JP2008006528A - ワーク保持装置及びワーク加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円盤部の中央に筒状のボス部を備えたワークを高い生産能率で加工することができる、ワーク保持装置及びワーク加工方法を提供することを課題とする。
【解決手段】中間製品３０を回転させながら、中ぐりバイト４１を矢印（１）のように、穴３３に挿入して、「ボス部の穴加工」を開始する。ボス部の穴加工の結果、想像線で示すように、穴３３は仕上げられる。続いて、スローアウエイチップ４２を備えるバイト４３で、筒部３４の外周及び円盤部３１の前面を切削する。これで、「円盤部の外周加工」及び「円盤部の面加工」を実施することができる。
【効果】「円盤部の外周加工」と「円盤部の面加工」とを、１台の旋盤で実施することができる。アイドルタイムは切削工具の交換時間だけになる。この結果、アイドルタイムを微小にすることができ、生産能率を向上させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、無段変速機用のプーリ半体に代表される円盤部の中央に筒状のボス部を備えたワークを加工する技術に関する。

無段変速機用のプーリ半体に施す一連の加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−３３６７２９号公報（図４、図５、図８、図９）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の基本原理を説明する図であり、（ａ）に示すように、クランプ部材１０１、１０１で、ワーク１０２のボス部１０３を保持する。そして、中ぐり砥石１０４で、ボス部１０３の穴１０５を研削する。この研削は「ボス部の穴加工」に相当する。

次に、（ｂ）に示すように、研削砥石１０６で、ワーク１０２の外周部１０７を研削する。この研削は「円盤部の外周加工」に相当する。
続いて、（ｃ）において、（ａ）で仕上げた穴１０５に拡張クランプ１０８、１０９を挿入し、拡張させる。これで、ワーク１０２のセンターが決まる。次に、（ｂ）で仕上げた外周部１０７に、受け部材１１１を当てる。この状態で、円盤部１１２の面を研削砥石１１３で研削する。この研削は「円盤部の面加工」に相当する。

次に、受け部材１１１を中心側へ移動して、外周部１０７を完全に抑え、砥石１１４で穴１０５にキー溝を形成する。

以上に述べた従来の技術では、（ｂ）と（ｃ）は、保持の仕方が全く相違するため、別々の研削盤で加工を行う。すなわち、（ｂ）の「円盤部の外周加工」が完了したら、ワーク１０２を研削盤から外し、別の研削盤に移し、この別の研削盤で（ｃ）の「円盤部の面加工」を実施する。

ワークを外し、別の研削盤に取付けると、この間はアイドルタイム（研削が行えない無駄な時間）となる。アイドルタイムは生産能率の低下を招く。アイドルタイムの短縮化が望まれる。

本発明は、円盤部の中央に筒状のボス部を備えたワークを高い生産能率で加工することができる、ワーク保持装置及びワーク加工方法を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、円盤部の中央に筒状のボス部を備えたワークを加工するために、ワークを保持するワーク保持装置であって、このワーク保持装置は、前記ボス部を径外方又は径内方から抑えるクランプ爪と、前記円盤部の一側面の外周部を、前記ボス部の軸方向へ弾性的に押圧する側面押圧機構と、を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、側面押圧機構は、クランプ爪を移動可能に支持する基盤に設けた固定リングと、この固定リングにボス部の軸方向へ移動可能に嵌めた可動リングと、この可動リングを押出す弾発部材と、ワークに接触させるために、可動リングに嵌めた当接部材とからなることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、当接部材は、樹脂製部材であることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、ワークは、円盤部の外周からボス部に平行に筒部が延びており、この筒部の先端が側面押圧機構に接触することを特徴とする。

請求項５に係る発明では、ワークは、無段変速機用のプーリ半体であることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、円盤部の中央に筒状のボス部を備えたワークを加工するワーク加工方法であって、
前記ボス部を径外方から抑えるクランプ爪で拘束すると共に前記円盤部の一側面の外周部を側面押圧機構で前記ボス部の軸方向へ弾性的に押圧することでワークを保持する保持工程と、
前記ボス部の穴加工と、前記円盤部の面加工と、前記円盤部の外周加工とを順次実施する加工工程と、からなるワーク加工方法である。

請求項１に係る発明では、ワーク保持装置は、ボス部を抑えるクランプ爪と、円盤部の一側面の外周部を、ボス部の軸方向へ弾性的に押圧する側面押圧機構と、を備えているので、「円盤部の外周加工」と「円盤部の面加工」とを、１台の旋盤で実施することができる。アイドルタイムは切削工具の交換時間だけになる。
この結果、アイドルタイムを微小にすることができ、生産能率を向上させることができる。

請求項２に係る発明では、側面押圧機構は、固定リングと、可動リングと、弾発部材と、当接部材とで構成される。すなわち、単純な要素で構成したので、側面押圧機構の低コスト化やコンパクト化を容易に達成することができる。

請求項３に係る発明では、当接部材は、樹脂製部材とした。樹脂はナイロンが好適である。樹脂であれば、ワークに疵を付ける心配がなく、ワークの仕上げ利品質を高めることができる。

請求項４に係る発明は、ワークは、円盤部の外周からボス部に平行に筒部が延びており、この筒部の先端が側面押圧機構に接触することを特徴とする。筒部を側面押圧機構で押すことで、筒部の外周部の加工が可能となる。

請求項５に係る発明では、ワークは、無段変速機用のプーリ半体であることを特徴とする。すなわち、本発明は無段変速機用のプーリ半体に好適であり、プーリ半体の加工コストを低減することができる。

請求項６に係る発明によれば、「円盤部の外周加工」と「円盤部の面加工」とを、１台の旋盤で実施することができる。アイドルタイムは切削工具の交換時間だけになる。この結果、アイドルタイムを微小にすることができ、生産能率を向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係るワーク保持装置の断面図であり、ワーク保持装置１０は、旋盤の主軸１１に設けた基盤１２と、この基盤１２の前面の中心に設けた受けブロック１３と、基盤１２の前面に移動可能に設けた複数（例えば３本）のクランプ爪１４と、基盤１２の前面外周部にスペーサリング１５を介してボルト１６で取付けた側面押圧機構２０とからなる。

図２は本発明に係る側面押圧機構の詳細図であり、側面押圧機構２０は、（ａ）に示すように、基盤１２にスペーサリング１５を介して設けた固定リング２１と、この固定リング２１に図左右へ移動可能に嵌めた、Ｔ字断面の可動リング２２と、この可動リング２２を押出す弾発部材２３と、可動リング２２に嵌めた当接部材２４とからなる。

当接部材２４はナイロンなどの樹脂リングが好適である。鋼より軟らかい樹脂であれば鋼製ワークに疵を付ける心配がない。
弾発部材２３は、シリンダ２５と、このシリンダ２５に収めたスプリング２６と、このスプリング２６で付勢される移動子２７とで構成する。このような構成の弾発部材２３を、基盤１２の前面に付設したサブプレート２８に、４〜８個等ピッチで埋設する。

（ｂ）において、当接部材２４に図左向きの外力Ｆが作用すると、当接部材２４は、可動リング２２と共に図左側へ移動する。スプリング２６、２６の反発力の和がＦに釣り合ったときに、移動は停止する。すなわち、想像線で示した当接部材２４は実線で示す位置まで後退する。

以上に説明したワーク保持装置１０が、対象とするワークについて次に説明する。
図３はワークの断面図であり、ワーク３０は、無段階変速機用のプーリ半体を具体例とする。すなわち、ワークとしてのプーリ半体の中間製品３０は、鍛造によるブランク加工で製造され、円盤部３１の中央に筒状のボス部３２を一体的に備え、このボス部３２に穴３３が開けられて、円盤部３１の外周からボス部３２に平行に延びる筒部３４を一体的に備える。

そして、ボス部３２の後端面３５及び筒部３４の後端面３６は、ブランク加工後に機械加工が施された平坦面である。ボス部３２の外周基部３７も予め機械加工が施されている。

なお、ワーク３０は、中央に筒状のボス部３２を一体的に備える円盤部３１だけであってもよい。すなわち、筒部３４が無い。このときには、円盤部３１の一側面の外周部が、図３に示す後端面３６に相当する。

以上に説明したプーリ半体の中間製品３０を、本発明のワーク保持装置１０にて、切削加工を施すワーク加工方法を次に説明する。
図４は本発明に係るワーク加工方法の説明図であり、先ず、プーリ半体の中間製品３０を受けブロック１３に当てる。このときに、筒部３４の後端面３６が当接部材２４を図左へ押す。図２（ｂ）で説明したように、当接部材２４はスプリングの弾発作用で、筒部３４の後端面３６をＦの力で図右へ弾性的に押す。
この状態で、クランプ爪１４、１４を閉じて、ボス部３２の外周基部３７を保持させる。

次に、中間製品３０を回転させながら、中ぐりバイト４１を矢印（１）のように、穴３３に挿入して、「ボス部の穴加工」を開始する。ボス部の穴加工の結果、想像線で示すように、穴３３は仕上げられる。
続いて、スローアウエイチップ４２を備えるバイト４３で、筒部３４の外周及び円盤部３１の前面を切削する。これで、「円盤部の外周加工」及び「円盤部の面加工」を実施することができる。

すなわち、円盤部３１の中央に筒状のボス部３２を備えたワーク３０を加工するワーク加工方法は、前記ボス部３２を径外方から抑えるクランプ爪１４、１４で拘束すると共に前記円盤部３１の一側面の外周部３６を側面押圧機構の当接部材２４で前記ボス部３２の軸方向へ弾性的に押圧することでワーク３０を保持する保持工程と、前記ボス部３２の穴加工と、前記円盤部３１の面加工と、前記円盤部３１の外周加工とを順次実施する加工工程と、からなる。

ワーク保持装置１０にセットしたままで、「ボス部の穴加工」と「円盤部の外周加工」と「円盤部の面加工」の３工程を実施することができることを特徴とする。
中ぐりバイト４１をバイト４３にごく短時間で交換することができ、殆ど連続して３工程を実施するため、加工時間は短くなり、生産性を向上させることができる。

（実験例）
本発明に係る実験例を以下に述べる。なお、本発明は実験例に限定されるものではない。
図５は実験の形態を示す図であり、（ａ）ではボス部３２だけを保持し、（ｂ）ではボス部３２を保持すると共に円筒部３４の後端面３６を弾性的に押圧し、（ｃ）ではボス部３２を保持すると共に円筒部３４の後端面３６を非弾性的に支える。これらの形態で実験を行った。

主軸の回転速度（周速）は、１５０ｍ／分、バイトの送りは０．０８ｍｍ／回転、バイトの切込みは０．２ｍｍとした。

実験の結果、比較例１（図５（ａ）の形態で実験）では、筒部の先端にビビリが発生して、切削面が荒れた。そのため、評価は×となった。
比較例２（図５（ｃ）の形態で実験）でも、筒部の先端にビビリが発生して、切削面が荒れた。図５（ｃ）において、ボス部３２をクランプ爪１４、１４で拘束すると共に非弾性ステー４４で円筒部３４の後端面３６をハードに支えたが、非弾性ステー４４が円筒部３４と一体化して共振し、結果としてビビリを引き起こしたと推定される。

実施例（図５（ｂ）は、ビビリは発生しなかった。円筒部３４の後端面３６を男性的に支えるため、円筒部３４の振れを減衰させることができた。そして、円筒部３５に発生する振れはスプリング２６、２６で吸収するため、共振の発生を抑制することができたと推定される。
すなわち、円筒部３４の後端面３６を非弾性的に支えるよりの、弾性的に支える方が、ビビリ対策として有効であることが確認できた。

尚、本発明が対象とするワークは、無段変速機用のプーリ半体の他、傘歯車やスプロケットであってもよく、要は円盤部の中央に筒状のボス部を備えたものであれば、種類は問わない。
また、当接部材は、樹脂の他、硬質ゴム、金属（銅合金、アルミニウム合金、鉛合金など炭素鋼より軟らかい金属）、布が適用可能であり、種類を限定するものではない。

本発明は、無段変速機用のプーリ半体の加工に好適である。

本発明に係るワーク保持装置の断面図である。 本発明に係る側面押圧機構の詳細図である。 ワークの断面図である。 本発明に係るワーク加工方法の説明図である。 実験の形態を示す図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１０…ワーク保持装置、１１…主軸、１２…基盤、１３…受けブロック、１４…クランプ爪、２０…側面押圧機構、２１…固定リング、２２…可動リング、２３…弾性部材、２４…当接部材、３０…ワーク（プーリ半体の中間製品）、３１…円盤部、３２…ボス部、３３…ボス部の穴、３４…筒部、３６…円盤部の一側面の外周部（筒部の後端面）。

Claims (6)

1. 円盤部の中央に筒状のボス部を備えたワークを加工するために、ワークを保持するワーク保持装置であって、
   このワーク保持装置は、前記ボス部を径外方又は径内方から抑えるクランプ爪と、前記円盤部の一側面の外周部を、前記ボス部の軸方向へ弾性的に押圧する側面押圧機構と、を備えていることを特徴とするワーク保持装置。
2. 前記側面押圧機構は、前記クランプ爪を移動可能に支持する基盤に設けた固定リングと、この固定リングに前記ボス部の軸方向へ移動可能に嵌めた可動リングと、この可動リングを押出す弾発部材と、前記ワークに接触させるために、前記可動リングに嵌めた当接部材とからなることを特徴とする請求項１記載のワーク保持装置。
3. 前記当接部材は、樹脂製部材であることを特徴とする請求項２記載のワーク保持装置。
4. 前記ワークは、円盤部の外周から前記ボス部に平行に筒部が延びており、この筒部の先端が前記側面押圧機構に接触することを特徴とする請求項１記載のワーク保持装置。
5. 前記ワークは、無段変速機用のプーリ半体であることを特徴とする請求項４記載のワーク保持装置。
6. 円盤部の中央に筒状のボス部を備えたワークを加工するワーク加工方法であって、
   前記ボス部を径外方から抑えるクランプ爪で拘束すると共に前記円盤部の一側面の外周部を側面押圧機構で前記ボス部の軸方向へ弾性的に押圧することでワークを保持する保持工程と、
   前記ボス部の穴加工と、前記円盤部の面加工と、前記円盤部の外周加工とを順次実施する加工工程と、からなるワーク加工方法。

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