JP4523304B2 - Ball screw surface lapping device - Google Patents
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Description
本発明は、ボールねじ装置のボールねじ面、特にボールねじ軸のねじ面(外周ねじ溝面)に用いて好適なラップ装置(ラップ加工装置)に関する。 The present invention is a ball screw surface of the ball screw device, in particular threaded surface (outer peripheral screw groove surface) suitable wrapping device using the ball screw shaft about (lapping device).
一般に、ボールねじ装置のねじ面(ねじ溝)は、高い精度が要求されており、研削加工を施した後、仕上げ加工としてラップ加工が施されている。 In general, the thread surface (thread groove) of a ball screw device is required to have high accuracy, and after being subjected to grinding, lapping is performed as finishing.
従来、ねじ面のラップ加工に係り、特許文献1及び2のものが提案されているが、実際には、ラップ工具は消耗品であって簡単な構造のものが望ましく、ねじ軸のねじ面のラップ工具としては、手作業用の2つ割ラップ工具が用いられている。該ラップ工具1は、図1(a)に示すように、一般的には鋳物からなり、内周面に、ねじ軸のボールねじ溝と整合する突条からなるラップ歯2が形成され、かつ径方向に1本のスリット3が形成されている。
Conventionally,
該ラップ工具1は、図1(b)に示すように、調整ねじ4を有するケレ5に取付けられ、更に上記ラップ歯2をねじ軸6に螺合した状態で、該ねじ軸6が旋盤に取付けられる。そして、ねじ軸6を正逆方向に回転すると共に、上記ケレ5を手で抑えて、ラップ歯2とねじ軸のねじ溝面とを摺動しつつ、該摺動部分にラッピング用砥粒(ラップ砥粒)を適宜供給して、ねじ面が研磨(ラップ)加工される。この際、ケレ5から手に作用する回転抵抗をみて、ケレ5に設けられた調整ねじ4を締め込むことにより、ラップ工具1は、図2に示すようにラップ加工圧(ラップ圧調整力)が調整される。
As shown in FIG. 1 (b), the
2つ割ラップ工具1は、ねじ軸のボールねじ溝面との間に所定のラップ加工圧が付与された状態で、ラップ歯2がねじ面との間に共摺りさせることにより、ねじ面の表面粗さを向上し、前研削工程で発生したバリの除去を行う。
The
上記2つ割ラップ工具1は、図2(b)に示すように、ラップ圧力調整ねじ4により締付けられて、断面形状が楕円径に歪んだ状態で、ラップ加工されるため、工具とねじ面との接触加工部A,Bは2点になる。このため、ラップ加工速度は、研削等の他の除去加工法と比較して非常に遅く、ボールねじ軸のラップ加工では、例えば0.1〜0.5本/時間であって、ラップ作業が手作業であることと相俟って、精密なボールねじ装置における生産性向上のネックとなっている。
As shown in FIG. 2B, the
更に、加工の進行に伴って加工面であるねじ面の表面粗さは、ある程度向上して定常状に達するが、加工されたボールねじ軸の弦巻線に沿う断面形状は、任意の角度で直径値が一定となる等径歪み円となるため、ボールねじ軸の形状精度は、ラップ加工進展に伴って悪化することになる。 Furthermore, the surface roughness of the thread surface, which is the machined surface, increases to some extent as the machining progresses, and reaches a steady state, but the cross-sectional shape along the chord winding of the machined ball screw shaft has a diameter at an arbitrary angle. Since it becomes an equal-diameter strain circle with a constant value, the shape accuracy of the ball screw shaft will deteriorate as the lapping progresses.
即ち、図3は、加工物(ねじ面)の断面形状が3角成分のおむすび形(真円度の成分n=3)とし、ラップ工具が2つ割(ラップ工具形状の等角多角形k=2)とした、ねじ軸の回転角によるラッピング形状を示す模式図であり、各角度0°〜135°においてラップ工具の大きさは一定で(2辺[歯A,B]の距離Lは一定)である。2つの歯(接触加工部A,B)は加工物が0°のときラップ工具中心Gは、原点からy軸上にC2だけ離れたG1点の位置に移動する。次に45°回転すると原点から135°の方向にC2だけ離れたG2点の位置に移動する。さらに45°ずつ回転させると加工物中心Gは半径C2の円上を移動することがわかる。よって、加工物は中心が半径C2の円を描くように振れまわり、3辺が一様にラップ仕上が行われるため、おむすび形を真円に近づけることは不可能なことになる。 That is, FIG. 3 shows that the cross-sectional shape of the work piece (thread surface) is a triangular shape of a triangular component (roundness component n = 3), and the lap tool is divided into two (the equilateral polygon k of the lap tool shape). = 2) is a schematic diagram showing a lapping shape depending on the rotation angle of the screw shaft, and the size of the lapping tool is constant at each angle of 0 ° to 135 ° (the distance L between the two sides [tooth A, B] is Constant). When the workpiece is 0 °, the lapping tool center G moves to the position of point G 1 that is separated from the origin by C 2 on the y axis. Next, when 45 ° rotated to move in the direction of 135 ° from the origin to the position of the C 2 apart G 2 points. Furthermore workpiece center G and is rotated by 45 ° it can be seen that moving the circle of radius C 2. Therefore, the workpiece whirling so that the center draws a circle with a radius C 2, since the three sides uniformly lapping is performed, bringing the rice ball shape a perfect circle will be impossible.
そこで、本発明の目的は、ラップ工具を多数個に分割して、各分割片に等しいラップ加工圧が作用するように構成し、もって上述した課題を解決したボールねじ面のラップ装置を提供することにある。 An object of the present invention divides the wrap tool into a plurality, and configured to be equal lapping pressure to the divided piece acts, the wrapping apparatus of the ball screw surfaces which solves the above problems have It is in the child provides.
また、本発明の他の目的は、ラップ歯に振動を与えて、新鮮なラップ砥粒を加工部に積極的に送り込むことにより、ねじ面の形状精度を維持しつつ、ラップ加工速度を向上して、ラップ作業の効率化を図ることにある。 Another object of the present invention is to improve the lapping speed while maintaining the shape accuracy of the thread surface by giving vibrations to the lapping teeth and actively feeding fresh lapping abrasive grains to the machining area. This is to improve the efficiency of the lapping work.
本発明は(例えば図4,図5,図13参照)、ねじ軸(21)の外周に形成されたねじ溝であるボールねじ面(21a)にラップ工具(11)のラップ歯(20)をラップ加工圧により接触して、前記ねじ面にラップ砥粒を介在して前記ラップ歯を摺接することによりラップ加工するラップ装置(10,10’)において、
前記ラップ工具(11)は、内周面に前記ラップ歯(20)が形成されたナット状部材からなり、かつ交互に軸方向両端から多数のスリット(17)が形成されて、周方向に等角度で分割されかつ薄肉連結部(19)にて連結された多数の分割片(11a…)からなり、
操作部(14a)の変位を、前記各分割片(11a)に対してその軸方向全長に亘り略々均等な径方向変形として伝達し、前記各分割片にそれぞれ形成された前記ラップ歯(20)に略々均等な前記ラップ加工圧を付与する加工圧調整手段(13,14)(14,11b,16b)を設け、
前記各分割片(11a)のラップ歯(20)が、その軸方向全長に亘って前記ねじ面(21a)に多角形状にそれぞれ略々均等なラップ加工圧にて接触してなる、
ことを特徴とするボールねじ面のラップ装置にある。
In the present invention (see, for example, FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 13), a lap tooth (20) of a lap tool (11) is provided on a ball screw surface (21a) which is a screw groove formed on the outer periphery of a screw shaft (21). In a lapping device (10, 10 ′) that contacts by lapping pressure and lapping by sliding the lapping teeth through lapping abrasive grains on the thread surface,
The lapping tool (11) is formed of a nut-like member having the lapping teeth (20) formed on the inner peripheral surface, and a plurality of slits (17) are alternately formed from both ends in the axial direction, and the like in the circumferential direction. It consists of a large number of divided pieces (11a ...) divided at an angle and connected by thin-walled connecting portions (19) ,
The displacement of the operating portion (14a) is transmitted to each of the divided pieces (11a) as a substantially uniform radial deformation over the entire axial length thereof, and the lap teeth (20 ) Is provided with working pressure adjusting means (13, 14) (14, 11b, 16b) for applying the substantially equal lapping pressure.
The lap teeth of the split pieces (11 a) (20) becomes in contact with each substantially s uniform lapping pressure polygonal shape on the threaded surface (21a) over its axial length,
A ball screw surface lapping device is characterized by the above.
例えば図4を参照して、前記加工圧調整手段は、閉鎖空間(K)内に収納された弾性体(13)と、該空間内の軸方向一端面を軸方向に変位自在に調整し得る前記操作部(14)と、を有し、
前記空間の軸方向他端面及び径方向の外側を固定部(15,16)とすると共に、径方向内側に前記各分割片(11a…)をその軸方向全長に亘って配置し、前記操作部(14)による弾性体(13)の軸方向変位に基づき、前記弾性体(13)を径方向に変形して前記各分割片(11a…)にその軸方向全長に亘って略々均等なラップ加工圧を付与してなる。 For example with reference to FIG. 4, the processing pressure adjusting means, housed elastic body in a closed space (K) and (13), the axial end face displaced freely adjusted in the axial direction within the space And obtaining said operation part (14),
The fixed part of the outer axial end surface and the radial direction of the space together with a (15,16), arranged the respective segments radially inward (11a ...) over its entire axial length, the operating unit based on the axial displacement (14) by the elastic body (13), substantially equal wrap throughout its axial length to the each divided pieces (11a ...) is deformed the elastic body (13) in the radial direction A processing pressure is applied .
例えば図13を参照して、前記ラップ工具(11)は、前記各分割片(11a…)の外周面における軸方向全長に亘ってテーパ面(11b)を有し、For example, referring to FIG. 13, the lapping tool (11) has a tapered surface (11b) over the entire axial length of the outer peripheral surface of each of the divided pieces (11a...)
前記加工圧調整手段は、内周面にテーパ面(16b)及び雌ねじ(16a)を有するハウジング(16)と、該雌ねじに螺合し得る雄ねじ部(14b)を有する前記操作部(14)と、を有し、The working pressure adjusting means includes a housing (16) having a tapered surface (16b) and a female screw (16a) on an inner peripheral surface, and the operating unit (14) having a male screw portion (14b) that can be screwed to the female screw. Have
前記雌ねじ(16a)及び雄ねじ部(14b)の螺合による前記操作部(14)の軸方向変位に基づき、前記両テーパ面(11b,16b)の係合により前記各分割片(11a…)がその軸方向全長に亘って略々均等なラップ加工圧が付与されてなる。Based on the axial displacement of the operating portion (14) due to the screwing of the female screw (16a) and the male screw portion (14b), the divided pieces (11a...) Are engaged by the engagement of the tapered surfaces (11b, 16b). A substantially uniform lapping pressure is applied over the entire length in the axial direction.
前記分割片(11a…)は、円筒形を等角に分割した5個以上であり、
前記ねじ面(21a)に接触する前記各分割片のラップ歯(20)により形成される多角形が5角形以上である。 Before Symbol divided pieces (11a ...) is five or more obtained by dividing the cylindrical conformal,
The polygon formed by the wrap teeth (20) of each of the divided pieces in contact with the thread surface (21a) is a pentagon or more .
例えば図11,図12を参照して、前記分割片(11a…)に振動を与える励振器(12a,12b,12c)を設け、前記各分割片に振動を与えて、前記ラップ歯(20)及びねじ面(21a)からなる加工部に、新鮮なラップ砥粒(T)を供給すると共に、ラップ加工により破砕されたラップ砥粒を前記加工部から排出してなる。For example, referring to FIG. 11 and FIG. 12, an exciter (12a, 12b, 12c) for applying vibration to the divided pieces (11a...) Is provided, and vibration is applied to the divided pieces to provide the lap teeth (20). And while supplying a fresh lapping abrasive grain (T) to the process part which consists of a thread surface (21a), the lapping abrasive grain crushed by the lapping process is discharged | emitted from the said process part.
例えば図11を参照して、前記励振器は、加振器(12a)と吸振器(12b)からなり、前記各分割片(11a…)の軸方向一端から他端に向うたわみ進行波を発生してなる。For example, referring to FIG. 11, the exciter includes a vibration exciter (12a) and a vibration absorber (12b), and generates a bending traveling wave from one axial end to the other end of each divided piece (11a...). Do it.
例えば図12を参照して、前記励振器は、圧電素子(12c)からなり、前記各分割片(11a…)を半径方向に振動してなる。For example, referring to FIG. 12, the exciter includes a piezoelectric element (12c) and vibrates each of the divided pieces (11a...) In the radial direction.
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより請求項記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。 In addition, although the code | symbol in the said parenthesis is for contrast with drawing, this does not have any influence on the structure of a claim.
請求項1に係る本発明によると、ラップ工具が多数の分割された分割片からなり、これら分割片の各ラップ歯が、加工面であるねじ面に対して多角形状にそれぞれ略々均等な加圧力にて接触するので、多数のラップ歯が同時に作用して加工速度を速くすることができると共に、ねじ面の形状精度も向上し、精度の高いラップ加工を高い作業効率により行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the lapping tool is composed of a large number of divided pieces, and each of the lap teeth of the divided pieces is substantially uniformly added to the polygonal shape with respect to the thread surface that is the machining surface. Since contact is made with pressure, a large number of lapping teeth can simultaneously act to increase the machining speed, and the shape accuracy of the thread surface is improved, so that highly accurate lapping can be performed with high work efficiency.
請求項1に係る本発明によると、ボールねじ軸のねじ溝を加工ねじ面とするので、ボールねじ装置にあっては、ねじ軸は長くかつ送り精度に対して影響が大きいが、本発明に係るラップ加工により該ボールねじ軸の精度を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the thread groove of the ball screw shaft is used as a processed screw surface, in the ball screw device, the screw shaft is long and has a great influence on the feeding accuracy. Such lapping can improve the accuracy of the ball screw shaft.
請求項2に係る本発明によると、加工圧調整手段が弾性部材を有するので、消耗品であるラップ工具は単純な形状で足り、ラップ工具を安価にして、ラップ作業のコストダウンを図ることが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, since the working pressure adjusting means has an elastic member, the lap tool which is a consumable item is sufficient in a simple shape, and the lap tool can be made inexpensive to reduce the cost of the lap work. It becomes possible.
請求項5,6,又は7に係る本発明によると、加工部にて破砕されたラップ砥粒を外部に排出すると共に、常に新鮮なラップ砥粒を供給するので、切れ刃の鋭いラップ砥粒により高い効率で精度の高いラップ加工を行うことができる。
According to the present invention according to
請求項4に係る本発明によると、分割片が5個以上で、ラップ歯により形成される多角形が5角以上であると、ねじ面を真円に近づくように加工することができ、ねじ面の形状精度を向上することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the number of divided pieces is five or more and the polygon formed by the wrap teeth is five or more corners, the thread surface can be processed so as to approach a perfect circle. The shape accuracy of the surface can be improved.
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態を説明するに、まず図4及び図5に沿って、ラップ装置(工具)について説明する。 Hereinafter, in order to describe embodiments of the present invention with reference to the drawings, first, a lap device (tool) will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
ボールねじ軸ラップ加工用装置10は、図4に示すように、ラップ工具11、励振器12、弾性体13、外筒体16、加工圧調整ねじ14及びハウジング15からなる。ラップ工具11は、図5に示すように、交互に軸方向両端から多数のスリット17…が形成されて、周方向に等角度で分割されかつ薄肉連結部19…にて連結された多数(3個以上、図5の場合6個、図6の場合8個)の分割片11a…からなり、その内周面には、加工物であるボールねじ軸21のねじ溝面21aに整合する形状からなるラップ歯20が形成されている(図7,図8参照)。
As shown in FIG. 4, the ball screw
ラップ工具11の外周面には、中空円筒状の弾性体13が被嵌されており、該弾性体13は、ポリウレタン等の合成ゴム、天然ゴム、ゲル状物、油等の液体等の非圧縮性材料からなり、軸方向変位により周方向に全周に対して略々均等に変形する材料からなる。該弾性体13の外周面には、シリンダ状の外筒体16が密着して被嵌されており、該外筒体16の一端内周面には雌ねじ部16aが形成されている。上記加圧調整ねじ14は、外周に並んでローレット等の操作部14a及び雄ねじ部14bを有しており、該雄ねじ部14bが上記外筒体16の雌ねじ部16aに螺合されている。また、上記外筒体16の他端側には、鍔付き円筒状のハウジング15がねじにより固定されている。
A hollow cylindrical
従って、上記弾性体13は、その外周面が外筒体16に、その軸方向他端がハウジング15に、その軸方向一端がワッシャ22を介して加圧調整ねじ14の一端面に、そして内周面がラップ工具の分割された各分割片11a…にその軸方向全長に亘って密接して、閉鎖空間K内に収納されている。そして、加工調整ねじ14を締付けることにより、ワッシャ22を介して弾性体13の一端面が圧縮変形すると、該弾性体13は、その外周面及び他端面がそれぞれ外筒体16及びハウジング15により変位が規制されており、かつ各分割片11a…は、各スリット17〜17f及び連結薄肉部19…にてそれぞれ径方向に変形可能となっているため、上記弾性体13は内径方向に膨らみ、各分割片11a…には,図6(b)に示すように、それぞれ均等のラップ加工圧調整力が軸方向全長に亘って作用する。
Accordingly, the
一方、各分割片11a…の外周面には、それぞれ励振器12が貼付等により固着されている。該励振器12は、電気エネルギを機械的振動により変換する、例えば圧電素子であり、各分割片11a…を半径方向に振動する。一例として、励振器は、図7に示すように、電源25に連結された加振器12aと、抵抗26に連結された吸振器12bとからなり、加振器12aに所定周波数の振動を出力すると共に、所定周波数を吸振すべく吸振器12bを作動状態とすると、各分割片11a…は、加振器12aから吸振器12bに向って上記振動を伝播して、各分割片従ってその円周面のラップ歯20にたわみ進行波を発生させる。また、他の例として、励振器は、図8に示すように、径方向に分極した、軸方向に延びるトイ型圧電素子12cからなる。該圧電素子13cにより、各分割片11a…に径方向の振動を発生する。
On the other hand, the
ついで、上述したラップ装置10を用いることにより、本発明に係るラップ加工方法を説明する。ボールねじ軸21に、ナット形状の本ラップ装置11を取付け、この状態でボールねじ軸21を旋盤に装着する。ボールねじ軸21はねじ軸長さに相当する所定ストロークで本ラップ装置11が移動するように正逆回転し、また本ラップ装置11は手で抑えるか又は所定治具により固定される。これにより、ボールねじ軸のねじ面21aと、ラップ工具11のラップ歯20との間には相対摺動が生じ、ラップ砥粒が供給されることにより、ラップ研磨加工が行われる。
Next, the lapping method according to the present invention will be described using the
この際、ラップ歯20は、各分割片11a…に形成されているため、ねじ面に対して各分割片の数からなる多角形、本実施の形態の場合では6角形又は8角形によりねじ面に当接して、多数の歯(3個以上、例えば6個又は8個)によりラップ加工が施される。そして、ラップ加工の進行に伴い、加工圧調整ねじ14が締め込まれることにより、弾性体13が圧縮変形され、それにより径方向に膨らんだ部分が薄肉部19により変形可能になっている各分割片11aの軸方向全長に対して内径方向に均等なラップ圧調整力として作用し、径方向に均等な加工圧力が作用する多数のラップ歯によりラップ加工が続行される。
At this time, since the
これにより、多数のラップ歯によるため、従来の2個のラップ歯によるものに比し、加工速度が向上して、高い効率でのラップ作業を行うことができる。また、多数の分割片による多角形歯による加工により、ボールねじ軸の形状精度を向上し得る。 Thereby, since it is based on a large number of lap teeth, the processing speed can be improved and lap work can be performed with high efficiency, compared with the conventional lap teeth. Further, the shape accuracy of the ball screw shaft can be improved by processing with polygonal teeth using a large number of divided pieces.
以下、ねじ軸の形状精度の向上について説明する。 Hereinafter, improvement of the shape accuracy of the screw shaft will be described.
[円筒ラップ仕上げにおける理論解析]
ラップ工具の形状を等角多角形(k角形)とし,ラップ仕上中においては、常に工作物とラップ工具が外接すると仮定する。工作物形状によりラップ工具の中心がどのように振れまわるかを求める。
[Theoretical analysis in cylindrical lapping]
It is assumed that the shape of the lapping tool is an equiangular polygon (k-square), and the workpiece and lapping tool are always circumscribed during lapping. Find out how the center of the lapping tool swings according to the workpiece shape.
工作物半径r(θ)は接線極座標を用いてフーリエ級数の形で下記のように表示できる。 The workpiece radius r (θ) can be displayed in the form of a Fourier series using tangential polar coordinates as follows:
図9に示すように、ラップ工具の一辺をli,工作物の中心Oを原点にとり、Oからliに下した垂線の足Ai・li,とli+1交点をBiとして、ラップ工具の中心G(xG+yG)は各頂点Biの平均の位置にあると考える。 As shown in FIG. 9, the lapping of one side of the lapping tool is taken as l i , the center O of the workpiece is taken as the origin, and the perpendicular point A i · l i and l i + 1 crossing from O to l i is taken as B i . The center G (x G + y G ) of the tool is considered to be at the average position of each vertex B i .
ここで、ラップ工具の中心G(xG+yG)は各頂点Biの平均の位置にあると考えて、
以上の結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
A:n+1=mkのとき
B:n−1=mkのとき
C:平行二直線(k=2)で挟んだとき、ラップ工具がnの奇数成分に対して、A,B,と同様に変動する。 C: When sandwiched between two parallel straight lines (k = 2), the lapping tool fluctuates in the same manner as A and B with respect to the odd component of n.
空欄は工作物中心とラップ工具中心が一致していることをあらわす。 The blank indicates that the center of the workpiece and the center of the lapping tool are coincident.
以下、表1を2つのケースに分けて考察する。 Hereinafter, Table 1 will be considered in two cases.
ケース1:空欄の場合
表1の空欄は、xG=yG=0,すなわちラップ仕上中に工作物とラップ工具の中心は常に一致していることをあらわす。すなわち、加工中においては、ラップ工具はふれまわらずに、工作物は凸部が積極的に削られるので、軸形状は真円に近づく。
Case 1: Blank
The blank in Table 1 indicates that x G = y G = 0, that is, the center of the workpiece and the lapping tool always coincide during lapping. That is, during machining, the lap tool is not touched, and the convex part of the workpiece is actively cut, so that the shaft shape approaches a perfect circle.
ケース2:A,B,Cの場合
いずれの場合も物理的意味は等しく、工作物の凹凸に応じてラップ工具も同じ量だけ振れまわる。したがって、凸部や凹部も一様にラップ仕上が行われるため、いくらラップ仕上をしても真円には近づかない。
Case 2: Cases A, B, and C In all cases, the physical meaning is the same, and the lapping tool swings by the same amount according to the unevenness of the workpiece. Accordingly, since the lap finish is uniformly applied to the convex portion and the concave portion, no matter how much the lap finish is made, it does not approach a perfect circle.
たとえば、k=4の場合、偶数成分は減少するが奇数成分は減少しないことを示す。また、n≦k−2のすべての成分はすべて空欄となることがわかり、多分割工具の有効性が理論的に証明される。 For example, in the case of k = 4, it indicates that the even component is decreased, but the odd component is not decreased. Moreover, it turns out that all the components of n <= k-2 become blank, and the effectiveness of a multi-division tool is proved theoretically.
従って、工具の分割片の数は、5個以上が好ましく、それ以上数が増える程形状精度が向上する。 Therefore, the number of the divided pieces of the tool is preferably 5 or more, and the shape accuracy improves as the number increases.
[円筒軸の真円度成分とボールねじ軸のよろめき成分]
これまでの説明は、円筒の加工に対しておこなわれてきた。ここでは、「円筒の断面形状における真円度成分」と「ボールねじ軸の1回転による変動成分(以下、よろめき成分)」の相似性より、円筒軸のラップ仕上における理論解析がボールねじ軸に応用できることを示す。
[Circularity component of cylindrical shaft and staggering component of ball screw shaft]
The description so far has been made on the machining of cylinders. Here, due to the similarity between the “roundness component in the cross-sectional shape of the cylinder” and the “variation component due to one rotation of the ball screw shaft (hereinafter referred to as the staggering component)”, the theoretical analysis in the lapping of the cylindrical shaft is applied to the ball screw shaft. It shows that it can be applied.
円筒軸の断面形状には、加工中の円筒軸偏心や旋盤の親ねじ精度などにより、図10(a)断面A−Aの実線の真円に対し、2点鎖線のように、半径方向にいびつが生じている。これを真円に修正するには、楕円形やおむすび形などの断面形状に含まれる多角形成分をすべて減少させる必要がある。 Due to the eccentricity of the cylindrical shaft being machined and the accuracy of the lead screw of the lathe, the cylindrical shaft has a cross-sectional shape in the radial direction as shown by a two-dot chain line with respect to the solid circle of the cross-section AA in FIG. An irregularity has occurred. In order to correct this to a perfect circle, it is necessary to reduce all the polygons included in the cross-sectional shape such as an ellipse or a rice ball shape.
ついで、励振器12によるラップ加工方法について説明する。ラップ加工速度の高効率化には、切れ刃の鋭い、新鮮なラップ砥粒を加工部に積極的に送り込むことが重要であるが、本ラップ加工方法では、励振器12によりラップ工具11の各分割片11a…が振動して、これによるポンプ効果により加工領域で破砕したラップ砥粒を外部に吐き出すと共に、新鮮で切り刃の鋭いラップ砥粒が加工領域に送り込まれる。
Next, a lapping method using the
図7に示す加振器12a及び吸振器12bを用いた実施例を図11に示す。加振器及び吸振器により各分割片11aは、ラップ工具11の一端Eから他端Fに向うたわみ進行波が発生する。これにより、ラップ歯20がねじ面21aに対して接離する部分が軸方向に順次移動し、ねじポンプ様にラップ砥粒Tは、一端Eから他端Fに強制的に送られる。これにより、ラップ歯20とねじ面21aとの加工部に、常に新鮮なラップ砥粒が供給され、そして加工により破砕されたラップ砥粒が加工面から順次排出される。
An embodiment using the
図12は、図8に示す励振器12cを用いた実施例を示すものであり、圧電素子からなる励振器12cにより、ラップ工具11の各分割片11a…は、半径方向に振動し、ラップ歯20とねじ面21aとの間が接離して、該加工部へラップ砥粒Tが供給されそして吐出されることが繰返される。同時に、ラップ装置10は、ねじ運動に基づき軸方向に往復移動するので、ラップ歯20及びねじ面21aからなる加工部には、常に新鮮なラップ砥粒が供給され、加工により破砕した砥粒が該加工部から排出される。
FIG. 12 shows an embodiment using the
なお、図10,図12は、イメージとして理解し易いように、極めて強調して描かれているが、実際は、励振器12による振動は極めて細かく、ラップ歯10とねじ面21aとの擦れ合いによる研磨仕上げ加工に影響を及ぼすものではない。また、図12に示す励振器12cは、弾性体13で支えられているため、励振器12cの微振動と共に、弾性体13の共振により大きな同期な振動が発生し、上述した加工面へのポンプ作用を増大化する可能性もある。
10 and 12 are drawn with high emphasis so that they can be easily understood as images. Actually, however, the vibration by the
図13は、ラップ工具分割片のラップ圧調整手段として、弾性体を用いない実施の形態を示すものである。ラップ装置10’は、ラップ工具11,ハウジング16,ラップ圧調整ねじ14及びエンドキャップ15を有しており、ラップ工具11は、同様にスリット17により多数の分割片11a…が形成されていると共に、外周面がその軸方向全長に亘ってテーパ面11bからなる。また、ハウジング16の内周面にはテーパ面16bが形成されており、該テーパ面16bに上記テーパ面11bが係合してラップ工具11が嵌合されている。
FIG. 13 shows an embodiment in which an elastic body is not used as the lap pressure adjusting means of the lap tool split piece. The lapping
ハウジング16の一端面には、ラップ工具11との間にばね座金29及び平座金30を介在して、エンドキャップ15が6角穴付ボルト31により固定されている。そして、ハウジング16の他端部に形成された雌ねじ16aにラップ圧調整ねじ14の雄ねじ部14bが螺合されている。
An
これにより、操作部14aによりラップ圧調整ねじ14を締め込むことにより、ラップ工具11の各分割片11a…は、テーパ面11b,16bにより均等に内径方向に移動して、均一なラップ加工圧が付与される。なお、本テーパ面によるラップ圧調整手段は、テーパ面の加工が面倒であり、消耗品としてのラップ工具としては、先の実施の形態に係る弾性体13によるものが好ましい。
As a result, by tightening the lap
10,10’ ラップ装置
11 ラップ工具
11a 分割片
12,12a,12c 励振器(圧電素子)
13 弾性体
14,14a 操作部(加工力調整ねじ)
15 外筒部
16 ハウジング
17 スリット
19 薄肉連結部
20 ラップ歯
21 ボールねじ軸
21a ボールねじ面(ねじ溝)
14b,16b テーパ面
T ラップ砥粒
10, 10 '
13
15
14b, 16b Tapered surface T Lap abrasive
Claims (7)
前記ラップ工具は、内周面に前記ラップ歯が形成されたナット状部材からなり、かつ交互に軸方向両端から多数のスリットが形成されて、周方向に等角度で分割されかつ薄肉連結部にて連結された多数の分割片からなり、
操作部の変位を、前記各分割片に対してその軸方向全長に亘り略々均等な径方向変形として伝達し、前記各分割片にそれぞれ形成された前記ラップ歯に略々均等な前記ラップ加工圧を付与する加工圧調整手段を設け、
前記各分割片のラップ歯が、その軸方向全長に亘って前記ねじ面に多角形状にそれぞれ略々均等なラップ加工圧にて接触してなる、
ことを特徴とするボールねじ面のラップ装置。 Lapping is performed by bringing the lapping teeth of the lapping tool into contact with the ball screw surface, which is a screw groove formed on the outer periphery of the screw shaft, with lapping pressure, and slidingly contacting the lapping teeth with lapping abrasive grains on the thread surface. In the lapping machine to process,
The lapping tool is formed of a nut-like member having the lapping teeth formed on the inner peripheral surface, and a plurality of slits are alternately formed from both ends in the axial direction so as to be divided at equal angles in the circumferential direction and formed into thin connection portions. Consisting of a number of divided pieces connected together
Displacement of the operating portion is transmitted to each of the divided pieces as a substantially uniform radial deformation over the entire axial length thereof, and the lapping process is substantially equivalent to the lap teeth formed on each of the divided pieces. A processing pressure adjusting means for applying pressure is provided,
The wrap teeth of each of the divided pieces are in contact with the thread surface over the entire length in the axial direction in a polygonal shape with a substantially uniform wrap processing pressure.
A ball screw surface lap device characterized by the above.
前記空間の軸方向他端面及び径方向の外側を固定部とすると共に、径方向内側に前記各分割片をその軸方向全長に亘って配置し、前記操作部による弾性体の軸方向変位に基づき、前記弾性体を径方向に変形して前記各分割片にその軸方向全長に亘って略々均等なラップ加工圧を付与してなる、
請求項1記載のボールねじ面のラップ装置。 The processing pressure adjusting means includes an elastic member which is accommodated in a closed space, the operation section, which can be displaced freely axially adjustable in the axial direction one end face of the said space,
With a fixed portion of the outer axial end surface and the radial direction of the space, the respective segments radially inwardly disposed over its axial length, based on the axial displacement of the elastic body by the operation unit The elastic body is deformed in the radial direction and a substantially uniform lapping pressure is applied to each of the divided pieces over the entire axial length thereof .
The ball screw surface lapping device according to claim 1 .
前記加工圧調整手段は、内周面にテーパ面及び雌ねじを有するハウジングと、該雌ねじに螺合し得る雄ねじ部を有する前記操作部と、を有し、
前記雌ねじ及び雄ねじ部の螺合による前記操作部の軸方向変位に基づき、前記両テーパ面の係合により前記各分割片がその軸方向全長に亘って略々均等なラップ加工圧が付与されてなる、
請求項1記載のボールねじ面のラップ装置。 The lapping tool has a tapered surface over the entire axial length of the outer peripheral surface of each divided piece,
The working pressure adjusting means includes a housing having a tapered surface and an internal thread on an inner peripheral surface, and the operation section having an external thread portion that can be screwed into the internal thread.
Based on the axial displacement of the operating portion due to the screwing of the female screw and the male screw portion, the substantially equal lapping pressure is applied to the divided pieces over the entire axial length by the engagement of the tapered surfaces. Become,
The ball screw surface lapping device according to claim 1 .
前記ねじ面に接触する前記各分割片のラップ歯により形成される多角形が5角形以上である、
請求項1ないし3のいずれか記載のボールねじ面のラップ装置。 The divided pieces are five or more obtained by dividing a cylindrical shape into equal angles,
The polygon formed by the wrap teeth of each of the divided pieces that contacts the thread surface is a pentagon or more,
The ball screw surface lapping device according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1ないし4のいずれか記載のボールねじ面のラップ装置。 An exciter that gives vibration to the divided pieces is provided, and vibration is given to the divided pieces to supply fresh lapping abrasive grains to the processing portion composed of the lapping teeth and the threaded surface, and to be crushed by lapping. Wrapping abrasive particles are discharged from the processed part,
The ball screw surface lapping apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
請求項5記載のボールねじ面のラップ装置。 The exciter is composed of an exciter and a vibration absorber, and generates a traveling wave that bends from one axial end to the other end of each divided piece.
The ball screw surface lapping device according to claim 5.
請求項5記載のボールねじ面のラップ装置。 The exciter is composed of a piezoelectric element, and the divided pieces are vibrated in a radial direction.
Wrap device of the ball screw surfaces according to claim 5, wherein.
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