JP2015058480A - 高周波振動援用研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工面に十分な量の研削液を提供し、かつスピンドル、砥石軸、またはそれらの締結部に加わる熱的影響を極力低減することにより、効率良く研削加工することができるとともに、加工精度の向上を図ることができる高周波振動援用研削装置を提供する。
【解決手段】ハウジング４内に回転自在に配置され、回転軸中心に貫通孔を設けて基端側から先端側に研削液を流通させる砥石スピンドル３と、ハウジング内で砥石スピンドルに配設されて軸方向に振動する高周波加振手段７と、砥石スピンドルに配設され研削液を吐出する研削液噴射孔を設けた研削砥石２と、を備えて、研削砥石に高周波振動を伝搬させて研削加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削砥石に高周波振動を伝搬することにより、被加工物の内周面等を効率良く好適な表面粗さに仕上げることができる高周波振動援用研削装置に関する。

従来、研削砥石と被加工物の表面との間に高周波振動を伝搬させつつ、被加工物の表面を研削する研削装置は存在している（特許文献１参照）。
この従来の研削装置は、研削砥石側のスピンドルに高周波振動発生手段を組み合わせることにより、研削砥石に高周波振動を伝搬させ、被加工物に対して研削と高周波振動の２つの要素が組み合わさった良好な加工を行う技術である。

特開２０１１−１３１３４３号公報

しかしながら、この従来の研削装置に限らず、これまでの内面研削装置にあっては、貫通していない小径な孔の内周面を研削することについては一定程度の困難性を有していた。それは、研削砥石の外側に設置した吐出ノズルから、研削砥石と被加工物との間に研削液を吐出することが行われているのであるが、吐出ノズルから吐出された研削液は、研削砥石と被加工物の僅かな隙間から小径な孔の奥まで必ずしも十分な量が届くとは限らなかった。

また、上述した従来の研削装置にあっては、ハウジング内に配設されたスピンドルに組み合わされた高周波振動発生手段及び駆動モーターからの発熱が、スピンドル、砥石軸、またはそれらの締結部、軸受、給電用トランスに熱的影響を及ぼすことから、微細な研削加工を行うには困難が伴っていた。そのため、研削加工の効率向上に限界があり、また被加工物の仕上げ面の表面粗さを一定程度以上に向上させることができないという問題があった。

本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的は、加工面に十分な量の研削液を提供し、かつスピンドル、砥石軸、またはそれらの締結部に加わる熱的影響を極力低減することにより、効率良く研削加工することができるとともに、加工精度の向上を図ることができる高周波振動援用研削装置を提供することである。

上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、高周波振動発生手段を組み合わせたスピンドルにおいて、これまで研削砥石の外側から加工面に吐出されていた研削液を、スピンドルの中心を通過させ、高周波振動援用して研削する研削砥石を挿通して吐出させる最適な構成を考え付き、本発明の高周波振動援用研削装置を案出するに至った。
すなわち本発明の高周波振動援用研削装置は、ハウジング内に回転自在に配置され、回転軸中心に貫通孔を設けて基端側から先端側に研削液を流通させる砥石スピンドルと、前記ハウジング内で前記砥石スピンドルに配設されて軸方向に振動する高周波加振手段と、前記砥石スピンドルの先端に配設され前記研削液を吐出する孔を設けた研削砥石と、を備え、前記研削砥石に高周波振動を伝搬させつつ研削砥石から研削液を吐出しながら被研削物を研削加工することを特徴とする。
このような構成とすることにより、スピンドルの中心を研削液が通過して、スピンドル、高周波振動発生手段、研削砥石を効率良く好適に冷却しつつ、高周波振動を援用して研削加工を行うことができるとともに、研削液を被加工物の小径な孔の奥まで十分に吐出することができ、砥石に高周波振動を伝搬させて好適な研削加工を行うことができる。

また、周波加振手段は、ハウジングに固定した一次側トランスと該一次側トランスと僅かな間隙を設けて砥石スピンドルに配設される二次側トランスとによる電磁誘導により電源を供給されることを特徴とする。
これにより、回転体への電力の供給に、従来スリップリングやブラシを用いていたことによる接触片の摩耗をなくし、手間のかかるメンテナンスを不要とすることができる。

また、研削砥石は、砥石スピンドル先端のクイルに対してねじ締結されることを特徴とする。
これにより、研削砥石の交換を容易に行うことができる

また、砥石スピンドルは、ハウジングの外部に配設されたスピンドルモーターから伝達手段を介して回転駆動されることを特徴とする。
これにより、ハウジング内の温度上昇や余分な振動等を低減させるとともに、ハウジングの小型化を図ることができる。

本発明の高周波振動援用研削装置を示す説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る高周波振動援用研削装置を実施するための形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。

＜構成＞
本発明の高周波振動援用研削装置１は、図１に示すように、先端に設けた研削砥石２を回転駆動する砥石スピンドル３を、ハウジング４内に高精度な転がり軸受を介して回転自在に支持するとともに、ハウジング４後端から延出する砥石スピンドル３は、ハウジング４の外部に設置したスピンドルモーター５によりベルト６を介して回転駆動される。

砥石スピンドル３には、ハウジング４内においてその軸方向に、例えば２０ｋＨｚ以上の高い周波数で振動する圧電素子からなる高周波加振手段７を備えている。この高周波加振手段７に対し、本実施例にあっては、ロータリートランスを用いてブラシレスで電源を供給する構成としている。
すなわち、高周波加振手段７に対する電源供給は、ハウジング４後端側の外部から電源ケーブル８を通じて電源が供給され、砥石スピンドル３を貫通させてハウジング４内に固設された、ロータリートランスの一方である一次側トランス９と、砥石スピンドル３外周に固定された二次側トランス１０とが、僅かな間隙を設けて相対向することにより、固定された一次側トランス９から回転する二次側トランス１０へと電磁誘導により非接触で電力を供給する構造としている。
従来であれば、スリップリングやブラシを用いて高周波加振手段に外部から電力を供給していたが、高速回転する接触片は経時的に摩耗することから、定期的にメンテナンスする必要があった。本実施例の高周波振動援用研削装置にあっては、そのような手間のかかる交換メンテナンスを不要とすることができる。

そして、砥石スピンドル３を備えるハウジング４を載置した砥石軸スライド１１は、砥石軸方向に往復動するとともに、被加工物Ｗをチャックする主軸１２が切り込み方向に移動して研削加工を行うものである。

砥石スピンドル３の回転軸中心には、貫通孔が形成され、この貫通孔内部もしくは貫通孔に配設されるチューブの内部を、ハウジング４後端側から研削砥石２方向へと研削液が流通し、クイル（図示せず）の中心を通って研削砥石２の先端等に穿設され砥石を挿通する研削液噴射孔から被加工物内へと常時噴射される構造となっている。
この砥石スピンドル３の貫通孔もしくはチューブの内径は、１．６〜４．０ミリメートルであり、また研削砥石２先端の研削液噴射孔の孔径は、研削砥石の大きさにもよるが、０．３〜１．０ミリメートル程度とする。
なお、研削砥石２は、砥石スピンドル３先端のクイルに対してねじ締結させるべく、砥石の中心に研削液が流通する貫通孔を有するねじ（図示せず）を配設した構造としている。研削砥石２をねじ締結構造とすることにより、研削砥石２の交換を容易にするものである。

以上詳述したように、本発明は高周波振動を援用して小径な孔部に対して効率の良い好適な研削加工を行うのに最適であり、材料の除去やその切り屑の排除、そして砥石の目詰まりの防止という物理的効果とともに、超音波により発生する気泡（キャビテーション）の圧壊時に発生する活性酸素等の援用を利用し、そして砥石または砥石クイルの小径貫通穴の目詰まり防止効果が大きい。高周波振動を援用しない同型のスピンドルの使用には細目のフィルタリング装置を使用するが、それが不要となる。また本発明の高周波振動援用研削装置は、内面研削に限ることなく、フライス加工にも応用することができるものである。

本発明の高周波振動援用研削装置は、金属等の各種素材を精密に研削加工する加工産業において利用することができるものである。

１…高周波振動援用研削装置
２…研削砥石
３…砥石スピンドル
４…ハウジング
５…スピンドルモーター
７…高周波加振手段
８…電源ケーブル
９…一次側トランス
１０…二次側トランス
１２…主軸
Ｗ…被加工物

Claims (4)

1. ハウジング内に回転自在に配置され、回転軸中心に貫通孔を設けて基端側から先端側に研削液を流通させる砥石スピンドルと、
   前記ハウジング内で前記砥石スピンドルに配設されて軸方向に振動する高周波加振手段と、
   前記砥石スピンドルの先端に配設され前記研削液を吐出する孔を設けた研削砥石と、を備え、
   前記研削砥石に高周波振動を伝搬させつつ研削砥石から研削液を吐出しながら被研削物を研削加工することを特徴とする高周波振動援用研削装置。
2. 高周波加振手段は、ハウジングに固定した一次側トランスと該一次側トランスと僅かな間隙を設けて砥石スピンドルに配設される二次側トランスとによる電磁誘導により電源を供給されることを特徴とする請求項１記載の高周波振動援用研削装置。
3. 研削砥石は、砥石スピンドル先端のクイルに対してねじ締結されることを特徴とする請求項１又は２記載の高周波振動援用研削装置。
4. 砥石スピンドルは、ハウジングの外部に配設されたスピンドルモーターから伝達手段を介して回転駆動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波振動援用研削装置。