JP2536294Y2 - Roller burnishing equipment for thin cylindrical materials - Google Patents

Roller burnishing equipment for thin cylindrical materials

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JP2536294Y2
JP2536294Y2 JP1991070207U JP7020791U JP2536294Y2 JP 2536294 Y2 JP2536294 Y2 JP 2536294Y2 JP 1991070207 U JP1991070207 U JP 1991070207U JP 7020791 U JP7020791 U JP 7020791U JP 2536294 Y2 JP2536294 Y2 JP 2536294Y2
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thin
rollers
cylindrical material
roller burnishing
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和義 佐藤
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Sugino Machine Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、複写機用ドラムやVT
R用ガイドローラ等、被加工面を押圧する力に対する強
度不足のため、従来、ローラ・バニシング加工が不可能
とされていた薄肉円筒部材の外円筒面をローラ・バニシ
ング加工によりワンパスで鏡面加工できる薄肉円筒材用
ローラ・バニシング装置に関する。
The present invention relates to a drum for a copying machine and a VT.
The outer cylindrical surface of a thin-walled cylindrical member, for which roller burnishing was previously impossible due to insufficient strength against the force to press the surface to be processed, such as an R guide roller, can be mirror-polished in one pass by roller burnishing. The present invention relates to a roller burnishing device for a thin cylindrical material.

【0002】[0002]

【従来の技術】ローラ・バニシング加工は、固い小径
ローラを被加工物の表面に押付けて転動させ、切削加工
時の刃物跡等、表面の微細な凹凸を押潰(塑性変形)し
てならし、平坦な鏡面を形成する加工法である。ローラ
・バニシング加工によれば、0.1〜0.8Sの高度な
鏡面が比較的に簡単な装置構成と容易な作業管理とによ
って得られることに加え、被加工物の表層を加工硬化さ
せ、被加工物の表層に残留圧縮応力を発生するから、耐
久性、耐摩耗性、耐食性の優れた仕上がり面が得られ
る。ローラ・バニシング加工は、内燃機関のシリンダの
内円筒面、モータ軸のベアリング摺動面、バルブの弁
座、真空容器のシール面等、種々の用途における仕上加
工として広く応用されている。
2. Description of the Related Art In roller burnishing, a hard small-diameter roller is pressed against the surface of a workpiece to be rolled, and fine irregularities on the surface such as a blade trace during cutting are crushed (plastically deformed). This is a processing method for forming a flat mirror surface. According to the roller burnishing process, in addition to the fact that a sophisticated mirror surface of 0.1 to 0.8 S can be obtained by a relatively simple device configuration and easy work management, the surface layer of the workpiece is work hardened, Since residual compressive stress is generated on the surface layer of the workpiece, a finished surface having excellent durability, abrasion resistance, and corrosion resistance can be obtained. Roller burnishing is widely applied as a finishing process in various applications such as an inner cylindrical surface of a cylinder of an internal combustion engine, a bearing sliding surface of a motor shaft, a valve seat of a valve, and a sealing surface of a vacuum vessel.

【0003】実用的なローラ・バニシング装置のひとつ
として、円柱状の被加工物をチャックレスで軸方向にロ
ーラ自らにより自動送りして、円柱面をワンパスでロー
ラ・バニシング加工する形式の装置が知られている。こ
れは、実開平3−11557号公報の「外径仕上げ加工
装置」における「被加工物の外周に沿って配置されたボ
ール」を「所定のピッチ角度を有するローラ」に置換え
た装置である。すなわち、被加工面に沿った円周上に所
定のピッチ角度を持たせて配置したローラと、ローラの
ガイド面を形成したマンドレル・ヘッドと、ガイド面上
でローラを軸方向および周方向に束縛するフレーム部材
と、マンドレル・ヘッドに対してフレーム部材を相対回
転させる駆動手段とからなり、マンドレル・ヘッドで外
側を拘束したローラの内側に形成されるロール空間に、
ローラ内接円よりもわずかに大きな被加工物を収容して
マンドレル・ヘッドとフレーム部材に強制的に相対回転
を行わせる。
[0003] As one of practical roller burnishing apparatuses, there is known an apparatus of a type in which a cylindrical workpiece is automatically fed by a roller itself in the axial direction without a chuck, and the cylindrical surface is subjected to roller burnishing in one pass. Have been. This is an apparatus in which the "balls arranged along the outer periphery of the workpiece" in the "outer diameter finishing apparatus" of Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-11557 are replaced with "rollers having a predetermined pitch angle". That is, a roller arranged at a predetermined pitch angle on a circumference along a surface to be processed, a mandrel head having a roller guide surface formed thereon, and a roller bound axially and circumferentially on the guide surface. a frame member which consists of a drive means for relatively rotating the frame member relative to the mandrel head, the roll space formed inside the roller restraining the outer mandrel head,
To accommodate workpieces slightly larger than the roller inscribed circle
Force the mandrel head and frame member to rotate relative to each other.

【0004】このとき、ピッチ角度、すなわち接線方向
における被加工物軸とローラ軸の傾き角度により、ロー
ラと線接触を保つ被加工物が軸方向に強制送りされ、円
柱面が連続的にローラ・バニシング加工される。つま
り、マンドレル・ヘッドとフレーム部材の相対回転によ
り、ローラがガイド面上を転動して遊星運動を行い、被
加工物の円柱面を転動して被加工物を軸方向の奥側に次
々に引き込み、一定の速度で自動送りする。マンドレル
・ヘッドにバックアップされた複数個のローラは、被加
工物の円柱面に対してらせん状に次々に転動してローラ
・バニシング加工を遂行する。
[0004] At this time, the workpiece that keeps line contact with the roller is forcibly fed in the axial direction by the pitch angle, that is, the inclination angle between the workpiece axis and the roller axis in the tangential direction, and the cylindrical surface is continuously rolled. Burnished. In other words, due to the relative rotation of the mandrel head and the frame member, the rollers roll on the guide surface to perform planetary motion, and roll on the cylindrical surface of the workpiece to move the workpiece one after another in the axial direction. And automatically feed at a constant speed. Mandrel
The plurality of rollers backed up by the head roll one after another spirally with respect to the cylindrical surface of the workpiece to perform roller burnishing.

【0005】ここで、実際には、奥側に向って縮径する
裁頭円錐型のローラが採用されており、これらのローラ
は、同様に奥側に向って縮径する円錐状のローラ・ガイ
ド面上に所定のピッチ角度を持たせて配置されて、つず
み面(回転双曲面)状のロール空間を形成する。この円
錐状のローラと円錐状のガイド面の組合せは、マンドレ
ル・ヘッドに対してフレーム部材の軸方向の移動による
ロール空間の口径(ロール内接円)の調整を可能とし、
また、つずみ面状のロール空間は、ローラ後半部分にお
ける被加工面からのロールのゆるやかな後退を構成して
仕上面にスパイラル傷を残さない。
Here, actually, frusto-conical rollers whose diameter is reduced toward the rear side are employed, and these rollers are also conical rollers and rollers whose diameter is reduced toward the rear side. They are arranged with a predetermined pitch angle on the guide surface to form a roll space in the form of a convoluted surface (a hyperboloid of revolution). This combination of conical roller and conical guide surface, mandrel
To allow the adjustment of the diameter of the roll space (roll inscribed circle) by axial movement of the frame members relative to Le head,
Further, the roll space in the form of a pinched surface forms a gradual retreat of the roll from the surface to be processed in the rear half portion of the roller, so that no spiral scratch is left on the finished surface.

【0006】このようなロ−ラ・バニシング装置では、
ロ−ラの加工圧を対向するロ−ラ同士で相殺でき、丸棒
状の被加工物をチャッキングなしで自動的かつ効率的に
加工できるから、細長い金属丸棒の円柱面を鏡面加工し
た後に短く切り揃えて製作されるOA機器のガイドシャ
フトやVTRのテ−プ案内棒等、外形が単純で均一寸法
かつ大量の軸を一括して生産する場合に極めて有利な、
生産性の高い装置である。
[0006] In such a roller burnishing apparatus,
Since the processing pressure of the rollers can be offset by the rollers facing each other and the round bar-shaped workpiece can be processed automatically and efficiently without chucking, after the cylindrical surface of the elongated metal round bar is mirror-finished, It is extremely advantageous when producing a large number of shafts with simple dimensions, such as guide shafts for OA equipment and tape guide rods for VTRs, which are manufactured in short cuts.
It is a highly productive device.

【0007】また、被加工物のチャッキングと位置決め
と送りに係る特別な機構を必要としないから、装置構成
が簡略で済み、小型化も容易である。さらに、短いロ−
ラを用いて無制限に長い被加工物を均一にバニシング加
工でき、被加工物にはチャックのためのつかみしろが不
要だから、被加工物の全長を無駄なく利用でき、加工中
の被加工物にねじり等の無理な力が作用することも無
い。
Further, since no special mechanism for chucking, positioning and feeding of the workpiece is required, the structure of the apparatus can be simplified and the size can be easily reduced. In addition, a short row
Can be used to burnish unlimitedly long workpieces uniformly, and the workpieces do not need gripping for chucks, so the entire length of the workpieces can be used without waste, There is no excessive force such as twisting.

【0008】[0008]

【考案が解決しようとする課題】ところで、このような
ロ−ラ・バニシング装置は、従来、複写機ドラムやビデ
オガイドロ−ラのような薄肉円筒材の外円筒面の加工に
は適さないものとされていた。このようなロ−ラ・バニ
シング装置は、ロ−ラ内接円と被加工面の口径差を利用
してロ−ラに加工圧を付与するのに対して、薄肉円筒材
は、ロ−ラによる外側からの局所的な押圧力に対して形
状が弾性変形するから、ロ−ラから被加工面が逃げてし
まって、表面の凹凸の塑性変形に必要なだけの加工圧を
確保できない。
However, such a roller burnishing apparatus is not suitable for processing the outer cylindrical surface of a thin cylindrical material such as a copying machine drum or a video guide roller. And it was. In such a roller burnishing apparatus, a processing pressure is applied to a roller by using a difference in diameter between a roller inscribed circle and a surface to be processed, whereas a thin cylindrical material is used for a roller. As a result, the shape is elastically deformed by a local pressing force from the outside, so that the processed surface escapes from the roller, and it is not possible to secure the processing pressure necessary for the plastic deformation of the surface irregularities.

【0009】 しかしながら、加工圧を確保するために
ローラ内接円と被加工面の口径差を拡大すると、被加工
面にバニシング効果のむらを起して仕上精度が劣化する
と同時に薄肉円筒材自身が変形して加工後の真円度が極
端に悪化する。さらに、ロール空間内に被加工物が円滑
に侵入できなくなったり、ロールのリード角による自動
送りもうまく機能しなくなるという問題も生じた。
However, if the diameter difference between the roller inscribed circle and the surface to be processed is increased in order to secure the processing pressure, unevenness of the burnishing effect occurs on the surface to be processed, and the finishing accuracy deteriorates, and at the same time, the thin cylindrical material itself is deformed. As a result, the roundness after processing is extremely deteriorated. Further, there has been a problem that the workpiece cannot smoothly enter the roll space, and the automatic feeding by the roll lead angle does not work well.

【0010】そこで、薄肉円筒材の内側に円筒面をバッ
クアップする治具を挿入し、該治具とロ−ラとで薄肉円
筒材の壁面を挟み込むようにしてロ−ラ・バニシング加
工を行うことが考えられたが、壁面を挟んでロ−ラと治
具と正確に位置決めしないと表面塑性変形量のむらによ
って薄肉円筒材の真円度が狂う可能性があり、治具の支
持機構等が複雑化して装置が大がかりなものになった
り、円滑自在なワンパス加工ができなくなる等、このよ
うなロ−ラ・バニシング装置の利点を減じる結果となっ
た。
Therefore, a jig for backing up the cylindrical surface is inserted inside the thin cylindrical member, and the burner is subjected to roller burnishing by sandwiching the wall surface of the thin cylindrical member between the jig and the roller. However, if the roller and the jig are not accurately positioned across the wall, the roundness of the thin cylindrical material may be lost due to uneven surface plastic deformation, and the support mechanism of the jig is complicated. As a result, the advantages of such a roller burnishing device were reduced, for example, the device became large-scale, and smooth one-pass machining was not possible.

【0011】ところで、ロ−ラ・バニシング装置による
加工が期待されている複写機ドラムは、例えば、直径3
0mm、肉厚1.5mm、長さ300mmのアルミニウム製の
薄肉円筒材であって、その外周面にはR8程度の鏡面加
工が施される。従来の複写機ドラムは、引抜加工された
アルミ管の円筒面を通常の機械加工により粗切削した後
に、ダイヤモンドバイトによる鏡面切削、あるいは研削
およびバフ研磨等を行って仕上げているが、これをチャ
ッキングなしのワンパス型のロ−ラ・バニシング装置で
加工できれば、材料と加工時間と加工労力を大幅に削減
できることが予想される。しかし、実際には、薄肉円筒
材であることに加えて材料の強度も低いため、上述のよ
うに従来のロ−ラ・バニシング装置は適用できない。
By the way, a copying machine drum expected to be processed by a roller burnishing apparatus has, for example, a diameter of 3 mm.
It is a thin cylindrical material made of aluminum having a thickness of 0 mm, a thickness of 1.5 mm, and a length of 300 mm, and its outer peripheral surface is mirror-finished to about R8. Conventional copying machine drums are finished by rough cutting the cylindrical surface of the drawn aluminum tube by ordinary machining, followed by mirror cutting using a diamond bite, or grinding and buffing. If processing can be performed with a one-pass type roller burnishing apparatus without a king, it is expected that the material, processing time and processing labor can be significantly reduced. However, actually, since the strength of the material is low in addition to the thin cylindrical material, the conventional roller burnishing apparatus cannot be applied as described above.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本考案は、薄肉円筒材の
外円筒面について、加工後の真円度に悪影響を与えるこ
となく、表面凹凸の塑性変形に必要な加工圧を確保して
均一なローラ・バニシング加工を遂行でき、従来の容易
かつ自在なワンパス加工を損なうことのないローラ・バ
ニシング装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a thin cylindrical material.
For the outer cylindrical surface , it is possible to perform uniform roller burnishing by securing the processing pressure required for plastic deformation of surface irregularities without adversely affecting the roundness after processing, and the conventional easy and free one-pass processing It is an object of the present invention to provide a roller burnishing device that does not impair the image quality.

【0013】請求項1の薄肉円筒材用ローラ・バニシン
グ装置は、薄肉円筒材の被加工面に沿った円周上に所定
のリード角度を持たせて配列した複数のローラと、該ロ
ーラのガイド面を形成したマンドレル・ヘッドと、該ガ
イド面上でローラを軸方向および周方向に束縛するフレ
ーム部材と、マンドレル・ヘッドに対してフレーム部材
を相対回転させる駆動手段と、からなるローラ・バニシ
ング装置において、空芯状態のまま前記薄肉円筒材の外
円筒面をローラ・バニシング加工するものであって、前
記ローラとして、加工時に前記薄肉円筒材の弾性変形強
度よりも低い個々の付勢荷重で前記外円筒面をほぼ均等
に押圧して転動する奇数本の小径ローラを前記円周上に
ほぼ等間隔に配置したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a roller burnishing apparatus for a thin cylindrical material, comprising: a plurality of rollers arranged at a predetermined lead angle on a circumference along a processing surface of the thin cylindrical material; A roller burnishing apparatus comprising: a mandrel head having a surface formed thereon; a frame member for binding rollers in the axial direction and the circumferential direction on the guide surface; and driving means for rotating the frame member relative to the mandrel head . Wherein the outer cylindrical surface of the thin-walled cylindrical material is subjected to roller burnishing in an air-core state, and as the roller, the individual biasing load is lower than the elastic deformation strength of the thin-walled cylindrical material during processing. An odd number of small-diameter rollers, which roll by pressing the outer cylindrical surface substantially uniformly, are arranged at substantially equal intervals on the circumference.

【0014】請求項2の薄肉円筒材用ローラ・バニシン
グ装置は、請求項1のローラ・バニシング装置におい
て、前記各ローラの被加工物挿入側の肩部分にローラ最
大半径以上のRを形成したものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material according to the first aspect of the present invention , wherein a radius of at least the maximum radius of the roller is formed at a shoulder portion of each of the rollers on the workpiece insertion side. It is.

【0015】[0015]

【作用】請求項1の薄肉円筒材用ローラ・バニシング装
置においては、従来同様、マンドレル・ヘッドの案内面
に直径方向の移動を拘束され、フレーム部材に周方向の
移動を拘束されたローラが、マンドレル・ヘッドとフレ
ーム部材の相対回転に伴って被加工物(薄肉円筒材)の
外円筒面を転動し、試料表面の凹凸を押潰してならして
鏡面を形成する。このとき、被加工面に作用する加工圧
は対向するいくつかのローラ同士で相殺されることとな
り、被加工物はローラによって支承され、特別なチャッ
キングを必要としない。被加工面(薄肉円筒材)に対し
て、ローラは、リード角度で定まるスパイラル状の軌跡
を形成し、ローラが装置内で軸方向に固定されている場
合、被加工物が軸方向に自動送りされる。
In the roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material according to the first aspect, similarly to the related art, the roller whose movement in the diametrical direction is restricted by the guide surface of the mandrel head and whose movement in the circumferential direction is restricted by the frame member, The outer cylindrical surface of the workpiece (thin cylindrical material) is rolled with the relative rotation of the mandrel head and the frame member, and the irregularities on the sample surface are crushed to form a mirror surface. At this time, the processing pressure acting on the surface to be processed is canceled by some of the rollers facing each other, and the workpiece is supported by the rollers and does not require special chucking. The roller forms a spiral trajectory determined by the lead angle with respect to the surface to be processed (thin cylindrical material). When the roller is fixed in the axial direction in the device, the workpiece is automatically fed in the axial direction. Is done.

【0016】一般的に、ローラの小径化はローラ寿命の
低下をもたらし、ローラ本数の増加はマンドレル・ヘッ
側の案内面、ローラ、フレーム部材のより高い加工精
度を要求するが、本考案では、あえてこれを行うことに
より薄肉円筒材の加工を可能にしている。等間隔に配置
された奇数かつ多数本のローラは、被加工物の外円筒面
をほぼ均等に押圧し、1個のローラ当りの円筒面のたわ
み範囲を狭くして、薄肉円筒材の断面の変形に対する抵
抗力を増加させるとともに、ローラとの接触部分の弾性
変形量を極小化する。また、奇数本のローラは、1本の
ローラの反対側に対向するローラを2本にして、断面内
に発生した圧力分布の乱れを均等な安定状態に向って収
束させる。小さく設定されたピッチ角度と多数本のロー
ラは、単位の被加工面におけるローラの通過回数を増
し、1回当りの塑性変形量、すなわち1個のローラに必
要な加工圧を軽減する。
In general, a reduction in the diameter of a roller causes a reduction in the life of the roller, and an increase in the number of rollers decreases the mandrel head.
Although higher processing accuracy is required for the guide surfaces, rollers, and frame members on the guide side, the present invention makes it possible to process thin-walled cylindrical materials. An odd number and a large number of rollers arranged at equal intervals press the outer cylindrical surface of the workpiece almost uniformly, narrow the deflection range of the cylindrical surface per roller, and reduce the cross section of the thin-walled cylindrical material. In addition to increasing the resistance to deformation, the amount of elastic deformation of the contact portion with the roller is minimized. Further, the odd number of rollers has two rollers opposed to the opposite side of one roller, and converges the disturbance of the pressure distribution generated in the cross section toward an even stable state. The small pitch angle and the large number of rollers increase the number of times the rollers pass through the unit surface to be processed, and reduce the amount of plastic deformation per time, that is, the processing pressure required for one roller.

【0017】ロ−ル本数が少ない場合、周囲からロ−ル
に押圧された円筒面は、ロ−ルの位置では内側にへこ
み、2つのロ−ルの中間位置では外側にふくらんで、断
面が波状にたわむ状態となり、この肉薄の円筒部材の弾
性的なたわみは、バニシング加工に必要な値にまでロ−
ル接触面の圧力を高めることを不可能にする。ロ−ル本
数を増すと、両側のロ−ルでふくらみを抑制された円筒
面は、中央のロ−ルに対してア−チを構成して抵抗し、
ロ−ル接触面の圧力を必要十分な値にまで高めることが
できる。必要なロ−ラの本数は、円筒径、肉厚、材料に
も依存するが、直径30mm前後のアルミ円筒に対しては
9本以上、さらに加工の安定を得るためには11本以上
が必要であることが確認された。これは、直径30mm前
後の円柱材加工用の通常のロ−ラ・バニシング装置にお
ける5〜7本のロ−ラ本数よりも50%以上多い。
When the number of rolls is small, the cylindrical surface pressed against the rolls from the periphery is depressed inward at the position of the roll and bulges outward at the intermediate position between the two rolls, so that the cross section is reduced. It becomes a state of wavy deformation, and the elastic deflection of the thin cylindrical member is reduced to a value required for burnishing.
Makes it impossible to increase the pressure on the contact surface. When the number of rolls is increased, the cylindrical surface whose swelling is suppressed by the rolls on both sides forms an arch against the central roll and resists it.
The pressure on the roll contact surface can be increased to a necessary and sufficient value. The required number of rollers depends on the diameter, thickness, and material of the cylinder, but more than 9 for an aluminum cylinder with a diameter of about 30 mm, and more than 11 for stable processing. Was confirmed. This is more than 50% more than 5 to 7 rollers in a normal roller burnishing apparatus for processing a cylindrical material having a diameter of about 30 mm.

【0018】また、ロ−ルの直径と本数の関係は、He
rzの接触理論より算出される接触圧力により被加工物
全体が変形しないように決定される。円筒面を外側から
ロ−ル・バニシング加工する場合、被加工物の半径をr
2 、縦弾性係数をE2 、ポアソン比をν2 とし、ロ−ル
の半径をr1 、縦弾性係数をE1 、ポアソン比をν1
さをl、付勢荷重をPとし、被加工物とロ−ルの接触面
の等価半径ρを1/ρ=1/r1 +1/r2 と定める
と、Herzの接触理論により接触面の最大圧力Pmax
は、 Pmax ={ P/πlρ)E1E2/[E1(1-r2 2)+E2(1-r1 2)]}1/2 …(1) である。ロ−ラ・バニシング加工により接触面が塑性変
形されるためには、最大圧力Pmax が材料の圧縮強度を
越える必要がある。(1) 式において、最大圧力Pmax
一定とした場合、荷重Pと等価半径ρは比例関係であ
り、等価半径ρはロ−ルの半径r1 と比例関係である。
従って、ロ−ル半径r1 が小さいほど荷重Pも小さくて
済む。外部より荷重を受ける薄肉円筒の強度計算と併せ
てロ−ルの本数および直径を決定する。
The relationship between the diameter and the number of rolls is expressed by He.
The contact pressure calculated from the contact theory of rz is determined so that the entire workpiece is not deformed. When roll burnishing a cylindrical surface from the outside, the radius of the workpiece is r
2 , the longitudinal elastic modulus is E 2 , the Poisson's ratio is ν 2 , the radius of the roll is r 1 , the longitudinal elastic modulus is E 1 , the Poisson's ratio is ν 1 , the biasing load is P, If the equivalent radius ρ of the contact surface between the workpiece and the roll is defined as 1 / ρ = 1 / r 1 + 1 / r 2 , the maximum pressure P max on the contact surface is obtained according to Herz's contact theory.
Is P max = {P / πlρ) E 1 E 2 / [E 1 (1-r 2 2 ) + E 2 (1-r 1 2 )]} 1/2 (1) In order for the contact surface to be plastically deformed by roller burnishing, the maximum pressure Pmax must exceed the compressive strength of the material. (1) In the equation, when a constant maximum pressure P max, the load P equivalent radius ρ is proportional, the equivalent radius ρ b - is the radius r 1 and proportional Le.
Therefore, Russia - requires only a more Le radius r 1 is less load P is also small. The number and diameter of the rolls are determined together with the calculation of the strength of the thin-walled cylinder that receives a load from the outside.

【0019】一方、被加工物の内円筒面に対しては、ロ
ールに対してアーチを構成してなる上述の抵抗力は作用
しないが、ロール本数を増加することによる断面変形の
抑止力は同様に作用して接触面の圧力上昇を助ける。す
なわち、等間隔に配置された奇数かつ多数本のローラが
ほぼ均等に押圧力を作用し、1個のローラ当りの円筒面
のたわみ範囲を狭くして接触部分の弾性変形量を極小化
する。小さく設定されたピッチ角度と多数本配置された
ローラは、単位の被加工面におけるローラの通過回数を
増し、1回当りの塑性変形量、すなわち、1個のローラ
に必要な付勢荷重を軽減する。小径のローラは、上述の
ように、この付勢荷重をさらに低減させる。
On the other hand, the above-mentioned resistance force forming an arch with respect to the roll does not act on the inner cylindrical surface of the workpiece, but the suppression force of the cross-sectional deformation caused by increasing the number of rolls is the same. To help increase the pressure on the contact surface. In other words, an odd number and a large number of rollers arranged at equal intervals exert a pressing force almost uniformly, thereby narrowing the deflection range of the cylindrical surface per one roller and minimizing the amount of elastic deformation of the contact portion. A small pitch angle and a large number of arranged rollers increase the number of times the rollers pass through the unit work surface and reduce the amount of plastic deformation per operation, that is, the urging load required for one roller I do. Small diameter rollers further reduce this biasing load, as described above.

【0020】請求項2の薄肉円筒材用ロ−ラ・バニシン
グ装置においては、ロ−ラの被加工物挿入側の肩部分に
形成されたRがロ−ル空間と被加工物との食い付きを円
滑にする。被加工物の外円筒面の加工において、ロ−ル
で囲まれたロ−ル空間に、ロ−ル内接円よりも大きい被
加工物(特に長さに比べて直径が大きい材料)を挿入す
る際、ロ−ル空間の軸と被加工物の軸がわずかでも傾く
と、斜めに挿入された被加工物が振れて加工面に「うね
り」と呼ばれるピッチの大きな凹凸が発生したり、断面
が変形して加工後の真円度が低下する場合がある。ロ−
ラの肩部分に形成されたRは、ロ−ル空間の軸と被加工
物の軸が一致しないうちはロ−ルと被加工物をすべらせ
て食い付きを阻止し、ロ−ル空間の軸と被加工物の軸が
一致してロ−ルの押圧力が極大となったときに食い付き
とロ−ラ・バニシング加工を開始させる。
In the roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material according to the second aspect of the present invention, the R formed at the shoulder portion of the roller on the workpiece insertion side is a bite between the roll space and the workpiece. To smooth out. In processing the outer cylindrical surface of the workpiece, a workpiece (particularly, a material having a diameter larger than the length) larger than the roll inscribed circle is inserted into the roll space surrounded by the roll. When the axis of the roll space and the axis of the workpiece are slightly tilted, the workpiece inserted obliquely swings, causing large irregularities with a pitch called "undulation" on the processing surface, May be deformed and the roundness after processing may be reduced. B
The R formed on the shoulder of the roller prevents the roll from sliding and the workpiece to prevent biting while the axis of the roll space does not coincide with the axis of the workpiece. Biting and roller burnishing are started when the axis and the axis of the workpiece coincide with each other and the roll pressing force reaches a maximum.

【0021】[0021]

【実施例】本考案の実施例を図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0022】図1は実施例の薄肉円筒材用ロ−ラ・バニ
シング装置の側面図、図2は図1の薄肉円筒材用ロ−ラ
・バニシング装置におけるロ−ラ配置の説明図である。
図1には、外円筒面の加工用のロ−ラ・バニシング装置
の加工ヘッド部分が、上半分を断面として示される。図
2中、(a) はフレ−ム部材を含むロ−ラの正面、(b)は
被加工物の側面とロ−ラの接触状態、(c) はロ−ラの形
状をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a side view of a roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material according to the embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view of a roller arrangement in the roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material of FIG.
FIG. 1 shows a processing head portion of a roller burnishing apparatus for processing an outer cylindrical surface, with the upper half thereof being a cross section. 2A shows the front of the roller including the frame member, FIG. 2B shows the state of contact between the side of the workpiece and the roller, and FIG. 2C shows the shape of the roller. I have.

【0023】図1において、相互に固定されたシンブル
6とマンドレル・ヘッド2とからなるマンドレル・ヘッ
は、フランジ17の内部に形成されたネジ12に螺合
され、アジャストリング11と一緒にフランジ17に対
して回転する。該回転は、フランジ17に対するマンド
レル・ヘッドの軸方向位置をずらせるが、ロックナット
13により固定できる。フレーム3により直径方向およ
び軸方向の位置を拘束されたローラ1は、マンドレル・
ヘッドに形成された案内面上に30度のピッチ角度を持
たせて等間隔に11個が配置される。
[0023] In FIG. 1, the mandrel header consisting of mutually fastened the thimbles 6 and the mandrel head 2 which
The screw is screwed into a screw 12 formed inside the flange 17, and rotates together with the adjust ring 11 with respect to the flange 17. The rotation is performed with a mandrel against the flange 17.
Although the axial position of the rel head is shifted, it can be fixed by the lock nut 13. The roller 1 whose diameter and axial position is restricted by the frame 3 is a mandrel
Eleven are arranged at equal intervals at a pitch angle of 30 degrees on a guide surface formed on the head .

【0024】フレ−ム3は、ステム15、ガイド5、プ
−リ19、Uナット20と共に一体に固定されている。
フレ−ム3は、フランジ17の内側に、複合型針状コロ
軸受10、ブッシュ7、オイルシ−ル18により保持さ
れ、スラストリング9、ストップリング14によりフラ
ンジ17に対して軸方向に固定される。フレ−ム3の内
側にはテフロンガイド4が嵌挿され、フランジ17に
は、加工ヘッド全体を固定するためのネジ孔16が形成
されている。
The frame 3 is integrally fixed together with the stem 15, the guide 5, the pulley 19, and the U nut 20.
The frame 3 is held inside the flange 17 by a composite needle roller bearing 10, a bush 7, and an oil seal 18, and is axially fixed to the flange 17 by a thrust ring 9 and a stop ring 14. . The Teflon guide 4 is fitted inside the frame 3, and a screw hole 16 for fixing the entire machining head is formed in the flange 17.

【0025】このように構成された薄肉円筒材用ローラ
・バニシング装置において、フランジ17を装置に固定
し、プーリ19を図示しない原動機にタイミングベルト
で連絡して、マンドレル・ヘッド2に対してフレーム3
を駆動して400rpm程度で回転させるとともに、1
1個のローラ1の内接円よりもわずかに大きい外径を有
する薄肉円筒材を、図中左方向からローラ1の間に食い
付かせる。これにより、マンドレル・ヘッド2の案内面
を転動するローラ1が、薄肉円筒材の外円筒面にスパイ
ラル状のバニシング加工の軌跡を形成しつつ、薄肉円筒
材を右方向に自動送りする。11個のローラ1は、相互
に軌跡を重ねて薄肉円筒材の外円筒面に鏡面を形成す
る。
In the thus configured roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material, the flange 17 is fixed to the apparatus, and the pulley 19 is connected to a prime mover (not shown) by a timing belt, so that the frame 3 is connected to the mandrel head 2 .
Is driven to rotate at about 400 rpm, and 1
A thin cylindrical material having an outer diameter slightly larger than the inscribed circle of one roller 1 is made to bite between the rollers 1 from the left in the figure. Thus, the roller 1 that rolls on the guide surface of the mandrel head 2 automatically feeds the thin cylindrical material to the right while forming a spiral burnishing trajectory on the outer cylindrical surface of the thin cylindrical material. The eleven rollers 1 overlap each other to form a mirror surface on the outer cylindrical surface of the thin cylindrical material.

【0026】薄肉円筒材の外形に対する11個のローラ
1の内接円の直径の組合せが不適当な場合、ロックナッ
ト13を緩めてアジャストリング11を回転させてネジ
12の螺合位置をずらせて、フランジ17とマンドレル
・ヘッド2との軸方向の位置関係、すなわち、マンドレ
ル・ヘッド2の案内面に対するフレーム3およびローラ
1の位置関係を必要量だけ変更する。実際には、ローラ
1は、左側で細い裁頭円錐形状、マンドレル・ヘッド2
の案内面は左側で狭い円錐状であって、該位置関係の移
動は、ローラ1が転動するマンドレル・ヘッド2の案内
面の直径を変化させ、11本のローラ1の内接円の直径
を拡大または縮小する。新しい位置関係は、ロックナッ
ト13により再度固定される。
If the combination of the diameters of the inscribed circles of the eleven rollers 1 with respect to the outer shape of the thin cylindrical member is inappropriate, the lock nut 13 is loosened and the adjust ring 11 is rotated to shift the screwing position of the screw 12. , Flange 17 and mandrel
.Axial positional relationship with the head 2 , ie, mandrel
The positional relationship between the frame 3 and the roller 1 with respect to the guide surface of the head 2 is changed by a required amount. In practice, the roller 1 has a narrow frustoconical shape on the left, a mandrel head 2
Has a narrow conical shape on the left side, and the movement of the positional relationship changes the diameter of the guide surface of the mandrel head 2 on which the rollers 1 roll, and the diameter of the inscribed circle of the eleven rollers 1 Scale up or down. The new positional relationship is fixed again by the lock nut 13.

【0027】図2(a)において、11本のローラ1
は、フレーム3を貫通して形成した開口内に収納され
て、直径方向(少なくとも内側方向)および軸方向に拘
束され、11本のローラ1の外接円がマンドレル・ヘッ
側の転動面を、また、内接円が薄肉円筒材の外円筒面
に対するロール空間を形成する。
In FIG. 2A, 11 rollers 1
Is housed in an opening formed through the frame 3 and is constrained in the diametrical direction (at least inward direction) and the axial direction, and the circumcircle of the eleven rollers 1 is attached to the mandrel head.
The inscribed circle forms a roll space with respect to the outer cylindrical surface of the thin cylindrical material.

【0028】 図2(b)において、ローラ1は、薄肉
円筒材Wに対してリード角θ、すなわち、薄肉円筒材W
の軸方向とローラ1の軸の傾きがθで配置される。ここ
では、11本のローラ1のうち1本のみを示す。ローラ
1は、薄肉円筒材Wの外円筒面を転動して巻付き角度θ
のロール・バニシング加工面Kを形成する。
In FIG. 2B, the roller 1 has a lead angle θ with respect to the thin cylindrical material W, that is, the thin cylindrical material W
And the inclination of the axis of the roller 1 are arranged at θ. Here, only one of the eleven rollers 1 is shown. The roller 1 rolls on the outer cylindrical surface of the thin cylindrical material W to form
The roll burnishing processing surface K is formed.

【0029】図2(c) において、ロ−ラ1の薄肉円筒材
Wを挿入する側、すなわち裁頭円錐の径の太い側の肩部
1aには、ロ−ラ1の最大半径よりも大きなRが形成さ
れている。これにより、肩部1aとロ−ラ1の転動面の
間には明瞭な陵線1bが形成される。肩部1aのRによ
り、フレ−ム回転数を400rpm と高くした場合におい
ても、ロ−ラ1のロ−ル空間と薄肉円筒材Wの間の円滑
かつ確実な食い付きが達成されている。
In FIG. 2 (c), the side of the roller 1 into which the thin cylindrical member W is inserted, that is, the shoulder 1a of the frusto-conical cone having a large diameter is larger than the maximum radius of the roller 1. R is formed. As a result, a clear ridge 1b is formed between the shoulder 1a and the rolling surface of the roller 1. Due to the radius of the shoulder 1a, even when the frame rotation speed is increased to 400 rpm, smooth and reliable biting between the roll space of the roller 1 and the thin cylindrical material W is achieved.

【0030】本実施例の薄肉円筒材用ロ−ラ・バニシン
グ装置を用いて複写機ドラムの加工を行った結果、従来
のダイヤモンドバイトによる鏡面切削に比較して、加工
時間そのものの削減に加えて、面倒な素材の着脱や着脱
しろの加工まで不必要となったため、合計の加工時間は
1/10にまで減少した。これにより、鏡面加工コスト
がその多くを占めていた複写機ドラムの製作コストは1
/3となった。
As a result of processing the copying machine drum using the roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material of the present embodiment, the processing time itself was reduced in comparison with the conventional mirror cutting using a diamond tool. In addition, since it was not necessary to perform troublesome attachment / detachment of the material or machining of the attachment / detachment, the total machining time was reduced to 1/10. As a result, the manufacturing cost of the copying machine drum, for which the mirror finishing cost was dominant, was reduced to one.
/ 3.

【0031】本実施例の薄肉円筒材用ロ−ラ・バニシン
グ装置は、基本的にセンタレス型であって、薄肉円筒材
をクランプおよび位置決めする必要がなく、総合的な自
動化を行う場合に、薄肉円筒材の供給機構を含めても容
易かつ簡略な信頼性の高いシステム構成が可能である。
The roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material according to the present embodiment is basically a centerless type, and does not need to clamp and position the thin-walled cylindrical material. An easy and simple system configuration with high reliability is possible even if the supply mechanism of the cylindrical material is included.

【0032】[0032]

【考案の効果】本考案の薄肉円筒材用ローラ・バニシン
グ装置においては、従来加工困難であった複写機ドラム
やビデオガイドローラ等、薄肉で口径の比較的大きな薄
肉円筒材の外円筒面について、加工後の真円度に悪影響
を与えることなく、表面凹凸の塑性変形に必要な加工圧
を確保して均一なローラ・バニシング加工を遂行でき、
鏡面が得られる。
[Effects of the Invention] In the roller burnishing apparatus for thin-walled cylindrical materials of the present invention, the outer cylindrical surface of a thin-walled, relatively large-diameter thin-walled cylindrical material, such as a copying machine drum or a video guide roller, which has been difficult to process in the past. Without adversely affecting the roundness after processing, it is possible to secure the processing pressure necessary for plastic deformation of surface irregularities and perform uniform roller burnishing processing,
A mirror surface is obtained.

【0033】本考案の薄肉円筒材用ロ−ラ・バニシング
装置においては、従来同様、薄肉円筒材の特別なチャッ
ク機構や送り機構が不必要であって、素材の着脱しろに
相当する材料が節約されるとともに、着脱操作の不必要
な作業効率の高いワンパス加工はそのまま維持される。
In the roller burnishing device for thin-walled cylindrical material of the present invention, a special chuck mechanism and a feeding mechanism for thin-walled cylindrical material are unnecessary as in the conventional case, and the material corresponding to the attachment / detachment of the material is saved. At the same time, the one-pass processing with high work efficiency which does not require the attaching / detaching operation is maintained as it is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例の薄肉円筒材用ローラ・バニシング装置
の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material according to an embodiment.

【図2】図1の薄肉円筒材用ローラ・バニシング装置に
おけるローラ配置の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of a roller arrangement in the roller burnishing device for a thin cylindrical member of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ローラ 2 マンドレル・ヘッド 3 フレーム 4 テフロンガイド 5 ガイド 6 シンブル 7 ブッシュ 9 スラストリング 10 複合形針状コロ軸受 11 アジャストリング 12 ネジ 13 ロックナット 14 ストップリング 15 ステム 16 ネジ孔 17 フランジ 18 オイルシール 19 プーリ 20 UナットDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roller 2 Mandrel head 3 Frame 4 Teflon guide 5 Guide 6 Thimble 7 Bush 9 Thrust ring 10 Composite needle roller bearing 11 Adjust ring 12 Screw 13 Lock nut 14 Stop ring 15 Stem 16 Screw hole 17 Flange 18 Oil seal 19 Pulley 20 U nut

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 薄肉円筒材の被加工面に沿った円周上に
所定のリード角度を持たせて配列した複数のローラと、
該ローラのガイド面を形成したマンドレル・ヘッドと、
該ガイド面上でローラを軸方向および周方向に束縛する
フレーム部材と、マンドレル・ヘッドに対してフレーム
部材を相対回転させる駆動手段と、からなるローラ・バ
ニシング装置において、空芯状態のまま前記薄肉円筒材
の外円筒面をローラ・バニシング加工するものであっ
て、前記ローラとして、加工時に前記薄肉円筒材の弾性
変形強度よりも低い個々の付勢荷重で前記外円筒面をほ
ぼ均等に押圧して転動する奇数本の小径ローラを前記円
周上にほぼ等間隔に配置したことを特徴とする薄肉円筒
材用ローラ・バニシング装置。
A plurality of rollers arranged at a predetermined lead angle on a circumference along a processing surface of a thin cylindrical material;
A mandrel head forming a guide surface of the roller,
A roller burnishing apparatus comprising: a frame member for binding rollers in the axial direction and the circumferential direction on the guide surface; and driving means for relatively rotating the frame member with respect to the mandrel head . Roller burnishing the outer cylindrical surface of the cylindrical material, wherein the roller substantially uniformly presses the outer cylindrical surface with an individual biasing load lower than the elastic deformation strength of the thin-walled cylindrical material during processing. A roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material, wherein an odd number of small-diameter rollers which roll by rolling are arranged at substantially equal intervals on the circumference.
【請求項2】 請求項1のローラ・バニシング装置にお
いて、前記各ローラの被加工物挿入側の肩部分にローラ
最大半径以上のRを形成したことを特徴とする薄肉円筒
材用ローラ・バニシング装置。
2. A roller burnishing apparatus for a thin-walled cylindrical material according to claim 1, wherein an R having a radius equal to or greater than a maximum radius of the roller is formed at a shoulder portion of each roller on a workpiece insertion side. .
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