JP2021194742A

JP2021194742A - スカイビング加工装置

Info

Publication number: JP2021194742A
Application number: JP2020103511A
Authority: JP
Inventors: 俊孝上久保; Toshitaka Kamikubo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-12-27

Abstract

【課題】円筒スカイビング加工を用いて加工能率を向上させるとともに、加工精度を向上させるスカイビング加工装置を提供する。【解決手段】実施形態に係るスカイビング加工装置１０は、チップ１１により円筒スカイビング加工で試削りした円筒状の被削材２０の径寸法及びテーパの測定値を得、被削材２０の径寸法及びテーパの目標値と測定値とを用いて、補正値を求め、補正値を用いて前記切刃の加工軌跡を変化させ、被削材２０を再度円筒スカイビング加工する。【選択図】図１

Description

本発明は、円筒部材のスカイビング加工装置に関する。

円筒部材の加工装置として、例えば、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１では、円筒部材の貫通孔に棒状の防振部材を挿入して、その中心軸周りに回転させながら、円筒部材の外周面を切削加工する。

特開２００２−１７２５０２号公報

鋼部品の研磨仕上げ加工では、研削盤を用い、砥石と被削材をそれぞれ回転させながら、微小な切込みを有する砥石で被削材を削りとる加工法（研削加工）が用いられる。しかし、研削加工は、設備が高額で、加工時間が長く、設備の維持にも多額の費用と技術力が必要となるなど課題が多い。

研削加工の上記課題を解決するために、専用の切刃を使用して円筒加工面の表面を削り落とす加工法（円筒スカイビング加工）が知られている。しかしながら、円筒スカイビング加工では、被削材の加工面にテーパ形状が形成され、加工精度が悪くなる恐れがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、円筒スカイビング加工を用いて加工能率を向上させるとともに、加工精度を向上させることが可能なスカイビング加工装置を提供することである。

本発明の一態様に係るスカイビング加工装置は、切刃により円筒スカイビング加工で試削りした円筒状の被削材の径寸法及びテーパの測定値を得、前記被削材の径寸法及びテーパの目標値と前記測定値とを用いて、補正値を求め、前記補正値を用いて前記切刃の加工軌跡を変化させ、前記被削材を再度円筒スカイビング加工するものである。

本発明によれば、円筒スカイビング加工を用いて加工能率を向上させるとともに、加工精度を向上させることが可能となる。

実施の形態に係るスカイビング加工装置の構成を示す図である。図１のチップの傾きを説明する図である。傾きの異なるチップにより得られる被削材の形状を示す図である。傾きの異なるチップにより得られる被削材の形状を示す図である。実施の形態に係るスカイビング加工方法のフロー図である。実施の形態に係るスカイビング加工方法において、補正値の算出方法を説明する図である。実施の形態により得られる研削材の加工結果を示す表である。比較例の研削加工装置の構成を示す図である。研削加工と円筒スカイビング加工の加工能率の比較結果を示す図である。円筒スカイビング加工により得られるテーパ形状を示す図である。円筒スカイビング加工の目標精度を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、図８を参照して、比較例の研削加工について説明する。研削加工では、微小な切込みを有する砥石３０を備える研削盤が用いられる。砥石３０と被削材２０をそれぞれ回転させながら、図８に示す矢印方向に砥石３０を被削材２０に押し当てることで、被削材を削りとる。

これに対し、実施の形態では、円筒部材のスカイビング加工を用い、専用の切刃を使用して、円筒加工面の表面を削り落とす。図９に、研削加工と円筒スカイビング加工の加工能率の比較結果を示す。図９に示すように、円筒スカイビング加工では、研削加工の６倍もの加工能率が得られる。

図１０には、円筒スカイビング加工により得られるテーパ形状を示す図である。図１０に示すように、被削材２０の加工面にテーパ形状が形成される。このような被削材２０の加工面のテーパ形状により、円筒度等の加工精度が悪くなる。

図１１は、円筒スカイビング加工の目標精度を説明する図である。円筒スカイビング加工では、研削加工と比較すると、径公差が大きくなり、円筒度が悪化している。そこで、本発明者は、以下の発明を考案し、円筒スカイビング加工で加工能率を向上させるとともに、加工の高精度化を図った。

図１は、実施の形態に係るスカイビング加工装置１０の構成を示す図である。図１に示すように、スカイビング加工装置１０は、取付部１２に取り付けられたチップ１１を備える。チップ１１は、被削材２０を加工する部分に直線状の切刃を有する。チップ１１は、繰り返し脱着可能である。

ここで、図２を参照して、チップ１１の傾きについて説明する。チップ１１の直線状の切刃で加工するため、チップ１１の傾きが被削材２０の形状に影響する。図２に示す例では、チップ１１の刃先の右端が左端よりもｄだけ上がっている。同じチップ１１であっても、繰り返し脱着する場合には、異なる傾きとなる。

チップ１１の傾きの違い及びｄの大きさにより、被削材２０の加工面が特定のテーパ量のテーパ形状となる。図３、４に示すように、円筒スカイビング加工後には、チップ１１の取付状態に応じた、傾きの異なる、４μｍ程度のテーパ量のテーパ形状の被削材２０となる。

以下、実施の形態に係るスカイビング加工方法について説明する。図５は、実施の形態に係るスカイビング加工方法のフロー図である。なお、被削材２０は、正規の寸法（目標値）から取り代（研磨代）分を加えた寸法となっている。図５に示すように、最初にチップ１１の交換が行われる（ステップＳ１）。このとき、チップ１１の交換管理のためのカウンタがリセットされる。

そして、スカイビング加工装置１０に被削材２０が投入され、交換したチップ１１により、円筒スカイビング加工で被削材２０の試削りが行われる（ステップＳ２）。試削り後、被削材２０の径寸法及びテーパを測定する（ステップＳ３）。被削材２０の径寸法としては、入口側と出口側それぞれの直径が測定される。

図６に、試削り後の被削材２０が示される。図６に示すように、試削り後の被削材２０の入口側及び出口側の端部は、端部形状ダレが発生する。したがって、例えば、入口側から０．５ｍｍ内側の位置の直径を入口側径寸法（φＤａ）とし、出口側から３ｍｍ内側の位置の直径を出口側径寸法（φＤｂ）とすることができる。また、入口側と出口側の径寸法の測定位置間の距離をＬとすると、テーパの測定値は、（φＤａ−φＤｂ）／Ｌとなる。

その後、被削材２０の径寸法及びテーパの目標値と測定値とを用いて、補正値を算出して、スカイビング加工装置１０に入力する（ステップＳ４）。図６に示すように、径補正量（ｍｍ）、テーパ補正量（ｍｍ）はそれぞれ以下の式で表される。
径補正量＝（径目標値―φＤａ）／２
テーパ補正量＝（φＤａ―φＤｂ）／２×（切削ストローク量）／Ｌ

そして、試削りした被削材２０（加工途中品）をスカイビング加工装置１０に投入し、入力された補正値を用いて、再度円筒スカイビング加工する（追込み加工）（ステップＳ５）。この追込み加工では、チップ１１の加工軌跡をチップ１１の切刃の傾きに合わせ変化させる。

この追込み加工により最初に得られる被削材２０を初品（Ｎ＝１）とする。そして、初品の精度（径及び円筒度）が所定の目標値を満たしているかを確認する（ステップＳ６）初品の精度が目標値を満たしている場合（ステップＳ６、ＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。満たしていない場合には（ステップＳ６、ＮＯ）、追加補正値を入力する（ステップＳ７）。

その後、Ｎ＝２加工、Ｎ＝３加工を上記補正値（追加補正値が入力された場合には、補正値と併せて追加補正値）を用いて、連続して円筒スカイビング加工を行う（ステップＳ８、Ｓ９、・・・）。チップ１１を交換する場合、先に加工した被削材２０を取り出した後に、チップ１１が交換される。

このように、実施の形態によれば、チップ１１の加工軌跡をチップ１１の切刃の傾きに合わせ変化させ、被削材２０にテーパ形状が生じないようにして、径寸法・円筒度の精度を向上させることが可能となる。

図７は、実施の形態により得られる研削材の加工結果を示す表である。Ｎ＝１〜３のφ３９ｍｍの粗材について連続して加工した場合（サンプルＮｏ．２５、８、１２）、当日、チップ１１交換して加工した場合（サンプルＮｏ．１３、１５、１６）、その後、さらにチップ１１を交換して加工した場合（サンプルＮｏ．１７、１８、１９）の外径、円筒度が示されている。図７に示すように、実施の形態に係る円筒スカイビング加工方法を採用することにより、被削材２０の目標精度（径寸法及び円筒度）を確保することができた。

以上説明したように、実施の形態によれば、円筒スカイビング加工を活用して、研削加工に比べて加工能率を高めることができる。また、試削り後の結果物の径寸法、テーパを測定して補正量を決定し、これを土台として、追加加工をすることで加工時間を縮めて円筒部材の加工精度を高めることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図５のＳ２〜Ｓ５といった、実施の形態に係る円筒スカイビング加工方法の一部のステップを設備内で自動化し、人によるエラーを防止することも可能である。

１０スカイビング加工装置
１１チップ
１２取付部
２０被削材
３０砥石

Claims

切刃により円筒スカイビング加工で試削りした円筒状の被削材の径寸法及びテーパの測定値を得、
前記被削材の径寸法及びテーパの目標値と前記測定値とを用いて、補正値を求め、
前記補正値を用いて前記切刃の加工軌跡を変化させ、前記被削材を再度円筒スカイビング加工する、
スカイビング加工装置。