JP3158872U

JP3158872U - 研削砥石ユニット

Info

Publication number: JP3158872U
Application number: JP2010000874U
Authority: JP
Inventors: 伊藤　幸男; 伊藤　　幸男; 茂實進藤
Original assignee: 株式会社ナサダ
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2020-01-25

Abstract

【課題】小径砥石や小径バフによるワークの凹面研削・バフ磨き時に主軸頭に干渉せず、砥石やバフの加工点を多量の高圧冷却液及びクーラント液で浸漬状態として冷却効果と切粉処理を高めた研削砥石ユニットを提供する。【解決手段】工作機械の主軸Ｓに装着され、該主軸の軸心方向と平行するとともに主軸頭ＳＵの外壁よりもワークＢの加工面側へ突出させた位置に砥石軸１１を配置し、該砥石軸に装備した研削ホイールＨ１を上記主軸回転で回転駆動し、上記研削ホイールの外周空間の周辺を包囲する包囲体を配置し、上記包囲体内に冷却流体Ｋを噴出させて加工点を浸漬状態とする噴射ノズルを包囲体に配置した研削砥石ユニットＫＵとする。【選択図】図１

Description

本考案は、研削砥石ユニットに係わり、特に、小径砥石や小径バフによるワークの凹面研削・バフ磨き時に主軸頭に干渉せず、且つ、この砥石やバフの加工点を多量の高圧冷却液及び冷却液で浸漬状態として冷却効果と切粉処理を高め、使用済の高圧冷却液及冷却液を回収・再利用を可能とした研削砥石ユニットを提供するものである。

近年、例えば、航空機による国際的な物流増大に対応する事と、対地球環境向上を図るための低燃費性の要求が高まり、航空機のジェットエンジンの軽量化と燃費改善が図られている。その具体的方策として、ジェットエンジンの２基化や小型化、更には、タービンブレードの薄肉化、長尺タービンブレード等で対応している。特に、三次元曲面からなるタービンブレードの薄肉化や長尺タービンブレードには、高精度な研削技術が必須になっている。しかしながら、従来の研削方法では、冷却水を研削ホイールの表面に噴射して表面の水冷と切粉・塵埃除去するものが一般的に知られている。

上記特に、三次元曲面からなるタービンブレードの薄肉化や長尺タービンブレードの翼面（凹面及び凸面）のミガキ作業は、バフやベルトサンダーマシンによる手作業に全面的に依存しているのが現状である。この為に、作業者の熟練度による品質のバラツキ（寸法の長短による加工精度のバラツキ、摩擦焼けの有無、加工能率の高低等）や多量生産に不向きであり、生産性が低い。更に、バフやベルトサンダーに目詰まりを早期に起こし、安定した研削仕上げが保証されず、生産性と品質が保証され難い。

そこで、研磨ホイールの研磨面に付着する研磨屑を高い原料除去率で除去するクリープ研削処理を達成させるべくした（高速研磨装置）が提供されている。その構成は、薄板切断加工機を対象とし、多孔性の研磨ホイールと、研磨ホイールを取付けると共に毎秒８０ｍにまで達する周速で研磨ホイールを回転させる機械と、高圧で噴出する冷却剤を実質的に加工点に先立つ研磨ホイールの周縁の照準点に方向付ける少なくとも１つのノズル手段を有する高圧冷却剤供給システムと、を備えた高速研磨装置である。上記ノズル手段は、冷却剤の噴射を、実質的に放射方向に研磨ホイールの周の照準点に方向付けるようになし、また、ノズル手段は、研磨ホイールの周の照準点を、加工点に約３０ｍｍから４０ｍｍ先立つ距離に向けられており、また、冷却剤ノズル手段は、加工点に対して相対的に冷却剤噴射照準点を再位置決めするために、機械のスピンドル軸周りに回転可能である（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−２５４３２４号公報

上記研削ホイールの研削面に付着する研削屑を高い原料除去率で除去するクリープ研削処理を達成させるべくした（高速研磨装置）では、冷却水・ク−ラントが砥石の高速回転に伴い形成される外周の空気層により跳ね飛ばされ、砥石の目詰まり除去とワーク冷却が十分にできない。重研削では、ワークの研削焼けが発生し易いという問題が解決されていない。

更に、三次元曲面からなるタービンブレードの内周面を薄肉切削加工するとともに、薄肉切削加工された内周面を高精度に研削加工するに際して、タービンブレードの内周面を高精度に研削加工する研削砥石は、必然的に小径砥石となり、この砥石に対する冷却水・クーラントが砥石の高速回転に伴い形成される外周の空気層により跳ね飛ばされ、砥石の目詰まり除去とワーク冷却が十分にできず、また、ワーク表面に研削屑が堆積してワークの研削焼けが発生し易いという問題が解決されていない。

本考案は、上記三次元曲面からなるタービンブレードの特に内周面や外周面に対する研削加工ユニットにおいて、この研削砥石（研削ホイール）への冷却水の噴射方法における問題点に鑑みてなされたものである。特に、小径砥石や小径バフによるワークの凹面研削・バフ磨き時に主軸頭に干渉せず、且つ、この砥石やバフの加工点を多量の高圧冷却液及び冷却液で浸漬状態として冷却効果と切粉処理を高め、使用済の高圧冷却液及冷却液を回収・再利用を可能とした研削砥石ユニットを提供するものである。

上記目的を達成するべく、本考案の請求項１による研削砥石ユニットは、工作機械の主軸頭の主軸に装着され、該主軸の軸心方向と平行するとともに主軸頭の外壁よりもワークの被研削面側へ突出させた位置に砥石軸を配置し、該砥石軸に研削ホイールを装備するとともに上記主軸回転で砥石軸を回転駆動し、上記研削ホイールの外周空間の周辺を包囲する包囲体を配置し、上記包囲体内に冷却液を噴出させて加工点を浸漬状態とする高圧噴射ノズルを包囲体に配置したことを特徴とする。

本考案の請求項２による研削砥石ユニットは、工作機械の主軸頭の主軸に装着され、該主軸の軸心方向と直交するとともに主軸頭の外壁よりもワークの被研削面側へ突出させた位置に砥石軸を配置し、該砥石軸に研削ホイールを装備するとともに上記主軸回転で砥石軸を回転駆動し、上記研削ホイールの外周空間の周辺を包囲する包囲体を配置し、上記包囲体内に冷却液を噴出させて加工点を浸漬状態とする高圧噴射ノズルを包囲体に配置したことを特徴とする。

また、本考案の請求項３の研削砥石ユニットは、請求項１または２記載の研削ホイールにおいて、上記研削ホイールは、環状基台の外周面に環状砥石を装着し環状基台の内周面に砥石軸との軸受が設けられ、上記砥石軸と上記環状基台の外周面間を貫く連絡孔が穿かれ、上記砥石軸の軸芯に穿かれた通路孔から環状砥石の内周面へ高圧冷却液を供給可能としたことを特徴とする。

また、本考案の請求項４の研削砥石ユニットは、請求項１または２記載の研削砥石ユニットにおいて、上記研削ホイールは、環状基台の外周面に円形の磨きバフを装着し環状基台の内周面に砥石軸との軸受が設けられ、上記砥石軸と上記環状基台の外周面間を貫く連絡孔が穿かれ、上記砥石軸の軸芯に穿かれた通路孔から磨きバフの内周面へ高圧冷却液を供給可能としたことを特徴とする。

本考案の研削砥石ユニットによると、
（１）、同時５軸旋盤横型マシニングセンターとなる工作機械の主軸に装着される研削砥石ユニットは、該主軸の軸心方向と平行または直交する砥石軸に研削ホイールが装備され、砥石軸の回転は主軸回転で駆動されるから、立型工作機械や横型工作機械の主軸に簡潔に研削砥石ユニットが装着でき、更に、三次元曲面からなるタービンブレード等の曲率半径の小さな凹面及び凸面を切削加工から研削加工・バフ仕上げまでワンチャッキングで連続加工できる。
（２）、上記研削ホイールは、この研削ホイールの外周空間を包囲体で包囲し、この包囲体内に噴射ノズルを備え、これから冷却流体を大量に噴出させて加工点を浸漬状態とするから、砥石・ワーク研削面の高能率な冷却効果が期待でき、更に、砥石の目詰まり防止やワークの研削焼け防止効果が期待できる。
（３）、また、研削ホイールに包囲体を設けたから、研削面の周辺に多量に噴射される冷却液によるウオータールーム雰囲気が形成され、ワークの研削焼け防止効果が相乗的に発揮でき、超高能率・重研削と連続無人加工ができる。
（４）、上記研削ホイールは、環状基台の外周面に環状砥石を装着し環状基台の内周面が砥石軸に嵌着され、上記砥石軸と上記環状基台の外周面間を貫く連絡孔が穿かれ、上記砥石軸の軸芯に穿かれた通路孔から連絡孔を介して環状砥石の内周面へ高圧冷却液が供給できる。また、上記研削ホイールは、高圧冷却液の高圧噴出に相俟って、環状砥石の高速回転による遠心力で環状砥石内から砥石外周面へ噴出されるから、砥石及び被研削面をダイレクトに高圧冷却液により効率良く浄化冷却でき、また、冷却液の噴出は、ワークとの研削面（特に、凹面）に停滞・付着する研削塵の高能率な排除効果が期待できる。
（５）、三次元曲面からなるタービンブレードの研削加工は、同時５軸旋盤横型マシニングセンターとなる工作機械の主軸に装着された研削砥石ユニットにより、三次元曲面からなる小さな曲率半径の凹面及び凸面の研削加工において、ワークが主軸頭に干渉することなく研削加工でき、且つ、高圧冷却液の噴出により砥石内に堆積する研削塵を吹き飛ばして砥石の目詰まり防止効果と砥石による冷却液のフィルター効果、ワークの研削焼け防止効果が相乗的に発揮でき、ワークの品質が飛躍的に向上する。
（６）、また、旋回保持具に支持されたワークは、冷却液の大流量噴射で水中に浸漬状態となり、水没研削及びバフ磨き加工時に加工熱が抑止され、切粉・粉塵がワーク内壁面や砥石外周面に付着せず、使用済の切粉・粉塵の排出・運搬がなされて実質的にチップコンベアの機能を発揮できる。更に、一度利用された高圧冷却液が浄化されて再利用（リサイクル）されて廃液の排出量が激減でき環境保全が果たせる。
（７）、マシニングセンター・旋盤等の加工機に適用できて汎用性が高く、しかも簡単な操作性と装置の低廉化（数千万円前後に抑えられる）ができる。

本考案の第１の実施の形態の研削砥石ユニットを備えた同時５軸旋盤横型マシニングセンターの正面図である。本考案の第１の実施の形態で、研削砥石ユニットの斜視図である。本考案の第１の実施の形態で、研削砥石ユニットの断面図である。本考案の第１の実施の形態で、研削砥石ユニットの側面図である。本考案の第１の実施の形態で、研削砥石ユニットの断面図と側面図である。本考案の第２の実施の形態で、研削砥石ユニットの断面図である。本考案の第２の実施の形態で、研削砥石ユニットの側面図である。本考案の第１の実施の形態で、研削砥石ユニットの作用図である。本考案の第１の実施の形態で、研削砥石ユニットの作用図である。本考案の第２の実施の形態の研削砥石ユニットを備えた同時５軸旋盤立型マシニングセンターの正面図である。本考案の第３の実施の形態で、研削砥石ユニットの斜視図である。本考案の第３の実施の形態で、研削ホイールの断面図である。本考案の第３の実施の形態で、研削ホイールの側面図である。

以下、図１乃至図１３を参照して本考案の各実施の形態を順次に説明する。

本考案の第１の実施の形態となる研削砥石ユニットを備えた研削加工装置となる同時５軸旋盤横型マシニングセンターは、図１〜図５に示す。先ず、図１に示す第１の実施の形態となる同時５軸旋盤横型マシニングセンター（工作機械）１００において、ベース１０のテーブル１２上の左右位置には、一対の旋回保持具１３，１４を備えている。この旋回保持具１３は、旋回チャックであり、駆動部ＤＫからの回転トルクを得て任意角度に割出旋回されてその回転角度が制御される。これがタービンブレードＢ等の両端部Ｂ１，Ｂ２をチャッキングＣ１，Ｃ２により支持している。旋回保持具１４は、消極的又は積極的に旋回保持具１３の旋回駆動に同期して旋回される。上記同時５軸旋盤横型マシニングセンター１００は、上部横フレーム（横梁）Ｆに、駆動モータＭ１と変速機Ｇと主軸Ｓを備える主軸頭ユニットＳＵを備えている。上記主軸頭ユニットＳＵは、図示しないが上部横フレーム（横梁）Ｆ上を左右方向（タービンブレードＢの両端部Ｂ１，Ｂ２の方向に一致）に制御モータにより送り制御される。

上記同時５軸旋盤横型マシニングセンター１００の主軸頭ユニットＳＵの主軸Ｓには、第１の実施の形態となる研削砥石ユニットＫＵが装着されている。その装着構成は、図２と図３に示すように、主軸Ｓのテーパー穴Ｓ１に挿入するテーパーシャンク１６を把持するとともに、主軸Ｓのキー１５にキー溝１７を係着する。上記研削砥石ユニットＫＵを回転不能とすべく、係止棒１２を主軸頭ユニットＳＵの前面に開けた係止穴１３に挿入させるとともに、主軸Ｓのテーパー穴Ｓ１に挿入するテーパーシャンク１６を主軸と一体に回転駆動する。上記研削砥石ユニットＫＵの構成は、主軸Ｓの軸心方向Ｏに直結する駆動軸Ｄと平行する砥石軸１１に研削ホイールＨ１を装備し主軸回転で砥石軸１１を回転駆動するものである。具体的には、枠体２０の上部２０Ａに軸受環２０Ｂを備え、この中心孔内の軸受Ｂ０でテーパーシャンク１６の駆動軸Ｄを回転可能に支持している。上記研削砥石ユニットＫＵを回転不能とする係止棒１２は、軸受環２０Ｂに付設されている。上記研削砥石ユニットＫＵにおける研削ホイールＨ１は、枠体２０の下部２０Ｃに二股のホルダー２０Ｄ，２０Ｅを備え、この長孔ｈに研削ホイールＨ１の保持筒２３がボルトＢ３，Ｂ４により調節可能に支持されている。上記研削ホイールＨ１の砥石軸１１は保持筒２３内に軸受Ｂ０で回転可能に支持され、先端に研削ホイールＨ１を備え、後端にプーリ２５を備えている。

しかして、上記主軸Ｓからの回転トルクは、主軸に直結する駆動軸Ｄ上のプーリ２４と砥石軸１１上のプーリ２５間がベルト２６で繋がれて研削ホイールＨ１に伝達される。尚、枠体２０の下部２０Ｃには、研削ホイールＨ１を上側から包囲する包囲体２７が付設され、研削ホイールＨ１の下側のみを露出させ、タービンブレード等の三次元曲面からなる曲率半径の小さな凹面ａ及び凸面ｂに研削ホイールＨ１の下端面が面接触する関係をなしている。この研削砥石ユニットＫＵの特徴は、研削ホイールＨ１が反テーパーシャンク１６側となり、タービンブレードＢと研削砥石ユニットＫＵとの接触干渉を防止できるメリットが望める。即ち、図５（ａ）（ｂ）に示すように、主軸頭ユニットＳＵの主軸Ｓの軸心方向Ｏから下方に位置する砥石軸１１に研削ホイールＨ１を備え、この下側の研削面がタービンブレードＢの曲率半径の小さな凹面ａ及び凸面ｂに接触するも、タービンブレードＢと研削砥石ユニットＫＵや主軸頭ユニットＳＵ・主軸Ｓとの接触干渉が解消される。

上記第１の実施の形態の研削砥石ユニットＫＵを設計変更した第２の実施の形態の研削砥石ユニットＫＵ２の構成を、図６と図７で説明する。主な変更点は、砥石軸１１上のプーリ２５と研削ホイールＨ１との配置を逆配置とし、包囲体２７も研削ホイールＨ１側としたものである。その他の構成は、上記第１の実施の形態の研削砥石ユニットＫＵと同一に付き、同一符号を附して説明を省略する。この研削砥石ユニットＫＵ２の特徴は、研削ホイールＨ１がテーパーシャンク１６側となり、研削加圧に対して大きな剛性が得られるメリットが望める。

上記研削砥石ユニットＫＵ及び研削砥石ユニットＫＵ２に備える研削ホイールＨ１は、図３と図８に示すように、環状基台１の外周面に環状砥石２を装着し環状基台１の内周面が砥石軸１１に嵌着され、上記砥石軸１１と上記環状基台１の外周面間を貫く連絡孔が穿かれ、上記砥石軸１１の軸芯に穿かれた通路孔から環状砥石２の内周面へ約７メガパスカル相当の高圧冷却液Ｋを、高圧供給ユニットＨＫから通路孔ｈ０の尾端に設けた継手管Ｊから供給可能としたものである。上記高圧冷却液Ｋは、環状砥石２の内周面２Ａへ約７メガパスカル相当の高圧で噴入されると、流通性のある環状砥石２の粒子間の隙間を通って外周面２Ｂから外部へ噴出され、面接触しているタービンブレードＢの三次元曲面からなる凹面ａ又は凸面ｂに高圧冷却液Ｋが直接に噴射提供される。また、上記環状砥石２の外周面２Ｂの噴射位置に高圧冷却流体Ｋを噴射させる高圧噴射ノズルＮを備えている。上記高圧噴射ノズルＮにも高圧供給ユニットＨＫから圧力及び流量制御弁Ｖを介して大量の高圧冷却流体Ｋが供給される。上記旋回保持具１３，１４の真下には、使用済の高圧冷却液Ｋを回収する冷却液回収タンク５０を備え、大量の使用済み冷却流体Ｋが冷却液回収タンク５０に溜められると、水流によりワークの冷却と切粉等の排除作用がなされる。更に、上記冷却液タンク５０中の使用済の冷却液Ｋ´は、浄化ユニット６０へ排出され、ここで浄化冷却液Ｋ０に浄化される。上記浄化ユニット６０からの浄化冷却液Ｋ０は、高圧供給ユニットＨＫに送り込まれ、ここで約７メガパスカル相当の圧力とした高圧冷却液Ｋとして、上記環状砥石の内周面へ供給され、また減圧されて噴射ノズルＮに大量に循環供給される。

本考案の第１の実施の形態となる研削砥石ユニットＫＵ及び研削砥石ユニットＫＵ２を備えた同時５軸旋盤横型マシニングセンター１００は、上記のように構成されており、以下のように作用する。先ず、図１に示すように、一対の旋回保持具１３，１４にタービンブレードＢが自動搬送装置（図示なし）により搬入され、両端部Ｂ１，Ｂ２をチャッキングＣ１，Ｃ２により支持され、駆動部ＤＫからの回転トルクを得て任意角度に割出旋回されてその回転角度が制御される。続いて、同時５軸旋盤横型マシニングセンター１００の主軸頭ユニットＳＵの主軸Ｓに、研削砥石ユニットＫＵ又は研削砥石ユニットＫＵ２が装着され、この砥石軸１１に研削ホイールＨ１が自動工具交換装置（図示なし）により装着される。

上記タービンブレードＢと研削ホイールＨ１の装着により、研削加工装置となる同時５軸旋盤横型マシニングセンター１００が自動運転される。先ず、図１に示すように、研削作業の自働制御は、一対の旋回保持具１３，１４に支持されたタービンブレードＢにおける凹面ａ又は凸面ｂを研削ホイールＨ１に対面させ、主軸頭ユニットＳＵの主軸Ｓを下降させて研削砥石ユニットＫＵ又は研削砥石ユニットＫＵ２に備える研削ホイールＨの下面、即ち、図３〜図５に示すように、環状砥石２の外周面２Ｂを凹面ａ又は凸面ｂに接近させる。続いて、研削ホイールＨ１の高速回転と、砥石軸１１の軸芯に穿かれた通路孔ｈ０から環状砥石２の内周面２Ａから外周面２Ｂに約７メガパスカル相当の高圧冷却液Ｋを、高圧冷却液供給装置ＨＫから供給させる。しかして、更に、図８に示すように、上記高圧冷却流体Ｋは、研削ホイールＨ１及び面接触しているタービンブレードＢの三次元曲面からなる凹面ａ又は凸面ｂに高圧冷却液Ｋが直接に噴射提供される。更に、環状砥石２の外周面２Ｂに噴射ノズルＮから大量の冷却流体Ｋ１が噴射され、ワークの研削面及び周辺が大量の冷却流体Ｋ１でウオータールーム雰囲気の浸漬状態となる。

この状態にて、同時５軸旋盤横型マシニングセンター１００の五軸制御により、一対の旋回保持具１３，１４の旋回制御でタービンブレードＢの三次元曲面からなる凹面ａ又は凸面は、主軸頭ユニットＳＵの送り制御と研削砥石ユニットＫＵ又は研削砥石ユニットＫＵ２の昇降制御とが総合的に行われて、タービンブレードＢの三次元曲面からなる凹面ａ又は凸面の研削加工が自動運転される。その詳細は、図９に示すように、先ず、環状砥石２の外周面２ＢをタービンブレードＢの凹面ａに接触させて高速回転させ、研削加工を開始する。これと同時に、旋回保持具１３，１４の旋回制御（時計方向への旋回制御）によるタービンブレードＢの旋回制御と、研削砥石ユニットＫＵ又は研削砥石ユニットＫＵ２の昇降制御と、左右の移動制御により、凹面ａから凸面へと研削加工進められ、１回転で全周囲が１回目の研削加工が行われる。続いて、２回転目の旋回制御が行われて、２回目の研削加工が行われる。上記凹面ａと凸面ｂと両端縁の研削が繰り返され、所定精度の研削が行われたところで終了となる。続いて、研削ホイールＨ１をバフ円板に自働交換され、同様に凹面ａと凸面ｂと両端縁の全周面がバフ磨きされる。尚、背面（凸面）は大径砥石又はバフに自働交換されて行うと効率的になる。

上記研削時に、上記環状砥石２は、多孔質の砥石粉を焼結又は接着させたものであれば、環状砥石２の内周面２Ａに供給された高圧冷却液Ｋを容易に通過させ、外周面２Ｂから凹面ａ又は凸面ｂに高圧冷却液Ｋが直接的に効率よく冷却するとともに、環状砥石２内の高圧冷却液Ｋに混入する僅かな塵・埃等を濾過するフィルター効果を発揮するものである。

更に、高圧冷却液Ｋは、図８に示すように、包囲体２７に配置した噴射ノズルＮにも高圧冷却液供給装置ＨＫから圧力及び流量制御弁Ｖで減圧された大量の冷却液Ｋ１が供給され、研削ホイールＨ１の外周面を浸漬状態として冷却作用・切粉の排出作用を確保する。

更に、上記旋回保持具１３，１４の真下には、使用済の冷却液Ｋを回収する冷却液回収タンク５０を備え、ここに集められた冷却液Ｋ´は、切粉や塵埃・研削屑を伴って浄化ユニット６０へ排出され、ここで浄化冷却液Ｋ０に浄化される。上記浄化ユニット６０からの浄化冷却液Ｋ０は、高圧供給ユニットＨＫに送り込まれ、ここで約７メガパスカル相当の圧力とした高圧冷却液Ｋとして、上記環状砥石の内周面へ供給され、且つ、流量制御弁Ｖで減圧された大量の冷却液が噴射ノズルＮにも供給され、再利用（リサイクル）される。

しかして、包囲体２７内には、この中に閉じ込められた多量の冷却液Ｋ１が創る噴霧状態により、環状砥石２の目詰まり除去による被研削面ワークＢの被研削面ａ，ｂの発熱抑制効果の増大と酸化抑制効果の増大が図られる。引き続き、バフ仕上げするには、自動搬送装置（図示なし）により、研削ホイールＨ１がバフと自働交換され、同様なミガキ自動運転によりバフ作業される。

本考案の第１の実施の形態となる同時５軸旋盤横型マシニングセンターに備える研削砥石ユニットＫＵ及び研削砥石ユニットＫＵ２は、下記の効果を奏する。
（１）、同時５軸旋盤横型マシニングセンターとなる工作機械の主軸に装着される研削砥石ユニットは、該主軸の軸心方向と平行または直交する砥石軸に研削ホイールが装備され、砥石軸の回転は主軸回転で駆動されるから、立型工作機械や横型工作機械の主軸に簡潔に研削砥石ユニットが装着でき、更に、三次元曲面からなるタービンブレード等の曲率半径の小さな凹面及び凸面を切削加工から研削加工・バフ仕上げまでワンチャッキングで連続加工できる。
（２）、上記研削ホイールは、この研削ホイールの外周空間を包囲体で包囲し、この包囲体内に噴射ノズルから冷却流体を大量に噴出させて加工点やワーク全体を浸漬状態とするから、砥石・ワーク研削面の高能率な冷却効果が期待でき、更に、砥石の目詰まり防止やワークの研削焼け防止効果が期待できる。
（３）、また、研削ホイールに包囲体を設けたから、研削面の周辺に多量に噴射される冷却液によるウオータールーム雰囲気が形成され、ワークの研削焼け防止効果が相乗的に発揮でき、超高能率・重研削と連続無人加工ができる。
（４）、上記研削ホイールは、環状基台の外周面に環状砥石を装着し環状基台の内周面が砥石軸に嵌着され、上記砥石軸と上記環状基台の外周面間を貫く連絡孔が穿かれ、上記砥石軸の軸芯に穿かれた通路孔から連絡孔を介して環状砥石の内周面へ高圧冷却液が供給できる。また、上記研削ホイールは、高圧冷却液の高圧噴出に相俟って、環状砥石の高速回転による遠心力で環状砥石内から砥石外周面へ噴出されるから、砥石及び被研削面をダイレクトに高圧冷却液により効率良く浄化冷却でき、また、冷却液の噴出は、ワークとの研削面（特に、凹面）に停滞・付着する研削塵の高能率な排除効果が期待できる。
（５）、三次元曲面からなるタービンブレードの研削加工は、同時５軸旋盤横型マシニングセンターとなる工作機械の主軸に装着された研削砥石ユニットにより、三次元曲面からなる小さな曲率半径の凹面及び凸面の研削加工において、ワークが主軸頭に干渉することなく研削加工でき、且つ、高圧冷却液の噴出により砥石内に堆積する研削塵を吹き飛ばして砥石の目詰まり防止効果と砥石による冷却液のフィルター効果、ワークの研削焼け防止効果が相乗的に発揮でき、ワークの品質が飛躍的に向上する。
（６）、また、旋回保持具に支持されたワークは、冷却液の大流量噴射で水中に浸漬状態となり、水没研削及びバフ磨き加工時に加工熱が抑止され、切粉・粉塵がワーク内壁面や砥石外周面に付着せず、使用済の切粉・粉塵の排出・運搬がなされて実質的にチップコンベアの機能を発揮できる。更に、一度利用された高圧冷却液が浄化されて再利用（リサイクル）されて廃液の排出量が激減でき環境保全が果たせる。
（７）、マシニングセンター・旋盤等の加工機に適用できて汎用性が高く、しかも簡単な操作性と装置の低廉化（数千万円前後に抑えられる）ができる。

本考案は上記研削加工装置となる同時５軸旋盤横型マシニングセンター１００に限定されず、同時５軸旋盤立型マシニングセンター２００を対象とすることができる。図１０〜図１３において、その構成を説明する。同時５軸旋盤立て型マシニングセンター（工作機械）２００において、ベース１０のテーブル１２上の左右位置には、一対の旋回保持具１３，１４を備え、尚、旋回保持具１３は、旋回チャックであり、駆動部Ｋからの回転トルクを得て任意角度に割出旋回されてその回転角度が制御される。これがタービンブレードＢ等の両端部Ｂ１，Ｂ２をチャッキングＣ１，Ｃ２により支持している。旋回保持具１４は、消極的又は積極的に旋回保持具１３の旋回駆動に同期して旋回される。上記同時５軸旋盤立型マシニングセンター２００は、上部横フレーム（横梁）Ｆに、駆動モータＭ１と変速機Ｇと垂直姿勢の主軸Ｓを備える主軸頭ユニットＳＵ２を備えている。上記主軸頭ユニットＳＵ２は、図示しないが上部横フレーム（横梁）Ｆ上を左右方向（タービンブレードＢの両端部Ｂ１，Ｂ２の方向に一致）に送りモータにより送り制御される。

上記主軸頭ユニットＳＵ２の主軸Ｓには、第３の実施の形態となる研削砥石ユニットＫＵ３が装着されている。その装着構成は、主軸Ｓのテーパー穴Ｓ１に挿入するテーパーシャンク１６を把持するとともに、主軸Ｓのキー１５にキー溝１７を係着する。上記研削砥石ユニットＫＵ３を回転不能とすべく、係止棒２２を主軸頭ユニットＳＵ２の前面に開けた係止穴２３に挿入させるとともに、主軸Ｓのテーパー穴Ｓ１に挿入するテーパーシャンク１６を主軸と一体に回転駆動する。上記研削砥石ユニットＫＵ３の構成は、主軸Ｓの軸心方向Ｏに直結する駆動軸Ｄと直交する中間軸ＥとをベベルギアＧ１，Ｇ１を介してこれに平行する砥石軸１１に研削ホイールＨ１を装備し、主軸回転で主軸Ｓに直交する砥石軸１１を回転駆動するものである。具体的には、枠体２０の上部２０Ａに軸受環２０Ｂを備え、この中心孔内の軸受Ｂ０でテーパーシャンク１６の駆動軸Ｄを回転可能に支持している。上記研削砥石ユニットＫＵ３を回転不能とする係止棒２２は、軸受環２０Ｂに付設されている。

上記研削砥石ユニットＫＵ３における研削ホイールＨ１は、枠体２０の下部２０Ｂに二股のホルダー２０Ｃ，２０Ｄを備え、この長孔ｈに研削ホイールＨ１の保持筒２３がボルトＢにより調節可能に支持されている。上記研削ホイールＨ１の砥石軸１１は保持筒２３内に軸受Ｂ０で回転可能に支持され、先端に研削ホイールＨ１を備え、後端にプーリ２５を備えている。しかして、上記主軸Ｓからの回転トルクは、主軸に直結する駆動軸Ｄ上のプーリ２４と砥石軸１１上のプーリ２５間がベルト２６で繋がれて研削ホイールＨ１に伝達される。尚、枠体２０の下部２０Ｂには、研削ホイールＨ１を上側から包囲する包囲体２７が付設され、研削ホイールＨ１の下側のみを露出させ、タービンブレードＢ等の三次元曲面からなる曲率半径の小さな凹面ａ及び凸面ｂに研削ホイールＨ１の環状砥石２の下端面２Ｂが面接触する関係をなしている。この研削砥石ユニットＫＵ３の特徴は、研削ホイールＨ１がテーパーシャンク１６側となり、しかも、テーパーシャンクの中心軸線Ｏ１の延長線上にあるから、剛性が高く、プログラミングも容易で、タービンブレードと研削砥石ユニットＫＵ３との接触干渉を防止できるメリットが望める。

本考案の第１の実施の形態となる研削砥石ユニットＫＵ及び研削砥石ユニットＫＵ２を備えた第２の実施の形態の同時５軸旋盤立型マシニングセンター２００は、上記のように構成されており、上記同時５軸旋盤横型マシニングセンター１００と同様の作用・効果を呈するから説明を省略する。特に、同時５軸旋盤立型マシニングセンター２００は、主軸頭ユニットＳＵ３の研削ボイールＨ１が主軸Ｓから遠く離れているから、タービンブレードＢと研削砥石ユニットＫＵ３との接触干渉を防止できるメリットがある。

本考案は、その対象物を航空機のジェットエンジンや発電機に使用されているタービンブレードの薄板状の被加工物を対象の実施例で説明したものであるが、様々な平面状や三次元曲面となる被加工物を対象としたワークの研削加工の適用が可能である。

１環状基台
１Ａ内周面
１Ｂ外周面
１Ｇ通路
２環状砥石
２Ａ内周面
２Ｂ外周面
２Ｃ通孔
２Ｆ両側面
２Ｇ通路
１１砥石軸
１２テーブル
１３，１４旋回保持具
２０枠体
２７包囲体
５０冷却液回収タンク
６０浄化ユニット
１００同時５軸旋盤横型マシニングセンター
２００同時５軸旋盤立型マシニングセンター
Ｂ被研削面ワーク（タービンブレード）
ａ凹面
ｂ凸面
Ｃ１，Ｃ２チャッキング
Ｄ駆動軸
ＤＫ駆動部
Ｇ変速機
Ｆ上部横フレーム（横梁）
Ｎ高圧噴射ノズル
Ｈ１研削ホイール
ＨＫ高圧供給ユニット
Ｋ高圧冷却液
Ｋ１冷却液
Ｋ´ 冷却液
Ｋ０浄化冷却液
ＫＵ，ＫＵ２，ＫＵ３研削砥石ユニット
Ｍ１駆動モータ
ＳＵ〜ＳＵ２主軸頭ユニット
Ｓ主軸
Ｖ圧力及び流量制御弁
ＷＢ浸漬状態

Claims

工作機械の主軸頭の主軸に装着され、該主軸の軸心方向と平行するとともに主軸頭の外壁よりもワークの被研削面側へ突出させた位置に砥石軸を配置し、該砥石軸に研削ホイールを装備するとともに上記主軸回転で砥石軸を回転駆動し、上記研削ホイールの外周空間の周辺を包囲する包囲体を配置し、上記包囲体内に冷却液を噴出させて加工点を浸漬状態とする噴射ノズルを包囲体に配置したことを特徴とする研削砥石ユニット。
工作機械の主軸頭の主軸に装着され、該主軸の軸心方向と直交するとともに主軸頭の外壁よりもワークの被研削面側へ突出させた位置に砥石軸を配置し、該砥石軸に研削ホイールを装備するとともに上記主軸回転で砥石軸を回転駆動し、上記研削ホイールの外周空間の周辺を包囲する包囲体を配置し、上記包囲体内に冷却液を噴出させて加工点を浸漬状態とする噴射ノズルを包囲体に配置したことを特徴とする研削砥石ユニット。
上記研削ホイールは、環状基台の外周面に環状砥石を装着し環状基台の内周面に砥石軸との軸受が設けられ、上記砥石軸と上記環状基台の外周面間を貫く連絡孔が穿かれ、上記砥石軸の軸芯に穿かれた通路孔から環状砥石の内周面へ高圧冷却液を供給可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の研削砥石ユニット。
上記研削ホイールは、環状基台の外周面に円形の磨きバフを装着し環状基台の内周面に砥石軸との軸受が設けられ、上記砥石軸と上記環状基台の外周面間を貫く連絡孔が穿かれ、上記砥石軸の軸芯に穿かれた通路孔から磨きバフの内周面へ高圧冷却液を供給可能としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の研削砥石ユニット。