JP2013086211A - 方形ワークの三面取り研削方法およびそれに用いる複合研削砥石車 - Google Patents

Abstract

【課題】方形ワークの３面（ＸＺ面、ＹＺ面、ＸＹ面）の直角出し研削加工をなす安価な平面研削装置を提供する。
【解決手段】中央プレーン砥石車部２ｂの両側面に１０〜４５度の傾斜角を有するアンギュア砥石車部２ａ，２ｃが一体化された外周縁断面が傾斜−平行−傾斜形状を示す複合研削砥石車２を用い、ワークテーブルを往復動させつつ、方形ワークＷのＸＹ面、ＸＺ面をアングラー砥石車部２ａ、２ｃで平面研削し、ワークテーブルを移動せず、砥石軸を上下方向移動および前後方向移動させて、方形ワークＷのＹＺ面をプレーン砥石車部２ｂで平面研削する。
【選択図】図４

Description

本発明は、金型部材、精密工作機械に使用される直定規、ワークテーブル、ツールテーブル、精密測定装置のＸ，Ｙ−ステ−ジ等の素材である直方体または立方体形状の方形ワークのＸ軸面、Ｙ軸面、Ｚ軸面の三面の面取り研削加工を行ってＸＹ−面直角出し、ＸＺ−面直角出し、および、ＹＺ−面直角出しを高精度に仕上げる方形ワークの三面取り研削方法に関する。また、その三面取り研削方法に使用される複合研削砥石車に関する。

ワークの直角出し加工は従来行われている。特開平２−１６０４５１号公報（特許文献１）は、方形ワークの搬送コンベア上に方形ワークの一方（Ｙ軸面）の両側面を同時に研削する第一の研削装置と、他方（Ｚ軸面）の両側面を同時に研削する第二の研削装置と、これら第一、第二研削装置の入り口側に方形ワークのセンタリング手段と直角度調整手段を有する姿勢矯正装置を設けた２面取り研削加工装置を提案する。

また、特開２０００−３３４６４５号公報（特許文献２）は、固定側支持ユニット（Ａ）と移動側支持ユニット（Ｂ）の１対よりなるワ−クチャック機構にワ−クを回動自在に水平方向に保持し、ワ−ク上面を回転する円盤状砥石により研削する研削装置において、前記チャック機構は、水平方向に取り付けられた回転軸に垂直方向に具備されたワ−ク受枠部材、前記回転軸の駆動モーター、カップリング部材、前記回転軸の回転制止機構、前記回転軸の回転駆動をカップリング部材に伝える伝達機構を有する固定側支持ユニット（Ａ）、および上記固定側支持ユニット（Ａ）のワ−ク受枠部材に相対向して同一水平軸上に設けられたワーク受枠部材、該ワ−ク受枠部材を水平方向に移動させるスライド機構、上記固定側支持ユニット（Ａ）のカップリング部材と係合するカップリング部材および該カップリング部材が受けた回転駆動力を前記ワ−ク受枠部材に固定側支持ユニット（Ａ）のワーク受枠部材の回転と同方向にかつ同じ回転速度で伝達する伝達機構を有する移動側支持ユニット（Ｂ）、とからなる４面直角出し研削装置を図示する。

一方、直角出し研削装置ではないが、特開２０１１−８３８７５号公報（特許文献３）は、第１アンギュラ砥石とプレーン砥石（互いの回転軸は平行、且つ旋回軸に直交）が旋回軸周りに旋回する旋回台上に配置されており、旋回軸を通り砥石回転軸に平行な基準対称面ＭＡと、基準対称面に直交して旋回軸を通る基準直交面ＭＢを仮定し、第１アンギュラ砥石ＴＡ１の研削基準点ＰＡ１と、プレーン砥石ＴＰ１の研削基準点ＰＰ１と、が基準対称面に対して非対称となる位置に配置されており、プレーン砥石の研削基準点が、第１アンギュラ砥石の研削基準点よりも基準直交面に近い位置に配置されているとともに第１アンギュラ砥石の研削基準点よりも基準対称面から遠い位置に配置されている複合研削ヘッドを備える自動車のクランクシャフトの複合円筒研削盤を開示する。

上記特許文献３は、第１アンギュラ砥石ＴＡ１およびプレーン砥石ＴＰ１を傾斜させる機構をも開示する。また、特開平７−１７１７４６号公報（特許文献４）は、垂直方向に滑動自在にプレーン砥石車を装着した研削主軸頭とこれを保持し、滑動自在とした保持枠を備えたコラムと、該コラム方向に進退可能なサドルと、該サドルの進退方向と直交して移動可能なテーブルとを備えた平面研削盤であって、前記コラムが水平方向の所要角度の範囲内において回動自在とした手段、および前記コラムを水平方向に０〜４０゜の傾斜角度の範囲内において回動調整できるインデックス・ユニットを設けた平面研削盤を提案する。

特開平２−１６０４５１号公報の第１図 特開２０００−３３４６４５号公報の図１ 特開２０１１−８３８７５号公報の図１ 特開平７−１７１７４６号公報の図１、図３

前記特許文献１および特許文献２記載の平面研削装置は、フットプリントが大きく高価格である。また、特許文献１記載の平面研削装置は、ＸＺ−面を研削加工する手段を開示しない。また、特許文献２は、ＸＺ−面を研削加工する手段を開示するものではない。本願発明は、砥石車１個を用いて方形ワークの三面加工できる平面研削装置の提供を目的とする。

本願発明者等は、特許文献４記載のアンギュア揺動型の平面研削装置に用いる砥石車の構造を、前記特許文献３記載のプレーン砥石ＴＰ１の両側面に特許文献３記載の２個の第１アンギュラ砥石ＴＡ１を一体成形させた複合研削砥石車とすれば、砥石車も１個で直角出し研削加工が可能であることに想到した。

本発明の請求項１は、複合研削砥石車の中央プレーン砥石車部の両側面に１０〜４５度の傾斜角を有するアンギュア砥石車部が一体化された外周縁断面が傾斜−平行−傾斜形状を示す複合研削砥石車を砥石軸に軸承するアンギュア揺動型の平面研削装置を用い、ワークテーブル上に載置された方形ワークを、
（１）ワークテーブルを左右に往復移動させつつ、複合研削砥石車のアンギュア砥石車部が垂直方向となるように砥石軸を傾斜させた砥石軸を上下移動させて方形ワークのＸＹ面を複合研削砥石車のアンギュア砥石車部で平面研削する。
（２）ワークテーブルを左右に往復移動させつつ、複合研削砥石車のアンギュア砥石車部が方形ワークのＸＺ面に平行となるように砥石軸を傾斜させた砥石軸を前後方向に移動させて方形ワークのＸＺ面を複合研削砥石車のアンギュア砥石車部で平面研削する。
（３）ワークテーブルを移動せず、複合研削砥石車のプレーン砥石車部が方形ワークのＹＺ面に最短距離となるように砥石軸を傾斜させた砥石軸を上下方向移動および前後方向移動させて方形ワークのＹＺ面を複合研削砥石車のプレーン砥石車部で平面研削する。
の平面研削工程を含む工程を経て行うことを特徴とする方形ワークの三面取り研削方法。（なお、上記１工程から３工程のいずれの工程を第一工程とし、残った工程のいずれを第三工程にするかは、順不同であり、いずれであってもよい。）

本発明の請求項２は、複合研削砥石車（２）の中央プレーン砥石車部（２ｂ）の両側面に１０〜４５度の傾斜角を有するアンギュア砥石車部（２ａ，２ｃ）が一体化された外周縁断面が傾斜−平行−傾斜形状を示す複合研削砥石車（２）を提供するものである。

１個の複合研削砥石車で、ワークのＸＹ面、ＹＺ面、ＸＺ面の３面を平面研削加工することができるので、アンギュア揺動型の平面研削装置のフットプリントをコンパクト化できるとともに、四面直角出しクランプ装置のような高価な付属装置が不必要となったのでアンギュア揺動型の平面研削装置の製造コストを安価にできた。

図１はワークの三面の基準位置測定高さを測定素子で測定している状態を示す斜視図である。 図２はワークのＸＹ面を複合研削砥石車で平面研削加工際のワークと複合研削砥石車の移動軌跡を示す指図である。 図３はワークのＸＺ面を複合研削砥石車で平面研削加工際のワークと複合研削砥石車の移動軌跡を示す指図である。 図４はワークのＹＺ面を複合研削砥石車で平面研削加工際のワークと複合研削砥石車の移動軌跡を示す指図である。

図４に示す複合研削砥石車２は、４５度の傾斜角を有するアンギュア砥石車部２ａ、外周縁が砥石軸に平行な直線部を示す中央プレーン砥石車部２ｂ、および、４５度の傾斜角を有するアンギュア砥石車部２ｃが一体化された外周縁断面が傾斜−平行−傾斜形状を示す複合研削砥石車２である。図中、１ｆは砥石フランジで、複合研削砥石車２を砥石軸に固定するのに使用される。

前記複合研削砥石車２の素材としては、ダイヤモンド砥石、ｃＢＮ砥石、ＳｉＣ砥石、等が、結合材としてはビトリアイドボンド砥石、メタルボンド砥石、レジンボンド砥石、電着砥石などが利用できる。

この複合研削砥石車２を砥石軸に軸承するアンギュア揺動型の平面研削装置を用い、ワークテーブル上に磁気チャックテーブルを介して載置された方形ワークｗは、先づ、測定素子（サタイラーセンサー）３を用いて、３面（ＸＹ面、ＹＺ面、ＸＺ面）の基準位置高さをそれぞれの面において複数点測定され、最大突起高さの位置座標が数値制御装置の記録部に入力される。（図１参照）

ついで、数値制御装置の記憶部にメモリーされている加工プログラムのワーク面研削加工順序に従って複合研削砥石車２を用いて前記最大突起高さの位置座標のワーク部が研削開始点位置となるように、平面研削加工が開始される。ワークの５面直角出し平面研削加工は次のように行われる。

例えば、（１）ワークテーブルを左右に往復移動させつつ、複合研削砥石車のアンギュア砥石車部２ａが垂直方向となるように砥石軸を４５度傾斜させた砥石軸を上下移動させて方形ワークｗの奥側のＸＹ面を複合研削砥石車のアンギュア砥石車部２ａで平面研削する。(図２参照)

ついで、（１’）砥石軸をワークｗの前側に移動させ、ワークテーブル１を左右に往復移動させつつ、複合研削砥石車のアンギュア砥石車部２ｃが垂直方向となるように砥石軸を傾斜させた砥石軸を上下移動させて方形ワークｗの前側のＸＹ面を複合研削砥石車のアンギュア砥石車部２ａで平面研削する。

（２）ワークテーブルを左右に往復移動させつつ、複合研削砥石車２のアンギュア砥石車部２ｃが方形ワークのＸＺ面に平行となるように砥石軸を４５度傾斜させた砥石軸を前後方向に移動させて方形ワークのＸＺ面を複合研削砥石車のアンギュア砥石車部で平面研削する。(図３参照)

（３）ワークテーブルを移動せず、複合研削砥石車２のプレーン砥石車部２ｂが方形ワークのＹＺ面に最短距離となるように砥石軸をワークＹＺ面に垂直に傾斜させた砥石軸を上下方向移動および前後方向移動させて方形ワークｗの右側ＹＺ面を複合研削砥石車のプレーン砥石車部２ｂで平面研削する。(図４参照)

ついで、（３’）砥石軸を方形ワークｗの左側ＹＺ面側へ移動させ、ワークテーブルを
移動せず、複合研削砥石車２のプレーン砥石車部２ｂが方形ワークのＹＺ面に最短距離となるように砥石軸をワークＹＺ面に垂直に傾斜させた砥石軸を上下方向移動および前後方向移動させて方形ワークｗの左側ＹＺ面を複合研削砥石車のプレーン砥石車部２ｂで平面研削する。

方形ワークｗの裏面ＸＺ面も平面研削加工して表面平坦度を高めることを希望する場合は、上記直角出し平面研削加工が施された方形ワークｗの上下を逆にして磁気チャックテーブル上に方形ワークｗを載置し、測定素子３を用いて、ＸＺ面の基準位置高さを複数点測定し、最大突起高さの位置座標を数値制御装置の記録部に入力し、（２’）ワークテーブルを左右に往復移動させつつ、複合研削砥石車２のアンギュア砥石車部２ｃが方形ワークのＸＺ面に平行となるように砥石軸を４５度傾斜させた砥石軸を前後方向に移動させて方形ワークのＸＺ面を複合研削砥石車のアンギュア砥石車部で平面研削する。

６面直角出し作業の内、ワークの３面直角出し研削工程（１、２、３）が終えていれば、残りのワークの３面直角出し研削工程（１’、２’、３’）では容易に平行出しができるので残りのワークの３面直角出し作業は精密になすことができる。

１個の複合研削砥石車で、ワークのＸＹ面、ＹＺ面、ＸＺ面の３面を平面研削加工することができるので、アンギュア揺動型の平面研削装置のフットプリントをコンパクト化できるとともに、既存のアンギュア揺動型の平面研削装置に本発明の複合研削砥石車２を取り付けて方形ワークｗの３面出し研削加工を実施することもできる。

ｗ ワーク
２ 複合研削砥石車
２ａ，２ｃ アンギュア砥石車部
２ｂ プレーン砥石車部

Claims (2)

1. 複合研削砥石車の中央プレーン砥石車部の両側面に１０〜４５度の傾斜角を有するアンギュア砥石車部が一体化された外周縁断面が傾斜−平行−傾斜形状を示す複合研削砥石車を砥石軸に軸承するアンギュア揺動型の平面研削装置を用い、ワークテーブル上に載置された方形ワークを、
   （１）ワークテーブルを左右に往復移動させつつ、複合研削砥石車のアンギュア砥石車部が垂直方向となるように砥石軸を傾斜させた砥石軸を上下移動させて方形ワークのＸＹ面を複合研削砥石車のアンギュア砥石車部で平面研削する。
   （２）ワークテーブルを左右に往復移動させつつ、複合研削砥石車のアンギュア砥石車部が方形ワークのＸＺ面に平行となるように砥石軸を傾斜させた砥石軸を前後方向に移動させて方形ワークのＸＺ面を複合研削砥石車のアンギュア砥石車部で平面研削する。
   （３）ワークテーブルを移動せず、複合研削砥石車のプレーン砥石車部が方形ワークのＹＺ面に最短距離となるように砥石軸を傾斜させた砥石軸を上下方向移動および前後方向移動させて方形ワークのＹＺ面を複合研削砥石車のプレーン砥石車部で平面研削する。
   の平面研削工程を含む工程を経て行うことを特徴とする方形ワークの三面取り研削方法。（なお、上記１工程から３工程のいずれの工程を第一工程とし、残った工程のいずれを第三工程にするかは、順不同であり、いずれであってもよい。）
2. 中央プレーン砥石車部（２ｂ）の両側面に１０〜４５度の傾斜角を有するアンギュア砥石車部（２ａ，２ｃ）が一体化された外周縁断面が傾斜−平行−傾斜形状を示す複合研削砥石車（２）。

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