JP4583593B2 - 流体軸受スリーブ加工用旋盤装置とその加工方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置に組み込まれる流体軸受のスリーブを加工する流体軸受スリーブ加工用旋盤装置および方法に関するものである。流体軸受のスリーブとシャフトとの隙間は、数ミクロンとなるように高精度加工される必要がある。
【0002】
【従来の技術】
従来の流体軸受スリーブ加工用旋盤装置として、一般的に櫛歯型NC旋盤装置が用いられ、この旋盤装置は、複数のバイトが1つのバイト台に一体に固定されている。この旋盤装置は、モータによりワークを回転駆動するとともに、バイト台をX,Z軸方向に移動して、所望のバイトをワークの加工部位に順次当接させてワークを切削加工する。
【0003】
この旋盤装置は、切削加工した後の流体軸受スリーブを取り出し、内径測定器により内径の加工後寸法を測定してから、この加工後寸法とあらかじめ設定された加工寸法とを比較して加工誤差量を求める。次に、この加工誤差量を加工寸法を補正するための補正量としてバイト台を移動する制御装置にフィードバックして内径の加工精度を向上させる。
【0004】
しかし、内径の補正量のみがフィードバックされ、例えば外径などの他の加工部位における補正量は、制御装置にフィードバックされない。これにより、残りの加工部位において加工精度が向上せず、加工寸法がばらつくという問題があった。そこで、複数の測定器を設けて他の加工部位においても加工後寸法を求めるようにすることが考えられる。
【0005】
また、切削加工を長時間停止してバイト台が冷却される場合や、ワークの加工部位に供給される切削油とバイト台との温度差が大きい場合などにおいて、前切削加工時と次切削加工時との間でバイト台の温度に温度差が生じることがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したように複数の測定器を設けると製造コストが高くなるという問題がある。また、それぞれの測定器において全ての加工後寸法が得られるまで、次の切削加工を中断する必要があるという問題があった。
【0007】
また、別の問題として、前切削加工時と次切削加工時との間でバイト台の温度に温度差が生じるとバイト台が熱変形し、バイト台に取り付けられているバイトが前切削加工時と比べて次切削加工時に位置ずれを起こす。このように加工精度が低下して加工部位において加工寸法がばらつくという問題があった。
【0008】
そこで、本発明は、ワークの複数の加工部位における加工寸法を補正するための全ての補正量を求め、加工精度を向上させることができる流体軸受スリーブ加工用旋盤装置および方法を提供することを課題とする。また、バイト台の温度に対応して補正量を求め、加工精度を向上させることができる流体軸受スリーブ加工用旋盤装置および方法を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための他の手段として、
ワークを保持し回転させる主軸スピンドルモータと、
前記ワークの複数の加工部位をそれぞれ切削加工するための複数のバイトと、
前記複数のバイトが取り付けられたバイト台と、
該バイト台を前記複数のバイトが前記加工部位にそれぞれ位置するように移動制御する制御手段と、
前記ワークの切削加工完了後に、前記複数の加工部位のうちいずれか1つの加工部位における加工後寸法を測定する測定手段と、
前記バイト台の温度を検出する温度検出手段と、
前記1つの加工部位における加工後寸法に基づいて当該加工部位におけるバイトの加工誤差量を求め、予め設定された全てのバイトの加工誤差量の関係から他の加工部位におけるそれぞれの加工誤差量を求め、該加工誤差量と前記温度検出手段で検出した温度値とに基づいて加工寸法を補正するための補正量を求めて前記制御手段に出力する演算手段とからなるものである。
【0010】
前記発明では、ワークの切削加工完了後に、演算手段が、1つの加工部位における加工後寸法に基づいて複数の加工部位における全ての加工誤差量を求める。さらに、これらの加工誤差量と温度検出手段から入力されたバイト台の温度値とに基づいて、加工寸法を補正するための補正量を求め制御手段に出力する。これにより、前切削加工時と次切削加工時との間でバイト台が熱変形し、バイト台に取り付けられているバイトが、前切削加工時と比べて次切削加工時に位置ずれを起こした場合でも、次切削加工時のバイト台の温度に対応してワークの全ての加工部位において加工誤差をなくし、加工精度を向上させることができる。
【0011】
また本発明は、前記課題を解決するための他の手段として、
ワークを回転し、制御手段により複数のバイトが一体に取り付けられたバイト台を前記複数のバイトが前記ワークの複数の加工部位にそれぞれ位置するように移動制御して、前記複数の加工部位を前記複数のバイトによりそれぞれ切削加工する流体軸受スリーブ加工方法において、
ワークの切削加工完了後に、前記複数の加工部位のうちいずれか1つの加工部位における加工後寸法を測定し、
前記バイト台の温度を検出し、検出した温度値を演算手段に出力し、
該演算手段により前記1つの加工部位における加工後寸法に基づいて前記複数の加工部位における全ての加工誤差量を求め、該加工誤差量と前記温度検出手段で検出した温度値とに基づいて加工寸法を補正するための補正量を求めて前記制御手段に出力するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0013】
図1は、本願発明の第1実施形態に係る流体軸受スリーブ加工用旋盤装置を示す。この流体軸受スリーブ加工用旋盤装置は、主軸スピンドルモータ1、バイト台2、内径測定器3、NC制御手段4および演算手段5を備えたものである。
【0014】
前記主軸スピンドルモータ1は、内部に図示しないチャックを備え、このチャックにより主軸スピンドルモータ1内部を貫通するワーク6を前記バイト台2の近傍に位置するように保持している。また、主軸スピンドルモータ1は、前記NC制御手段4により回転駆動され、ワーク6を図中α方向へ回転させるものである。
【0015】
前記バイト台2は、上面の3つの取付位置にバイト7a,b,cがそれぞれ一体に取り付けられている。また、バイト台2は、前記NC制御手段4により図示しない駆動手段を介して図中X,Z軸方向へ移動され、バイト7a,b,cをワーク6の加工部位にそれぞれ当接させるものである。バイト7a,bは、それぞれワーク6の内面、外面を加工し、バイト7cは、ワーク6を切り離すものである。ワーク6を切削加工完了した後にワーク6から切り離される流体軸受スリーブ6aは、図示しない搬送ロボットにより内径測定器3まで搬送されるようになっている。
【0016】
前記内径測定器3は、流体軸受スリーブ6aの内径を測定するものである。また、内径測定器3は、測定した内径値(加工後寸法)を前記演算手段5に出力する。また、内径測定器3は、市販されている電気マイクロメータもしくはエアーマイクロメータなどであることが好ましい。
【0017】
前記演算手段5は、市販されているパソコンなどからなり、前記内径測定器3から入力された内径値に基づいて、あらかじめ設定されたデータシートにより全てのバイト7a,b,cにおける加工誤差量を決定する。また、加工寸法を補正するための補正量を加工誤差量に基づいて求め、前記NC制御手段4に出力するものである。前記データシートは、図2に示すように、バイト台2の温度Tに対するバイト7a,b,cの加工誤差量Dの関係を表わしたものである。このデータシートは、温度が20℃の後述する切削油が供給されるバイト台2の温度Tが20℃(T0)となるときに、それぞれのバイト7a,b,cにおける加工誤差量Dが0であるようにバイト7a,b,cの取付位置を決定した後に、切削油温度を調節してバイト台2の温度Tを変化させるとともに、そのときの加工誤差量Dをそれぞれ測定し記録したものである。これらの加工誤差量Dは、バイト台2の温度Tに比例して、直線la,lb,lcで表わされる。
【0018】
また、流体軸受スリーブ加工用旋盤装置の外部には、切削加工に用いられる切削油の温度を一定温度(本実施形態では20℃)に保つように調節するための温度調節機8が設けられている。切削油は、ワーク6の加工部位に供給するために供給手段8aによりバイト台2の上面に供給されるものである。これにより、加工により生じる切削屑をワーク6の加工部位の周囲から取り除くことができる。
【0019】
次に、前記構成からなる流体軸受スリーブ加工用旋盤装置の動作について説明する。
【0020】
ワーク6が、主軸スピンドルモータ1により矢印α方向へ回転されるとともに、バイト台2が、NC制御手段4にあらかじめ設定された加工プログラムに従って、図示しない駆動手段によりX,Z軸方向に移動される。バイト台2のバイト7a,b,cが、ワーク6のそれぞれの加工部位を順次加工する。本実施形態においては、ワーク6の内面がバイト7aにより切削加工され、ワーク6の外面がバイト7bにより切削加工され、流体軸受スリーブ6aがバイト7cによりワーク6から切り離され、流体軸受スリーブ6aの切削加工が完了する。この流体軸受スリーブ6aが、図示しない搬送ロボットにより内径測定器3へ搬送され、流体軸受スリーブ6aの内径が測定される。
【0021】
演算手段5では、図3のフローチャートに示すように、ステップ101において、内径測定器3により測定された流体軸受スリーブ6aの内径値d1が、入力されたか否かを判断する。入力された場合、ステップ102において、この入力された内径値d1を読み取り、ステップ103において、あらかじめ設定されている目標内径値d0よりバイト7aにおける加工誤差量Da(Da=d1−d0)を求める。次に、図2に示すデータシートに従って、直線laより加工誤差量Daに対応するバイト台2の温度T1を求め、ステップ104において、直線lb,lcよりバイト台2の温度T1に対応するバイト7b,cにおける加工誤差量Db,Dcを求める。これにより、内径以外の他の加工部位においても、加工後寸法を測定する測定器を設けることなく加工誤差量Db,Dcを求めることができる。
【0022】
続いて、ステップ105において、これらの加工誤差量Da,Db,Dcを加工寸法を補正するための補正量Ea,Eb,EcとしてNC制御手段4に出力する。これにより、NC制御手段4は、補正量Ea,Eb,Ecを用いて加工寸法における加工誤差量Da,Db,Dcをなくすように、バイト台2を加工寸法に応じて移動することができるので、バイト7a,b,cによりワーク6の全ての加工部位において加工精度の向上した切削加工が行なわれる。
【0023】
図4は、本発明の第2実施形態に係る流体軸受スリーブ加工用旋盤装置を示す。この流体軸受スリーブ加工用旋盤装置は、バイト台2の温度Tを直接測定するための温度検出手段9がバイト台2に設けられ、前記演算手段5における動作が異なる以外は、図1の装置と同一であり、対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0024】
演算手段5では、図5のフローチャートに示すように、ステップ101−1において、流体軸受スリーブ6aを切削加工する直前のバイト台2の温度T1を測定する。次に、前述した図3のフローチャートのステップ101からステップ104と同一の動作を行ない、加工誤差量Da,Db,Dcを求める。続いて、ステップ104−1において、次の流体軸受スリーブ6aを切削加工する直前のバイト台2の温度T2を測定し、ステップ104−2において、以下に示す数1、数2および数3より次切削加工時のバイト台2の温度T2に対応して、加工寸法を補正するための補正量Ea,Eb,Ecをそれぞれ求める。
【0025】
【数1】
【0026】
【数2】
【0027】
【数3】
【0028】
続いて、ステップ105において、NC制御手段4に加工寸法を補正するための補正量Ea,Eb,Ecを出力する。これにより、NC制御手段4は、補正量Ea,Eb,Ecを用いて加工寸法における加工誤差量Da,Db,Dcをなくすように、バイト台2を加工寸法に応じて移動することができるので、バイト7a,b,cによりワーク6の全ての加工部位において、バイト台2の温度に対応した加工精度の向上した切削加工が行なわれる。
【0029】
また、旋盤装置を長期的に使用するとバイト7a,b,cが摩耗する。例えばバイト7aが摩耗して、図2に示すように、温度検出手段9により検出されるバイト台2の温度が20℃であっても、加工誤差量Xが生じる場合がある。このとき、演算手段5は、直線laのそれぞれの加工誤差量Dに加工誤差量Xを加算して求められる直線la’を用いて、加工誤差量Daに対応する温度T1を求めるようにすることが好ましい。
【0030】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ワークの切削加工完了後に、演算手段が、1つの加工部位における加工後寸法に基づいて当該加工部位におけるバイトの加工誤差量を求め、予め設定された全てのバイトの加工誤差量の関係から他の加工部位におけるそれぞれの加工誤差量を求め、加工誤差量と温度検出手段で検出した温度値とに基づいて加工寸法を補正するための補正量を求めて制御手段に出力しフィードバックするので、切削加工時のバイト台の温度に対応してワークの全ての加工部位において加工誤差をなくし、加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る流体軸受スリーブ加工用旋盤装置の概略図。
【図2】 図1の演算手段にあらかじめ設定されたデータシート。
【図3】 図1の演算手段の動作の一例を示したフローチャート。
【図4】 本発明の第2実施形態に係る流体軸受スリーブ加工用旋盤装置の概略図。
【図5】 図4の演算手段の動作の一例を示したフローチャート。
【符号の説明】
1 主軸スピンドルモータ
2 バイト台
3 内径測定器(測定手段)
4 NC制御手段(制御手段)
5 演算手段
6 ワーク
7a,7b,7c バイト
9 温度検出手段
Da,Db,Dc 加工誤差量
Claims (2)
- ワークを保持し回転させる主軸スピンドルモータと、
前記ワークの複数の加工部位をそれぞれ切削加工するための複数のバイトと、
前記複数のバイトが取り付けられたバイト台と、
該バイト台を前記複数のバイトが前記加工部位にそれぞれ位置するように移動制御する制御手段と、
前記ワークの切削加工完了後に、前記複数の加工部位のうちいずれか1つの加工部位における加工後寸法を測定する測定手段と、
前記バイト台の温度を検出する温度検出手段と、
前記1つの加工部位における加工後寸法に基づいて当該加工部位におけるバイトの加工誤差量を求め、予め設定された全てのバイトの加工誤差量の関係から他の加工部位におけるそれぞれの加工誤差量を求め、該加工誤差量と前記温度検出手段で検出した温度値とに基づいて加工寸法を補正するための補正量を求めて前記制御手段に出力する演算手段とからなることを特徴とする流体軸受スリーブ加工用旋盤装置。 - ワークを回転し、制御手段により複数のバイトが一体に取り付けられたバイト台を前記複数のバイトが前記ワークの複数の加工部位にそれぞれ位置するように移動制御して、前記複数の加工部位を前記複数のバイトによりそれぞれ切削加工する流体軸受スリーブ加工方法において、
ワークの切削加工完了後に、前記複数の加工部位のうちいずれか1つの加工部位における加工後寸法を測定し、
前記バイト台の温度を検出し、検出した温度値を演算手段に出力し、
該演算手段により前記1つの加工部位における加工後寸法に基づいて当該加工部位におけるバイトの加工誤差量を求め、予め設定された全てのバイトの加工誤差量の関係から他の加工部位におけるそれぞれの加工誤差量を求め、該加工誤差量と前記温度検出手段で検出した温度値とに基づいて加工寸法を補正するための補正量を求めて前記制御手段に出力することを特徴とする流体軸受スリーブ加工方法。
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