JP4090153B2 - 円筒状工作物の外周面研削装置および研削方法 - Google Patents

円筒状工作物の外周面研削装置および研削方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状工作物の外周面研削装置および研削方法に関し、さらに詳細には、円環状砥石面を有するカップ型砥石車により円筒状工作物の外周面に精密仕上げを施すための研削技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
円筒状工作物(以下、ワークと称する)の外周面の精密仕上げには、研削盤や研磨加工機による研削・研磨加工が一般に用いられており、例えば、ワークを回転支持するとともに、このワークの円筒外周面に高速回転する砥石車を当接させて、研削加工する方法が採られる。
【0003】
従来のこの種の円筒状工作物の外周面研削装置としては、例えば図10に示すようないわゆる円筒研削装置が一般的である。
【0004】
ここで図示されるワークWは、その外周面Waの全域または一部の領域に精密仕上げが必要とされる円筒外周面とされている。
【0005】
上記円筒研削装置は、ワークWを支持回転するとともに、この回転するワークWの外周面Waに対して、高速回転する砥石車aの円筒状の砥石面bを当接させて、この外周面Waに精密な研削加工仕上げを施すことができる。
【0006】
ここで、図10(a) は、ワークWの外周面の一部に突起部を形成しないワークWに対する研削に際してのワークWと砥石車aの作動配置関係を示し、図10(b) は、外周面Waの一部に突起部Wbを有するワークWに対する研削に際してのワークWと砥石車aの作動配置関係を示している。
【0007】
前者の外周面Waに突起部Wbを有さないワークWに対する研削に際しては、図10(a) の▲1▼に一点鎖線で示すように、高速回転する砥石車aを、ワークWの外周面Waに沿って旋回(回動)させることにより研削する。一方、外周面Waの一部に突起部Wbが形成されているワークWに対する研削に際しては、図10(b) の▲1▼に一点鎖線で示すように、砥石車aの外径砥石面bが突起部Wbと干渉しない範囲で、上記砥石車aを、ワークWの外周面Waに沿って往復回動させることにより研削する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなワークWの外周面Waについて、より高い精度の研削が要求される場合、計測・機械制御のほかに加工精度に大きく影響を与える因子として、研削時に生じる加工熱や加工力による砥石車aとワークWの支持部のたわみによる変形等も考慮する必要がある。
【0009】
つまり、実際に、ワークWの外周面Waを幅方向に対しストレート(断面直線状)に仕上げようとしても、上記加工熱や加工力の影響によって、加工後のワークWが冷えた状態では、外周面Waの幅方向中央部がわずかながら径方向へへこんだ中凹形状になる傾向がある(図10(a),(b) の▲2▼における凹み量hを参照)。
【0010】
ちなみに、この中凹形状のワークWを部品として、装置に組み込まれると、ワークの両端部はエッジロードが高く、これがため、油切れ等により、磨耗が生じたり、摺動相手にキズが生じたりすることから、製品寿命が短くなってしまう。このため、例えば転動体として使用されるようなワークWの場合は、外周面Waを幅方向の形状について、中凹形状となるよりも、微量の中凸形状とする方が好ましい。
【0011】
かかる場合に、ワークWの外周面Waの研削精度を向上させるためには、上記加工熱や加工力による変形によって生じる中凹形状の凹み量hを考慮して、この凹み量hに相当する量だけ予め幅方向に対しμmオーダあるいは0.1μmオーダで中凸形状に加工することにより加工精度の向上を果たすことができる。一方、ワークWの外周面について、加工熱や加工力による変形によって生じる中凹形状の凹み量hは、砥石車aおよびワークWの回転速度やワークWの形状、材質等の因子によって、変動するものである。
【0012】
しかしながら、上記のような、従来の一般的な円筒研削により、円筒外周面Waをその幅方向の形状について、加工熱や加工力による変形によって生じる中凹形状の凹み量hに相当する量だけ中凸形状に加工する場合、砥石車aやワークWの種類に応じて、その都度、砥石車aの砥石面形状を修正する必要がある。特に、数μmオーダの精密な研削である場合は、その信頼性を維持するために、精密な砥石修正や高価で複雑な機構のツルーイング装置が必要であるため、経済的かつ研削精度上の不具合が生じる。
【0013】
さらに、図10(b) に示すように、一部に突起部Wbを有するワークWの外周面a に精密研削を施す場合には、突起部Wb近傍への研削を可能とするために砥石車aの外径を小さくする必要があることから、砥石車aを高速回転させる必要がある等を理由に、加工精度および経済的な面での不具合が生じる。
【0014】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、カップ型砥石車を用いて、円筒状ワークの外周面を高精度にかつ効率良く仕上げることのできる研削技術を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の研削装置は、円筒状ワークの外周面を、このワークの長さ寸法よりも大きな内径を有する円環状砥石面を備えたカップ型砥石車により研削加工する研削装置であって、ワークを着脱可能に保持する回動駆動可能なワーク主軸と、基準位置において、上記ワーク主軸と直交する平面内にあって、上記カップ型砥石車を同軸状に装着する回動駆動可能な砥石軸と、上記砥石車が装着された上記砥石軸を、上記ワーク主軸に直交する方向へ切込み送りする切込み手段と、上記砥石車が装着された上記砥石軸の傾斜角度を、上記ワーク主軸に直交する平面内で調整する傾斜手段とを備えてなり、上記傾斜手段により上記砥石車の傾斜角度が調整されることにより、上記砥石車の円環状砥石面が上記ワークの外周面を所定の中凸形状に研削する構成とされていることを特徴とする
【0016】
好適な実施態様として、上記構成に加えて、上記ワーク主軸と同軸状に装着されたロータリドレッサと、このロータリドレッサおよび上記砥石車を上記ワーク主軸に平行な方向へ相対的に移動調整する砥石移動手段とを備えている。このロータリドレッサは、ワークの仕上がり形状に対応したプロフィールを有していることが好適である。
【0017】
また、本発明の外周面研削方法は、上記研削装置のように、円筒状ワークの外周面を、このワークの長さ寸法よりも大きな内径を有する円環状砥石面を備えたカップ型砥石車により円筒状ワークの外周面を研削する方法であって、上記砥石車の円環状砥石面に直交する円環状砥石面の後方から見た状態において、ワーク主軸に回転支持されたワークの回転軸を、上記砥石車の円環状砥石面の内径より内側となるように配置して、回転する上記砥石車を、上記円環状砥石面を上記ワークの外周面に当接させて切込み送りすることにより、上記ワークの外周面を中凸形状になるように研削することを特徴とする。
【0018】
好適な実施態様として、上記ワーク主軸に直交する平面内で上記砥石車の傾斜角度を調整することにより、上記中凸形状の中凸量を調整する。
【0019】
本発明の研削装置を用いて、例えば、回転支持するワークの回転軸を、砥石車の円環状砥石面の内径より内側となるように配置させた状態で、上記ワークの外周面に回転する砥石車の円環状砥石面を当接させることにより、このワークの外周面を幅方向へ微少量だけ中凸形状になるように研削する。
【0020】
この場合、ワークの回転軸と砥石車の円環状砥石面の内径との配置関係は、研削対象であるワークの外周面について、加工熱や加工力による変形によって生じる凹部状の凹み量を考慮して設定することにより、加工熱や加工力による変形によって生じる凹部状の凹み量に相当する量だけ予め幅方向に対しμmオーダあるいは0.1μmオーダで微少量だけ中凸形状に加工することができる。
【0021】
また、外周面に突起部を有するワークについては、このワークを所定の角度範囲で正逆方向へ回転させて、突起部以外のワーク外周面を研削する。
【0022】
すなわち、外周面に突起部があるワークであっても、その突起部と砥石車およびその駆動装置等とが接触しないように所定の領域を確保する必要がなく、同時に、砥石車の径を十分大きくとることができるとともに、上記と同様、ワークの外周面について、加工熱や加工力による変形によって生じる凹部状の凹み量に相当する量だけ予め幅方向に対し微小量だけ中凸形状に加工することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0024】
実施形態1
本発明における円筒状ワークの外周面研削装置を図1ないし図7に示し、この研削装置は、具体的には、図示のような円筒状のワークWの外周面Waに加工熱や加工力による変形によって生じる中凹形状の凹み量に相当する量だけ予め幅方向に対しμmオーダあるいは0.1μmオーダで微小量だけ中凸形状に加工し精密仕上げを施すものである。
【0025】
この研削装置は、図1に示すように、ワークWを支持回転するワーク保持部Aと、回転駆動する砥石車1を備える砥石研削部Bとを主要部として備えてなる。
【0026】
ワーク保持部Aは、図2および図3に示すように、ワーク保持治具2と治具回動部3を主要部として構成されている。
【0027】
ワーク保持治具2は、ワークWの外周面Waを砥石車1の砥石面1aに対向させて位置決めするとともに、着脱可能に保持するもので、ワーク主軸21を主要部として構成され、このワーク主軸21は、治具回動部3に回動可能に軸支されている。
【0028】
ワーク主軸21は、治具回動部3に両持状に回転支持されるとともに、後述する治具回動部3の回動軸22pに同軸状にかつ一体的に連結されている。そして、これら回動軸22pおよびワーク主軸21の軸線Xは、砥石車1の円環状砥石面1aを含む平面に対して平行となるように配置されている。
【0029】
ワークWのワーク主軸21に対する取り付けは、図3に示すごとく、ワーク主軸21にワークWの円筒穴が挿入されて、取外し可能に支持固定される。これにより、ワークWは、ワーク主軸21と同軸状つまりワークWの回転軸が上記軸線Xに一致するように一体的に保持されている。
【0030】
治具回動部3は、ワーク主軸21つまりワークWを回動駆動するもので、上記回動軸22pと、治具回動部ベース31と、回転駆動源であるワーク駆動モータ(図示省略)とを主要部として備える。
【0031】
回動軸22pは、水平状態で回転可能に支持されるとともに、図示しない駆動機構を介して上記ワーク駆動モータの駆動軸に軸支されている。
【0032】
この治具回動部3のワーク駆動モータの回転駆動により、上記回動軸22pが回転されて、ワーク主軸21さらにはここに支持固定されたワークWが、その軸線Xを中心として円周方向へ回動される。
【0033】
なお、上記回動軸22pの駆動について、上記のようにワーク駆動モータを用いた構成に代えて、例えば、油圧による回転駆動源を用いるなど、他の回転駆動源を用いた同一機能を備える構成も採用可能である。
【0034】
また、砥石車1の環状砥石面1aのドレッシングに使用されるロータリドレッサ23は、ワークWと同様、上記ワーク主軸21に同軸状に取り付けられている。治具回動部ベース31を、後述する砥石車1の砥石軸41に対して直交する方向(図示の場合は水平方向)へ移動させるとともに、砥石軸41を保持する後述の基台56を上下方向へ昇降させることにより、ロータリドレッサ23と砥石車1の環状砥石面1aの相対的位置が調整されて、ロータリドレッサ23による砥石車1の環状砥石面1aのドレッシングが行われる。
【0035】
この場合、上記ロータリドレッサ23として、ワークWの仕上がり形状に対応したプロフィール、つまり、ワークWの仕上がり形状とほぼ同一かまたは僅かに大きな外径のものを用いるととも、このロータリドレッサ23を、砥石車1の環状砥石面1aに対してワークWの研削時と同じ状態で当接させて、ドレッシングを行うようにしても良い。
【0036】
なお、砥石車1の環状砥石面1aのドレッシング方法としては、図示のほか、ダイヤモンドドレッサ等によるものであってもよい。
【0037】
上記砥石研削部Bは、図1および図4に示すように、砥石車ユニット4と、摺動ユニット5を主要部として構成されている。
【0038】
砥石車ユニット4は、砥石車1を回転駆動するもので、砥石軸41、砥石駆動モータ42および砥石台43を主要部として備える。
【0039】
上記砥石車1は、いわゆるカップ型砥石車であって、その先端の最外縁部全周にわたって、平坦な円環状の砥石面1aが形成されており、この砥石面1aは、上記砥石軸41の軸線Yに垂直な平面に含まれる細幅の円環状平坦面であって、精密仕上げが可能な超砥粒砥石から形成されている。
なお、図6を参照して後述するところから明らかなように、上記砥石車1の円環状砥石面1aは、少なくともその内径が加工対象であるワークWの長さ寸法つまり軸線X方向の長さ寸法よりも大きく設定されている。
【0040】
上記砥石軸41は、砥石台43に回転可能に軸支されるとともに、砥石駆動モータ42の駆動軸(図示省略)に駆動連結されている。砥石軸41の軸線Yは、その基準位置において、上記ワーク主軸21の軸線Xと直交する平面内にあるとともに、後述する摺動ユニット5により、その傾斜角度が調整可能とされている。
【0041】
砥石軸41の先端部には、砥石車1が締付ナット7(図5参照)により同軸状にかつ取外し可能に装着されており、上記砥石駆動モータ42により、上記砥石車1が所定の回転速度をもって高速回転される。
【0042】
また、上記砥石台43は、摺動ユニット5のスライドベース52上に取り付けられている。
【0043】
摺動ユニット5は、上記ワーク主軸21に直交する方向(図4の矢符a方向)へ砥石車1を切込み送りする切込み手段と、この切込み手段による切込み送り方向aと直交する方向(図4の矢符b方向)へ上記砥石車1を移動調整する砥石移動手段と、ワーク主軸21に直交する平面内で砥石車1の傾斜角度(図4の矢符c方向)を調整する傾斜手段と、砥石車1をワーク主軸21に平行な平面内で傾斜(図4の矢符d方向)させるスイベル手段としての複数の機能を兼備している。
【0044】
この摺動ユニット5は、切込み送りモータ51、傾斜調整具53、傾斜ピボット54、スイベルピボット55および上記基台56を主要部として備えている。
【0045】
上記切込み送りモータ51は、スライドベース52を砥石軸41と平行する方向へ摺動させるものであり、基台56の上に装着されるとともに、ボールネジ機構(図示省略)を介して切込み送りモータ軸51pに駆動連結されている。上記スライドベース52は、上記基台56上に砥石軸41と平行する方向(図4の矢符a方向)へ延びて設けられたスライドレール(図示省略)上に摺動可能に支持されている。そして、このスライドベース52上に、上記砥石車ユニット4の上記砥石台43が、傾斜ピボット54、スイベルピボット55および傾斜調整具53を介して装着されている。
【0046】
切込み送りモータ51により、スライドベース52と共にその上に装置された砥石車ユニット4が上記砥石軸41に平行する方向へ移動され、これにより、上記ワークWに対する切込み量が調整されて、ワークWの加工寸法が設定調整され、上記切込み手段として機能する。この切込み送り量は、例えば、パルスエンコーダ(図示省略)により、上記切込送りモータ軸51pの回転角を読み取ることによって、検出制御される。
【0047】
上記基台56は、砥石車ユニット4の砥石車1を、ワーク主軸21に直交する平面内で砥石軸41の軸線に直交する方向(図示の場合は上下方向((図4の矢符e方向))へ昇降移動させるものである。この基台56は、機枠6の上に昇降可能に装着されるとともに、その上に、上記砥石車ユニット4および摺動ユニット5が装置されている。
【0048】
上記傾斜調整具53は、具体的には、ネジ機構によりその高さを調整できる構造を備えており、上記スライドベース52上に設けられるとともに、上記砥石台43の後部を下側から支持している。この傾斜調整具53は、上記ネジ機構により高さを調節することにより、スライドベース52上に設けられた傾斜ピボット54を支点として、上記砥石台43をワーク主軸21に直交する平面内でその傾斜角度(図4の矢符c方向)を調整することができる。なお、この傾斜角度は、例えば、ダイアルゲージ(図示省略)により、上記傾斜調整具53のネジ回転角を読み取ることによって、そのピッチにより算出制御される。
【0049】
上記スイベルピボット55は、上記砥石車ユニット4の上記砥石台43の傾斜角度(図4の矢符d方向)を上記ワーク主軸21に平行な平面内で可変調節するものである。このスイベルピボット55は、上記傾斜ピボット54上に傾斜ピボット54と直交状に取り付けられるとともに、図示しない駆動モータにより正逆方向へ回動可能に軸支されている。つまり、砥石台43は、スライドベース52上に配置された上記傾斜ピボット54上に、スイベルピボット55を介して支持されている。また、この場合の砥石台43の傾斜角度は、スライドベース52上に固設されたスイベル調整手段57により、検出制御される。
【0050】
また、上記基台56により、上記スライドベース52と共に、上記砥石車ユニット4が上記ワーク主軸21に直交する平面内で上記砥石軸41の軸線に直交する方向(図4の矢符e方向)に昇降移動される。これにより、ワークWに対する上記砥石車1の砥石面1aの相対的な高さ方向位置が調整される。また、この基台56は、ワークWの接線方向への切込み(つまり、タンジェンシャル研削)を行った後に、ワーク主軸21に直交する切込みを与えて、ワークWの外周面Waを中凸形状に研削することも可能とする。
【0051】
上記傾斜調整具53のネジ機構によりその高さを調整することにより、上記スライドベース52上に固設された上記傾斜ピボット54を支点として、上記ワーク主軸21に直交する平面内で上記砥石軸41の傾斜角度が調整され(図4の矢符c方向)、これにより、ワークWに対する上記砥石車1の砥石面1aの位置決めが調整され、上記傾斜手段として機能する。
【0052】
さらに、上記スイベルピボット55の軸を正逆方向に回動調整されることにより、上記砥石軸41の傾斜角度が上記ワーク主軸21に平行な平面内で可変調節され、これにより、ワークWに対する上記砥石車1の砥石面1aの位置決めが調整され、上記スイベル手段として機能する(図4のdの矢印参照)。
【0053】
次に、図6(a)、(b)および(c)を参照しつつ、以上のように構成された摺動ユニット5の各種機能(切込み手段、砥石移動手段、傾斜手段およびスイベル手段としての機能)を用いて、ワークWの外周面Waと砥石車1の円環状砥石面1aとの相対的な配置関係を変化させた場合の上記外周面Waの仕上がり形状について考察してみる。なお、図6において、図6(a)および(b)の左側の図(丸付き数字「1」の図)は、砥石車1の円環状砥石面1aに直交する円環状砥石面1aの後方からワークWの方向を見た状態を示す模式図、図6(a)および(b)の右側の図(丸付き数字「2」の図)と図6(c)は、ワークWの回転軸つまりワーク主軸21の軸線X方向に見た、砥石車1の円環状砥石面1aとワークWの外周面Waとの当接状態を示す模式図である。
【0054】
まず、図6(a)の左側の図に示すように、砥石車1の円環状砥石面1aに直交する円環状砥石面1aの後方から見た状態において、ワークWの回転軸つまりワーク主軸21の軸線Xが、砥石車1の円環状砥石面1aの内外径間にあるように配置し、この状態で、回転する砥石車1の円環状砥石面1aによりワークWの外周面Waに研削加工を施すと、この外周面Waは、図7(a)に示すように、その幅方向全体にわたってストレート(断面直線状)な円筒面に仕上がる。
【0055】
一方、図6(b)の左側の図に示すように、砥石車1の円環状砥石面1aに直交する円環状砥石面1aの後方から見た状態において、ワークWの回転軸Xが、砥石車1の円環状砥石面1aの内径より内側となるように配置し(円環状砥石面1aの内径位置とワークWの回転軸Xの位置との距離はe)、この状態で、回転する砥石車1の円環状砥石面1aによりワークWの外周面Waに研削加工を施すと、この外周面Waは、図7(b)に示すように、その幅方向全体にわたって径方向外側へ膨らんだ中凸形状(断面突円弧状)の円筒面に仕上がる。
【0056】
また、図6(c) に示すように、この図6(b) に示す配置状態から砥石車1の軸線Yの傾斜角度θ0 を微調整することで、上記外周面Waにおける中凸形状の大きさ(断面円弧形状における曲率等)を微調整することができる。この場合、傾斜角度θ0 が大きいほど、中凸量(クラウニング量)は小さくなる。
【0057】
しかして、本実施形態の外周面研削装置は、後者のように、ワークWの外周面Waと砥石車1の円環状砥石面1aとの相対的な配置関係を設定することにより、ワークWの外周面Waをその幅方向へ中凸形状になるように研削して、その仕上がり研削精度の向上を図っている。
【0058】
具体的には、予め、ワークWの材質や形状寸法、あるいはカップ型砥石車1の外径等を考慮して、研削時の加工熱や加工力による変形等によってワークWの外周面Waに生じる凹部状の凹み量h(図10参照)から決定される砥石軸41のスライド量eを算出する。
【0059】
そして、上記摺動ユニット5により、図6(b)に示すように、砥石軸41をその軸線Yに直交する方向(図面において左方向)へ所定量eだけスライド移動させて、ワークWの回転軸Xを、砥石車1の砥石面1aの内径より内側にくるように対向配置させる。
【0060】
しかして、この状態で、ワークWを回転駆動するとともに、砥石車1を高速で回転駆動しながら、ワークWの外周面Waに砥石車1の砥石面1aを当接させて(この場合、砥石面1aの内径縁が接触)、研削加工を施すことにより、研削時の加工熱や加工力による変形を考慮した精密研削、つまり、ワークWの外周面Waについて、予め幅方向に対しμmオーダあるいは0.1μmオーダで中凸状に研削するができ、外周面Waに精度の高い研削加工を施すことが可能となる。
【0061】
実施形態2
本実施形態は図8および図9に示されており、図示のような外周面Waに突起部WbがあるワークWの外周面Waに、精密仕上げを施す構成を備えてなるものであり、具体的には、ワーク保持部Aの具体的構成が実施形態1と相違している。
【0062】
すなわち、ワーク保持部Aにおけるワーク駆動モータ(図示省略)が、ワーク主軸21を所定の角度範囲θで正逆方向へ交互に回転駆動するワーク主軸回転手段として機能するように構成されている。
【0063】
この場合の角度範囲θは、図9に示すように、上記砥石面1aの内外径縁がワークWの突起部Wbと干渉しない範囲内で設定される。なお、この角度範囲θは、例えばパルスエンコータ(図示省略)により、上記ワーク駆動モータの駆動軸の回転角を読み取ることによって、検出制御される。
【0064】
しかして、上記ワーク駆動モータの回転駆動により、ワーク主軸21が正逆方向へ回転されて、ここに固定保持されたワークWの円筒部Waが、その軸線Xを中心として、上記角度範囲θで往復回動される。そして、このワークWに対して高速回転する砥石車1の砥石面1aが当接し、ワークWの外周面Waについて、実施形態1と同様、高い加工精度を有する研削加工が可能となる。
【0065】
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。以下にその一例を示す。
【0066】
(1) ワーク保持部Aのワーク保持治具2および砥石研削部Bの砥石車1の具体的構成は、研削対象となるワークWの形状寸法等に応じて適宜設計されるものであり、図示の実施形態に限定されない。
【0067】
例えば、図示の実施形態においては、ワーク保持治具2におけるワーク主軸21の構造が、ワークWの円筒穴を利用してワークWを固定保持するものとなっているが、ワークWに円筒穴がない場合など、図示のような支持構造を取れない場合には、その他の支持手段あるいは固定手段によって支持する構造が採用できることはもちろんである。
【0068】
(2) 摺動ユニット5の具体的構造も、他の構成装置との関係で種々設計変更可能であり、例えば、摺動ユニット5が備える各種機能の一部をワーク保持部A側に設けられて、ワーク保持治具2上のワークWが、砥石車1に対して相対的に移動量あるいは傾斜角度を調整される構造も採用可能である。
【0069】
同様に、ロータリドレッサ23と砥石車1をワーク主軸21に平行な方向へ相対的に移動調整する構成も、図示の実施形態と異なる構成が採用可能である。
【0070】
(3) 砥石車1の砥石面1aの具体的形状についても、図示の実施形態のような平坦面形状のものに限定されず、目的に応じて、テーパ面形状や球面形状等も採用され得る。
【0071】
(4) また、研削工程について、粗研削と仕上研削の2工程に分けた研削が行われたり、これらの研削が適数回繰り返されるなど、対象となるワークWの種類および要求される仕上げ精度に応じて適宜決定されることが可能である。
【0072】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、以下に列挙するような種々の効果が得られ、ワークWの外周面の精密研削加工において、高精度にかつ効率良く仕上げることのできる研削技術を提供することができる。
【0073】
(1) 円筒状工作物の外周面を、この工作物の長さ寸法よりも大きな内径を有する円環状砥石面を備えたカップ型砥石車により研削加工する研削装置であって、工作物を着脱可能に保持する回動駆動可能なワーク主軸と、基準位置において、上記ワーク主軸と直交する平面内にあって、上記カップ型砥石車を同軸状に装着する回動駆動可能な砥石軸と、上記砥石車が装着された上記砥石軸を、上記ワーク主軸に直交する方向へ切込み送りする切込み手段と、上記砥石車が装着された上記砥石軸の傾斜角度を、上記ワーク主軸に直交する平面内で調整する傾斜手段とを備えてなり、上記傾斜手段により上記砥石車の傾斜角度が調整されることにより、上記砥石車の円環状砥石面が上記工作物の外周面を所定の中凸形状に研削する構成とされているから、例えば、砥石車の円環状砥石面に直交する円環状砥石面の後方から見た状態において、ワーク主軸の軸線を、カップ型砥石車の内径より内側に配置させ、ワークの回転とカップ型砥石車の回転により、ワークの外周面を予め設計された寸法の中凸形状に研削加工を施す研削方法を提供することができる。
【0074】
これにより、ワークの外周面について、加工熱や加工力による変形によって生じる凹部状の凹み量に相当する量だけ予め幅方向に対しμmオーダあるいは0.1μmオーダで中凸状に加工することができ、高価で複雑な機構の砥石修正やツルーイング装置を必要せずに、精密仕上げを施すことができる。
【0075】
(2) また、ワーク主軸を所定の角度範囲で正逆方向へ交互に回転駆動するワーク主軸回転手段を備えていると、ワークの外周面に突起部がある場合でも、上記と同様、突起部以外の外周面を、研削時の加工熱や加工力による変形によって生じる凹部状の凹み量に相当する量だけ予め見越して中凸状に加工することができる。
【0076】
これにより、砥石車の外径を制限されることなく、ワークの突起部分以外の外周面に精密仕上げを施すことができ、主として以下のような付随的効果も発揮することができる。
【0077】
(イ)砥石車を高速回転させる必要がないことから、それに伴う高価な駆動装置を組む必要がなく経済的であり、かつ高速回転による振動の発生も抑えることができるため、研削加工精度も向上する。
【0078】
(ロ)ワークの除去体積当たりの作用する砥石の表面積を大きく取れ、かつ粒数が制約されないことから、砥石の磨耗や目詰まりが生じにくくなり、砥石の寿命を長くすることができる。
【0079】
(ハ)砥石軸径、軸受サイズを大きく設定することができ、スピンドルの剛性が十分に得られるため、設計面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施形態1であるワークの外周面研削装置の全体構成を示す斜視図である。
【図2】同研削装置の主要部であるワーク保持部を示す斜視図である。
【図3】同じく同ワーク保持部を一部破断して示す正面図である。
【図4】同研削装置の主要部である砥石研削部を示す斜視図である。
【図5】同研削装置におけるワーク保持部に保持されたワークと砥石車との、研削時における相対的位置関係を拡大して示す側面断面図である。
【図6】同研削装置の研削時における砥石車の姿勢とワークとの相対的配置関係を示す図で、図6(a) は、ワークの外周面を、その幅方向全体にわたってストレートな円筒面に仕上げる場合を示し、図6(b) は、ワークの外周面を、その幅方向全体にわたって径方向外側へ膨らんだ中凸形状の円筒面に仕上げる場合を示し、また図6(c) は、図6(b) に示す配置状態から砥石車の軸線の傾斜角度を微調整して、中凸形状の大きさを微調整する場合を示す。
【図7】同じく、同研削装置の研削時における砥石車の姿勢とワークとの相対的配置関係を模式的に示す斜視図であり、図7(a) は、ワークの外周面を、図6(a) に対応する形状に研削する場合を示し、図7(b) は、ワークの外周面を、図6(b) に対応する形状に研削する場合を示す。
【図8】本発明に係る実施形態1であるワークの外周面研削装置の主要部であるワーク保持部を示す斜視図である。
【図9】同研削装置におけるワーク保持部に保持されたワークと砥石車との、研削時における相対的位置関係を拡大して示す側面断面図である。
【図10】従来の研削装置によるワークの外周面のいわゆる円筒研削方法を示し、図10(a) はワークの外周面をストレートな円筒面に研削する場合を示し、図10(b) は外周面の一部に突起部を有するワークを研削する場合を示す。
【符号の説明】
A ワーク保持部
B 砥石研削部
W ワーク(工作物)
Wa ワークの外周面(円筒外周面)
Wb 外周面の一部に形成された突起部
X ワーク主軸の軸線
Y 砥石軸の軸線
1 砥石車
1a 砥石車の円環状砥石面
2 ワーク保持治具
21 ワーク主軸
23 ロータリドレッサ
3 治具回動部
31 治具回動部ベース
4 砥石車ユニット
41 砥石軸
42 砥石駆動モータ
43 砥石台
5 摺動ユニット
51 砥石軸切り込みモータ
52 スライドベース
53 傾斜調整具
54 傾斜ピボット
55 スイベルピボット
56 基台
57 スイベル調整手段

Claims (8)

  1. 円筒状工作物の外周面を、この工作物の長さ寸法よりも大きな内径を有する円環状砥石面を備えたカップ型砥石車により研削加工する研削装置であって、
    工作物を着脱可能に保持する回動駆動可能なワーク主軸と、
    基準位置において、前記ワーク主軸と直交する平面内にあって、前記カップ型砥石車を同軸状に装着する回動駆動可能な砥石軸と、
    前記砥石車が装着された前記砥石軸を、前記ワーク主軸に直交する方向へ切込み送りする切込み手段と、
    前記砥石車が装着された前記砥石軸の傾斜角度を、前記ワーク主軸に直交する平面内で調整する傾斜手段とを備えてなり、
    前記傾斜手段により前記砥石車の傾斜角度が調整されることにより、前記砥石車の円環状砥石面が前記工作物の外周面を所定の中凸形状に研削する構成とされている
    ことを特徴とする円筒状工作物の外周面研削装置。
  2. 前記ワーク主軸と同軸状に装着されたロータリドレッサと、このロータリドレッサおよび前記砥石車を前記ワーク主軸に平行な方向へ相対的に移動調整する砥石移動手段とを備えている
    ことを特徴とする請求項1に記載の円筒状工作物の外周面研削装置。
  3. 前記ロータリドレッサは、工作物の仕上がり形状に対応したプロフィールを有している
    ことを特徴とする請求項2に記載の円筒状工作物の外周面研削装置。
  4. 前記砥石車を前記ワーク主軸に平行な平面内で傾斜させるスイベル手段を備える
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の円筒状工作物の外周面研削装置。
  5. 前記ワーク主軸を所定の角度範囲で正逆方向へ交互に回転駆動するワーク主軸回転手段を備える
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の円筒状工作物の外周面研削装置。
  6. 円筒状工作物の外周面を、この工作物の長さ寸法よりも大きな内径を有する円環状砥石面を備えたカップ型砥石車により円筒状工作物の外周面を研削する方法であって、
    前記砥石車の円環状砥石面に直交する円環状砥石面の後方から見た状態において、ワーク主軸に回転支持された工作物の回転軸を、前記砥石車の円環状砥石面の内径より内側となるように配置して、回転する前記砥石車を、前記円環状砥石面を前記工作物の外周面に当接させて切込み送りすることにより、前記工作物の外周面を中凸形状になるように研削する
    ことを特徴とする円筒状工作物の外周面研削方法。
  7. 前記ワーク主軸に直交する平面内で前記砥石車の軸線の傾斜角度を調整することにより、前記中凸形状の中凸量を調整するようにした
    ことを特徴とする請求項6に記載の円筒状工作物の外周面研削方法。
  8. 外周面に突起部を有する前記工作物を、所定の角度範囲で正逆方向へ回転させて、前記工作物の突起部以外の外周面を研削するようにした
    ことを特徴とする請求項6または7に記載の円筒状工作物の外周面研削方法。
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