弧形状加工物プロファイル部分
１０ 研削盤主軸の第１位置決めスライド
１１ 研削盤主軸の第２位置決めスライド
１２ ワークスピンドルの第１位置決めスライド
１３ ワークスピンドルの第２位置決めスライド
１４ 旋回テーブルの位置決めスライド
１５ 回転ヘッド
Ａ 加工物の回転軸
Ｂ 砥石車の回転軸
Ｃ 研削盤主軸の回転軸
Ｄ ワークスピンドルの位置決めスライドの旋回軸
Ｘ 砥石車のストローク軸方向
Ｙ 旋回テーブルの送り込み方向
Ｚ 砥石車のストローク垂直方向
Ｕ ワークスピンドルのストローク軸方向
Ｖ ワークスピンドルのストローク横軸方向

Claims (13)

1. 研削機械上の加工物のプロファイルを研削する方法において、該加工物は半径中心を備えた略円弧形状あるいは真円弧形状プロファイル部分を有し、この方法は、加工物をワークスピンドルに装着し、ワークスピンドルは旋回軸に対して旋回可能な旋回テーブル上に配置されており、
   設置された加工物を、ワークスピンドルと共に、旋回テーブルの回転軸に対する該プロファイル部分の半径中心までの距離が最小となるよう移動し、さらに
   該プロファイル部分を研削する工程から構成される方法。
2. 真円弧形状プロファイルの場合、設置加工物はワークスピンドルと共に、円弧形状プロファイル部分の半径中心が旋回テーブルの回転軸上に配置されるまで移動される請求項１記載の方法。
3. 略円弧形状プロファイル部分のみの場合、回転軸に対する加工物の位置は研削中研削プロファイル部分の生成に含まれる研削機械の機械軸の加速度が最小となるよう選択される請求項１記載の方法。
4. 規定の位置まで到達するために、ワークスピンドルは直線的に移動する請求項１記載の方法。
5. 規定の位置まで到達するために、ワークスピンドルは回転軸に対して追加して旋回する請求項４記載の方法。
6. 加工物は研削の間回転する請求項１記載の方法。
7. 加工物プロファイルがいくつかの略円弧形状あるいは真円弧形状プロファイル部分を有する場合、
   ａ．設置加工物は旋回テーブルの回転軸に対するこれら第１プロファイル部分の半径中心までの距離が最小となる第１の位置まで移動し、さらに
   ｂ．この第１プロファイル部分は次に研削し、
   ｃ．この研削処理は該第１加工物プロファイル部分の研削後に中断し、
   ｄ．設置加工物は、ワークスピンドルと共に、旋回テーブルの回転軸に対するこれら第２のプロファイル部分の半径中心までの距離が最小となる第２の位置まで移動し、更に
   ｅ．この第２プロファイル部分は次に研削し、
   ｆ．前記ｃ〜ｅの工程は全てのプロファイル部分が研削されるまで何度も繰り返す工程から構成される請求項１記載の方法。
8. 工具を利用して加工物のプロファイルを研削する装置において、機械支柱／台と、工具を収容するための機械支柱に結合する研削盤主軸と、及び加工物を収容する機械台に結合するワークスピンドルとから構成される装置であって、本装置は回転軸を備えた旋回テーブルと、旋回テーブル上に配置され、回転軸に対して旋回するワークスピンドルとを備える装置。
9. ワークスピンドルは少なくとも１つの方向において旋回テーブル上に直線移動可能に配置される請求項８記載の装置。
10. ワークスピンドルは互いに対して直角な２つの直線軸に沿って移動可能である請求項９記載の装置。
11. 旋回テーブルは機械支柱／台に対して少なくとも１つの直線軸に沿って移動可能である請求項８記載の装置。
12. 旋回軸は垂直方向に走行し、且つワークスピンドルの直線移動は少なくとも１つの水平方向に生じる請求項９記載の装置。
13. 複合スライドは旋回テーブル上に配置され、ワークスピンドルは該複合スライドに装着される請求項８記載の装置。

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