JP4107936B2 - センタレス研削装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセンタレス研削装置に係り、特に円柱部とフランジ部を有する工作物の、円柱面とフランジ端面を研削するのに好適なセンタレス研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の工作物を研削する従来のセンタレス研削装置としては、工作物を支持する支持板及び調整車と、対向して配設された一対のそろばん珠形状の研削砥石と、この研削砥石のそれぞれをその稜線方向に切込み摺動する手段と、両研削砥石を工作物の中心軸線と平行に摺動する手段とを備えており、各研削砥石を稜線方向に切込み摺動させることにより、それぞれの研削砥石で、工作物の各側それぞれの円柱面とフランジ端面を同時に研削するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭６３−２５９０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近時流体軸受を採用した情報記憶装置であるＨＤＤ（ハードディスク駆動装置）の回転軸のような円柱部とフランジ部を有するものにあっては、円柱部円柱面の真円度（０．５ミクロンメーター以下）や、円柱部の円柱面とフランジ部のフランジ端面との直角度（円柱面に対して、円柱面から１ｍｍの距離の端面で１ミクロンメーター以下）に高精度が要求されているが、上記従来技術における研削手段ではこれに対応することができない。
【０００５】
すなわち、真円度については、センタレス研削手段において支持板に支えられた工作物が、研削砥石及び調整車と接した状態で、この研削砥石と調整車の中心を結んだ基準線から工作物の中心までの距離である心高に影響され、加工後の真円度精度が最も高くなる最適心高が理論上確認されていることから、例えば研削砥石径４５５ｍｍ、調整車径２５５ｍｍの一般的な小型センタレス研削手段において、工作物径４ｍｍとすれば最適心高は約１０ｍｍとされる。
【０００６】
そしてこの真円精度を得るために前記心高（１０ｍｍ）を上記従来技術に適用すると、そろばん珠形状（円錐台を底面で接合した形状）の研削砥石における稜線を頂点とする砥石頂角が、心高ゼロ位置（基準線位置）で９０°とすれば、、１０ｍｍの心高位置では、９０°より大きな角度となる。
これは前記と同様に、研削砥石径が４５５ｍｍの場合に、９０．０６°となり、砥石の使用限界である径３５５ｍｍの位置にあっては、９０．１０°となるもので、この間で頂角が変化する。従って円柱面から１ｍｍの距離の端面の直角度の誤差は、径４５５ｍｍの研削点で１．０５ミクロンメーター、径３５５ｍｍ研削点で１．７４ミクロンメーターとなり、直角度についての前記精度に応じられないこととなる。
前記直角度の誤差については、これを計算して研削砥石を修正すれば（ツルーイング、ドレッシング）研削点での直角度はだせるが、前記のごとく、研削砥石の磨耗により径が変化するに従い研削点での角度が変化するので、高性能のドレッシング手段を要することとなるばかりか、複雑な機械構成となる。
【０００７】
また、上記従来技術における別の手段では、工作物を調整車と両研削砥石との間を通過させながら研削するために、工作物の支持板を上下動可能に構成しているものであるが、最終研削結果は心高ゼロの位置で決まるため、研削砥石の修正成形を正確にすることによりフランジ端面の直角度は得られるが、円柱面の高い真円度が得られないこととなる。
【０００８】
更に上記従来技術は、そろばん珠形状の研削砥石の切込み方向が稜線方向に限定されていることから、工作物の軸方向（円柱面）と径方向（フランジ端面）への切込み速度が一定比率となるもので、これは、端面切込みは取り代がとれにくく、面精度もだしにくいなど円柱面と端面への切込みにあたって、それぞれ研削条件がことなることや、フランジ部の一方端面側にだけ円柱部を有する工作物において、円柱部がない端面の研削と他方側の端面及び円柱面の研削の間で、工作物にかかる力がアンバランスとなることからする研削精度への影響をまったく想定していないものである。
【０００９】
本発明は前記を考慮して、円柱面とフランジ端面を有する工作物の研削にあたって、簡易な構成でありながら、円柱面の真円度とフランジ端面の直角度について、高精度を得られるセンタレス研削装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのセンタレス研削装置は、直列に配列された各軸に互いの研削端面を対向させた状態で軸支された２個の平形又はカップ形研削砥石と、調整車と、この間に配設された工作物を支持する支持板と、前記研削砥石を修正成形するドレッシング部とから構成され、フランジ部の両側に円柱部を有するか、フランジ部の一方側にのみ円柱部を有する工作物を前記支持板で支持して、この工作物のフランジ端面と円柱面を前記研削砥石と調整車の回転に伴なって回転させながら研削するセンタレス研削装置であって、前記研削砥石の研削軸線と、前記支持板に支持された工作物の工作物軸線が平行に配設され、しかも、前記支持板に支持される工作物の心高調整手段と、前記２個の研削砥石のそれぞれを、前記工作物軸線と平行な研削軸線方向と、工作物軸線に直交する径方向とに各別に制御動する手段を有すると共に、前記ドレッシング部には、前記各研削砥石の制御動手段による研削軸線方向と径方向への移動に伴ない、各研削砥石の円周面と研削端面のそれぞれを修正成形することとなる複数の修正刃が配設されており、前記支持板に支持された工作物の軸中心が、真円度精度が最も高くなる最適心高付近の状態において、前記各別に制御動される２個の研削砥石のそれぞれが、前記工作物の一方の円柱面を研削砥石の円周面で、フランジ端面を研削端面で研削すると共に、前記ドレッシング部への各別の制御動により、各研削砥石それぞれの円周面と研削端面を修正成形することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明に係るセンタレス研削装置は、同一軸線上に直列に配列された各軸に、互いの研削端面を対向させた状態で軸支された２個の平形又はカップ形研削砥石との研削軸線と、支持板に支持された工作物の軸線である工作物軸線が平行に配設され、しかも２個の研削砥石のそれぞれを、工作物軸線と平行な研削軸線方向と、工作物軸線に直交する径方向とに各別に制御動する手段を有すると共に、各研削砥石の制御動手段による前記と同様な移動に伴ない、各研削砥石の円周面と研削端面のそれぞれを修正成形することとなる複数の修正刃が配設されたドレッシング部を備え、フランジ部と円柱部を有する工作物のフランジ端面及び円柱面の研削にあたって、支持板に支持された工作物の軸中心が、真円度精度が最も高くなる最適心高付近の状態において、各別に制御動される２個の研削砥石のそれぞれが、工作物の一方の円柱面を研削砥石の円周面で、フランジ端面を研削端面で研削すると共に、ドレッシング部への各別の制御動により、各研削砥石それぞれの円周面と研削端面を修正成形するものであるから、２個の研削砥石それぞれを切込み制御動して各円柱面に切込みつつフランジ部の両側から切込むことにより、円柱面とフランジ部の両端面を各別かつ同時に加工できると共に、工作物軸線と研削軸線が平行であるから、工作物の心高にかかわらず円柱面とフランジ端面とが高い直角精度を保って同時加工できるだけでなく、各研削砥石の切込み円周面及び研削端面の修正成形にあっては、これらの制御動機能をそのまま利用する簡易なドレッシング手段により高精度な修正成形を行なうことができるので、工作物の円柱面の真円精度と、フランジ端面と円柱面との直角精度を簡易な構成の装置により高い精度、高能率かつ低コストで研削できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図は本発明に係るセンタレス研削装置の１実施形態を示すもので、以下各図に基づき説明する。
【００１３】
図１は、センタレス研削盤Ａの平面図で、このセンタレス研削盤Ａは、フランジ部ｂを有する軸状であって、このフランジ部ｂの両側に円柱部ｃ，ｃを有する工作物Ｗや、フランジ部ｂの一方側のみに円柱部ｃを有する工作物Ｗ´の両フランジ端面ｂ１，ｂ２と、円柱面ｃ１，ｃ２を研削加工するためのもので、ベット１上に、工作物Ｗ（Ｗ´）を支持する支持板２と、この支持板２を、挟んで対設された研削砥石３と調整車４及び、研削砥石３を修正成形（ツルーイング、ドレッシング）するドレッシング部５が配設されている。
【００１４】
支持板２は、その上辺部で工作物Ｗを所定の高さ位置（心高）に支持するための心高調整手段（手動、自動公知手段、図示せず）を有する研削台２ａに支承されており、研削砥石３は（図１、平面視）、平形又はカップ形の２個の研削砥石３，３´が前記支持板２によって支持される工作物Ｗの軸線（工作物軸線Ｂ）と平行で、かつ、それぞれが同一軸線上（研削軸線Ｃ）に直列に配列された軸ヘッド６，６´の軸６ａ，６´ａの各対向端部位に、互いの円形端面（研削端面）を対向させた状態で軸支され、この軸ヘッド６，６´の反対側端に配設された駆動モータ７，７´により回転される。
【００１５】
そして各軸ヘッド６，６´は（図１、平面視）、サーボモータ８，８´により回転するネジ杆９，９´を介してベット１上を研削軸線Ｃと平行に移動する左右方向摺動盤１０，１０´上において、サーボモータ１１，１１´により回転するネジ杆１２，１２´を介して研削軸線Ｃと直交する方向に移動する上下方向摺動盤１３，１３´のそれぞれに配設されており、これにより研削砥石３，３´のそれぞれは、研削軸線Ｃ方向（工作物Ｗにおけるフランジ部ｂの端面ｂ１，ｂ２方向）と径方向Ｄ（工作物Ｗにおける円柱部ｃの円柱面ｃ１，ｃ２方向）へＮＣ装置を介して各列に制御動される。
【００１６】
調整車４は（図１、平面視）、前記支持板２によって支持される工作物Ｗの工作物軸線Ｂ及び、研削砥石３，３´の研削軸線Ｃのそれぞれと平行して調整車台１４に軸承された軸１５（調整車軸線Ｅ）に軸支されており、この調整車台１４に配設されたモータ１６により回転される。
そして調整車台１４は、サーボモータ１７により回転するネジ杆１８を介してベット１上を調整車軸線Ｅと直交する方向に摺動可能に嵌装されており、これにより調整車４は、その径方向Ｆすなわち、工作物軸線Ｂ方向（工作物Ｗ）にＮＣ装置を介して制御動される。
なお、調整車４の調整車軸線Ｅは、必ずしも工作物軸線Ｂと平行である要はない。
【００１７】
ドレッシング部５は、ベット１上における研削砥石３，３´の工作物Ｗ側とは反対となる部位に配設されたドレッシング台５ａに、各研削砥石３，３´の円周面３ａ，３´ａと、互いに対向する側である研削端面３ｂ，３´ｂのそれぞれを各別に修正成形する単石ダイヤモンドなどの修正刃１９ａ，１９ｂ，１９´ａ，１９´ｂが配設されてなるもので、修正刃１９ａ，１９ｂ，１９´ａ，１９´ｂは、ドレッシング台５ａの各研削砥石３，３´と対向する個所に配設された各修正部５ｂ，５´ｂのそれぞれに二個宛配分され、研削砥石３側の修正部５ｂには、この研削砥石３がサーボモータ８により研削軸線Ｃ方向へ制御移動する過程において、その円周面３ａに接する部位に修正刃１９ａが、サーボモータ１１により径方向Ｄへ制御移動する過程において、その研削端面３ｂに接する部位に修正刃１９ｂが配設され、他方の研削砥石３´もサーボモータ８´による研削軸線Ｃ方向及びサーボモータ１１´による径方向Ｄへ制御移動する過程において、その円周面３´ａ及び研削端面３´ｂが接する部位に修正刃１９´ａ，１９´ｂが配設されている。
なお、硬い研削砥石３，３´（ＣＢＮ、ダイヤモンド砥石等）を使用する場合には、各修正刃１９ａ，１９ｂ等の配設位置に、修正成形のための単石ダイヤモンド等に代り、回転形式のいわゆるロータリーダイヤモンドを配設する。
【００１８】
そして工作物Ｗ（Ｗ´）は、研削砥石３，３´と調整車４の間に配設された支持板２の上辺部に受支され、研削台２ａの心高調整手段により、この工作物Ｗの軸中心Ｗａが（図３、側面視）、研削砥石３（３´）の軸６ａ（６´ａ）中心と調整車４の軸１５中心を結ぶ基準直線Ｇからの、解析理論及び加工実験により確認されている真円度精度が最も高くなる最適心高若くはその付近Ｈとなるように位置調整され、研削砥石３，３´と調整車４が接して回転している状態で研削加工されるもので、フランジ部ｂの両側に円柱部ｃ，ｃを有する工作物Ｗは、一方側のフランジ端面ｂ１及び円柱面ｃ１と、他方側のフランジ端面ｂ２及び円柱面ｃ２のそれぞれが、各研削砥石３，３´の制御動に伴ない各別に研削され、しかも研削砥石３（３´）の円周面３ａ（３´ａ）で工作物Ｗの円柱面ｃ１（ｃ２）が、研削端面３ｂ（３´ｂ）でフランジ端面ｂ１（ｂ２）が研削される（図４イ）。
【００１９】
また、フランジ部ｂの一方側にのみ円柱部ｃを有する工作物Ｗ´にあっては、その一方側のフランジ端面ｂ２と円柱面ｃ２は前記と同様であるが、他方側は、フランジ端面ｂ１のみを研削するもので、この研削にあたっては、円柱部ｃを有しない側と有する側の間で工作物Ｗ´にかかる力がアンバランスとなるので、各研削砥石３，３´の研削軸線Ｃ方向及び径方向Ｄの制御動に基づく切込み速度を各別に制御してバランスをとりながら研削するし、しかも図４（ロ）に示すごとく、研削砥石３は、一方側の円柱面ｃ２とフランジ端面ｂ２を研削している研削砥石３´の切込み位置をこえて他方フランジ端面ｂ１の中心近くまで研削することができる。
【００２０】
そして各研削砥石３，３´は、前記研削時と同様の研削軸線Ｃ方向と径方向Ｄへの移動に伴ない、ドレッシング部５の各修正部５ｂ，５´ｂに配設された各修正刃１９ａ，１９ｂ，１９´ａ，１９´ｂにより、その円周面３ａ、３´ａ、及び研削端面３ｂ，３´ｂのそれぞれが各別に修正成形される。
【００２１】
この実施形態におけるセンタレス研削装置は、同一軸線上に直列に配列された各軸に、互いの研削端面を対向させた状態で軸支された２個の平形又はカップ形研削砥石と、調整車と、この間に配設された工作物を支持する支持板と、前記研削砥石を修正成形するドレッシング部とから構成され、そして、研削砥石の軸線である研削軸線と、支持板に支持された工作物の軸線である工作物軸線が平行に配設され、しかも、支持板に支持される工作物の心高調整手段と、２個の研削砥石のそれぞれを、工作物軸線と平行な研削軸線方向と、工作物軸線に直交する径方向とに各別に制御動する手段を有すると共に、ドレッシング部には、各研削砥石の制御動手段による前記と同様な研削軸線方向と径方向への移動に伴ない、各研削砥石の円周面と研削端面のそれぞれを修正成形することとなる複数の修正刃が配設されたもので、フランジ部の両側に円柱部を有する工作物やフランジ部の一方側にのみ円柱部を有する工作物のフランジ端面及び円柱面の研削にあたって、心高調整手段によって支持板に支持された工作物の軸中心が、真円度精度が最も高くなる最適心高若くはその付近の状態において、各別に制御動される２個の研削砥石のそれぞれが、工作物の一方の円柱面を研削砥石の円周面で、フランジ端面を研削端面で研削すると共に、ドレッシング部への各別の制御動により、各研削砥石それぞれの円周面と研削端面を修正成形するものであるから、円柱面とフランジ端面への切込みにあたっての取り代などそれぞれの研削条件に基づいて、２個の研削砥石それぞれを切込み制御動して各円柱面に切込みつつフランジ部の両側から切込むことにより、２ヶ所の円柱面とフランジ端面、若しくは１ヶ所の円柱面とフランジ部の両端面を各別かつ同時に加工でき、特に後者の、フランジ部の一方側にのみ円柱部を有する工作物の研削にあっては、円柱面を有しない側の研削との間での工作物にかかる力を、バランスを考慮して各研削砥石を切込み制御動することができると共に、工作物軸線と研削軸線が平行であるから、工作物の心高にかかわらず円柱面とフランジ端面とが高い直角精度を保って同時加工できるだけでなく、各研削砥石の切込み円周面及び研削端面の修正成形にあっては、これらの制御動機能をそのまま利用する簡易なドレッシング手段により高精度な修正成形を行なうことができるので、工作物の円柱面の真円精度と、フランジ端面と円柱面との直角精度について、流体軸受を採用した情報記憶装置であるＨＤＤの回転軸のような高い精度を要求されるものであっても、簡易な構成の装置により高能率かつ低コストで研削できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】センタレス研削盤の平面図。
【図２】図１の一部拡大簡略図。
【図３】研削部位の側面図。
【図４】工作物の平面図。
【符号の説明】
Ａ センタレス研削盤
Ｂ 工作物軸線
Ｃ 研削軸線
Ｄ 径方向
Ｅ 調整車軸線
Ｆ 調整車径方向
Ｇ 基準直線
Ｈ 心高
Ｗ，Ｗ´ 工作物
Ｗａ 中心
ｂ フランジ部
ｂ１，ｂ２ フランジ端面
ｃ 円柱部
ｃ１，ｃ２ 円柱面
１ ベット
２ 支持板
２ａ 研削台
３，３´ 研削砥石
３ａ，３´ａ 円周面
３ｂ，３´ｂ 研削端面
４ 調整車
５ ドレッシング部
５ａ ドレッシング台
５ｂ，５´ｂ 修正部
６，６´ 軸ヘッド
６ａ，６´ａ 軸
７，７´ 駆動モータ
１４ 調整車台
１５ 軸
１９ａ，１９ｂ，１９´ａ，１９´ｂ 修正刃

Claims (1)

1. 直列に配列された各軸に互いの研削端面を対向させた状態で軸支された２個の平形又はカップ形研削砥石と、調整車と、研削砥石と調整車との間に配設された工作物を支持する支持板と、研削砥石の工作物側とは反対となる部位に配設した２個の研削砥石を修正成形する１個のドレッシング部とから構成され、フランジ部の両側に円柱部を有するか、フランジ部の一方側にのみ円柱部を有する工作物を前記支持板で支持して、この工作物のフランジ端面と円柱面を前記研削砥石と調整車の回転に伴なって回転させながら研削するセンタレス研削装置であって、
   前記研削砥石の研削軸線と、前記支持板に支持された工作物の工作物軸線が平行に配設され、しかも、
   前記支持板に支持される工作物の心高調整手段と、
   前記２個の研削砥石のそれぞれを、前記工作物軸線と平行な研削軸線方向と、工作物軸線に直交する径方向とに別個に制御動する制御動手段を有すると共に、
   前記１個のドレッシング部には、前記各研削砥石の制御動手段による研削軸線方向と径方向への移動に伴ない、一方の研削砥石の円周面と研削端面をそれぞれ修正成形する２つの修正刃と他方の研削砥石の円周面と研削端面をそれぞれ修正成形する別の２つの修正刃とを配設し、
   前記支持板に支持された工作物の軸中心が、真円度精度が最も高くなる最適心高付近の状態において、前記各別に制御動される２個の研削砥石のそれぞれが、前記工作物の一方の円柱面を研削砥石の円周面で、フランジ端面を研削端面で研削すると共に、１個のドレッシング部に対する２個の研削砥石の別個の制御動により、２個の研削砥石の円周面と研削端面をそれぞれ修正成形することを特徴とするセンタレス研削装置。

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