JP4851848B2 - 加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばワークの表面に研削等の各種の加工を行う加工方法に関する。

例えば、研削盤においては、平面研削されるワークＷは、図１２に示すように、一般にその表裏両面にそれぞれ反りがあるので、ワークＷの下面をテーブル１２の上面に直接支持して回転砥石によりワークＷの上面を研削すると、回転砥石による押付け力によりワークＷが下方に変形した状態で加工され、加工後にワークが復元されると、ワークの研削面の平坦度が低下するという問題がある。このため、図１３に示すように、テーブル１２の上面に三箇所（二箇所のみ図示）に支持ピン１３を三角形の頂点に位置するように配置して、各支持ピン１３によりワークＷを支持する方法が採られている。

上記の方法によれば、ワークＷを安定して支持することができるが、ワークＷが三箇所の支持点の位置により、ワークＷがその自重により二点鎖線で示すように下方に撓む。このため、撓んだままワークＷを加工すると、支持ピン１３からワークＷを外した場合に自重による撓みが解消されて結果的に研削面が反ることになり研削面の平坦度が低下するという問題があった。

この問題を解消するため、従来、特許文献１に開示された平面研削方法が提案されている。この方法は、ベースプレート（テーブル）の上面に三箇所に支持ピンを立設するとともに、ベースプレートの上面に接着材料としての未硬化の石膏を塗布し、この石膏により前記各支持ピンを全て覆い隠す。その後、前記支持ピン上にワークの下面を支持するとともに、硬化された石膏によりワークの下面を支持する。これによりワークの研削前にワークが自重により撓むのが防止され、ワークの上面の平面研削の平坦度を向上することができる。
特開２００５−２６２３２７号公報

ところが、上記従来の平面研削方法は、ベースプレートの上面に石膏を塗布しなければならないので、塗布作業と、石膏の除去作業とが必要となり、研削作業の能率を向上することができないという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点を解消して、ワークの研削等の加工精度を向上することができるとともに、加工作業の能率を向上することができる加工方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、テーブル（１２）の上面に三つの支持ピン（１３）の頂部に未加工のワーク（Ｗ）を水平に支持し、この状態における三つの支持ピン（１３）の内側における最大撓み量（δｍａｘ）及びその最大撓み位置（Ｐｍａｘ）を予め算定し、前記最大撓み位置（Ｐｍａｘ）と対応するように前記テーブル（１２）の上面にジャッキ（３１）を載置し、マイクロゲージ（２４）の接触子（２４ａ）を前記最大撓み位置（Ｐｍａｘ）と対応するワーク（Ｗ）の上面に接触させ、次に、前記ジャッキ（３１）によりワーク（Ｗ）の下面を持ち上げ、前記マイクロゲージ（２４）によってワーク（Ｗ）の持ち上げ量を測定し、ワーク（Ｗ）が前記最大撓み量（δｍａｘ）と同じ量だけ持ち上げられて撓みが解消されたことが確認されたとき、ジャッキ（３１）による持ち上げ動作を停止し、その後、前記テーブル（１２）の上面とワーク（Ｗ）の間に複数のワーク支持ピン（４７）を有するワーク載置用治具（４１）を介在し、そのワーク載置用治具（４１）の各ワーク支持ピン（４７）を所定高さにロックし、各ワーク支持ピン（４７）によってワーク（Ｗ）の被研削面（Ｗｂ）を支持し、次に、回転砥石（１９）によりワーク（Ｗ）の上面側の被研削面（Ｗａ）の研削を行うことを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明は、テーブルの上面に配設された三つ以上の支持ピンに支持されたワークの自重による下方への撓みがジャッキにより修正され、ワーク載置用治具により撓みの修正されたワークの下面が支持される。このため、工具によるワークの加工精度を向上することができるとともに、加工作業の能率を向上することができる。

本発明によれば、例えば研削等の加工精度を向上することができるとともに、加工作業の能率を向上することができる。

以下に、この発明を具体化した一実施形態を、図１〜図１０に基づいて説明する。
最初に、研削盤について説明する。

研削盤の右側面を表す図７に示すように、ベース１１上にはテーブル１２が左右（紙面直交）方向Ｘへ移動可能に支持され、その上面には平面視で、三角形の頂点に位置する三つの支持ピン１３によりワークＷが支持される。ベース１１には左右移動用モータ１４が配設され、このモータ１４の回転により図示しないボールネジ等を介してテーブル１２が左右方向Ｘへ往復移動されるようになっている。

前記テーブル１２と対応するように、ベース１１上にはコラム１５がテーブル１２と接近離間する前後方向Ｙへ移動可能に支持されている。ベース１１には前後移動用モータ１６が配設され、このモータ１６の回転により、図示しないボールネジ等を介してコラム１５が前後方向Ｙへ移動されるようになっている。

前記コラム１５には主軸ヘッド１７がワークＷの上面側の被研削面Ｗａと接近離間する上下方向Ｚへ移動可能に支持され、その主軸１８の先端には工具としての回転砥石１９が取り付けられている。コラム１５上には上下移動用モータ２０が配設され、このモータ２０の回転により、図示しないボールネジ等を介して主軸ヘッド１７が上下方向Ｚへ移動されるようになっている。主軸ヘッド１７には回転用モータ２１が装着され、このモータ２１により主軸１８を介して回転砥石１９が回転されるようになっている。

そして、ワークＷの研削動作時には、上下移動用モータ２０により回転砥石１９が平面研削を行う高さに移動されるとともに、該回転砥石１９が回転用モータ２１により回転され、ワークＷが左右移動用モータ１４により左右方向Ｘに往復移動され、前後移動用モータ１６により回転砥石１９が前後方向Ｙに移動される。この移動により、ワークＷの被研削面Ｗａに平面仕上げ研削が施されるようになっている。

前記主軸ヘッド１７の先端部には回転砥石１９を覆うカバー２２が取り付けられ、このカバー２２にはブラケット２３を介して前記ワークＷの被研削面Ｗａに接触して該被研削面Ｗａの上下方向の変位量を測定するためのマイクロゲージ２４が取り外し可能に装着されている。

図１及び図２に示すように、前記テーブル１２の上面には、前記支持ピン１３が例えば二等辺三角形の各頂点に位置するように三箇所に配置されている。ワークＷはその自重により図１の二点鎖線で示すように撓むことになる。この撓みを解消するために用いられるジャッキ３１を図８に基づいて説明する。

前記テーブル１２の上面に支持される金属製のブロックよりなるジャッキ本体３２に上下方向に形成された収容穴３２ａには、円柱状の昇降ロッド３３が収容され、該昇降ロッド３３の上端部には、ワークＷの下面に接触される球面部３４が形成され、下端部には円錐状の傾斜カム面３３ａが形成されている。前記ジャッキ本体３２にはネジ孔３２ｂが水平方向に形成され、このネジ孔３２ｂには昇降用ボルト３５が螺合されている。この昇降用ボルト３５の基端部には回動操作つまみ３５ａが一体に形成され、先端部には前記昇降ロッド３３の傾斜カム面３３ａに接触される半球状の駆動カム部３５ｂが形成されている。そして、前記昇降用ボルト３５の操作つまみ３５ａを回動することにより前記昇降ロッド３３の傾斜カム面３３ａを水平方向に押動し、昇降ロッド３３を上方に移動し、前記ワークＷの下面（被研削面Ｗｂ）を球面部３４を介して上方に持ち上げて、ワークＷの撓みを修正することができるようにしている。

次に、前記ジャッキ３１によってワークＷの撓みが修正された後にワークＷの下面（被研削面Ｗｂ）を支持して、ワークＷの研削作業時にワークＷが回転砥石１９の押圧力によって下方に撓むのを阻止するためのワーク載置用治具４１を図９及び図１０に基づいて説明する。

図９及び図１０に示すように、金属製の台座４２の上面には、ピン収容室４３を形成する金属製の二つのブロック４４，４５よりなるハウジング４６が図示しないボルトにより固定されるとともに、前記ピン収容室４３には複数（この実施形態では５）本のワーク支持ピン４７が上方を指向するように、かつ同一垂直面内において並列に収容されている。前記ワーク支持ピン４７は大径部４７ａと、この大径部４７ａの上端面に一体形成された小径部４７ｂとにより構成されている。前記ハウジング４６の上端面には図示しないボルトにより金属製の蓋板４８が固定され、該蓋板４８に形成された孔４８ａから前記小径部４７ｂが上方に突出されるようになっている。前記台座４２の上面とワーク支持ピン４７の下面との間には、コイル状の圧縮ばね４９が介装され、常には前記ワーク支持ピン４７を上方に付勢し、大径部４７ａの上端面が図１０に示す前記蓋板４８の下面に向かって付勢されるようにしている。

前記ブロック４４に水平方向に形成されたネジ孔４４ａには、複数の前記ワーク支持ピン４７のうちピン収容室４３の右端部に位置する一本のワーク支持ピン４７の大径部４７ａの外周面に押圧されるロック手段としての操作つまみ５０ａを有するロック用ボルト５０が螺合されている。

従って、図９に示すように前記各ワーク支持ピン４７の小径部４７ｂの上端面がワークＷの下面（被研削面Ｗｂ）に接触された状態で、前記操作つまみ５０ａが回動されてボルト５０が螺入方向に回動されると、前記各ワーク支持ピン４７の大径部４７ａが順次左方向に押圧されて、最左側に位置するワーク支持ピン４７の大径部４７ａがピン収容室４３の最左側面４３ａに押し付けられ、結果的に各ワーク支持ピン４７は前記最左側面４３ａとボルト５０の先端面との間でクランプされ、ワークＷの下方への移動が阻止される。なお、前記ロック用ボルト５０を解除方向に回転すれば、各ワーク支持ピン４７は圧縮ばね４９の不勢力に抗して下方に移動可能となる。

次に、前記のように構成された研削盤及びジャッキ３１、ワーク載置用治具４１を用いてワークＷの被研削面Ｗａの平面研削を行う動作について説明する。
最初に、図１及び図２に示すように、テーブル１２の上面に三つの支持ピン１３を二等辺三角形等の三角形の各頂点に位置するように載置した後、各支持ピン１３の頂部に未加工のワークＷを水平に支持する。この状態では、ワークＷが自重により二点鎖線で示すように撓むことになる。

前記ワークＷの撓み量のうち三つの支持ピン１３の内側における最大撓み量δｍａｘ及びその最大撓み位置Ｐｍａｘは、ワークＷの材質、幅寸法、長さ寸法、厚さ寸法及び前記支持ピン１３によるワークＷの支持点の三つの位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３によって、予め有限要素法（ＦＥＭ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）により複数種のワーク毎に算定されている。このため、これから研削しようとするワークＷに関する前述した各種のデータを図示しない操作盤のキーを操作して指定することにより最大撓み量δｍａｘ及びその最大撓み位置Ｐｍａｘが表示装置に表示される。この表示装置に表示された最大撓み位置Ｐｍａｘに基づいて、図２に示された実際のワークＷの最大撓み位置Ｐｍａｘを例えばマーカで設定する。そして、図３に示すように前記位置Ｐｍａｘと対応するように前記テーブル１２の上面にジャッキ３１を載置し、その球面部３４の上端面をワークＷの下面に接触する。又、図７に示す主軸ヘッド１７を前後方向Ｙ及び上下方向Ｚに移動し、さらにテーブル１２を左右方向Ｘに移動して、前記マイクロゲージ２４の接触子２４ａを前記最大撓み位置Ｐｍａｘと対応するワークＷの上面（被研削面Ｗａ）に接触させる。

次に、前記ジャッキ３１の昇降用ボルト３５の操作つまみ３５ａを回動操作して球面部３４を上昇させることにより、ワークＷの下面（被研削面Ｗｂ）を持ち上げる。このとき、前記マイクロゲージ２４によってワークＷの持ち上げ量が測定され、この測定された持ち上げ量が前記表示装置に具体的な数値として表示される。そして、図４に示すようにワークＷが前記最大撓み量δｍａｘと同じ量だけ持ち上げられて撓みが解消されたことが表示装置により確認されたとき、ジャッキ３１による持ち上げ動作を停止する。

その後、図５に示すように、主軸ヘッド１７に装着されたブラケット２３からマイクロゲージ２４を取り外すとともに、前記テーブル１２の上面とワークＷの間に複数の前記ワーク載置用治具４１を介在する。このとき、前記各ワーク支持ピン４７の各小径部４７ｂはワークＷの下面（被研削面Ｗｂ）によって下方に押し込まれた状態となる。この状態で前記ロック用ボルト５０の操作つまみ５０ａをロック方向に回動して、各ワーク支持ピン４７を所定高さにロックし、各ワーク支持ピン４７によってワークＷの被研削面Ｗｂを支持する。

次に、図６に示すように前記テーブル１２からジャッキ３１を取り外した後、あるいはジャッキ３１を取り外さないで、図７に示す前記モータ１６及び上下移動用モータ２０を作動して、回転砥石１９を初期位置に移動し、前記左右移動用モータ１４を作動してテーブル１２を図６において左右方向Ｘに移動するとともに、回転用モータ２１により回転砥石１９を回転してワークＷの上面側の被研削面Ｗａの研削を行う。

ワークＷの上面（被研削面Ｗａ）の平面研削が終了した後、ワークＷが反転されて下面（被研削面Ｗｂ）の平面研削が前述した被研削面Ｗａの平面研削と同様に行われる。
上記実施形態の研削方法及び研削盤によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）上記実施形態では、三つの支持ピン１３により支持されたワークＷの自重による撓みをジャッキ３１により修正するとともに、ワーク載置用治具４１によりワークＷの下面（被研削面Ｗｂ）を支持した状態で、回転砥石１９によりワークＷの被研削面Ｗａの平面研削を行うようにした。このため、平面研削された研削面の平坦度を向上することができるとともに、従来の石膏を用いる方法と比較して、研削作業の能率を向上することができる。

（２）上記実施形態では、ワークＷの最大撓み量δｍａｘ及び最大撓み位置Ｐｍａｘを予め有限要素法により求めるようにしたので、テーブル１２の上面に撓み量測定用のマイクロゲージ（図示略）等を載置して撓み量を実際に測定する必要がなく、この点からも研削作業の能率を向上することができる。

（３）上記実施形態では、前記主軸ヘッド１７側に設けられたマイクロゲージ２４によりワークＷの上方への変位量を測定するようにした。このため、ジャッキ３１によりワークＷの自重による撓みが解消されたか否かを容易に判断することができる。

（４）上記実施形態では、テーブル１２の上面にワーク載置用治具４１を載置し、その複数のワーク支持ピン４７によりワークＷの下面を支持するようにした。このため、回転砥石１９によるワークＷの研削作業時にワークＷに作用する下方への押圧力をワーク載置用治具４１により分担することができ、ワークＷの回転砥石１９による撓みを抑制してワークの研削面の平坦度を向上することができる。

（５）上記実施形態では、ワーク載置用治具４１に上下方向にそれぞれ移動可能な複数のワーク支持ピン４７を用いたので、ワークＷの凹凸を有する被研削面Ｗｂに倣うようにして各ワーク支持ピン４７の小径部４７ｂの上端を接触することができ、ワークＷを広い領域において安定して支持することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図１１に示すように、前記ジャッキ３１の昇降用ボルト３５の操作つまみ３５ａを省略して、昇降用ボルト３５の基端部にカプラー６１を介して遠隔操作用の操作ロッド６２の先端部を取り外し可能に連結するようにしてもよい。前記カプラー６１は前記昇降用ボルト３５の基端部に連結された例えば六角穴６３ａを有する部材６３と、前記操作ロッド６２の先端部に連結され、かつ前記六角穴６３ａに係合される角柱部６４ａを有する部材６４とにより構成されている。又、前記操作ロッド６２の基端部には操作つまみ６２ａが設けられている。

この場合には、大型のワークＷの下面の中央部寄りにジャッキ３１を配置した状態で、昇降用ボルト３５を容易に回動することができ、ジャッキ３１による撓み修正動作を容易に行うことができる。

・図示しないが、ワーク載置用治具４１のロック用ボルト５０の操作つまみ５０ａに代えて、ボルト５０の基端部に図１１に示すカプラー６１を介して遠隔操作用の操作ロッド６２の先端部を取り外し可能に連結するようにしてもよい。

この場合にも、大型のワークＷの下面の中央部寄りにワーク載置用治具４１を配置した状態で、ロック用ボルト５０を容易に回動することができ、ワーク載置用治具４１によるワークＷの支持動作を容易に行うことができる。

この発明を研削盤に具体化した平面研削方法を説明するためのテーブルとワークの正面図。 同じくテーブルとワークの平面図。 同じくテーブルとワークの正面図。 同じくテーブルとワークの正面図。 同じくテーブルとワークの正面図。 同じくテーブルとワークの正面図。 研削盤の右側面図。 ジャッキの縦断面図。 ワーク載置用治具の縦断面図。 図９の１−１線断面図。 この発明の別の実施形態を示すジャッキの断面図。 背景技術を説明するためのテーブルとワークの正面図。 同じくテーブルとワークの正面図。

符号の説明

Ｗ…ワーク、Ｗａ…被研削面、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…位置、δｍａｘ…最大撓み量、Ｐｍａｘ…最大撓み位置、１２…テーブル、１３…支持ピン、１９…工具としての回転砥石、２４…マイクロゲージ、２４ａ…接触子、３１…ジャッキ、４４ａ…ネジ孔、４１…ワーク載置用治具、４３…ピン収容室、４７…ワーク支持ピン、５０…ロック用ボルト、６１…カプラー。

Claims (1)

1. テーブル（１２）の上面に三つの支持ピン（１３）の頂部に未加工のワーク（Ｗ）を水平に支持し、
   この状態における三つの支持ピン（１３）の内側における最大撓み量（δｍａｘ）及びその最大撓み位置（Ｐｍａｘ）を予め算定し、
   前記最大撓み位置（Ｐｍａｘ）と対応するように前記テーブル（１２）の上面にジャッキ（３１）を載置し、マイクロゲージ（２４）の接触子（２４ａ）を前記最大撓み位置（Ｐｍａｘ）と対応するワーク（Ｗ）の上面に接触させ、
   次に、前記ジャッキ（３１）によりワーク（Ｗ）の下面を持ち上げ、前記マイクロゲージ（２４）によってワーク（Ｗ）の持ち上げ量を測定し、
   ワーク（Ｗ）が前記最大撓み量（δｍａｘ）と同じ量だけ持ち上げられて撓みが解消されたことが確認されたとき、ジャッキ（３１）による持ち上げ動作を停止し、
   その後、前記テーブル（１２）の上面とワーク（Ｗ）の間に複数のワーク支持ピン（４７）を有するワーク載置用治具（４１）を介在し、そのワーク載置用治具（４１）の各ワーク支持ピン（４７）を所定高さにロックし、各ワーク支持ピン（４７）によってワーク（Ｗ）の被研削面（Ｗｂ）を支持し、
   次に、回転砥石（１９）によりワーク（Ｗ）の上面側の被研削面（Ｗａ）の研削を行うことを特徴とした加工方法。

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