JP4608262B2 - ねじ溝加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、送りねじ装置のねじ軸またはナットのねじ溝加工方法に関する。

送りねじ装置は、ねじ溝が設けられた２つの部材（ねじ軸とナット）と、両部材のねじ溝で構成された転走路内に挿入される複数の転動体とを有し、転動体の転がり若しくは滑りによりねじ軸とナットの間に滑らかな送り運動を実現するものである。

ねじ軸およびナットのねじ溝は、通常、総型バイトを用いてねじ溝を粗加工し、その表面に焼き入れを施し、最終的に総型砥石で研削仕上げする、という工程により加工される。小径の送りねじ装置の場合は、焼き入れしたワークに対して、総型砥石で直接ねじ溝を加工する場合もある。

また、特許文献１では、総型バイトではなく小型の汎用バイトを用いた加工方法が提案されている。その方法では、汎用バイトをねじ溝の断面形状の円弧方向に順次ずらせて切削を繰り返すことにより、ねじ溝加工の精度を向上させている。
特開平６−２４９３１７号公報

しかしながら、従来の加工方法には次のような問題があった。

（１）送りねじ装置が大径になるほど、ねじ溝の研削が困難となる。
総型砥石による研削では、砥石の形状がそのままねじ溝に転写される。よって、砥石の形状歪みや摩耗が、ねじ溝の加工精度に大きく影響を及ぼす。砥石の形状歪み等の問題は、送りねじ装置が大径化するほど、つまり砥石が大型化するほど顕著に現れ、ねじ溝の加工精度を低下させる要因となる。最近では、ねじ軸径がφ２５０〜３５０ｍｍ、ねじ溝幅（ボール径）が約２５ｍｍとなる大径の送りねじ装置も登場しているが、このようなサイズのねじ溝を総型砥石で研削するのは現実的とは言い難い。また、砥石の大型化は、いわゆる「びびり」の発生や、研削装置の大型化・コストアップを招くという弊害もある。

なお、特許文献１では、砥石による研削を省略できる旨記載されているが、汎用バイトでは切削速度をそれ程速くすることができず、また切削抵抗による摩耗が激しいことから、実際には、汎用バイトのみで送りねじ装置に要求される加工面粗さを達成することは難しい。

（２）複雑な形状を有するねじ溝の加工が困難である。
すなわち、バイトの切れ刃は一方にしかないため、切削時にはバイトを一方向にしか送ることができない。これは総型バイトの場合も汎用バイトの場合も同様である。よって、バイトによる切削では螺旋状の単純な形状しか加工することができず、たとえばねじ溝の途中に屈曲部が設けられているような複雑な形状は加工が困難である。また、総型砥石による研削も、そのような複雑な形状に対応することができない。

本発明は上記実情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、大径の送りねじ装置のねじ溝や、複雑な形状のねじ溝をも高精度に加工することのできるねじ溝加工方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、砥石による研削を行うことなく、ねじ溝を高精度に加工することのできるねじ溝加工方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明では、送りねじ装置のねじ溝を、ねじ溝が加工されるワークの軸線に略直交する軸を中心に回転する回転工具によって加工する。ここで、「送りねじ装置」は、ボールねじとローラねじの両者を含み、「ねじ溝」は、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝の両者を含む。

この種の回転工具は、バイトに比べて切削速度が非常に速く、かつ、摩耗が小さいので、高精度な加工が可能である。また、砥石による仕上げを行うまでもなく、十分な加工面粗さを達成できる。しかも、この種の回転工具は、従来のバイトや総型砥石と異なり、切れ刃の当て方を選ばず、その切削位置も柔軟に制御できるため、小径のものから大径のねじ溝まで自由に加工できるとともに、複雑な形状の加工も容易となる。

回転工具としては、エンドミルやフェイスミルなどのミーリング工具であることが好ましく、中でもボールエンドミルが特に好ましい。あるいは、回転工具として研削工具を用いることも好ましい。本発明における回転工具は、回転工具とワークとを相対的に送ることによりねじ溝を加工するものであり、回転軸方向にしか切削を行えないドリリング工具は含まれない。また、本発明における回転工具には、ワークの軸線に略平行な軸を中心に回転する従来の総型砥石も含まれない。

回転工具は超硬質材料からなる工具であることが好ましく、特にＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）工具であることが好ましい。

これにより、数万ｒｐｍといった超高速回転による切削が可能となり、加工時間の短縮と加工精度の向上を図ることができるとともに、ドライ加工も可能となる。さらに、ＣＢＮ工具であれば、焼き入れ後の切削も可能になる、という利点もある。

ねじ溝加工方法の一態様としては、切削工具によってワークの周面にねじ溝を粗加工する第１切削工程と、粗加工されたねじ溝を焼き入れする焼入工程と、焼き入れされたねじ溝を回転工具（ボールエンドミル等）によって仕上加工する第２切削工程と、を含み、この第２切削工程では、ねじ溝幅よりも小さい切れ刃径の回転工具を用い、その回転工具による切削位置を段階的に変化させてねじ溝の仕上加工を行う方法が考えられる。すなわち、従来の砥石による研削工程の代わりに、回転工具による第２切削工程を設けたものである。

この方法によれば、小型の回転工具によって大径の送りねじ装置のねじ溝を加工することができ、加工装置の大型化・コストアップ等の問題を招くことがない。また上記方法によれば、同一の回転工具にて、大径の送りねじ装置はもちろんのこと小径〜中径の送りねじ装置のねじ溝加工も可能となり、加工装置の汎用性が向上する。

上記第２切削工程では、ねじ溝の一端において、ねじ溝中心に対する溝幅方向のオフセット量とそのオフセット量に応じた切り込み量とを回転工具に設定し、ワークを回転させつつ、ワークと回転工具とをねじ溝のリードに応じた送り量で相対的に移動させて、一定のオフセット量と切り込み量でねじ溝の他端まで螺旋状に切削を行う工程を含み、オフセット量と切り込み量の設定値を段階的に変化させて前記螺旋切削を繰り返すことによってねじ溝の仕上加工を行うことが好ましい。

かかる方法により、加工装置の制御を単純化できるとともに、効率的に切削を行うことができる。また、一回の螺旋切削において、一定の切り込み量でねじ溝の一端から他端まで切削するため、加工精度が安定するという利点もある。

ねじ溝の第１の端から第２の端に至る往路において前記螺旋切削を行った後、ワークの回転方向、および、ワークと回転工具の送り方向を逆転させて、第２の端から第１の端に至る復路においても前記螺旋切削を行うと、さらに好ましい。

往路と復路のそれぞれで螺旋切削を行えば、加工効率が向上し、加工時間の短縮を図ることができる。

前記第２の端において回転工具の切り込み量を保持したままオフセット量を反転させることにより、往路と復路でねじ溝中心に対し対称な位置を切削するとよい。

これにより、ねじ溝の両壁の対称位置での切り込み量が同じになり、ねじ溝の形状精度が向上する。またエアカットを最小限にできるので工数削減の効果も得られる。

前記切削工具を支持するヘッド、焼き入れを行うヘッド、および、前記ボールエンドミルを支持するヘッドを具備する加工装置にワークを装着し、前記第１切削工程、前記焼入工程、および、前記第２切削工程を連続して行うことが好ましい。

これにより、工程間での段取り時間を短縮またはゼロにでき、加工時間の短縮を図ることができる。

ねじ溝加工の他の態様としては、ワークの周面を焼き入れする焼入工程と、回転工具を用いて、焼き入れされたワークの周面に焼入深さよりも浅いねじ溝を加工する切削工程と、を含み、前記ねじ溝は、螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸に組み付けられるナットの
内周面に形成されるものであり、前記切削工程は、前記ねじ軸のねじ溝とともに転動体の転走路を構成する転走溝を、ナット内周の一周未満の長さに形成する工程と、前記転走路内の転動体を循環させるための循環溝を、前記転走溝の一端から他端にかけて形成する工程と、を含む方法が考えられる。すなわち、回転工具による１回の切削だけで最終加工まで行うものである。

かかる方法により、少ない工程で精度良くねじ溝加工ができる。この方法は、小径の送りねじ装置のねじ溝加工に有効である。

ねじ溝自体が小さい場合、前記切削工程では、ねじ溝形状に対応した総型の回転工具を用いるとよい。これにより加工時間の短縮を図ることができるとともに、加工精度および加工面粗さを向上することができる。

本発明によれば、一般的なねじ溝はもちろんのこと、大径の送りねじ装置のねじ溝や、複雑な形状のねじ溝をも高精度に加工することができる。また、砥石による研削を省略することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態は、本発明に係るねじ溝加工方法を、大径のボールねじのねじ溝加工に適用した例である。

（ボールねじの構成）
図１は、ボールねじの概略構成を示す斜視図である。同図に示すように、ボールねじは、相対移動自在に組み付けられたねじ軸１とナット２とを有して構成される。ねじ軸１の外周面とナット２の内周面には同一のリードで螺旋状のねじ溝３，４が形成されており、ナット２の内部において両ねじ溝３，４が合わさってトンネル状の転走路を構成する。この転走路には、複数の転動体５が挿入されている。本例では、転動体５としてボールを用い、それぞれのボールの間隙にスペーサー６を介在させている。また、転動体５の循環方式としては、リターンパイプ方式を採用している。

上記構成のボールねじにおいて、ねじ軸１（もしくはナット２）を軸心周りに回転させると、ナット２（もしくはねじ軸１）が軸方向に直線移動する。このとき、転動体５が転走路内で転がり運動を行うため、滑らかな送り運動が実現される。また逆に、ナット２もしくはねじ軸１に直線運動を与えて、それを回転運動に変換することもできる。

製品化されている一般的なボールねじでは、ねじ軸径はφ数ｍｍ〜１００ｍｍであり、ボール径（ねじ溝幅）は大きくてもφ１０ｍｍ程度である。これに対して、本実施形態では、ねじ軸径がφ１００ｍｍ以上（たとえば、約φ２５０〜３５０ｍｍ）、ボール径が約φ１０〜２５ｍｍとなる極めて大径のボールねじを想定している。

これほどの大径になると、砥石の形状歪み、砥石のびびり、加工装置の大型化等の問題が無視できなくなり、一般的なボールねじと同じ方法でねじ溝を加工することは難しい。そこで本実施形態では、以下に述べる方法によりねじ溝の加工を行う。なお、ここではねじ軸のねじ溝加工を例に挙げて説明するが、ナットのねじ溝についても同様の方法にて加工可能である。

（ねじ溝加工方法）
図２および図３に、ねじ溝加工用の加工装置の構成を示す。図２は加工装置をねじ軸の軸方向にみた図であり、図３は加工装置のヘッド構成を模式的に示す図である。

加工装置は、概略、ワーク（加工対象物）１０を支持するワーク支持ユニット１１と、工具等を支持するヘッド１２が設けられた加工ユニット１３と、を有している。本加工装置は、独立に制御可能な３つの加工ユニット１３を備えており、各加工ユニット１３にはそれぞれ、粗加工用のバイト１４を支持する第１切削ヘッド１２ａ、高周波焼き入れ用の焼入ヘッド１２ｂ、仕上げ加工用のボールエンドミル１５を支持する第２切削ヘッド１２ｃが取り付けられている。それぞれのヘッド１２ａ〜１２ｃはＣＮＣにより制御される。

加工の際は、ワーク支持ユニット１１のチャック１６に生素材のワーク１０を装着し、ワーク１０を水平に保った状態で軸心周りに回転させる。そして、バイト１４によってワーク１０の周面にねじ溝を粗加工する粗加工工程（第１切削工程）、焼入ヘッド１２ｂによってねじ溝を焼き入れする焼入工程、および、ねじ溝を回転工具であるボールエンドミル１５によって仕上加工する仕上工程（第２切削工程）を順次実施する。これにより、ワンチャックで粗加工〜焼入〜仕上げまで連続して行えるので、工程間での段取り時間を短縮またはゼロにでき、加工時間の短縮を図ることができる。

では、各工程の詳細について説明する。

（粗加工工程）
図４は、バイト１４による粗加工の様子を示している。本実施形態では、ねじ溝幅Ｗよりも小型のバイト１４を用いる。そして、バイト１４のオフセット量と切り込み量を適宜切り替えながら旋削を繰り返すことで、ワーク１０の外周面に断面円弧状（ゴシックアーチ形状）のねじ溝２０を加工する。

なお、ここでは切削工具として小型のバイト１４を用いているが、総型のバイトあるいはボールエンドミルを用いてねじ溝の粗加工を行うことも好ましい。

（焼入工程）
ねじ溝２０の粗加工が終了したら、焼入ヘッド１２ｂを用いてワーク１０の表面に高周波焼き入れを施す。本実施形態では、図５の一点鎖線で示すように、ねじ溝２０の表面だけを浅く焼き入れる（数ｍｍ程度）。なお、高周波以外の手段（たとえばレーザー）を用いてねじ溝２０の表面硬化処理を行ってもよい。

（仕上工程）
続いて、ボールエンドミル１５により、ねじ溝２０を仕上加工する。ここでは、切れ刃に超硬質材料のＣＢＮを含むボールエンドミル１５を用いて、高速回転切削によるドライ加工を実施する。また、その切れ刃径としては、図６に示すように、ねじ溝幅Ｗよりも小さなもの（たとえばφ４〜５ｍｍ）を選択し、ボールエンドミル１５による切削位置（オフセット量および切り込み量）を段階的に変化させて、ねじ溝２０の仕上加工を行う。なお、オフセット量とは、ねじ溝２０の中心に対する溝幅方向の変位をいい（図６にＯ１，Ｏ２，・・・で示す）、切り込み量とは、径方向の変位をいう（図６にＣ１，Ｃ２，・・・で示す）。

具体的には、次のような切削制御を行う。まず、ボールエンドミル１５を初期位置にセットし、数万ｒｐｍで高速回転させる。初期位置は、螺旋状のねじ溝２０の一端（第１の端）における溝中心から、さらにオフセット量「Ｏ１」だけ軸方向外側にあたる位置とする。そして、そのオフセット量「Ｏ１」に応じた切り込み量「Ｃ１」に設定し、ボールエンドミル１５の切れ刃をねじ溝面に進入させる。本実施形態では、ねじ溝面に対する進入量が約５０〜６０ミクロンになるように切り込み量を制御する。なお、ボールエンドミル１５は、進入方向に平行な軸、つまりワークの軸線に略直交する軸を中心に回転する。

次に、図７に示すように、ワーク１０を矢印ＲＡ方向に一定速度で正転させ、それと共に、ボールエンドミル１５をねじ溝２０のリードに応じた送り量で図中左方向に移動させる。これにより、ねじ溝２０の片側の縁に沿うようにボールエンドミル１５が送られ（矢印Ａ参照）、一定のオフセット量「Ｏ１」と切り込み量「Ｃ１」を保ったまま、ねじ溝２０の他端（第２の端）まで螺旋状に切削が行われる（以下、この工程を螺旋切削とよぶ）。

ボールエンドミル１５が第２の端に到達したら、切り込み量「Ｃ１」を保持したままオフセット量を徐々に小さくするとともに、ワーク１０の回転も減速させる。このときのボールエンドミル１５の軌跡は矢印Ａ′で示すようなカーブを描く。そして、ボールエンドミル１５のオフセット量がマイナスの値に転じるタイミングで、ワーク１０の逆回転（矢印ＲＢ方向）を開始し、矢印Ｂ′で示すカーブを描くようにボールエンドミル１５を制御する。かかる制御により、ねじ溝２０の端部が弧状に加工される。図８は、図７のＤ−Ｄ断面を示す。

オフセット量の値が「−Ｏ１」になったら、ワーク１０を一定速度で逆転させつつ、ボールエンドミル１５をねじ溝２０のリードに応じた送り量で図中右方向に移動させる。したがって、復路においては往路と反対側の縁に沿うようにボールエンドミル１５が送られ（矢印Ｂ参照）、一定のオフセット量「−Ｏ１」と切り込み量「Ｃ１」により、ねじ溝２０の第１の端まで螺旋切削が行われる。

ボールエンドミル１５が第１の端に到達したら、第２の端の場合と同様、溝端部を弧状に加工する。以上の一連の制御により、ねじ溝２０内の同一深さの部分についての切削が行われたことになる。

その後、ボールエンドミル１５のオフセット量を「Ｏ２」に、切り込み量を「Ｃ２」に設定して、上記と同様の制御を行えば、ねじ溝２０のやや内側の部分を切削できる。このようにして、段階的にオフセット量と切り込み量を切り替えながら、ねじ溝２０の中心部分まで順次切削制御を繰り返すことにより、ねじ溝の仕上加工が完了する。

以上述べた本実施形態のねじ溝加工方法によれば、次のような利点がある。

ボールエンドミル１５は、バイトに比べて切削速度が非常に速く、かつ、摩耗が少ないので、高精度な加工が可能である。また、十分な加工面粗さを達成できるので、砥石による研削が不要になる。なお、ボールエンドミル１５による加工では、切れ刃径とピックフィードによって加工面粗さが決まる。換言すれば、ボールエンドミル１５の切れ刃径と上述したオフセット量とを適宜選択することにより、ボールねじに要求される加工面粗さを容易に達成することができる。

また、ボールエンドミル１５は、バイトや砥石と異なり、切れ刃の当て方を選ばず、その切削位置も柔軟に制御可能である。したがって、加工の自由度が高まり、上述したような往復での切削や溝端部の加工が容易に行える。これにより、小型のボールエンドミル１５を用いて、小径〜大径のいずれのボールねじでも加工でき、加工装置の汎用性が増す。従来方法では、ねじ軸径やねじ溝幅が大きくなるほど加工装置に剛性が要求されるため、加工装置の大型化やコストアップを招いていたが、本実施形態の加工方法によればそのような問題が生じない。

また、本実施形態ではＣＢＮのボールエンドミル１５を用いたので、数万ｒｐｍといった高速回転による切削が可能となり、加工時間の短縮と加工精度の向上を図ることができる。加えて、切削油を必要としないドライ加工であり、環境問題上好ましい。

また、上記螺旋切削を採用したことにより、加工装置の制御を単純化できるとともに、効率的に切削を行うことができる。さらに、一定の切り込み量でねじ溝２０の一端から他端まで切削するため、加工精度が安定する。しかも、往路と復路のそれぞれで螺旋切削を行うため、加工効率の向上と加工時間の短縮を図ることもできる。

また、ねじ溝２０の端において切り込み量を保持したままオフセット量を反転させ、往路と復路でねじ溝中心に対し対称な位置を切削するようにしたので、ねじ溝２０の両壁の対称位置での切り込み量が同じになり、ねじ溝２０の形状精度が向上する（つまり、ねじ溝形状が左右対称になる）。また切り込み量一定で往復の切削を行うので、エアカットを最小限にでき、工数削減の効果も得られる。

また、ねじ溝の端部を弧状に加工し、しかも図８に示すように切り上げの形態としたことで、ボールエンドミル１５への負担が軽減される。

なお、本実施形態ではねじ軸１のねじ溝を形成する場合を示したが、ナット２のねじ溝についても同様の加工方法にて形成することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、本発明に係るねじ溝加工方法を、複雑な形状のねじ溝加工に適用した例である。

（ナットの構成）
図９は、ナットのねじ溝を示す斜視図である。このナット３０は単一のリングからなり、その内周面には無端状のねじ溝（以下、「一巻き溝」という）３１が形成されている。一巻き溝３１は、ねじ軸のねじ溝とともにボール（転動体）の転走路を構成する転走溝３２と、転走路内のボールを循環させるための循環溝３３との２つの部分から構成される。転走溝３２は、ねじ軸のねじ溝と同一のリードで、ナット内周の一周未満の長さをもつ。一方、循環溝３３は、転走溝３２とは逆方向のリードを有し、転走溝３２の一端と他端とを接続している。循環溝３３の部分はボール径よりも大きな溝深さを有している。

図１０は、ナット３０をねじ軸に組みつけた状態を示している。一巻き溝３１のうち転走溝３２の部分は、ねじ軸４０のねじ溝４１に対向してボールの転走路を構成するが、循環溝３３の部分は、ねじ軸４０のねじ山４２をまたぐようなかたちとなる。

この循環溝３３は、第１実施形態のナットにおけるリターンパイプに対応する部分である。すなわち、ナット３０とねじ軸４０が相対的に回転すると、ナット３０の転走溝３２とねじ軸４０のねじ溝４１の間の転走路内でボールが負荷を受けながら転がり運動する。そして、転走溝３２の端に到達したボールは、無負荷の状態で循環溝３３を通り、ねじ山４２を乗りこえ、転走溝３２の他端に戻されるのである。

このような一巻き溝３１によれば、リターンパイプ、デフレクタ、エンドキャップなどの循環用部材を追加することなく、簡単な構成でボールの循環を行うことができる。

しかしながら、一巻き溝３１は単純な螺旋状ではなく、途中に屈曲部を有する複雑な形状を有するため、バイトによる切削や砥石による研削が難しい。そこで本実施形態では、以下に述べる方法によりねじ溝の加工を行う。

（ねじ溝加工方法）
図１１〜図１５に、ねじ溝加工用の加工装置の構成を示す。図１１は、加工装置の斜視図、図１２は平面図、図１３は正面図、図１４は側面図である。図１５は、ボールエンドミルのヘッド構成を示す断面図である。

加工装置は、概略、ワークを支持するワーク支持ユニット５１と、工具を支持するヘッド５３が設けられた加工ユニット５２とを備える。ワーク支持ユニット５１は、ワークを把持するチャック５４を有する。加工ユニット５２はＹ，Ｚの２軸方向に移動可能であり、ＣＮＣによって制御される。

ヘッド５３の先端には、図１５に示すように、ボールエンドミル５５と、ボールエンドミル５５を回転自在に支持する動圧軸受５６と、ボールエンドミル５５の基端に連結されたタービン５７とが設けられている。高圧流体をタービン５７に吹き付けることで、ボールエンドミル５５を高速回転（たとえば数万ｒｐｍ）させることができる。なお、ボールエンドミル５５の駆動は、動圧スピンドル以外にもモータやベルトで行ってもよい。

ボールエンドミル５５としては、切れ刃に超硬質材料のＣＢＮを含むＣＢＮ工具を用い、またその切れ刃径は一巻き溝３１の溝幅と同一のものが選択される。つまり、本実施形態では、ねじ溝形状に対応した総型のボールエンドミル５５を用いる。ＣＢＮ工具を用いたことにより、焼き入れ後の表面切削が容易になる。

そこで本実施形態では、ねじ溝の加工に先立ち、生素材からなる円筒形状のワークの内周面に所定深さの焼き入れを施す（焼入工程）。この状態ではワークの内周面は円筒面のままであり、ねじ溝は形成されていない。

次に、焼き入れ後のワークをワーク支持ユニット５１のチャック５４に装着した後、ボールエンドミル５５を初期位置にセットし、数万ｒｐｍで高速回転させる。ここでの初期位置（Ｚ軸方向）は、転走溝３２の始端に対応する位置である。そして、転走溝３２の溝深さに応じた切り込み量（Ｙ軸方向）に設定し、ボールエンドミル５５の切れ刃をワークの内周面に進入させる。このときの進入量（溝深さ）は焼入深さよりも浅くする。また本実施形態でもドライ加工を行う。

続いて、ワークを所定の速度で回転させながら、ボールエンドミル５５を転走溝３２のリードに応じた送り量でＺ軸方向に送り、転走溝３２の加工を行う。ワークが所定角（１周未満）だけ回転し、ボールエンドミル５５が転走溝３２の終端まで到達したら、送り方向を反転させるとともに切り込み量を増大する。そして、転走溝３２の終端から始端にかけて循環溝３３を加工する。以上で、一巻き溝３１の加工が完了する。

上記方法によれば、ＣＢＮのボールエンドミル５５を用いたことにより、焼き入れ後のねじ溝加工が可能となり、第１実施形態のような粗加工工程を省略できる。しかも、高精度な加工が可能であり、かつ、十分な加工面粗さを達成できるので、砥石による研削仕上げも不要となる。したがって、焼入工程および切削工程という２工程だけで精度良くねじ溝を加工できる。

また、ボールエンドミル５５によれば、一巻き溝３１のように、途中に屈曲部が存在するような複雑な形状のねじ溝も簡単かつ高精度に加工することができる。さらに本実施形態では、総型のボールエンドミル５５を用いたので、一度の送りでねじ溝全部の加工ができ加工時間の短縮を図ることができる。また加工精度および加工面粗さも向上する。

以上、第１および第２実施形態を挙げて本発明を詳細に説明したが、これらはあくまでも本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

たとえば、上記実施形態では、大径ボールねじのねじ溝や一巻き溝等の特殊なねじ溝の加工について例示したが、本発明に係るねじ溝加工方法は、一般的な送りねじ装置（ボールねじ、ローラねじ等）のねじ溝加工にも好ましく適用することができる。

また、ボールエンドミルの制御方法は上記実施形態のものに限らず、適宜変形可能である。たとえば、第１実施形態では、ねじ溝の縁から工具を当て始めて順次ねじ溝中心に移動させているが、反対に、ねじ溝の中心から工具を当て始めて順次縁に移動させる手法としたり、あるいは、ねじ溝の一方の縁から順番に他方の縁まで切削を行う手法としてもよい。また、往路のみで切削を行うようにしてもよいし、ねじ軸の端部形状も弧状に加工しなくともよい。

また、第２実施形態では、ワークを水平に保持したが、ナットの重量がある場合にはワークをテーブル上に載置し、上方から工具を送るようにしてもよい。

また、上記実施形態では、回転工具としてＣＢＮのボールエンドミルを用いたが、他の回転工具を用いても同様のねじ溝加工を行うことができる。たとえば、フライス加工に利用されるミーリング工具（エンドミルやフェイスミル）を用いることも可能であるし、小型の回転研削工具を用いることも可能である。上記実施形態のようにゴシックアーチ形状の断面をもつねじ溝の加工であれば、工具先端が丸みをもつボールエンドミルや研削工具が適している。ねじ溝が角溝やＶ溝のような直線状の断面形状をもつ場合には、ストレートエンドミルやフェイスミルなどの回転工具が適している。どのような回転工具を選択するかは、ねじ溝の断面形状や回転工具の制御方法（送り方法）などに応じて決定すればよい。

第１実施形態に係るボールねじの概略構成を示す斜視図。 第１実施形態に係る加工装置の構成を示す図。 図２の加工装置のヘッド構成を模式的に示す図。 バイトによる粗加工の様子を示す図。 焼き入れを施したねじ溝を示す図。 ボールエンドミルによる仕上加工の様子を示す図。 ボールエンドミルの切削制御を説明するための図。 図７のＤ−Ｄ断面図。 第２実施形態に係るナットのねじ溝を示す図。 図９のナットをねじ軸に組み付けた状態を示す図。 第２実施形態に係る加工装置の構成を示す斜視図。 図１１の加工装置の平面図。 図１１の加工装置の正面図。 図１１の加工装置の側面図。 ボールエンドミルのヘッド構成を示す断面図。

符号の説明

１ ねじ軸
２ ナット
３，４ ねじ溝
５ 転動体
６ スペーサー
１０ ワーク
１１ ワーク支持ユニット
１２ ヘッド
１２ａ 第１切削ヘッド
１２ｂ 焼入ヘッド
１２ｃ 第２切削ヘッド
１３ 加工ユニット
１４ バイト
１５ ボールエンドミル
１６ チャック
２０ ねじ溝
３０ ナット
３１ 一巻き溝（ねじ溝）
３２ 転走溝
３３ 循環溝
４０ ねじ軸
４１ ねじ溝
４２ ねじ山
５１ ワーク支持ユニット
５２ 加工ユニット
５３ ヘッド
５４ チャック
５５ ボールエンドミル
５６ 動圧軸受
５７ タービン

Claims (9)

1. 送りねじ装置のねじ溝を、ねじ溝が加工されるワークの軸線に略直交する軸を中心に回転する回転工具によって加工するねじ溝加工方法であって、
   切削工具によってワークの周面にねじ溝を粗加工する第１切削工程と、
   粗加工されたねじ溝を焼き入れする焼入工程と、
   焼き入れされたねじ溝を前記回転工具によって仕上加工する第２切削工程と、を含み、
   第２切削工程では、ねじ溝幅よりも小さい切れ刃径の回転工具を用い、その回転工具による切削位置を段階的に変化させてねじ溝の仕上加工を行うことを特徴とするねじ溝加工方法。
2. 前記回転工具がボールエンドミルであることを特徴とする請求項１記載のねじ溝加工方法。
3. 前記回転工具はＣＢＮ工具であることを特徴とする請求項１または２記載のねじ溝加工方法。
4. 第２切削工程では、
   ねじ溝の一端において、ねじ溝中心に対する溝幅方向のオフセット量とそのオフセット量に応じた切り込み量とを前記回転工具に設定し、
   ワークを回転させつつ、ワークと前記回転工具とをねじ溝のリードに応じた送り量で相対的に移動させて、一定のオフセット量と切り込み量でねじ溝の他端まで螺旋状に切削を行う工程を含み、
   オフセット量と切り込み量の設定値を段階的に変化させて前記螺旋切削を繰り返すことによってねじ溝の仕上加工を行うことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載のねじ溝加工方法。
5. ねじ溝の第１の端から第２の端に至る往路において前記螺旋切削を行った後、
   ワークの回転方向、および、ワークと前記回転工具の送り方向を逆転させて、第２の端から第１の端に至る復路においても前記螺旋切削を行うことを特徴とする請求項４記載のねじ溝加工方法。
6. 前記第２の端において前記回転工具の切り込み量を保持したままオフセット量を反転させることにより、往路と復路でねじ溝中心に対し対称な位置を切削することを特徴とする請求項５記載のねじ溝加工方法。
7. 前記切削工具を支持するヘッド、焼き入れを行うヘッド、および、前記回転工具を支持するヘッドを具備する加工装置にワークを装着し、
   前記第１切削工程、前記焼入工程、および、前記第２切削工程を連続して行うことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載のねじ溝加工方法。
8. 送りねじ装置のねじ溝を、ねじ溝が加工されるワークの軸線に略直交する軸を中心に回転する回転工具によって加工するねじ溝加工方法であって、
   ワークの周面を焼き入れする焼入工程と、
   前記回転工具を用いて、焼き入れされたワークの周面に焼入深さよりも浅いねじ溝を加工する切削工程と、を含み、
   前記ねじ溝は、螺旋状のねじ溝が設けられたねじ軸に組み付けられるナットの内周面に形成されるものであり、
   前記切削工程は、
   前記ねじ軸のねじ溝とともに転動体の転走路を構成する転走溝を、ナット内周の一周未満の長さに形成する工程と、
   前記転走路内の転動体を循環させるための循環溝を、前記転走溝の一端から他端にかけて形成する工程と、を含むことを特徴とするねじ溝加工方法。
9. 前記切削工程では、ねじ溝形状に対応した総型の回転工具を用いることを特徴とする請求項８記載のねじ溝加工方法。

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