JP5058460B2 - 研磨装置付き旋盤及びこれを用いて行う軸状ワークの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は旋盤およびこれを用いた加工方法に係り、特にオイルシール嵌合部を外周面に有する軸状ワークの旋削リード目を旋盤内で乾式加工により除去する研磨装置付き旋盤およびこれを用いた加工方法に関する。
等速ジョイントをはじめとする各種自動車用部品には、オイルシール嵌合部を外周面に有する軸状部品が少なくない。このような軸状部品は一般に旋盤による旋削加工で形成されるが、オイルシール嵌合部に旋削リード目がやや粗く残ってしまうことがある。このような粗い旋削リード目が残っていると、オイルが旋削リード目に沿って外部に漏れる可能性がある。このため、旋削リード目の粗さが大きい場合はこれを除去しなければならないが、実際は粗さの判定が困難なため、オイルシール嵌合部に一律に研削仕上げ加工を施して研削リード目を除去している。
しかしながら、研削加工では一般的に研削焼けを防ぐために鉱油などの研削液が不可欠である。研削液を使用する場合、液の飛散による作業環境の悪化や排液処理のコスト負担を伴う。近年、このような研削液の課題を解決するため、ワークによっては、研削液が必要な研削加工から、研削液が不要な乾式の切削加工に切替える傾向がある。ただし、オイルシール嵌合部を外周面に有する軸状部品の外径部仕上げ工程では、旋削リード目が不可避的に粗く残ってしまう可能性があるため、研削加工を一律に切削加工に切替えて完全乾式化することは困難である。
本発明は、かかる実情に鑑み創案するに至ったものであって、その目的は、オイルシール嵌合部を外周面に有する軸状ワークの旋削リード目を、研削液が不要な研削方法によって除去可能な研磨装置付き旋盤およびこれを用いた加工方法を提供することにある。
請求項１の発明は、オイルシール嵌合部を外周面に有する軸状ワークをその軸線回りに回転駆動する主軸台と、工具タレットと、前記工具タレットを軸状ワークの半径方向に移動させる駆動機構と、前記工具タレットに対して軸状ワークの半径方向に移動可能に取付けられたスライド台と、前記スライド台に回転自在に取付けられ、オイルシール嵌合部に対して軸状ワークの半径方向に進退自在な弾性砥石と、前記スライド台を前記工具タレットに対して前記主軸台の軸線に臨んで前後動させ、所定以上の負荷が作用すると前記スライド台の前記工具タレットに対する後退を許容する第１駆動手段とを有し、前記弾性砥石をオイルシール嵌合部に当接させた状態で、前記駆動機構により前記工具タレットを軸状ワークに向けて移動させると共に、前記第１駆動手段により前記スライド台及び前記弾性砥石を前記工具タレットに対して常に後退させながら研磨を行うことで、前記弾性砥石を常に一定の圧力でオイルシール嵌合部に当接させることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１の発明を用いた加工方法で、前記弾性砥石をオイルシール嵌合部に当接させた状態で、前記駆動機構により前記工具タレットを軸状ワークに向けて移動させながら、前記第１駆動手段により前記スライド台及び前記弾性砥石を前記工具タレットに対して後退させることで、前記弾性砥石を常に一定の圧力でオイルシール嵌合部に当接させることを特徴とする。
請求項４の発明は、上記の加工方法において、前記主軸台により軸状ワークをその軸線回りに回転駆動させながら、前記工具タレットに取付けたバイトによって軸状ワークの外周面のオイルシール嵌合部を切削加工するステップと、前記工具タレットを回転させて前記弾性砥石を軸状ワークのオイルシール嵌合部に臨ませるステップと、前記主軸台により軸状ワークをその軸線回りに回転駆動させながら、前記弾性砥石をオイルシール嵌合部に当接させてオイルシール嵌合部を研磨するステップとを有することを特徴とする。
ここで、弾性砥石は、例えば、結合材としてポリビニルアルコール、ポリウレタン、多孔質のフッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）などの軟質樹脂の顆粒中に、ダイヤモンド粒、酸化アルミニウム粒、酸化セリウム粒または酸化珪素などの砥粒を混入したものを、混合、加圧成形および焼成することにより製造される。回転砥石の形状は、円盤状砥石ベースにリング状の弾性砥石を固定したもの、円盤状砥石ベースに円盤状の弾性砥石を固定したもの、円盤状砥石ベースの外周に円筒状の弾性砥石を固定したものなどが可能である。弾性砥石の端面が研磨面とされてもよく、弾性砥石の周面が研磨面とされてもよい。
本発明は弾性砥石を使用するので、砥粒を保持した弾性体がばねの作用をすることにより、凸状態の砥粒が面一方向に弾性的に移動し、砥石の凹凸が平均化される。したがって、ワークと弾性砥石間にかかる負荷が小さくなるため、砥粒がチッピングの原因になることが防止され、熱による応力集中や曲げ強度の低下の原因となるチッピングをなくした研磨が行える。また、負荷が小さいことから、砥石の回転速度を小さくできるため、ワークおよび砥石の発熱量が小さくなり、冷却水を用いる必要がなくなる。このため、ゴミ、水等の付着を嫌う処理済み部を有するワークの研磨に適した乾式研磨（水等の液体を用いない研磨）が可能となる。
本発明によれば、弾性砥石を使用するので、研削焼けを発生させることなく、乾式で旋削リード目を除去することが可能であり、その際粉塵の発生が極めて少なく、また研削液のための設備も必要ないので、それらにかかる設備費、電気料金を削減することができる。また研削液の飛散による作業環境の悪化や排液処理の問題を解決することができる。
また、研磨装置を一般の旋盤内に容易に組込むことが可能であり、これにより、旋盤内での焼入鋼切削仕上げのみの加工か、あるいは、焼入鋼切削仕上げ後にさらに弾性砥石で旋削リード目を除去する加工のいずれかを自由に選択できる。このことは、例えば同型式の等速ジョイントに使用する軸状ワークであっても、旋削リード目の除去が必要か不要であるかは、その型番によっても異なることがあるが、そのような事情に関わりなく、軸状ワークを同一ラインで加工することができることとなり、ライン共用化による製造コストの削減を図れる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１および図２において、１は旋盤の主軸台、２は主軸台１の主軸１ａに取付けられた三つ爪式チャック、３は主軸台１に対向する心押し台である。なお、心押し台３が取付けられるベッド等は図示省略する。
この実施形態では、オイルシール嵌合部を外周面に有する軸状ワークとして、摺動式等速自在継手の外側継手部材４を例示する。この外側継手部材４は軸付きカップ形状であって、カップ部４ａの内径にチャック２の先端が嵌合されるとともに、カップ部４ａの外径がチャック爪２ａで把持される。一方、外側継手部材４の反対側の軸部４ｂの先端中央には、心押し台３のセンタ３ａが突き当てられる。これで外側継手部材４が芯出しされる。
旋盤のベッドの上方に、図示しない昇降駆動機構によって昇降自在な正八角板形状の工具タレット５が配設される。工具タレット５の中心に主軸１ａと平行な割出し回転用の回転軸（図示省略）が連結される。工具タレット５は、その周囲に、同時に８種類までの工具を取付け可能とされる。これにより、工具タレット５を割出し回転させて所望の工具に切替え、主軸１ａで回転するワークに必要な加工を施す。
工具タレット５の前面に、方形状の基板６がボルト止めされる。この基板６に、図示するように、上下方向の直動ガイド７が複数本並設される。これら直動ガイド７に、スライド台８が摺動自在に取付けられる。スライド台８は、基板６の端に取付けられたエアシリンダ（第１駆動手段）９に連結され、エアシリンダ９の伸縮動によって上下動する。スライド台８の最後退直前位置は、図示しないセンサによって検知される。エアシリンダ９の駆動エア回路には逃がし弁が取付けられ、エアシリンダ９のピストン９ａに所定以上の負荷が作用すると、逃がし弁からエアを逃がしてピストン９ａの短縮を許容する。スライド台８には、主軸１ａと平行な回転軸１０ａを備えるブラシレスモータ（第２駆動手段）１０と、このモータ１０の回転軸１０ａと平行にスピンドル１１が配設される。スピンドル１１の軸受１２はスライド台８に固定される。
スピンドル１１の一端に取付けられた小プーリ１３と、モータ１０の回転軸１０ａに取付けられた大プーリ１４との間に、ベルト１５が掛け渡される。スピンドル１１の他端には、弾性砥石ホイール１６の中心が取付けられる。弾性砥石ホイール１６は、工具タレット５の割出し回転位置において、エアシリンダ９を最大限伸長させた状態で、弾性砥石ホイール１６の中心が旋盤の主軸１ａに一致する高さでスライド台８に取付けられる。
研磨装置付き旋盤は以上のように構成され、この研磨装置付き旋盤による軸状ワークたる外側継手部材４の旋削加工および研削加工は以下のように行なわれる。
まず、外側継手部材４を主軸１ａとセンタ３ａとの間に取付け、外側継手部材４の外径をチャック２で把持する。この状態で主軸１ａを回転させることにより外側継手部材４を回転させる。
外側継手部材４の外径面を旋削する場合は、工具タレット５を割出し回転させて所望のバイト１７の刃先を下向きにして外側継手部材４に向ける。この状態で工具タレット５を下動させてバイト１７の刃先を外側継手部材４の外径面に突当て、外径面を旋削する。
次に、旋削によって形成した外側継手部材４の例えばオイルシール嵌合部４ｃの旋削リード目を除去する場合は、工具タレット５を割出し回転させて弾性砥石ホイール１６を最下限位置まで移動させるとともに、エアシリンダ９を最大限に伸長させる。エアシリンダ９が最大限に伸長させた状態では、スライド台８が基板６ないし工具タレット５に対して最も前進した位置にある。この状態で工具タレット５を低速で下動させ、弾性砥石ホイール１６の下端を外側継手部材４のオイルシール嵌合部４ｃに当接させる。これによりオイルシール嵌合部４ｃの研磨が始まる。
オイルシール嵌合部４ｃの研磨中も、工具タレット５を一定速度で下動させ続ける。このとき、エアシリンダ９のピストン９ａは、工具タレット５の下動量と等量だけエアシリンダ本体内に押込まれることになる。エアシリンダ本体内の余分な空気は、逃がし弁から放出される。この結果、弾性砥石ホイール１６は常に一定の最適圧力で外側継手部材４の外径面に当接し、良好な研磨作用が得られる。
エアシリンダ９のピストン９ａが短縮してスライド台８が最後退位置に至る直前に、スライド台８の最後退直前位置を検出するセンサからの信号に基づき工具タレット５の下動が停止される。この停止状態を一定時間継続した後、エアシリンダ９を最後の後退代残存分で後退させ、弾性砥石ホイール１６を外側継手部材４から離間させる。その後、主軸１ａから外側継手部材４を取外して研磨工程を終了する。この研磨工程で旋削リード目は完全除去され、通常の研削加工と同等な高品質の仕上げ面が得られることが確認された。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。
本発明に係る研磨装置付き旋盤の正面図。 本発明に係る研磨装置付き旋盤の側面図。
符号の説明
１ 主軸台
１ａ 主軸
２ チャック
２ａ チャック爪
３ 心押し台
３ａ センタ
４ 外側継手部材（軸状ワーク）
４ａ カップ部
４ｂ 軸部
４ｃ オイルシール嵌合部
５ 工具タレット
６ 基板
７ 直動ガイド
８ スライド台
９ エアシリンダ
９ａ ピストン
１０ ブラシレスモータ
１０ａ 回転軸
１１ スピンドル
１２ 軸受
１３ 小プーリ
１４ 大プーリ
１５ ベルト
１６ 弾性砥石ホイール
１７ バイト

Claims (4)

  1. オイルシール嵌合部を外周面に有する軸状ワークをその軸線回りに回転駆動する主軸台と、工具タレットと、前記工具タレットを軸状ワークの半径方向に移動させる駆動機構と、前記工具タレットに対して軸状ワークの半径方向に移動可能に取付けられたスライド台と、前記スライド台に回転自在に取付けられ、オイルシール嵌合部に対して軸状ワークの半径方向に進退自在な弾性砥石と、前記スライド台を前記工具タレットに対して前記主軸台の軸線に臨んで前後動させ、所定以上の負荷が作用すると前記スライド台の前記工具タレットに対する後退を許容する第１駆動手段とを有し、
    前記弾性砥石をオイルシール嵌合部に当接させた状態で、前記駆動機構により前記工具タレットを軸状ワークに向けて移動させると共に、前記第１駆動手段により前記スライド台及び前記弾性砥石を前記工具タレットに対して常に後退させながら研磨を行うことで、前記弾性砥石を常に一定の圧力でオイルシール嵌合部に当接させる研磨装置付き旋盤。
  2. 前記弾性砥石は弾性砥石ホイールであり、前記弾性砥石ホイールを回転させる第２駆動手段を有する請求項１記載の研磨装置付き旋盤。
  3. 請求項１又は２の研磨装置付き旋盤を用いて行う軸状ワークの加工方法であって、
    前記弾性砥石をオイルシール嵌合部に当接させた状態で、前記駆動機構により前記工具タレットを軸状ワークに向けて移動させると共に、前記第１駆動手段により前記スライド台及び前記弾性砥石を前記工具タレットに対して常に後退させながら研磨を行うことで、前記弾性砥石を常に一定の圧力でオイルシール嵌合部に当接させることを特徴とする軸状ワークの加工方法。
  4. 前記主軸台により軸状ワークをその軸線回りに回転駆動しながら、前記工具タレットに取付けたバイトによって軸状ワークの外周面のオイルシール嵌合部を切削加工するステップと、前記工具タレットを回転させて前記弾性砥石を軸状ワークのオイルシール嵌合部に臨ませるステップと、前記主軸台により軸状ワークをその軸線回りに回転駆動しながら、前記弾性砥石をオイルシール嵌合部に当接させてオイルシール嵌合部を研磨するステップとを有することを特徴とする請求項３記載の軸状ワークの加工方法。
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