JP2010155304A - 被加工物支持体および機械加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工中に砥石から脱落した砥粒や、切粉によって被加工物や被加工物支持体に与える損傷を防止することができる被加工物支持体および機械加工装置を提供する。
【解決手段】被加工物１１の外周面１１ａに転接して回動自在に支持する被加工物支持体１４は、少なくとも被加工物１１に接触する回転支持体３２の外周面３７ａが、焼入れ、焼戻しによる熱処理が施された後、チタンメッキ処理されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物支持体および機械加工装置に関し、より詳細には、外周面に転接して回転自在に支持される被加工物を加工するようにした被加工物支持体および機械加工装置に関する。

従来、軸受部品などの被加工物を砥石による研磨加工によって高精度に仕上げる精密加工において、被加工物支持体を被加工物の外周面に転接させて回転自在に支持しながら研磨加工する機械加工装置が多用されている。従来の被加工物支持体としては、セラミック製の玉軸受によって被加工物を回転自在に支持することにより、砥石から剥離した砥粒が支持回転体の表面に埋め込まれ難くして、軸受部品の損傷を抑制するようにした加工物支持装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、被加工物にシューを摺接させて被加工物を回転自在に支持するシュータイプの加工物支持装置において、シューの支持面にパターンの異なる凹部や樹脂などの軟質部を設け、被加工物に形成されるシューマークによって製品仕様を判別可能とした加工物支持装置や（例えば、特許文献２参照。）、シューの支持面を樹脂で形成してシューマークの発生を防止するようにした加工物支持装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００８−２３６２４号公報 特開２００７−２８３４１４号公報 特開２００７−１６７９９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている加工物支持装置は、セラミックが被加工物より硬いため、被加工物と被加工物支持体との間に入った脱落砥粒や切粉に逃げ場がなく、被加工物の表面を傷付ける原因となっていた。また、セラミックは、割れ易く取り扱いが容易でない問題点があった。

特許文献２および３の加工物支持装置は、被加工物に摺接しながら被加工物を支持するシュータイプの支持体が用いられている。シューの支持面は柔らかい樹脂からなるので、脱落砥粒や切粉がシューの支持面に突き刺さり、この脱落砥粒や切粉が核となって突き刺さり現象が進行して、被加工物の表面を傷付ける虞があった。また、摺接部が潤滑不足となった場合、発熱によって樹脂が軟化、あるいは溶解して被加工物の支持が不安定となる可能性があり、改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工中に脱落した砥粒や切粉による被加工物や被加工物支持体の傷付きを防止することができ、長い時間にわたって形状・粗さを保持することが可能であり、メンテナンス軽減にも寄与できる被加工物支持体および機械加工装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 機械加工される被加工物の外周面に転接して前記被加工物を回転自在に支持する被加工物支持体であって、
前記被加工物の外周面に接触する前記被加工物支持体の少なくとも外周面は、チタンメッキ処理が施されることを特徴とする被加工物支持体。
（２） 前記被加工物支持体は、焼入れ、焼戻しによる熱処理が施された後、チタンメッキ処理されることを特徴とする上記（１）に記載の被加工物支持体。
（３） 前記被加工物支持体の表面粗さは、チタンメッキ処理後において０．０５μｍＲａ以下であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の被加工物支持体。
（４） 内輪、外輪、および前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配設された複数の玉を備える玉軸受と、
前記玉軸受の前記外輪に外嵌固定され、少なくとも前記被加工物の外周面に転接する外周面にチタンメッキ処理が施されたリング状部材と、
を備えることを特徴とする上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の被加工物支持体。
（５） 上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の被加工物支持体を備え、前記被加工物支持体によって回転自在に支持される前記被加工物を加工することを特徴とする機械加工装置。

本発明の被加工物支持体によれば、被加工物の外周面に転接して支持する被加工物支持体は、少なくとも被加工物に接触する外周面がチタンメッキ処理されているので、高い表面硬さを有し、脱落砥粒や切粉の突き刺さりが防止されて、被加工物の損傷を抑制することができる。また、被加工物支持体の耐摩耗性が向上する。

また、被加工物支持体は、焼入れ、焼戻しによる熱処理が施された後、チタンメッキ処理されているので、表面硬さが高く、且つ内部が柔らかい構造となっており、加工時の脱落砥粒や切粉が被加工物支持体と被加工物との間に噛み込まれても、被加工物支持体の表面が凹んで被加工物の損傷を抑制することができる。

更に、被加工物支持体の表面粗さは、チタンメッキ処理後において０．０５μｍＲａ以下であるので、被加工物の表面粗さをそれ以上の粗さに加工することができる。

また、被加工物支持体が、玉軸受と、外周面にチタンメッキ処理が施されて玉軸受の外輪に外嵌固定されたリング状部材とからなるので、被加工物支持体の表面が摩耗するなど、被加工物支持体のメンテナンスを要する際にも、リング状部材を交換するだけで容易、且つ短時間でメンテナンスを行うことができる。

更に、このような被加工物支持体を備える機械加工装置によれば、被加工物の表面に損傷を与えることなく、効率的に高精度の加工が可能となる。

以下、本発明に係る被加工物支持体を備える機械加工装置としての超仕上げ装置を図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の超仕上げ装置１０は、被加工物である、例えば球面ころ１１の外周面１１ａを砥石１２によって高精度に研磨加工する。超仕上げ装置１０は、砥石旋回アーム及びシリンダを有して砥石１２を支持する砥石ホルダ（図示せず）と、球面ころ１１を回転させるスピンドル装置１３と、球面ころ１１を回動自在に支持する被加工物支持体である一対の回転支持装置１４と、球面ころ１１の両端面１１ｂ、１１ｃを支持するバッキングプレート１６及びクランプロール１７と、を主に備える。

被加工物である球面ころ１１の一方の端面１１ｂは、クランプロール１７の転がり軸受１８によってバッキングプレート１６に向けて押圧されており、他方の端面１１ｃがバッキングプレート１６に当接する。また、バッキングプレート１６はスピンドル装置１３に取り付けられており、球面ころ１１は、バッキングプレート１６の回転に伴って矢印Ｄ方向に回転する。また、球面ころ１１は、左右斜め下方の二箇所が、略９０°の方向から一対の回転支持装置１４によって回動自在に支持されている。

砥石１２は、球面ころ１１との当接面（加工面）１２ａが、球面ころ１１の外周面１１ａと同じ曲率半径を有する板状に形成されている。砥石１２は、球面ころ１１の外周面１１ａの円弧中心を中心として矢印ＥおよびＦ方向に揺動（図２参照）する砥石旋回アーム（図示せず）に固定されており、揺動しながら球面ころ１１の外周面１１ａに押圧される。

また、一対の回転支持装置１４で支持される球面ころ１１の下方には、略Ｌ字型に形成された補助支持体２６が基台４０に固定されている。補助支持体２６は、ローダ（図示せず）によって供給される球面ころ１１が、一対の回転支持装置１４によって正しく支持されるように、前方に突出する補助アーム２７によって補助する。尚、球面ころ１１の加工時には、補助支持体２６と球面ころ１１とは、非接触で加工される（球面ころ１１は、クランプロール１７でバッキングプレート１６に押圧したとき、補助支持体２６を離れる）。

回転支持装置１４は、図３も参照して、長穴３１が設けられて断面略Ｌ字型に形成された本体３０と、本体３０に回動自在に取り付けられた回転支持体３２とを備えている。回転支持体３２は、本体３０に設けられた穴３３に挿入固定された支持軸３４と、支持軸３４に外嵌する公知の玉軸受３５と、玉軸受３５の外輪３６に微小なすきまを介して嵌合され、止め輪４１によって固定されたリング状部材３７と、を備える。尚、玉軸受３５には、シール付軸受を用いて加工時にクーラントオイルなどの侵入を防止することが望ましい。

リング状部材３７は鋼製であり、焼入れ、焼戻しによる熱処理が施された後、球面ころ１１と接触する少なくとも外周面３７ａにチタンメッキ処理が施されている。チタンメッキ処理されたリング状部材３７の外周面３７ａの表面硬さは、砥石１２の砥粒の硬度より高く、例えば、ＨＲＣ６０〜６５の硬度を有する。リング状部材３７の表面粗さは、チタンメッキ処理後において０．０５μｍＲａ以下となっている。

回転支持体３２を有する一対の回転支持装置１４は、長穴３１に挿通されたボルト３８によって略９０°円周方向に離間して基台４０に固定される。このとき、一対の回転支持体３２によって回動自在に支持された球面ころ１１の中心Ｃ１は、不図示のプリセット台によって、常に同位置にくるようセットすることができる。又、球面ころ１１の外径が変わった場合の調整は、長穴３１と調整ねじ３９によって調整される。さらに、一対の回転支持装置１４を載せた板を回転装置１０に取り付けるときは、図１に示す３つのストッパーねじ５１に押し付けながら取り付ける。このとき、バッキングプレート芯Ｃ２と球面ころ芯Ｃ１とは偏芯量がεとなるように不図示のマスタープレートで調整してある。

次に、超仕上げ装置１０の作用について説明する。バッキングプレート１６と、クランプロール１７の転がり軸受１８で狭持されると共に、下部が一対の回転支持装置１４によって回動自在に支持された球面ころ１１は、バッキングプレート１６の回転に伴って矢印Ｄ方向に回転する。

このとき、球面ころ１１の中心Ｃ１は、バッキングプレート１６の回転中心Ｃ２より僅かに右方向にずれているので、バッキングプレート１６の回転によって時計方向（矢印Ｄ方向）に回転駆動される球面ころ１１には常に下向きのモーメントが作用し、球面ころ１１は確実に一対のリング状部材３７の外周面３７ａに接触して位置決めされながら回転する。

そして、砥石旋回アームが、球面ころ１１の外周面１１ａの円弧中心を中心として砥石１２を揺動（矢印ＥおよびＦ方向）させる。また、砥石１２は、不図示のシリンダによって回転する球面ころ１１に押圧されて、球面ころ１１の外周面１１ａを研磨加工する。

球面ころ１１の外周面１１ａと接触するリング状部材３７は、鋼製であり、焼入れ、焼戻しによる熱処理が施された後、外周面３７ａにチタンメッキ処理が施されている。これにより、外周面３７ａの表面硬さは砥石１２の砥粒の硬度より高く（例えば、ＨＲＣ６０〜６５）、且つ内部が柔らかい構造となっている。

加工時に砥石１２から脱落した砥粒や、切粉などが球面ころ１１の外周面１１ａとリング状部材３７との間に噛み込まれても、リング状部材３７の表面が凹んで球面ころ１１に与える損傷を抑制することができる。

また、球面ころ１１を支持するリング状部材３７の外周面３７ａの表面粗さは、０．０５μｍＲａ以下となっているので、球面ころ１１の表面粗さをそれ以上の粗さに超仕上げ加工することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
なお、本発明のリング状部材の外周面に施されるチタンメッキ処理は、上述した実施形態のものに限定されるものではなく、使用する砥石の砥粒より硬い硬度が得られるものであればよい。

また、被加工物を回転自在に支持する回転支持体は、玉軸受の外輪に圧入されたチタンメッキ処理（熱処理）されたリング状部材として説明したが、リング状部材を用いずに玉軸受の外輪の外周面に直接、メッキ処理（熱処理）したものでもよい。更には、玉軸受を用いずに、外周面にメッキ処理（熱処理）が施されたすべり軸受とすることもできる。

本発明に係る機械加工装置の要部正面図である。 図１におけるII−II断面図である。 図１におけるIII−III断面図である。

符号の説明

１０ 超仕上げ装置（機械加工装置）
１１ 球面ころ（被加工物）
１１ａ 被加工物の外周面
１４ 回転支持装置（被加工物支持体）
３２ 回転支持体
３５ 玉軸受
３６ 外輪
３７ リング状部材
３７ａ リング状部材の外周面（被加工物支持体の外周面）

Claims (5)

1. 機械加工される被加工物の外周面に転接して前記被加工物を回転自在に支持する被加工物支持体であって、
   前記被加工物の外周面に接触する前記被加工物支持体の少なくとも外周面は、チタンメッキ処理が施されることを特徴とする被加工物支持体。
2. 前記被加工物支持体は、焼入れ、焼戻しによる熱処理が施された後、チタンメッキ処理されることを特徴とする請求項１に記載の被加工物支持体。
3. 前記被加工物支持体の表面粗さは、チタンメッキ処理後において０．０５μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の被加工物支持体。
4. 内輪、外輪、および前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配設された複数の玉を備える玉軸受と、
   前記玉軸受の前記外輪に外嵌固定され、少なくとも前記被加工物の外周面に転接する外周面にチタンメッキ処理が施されたリング状部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の被加工物支持体。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の被加工物支持体を備え、前記被加工物支持体によって回転自在に支持される前記被加工物を加工することを特徴とする機械加工装置。

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