JP2012187648A - Method for grinding inner surface of workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、要求されるプロファイルをワーク内面に研削するワーク内面の研削方法に関する。 The present invention relates to a method for grinding a work inner surface for grinding a required profile on a work inner surface.
内面研削盤を用いてワーク内面を研削することは従来から普通に行なわれているが、汎用の内面研削盤を用いてワーク内周に楕円形等の特殊な形状の内面プロファイルを研削することはできない。 Grinding the work inner surface using an internal grinder has been conventionally performed, but using a general-purpose internal grinder to grind an inner profile with a special shape such as an ellipse on the inner circumference of the work Can not.
このため、ワーク内周に特殊な形状の内面プロファイルを研削する場合には、特許文献1に記載されているようなコンピュータ数値制御によるCNC研削盤が一般に使用される。しかし、CNC研削盤においては極めて高価であり、設備にコストがかかり、しかも、研削砥石に無駄な動きを行なわせる必要があるため、加工に時間を要するという不都合がある。
For this reason, when grinding a specially shaped inner surface profile on the inner periphery of the workpiece, a CNC grinder by computer numerical control as described in
特許文献2乃至5には、カム研削機能を持たない旋盤あるいは研削盤に特殊な機構を付加することによってワーク内周を楕円形に研削することができるようにした加工技術が提案されているが、三角形等の楕円形以外の特殊な形状の内面プロファイルを研削することができない。
ここで、ワークの内周に三角形等の多角形からなる非真円形状の内面プロファイルを研削する研削加工方法として、図6に示したものが従来から知られている。この研削加工方法においては、主軸の端部に取り付けられたチャック20の3つの外爪21によって円筒状ワークWを外径側から挟持し、それぞれの外爪21がワークWの外径面を一方向に押圧する作用によってワークWを三角形状に弾性変形させ、上記主軸と共に回転するワークWの内面に研削砥石22を押し付け、その内面を真円状に研削した後、外爪の外方への移動によってワークの挟持を解除するようにしている。その挟持解除によって、図7に示すように、ワークWは、自己の復元弾性により形状復元し、研削加工されていない外周面が円筒状となり、また、研削された内面が三角形となり、ワークWの内周に目的とする形状の内面プロファイルが形成されることになる。
Here, as a grinding method for grinding a non-circular inner profile formed of a polygon such as a triangle on the inner periphery of a workpiece, the one shown in FIG. 6 is conventionally known. In this grinding method, the cylindrical workpiece W is clamped from the outer diameter side by the three
ところで、図6に示す研削方法においては、研削加工後のワークWの復元弾性による形状復元によって所定の内面プロファイルとするものであるため、ワークWの肉厚が充分に薄く、数10μm〜100μm程度の弾性変形可能な範囲の非真円形状にしか対応することができない。 By the way, in the grinding method shown in FIG. 6, since the shape of the workpiece W after grinding is restored to a predetermined inner surface profile by restoring elasticity, the thickness of the workpiece W is sufficiently thin, about several tens μm to 100 μm. It is only possible to deal with non-circular shapes within the range of elastic deformation.
また、ワークWの外周に突起物やフランジがあると、周方向の全体にわたって均等に弾性変形させることが困難となり、精度の高い内面プロファイルを得ることができない。 Further, if there are protrusions or flanges on the outer periphery of the work W, it is difficult to elastically deform uniformly over the entire circumferential direction, and a highly accurate inner surface profile cannot be obtained.
この発明の課題は、厚肉ワークや、外周に突起物やフランジを有するワークであっても、汎用の内面研削盤を用いてワークの内周に楕円形や三角形等の任意形状の精度の高い内面プロファイルを研削することができるようにしたワーク内面の研削方法を提供することである。 The object of the present invention is high accuracy of an arbitrary shape such as an ellipse or a triangle on the inner periphery of the workpiece using a general-purpose internal grinding machine, even for thick workpieces and workpieces having protrusions and flanges on the outer periphery. An object of the present invention is to provide a method for grinding an inner surface of a work so that an inner surface profile can be ground.
上記の課題を解決するために、この発明においては、ワークの円筒状外径面に、要求される内面プロファイルと相似形状のプロファイルが外周に形成されたジグを嵌合し、そのワークとジグの嵌合組立体を一方向に回転駆動されるドライブプレートの吸着面で吸着支持し、前記嵌合組立体の外周が複数のシューにより支持される状態で嵌合組立体を回転し、そのワークの内面に砥石車を押し当てて、その砥石車を回転させる状態でワークの径方向に移動させてワーク内面を研削し、そのワークの内面にジグの外周プロファイルと同一形状の面を研削する構成を採用したのである。 In order to solve the above problems, in the present invention, a jig having a profile similar to the required inner surface profile formed on the outer periphery is fitted to the cylindrical outer diameter surface of the workpiece, and the workpiece and the jig The fitting assembly is sucked and supported by a suction surface of a drive plate that is driven to rotate in one direction, and the fitting assembly is rotated while the outer periphery of the fitting assembly is supported by a plurality of shoes. A configuration in which the grinding wheel is pressed against the inner surface, moved in the radial direction of the workpiece while the grinding wheel is rotated, and the workpiece inner surface is ground, and a surface having the same shape as the outer peripheral profile of the jig is ground on the inner surface of the workpiece. Adopted.
上記のように構成すれば、砥石車は、ジグの外周との距離を一定にしてワークの内面を研削するため、ジグ外周のプロファイルがワークの内面に形成されることになる。 If comprised as mentioned above, since the grinding wheel grinds the inner surface of a workpiece | work with the distance with the outer periphery of a jig | tool constant, the profile of a jig outer periphery will be formed in the inner surface of a workpiece | work.
ここで、ワークの中心をドライブプレートの回転中心に対してオフセットさせておくと、ジグの外周がシューに常に押し付けられるため、ワーク内周を安定的に研削することができる。このとき、オフセット量は、ジグの外周プロファイルの真円に対するひずみ量以上とし、具体的には数百μm乃至数mm程度とする。 Here, if the center of the workpiece is offset with respect to the rotation center of the drive plate, the outer periphery of the jig is always pressed against the shoe, so that the inner periphery of the workpiece can be stably ground. At this time, the offset amount is equal to or greater than the strain amount with respect to the perfect circle of the outer peripheral profile of the jig, specifically, about several hundred μm to several mm.
ドライブプレートに対する嵌合組立体の取付け誤差等によってワークの回転が不安定な場合、あるいは、ジグの外周プロファイルの真円に対するひずみ量が上記オフセット量より大きい場合、嵌合組立体におけるジグ外周に回転可能なクランプローラを接触し、そのクランプローラにより嵌合組立体をシューのワーク支持面に向けて押し付けるようにすると、嵌合組立体はシューのワーク支持面と常に接触する状態を保持して回転するため、ワーク内面を安定的に精度よく研削加工することができる。 If the workpiece rotation is unstable due to the fitting assembly mounting error to the drive plate, or if the jig's outer profile has a larger distortion than the offset, the jig will rotate to the outer circumference of the jig. When a possible clamping roller is contacted and the mating assembly is pressed against the work support surface of the shoe by the clamp roller, the mating assembly rotates while maintaining contact with the work support surface of the shoe. Therefore, the work inner surface can be ground stably and accurately.
この発明においては、上記のように、要求される内面プロファイルと相似形状のプロファイルが外周に形成されたジグをワークの円筒状外径面に嵌合し、そのジグの外周が複数のシューにより支持される回転状態でワークの内面に砥石車を接触させて、ワークの内面を研削したことにより、砥石車は、ジグ外周との距離を一定にしてワーク内周を研削するため、ワークの内周にジグ外周のプロファイルと同一の内面プロファイルを形成することができ、汎用の内面研削盤を用いてワークの内周に楕円形や三角形等の任意形状の内面プロファイルを研削することができる。 In this invention, as described above, a jig having a profile similar to the required inner surface profile formed on the outer periphery is fitted to the cylindrical outer diameter surface of the workpiece, and the outer periphery of the jig is supported by a plurality of shoes. In this rotating state, the grinding wheel is brought into contact with the inner surface of the workpiece and the inner surface of the workpiece is ground, so that the grinding wheel grinds the inner circumference of the workpiece with a constant distance from the jig outer circumference. An inner surface profile identical to the profile of the jig outer periphery can be formed, and an inner surface profile of an arbitrary shape such as an ellipse or a triangle can be ground on the inner periphery of the workpiece using a general-purpose inner surface grinding machine.
また、厚肉のワークや、不等肉厚のワークあるいは外周にフランジや突起物を有するワークであっても、ワーク内周にジグの外周プロファイルと同一形状の内面プロファイルを形成することができる。 Moreover, even for thick workpieces, unequal thickness workpieces, or workpieces having flanges or protrusions on the outer periphery, an inner surface profile having the same shape as the outer periphery profile of the jig can be formed on the inner periphery of the workpiece.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1(I)、(II)は、内面研削盤を用いてワークWの内周にほぼ三角形のプロファイルを研削する加工例を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 (I) and 1 (II) show a working example in which a substantially triangular profile is ground on the inner periphery of a workpiece W using an internal grinding machine.
内面研削盤は、ワークWを吸着支持するドライブプレート1と、そのドライブプレート1に吸着支持されるワークWの外周を支持する一対のシュー2a、2bおよびワークWの内周を研削する砥石車4を有している。
The internal grinding machine includes a
ドライブプレート1は、図示省略した主軸の先端にマグネットチャックを介して取付けられて上記主軸と共に回転し、その先端が吸着面1aとされ、その吸着面1aでワークWを吸着支持するようになっている。
The
一対のシュー2a、2bのうち、一方のシュー2aはドライブプレート1の吸着面1aに吸着支持されるワークWの外周下部と対向する位置に配置され、他方のシュー2bは上記ワークWの外周背部と対向する位置に配置されている。
Of the pair of
ワークWの内面を楕円状に研削する場合は、その楕円状プロファイルと相似形状のプロファイルが外周に形成されたジグJを上記ワークWの円筒状外径面10に嵌合し、その嵌合組立体Aをドライブプレート1の吸着面1aで吸着支持し、嵌合組立体Aの外周が一対のシュー2a、2bのワーク支持面3で支持される状態で嵌合組立体Aを回転し、ワークWの内面に砥石車4を押し当てて、その砥石車4を回転させる状態でワークWの径方向に移動させてワークWの内面を研削する。
When grinding the inner surface of the workpiece W into an elliptical shape, a jig J having a profile similar to the elliptical profile formed on the outer periphery is fitted to the cylindrical
ここで、砥石車4は、ワークWの回転方向と同方向に回転させると共に、その回転速度をワークWの回転速度と相違させるようにする。その砥石車4がワークWの内面を研削するとき、砥石車4はジグJの外周との距離を一定にしてワークWの内面を研削することになる。このため、ワークWの内面にはジグJの外周プロファイルと同一形状の内面プロファイルが精度よく形成されることになる。
Here, the
なお、ワークWの内面研削時に、ワークWがジグJに対して回転すると、ワークWの内面に精度の高い内面プロファイルを形成することができなくなるため、ワークWの外径面10に対するジグJの取付けを圧入等によって相対的に回転することがない強固な取付けとしておく。 In addition, when the workpiece W is rotated with respect to the jig J during internal grinding of the workpiece W, a highly accurate inner surface profile cannot be formed on the inner surface of the workpiece W. The attachment is made strong so that it does not rotate relatively by press fitting or the like.
上記のように、砥石車4はジグJ外周との距離を一定にしてワークWの内面を研削するため、図2(III)、(IV)に示すように、外周プロファイルが三角形とされたジグJを用いると、ワークWの内周に三角形の内面プロファイルを形成することができる。
As described above, since the
また、図5に示すように、外周プロファイルが円筒状とされたジグJを採用し、外周が断面円弧状とされた砥石車4を用いると、ワークWの内周に環状溝6を形成することができ、軸受外輪の軌道溝の研削も可能である。
Further, as shown in FIG. 5, when a jig J having a cylindrical outer peripheral profile and a
このように、ジグJの外周プロファイルをワークWの内周に形成することができるため、要求される内面プロファイルと相似形状のプロファイルをジグJの外周に形成しておくことによって、周方向の曲率の変化に極端な部位がなく、シュー2a、2bによる支持とドライブプレート1による駆動でジグJがスムーズに回転する形状であれば、複雑な形状であってもワークWの内周に目的とする内面プロファイルを精度よく形成することができる。
Thus, since the outer peripheral profile of the jig J can be formed on the inner periphery of the workpiece W, by forming a profile having a similar shape to the required inner surface profile on the outer periphery of the jig J, the curvature in the circumferential direction can be increased. If the jig J is smoothly rotated by the support by the
また、厚肉、不等肉厚のワークW、あるいは、図3に示すように、外周に突起物7やフランジを有するワークWであっても、ワークWの内周にジグ外周のプロファイルと同一形状のプロファイルを形成することができる。
Further, even if the workpiece W has a thick or unequal thickness or a workpiece
なお、ジグJの外周に対するプロファイルの形成に際し、CNC研削盤、ジグボーラー、ワイヤカット放電加工装置を採用することによって、任意な形状のプロファイルを比較的容易にかつ正確に形成することができる。 In forming a profile for the outer periphery of the jig J, a profile of an arbitrary shape can be formed relatively easily and accurately by adopting a CNC grinder, a jig borer, or a wire cut electric discharge machining apparatus.
砥石車4によるワークWの内面研削において、図1(II)に示すように、ワークWの中心O1をドライブプレート1の回転中心O2に対してオフセットさせておくと、ドライブプレート1の回転によってジグJの外周がシュー2a、2bのワーク支持面3に常に押し付けられることになり、嵌合組立体Aは安定よく回転するため、ワークWの内面を安定的に高精度に研削することができる。このとき、オフセット量δは、ジグJの外周プロファイルの真円に対するひずみ量以上とし、具体的には数百μm乃至数mm程度とする。
In the internal grinding of the workpiece W by the
ドライブプレート1に対する嵌合組立体Aの取付け誤差等によってワークWの回転が不安定な場合、あるいは、ジグJの外周プロファイルの真円に対するひずみ量が上記オフセット量δより大きい場合、図4に示すように、嵌合組立体AにおけるジグJ外周に回転可能なクランプローラ8を接触し、そのクランプローラ8により嵌合組立体をシュー2a、2bのワーク支持面3に向けて押し付ける状態でワークWの内面を研削することにより、ワークWの内面を安定よく高精度に研削加工することができる。
FIG. 4 shows a case where the rotation of the workpiece W is unstable due to an attachment error of the fitting assembly A to the
ここで、図4では、軸9を中心にして揺動可能なローラアーム11の自由端部でクランプローラ8を回転自在に支持し、そのローラアーム11の長さ方向の中途に接続したシリンダ12によってクランプローラ8を介して嵌合組立体Aをシュー2a、2bのワーク支持面3に向けて押し付けるようにしているが、上記シリンダ12に代えて、スプリングによりクランプローラ8が嵌合組立体Aを押圧する方向にローラアーム11を付勢してもよい。
Here, in FIG. 4, a
なお、砥石車4の外周は、要求される内面プロファイルの断面形状に一致させるようにする。例えば、内面プロファイルの断面形状がストレート形状の場合は円筒状とし、テーパ形状の場合はテーパとする。
The outer periphery of the
W ワーク
J ジグ
A 嵌合組立体
1 ドライブプレート
2a シュー
2b シュー
3 ワーク支持面
4 砥石車
8 クランプローラ
W Work J Jig
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