JP2016093850A - プロファイル研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石のワークに対する切り込み方向の相対加速度を速くすることができるプロファイル研削盤を提供する。
【解決手段】ワーク回転部２０は、ワーク１１をＣ軸回りに回転させる。砥石移動部４０は、砥石３２をワーク１１の研削面に対して切り込み送りさせるとともに、砥石３２をワーク１１のＣ軸回りの回転動作に同期して往復移動させることでプロファイル研削を行う。ワーク移動部１５は、砥石移動部４０によってプロファイル研削を行っているときに、砥石３２のワーク１１に対する切り込み方向の相対加速度が速くなるように、ワーク回転部２０を移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロファイル研削盤に関するものである。

従来より、ワークの円筒状の内面又は端面を異形状に加工するためのワークの加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ワークの軸心を中心にしてワークを回転させるとともに、ワークの内径より小径の砥石をワークの軸心上の所定の位置で回転させる一方、ワークの内面又は端面に対して加工しようとする所定の異形状を示す加工形状情報に基づいて、砥石をワークの軸心方向と直角の方向に相対移動して、ワークの内面又は端面を異形状に研削することが記載されている。

特開２０１０−０２３１６４号公報

ところで、プロファイル研削を行う際には、ワークの回転速度が速いほど、砥石によって研削される切り屑が薄くなるため、砥石やワークに加わる負荷が小さくて済み、加工面の見た目も向上する。

しかしながら、従来のワークの加工装置では、砥石を切り込み送りする駆動装置の性能に応じて切り込み方向の加速度の上限が決定されてしまうため、砥石の加速度に合わせてワークの回転速度を遅くしなければならないという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、砥石のワークに対する切り込み方向の相対加速度を速くすることができるプロファイル研削盤を提供することにある。

本発明は、ワークの研削面を非真円形状に研削するためのプロファイル研削盤を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記ワークを保持するとともに該ワークを所定の回転軸回りに回転させるワーク回転部と、
前記ワークを研削する砥石と、該砥石を回転させるモータとを有する加工装置と、
前記加工装置の砥石を前記ワークの研削面に対して切り込み送りさせるとともに、該砥石を該ワークの前記回転軸回りの回転動作に同期して往復移動させることでプロファイル研削を行う砥石移動部と、
前記砥石の前記ワークに対する切り込み方向の相対加速度が速くなるように、前記ワーク回転部を移動させるワーク移動部とを備えたことを特徴とするものである。

第１の発明では、砥石移動部によって砥石をワークに向かって移動させるとともに、ワーク移動部によってワークを砥石に向かって移動させるようにしている。これにより、砥石のワークに対する切り込み方向の相対加速度は、砥石移動部の加速度とワーク移動部の加速度との和と見なすことができる。その結果、砥石のワークに対する追従性が向上するので、ワーク回転部の回転速度を速くすることができ、砥石やワークに加わる負荷を小さくするとともに、加工面の見た目を向上させることができる。

本発明によれば、砥石移動部によって砥石をワークに向かって移動させるとともに、ワーク移動部によってワークを砥石に向かって移動させ、砥石のワークに対する切り込み方向の相対加速度を速くすることで、ワーク回転部の回転速度を速くすることができる。

本実施形態に係るプロファイル研削盤の構成を示す斜視図である。 砥石とワークとの位置関係を示す平面図である。 ワークを回転させたときの図２相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すように、プロファイル研削盤１０は、いわゆるＮＣ工作機械であり、数値制御によって自動的に研削加工を行うことが可能となっている。このプロファイル研削盤１０では、中央部に非真円形状の研削孔１１ａが形成された金属製のワーク１１が加工対象とされており、ワーク１１の研削孔１１ａの内周面の研削加工を行う。

なお、本実施形態では、ワーク１１として、非真円形状の研削孔１１ａが形成されたハウジング、カムリング、オイルポンプ等を想定しているが、外周面が非真円形状に形成されたカム等であってもよい。

プロファイル研削盤１０は、左右方向に延びるベッド１２と、ベッド１２の奥側で上下方向に延びるコラム１３とを備えている。

ベッド１２の上面には、ワーク１１を左右方向（切り込み方向ともいう）に沿って移動させるワーク移動部１５が設置されている。ワーク移動部１５は、切り込み方向に平行なＡ軸に沿って延びるＡ軸ボールネジ１６と、Ａ軸ボールネジ１６の右端部に設けられたＡ軸サーボモータ１７と、Ａ軸ボールネジ１６の回転に伴って高精度に位置決めされながら横軸Ａに沿って移動可能なＡ軸テーブル１８とを有する。

Ａ軸テーブル１８には、ワーク回転部２０が設置されている。ワーク回転部２０は、チャック２１と、Ｃ軸サーボモータ２２とを有する。チャック２１には、電磁石（図示省略）が内蔵されており、電磁石に電流を供給することで、チャック２１の上面に載置されたワーク１１が固定されるようになっている。

チャック２１は、ベアリング（図示省略）を介してＡ軸テーブル１８に回転可能に支持されており、上下方向に延びる回転軸としてのＣ軸を中心に回転する。Ｃ軸は、Ａ軸と交わるように設けられている。チャック２１は、Ｃ軸サーボモータ２２と連結されており、Ｃ軸サーボモータ２２によって回転駆動される。

コラム１３の前面には、砥石３２を鉛直方向に沿って移動させる鉛直方向移動部２５が設置されている。鉛直方向移動部２５は、鉛直方向に平行なＺ軸に沿って延びるＺ軸ボールネジ２６と、Ｚ軸ボールネジ２６の上端部に設けられたＺ軸サーボモータ２７と、Ｚ軸ボールネジ２６の回転に伴って高精度に位置決めされながらＺ軸に沿って移動可能なＺ軸テーブル２８とを有する。

Ｚ軸テーブル２８の前面には、加工装置３０の砥石３２を左右方向（切り込み方向ともいう）に沿って移動させる砥石移動部４０が設置されている。砥石移動部４０は、切り込み方向に平行なＸ軸に沿って延びるＸ軸ボールネジ４１と、Ｘ軸ボールネジ４１の右端部に設けられたＸ軸サーボモータ４２と、Ｘ軸ボールネジ４２の回転に伴って高精度に位置決めされながらＸ軸に沿って移動可能なＸ軸テーブル４３とを有する。

加工装置３０は、ワーク回転部２０のチャック２１に支持されたワーク１１の研削面（研削孔１１ａの内周面）に対して研削加工を行うものである。加工装置３０は、上下方向に延びる工具軸３１と、工具軸３１の先端部に取り付けられた砥石３２と、工具軸３１の基端部に設けられて工具軸３１及び砥石３２をＪ軸（軸心）回りに回転駆動させるモータ３３とを有する。

コラム１３には、上述した駆動制御に関連するＮＣ加工制御部１９が設置されている。ＮＣ加工制御部１９は、コンピュータやこれに実装されたプログラム等のソフトウエアで構成されている。ワーク移動部１５、ワーク回転部２０、鉛直方向移動部２５、加工装置３０及び砥石移動部４０の各モータは、ＮＣ加工制御部１９と電気的に接続されており、研削加工時には、これらの速度や位置、作動タイミング等がＮＣ加工制御部１９によって数値制御される。

以下、本実施形態に係るプロファイル研削盤１０を用いてワーク１１の研削孔１１ａをプロファイル研削する手順について説明する。まず、ワーク移動部１５及び砥石移動部４０は、Ａ軸サーボモータ１７及びＸ軸サーボモータ４２を駆動制御することで、平面視でワーク１１の研削孔１１ａと砥石３２とが重なり合う位置にＡ軸テーブル１８及びＸ軸テーブル４３を移動させる。

鉛直方向移動部２５は、Ｚ軸サーボモータ２７を駆動制御することで、Ｚ軸テーブル２８を下降させ、砥石３２をワーク１１の研削孔１１ａ内に配置させる。

ワーク回転部２０は、Ｃ軸サーボモータ２２を駆動制御することで、チャック２１とともにワーク１１をＣ軸回りに回転させる。

次に、砥石移動部４０は、ワーク１１がＣ軸回りに回転している間に、Ｘ軸サーボモータ４２を駆動制御することで、砥石３２をワーク１１の研削面に対して切り込み送りさせる（図２参照）。

一方、ワーク移動部１５は、砥石移動部４０によって砥石３２をワーク１１に対して切り込み送りさせている間に、Ａ軸サーボモータ１７を駆動制御することで、ワーク１１を砥石３２に向かって移動させる。これにより、砥石３２のワーク１１に対する切り込み方向の相対加速度を速くすることができる。

また、砥石移動部４０は、ワーク１１のＣ軸回りの回転動作に同期して、砥石３２を切り込み方向に往復移動させる（図３参照）。これにより、ワーク１１の研削孔１１ａの内周面が、予め設定された非真円形状となるようにプロファイル研削される。

以上のように、本実施形態に係るプロファイル研削盤１０によれば、砥石３２のワーク１１に対する切り込み方向の相対加速度は、砥石移動部４０の加速度とワーク移動部１５の加速度との和と見なすことができる。その結果、砥石３２のワーク１１に対する追従性が向上するので、ワーク回転部２０の回転速度を速くすることができ、砥石３２やワーク１１に加わる負荷を小さくするとともに、加工面の見た目を向上させることができる。

以上説明したように、本発明は、砥石のワークに対する切り込み方向の相対加速度を速くすることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ プロファイル研削盤
１１ ワーク
１５ ワーク移動部
２０ ワーク回転部
３０ 加工装置
３２ 砥石
３３ モータ
４０ 砥石移動部

Claims (1)

1. ワークの研削面を非真円形状に研削するためのプロファイル研削盤であって、
   前記ワークを保持するとともに該ワークを所定の回転軸回りに回転させるワーク回転部と、
   前記ワークを研削する砥石と、該砥石を回転させるモータとを有する加工装置と、
   前記加工装置の砥石を前記ワークの研削面に対して切り込み送りさせるとともに、該砥石を該ワークの前記回転軸回りの回転動作に同期して往復移動させることでプロファイル研削を行う砥石移動部と、
   前記砥石の前記ワークに対する切り込み方向の相対加速度が速くなるように、前記ワーク回転部を移動させるワーク移動部とを備えたことを特徴とするプロファイル研削盤。

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