JP2008110418A

JP2008110418A - 研削盤

Info

Publication number: JP2008110418A
Application number: JP2006293966A
Authority: JP
Inventors: So Okubo; 創大窪; Michihiro Hoshi; 道裕星; Akira Takahira; 彰高比良
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: JP4919205B2

Abstract

【課題】小型に構成でき、高精度に加工できる、ワークの円筒内面および円錐内面を研削する研削盤を提供する。
【解決手段】先端に砥石４を保持する砥石軸１９を備え、ワーク５に対して接近離間するｚ軸方向に進退するｚ軸テーブル１０と、先端にワーク５を保持する主軸７を備え、ｚ軸に対して斜めに交差するｘ軸方向に進退するｘ軸テーブル１１上に設けられた主軸テーブル１２と備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの円筒内面および円錐内面を研削する研削盤に関するものである。

ワークの内周面を研削する研削盤には、ワークに対して接近離間するｚ軸方向に砥石を相対移動させるとともに、ｚ軸方向に交差するｘ軸方向に砥石を相対移動させる機能が要求される。このような研削盤として、特許文献１に示す研削盤が挙げられる。

特開２０００−２１８５２７号公報

特許文献１に示された研削盤は、砥石を保持する砥石側テーブルに、ｚ軸方向の移動機構およびｘ軸の移動機構を設けている。したがって、ｘ軸の移動機構の上方にｚ軸の移動機構を積み上げる構成となるので、ベースから砥石軸までの高さ寸法が大きくなり、剛性が低下することによって、加工精度が低下してしまう。
また、特許文献１のようなワークの円筒内面の研削だけでなく、ワークの円錐内面をも研削する場合には、ｚ軸に対してｘ軸を回動させて斜めに交差させた構成が好ましい。特許文献１の研削盤に対してｘ軸を斜めに交差させると、さらに砥石側テーブルが大型化してしまうおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、小型に構成でき、高精度に加工できる、ワークの円筒内面および円錐内面を研削する研削盤を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の研削盤は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる研削盤では、ワークの円筒内面および円錐内面を研削する研削盤であって、先端に砥石を保持する砥石軸を備え、前記ワークに対して接近離間するｚ軸方向に進退する砥石側テーブルと、先端に前記ワークを保持する主軸を備え、前記ｚ軸に対して斜めに交差するｘ軸方向に進退するワーク側テーブルと、備えていることを特徴とする。

ｚ軸方向の移動を砥石側テーブルで行わせ、ｘ軸方向の移動をワーク側テーブルで行うこととしたので、ｚ軸方向に移動させる機構とｘ軸方向に移動させる機構とを、それぞれ、砥石側テーブルとワーク側テーブルに振り分けることができる。これにより、砥石側テーブルにｚ軸およびｘ軸の２つの移動機構を設けた場合に比べて、砥石側テーブルの高さを低く抑えることができる。比較的低い高さにできるので、砥石側テーブルを高剛性とすることができ、高い精度で加工を行うことができる。
また、砥石側テーブルではなくワーク側テーブルをｘ軸方向に移動させることとしたので、ｚ軸に対してｘ軸を斜めに交差させる場合であっても、砥石側テーブルを大型化する必要がない。
また、ｚ軸方向に移動する砥石側テーブルとは別に、ワーク側テーブルをｘ軸方向に移動させることとしたので、ｘ軸方向のストロークを大きくとることができる。

さらに、本発明の研削盤では、前記ワーク側テーブルには、前記ｘ軸方向に移動させたドレス位置にて、前記砥石に対してドレスを行うドレス装置が設けられていることを特徴とする。

上述のように、ワーク側テーブルは、ｘ軸方向に大きく移動させることができるので、ワーク側テーブルにドレス装置を設けることとした。これにより、ワーク側テーブルをｘ軸方向に移動するだけで砥石のドレスを行うので、簡便かつ迅速にドレス作業を行うことができる。

さらに、本発明の研削盤では、前記ワーク側テーブルは、下方のベースに対して回動するとともに前記ｘ軸方向に移動させるｘ軸方向移動機構を備えたｘ軸テーブルと、該ｘ軸テーブル上に設置され該ｘ軸テーブルに対して回動するとともに前記主軸を備えた主軸テーブルとを備え、前記ｘ軸テーブルの回動中心と前記主軸テーブルの回動中心とが一致するとともに、これら回動中心を通る直線が前記ワークを通過することを特徴とする。

ｘ軸テーブルを回動させることにより、砥石側テーブルの砥石に対するワークの円錐内面の角度を決定する。また、主軸テーブルを回動させることにより、微調整を行う。
ｘ軸テーブルの回動中心と主軸テーブルの回動中心とを一致させるとともに、これら回動中心を通る直線がワークを通過することとしたので、ｘ軸テーブルを回動させた後に、主軸テーブルを回動させて微調整する場合であっても、ワークを中心として回動させられ、中心位置がずれることがないので、角度調整が容易となる。

本発明によれば、ｚ軸の移動機構とｘ軸の移動機構とを、それぞれ、砥石側テーブルとワーク側テーブルに振り分けることとしたので、小型に研削盤を構成できるとともに、剛性を高めることができ、ひいては高精度な研削を行うことができる。
また、本発明によれば、ドレス装置を備えたワーク側テーブルをｘ軸方向に移動させることによりドレス作業ができるので、簡便かつ迅速にドレス作業を行うことができる。
また、本発明によれば、ｘ軸テーブルの回動中心と主軸テーブルの回動中心とを一致させるとともに、これら回動中心を通る直線がワークを通過することとしたので、ｘ軸テーブルを回動させた後に、主軸テーブルを回動させて微調整する場合であっても、中心位置がずれることがなく、高精度の研削を実現することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本実施形態にかかる研削盤１の側断面図が示されている。
研削盤１は、ベース３上に設けられ、砥石４を保持するｚ軸テーブル（砥石側テーブル）１０と、このｚ軸テーブル１０の砥石４側に対向配置されたｘ軸テーブル（ワーク側テーブル）１１と、このｘ軸テーブル１１上に設けられ、ワーク５を保持する主軸テーブル（ワーク側テーブル）１２とを備えている。

なお、本実施形態にかかるｘ軸は、図２及び図３に示すように、ｚ軸に対して斜めに交わるように配置されている。しかし、図１では、ｘ軸が紙面垂直方向に延在しており、ｚ軸に直交しているように示されている。これは、理解の容易のためであり、本実施形態のｘ軸はあくまでもｚ軸に対して斜めに交差していることに留意されたい。

図１に示すように、ｚ軸テーブル１０は、ベース３上に固定されたｚ軸案内基部１４と、このｚ軸案内基部１４上に設けられｚ軸方向に移動するｚ軸移動テーブル１６と、このｚ軸移動テーブル１６上に固定された砥石用スピンドルモータ１８とを備えている。
ｚ軸移動テーブル１６は、ｚ軸駆動モータ２０によって駆動される送りネジ（図示せず）によって、ｚ軸案内基部１４に対してｚ軸方向に移動するようになっている。ｚ軸案内基部１４とｚ軸移動テーブル１６との対向面間（図示せず）には、潤滑油が供給されるようになっており、この潤滑油の静圧によって対向面間のクリアランスが確保されることにより（いわゆる静圧案内により）円滑に移動できるようになっている。

砥石用スピンドルモータ１８の砥石軸１９の先端には砥石４が取り付けられ、砥石用スピンドルモータ１８の回転によって砥石４が回転させられる。図４に示されているように、砥石４は、ワーク５の円筒内面を研削する円筒部４ａと、ワーク５の円錐内面を研削する円錐部４ｂとを有している。この砥石４には、ワーク５の形状に応じたものが用いられ、例えば、ワーク５の円錐内面のテーパ角度に応じた円錐部４ｂを有する砥石が用いられる。

図１に示すように、ｘ軸テーブル１１は、ベース３上に設置されたｘ軸案内基部２２と、このｘ軸案内基部２２上に設けられ、ｚ軸に対して斜めに交差するｘ軸方向に移動するｘ軸移動テーブル２４とを備えている。

ｘ軸移動テーブル２４は、ｘ軸駆動モータ２６によって駆動される送りネジ（図示せず）によって、ｘ軸案内基部２２に対してｘ軸方向に移動するようになっている。ｘ軸案内基部２２とｘ軸移動テーブル２４との対向面間（図示せず）には、潤滑油が供給されるようになっており、この潤滑油の静圧によって対向面間のクリアランスが確保されることにより（いわゆる静圧案内により）円滑に移動できるようになっている。

ｘ軸案内基部２２は、ベース３に対して、第１回動ピン２８回りに回動可能となっている。第１回動ピン２８は、ｚ軸テーブル１０側に位置しており、その軸線の上方延長線Ｌ１上にはワーク５が位置している。この第１回動ピン２８回りに、ｘ軸テーブル１１は、上方に設置された主軸テーブル１２とともに、調整ネジ３０（図２参照）によって回動される。

調整ネジ３０は、図２に示されているように、ベース３に固定されたベース側ブラケット３０ａと、ｘ軸案内基部２２に固定されたｘ軸テーブル側ブラケット３０ｂとの間に、六角頭付きボルト３０ｃが渡された構成とされている。ボルト３０ｃは、六角頭部を有する一端がベース側ブラケット３０ａに対してその軸線方向の移動を拘束された状態で回転可能に支持されている。ｘ軸テーブル側ブラケット３０ｂには傾転可能なナット３０ｄが収容されており、このナット３０ｄに対してボルト３０ｃの軸部である他端側が螺合されている。ボルト３０ｃを回転させることにより、ベース側ブラケット３０ａとｘ軸テーブル側ブラケット３０ｂとの間の距離を変化させて、ｘ軸テーブル１１及び主軸テーブル１２を第１回動ピン２８回りに回動させる。

ｘ軸案内基部２２は、調整ネジ３０によって回動位置が決定された後に、固定ボルト２２ａをベース３に形成された雌ねじ穴３ａに対して螺結することにより、固定される。ベース３に形成された雌ねじ穴３ａは、図２及び図３に示すように、所望の回動位置ごとに複数形成されている。
図２と図３を比較するとわかるように、図２は、ｘ軸をｚ軸に対して時計回りに約６０°傾けた場合であり、図３は、ｘ軸をｚ軸に対して時計回りに約４５°傾けた場合である。

図２に示すように、主軸テーブル１２は、スイベルテーブル３２と、主軸駆動モータ３４と、ワーク５を保持する主軸本体３６と、ドレス装置３７とを備えている。

スイベルテーブル３２は、図１に示すように、ｘ軸移動テーブル２４上に設置されており、このｘ軸移動テーブル２４に対して第２回動ピン３８回りに回動するようになっている。第２回動ピン３８は、第１回動ピン２８と同様に、ｚ軸テーブル１０側に位置しており、その軸線の上方延長線Ｌ１上にはワーク５が位置している。このように、第１回動ピン２８及び第２回動ピン３８の軸線が一致しており、かつ、この軸線の延長線上にワーク５が位置していることになる。換言すると、ｘ軸テーブル１１の回動中心と主軸テーブル１２の回動中心とが一致するとともに、これら回動中心を通る直線Ｌ１がワーク５を通過するようになっている。なお、好ましくは、この回動中心を通る直線Ｌ１は、ワーク５の中心（より具体的にはワーク５を平面視した場合の中心）を通るように設定される。

図２に示すように、主軸駆動モータ３４は、スイベルテーブル３２上に固定されており、主軸本体３６に対して駆動力を与えるものであり、例えば電動モータが用いられる。主軸駆動モータ３４の駆動力は、主軸駆動モータ３４側のプーリ３４ａ、ベルト３５及び主軸本体３６側のプーリ３６ａを介して、主軸本体３６へと伝達される。

主軸本体３６は、スイベルテーブル３２上に固定されており、プーリ３６ａから伝達される駆動力によって回転される回転軸（主軸）７を備えている。回転軸７は、主軸回転軸線Ｍ回りに回転する。回転軸７の先端には、図５に拡大図を示したように、チャック４０を介してワーク５が取付け可能となっている。ワーク５は、図５に示されているように、円筒形状をした円筒内面５ａと、テーパ状の円錐内面５ｂとを有する形状となっている。

ドレス装置３７は、スイベルテーブル３２上に固定されており、スイベルテーブル３２のｚ軸テーブル１０側すなわち砥石４側の一端に配置されている。すなわち、ｘ軸移動テーブル２４を、図２において左下方向に移動することにより、ドレス装置３７が砥石４に接近してドレス作業ができる位置に、ドレス装置３７が配置されている。

次に、上記構成の研削盤１の動作について説明する。
先ず、研削対象となるワーク５の円錐内面５ｂのテーパ角度に応じた砥石４をｚ軸テーブルの砥石軸１９に取り付ける。また、ワーク５の円錐内面５ｂのテーパ角度に応じたｘ軸のｚ軸に対する傾きを設定するように、調整ネジ３０を操作してｘ軸テーブル１１及び主軸テーブル１２を第１回動ピン２８回りに回動させる。このように回動させた後、固定ボルト２２ａをベース３の雌ねじ穴３ａに螺結することにより、ｘ軸テーブル１１をベース３に対して固定する。
その後、砥石４の回転軸線と、ワーク５の回転軸線とを略一致させるように、ｘ軸テーブル１１のｘ軸移動テーブル２４を移動させる。このときに、第１回動ピン２８の軸線と第２回動ピン３８の軸線が一致するとともに、この共通軸線Ｌ１がワーク５の中心を通るようになる。そして、ｚ軸と主軸である回転軸７との角度の微調整を行うように、スイベルテーブル３２を第２ピン周りに回動させる。

研削する際には、先ず、主軸本体３６の回転軸７の先端に、チャック４０を介してワーク５を固定する。
そして、砥石用スピンドルモータ１８を回転させることにより、砥石４を約１５万ｒｐｍにて回転させる。一方、主軸駆動モータ３４を回転させることにより、ワーク５を約６０００ｒｐｍで回転させる。砥石４およびワーク５の回転方向を同一方向とするか逆方向とするかは、使用形態に応じて適宜選択される。
ワーク５の円筒内面を研削する場合には、ｘ軸テーブル１１を砥石４側に移動させることによって切り込み、加工する。
ワーク５の円錐内面を研削する場合には、ｚ軸テーブル１０をワーク５側に移動させることによって切り込み、加工する。
研削加工が終了した後は、ワーク５及び砥石４の回転駆動を停止し、ワーク５を主軸本体３６の回転軸７から取り外し、次のワーク５を回転軸７に取り付けて、再び同様に研削加工を行う。

複数個のワーク５を加工すると、砥石５の加工面が荒れてくるので、この加工面を整えるためにドレス装置３７によってドレス作業を行う。ドレス作業を行う際には、ｘ軸テーブル１１を移動させ、ドレス作業が可能な位置までドレス装置３７を砥石４に接近させる。ドレス作業が終了した後は、再びｘ軸テーブル１１を、ワーク５の研削が可能な位置まで移動させる。

以上の通り、本実施形態にかかる研削盤によれば、以下の作用効果を奏する。
ｚ軸方向の移動をｚ軸テーブル１０で行わせ、ｘ軸方向の移動をｚ軸テーブル１０に対向配置された主軸テーブル１２側に設けたｘ軸テーブル１１で行うこととしたので、ｚ軸方向に移動させる機構とｘ軸方向に移動させる機構とを、振り分けることができる。これにより、ｚ軸テーブルの上に重ねてｘ軸テーブルを設けた場合に比べて、砥石側のテーブルの高さを低く抑えることができる。このように、比較的低い高さにできるので、砥石４を回転駆動するｚ軸テーブル１０を高剛性とすることができ、高い精度で加工を行うことができる。
また、主軸テーブル１２をｘ軸テーブル１１によりｘ軸方向に移動させることとしたので、ｚ軸に対して斜めに交差させたｘ軸テーブル１１をｚ軸テーブル１０に設けることによってｚ軸テーブル１０を大型化する必要がない。
また、ｘ軸テーブル１１をｚ軸テーブル１０とは独立に設けたので、ｘ軸方向のストロークを大きくとることができる。このように、主軸テーブル１２は、ｘ軸方向に大きく移動させることができるので、主軸テーブル１２のスイベルテーブル３２にドレス装置３７を設けることとした。これにより、主軸テーブル１２をｘ軸テーブル１１によってｘ軸方向に移動するだけで砥石４のドレスを行うので、簡便かつ迅速にドレス作業を行うことができる。

ｘ軸テーブル１１の回動中心と主軸テーブル１２の回動中心とを一致させるとともに、これら回動中心を通る直線Ｌ１がワーク５を通過することとしたので、ｘ軸テーブル１１を回動させた後に、主軸テーブル１２を回動させて微調整する場合であっても、ワーク５を中心として回動させられ、中心位置がずれることがないので、容易に角度調整することができる。

本発明の一実施形態にかかる研削盤を示した側断面図である。図１の研削盤の平面図である。図１の研削盤を示し、主軸テーブルを回動させた状態を示した側面図である。砥石周りを示した拡大側面図である。ワーク周りを示した拡大側面図である。

符号の説明

１研削盤
３ベース
４砥石
５ワーク
１０ｚ軸テーブル（砥石側テーブル）
１１ｘ軸テーブル（ワーク側テーブル）
１２主軸テーブル（ワーク側テーブル）
２８第１回動ピン
３６主軸本体
３７ドレス装置
３８第２回動ピン

Claims

ワークの円筒内面および円錐内面を研削する研削盤であって、
先端に砥石を保持する砥石軸を備え、前記ワークに対して接近離間するｚ軸方向に進退する砥石側テーブルと、
先端に前記ワークを保持する主軸を備え、前記ｚ軸に対して斜めに交差するｘ軸方向に進退するワーク側テーブルと、
を備えていることを特徴とする研削盤。
前記ワーク側テーブルには、前記ｘ軸方向に移動させたドレス位置にて、前記砥石に対してドレスを行うドレス装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の研削盤。
前記ワーク側テーブルは、下方のベースに対して回動するとともに前記ｘ軸方向に移動させるｘ軸方向移動機構を備えたｘ軸テーブルと、該ｘ軸テーブル上に設置され該ｘ軸テーブルに対して回動するとともに前記主軸を備えた主軸テーブルとを備え、
前記ｘ軸テーブルの回動中心と前記主軸テーブルの回動中心とが一致するとともに、これら回動中心を通る直線が前記ワークを通過することを特徴とする請求項１又は２に記載の研削盤。