JP2018001319A - センタ及び研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】同一装置にて、センタ穴の修正加工と、工作物の研削加工と、を連続して行うことを可能とする。
【解決手段】センタ４２は、センタ穴に摺接するテーパ面１４２を備えている。テーパ面１４２は、センタ穴を研削する砥粒を有する砥粒部１４２ｂと、センタ穴を摺接可能に支持する支持部１４２ａと、を備えている。支持部１４２ａは、テーパ面１４２の円周方向に少なくとも３箇所設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、センタ及び研削盤に関する。

特許文献１に開示された研削盤は、円筒状の工作物の一端側と他端側とに主軸台と心押台とをそれぞれ備えている。主軸台と心押台とは、これらが個々に有するセンタによって、工作物を両端面から支持している。両センタの先端部には、円錐状のテーパ面が形成されている。両テーパ面は、工作物の両端面に形成された円錐状のセンタ穴に配置されている。心押台のセンタは、主軸台に向かう方向への付勢力を受けている。この付勢力によって、両テーパ面は両センタ穴に押付けられている。なお、工作物は、主軸台が有する主軸及び駆動金具によって、一定の軸線まわりに回転駆動される。

特開２００９−０７２８４３号広報

センタ穴に形状不良がある場合、センタ穴をセンタで支持した際に工作物の芯ズレが生じ、工作物の回転がぶれる虞がある。この結果、工作物の加工精度の悪化を招く。そこで従来においては、まずセンタ穴の形状の良否を判別し、センタ穴に形状不良がある場合には、センタ穴の研削専用装置にてセンタ穴を修正加工した後、研削盤に工作物を取付けて研削加工を実施していた。しかし、このプロセスでは、工作物をセンタ穴の研削専用装置に取付ける工程と、センタ穴を修正加工する工程と、工作物をセンタ穴の研削専用装置から研削盤へ移し替える工程と、が必要であり作業効率が低下する。また、上述のプロセスでは、センタ穴の研削専用装置と研削盤との２台の装置を要するため、コストアップを招き、かつ、スペース効率も良くない。

そこで本発明の課題は、同一装置にて、センタ穴の修正加工と、工作物の研削加工と、を連続して行うことを可能とすることにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、つぎの手段をとる。

本発明の第１発明は、工作物の端面に形成されたセンタ穴に摺接するセンタであって、センタ穴に摺接するテーパ面を備えている。テーパ面は、センタ穴を研削する砥粒を有する砥粒部と、センタ穴を摺接可能に支持する支持部と、を備えている。支持部は、テーパ面の円周方向に少なくとも３箇所設けられている。

本発明の第２発明は、第１発明に記載されたセンタであって、テーパ面において、砥粒部と支持部とは面一に設けられている、または、砥粒部は支持部に対して凹んだ位置に設けられている。

本発明の第３発明は、円筒状の工作物の外周面を研削する砥石と、工作物における少なくとも一方の端面を支持する第１発明または第２発明に記載されたセンタと、工作物を回転させる主軸と、を備えた研削盤である。

第１発明においては、センタ穴に摺接するテーパ面に砥粒部と支持部とが設けられている。そのため、工作物を回転させると、まず砥粒部がセンタ穴の形状不良部分を当該砥粒部に沿った面形状に修正加工するとともに、この修正加工の終了後においては、３箇所以上の各支持部がセンタ穴を安定して支持し、そのまま工作物の研削加工を実施できる。したがって、同一装置にて、センタ穴の修正加工と、工作物の研削加工と、を連続して行うことができる。

第２発明においては、砥粒部が支持部と面一または砥粒部が支持部に対して凹んで設けられている。したがって、砥粒部の支持部に対する凹みの度合いを変更することで、センタ穴に対する径方向への研削量を変更でき、センタ穴の形状不良部分の修正量が調整される。

第３発明においては、第１発明または第２発明に記載のセンタが研削盤に装着されている。したがって、この研削盤によって、工作物のセンタ穴の修正加工と、工作物の研削加工と、を連続して行うことができる。

研削盤の概略構造の例を示す斜視図である。 研削盤の概略構造の例を示す側面図である。 研削盤の概略構造の例を示す平面図である。 図３のＩＶ領域の拡大図である。 図４の矢印Ｖ方向から視たセンタの平面図である。 センタの斜視図である。 ワーク軸線に対して直交する仮想平面でワークを切断した場合のセンタ穴の輪郭の例を表した平面図である。 ワーク軸線に対して直交する仮想平面でワークを切断した場合のセンタ穴の輪郭の例を表した平面図である。 ワーク軸線に対して直交する仮想平面でワークを切断した場合のセンタ穴の輪郭の例を表した平面図である。 ワーク軸線に対して直交する仮想平面でワークを切断した場合のセンタ穴の輪郭の例を表した平面図である。 制御装置の処理手順を説明するフローチャートである。 センタの変更例を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。

●［研削盤２の全体構成（図１〜図３）］
図１〜図３は、研削盤２の全体構成の例を示している。研削盤２は、ベッド１０、テーブル２０、主軸台３０、心押台４０、砥石台５０等を有している。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸が記載されている図では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上方を示し、Ｚ軸方向は砥石５５がワークＷ（工作物）に切り込む水平方向を示し、Ｘ軸方向は主軸３１の回転軸線３１Ｊと平行な水平方向を示している。

ベッド１０は、平面視において略Ｔ字状に構成されており、Ｘ軸方向に沿って延びるＸ軸案内面１２，１２Ｖが設けられ、Ｘ軸方向に沿って延びるＸ軸スリット１２Ｋが設けられている。またベッド１０には、Ｚ軸方向に沿って延びるＺ軸案内面１５，１５Ｖが設けられ、Ｚ軸方向に沿って延びるＺ軸スリット１５Ｋが設けられている。

砥石台５０は、ベッド１０に載置され、Ｚ軸案内面１５，１５Ｖに静圧案内支持されて、Ｚ軸方向に沿って往復移動可能である。砥石台駆動モータ５０Ｍは、制御装置８０からの制御信号に基づいて、ボールネジ５０Ｂ（図２参照）を回転させる。制御装置８０は、エンコーダ５０Ｅ（回転検出手段）からの検出信号に基づいた砥石台５０のＺ軸方向の位置を検出しながら砥石台駆動モータ５０Ｍを制御して砥石台５０のＺ軸方向の位置を制御する。なお、図２に示すように、ボールネジ５０Ｂにはナット５０Ｎが嵌合されており、当該ナット５０Ｎはスリット１５Ｋ（図１参照）に挿通されたアーム５０Ａを介して砥石台５０に接続されている。従って、砥石台駆動モータ５０Ｍがボールネジ５０Ｂを回転駆動するとナット５０ＮのＺ軸方向の位置が移動し、アーム５０Ａを介してナット５０Ｎに接続された砥石台５０がＺ軸案内面１５，１５Ｖに沿ってＺ軸方向に移動する。

砥石台５０には、Ｘ軸方向に平行な砥石回転軸線５５Ｊ回りに回転自在に支持された砥石軸５４、砥石モータ５５Ｍ、が設けられている。なお、図３に示すように砥石回転軸線５５Ｊと主軸回転軸線３１ＪはどちらもＸ軸に平行であり、図２に示すように砥石回転軸線５５Ｊと主軸回転軸線３１Ｊは、同一の仮想水平面ＶＭ上にある。

砥石モータ５５Ｍには大径プーリ５１が取付けられている。また砥石軸５４の一方端には砥石５５が取付けられ、砥石軸５４の他方端には小径プーリ５２が取付けられている。そして大径プーリ５１と小径プーリ５２には、動力伝達用のベルト５３が掛けられている。砥石軸５４の近傍には、砥石５５の回転数を検出可能な回転検出手段５５Ｓが設けられている。制御装置８０は、回転検出手段５５Ｓからの検出信号に基づいて砥石５５の回転数を検出しながら砥石モータ５５Ｍを制御して砥石５５の回転数を制御する。

砥石５５は砥石軸５４に直交する平面で切断した断面が円形であり、砥石５５の外周面にはＣＢＮ砥粒が接着剤や電着等にて固められており、砥石軸５４と一体となって砥石回転軸線５５Ｊ回りに回転する。また砥石５５は、ワークＷを研削する研削点５５Ｐの周囲を除く大半が砥石カバー５５Ｃにて覆われている。砥石カバー５５Ｃの上部には、砥石５５の研削点５５Ｐに向けて、冷却及び潤滑用のクーラントを吐出するクーラントノズル５５Ｎが設けられている。当該クーラントノズル５５Ｎには、図示省略したクーラントタンクからクーラントが供給され、研削点５５Ｐ（砥石回転軸線５５Ｊと主軸回転軸線３１Ｊとを含む仮想平面ＶＭと、ワークＷに対向する側の砥石５５の外周面と、の交点）の冷却及び潤滑に使用されたクーラントは図示省略した流路にて回収され、不純物がろ過等された後、クーラントタンクに戻される。

テーブル２０は、ベッド１０に載置され、Ｘ軸案内面１２，１２Ｖに静圧案内支持されて、Ｘ軸方向に沿って往復移動可能である。テーブル駆動モータ２０Ｍは、制御装置８０からの制御信号に基づいて、ボールネジ（図示省略）を回転させる。制御装置８０は、エンコーダ２０Ｅ（回転検出手段）からの検出信号に基づいたテーブル２０のＸ軸方向の位置を検出しながらテーブル駆動モータ２０Ｍを制御してテーブル２０のＸ軸方向の位置を制御する。なお、ボールネジにはナット（図示省略）が嵌合されており、当該ナットはスリット１２Ｋに挿通されたアーム（図示省略）を介してテーブル２０と接続されている。従って、テーブル駆動モータ２０Ｍがボールネジを回転駆動するとナットのＸ軸方向の位置が移動し、アームを介してナットに接続されたテーブル２０がＸ軸案内面１２，１２Ｖに沿ってＸ軸方向に移動する。そしてテーブル２０上のＸ軸方向における一方端には主軸台３０が固定され、他方端には心押台４０が固定されている。

主軸台３０は、Ｘ軸方向に平行な主軸回転軸線３１Ｊ回りに回転する主軸３１と、主軸回転軸線３１Ｊを中心軸線とするセンタ３２と、主軸３１を回転駆動する主軸モータ３１Ｍと、エンコーダ３１Ｅ等を有している。主軸３１には、主軸３１とワークＷとを接続する駆動金具３３が取付けられている。駆動金具３３は、ワークＷを把持する把持部３３Ａと、把持部３３Ａと主軸３１とを接続する接続部３３Ｂとを有しており、主軸３１と一体となって主軸回転軸線３１Ｊ回りに回転してワークＷを回転させる。制御装置８０は、エンコーダ３１Ｅ（回転検出手段）からの検出信号に基づいて主軸３１の回転角度や回転数を検出しながら主軸モータ３１Ｍを制御して主軸３１の回転角度や回転数（すなわち、ワークＷの回転角度や回転数）を制御する。センタ３２は、回転することなくワークＷのセンタ穴（後述参照）に摺接している。

心押台４０は、主軸回転軸線３１Ｊを中心軸線とするセンタ４２と、センタ４２を収容して主軸台３０に向かう方向に付勢されたラム４１とを有している。心押台４０のセンタ４２の中心軸線と、主軸台３０のセンタ３２の中心軸線は、どちらも主軸回転軸線３１Ｊと一致している。センタ３２とセンタ４２とで挟持されたワークＷは、センタ４２によって主軸台３０の側に押付けられ、主軸３１及び駆動金具３３の回転によって主軸回転軸線３１Ｊ回りに回転する。なお、センタ４２は、回転することなくワークＷのセンタ穴（後述参照）に摺接している。

●［センタ４２によるワークＷの支持構造（図４〜図１０）］
両センタ３２，４２において、ワークＷの支持構造は同一である。以下では、心押台４０のセンタ４２について説明し、主軸台３０のセンタ３２については重複した説明を省略する。なお、ワークＷは円筒状である。図４に示すように、ワークＷの端面の径方向中央には、センタ穴Ｗａが形成されている。センタ穴Ｗａは、ワークＷの中心軸線であるワーク軸線ＷＪ方向の内方に向けて径の狭まる円錐台形状に構成されている。センタ穴Ｗａは、ワークＷの内部に設けられた内方穴Ｗｂに連続している。内方穴Ｗｂは、一定径にてワーク軸線ＷＪ方向に連続している。なお、図４では、ワークＷが断面によって示されている。

センタ４２の先端部には、図４，図６に示すように、円錐形状のテーパ面１４２が形成されている。テーパ面１４２は、支持部１４２ａと砥粒部１４２ｂとを有している。支持部１４２ａは、図５に示すように、テーパ面１４２の円周方向に３箇所設けられている。各支持部１４２ａは、頂上部１４２Ｔ側からの平面視（図５参照）において、テーパ面１４２の頂上部１４２Ｔから底縁部１４２Ｅまで一定幅Ｈにて直線的に連続している。各支持部１４２ａは、頂上部１４２Ｔ側からの平面視（図５参照）において、隣り合う支持部１４２ａとの間に同一角度θを有する。各支持部１４２ａは、超硬性の材質（例えばダイヤモンドコンパックス）で構成されている。砥粒部１４２ｂは、各支持部１４２ａの間に亘って設けられている。各砥粒部１４２ｂは、センタ穴Ｗａを研削する砥粒（例えばＣＢＮ）が接着剤や電着等にてテーパ面１４２に固着されたものである。各砥粒部１４２ｂは、図６に示すように、各支持部１４２ａと面一に設けられている。

テーパ面１４２は、図４に示すように、頂上部１４２Ｔが内方穴Ｗｂに位置した状態で、センタ穴Ｗａに摺接している。テーパ面１４２は、ラム４１（図３参照）が受けている付勢力によって、図４の矢印Ｘ１に示す方向（ワークＷにおけるワーク軸線ＷＪ方向の内方側）に向けて、センタ穴Ｗａに押付けられている。各支持部１４２ａは、センタ穴Ｗａを摺動可能に支持している。各砥粒部１４２ｂは、センタ穴Ｗａに形状不良がある場合、ワークＷの回転に伴ってセンタ穴Ｗａを修正加工する。この修正加工については、後で詳しく説明する。なお、センタ穴Ｗａの形状不良とは、ワーク軸線Ｊに対して直交する仮想平面ＰでワークＷを切断した場合のセンタ穴Ｗａの輪郭（以下、単にセンタ穴の輪郭と記す）が、真円からずれていることを指す。仮想平面Ｐはワーク軸線Ｊ方向の任意の位置に設定されている。例えば、図７に示すセンタ穴Ｗａ１の輪郭（図７の太実線）は、真円（図７の２点鎖線）に対して凸部Ａを有する。図８に示すセンタ穴Ｗａ２の輪郭（図８の太実線）は、真円（図８の２点鎖線）に対して楕円状である。図９に示すセンタ穴Ｗａ３の輪郭（図９の太実線）は、真円（図９の２点鎖線）に対して三角形状である。図１０に示すセンタ穴Ｗａ４の輪郭（図１０の太実線）は、真円（図１０の２点鎖線）に対して矩形状である。なお、図７〜図１０では、矢印Ｖ方向から視た場合のテーパ面１４２を模式的に示している。各砥粒部１４２ｂは、センタ穴Ｗａに形状不良がない場合（ワーク軸線ＷＪ方向の各位置においてセンタ穴Ｗａの輪郭が真円状である場合）には、ワークＷが回転してもセンタ穴Ｗａを研削しない。

●［センタ穴Ｗａの修正加工（図４〜図１０）］
いま、研削盤２にワークＷをセットし、ワークＷを回転駆動したものとする。なお、砥石５５はワークＷから離間した砥石台待機位置に配置されている。センタ穴Ｗａに形状不良がある場合、各砥粒部１４２ｂは、センタ穴Ｗａを各砥粒部１４２ｂに沿う面形状に研削する。テーパ面１４２は、図４の２点鎖線で示すように、ワークＷの内方に進入しながら各砥粒部１４２ｂによってセンタ穴Ｗａを研削する。この研削により、ワーク軸線ＷＪ方向の各位置でのセンタ穴Ｗａの輪郭が、徐々に真円状に近づいていく。ワーク軸線ＷＪ方向の各位置においてセンタ穴Ｗａの輪郭が真円状になると、センタ穴Ｗａの修正加工が終了し、センタ穴Ｗａはそれ以上研削されない。そして、センタ穴Ｗａは、各支持部１４２ａによって、摺動可能に支持された状態となる。ワーク軸線ＷＪは主軸回転軸線３１Ｊと一致する。このように、ワークＷを回転させると、センタ穴Ｗａは自動的に修正加工される。なお、研削盤２にワークＷをセットした段階でセンタ穴Ｗａに形状不良がない場合、センタ穴Ｗａは各砥粒部１４２ｂによって修正加工されることなく、各支持部１４２ａによって摺動可能に支持された状態で回転する。

上述のとおり、センタ穴Ｗａは、修正加工が終了すると、各支持部１４２ａによって、摺動可能に支持された状態となる。センタ穴Ｗａは、３箇所の支持部１４２ａによって安定して支持される。このため、この後ワークＷに砥石５５を接触させてワークＷを研削（後述する粗研削、精研削、微研削、仕上げ研削）しても、ワークＷは回転ぶれが防止ないし抑制される。したがって、ワークＷは精度よく研削加工される。

●［制御装置８０の処理手順（図１１）］
次に図１１に示すフローチャートを用いて、制御装置８０の処理手順の例について説明する。作業者は、研削盤２のセンタ３２及びセンタ４２の間にワークＷをセットし、駆動金具３３を主軸３１とワークＷに取付けた後、制御装置８０から加工開始の操作を行う。制御装置８０は、作業者から加工開始の操作を受け付け、図１１に示す処理を開始する。

ステップＳ１０にて制御装置８０は、砥石５５を回転駆動する。また、制御装置８０は、主軸３１を回転駆動して駆動金具３３とともにワークＷを回転させる。既に説明したように、センタ３２及びセンタ４２は、回転することなくワークＷのセンタ穴に摺接している。センタ４２は、センタ穴Ｗａに形状不良がある場合では、センタ穴Ｗaを自動的に修正加工する。そして、センタ穴Ｗａの形状不良が修正されると、センタ穴Ｗａは各支持部１４２ａによって摺動可能に支持される。センタ３２は、センタ４２と同様に機能する。制御装置８０は、ステップＳ１０を実行したまま、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０にて制御装置８０は、砥石５５をワークＷの手前まで早送り前進させて、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０にて、制御装置８０は、粗研削送り速度で砥石５５をワークＷの粗研削完了位置まで移動させる。これによって、砥石５５がワークＷに切り込むように移動し、ワークＷの粗研削が行われる。ワークＷの粗研削が終了した後、制御装置８０は、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０にて、制御装置８０は、精研削送り速度で砥石５５をワークＷの精研削完了位置まで移動させる。これによって、ワークＷの精研削が行われる。ワークＷの精研削が終了した後、制御装置８０は、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０にて、制御装置８０は、微研削送り速度で砥石５５をワークＷの微研削完了位置まで移動させる。これによって、ワークＷの微研削が行われる。ワークＷの微研削が終了した後、制御装置８０は、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０にて、制御装置８０は、仕上げ研削送り速度で砥石５５をワークＷの仕上げ研削完了位置まで移動させる。これによって、ワークＷの仕上げ研削が行われる。ワークＷの仕上げ研削が終了した後、制御装置８０は、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０にて、制御装置８０は、砥石５５をワークＷに対して後退させる。この後、制御装置８０は、砥石５５およびワークＷの回転を停止して、処理を終了する。

以上の処理にて、１台の研削盤２にて、センタ穴Ｗａの修正加工を自動的に行った後、続いてワークＷの研削加工を行うことができる。したがって、センタ穴Ｗａの研削専用装置が不要であり、また、センタ穴Ｗａの研削専用装置から研削盤２にワークＷを移し替える作業も不要であるので、作業効率が向上する。

研削盤２は以上のように構成されている。研削盤２においては、ワークＷのセンタ穴Ｗａに形状不良がある場合、各砥粒部１４２ｂがセンタ穴Ｗａを各砥粒部１４２ｂに沿った面形状に修正加工するとともに、この修正加工の終了後においては、３箇所の各支持部１４２ａがセンタ穴Ｗａを安定して支持するため、そのままワークＷの研削加工を実施できる。したがって、研削盤２では、センタ穴Ｗａの修正加工と、ワークＷの研削加工と、を連続して行うことができる。

●［センタ４２の変更例（図１２）］
以上は本発明を実施するための一実施の形態を図面に関連して説明したが、本発明は他の実施形態でも実施可能である。例えば図１２に示すテーパ面１４３のように、各砥粒部１４２ｂを、各支持部１４２ａに対して凹んだ位置に設けてもよい。各砥粒部１４２ｂの各支持部１４２ａに対する凹み量Ｓは、例えば１μｍに設定されている。凹み量Ｓは、自由に設定変更可能である。凹み量Ｓを変更することで、センタ穴Ｗａに対する径方向への研削量を変更でき、センタ穴Ｗａの形状不良部分の修正量が調整される。なお、図１２において、図６と同一もしくな実質同一な構成・機能を有すると考えられる部位には、図６と同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。

支持部１４２ａは、テーパ面１４２の円周方向に少なくとも３箇所設けられていればよく、４箇所以上設けられていてもよい。各支持部１４２ａの幅Ｈは、自由に設定変更可能である。各支持部１４２ａの幅Ｈは、一致していても、互いに異なっていてもよい。各支持部１４２ａの幅Ｈは、テーパ面１４２の頂上部１４２Ｔから底縁部１４２Ｅまで一定でなくてもよい。各支持部１４２ａは、頂上部１４２Ｔ側からの平面視（図５参照）において、テーパ面１４２の頂上部１４２Ｔから底縁部１４２Ｅまで直線的に連続していなくてもよく、曲線的に連続していてもよい。隣合う支持部１４２ａ間の角度θは、自由に設定変更可能である。各支持部１４２ａにおいて、隣合う支持部１４２ａとの間の角度θは、互いに異なっていてもよい。

センタ４２の適用対象は、ワークＷの両端をセンタにて支持するタイプの研削盤に限定されるものではなく、ワークＷの一端をセンタにて支持し、ワークＷの他端をチャックにて支持するタイプの研削盤でもよい。センタ４２の適用対象は、研削盤に限定されるものではなく、例えば切削加工を行う旋盤でもよい。

２ 研削盤
３１ 主軸
３２，４２ センタ
５５ 砥石
１４２，１４３ テーパ面
１４２ａ 支持部
１４２ｂ 砥粒部
Ｗ ワーク（工作物）
Ｗａ センタ穴

Claims (3)

1. 工作物の端面に形成されたセンタ穴に摺接するセンタであって、
   前記センタ穴に摺接するテーパ面を備え、
   前記テーパ面は、前記センタ穴を研削する砥粒を有する砥粒部と、前記センタ穴を摺接可能に支持する支持部と、を備え、
   前記支持部は、前記テーパ面の円周方向に少なくとも３箇所設けられているセンタ。
2. 請求項１に記載されたセンタであって、
   前記テーパ面において、前記砥粒部と前記支持部とは面一に設けられている、または、前記砥粒部は前記支持部に対して凹んだ位置に設けられているセンタ。
3. 円筒状の工作物の外周面を研削する砥石と、
   前記工作物における少なくとも一方の端面を支持する請求項１または２に記載されたセンタと、
   前記工作物を回転させる主軸と、を備えた研削盤。
   
   

Images