JP2008307633A - 工作物の研削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】砥石の送り方法を変更して、工作物からの全体の除去量(取代)は同じであるが、砥石のR部による除去量を低減させることでR部の摩耗量を低減させ、R部の形状崩れを防止して砥石寿命をより長くすることができる、工作物の研削方法を提供する。
【解決手段】工作物回転軸に垂直な平面の端面部とを有する工作物を、工作物回転軸に平行な砥石回転軸回りに回転する略円筒状の砥石30で研削する研削方法であって、砥石30は、工作物Wに対向する側の砥石外周面30FMと、砥石回転軸に垂直な砥石端面30SMとの境界である外周境界部30KM(R部)を有している。第1の工程では、工作物回転軸に垂直な方向に対して端面部の方向に傾斜した方向に、工作物に対して砥石が相対的に後退するように移動させ、外周境界部とは反対側の内周境界部(30BM)と砥石端面30SMとで端面部の粗研削を行う。
【選択図】図3

Description

本発明は、クランクシャフト等の端面部(ショルダ部等)、あるいは端面部と円筒部(ピン、ジャーナル等)を有する工作物の研削方法に関する。
例えばクランクシャフトを研削仕上げする加工装置では、回転軸に平行な軸を有する円筒部(ピン、ジャーナル等)と、回転軸に直交する平面を有する端面部(ショルダ部等)とを研削している。
これら円筒部と端面部とを研削する方法として、例えば特許文献1に記載された従来技術では、図5(B)に示すように、砥石を斜め方向に送ってプランジ研削(図5(B)における工程[A1]、[A4])の後、スラスト方向に送って研削(図5(B)における工程[A2]、[A5])する方法により、端面部と円筒部を研削している。
特開2005−324313号公報
特許文献1に記載された従来技術では、砥石のR部(図5(B)の外周境界部30KM)を用いた除去量(取代)が多く(R部で研削する研削量が多く)、R部の摩耗量が増加し、砥石寿命が比較的短い。また、工作物の円筒部と端面部との境界部の形状として、このR部の形状を転写するため、このR部の使用頻度が高く形状崩れ等が発生した場合、満足な精度を得られず、不良品となる場合もある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、砥石の送り方法を変更して、工作物からの全体の除去量(取代)は同じであるが、砥石のR部による除去量を低減させることでR部の摩耗量を低減させ、R部の形状崩れを防止して砥石寿命をより長くすることができる、工作物の研削方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段として、本発明の第1発明は、請求項1に記載されたとおりの工作物の研削方法である。
請求項1に記載の工作物の研削方法は、工作物を工作物回転軸回りに回転させ、前記工作物回転軸に平行な砥石回転軸回りに略円筒状の砥石を回転させ、前記工作物回転軸に直交する方向、及び前記工作物回転軸に平行な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に移動させて、前記工作物回転軸に垂直な平面である前記工作物の端面部を研削する、工作物の研削方法である。
前記砥石は、砥石外周面と、前記砥石における前記砥石回転軸に垂直な面である2つの砥石端面とを有しており、前記砥石の一方の砥石端面が前記工作物の端面部の近傍に位置するように、前記砥石の位置を決める。
そして、前記端面部の粗研削を行う第1の工程にて、前記工作物回転軸に垂直な方向に対して前記端面部の方向に傾斜した方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に後退するように移動させることで、前記砥石の一方の砥石端面と、前記砥石の砥石内周面と前記一方の砥石端面との境界部である内周境界部と、を用いて前記端面部の粗研削を行う。
また、本発明の第2発明は、請求項2に記載されたとおりの工作物の研削方法である。
請求項2に記載の工作物の研削方法は、請求項1に記載の工作物の研削方法であって、
前記第1の工程に続いて、前記端面部の仕上げ研削を行う第2の工程にて、
前記工作物回転軸に垂直な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に前進するように移動させることで、前記砥石の砥石外周面と前記一方の砥石端面との境界部である外周境界部を用いて前記端面部の仕上げ研削を行う。
また、本発明の第3発明は、請求項3に記載されたとおりの工作物の研削方法である。
請求項3に記載の工作物の研削方法は、工作物を工作物回転軸回りに回転させ、前記工作物回転軸に平行な砥石回転軸回りに略円筒状の砥石を回転させ、前記工作物回転軸に直交する方向、及び前記工作物回転軸に平行な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に移動させて、前記工作物回転軸に垂直な平面である前記工作物の端面部と、前記工作物回転軸に平行な軸を有する前記工作物の円筒部とを研削する、工作物の研削方法である。
前記砥石における砥石外周面と、前記砥石における前記砥石回転軸に垂直な面である2つの砥石端面との境界部である外周境界部は円弧状に形成されており、前記砥石外周面が前記工作物の円筒部の近傍に位置するように且つ前記砥石の一方の砥石端面が前記工作物の端面部の近傍に位置するように、前記砥石の位置を決める。
そして、前記端面部の粗研削を行う第1の工程にて、前記工作物回転軸に垂直な方向に対して前記端面部の方向に傾斜した方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に後退するように移動させることで、前記砥石の一方の砥石端面と、前記砥石の砥石内周面と前記一方の砥石端面との境界部である内周境界部と、を用いて前記端面部の粗研削を行う。
続いて、前記端面部の仕上げ研削と前記円筒部の粗研削を行う第2の工程にて、前記工作物回転軸に垂直な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に前進するように移動させることで、前記砥石の外周境界部を用いて前記端面部の仕上げ研削を行い、更に前記砥石の外周境界部と砥石外周面を用いて前記円筒部の粗研削を行う。
また、本発明の第4発明は、請求項4に記載されたとおりの工作物の研削方法である。
請求項4に記載の工作物の研削方法は、請求項3に記載の工作物の研削方法であって、前記円筒部が2つの前記端面部にて両側から挟まれている場合、以下のように工程を進める。
前記第1の工程にて、一方の前記端面部を、前記砥石の一方の砥石端面と前記内周境界部とを用いて粗研削する。
続いて、前記第2の工程にて、一方の前記端面部を前記外周境界部を用いて仕上げ研削するとともに、前記外周境界部と前記砥石外周面を用いて一方の前記端面部の近傍の前記円筒部の粗研削を行う。
続いて、第3の工程にて、前記工作物に対して前記砥石を相対的に少し後退させて前記工作物から離間させるとともに、前記砥石の砥石外周面が前記工作物の円筒部の近傍に位置するように且つ前記砥石の他方の砥石端面が前記工作物の他方の端面部の近傍に位置するように、前記砥石を移動させる。
続いて、第4の工程にて、前記工作物回転軸に垂直な方向に対して他方の前記端面部の方向に傾斜した方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に後退するように移動させることで、前記砥石の他方の砥石端面と、前記砥石の砥石内周面と前記他方の砥石端面との境界部である内周境界部と、を用いて他方の前記端面部を粗研削する。
続いて、第5の工程にて、前記工作物回転軸に垂直な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に前進するように移動させることで、前記外周境界部を用いて他方の前記端面部を仕上げ研削するとともに、前記外周境界部と前記砥石外周面を用いて他方の前記端面部の近傍の円筒部の粗研削を行う。
続いて、第6の工程にて、前記工作物回転軸に平行な方向に、前記砥石を他方の前記端面部から一方の前記端面部に向かう方向に移動させることで、前記外周境界部と前記砥石外周面を用いて前記円筒部の仕上げ研削を行う。
また、本発明の第5発明は、請求項5に記載されたとおりの工作物の研削方法である。
請求項5に記載の工作物の研削方法は、請求項1〜4のいずれかに記載の工作物の研削方法であって、前記砥石の前記内周境界部には、前記砥石の砥石端面に対して所定角度に傾斜したバックテーパ面が形成されている。
請求項1に記載の工作物の研削方法では、第1の工程(端面部粗研削工程)を、砥石のR部(外周境界部に相当)とは反対側の内周境界部と、砥石の一方の砥石端面にて端面部の粗研削を行うことで、砥石のR部を用いない。このため、砥石のR部による除去量(取代)を低減することができる。
これにより、砥石のR部の形状崩れを防止して砥石寿命をより長くすることができる。
また、請求項2に記載の工作物の研削方法では、第1の工程(端面部粗研削工程)と第2の工程(端面部仕上げ研削工程)を連続して行うことで、端面部の研削工程をより短時間に、且つ砥石のR部による除去量(取代)を低減させて完了させることができる。
これにより、砥石のR部の形状崩れを防止して砥石寿命をより長くすることができる。
また、請求項3に記載の工作物の研削方法では、第1の工程(端面部粗研削工程)を、砥石のR部(外周境界部に相当)とは反対側の内周境界部と、砥石の一方の砥石端面にて端面部の粗研削を行うことで、砥石のR部による除去量(取代)を低減することができる。そして、第1の工程に続いて第2の工程(端面部仕上げ研削工程と円筒部粗研削工程)を連続して行うことで、より短時間に加工を行うことができる。
なお、この研削方法によれば、端面部と円筒部の境界では、砥石の外周境界部の形状が転写される。
また、請求項4に記載の工作物の研削方法では、各研削工程を連続して行うことで、2つの端面部で両側から挟まれた円筒部と、前記端面部の研削工程をより短時間に、且つ砥石のR部による除去量(取代)を低減させて完了させることができる。
これにより、砥石のR部の形状崩れを防止して砥石寿命をより長くすることができる。
また、請求項5に記載の工作物の研削方法によれば、砥石のR部とは反対側の内周境界部による第1の工程と第4の工程を、バックテーパ面にてより適切に行うことができるので、便利である。
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図1は、本発明の「端面部と円筒部を有する工作物の研削方法」を適用した加工装置1の一実施の形態における概略外観図(平面図)を示している。また、図2は、図1におけるA方向から見た加工装置1の側面図(数値制御装置40、心押し台21T等は省略している)と、砥石30の外観及び断面図を示している。
●[加工装置1の構成(図1、図2)]
加工装置1は、ベース2と主軸テーブルTB1と、砥石テーブルTB2と、数値制御装置40(制御手段)とを備えている。
砥石テーブルTB2には、略円筒状の砥石30(加工手段)を備えている。砥石30は、砥石テーブルTB2に載置された砥石回転駆動モータ24により、Z軸に平行な砥石回転軸TZを中心に回転し、例えば鉄製のコア30bの外周にCBNチップ砥石30aが貼り付けられて整形されている。なお、Z軸は、ワークW(工作物に相当)の回転軸であるC軸(工作物回転軸に相当)に平行な軸であり、後述する送りネジ23BがZ軸である。
砥石30の形状は、図2の例に示すように、略円筒状の形状であり、砥石外周面30FM、砥石端面30SM、砥石外周面30FMと砥石端面30SMとが接する境界部に円弧状に形成された外周境界部30KM、砥石内周面30RM、砥石内周面30RMと砥石端面30SMとの境界部に形成されたバックテーパ面30BM(内周境界部に相当)、の各面を有している。バックテーパ面30BMは、砥石端面30SMに対して所定角度θで傾斜させている。なお、砥石30における当該位置にバックテーパ面30BMを設けずに、図5(B)に示す従来の砥石30と同様な形状であっても構わない。
また、クーラントノズル70は、ワークWの被加工部と砥石30の冷却と潤滑を行うためのクーラント(冷却油等の流体)を吐出するノズルである。クーラントは、数値制御装置40から制御されるクーラント供給ポンプ74によりクーラントノズル70に供給されて吐出される。なお、クーラントの吐出量は、数値制御装置40から制御される流量調節バルブ72にて調節される。
また、主軸モータ21(C軸駆動装置であり、回転手段)は、ワークWを支持してワークWをC軸回りに回転させる。
また、砥石テーブルTB2は、ベース2に設けられた砥石テーブル駆動モータ22(X軸駆動装置であり、切込み手段)と送りネジ22B、及び砥石テーブルTB2に設けられたナット(図示省略)により、ベース2に対してX軸方向に移動可能である。なお、X軸は、前記C軸に直交する方向の軸であり、送りネジ22BがX軸である。
主軸テーブルTB1は、ベース2に設けられた主軸テーブル駆動モータ23(Z軸駆動装置)と送りネジ23B、及び主軸テーブルTB1に設けられたナット(図示省略)により、ベース2に対してZ軸方向に移動可能である。
主軸テーブルTB1の上には、心押し台21Tが固定され、主軸台21Dが、種々の長さのワークに対応可能とするように、心押し台21Tに近接または離間可能となるように、心押し台21Tに対向する位置に載置されている。主軸台21D及び心押し台21Tには、それぞれ支持部21C、21S(チャック等)が設けられており、これら支持部21C、21Sの間にワークWが保持(支持)される。この支持部21C、21Sを結ぶ軸がC軸である。
なお、加工装置1は、ワークWの被加工部の外径を測定可能な定寸装置(測定手段)を備えているが、定寸装置については説明及び図示を省略する。
ワークWは、主軸台21Dに設けられた主軸モータ21により、支持部21C、21Sを結ぶC軸を中心として回転する。
また、砥石テーブル駆動モータ22には砥石テーブルTB2のX軸方向の位置を検出する位置検出器22Eが設けられており、主軸テーブル駆動モータ23には主軸テーブルTB1のZ軸方向の位置を検出する位置検出器23Eが設けられており、主軸モータ21には、ワークWの回転角度または回転速度を検出する位置検出器21Eが設けられている。これらの位置検出器としては種々のものを用いることができるが、本実施の形態ではエンコーダを用いている。
数値制御装置40は、CPU41と、記憶装置42と、入出力装置43(キーボード、モニタ等)とインターフェース44と、ドライブユニット51〜54等にて構成されている。そして、数値制御装置40は、記憶装置42に記憶された加工データ及び加工プログラム等に基づいて、主軸モータ21、砥石テーブル駆動モータ22、主軸テーブル駆動モータ23、砥石回転駆動モータ24を制御する。
CPU41は、入出力装置43から入力されるデータと、記憶装置42に記憶されているプログラムやデータと、インターフェース44を介して入力される外部入力信号に基づいて出力指令値を計算し、インターフェース44を介して出力指令値を出力する。
外部入力信号としては、ワークWの回転角度(あるいは回転速度)を検出する位置検出器21Eからの信号、砥石テーブルTB2のX軸方向の位置を検出する位置検出器22Eからの信号、主軸テーブルTB1のZ軸方向の位置を検出する位置検出器23Eからの信号、ワークWの外径を測定する定寸装置からの検出信号等が用いられる。
出力指令値は、ワークWを加工(研削)するための、ワークWの回転角度(または回転速度)、砥石テーブルTB2のX軸方向の位置、主軸テーブルTB1のZ軸方向の位置、砥石回転駆動モータ24の回転速度を制御する制御量であり、インターフェース44を介してドライブユニット51〜54に出力される。
ドライブユニット51は主軸モータ21を制御し、C軸を回転中心としたワークWの回転速度を制御する。ドライブユニット52は砥石テーブル駆動モータ22を制御し、砥石テーブルTB2のX軸方向の位置を制御する。ドライブユニット53は主軸テーブル駆動モータ23を制御し、主軸テーブルTB1のZ軸方向の位置を制御する。また、ドライブユニット54は砥石回転駆動モータ24を制御し、砥石30の回転速度を制御する。
ドライブユニット51、52、53は、位置検出器21E、22E、23Eからの検出信号を取り込み、取り込んだ位置検出器からの検出信号と、CPU41からの出力指令値との差を補正するようにフィードバック制御を行い、主軸モータ21、砥石テーブル駆動モータ22、主軸テーブル駆動モータ23、の各々に駆動信号を出力する。
なお、図1の例では、砥石回転駆動モータ24には検出器を設けていないが、砥石回転駆動モータ24にも速度検出器等を設け、砥石回転駆動モータ24の回転速度をフィードバック制御することも可能である。
●[砥石30の外周境界部30KM(R部)での除去量(取代)を低減する研削方法(図3)]
次に図3を用いて、本実施の形態における研削方法を、図4に示す従来(特開2005−324313号公報)の研削方法と対比させながら説明する。なお、図3〜図5において、縦線と横線で格子状にハッチングした取代部分は、外周境界部30KM(砥石のR部)を用いて研削した取代部分を示している(横線のみでハッチングした取代部分は外周境界部30KM以外の部位で研削される部分である)。本実施の形態にて説明する研削方法は、この外周境界部30KMによる取代の量を、従来よりも低減することで砥石寿命を長くするものである。
[従来の研削方法(図4)]
まず、図4を用いて従来の研削方法について説明する。
図4に示す従来の研削方法では、最初の工程[A1]は、ワークWの端面部を粗研削する工程[A1a]と、ワークWの円筒部を粗研削する工程[A1b]に分解することができる。
工程[A1a]では、C軸に対して砥石30を斜めに前進させて、取代[A1a(1)]を除去する。この従来の工程[A1a]では、砥石30の外周境界部30KM(図4(A)に示す取代分の外周境界部30KM)が使用される(作用する)。
更に、C軸に対して砥石30を斜めに前進させると、砥石30の砥石外周面30FMがワークWの円筒部に到達し、工程[A1b]に進む。工程[A1b]では、工程[A1a]の前進を継続させ、外周境界部30KMにて取代[A1b(1)]を除去し、砥石外周面30FMにて取代[A1b(0)]を除去する。従って、図4(A)に示すように、砥石30の外周境界部30KMと砥石外周面30FMが使用される(作用する)。
続く工程[A2]では、C軸に対してほぼ平行に砥石30をスライドさせて(C軸方向にも少し前進)端面部を仕上げ研削し、取代[A2(1)]を除去する。この従来の工程[A2]では、砥石30の外周境界部30KM(図4(B)に示すΔ1=f/nの幅の外周境界部30KM)と砥石端面30SMが使用される(作用する)。ここで、Δ1はZ軸方向における主軸の1回転当たりの切込み量[mm/rev]であり、fはZ軸方向への送り速度[mm/min]であり、nは主軸の回転数[rev/min]である。Δ1=f/nの幅の外周境界部30KMでは、図4(B)の右図に示すA−P間に達したワークWの切込みを行う。また、砥石端面30SMでは、A−P間を通過したワークWが、B−P間に達するまでの間のワークWの切込みを行う。
なお、この工程[A2]にて、砥石外周面30FMを用いてワークWの円筒部を仕上げ研削してもよい。
このように、従来の工程[A1]と工程[A2]では、取代[A1a(1)]、取代[A1b(1)]、取代[A2(1)]が、外周境界部30KMにて研削されている。
[本実施の形態の研削方法(図3)]
これに対して、図3に示す本実施の形態では、まず、工程[1](第1の工程に相当)にて、砥石30をC軸に垂直な方向に対して端面部の方向に傾斜した方向に『後退』するように移動させることで(砥石30を斜めに『後退』させることで)、取代[1(0)]を除去し、端面部の粗研削を行う。この工程[1]では、砥石30の外周境界部30KMを使用することなく、砥石端面30SMとバックテーパ面30BM(内周境界部に相当)が使用される(作用する)。
続く工程[2](第2の工程に相当)は、ワークWの端面部を仕上げ研削する工程[2a]と、ワークWの円筒部を粗研削する工程[2b]に分解することができる。
工程[2a]では、C軸に対して垂直に砥石30を前進させて、取代[2a(1)]を除去し、端面部の仕上げ研削を行う。この工程[2a]では、砥石30の外周境界部30KM(図3(B)に示す取代分の外周境界部30KM)が使用される(作用する)。
更に、C軸に対して砥石30を垂直に前進させると、砥石30の砥石外周面30FMがワークWの円筒部に到達し、工程[2b]に進む。工程[2b]では、工程[2a]の前進を継続させ、外周境界部30KMにて取代[2b(1)]を除去し、砥石外周面30FMにて取代[2b(0)]を除去し、円筒部の粗研削を行う。従って、図3(B)に示すように、砥石30の外周境界部30KMと砥石外周面30FMが使用される(作用する)。
なお、この工程[2b]にて、砥石外周面30FMを用いてワークWの円筒部を仕上げ研削してもよい。
このように、本実施の形態の工程[1]と工程[2]では、取代[2a(1)]、取代[2b(1)]が、外周境界部30KMにて研削される。
次に、図3に示す本実施の形態の研削方法による外周境界部30KMを使用した取代量と、図4に示す従来の研削方法による外周境界部30KMを使用した取代量の大小について説明する。
まず、本実施の形態の研削方法による工程[2b](図3(B)参照)と、従来の研削方法による工程[A1b](図4(A)参照)では、砥石30の外周境界部30KMによる取代量がほぼ同じである。
また、本実施の形態の研削方法による工程[2a](図3(B)参照)と、従来の研削方法による工程[A1](図4(A)参照)では、砥石30の取代分の幅の外周境界部30KMを使用する点は同じであるが、回転するワークWの外周側が肉厚となっている取代量である従来のほうが取代量が多いのは明確である。
更に、本実施の形態の研削方法による残りの工程[1](図3(A)参照)では外周境界部30KMを使用しないが、従来の研削方法による残りの工程[A2](図4(B)参照)では外周境界部30KMを使用している。
従って、本実施の形態の研削方法のほうが、従来の研削方法よりも、外周境界部30KMを使用した取代量が少ないのは明確である。
このように、外周境界部30KM(砥石のR部に相当)による除去量(取代量)を低減することができるので、外周境界部30KMの摩耗量を低減し、外周境界部30KMの形状崩れを防止して、砥石30の寿命をより長くすることができる。
●[2つの端面部にて円筒部が挟まれている場合における研削方法(図5)]
次に図5(A)を用いて、上記の図3を用いた本実施の形態における研削方法をクランクシャフトに適用した場合の研削工程を、図5(B)に示す従来(特開2005−324313号公報)の研削工程と対比させながら説明する。図3の例では、円筒部と当該円筒部に隣接する1つの端面部にて説明したが、クランクシャフトのピン部(図6におけるP1〜P4)及びジャーナル部(図6におけるJ2〜J4)は、円筒部が端面部にて両側から挟まれるように位置している。
まず図5(B)を用いて、従来の研削工程について簡単に説明する。図5(B)は、端面部にて両側から挟まれた円筒部(例えば、クランクシャフトのピン部)を研削する、従来の全工程(工程[A1]〜工程[A6])を示している。
工程[A1]、[A2]は、一方の端面部において、図4で説明した工程[A1]、[A2]の研削を行い、工程[A3]では研削することなく砥石30を移動させる。また、工程[A4]、[A5]は、工程[A1]、[A2]と同様の研削を他方の端面部において行う。そして、工程[A6]では砥石30を他方の端面部から一方の端面部に向けてC軸に対して平行に移動させて円筒部の仕上げ研削を行う。
以上に説明した従来の研削工程では、図5(B)における格子状のハッチング部分が、外周境界部30KMを用いて研削する取代部分である。
次に、本実施の形態の研削工程について説明する。図5(A)は、端面部にて両側から挟まれた円筒部(例えば、クランクシャフトのピン部)を研削する、本実施の形態の全工程(工程[1]〜工程[6])を示している。
まず、工程[1](第1の工程に相当)では、一方の端面部において、図3の工程[1]で説明したように、C軸に垂直な方向に対して砥石30を斜めに『後退』させて、砥石端面30SMとバックテーパ面30BMを使用して取代[1(0)](図3(A)参照)を除去し、一方の端面部を粗研削する。
続く工程[2](第2の工程に相当)では、一方の端面部において、図3の工程[2]で説明したように、C軸に対してほぼ垂直に砥石30を前進させて、砥石30の外周境界部30KMを用いて取代[2a(1)]と取代[2b(1)]を除去し、砥石外周面30FMを用いて取代[2b(0)]を除去し(図3(B)参照)、一方の端面部を仕上げ研削し、当該端面部の近傍の円筒部を粗研削する。
次の工程[3](第3の工程に相当)では、研削することなく移動するのみであり、砥石30をC軸に対して少し(砥石30と工作物とが離間すればよい)後退させ、他方の端面部の近傍まで移動させる。
次の工程[4](第4の工程に相当)では、工程[1]と同様に他方の端面部において、C軸に垂直な方向に対して砥石30を斜めに『後退』させて、砥石端面30SMとバックテーパ面30BMを用いて工程[1]と同様の取代を除去し、他方の端面部を粗研削する。
続く工程[5](第5の工程に相当)では、工程[2]と同様に他方の端面部において、C軸に対してほぼ垂直に砥石30を前進させて、砥石30の外周境界部30KMを用いて工程[2]と同様の取代を除去し、砥石外周面30FMを用いて工程[2]と同様の取代を除去し、他方の端面部を仕上げ研削し、当該端面部の近傍の円筒部を粗研削する。
そして工程[6](第6の工程に相当)では、他方の端面部から一方の端面部に向けてC軸に対してほぼ平行に砥石30を移動させて、砥石30の外周境界部30KMと砥石外周面30FMを用いて円筒部を仕上げ研削する。
以上に説明した本実施の形態における研削工程では、図5(A)における格子状のハッチング部分が、外周境界部30KMを用いて研削する取代部分である。
図5(A)の本実施の形態の研削方法による外周境界部30KMを用いて研削する取代部分(格子状ハッチング部分)と、図5(B)の従来の研削方法による外周境界部30KMを用いて研削する取代部分(格子状ハッチング部分)において、2つの端面部の中間に位置する取代[2b(2)]と取代[A1b(2)]は、ほぼ同じと考えられる。従って、残りの格子状ハッチング部分については、図3及び図4を用いて説明したように、本実施の形態のほうが、明らかに従来よりも量が少ない。
このように、本実施の形態にて説明した研削方法では、従来の研削方法に対して、外周境界部30KM(砥石のR部に相当)による除去量を低減することができる。これにより、外周境界部30KMの摩耗量を低減し、外周境界部30KMの形状崩れを防止して、砥石30の寿命をより長くすることができる。
●[工作物の例(図6)]
以上に説明した本実施の形態の研削方法では、対象とする工作物は、回転軸(C軸)に平行な軸を有する円筒部と、回転軸(C軸)に垂直な平面を有する端面部と、を有する工作物であり、図6(A)の例に示すように、ピン部(P1〜P4)及びジャーナル部(J1〜J5)とを備えたクランクシャフトW1や、図6(B)の例に示すように、種々の径の円筒部(E3〜E7)を有するミッションシャフトW2等、種々の工作物がある。
●[工作物の端面部のみを研削する場合(図6)]
ここで、端面部のみを研削する場合について説明する。例えば、図6(A)に示すクランクシャフトW1において、ジャーナルJ3部については、ジャーナルJ3に接する端面部T3L、T3Rは研削が必要であるが、ジャーナルJ3の円筒部は研削が必要でないとする。
この場合、図3(A)を用いて説明した工程[1]、工程[2a]を行うことで端面部T3L、T3Rを仕上げ研削することができるので、工程[2b]を省略することができる。工程[2b]を省略できるということは、砥石30の外周境界部30KMの円弧状の形状を転写する必要がないので、外周境界部30KMを円弧状に形成しておく必要がなく、砥石側面30SMと砥石外周面30FMとの境界が直角となっていてもよい。
また、端面部T3L、T3Rのように対向している端面部を研削する場合、図5(A)を用いて説明した工程[1]〜工程[5](工程[6]は省略)にて研削することができる。なお、工程[2]と工程[5]における円筒部の研削は省略される。
また、以上の説明では、図1及び図2の例に示した加工装置1により、工作物(ワークW)に対して砥石30をX軸方向に移動させたが、砥石30に対して工作物をX軸方向に移動させる構成にすることもできる。従って、砥石30は工作物に対して相対的にX軸方向に移動するものである。
同様に、Z軸方向については、砥石30に対して工作物をZ軸方向に移動させたが、工作物に対して砥石30をZ軸方向に移動させる構成にすることもできる。従って、砥石30は工作物に対して相対的にZ軸方向に移動するものである。
本発明の端面部と円筒部とを有する工作物の研削方法は、本実施の形態で説明した工程、研削方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本発明の「端面部と円筒部を有する工作物の研削方法」を適用した加工装置1の一実施の形態における概略外観図(平面図)を説明する図である。 加工装置1の側面図と、砥石30の外観と断面形状を説明する図である。 本発明の研削方法を説明する図である。 従来の研削方法を説明する図である。 本発明の研削方法による外周境界部30KM(R部)での除去量と、従来の研削方法による外周境界部30KM(R部)での除去量とを説明する図である。 端面部と円筒部を有する工作物の例を説明する図である。
符号の説明
1 加工装置
2 ベース
21 主軸モータ
21C 支持部
21D 主軸台
21T 心押し台
22 砥石テーブル駆動モータ
23 主軸テーブル駆動モータ
24 砥石回転駆動モータ
22B、23B 送りネジ
21E〜23E 位置検出器
30 砥石
30FM 砥石外周面
30RM 砥石内周面
30KM 外周境界部(R部)
30SM 砥石端面
30BM バックテーパ面
40 数値制御装置
41 CPU
42 記憶装置
43 入出力装置
44 インターフェース
51〜54 ドライブユニット
TB1 主軸テーブル
TB2 砥石テーブル
TZ 砥石回転軸
W、W1、W2 ワーク(工作物)

Claims (5)

  1. 工作物を工作物回転軸回りに回転させ、
    前記工作物回転軸に平行な砥石回転軸回りに略円筒状の砥石を回転させ、
    前記工作物回転軸に直交する方向、及び前記工作物回転軸に平行な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に移動させて、前記工作物回転軸に垂直な平面である前記工作物の端面部を研削する、工作物の研削方法において、
    前記砥石は、砥石外周面と、前記砥石における前記砥石回転軸に垂直な面である2つの砥石端面とを有しており、
    前記砥石の一方の砥石端面が前記工作物の端面部の近傍に位置するように、前記砥石の位置を決め、
    前記端面部の粗研削を行う第1の工程にて、
    前記工作物回転軸に垂直な方向に対して前記端面部の方向に傾斜した方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に後退するように移動させることで、前記砥石の一方の砥石端面と、前記砥石の砥石内周面と前記一方の砥石端面との境界部である内周境界部と、を用いて前記端面部の粗研削を行う、
    工作物の研削方法。
  2. 請求項1に記載の工作物の研削方法であって、
    前記第1の工程に続いて、前記端面部の仕上げ研削を行う第2の工程にて、
    前記工作物回転軸に垂直な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に前進するように移動させることで、前記砥石の砥石外周面と前記一方の砥石端面との境界部である外周境界部を用いて前記端面部の仕上げ研削を行う、
    工作物の研削方法。
  3. 工作物を工作物回転軸回りに回転させ、
    前記工作物回転軸に平行な砥石回転軸回りに略円筒状の砥石を回転させ、
    前記工作物回転軸に直交する方向、及び前記工作物回転軸に平行な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に移動させて、前記工作物回転軸に垂直な平面である前記工作物の端面部と、前記工作物回転軸に平行な軸を有する前記工作物の円筒部とを研削する、工作物の研削方法において、
    前記砥石における砥石外周面と、前記砥石における前記砥石回転軸に垂直な面である2つの砥石端面との境界部である外周境界部は円弧状に形成されており、
    前記砥石外周面が前記工作物の円筒部の近傍に位置するように且つ前記砥石の一方の砥石端面が前記工作物の端面部の近傍に位置するように、前記砥石の位置を決め、
    前記端面部の粗研削を行う第1の工程にて、
    前記工作物回転軸に垂直な方向に対して前記端面部の方向に傾斜した方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に後退するように移動させることで、前記砥石の一方の砥石端面と、前記砥石の砥石内周面と前記一方の砥石端面との境界部である内周境界部と、を用いて前記端面部の粗研削を行い、
    続いて、前記端面部の仕上げ研削と前記円筒部の粗研削を行う第2の工程にて、
    前記工作物回転軸に垂直な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に前進するように移動させることで、前記砥石の外周境界部を用いて前記端面部の仕上げ研削を行い、更に前記砥石の外周境界部と砥石外周面を用いて前記円筒部の粗研削を行う、
    工作物の研削方法。
  4. 請求項3に記載の工作物の研削方法であって、
    前記円筒部が2つの前記端面部にて両側から挟まれている場合、
    前記第1の工程にて、一方の前記端面部を、前記砥石の一方の砥石端面と前記内周境界部とを用いて粗研削し、
    続いて、前記第2の工程にて、一方の前記端面部を前記外周境界部を用いて仕上げ研削するとともに、前記外周境界部と前記砥石外周面を用いて一方の前記端面部の近傍の前記円筒部の粗研削を行い、
    続いて、第3の工程にて、前記工作物に対して前記砥石を相対的に少し後退させて前記工作物から離間させるとともに、前記砥石の砥石外周面が前記工作物の円筒部の近傍に位置するように且つ前記砥石の他方の砥石端面が前記工作物の他方の端面部の近傍に位置するように、前記砥石を移動させ、
    続いて、第4の工程にて、前記工作物回転軸に垂直な方向に対して他方の前記端面部の方向に傾斜した方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に後退するように移動させることで、前記砥石の他方の砥石端面と、前記砥石の砥石内周面と前記他方の砥石端面との境界部である内周境界部と、を用いて他方の前記端面部を粗研削し、
    続いて、第5の工程にて、前記工作物回転軸に垂直な方向に、前記砥石を前記工作物に対して相対的に前進するように移動させることで、前記外周境界部を用いて他方の前記端面部を仕上げ研削するとともに、前記外周境界部と前記砥石外周面を用いて他方の前記端面部の近傍の円筒部の粗研削を行い、
    続いて、第6の工程にて、前記工作物回転軸に平行な方向に、前記砥石を他方の前記端面部から一方の前記端面部に向かう方向に移動させることで、前記外周境界部と前記砥石外周面を用いて前記円筒部の仕上げ研削を行う、
    工作物の研削方法。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の工作物の研削方法であって、
    前記砥石の前記内周境界部には、前記砥石の砥石端面に対して所定角度に傾斜したバックテーパ面が形成されている、
    工作物の研削方法。

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