JP2006159329A - 研削加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 砥石車の偏摩耗を抑えながら精度良く研削加工を進める一方で、加工負荷を効果的に抑える研削加工方法を提供する。
【解決手段】 軸線方向に鈍角をなして並ぶ複数の面（テーパ面Ｗａ，ストレート面Ｗｂ）を内周面にもち、かつこれら複数面のコーナーＷｃが円弧からなるワークＷの内面研削方法。前記複数の面の面角度にそれぞれ対応する単位砥石面３０ａ，３０ｂをもち、かつこれら複数面のコーナー３１の断面がワークＷのコーナーＷｃより半径の小さい円弧からなる砥石３を砥石軸３ａに組付け、ワークＷのテーパ面Ｗａ、コーナーＷｃおよびストレート面Ｗｂに沿って砥石３を軸線方向に移動させながら、まずテーパ面Ｗａを砥石３の第１単位砥石面３０ａを使って研削し、コーナーＷｃを砥石３のコーナー３１を使って研削し、さらにストレート面Ｗｂを砥石３の第２単位砥石面３０ｂを使って研削するようにした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ワークの内周面又は外周面を研削する方法に関するものである。

砥石車を回転させながらワークの内周面に押付けることにより当該内周面を加工する内面研削において、ワークとして、軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ複数の面を有し、かつこれら複数の面の繋がり部分（コーナー）の断面が円弧からなるような内周面、例えば図６に断面図で示すように、軸線Ｏに対して傾斜するテーパ面Ｗａと軸線Ｏと平行なストレート面Ｗｂとが連続し、かつそのコーナーＷｃの断面が円弧状に形成されているようなワークＷの内周面に対して内面研削を施す場合には、一般には同図に示すように、軸線Ｏと平行な研削面をもつ平型の砥石車５０を使い、ワークＷの軸線方向にその内周面に沿って砥石車５０を移動させながら、テーパ面ＷａやコーナーＷｃについては砥石車５０のエッジ部分を使って研削を進める一方で、ストレート面Ｗｂについては砥石面を使って研削を進めることが行われている（例えば特許文献１）。
特開平９−２９６２８号公報

ところが、テーパ面ＷａからコーナーＷｃの広い範囲を上記のように砥石車５０のエッジを使って研削を進める上記従来の加工方法では、摩耗によるエッジの消失（偏摩耗）が進行し易いために砥石車５０を短期間でドレスすることが要求され、内面研削を効率的に、かつ精度良く進めることは難しいと考えられる。

そこで、砥石面としてワークの内周面を転写したもの、すなわちテーパ面Ｗａ、コーナーＷｃおよびストレート面Ｗｂに対応する部分を備えた砥石車を用い、ワークＷの内周面全体に砥石車を面接触させて当該内周面全体を同時に研削することが考えられ、これによれば砥石車の偏摩耗を伴うことなく内面研削を行うことが可能となる。しかし、この場合にはワークＷと砥石車の接触面積が大きくなるため加工負荷が過大になり易く、砥石車駆動用のモータに高出力が要求される等、設備面やランニングコストを考慮すると必ずしも得策とは言えない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ複数の面をもち、かつこれら複数の面の各コーナーの断面形状が円弧からなるような内周面又は外周面の研削に関し、効率的に、かつ精度良く研削加工を進める一方で、加工負荷を効果的に抑えることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の研削加工方法は、内周面又は外周面として、軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ第１〜第ｎの複数の面を有し、かつこれら第１〜第ｎ面の各繋がり部分であるコーナーの断面が円弧からなるように形成されている内周面又は外周面をもつワークの前記内周面又は外周面を研削する方法であって、ワークの前記第１〜第ｎ面の面角度にそれぞれ対応する第１〜第ｎ砥石面が軸線方向に並び、かつこれら砥石面の各繋がり部分であるコーナーの断面が前記ワークの対応するコーナーの半径よりも小さい円弧からなるように形成されている砥石車を用い、まず前記砥石車の第１砥石面のみをワークの前記第１面に対して平行に移動させながら当該第１面を研削した後、前記砥石車の第１砥石面と第２砥石面との繋がり部分のコーナーをワークの第１面と第２面との繋がり部分のコーナーに沿って相対的に軸線方向に移動させながら当該コーナーを研削し、さらにその後、砥石車の第２砥石面のみをワークの前記第２面に対して平行に移動させながら当該第２面を研削し、ワークが前記第ｎ面として第３面以上の面を有るときには、以後同様にしてワークの残りのコーナーおよび面を順次研削するようにしたものである。

この方法によると、ワークの複数の面を、これらの面角度にそれぞれ対応して設けられた砥石面を使ってそれぞれ研削するため、大部分の研削加工が砥石車とワークとの面接触により進められることとなる。そのため、砥石車の偏摩耗が効果的に抑えられる。また、ワークの各面を順番に加工するため加工負荷も軽減される。すなわち、砥石車はそのコーナーの断面がワークのコーナー部分より半径の小さい円弧からなるため、ワークのコーナー部分では、ワークの前記複数の面の何れにも砥石車の砥石面を接触させることなく加工を進めることが可能であり、その結果、ワークの各面を順番に加工することが可能となる。

この方法においては、共に回転駆動される砥石軸および主軸を備えた研削装置の前記砥石軸に砥石構成用部材を固定する一方、前記主軸に前記ワークを固定し、前記砥石構成用部材をこの研削装置に設けられるドレス装置を使って加工することにより前記砥石車を製作し、この砥石車をそのまま回転駆動することにより前記主軸に固定されるワークを研削加工するのが好ましい。

ワークの前記各面に対応する砥石面をもつ砥石車を予め別途製作しておき、この砥石車を研削装置の砥石軸に組付けるようにしてもよいが、上記のように研削装置上でそのドレス装置を使って砥石車を製作するようにすれば、砥石軸に対する砥石車の組付け誤差を排除することが可能になる。

なお、「砥石構成用部材」とは、研削加工（本加工）に使用する砥石車を製作するための基礎部材を意味するものである。従って、例えば砥石車をドレスすることによって本加工に使用する砥石車を製作するような場合には、ドレス前後のものはいずれも「砥石車」として文言上共通するが、前者の砥石車（つまりドレス前の砥石車）は、本加工に使用する砥石車の基礎部材となるため、この場合の「砥石車」は本発明の「砥石構成用部材」に該当するものとする。

上記請求項１に係る研削加工方法によると、大部分がワークと砥石車との面接触で作業が進められるため、平型の砥石車のエッジ部分を使って内面研削を行うような従来方法に比べると砥石車に偏摩耗が生じ難くなる。また、ワークの各面を順番に加工するため加工負荷も軽減される。従って、軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ複数の面をもち、かつこれら複数の面のコーナー断面が円弧からなるような内周面又は外周面の研削に関し、効率的に、かつ精度良く研削加工を進めることができ、また加工負荷も効果的に抑えることができる。

特に、請求項２に係る研削方法によると、砥石軸に対する砥石車の組付け誤差を排除することができるため、加工精度をより一層高めることができる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１及び図２は、本発明に係る研削加工方法が実施される内面研削盤の一例を示している。この内面研削盤１（以下、研削盤１と略す）は、ベッド６を備え、このベッド６上に砥石テーブル８及びテーブル台１０が設置されている。

砥石テーブル８は、砥石テーブル駆動モータ９によりベッド６上をＸ軸方向にスライド駆動されるようになっており、この砥石テーブル８上には、砥石軸３ａを保持するホイールヘッド７と、このホイールヘッド７の砥石軸３ａを回転駆動する砥石駆動モータ７ａとが固定されている。

テーブル台１０上には切込みテーブル２がＹ軸方向にスライド可能に設置され、切込みモータ５によってスライド駆動されるようになっている。切込みテーブル２上には、Ｘ軸方向に延びる主軸を保持する主軸ヘッド４と、その主軸を回転駆動する主軸駆動モータ４ａとが固定され、上記主軸の先端に、ワークＷを保持するチャック４ｂが設けられている。

従って、この研削盤１では、砥石軸３ａを回転駆動し、かつ主軸と一体にワークＷを回転駆動しながら、砥石軸３ａの先端に固定した砥石３（砥石車）をワークＷ内に挿入し、かつ切込みモータ５によりワークＷをＹ軸方向に移動させてその内周面に砥石３を押付けることにより、ワークＷの内周面を研削できるようになっている。

上記砥石３の側方には、ドレス用ダイヤモンド１１ａを保持するドレス装置１１が配置されている。このドレス装置１１は、前記切込みテーブル２側に固定され、切込みモータ５の駆動により、砥石３に対して接離できるようになっている。そして、砥石３を回転駆動した状態で上記ドレス用ダイヤモンド１１ａに砥石３の外周面を接触させることにより、砥石３をドレス（整形）できるようになっている。

次に、この研削盤１を用いて従来技術で説明したワークＷ、すなわち軸線Ｏに対して傾斜するテーパ面Ｗａ（ワークの第１面に相当）と軸線Ｏと平行なストレート面Ｗｂ（ワークの第２面に相当）とが連続し、かつそのコーナーＷｃが円弧状に形成されているようなワークＷ（図６参照）の内面研削方法について説明する。
（１）砥石製作工程
ワークＷの内面研削に先立ち、まず、砥石構成用部材をドレス装置１１によりドレスすることにより後述本加工に使用する上記砥石３（砥石車）を研削盤１上で製作する。

具体的には、砥石構成用部材として平型の砥石車を砥石軸３ａに組付け、砥石軸３ａと砥石車とを一体に回転駆動した状態で上記ドレス用ダイヤモンド１１ａに砥石車の外周面を接触させるとともに、ドレス用ダイヤモンド１１ａと砥石車とを軸方向に相対的に移動させながら一定速度でドレス用ダイヤモンド１１ａにより砥石面３０をドレスすることにより、図３に示すように、砥石面３０として、上記ワークＷのテーパ面Ｗａおよびストレート面Ｗｂの面角度にそれぞれ対応する砥石面３０ａ，３０ｂが砥石軸３ａの方向に並ぶ砥石３を製作する。この際、砥石面３０のコーナー３１、すなわち砥石面３０ａ，３０ｂの繋がり部分の断面は円弧であって、かつその半径（Ｒ₃₀）はワークＷのコーナーＷｃの半径（Ｒ_Wc）よりも小さく、好ましくは１/２・Ｒ_Wc≦Ｒ₃₀＜Ｒ_Wcの円弧にドレスする。

なお、以下の説明において特に区別する必要がある場合には、砥石３の上記砥石面３０（３０ａ，３０ｂ）のうち、ワークＷのテーパ面Ｗａに対応する部分を第１単位砥石面３０ａ（第１砥石面に相当）と、ストレート面Ｗｂに対応する部分を第２単位砥石面３０ｂ（第２砥石面に相当）と言う。
（２）研削加工（本加工）工程
ワークＷを主軸に固定し、上記（１）で製作した上記砥石３をワークＷの内周面に沿って相対的に軸方向に移動させながら研削を行う。すなわちコンタリング研削を行う。

具体的には、ストレート面Ｗｂが砥石テーブル８側に位置するようにチャック４ｂによりワークＷを主軸に固定する。そして、砥石軸３ａを回転駆動し、かつ主軸と一体にワークＷを回転駆動しながら、ワークＷ内に砥石３を挿入し、切込みモータ５によりワークＷをＹ軸方向に移動させるとともに砥石テーブル駆動モータ９により砥石３をＸ軸方向に移動させる。これにより、まず砥石３の第１単位砥石面３０ａのみをワークＷの内周面のうちテーパ面Ｗａに押付け、図４（ａ）に示すようにテーパ面Ｗａに沿ってその端縁部からコーナー３１に向かって砥石３を相対的に移動させながら該テーパ面Ｗａを研削する。

ワークＷのコーナーＷｃの部分では、砥石３のコーナー３１を該コーナーＷｃに押付け、コーナーＷｃの円弧面に沿って砥石３を相対的にＸ軸方向に移動させながら該コーナーＷｃを研削する。そしてさらに砥石３の第２単位砥石面３０ｂのみをワークＷのストレート面Ｗｂに押付け、図４（ｂ）に示すようにストレート面Ｗｂに沿ってコーナー３１側から端縁部に向かって砥石３を相対的に移動させながら該ストレート面Ｗｂを研削する。

このようにしてワークＷのテーパ面Ｗａ、コーナーＷｃおよびストレート面Ｗｂに沿って砥石３をＸ軸方向に相対的に移動させながら、これらの面Ｗａ，Ｗｃ，Ｗｂをそれぞれ砥石３の第１単位砥石面３０ａ、コーナー３１および第２単位砥石面３０ｂを使って順番に研削する。

以上のような内面研削方法によると、ワークＷの前記テーパ面Ｗａおよびストレート面Ｗｂを、これらの面角度にそれぞれ対応する砥石３の各単位砥石面３０ａ，３０ｂを使って研削するので、大部分の研削加工が砥石３とワークＷとの面接触により進められることとなる。そのため、砥石車のエッジ部分のみを使ってテーパ面ＷａからコーナーＷｃまでの広い範囲を研削する従来方法に比べると砥石３の偏磨耗を効果的に抑えることができ、その結果、砥石３のドレス作業を軽減することができる。

しかも、上記のようにワークＷの各面Ｗａ，Ｗｃ，Ｗｂを順番に研削するため、ワークＷの内周面全体に砥石３の砥石面３０の全体が同時に押付けられて加工負荷が過大になるということがない。すなわち、砥石３のコーナー３１の半径（Ｒ₃₀）がワークＷのコーナーＷｃの半径（Ｒ_Wc）よりも小さくされている結果、ワークＷのコーナーＷｃの部分では、テーパ面Ｗａおよびストレート面Ｗｂの何れにも砥石面３０（単位砥石面３０ａ，３０ｂ）を接触させることなくコーナーＷｃを研削することができる。

従って、軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ二面（つまりテーパ面Ｗａとストレート面Ｗｂ）を有するワークＷの内面研削作業を効率的に、かつ精度良く進めることができ、また加工負荷も効果的に抑えることができるという効果がある。

加えて、この内面研削方法では、砥石構成用部材として平型の砥石車を砥石軸３ａに固定し、これを研削盤１に搭載されるドレス装置１１を使ってドレスすることにより、研削盤１上で砥石３を製作し、その砥石３をそのまま使ってワークＷの内面研削を行うので、砥石軸３ａに対する砥石３の組付け誤差を排除することができる。従って、その分、ワークＷをより一層精度良く加工することができるという効果もある。

なお、上記実施形態では、複数の面を有するワークとして図４に示すようにテーパ面Ｗａとストレート面Ｗｂの二面を有するワークＷを例に本発明の研削加工方法について説明したが、これよりも多くの面が軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶワーク、例えば図５に示すように二つのテーパ面Ｗａ１、Ｗａ２とストレート面Ｗｂの三面を有するワークＷについても同様に本発明の研削加工方法は適用可能である。この場合には、同図に示すようにテーパ面Ｗａ１、Ｗａ２およびストレート面Ｗｂの面角度にそれぞれ対応する第１〜第３の単位砥石面３１ａ〜３１ｃが軸線方向に並ぶ砥石車３ａを用いて内面研削加工を行うことができる。

また、上述したワークＷの内面研削方法では、図４（ａ），（ｂ）に示すように、砥石３の第１単位砥石面３０ａを使ってワークＷのまずテーパ面Ｗａを研削し、その後第２単位砥石面３０ｂを使ってストレート面Ｗｂを研削するようにしているが、これとは逆の手順でワークＷの内周面を研削するようにしてもよい。

また、上述した方法では、平型の砥石車を砥石軸３ａに固定し、これを研削盤１に搭載されるドレス装置１１を使ってドレスすることにより研削盤１上で砥石３を製作するようにしているが、勿論、単位砥石面３０ａ，３０ｂを備えた砥石３を別途製作しておき、この砥石３を砥石軸３ａに組付けるようにしても構わない。

また、上記実施形態では、ワークＷの内面研削に本発明を適用しているが、勿論、円筒研削についても本発明は適用可能である。すなわち、外周面として、軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ複数の面を有し、かつこれらの面の繋がり部分であるコーナーの断面が円弧からなるように形成されている外周面をもつワークの該外周面を研削する場合にも同様の方法を用いることができる。

本発明に係る内面研削方法を実施する研削盤（研削加工装置）を示す平面図である。 同研削盤を示す正面図である。 砥石（砥石車）の形状を説明する図である。 砥石によるワークの内面研削の手順を示す断面図である（（ａ）はテーパ面を研削している段階、（ｂ）はストレート面を研削している段階をそれぞれ示している）。 軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ三面を内周面に備えたワークと、このワークの内面研削加工に使用する砥石車を示す断面図である。 軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ二面を内周に備えたワークの一例を示す断面図と、このワークの従来の内面研削方法を説明する図である。

符号の説明

１ 内面研削盤
３ 砥石
３ａ 砥石軸
３０ 砥石面
３０ａ 第１単位砥石面（第１砥石面）
３０ｂ 第２単位砥石面（第２砥石面）
３１ コーナー
Ｗ ワーク
Ｗａ テーパ面（第１面）
Ｗｂ ストレート面（第２面）
Ｗｃ コーナー

Claims (2)

1. 内周面又は外周面として、軸線方向に互いに鈍角をなして並ぶ第１〜第ｎの複数の面を有し、かつこれら第１〜第ｎ面の各繋がり部分であるコーナーの断面が円弧からなるように形成されている内周面又は外周面をもつワークの前記内周面又は外周面を研削する方法であって、
   ワークの前記第１〜第ｎ面の面角度にそれぞれ対応する第１〜第ｎ砥石面が軸線方向に並び、かつこれら砥石面の各繋がり部分であるコーナーの断面が前記ワークの対応するコーナーの半径よりも小さい円弧からなるように形成されている砥石車を用い、まず前記砥石車の第１砥石面のみをワークの前記第１面に対して平行に移動させながら当該第１面を研削した後、前記砥石車の第１砥石面と第２砥石面との繋がり部分のコーナーをワークの第１面と第２面との繋がり部分のコーナーに沿って相対的に軸線方向に移動させながら当該コーナーを研削し、さらにその後、砥石車の第２砥石面のみをワークの前記第２面に対して平行に移動させながら当該第２面を研削し、ワークが前記第ｎ面として第３面以上の面を有るときには、以後同様にしてワークの残りのコーナーおよび面を順次研削することを特徴とする研削加工方法。
2. 請求項１に記載の研削加工方法において、
   共に回転駆動される砥石軸および主軸を備えた研削装置の前記砥石軸に砥石構成用部材を固定する一方、前記主軸に前記ワークを固定し、前記砥石構成用部材をこの研削装置に設けられるドレス装置を使って加工することにより前記砥石車を製作し、この砥石車をそのまま回転駆動することにより前記主軸に固定されるワークを研削加工することを特徴とする研削加工方法。

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