JP5538754B2 - センタレス研削用調整車の製造方法、調整車、円錐ころの製作方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、自動車用軸受、産業機械用軸受等として使用される円錐ころ軸受の円錐ころの製造に用いられるセンタレス研削用調整車の製造方法、調整車、円錐ころの製作方法に関する。

円錐ころの外径をセンタレス研削盤によりスルーフィード方式で研削する技術が実用に供されている（特許文献１）。一般的にセンタレス研削盤にて図１３に示すスルーフィード方式で円錐ころＷｒの外径を加工する場合、砥石２０に対し円錐ころＷｒに推進力と回転力とを同時に与える必要がある。このため、金属製のねじ付き調整車２１が使用される。これと同様に、外径面に曲率を持つクラウニング円錐ころＷｒを加工するには、図１４に示すように、曲率２２を持ったクラウニング型ねじ付き調整車２３を使い、砥石２０に対して意図的に円錐ころＷｒの姿勢を変化させながら円錐ころ外径にクラウニングが転写されるように研削を行う。

通常、この調整車のねじ部の断面形状は、図１５に示すように、円錐ころＷｒの頂角θｗ、長さＬｗ、平均直径Ｄａに応じたねじ底２４、鍔２５、ねじ山２６で構成される一定のリード２７を持つ複合形状をしたねじになっている。特に、クラウニング型調整車は、調整車全体の曲率２８に対してねじ底面の角度が常に一定になる特殊形状をしている。
従来この調整車の加工は、図１６に示すように、研削盤を使い、調整車のリードに合わせて砥石２９を同図矢符３０に表記するように傾け、またねじ底面の角度θ１、幅３１に合うように砥石２９を修正している。このような砥石２９の修正等を行ったうえで、直線送り型調整車は一軸方向に、クラウニング送り型調整車は、図１７に示すように直線移動に加え砥石台を同図矢符３３に表記するように旋回させながら、多量の研削液３２を調整車および砥石２９にかけて加工している。

特許第３８７１０１５号公報

従来、調整車の加工に使用しているねじ研削盤は、多様な機械要素で構成されており、非常に高額な加工設備であると共に、安定した品質の調整車精度を得るには、熟練した操作技術が必要であった。ねじ研削盤でのねじ式調整車の加工は、ねじのリード、ねじ底面の幅、角度に応じた多種の砥石が必要であり、その都度砥石交換や砥石の修正等の段取り替えが必要であった。
また、ねじ部のヌスミ、溝をねじ研削盤で加工することはできず、必要に応じて調整車を、ヌスミまたは溝加工用の他の加工機に載せ換えて加工していた。

この発明の目的は、加工設備の低減を図ることができ、且つ、ねじのリード、ねじ底面の幅、角度等に応じた種々な調整車を容易に且つ能率良く加工することができ、所望の加工精度を得ることができるセンタレス研削用調整車の製造方法、調整車、円錐ころの製作方法を提供することである。

この発明のセンタレス研削用調整車の製造方法は、センタレス研削用の調整車であって、螺旋状に続く案内用のねじ溝を外周に有し、このねじ溝の各周の底面が円錐形状部を成し、円錐形状部間に鍔部を有し、かつ調整車軸芯を含む平面で切断した断面について、前記ねじ溝の各周の軸方向同一箇所を調整車軸芯方向に沿って繋ぐ包絡線が、調整車軸芯方向にわたり径方向外方に突出するクラウニング曲線であり、調整車軸芯回りに回転駆動されて円錐形状ワークを前記ねじ溝の底面に転接させる調整車を製造する方法において、前記ねじ溝を有しこのねじ溝の底面の仕上げ加工が未加工の調整車である未完調整車を製造する仕上げ未完調整車製造過程と、前記未完調整車の前記ねじ溝の底面を仕上げ加工する仕上げ過程とを含み、前記仕上げ過程は、数値制御式の旋盤により、前記ねじ溝の底面の一部の軸方向幅を有する切刃を有し切刃先端が曲率Ｒの凸曲線形状となる切削工具を用いて、前記ねじ溝の底面を軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工するものであり、前記仕上げ過程は、前記ねじ溝の底面の仕上げ加工の他に、鍔部の端面、鍔部の外周面の仕上げ加工、ねじ溝の底面と鍔部の一端面との間のヌスミ、および底面と鍔部の他端面との間の溝を加工する工程を含み、未完調整車を主軸で支持した状態を維持して掴み変えることなく、この仕上げ過程における、ねじ溝の底面、鍔部の端面、鍔部の外周面、前記ヌスミ、および前記底面と鍔部の他端面との間の溝の加工を行う。

この構成によると、ねじ溝の底面の仕上げ加工が未加工の未完調整車を製造した後、この未完調整車のねじ溝の底面を仕上げ加工する。このねじ溝の底面を仕上げ加工する過程において、数値制御式の旋盤つまりＮＣ（Numerical Controlled ）旋盤により、例えば、ねじ溝の底面の一部の軸方向幅を有する切刃を有する切削工具を用いて、前記ねじ溝の底面を軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工する。

上記のように、軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工するため、分割幅を適宜細かく設定すれば、切削工具によっても溝底面を平滑に仕上げることができる。工具位置を順次変更して加工を繰り返す多数回の工程が必要となるが、数値制御式の旋盤には、ねじ切りサイクルの機能が標準機能として一般的に備えられており、そのねじ切りサイクルの機能を利用することで、煩雑なプログラム作成を行うことなく、容易に加工することができる。
この方法によると、ねじのリード、ねじ底面の幅、角度等に応じた多種の砥石を準備する必要がなく、また砥石の段取り替え等が不要となる。この方法では、ねじ溝の形状に沿った工具を用いる必要がなく、汎用の切削工具を使用し得る。それ故、種々の形状の調整車に対する汎用性を高めることができ、多品種の調整車にも容易に対応することができ、しかも砥石の段取り替え等が不要となる分、調整車製造の稼働率を高めることができる。この場合、従来の製造方法よりも調整車の加工費用を低減でき、よって円錐ころのコスト低減を図ることが可能となる。また、この発明の製造方法によると、従来のねじ研削調整車と同等の加工精度が得られることが実証された。

前記仕上げ過程は、切削工具を未完調整車に対して相対移動させて加工を行う加工サイクルを繰り返す過程とし、前記加工サイクルは、切削工具を未完調整車から離れた待機位置からねじ溝の一端または延長位置における切削送り開始位置へ前進させる接近過程と、回転する未完調整車のねじ溝内面のねじ溝リードによる軸方向移動速度に合致した速度で前記切削工具を未完調整車のねじ溝の他端または延長位置となる切削送り終了位置まで前記クラウニング曲線の包絡線に沿って軸方向および径方向に移動させてねじ溝の底面の溝幅の一部を切削する切削送り過程と、前記切削送り終了位置から未完調整車に対して離れる後退位置へ切削工具を相対的に移動させ、前記後退位置から前記待機位置へ切削工具を戻す戻し過程とでなり、各加工サイクルの相互間で前記切削送り開始位置を、前記ねじ溝の底面の傾斜に沿って、ねじ溝の溝幅方向の一端から他端側、および径方向へそれぞれ所定シフト量ずつ変化させる。

加工サイクルでは、接近過程において、切削工具を待機位置から切削送り開始位置へ前進させる。切削送り過程では、ねじ溝リードによる軸方向移動速度に合致した速度で、切削工具を切削送り終了位置まで軸方向に径方向移動成分を加えて、または径方向移動成分無しに移動させてねじ溝を切削する。戻し過程では、切削工具を切削送り終了位置から後退位置へ相対的に移動させる。その後、切削工具を後退位置から切削送り開始位置へ戻す。この加工サイクルにおいて、各加工サイクルの相互間で切削送り開始位置を、前記ねじ溝の底面の傾斜に沿って、ねじ溝の溝幅方向の一端から他端側、および径方向へそれぞれ所定シフト量ずつ変化させる。この所定シフト量を可能な限り小さくすることで、ねじ溝の底面の粗さを改善し、研削面に近い平面精度を実現する。

上記のねじ溝リードに合致した速度で切削工具を移動させる制御は、数値制御式の旋盤が一般に備えるねじ切り機能を利用することで、煩雑なプログラム作成を行うことなく実施することができる。すなわち、旋盤の数値制御装置は、ねじ溝のリードと主軸の回転速度とが入力されることで、工具の移動速度が制御されるようにしたねじ切り機能が備えられており、その機能を利用することにより、工具の移動速度は、特に命令を与えることなく制御される。

前記切削工具の切刃が曲率Ｒの凸曲線形状である。切刃先端が凸曲線形状となる切削工具を、ねじ溝の底面に沿って軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工することで、実用上で平面とみなせる面である仮想的平面を成形することができる。この場合、工具形状を転写させる加工方法に比べて、ねじ溝の種々の形状を効率良く加工することができる。換言すれば、ねじ溝の形状に対する汎用性を高めることができる。

前記仕上げ過程は、前記底面、鍔部の端面、および鍔部の外周面の仕上げ加工を、互いに分離して順次行うものとしても良い。例えば、ねじ溝の底面を一つの切削工具で軸方向に沿って順次仕上げ加工する。この底面の仕上げ加工とは別に、鍔部の端面を軸方向に沿って順次加工する。これら底面、鍔部端面の加工とは別に、ねじ山だけを軸方向に沿って順次加工する。この場合、各周の底面、鍔部の端面、ねじ山を順次加工していくよりも、例えば切削工具の切替回数等の低減を図り、加工サイクルのサイクルタイムの短縮を図ることが可能となる。したがって、加工時間の短縮を図り、製造コストを低減できる。

前記仕上げ過程は、ねじ溝の底面と鍔部の一端面との間のヌスミ、および底面と鍔部の他端面との間の溝を加工する工程を含み、未完調整車を主軸で支持した状態を維持して掴み変えることなく、この仕上げ過程における、ねじ溝の底面、鍔部の端面、鍔部の外周面、前記ヌスミ、および前記底面と鍔部の他端面との間の溝の加工を行う。これらヌスミおよび溝を加工するとき、未完調整車を主軸で支持した状態を維持して掴み変えることなく加工でき、いわゆる段取り替えが不要となる。例えば、ヌスミ加工専用の切削工具、溝加工専用の切削工具に切替るだけで足りる。したがって、調整車製造の稼働率をより高めることができる。

前記未完調整車は、熱処理された素材を用いたものであっても良い。熱処理後旋削を行えるため、素材を必要十分な硬度にし、且つ熱処理に伴う微小な歪等を旋削除去できる。よって、必要十分な硬度を得ると共に、調整車の寸法精度を高めることが可能となる。また、適用可能な素材の選択枝が広がる分、設計の自由度が高まる。
前記仕上げ過程では、加工油剤を使用することなく前記ねじ溝の底面を仕上げ加工しても良い。この場合、加工油剤を供給する設備、排油を回収する設備等を削減でき、よって設備費用の低減を図ることができる。

この発明の調整車は、前記いずれかの製造方法を用いて製作するものである。この場合、加工設備の低減を図ることができ、且つ、ねじのリード、ねじ底面の幅、角度等に応じた種々な調整車を実現し得る。
この発明の円錐ころの製作方法は、前記調整車をこの調整車軸芯回りに回転駆動して円錐形状ワークをねじ溝の底面に転接させつつ円錐ころを製作するものである。この場合、従来のねじ研削調整車を用いるよりも、円錐ころの単位数量当たりのコスト低減を図ることが可能となる。

この発明のセンタレス研削用調整車の製造方法は、センタレス研削用の調整車であって、螺旋状に続く案内用のねじ溝を外周に有し、このねじ溝の各周の底面が円錐形状部を成し、円錐形状部間に鍔部を有し、かつ調整車軸芯を含む平面で切断した断面について、前記ねじ溝の各周の軸方向同一箇所を調整車軸芯方向に沿って繋ぐ包絡線が、径方向外方に突出するクラウニング曲線であり、調整車軸芯回りに回転駆動されて円錐形状ワークを前記ねじ溝の底面に転接させる調整車を製造する方法において、前記ねじ溝を有しこのねじ溝の底面の仕上げ加工が未加工の調整車である未完調整車を製造する仕上げ未完調整車製造過程と、前記未完調整車の前記ねじ溝の底面を仕上げ加工する仕上げ過程とを含み、前記仕上げ過程は、数値制御式の旋盤により、前記ねじ溝の底面の一部の軸方向幅を有する切刃を有し切刃先端が曲率Ｒの凸曲線形状となる切削工具を用いて、前記ねじ溝の底面を軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工するものであり、前記仕上げ過程は、切削工具を未完調整車に対して相対移動させて加工を行う加工サイクルを繰り返す過程とし、前記加工サイクルは、切削工具を未完調整車から離れた待機位置からねじ溝の一端または延長位置における切削送り開始位置へ前進させる接近過程と、回転する未完調整車のねじ溝内面のねじ溝リードによる軸方向移動速度に合致した速度で前記切削工具を未完調整車のねじ溝の他端または延長位置となる切削送り終了位置まで前記クラウニング曲線の包絡線に沿って軸方向および径方向に移動させてねじ溝の底面の溝幅の一部を切削する切削送り過程と、前記切削送り終了位置から未完調整車に対して離れる後退位置へ切削工具を相対的に移動させ、前記後退位置から前記待機位置へ切削工具を戻す戻し過程とでなり、各加工サイクルの相互間で前記切削送り開始位置を、前記ねじ溝の底面の傾斜に沿って、ねじ溝の溝幅方向の一端から他端側、および径方向へそれぞれ所定シフト量ずつ変化させ、前記仕上げ過程は、前記ねじ溝の底面の仕上げ加工の他に、鍔部の端面、鍔部の外周面の仕上げ加工、ねじ溝の底面と鍔部の一端面との間のヌスミ、および底面と鍔部の他端面との間の溝を加工する工程を含み、未完調整車を主軸で支持した状態を維持して掴み変えることなく、この仕上げ過程における、ねじ溝の底面、鍔部の端面、鍔部の外周面、前記ヌスミ、および前記底面と鍔部の他端面との間の溝の加工を行うため、加工設備の低減を図ることができ、且つ、ねじのリード、ねじ底面の幅、角度等に応じた種々な調整車を容易に且つ能率良く加工することができ、所望の加工精度を得ることができる。

この発明の調整車は、前記いずれかの製造方法を用いて製作するため、加工設備の低減を図ることができ、且つ、ねじのリード、ねじ底面の幅、角度等に応じた種々な調整車を容易に且つ能率良く加工することができ、所望の加工精度を得ることができる。

この発明の円錐ころの製作方法は、前記調整車をこの調整車軸芯回りに回転駆動して円錐形状ワークをねじ溝の底面に転接させつつ円錐ころを製作するため、加工設備の低減を図ることができ、且つ、ねじのリード、ねじ底面の幅、角度等に応じた種々な調整車を容易に且つ能率良く加工することができ、所望の加工精度を得ることができる。

この発明の基礎となる提案例に係るセンタレス研削用調整車の製造方法を概略表す平面図である。 同センタレス研削用調整車の要部拡大図である。 ＮＣ旋盤の概念構成を示すブロック図である。 同ＮＣ旋盤の正面図である。 （Ａ）はねじ溝の底面を軸方向の一部ずつ仕上げ加工する一の加工サイクルを示す図、（Ｂ）は同加工サイクルを繰り返し、ねじ溝の底面の軸方向への仕上げ加工量を進行させた段階を示す図である。 前記提案例に係る調整車製造方法において、先端が凸曲面形状である切削工具による加工サイクルでの平面成形を表す要部拡大図である。 この発明の実施形態に係る調整車製造方法において、クラウニング型調整車の製造方法を概略表す平面図である。 片刃切り込みの加工サイクルを応用したセンタレス研削用調整車のねじ溝の加工例を示す要部断面図である。 一定曲率で旋削加工したときのクラウニング型調整車の要部平面図である。 （Ａ）は、この発明の実施形態に係るねじ切り開始位置の変化を説明するための図、（Ｂ）は図１０（Ａ）の要部拡大図である。 ねじ切りサイクルを使った片刃切り込みの概念を示す概念図である。 （Ａ）は、ＮＣ旋盤の直線送りのねじ切りサイクルを説明する図、（Ｂ）は、同ＮＣ旋盤のクラウニング送りの円弧ねじ切りサイクルを説明する図である。 センタレス研削盤にてスルーフィード方式で円錐ころ外径を加工する例を示す平面図である。 同センタレス研削盤にてクラウニング円錐ころを加工する例を示す平面図である。 センタレス研削用調整車のねじ溝の要部断面図である。 従来の直線送り型調整車の加工方法を表す平面図である。 従来のクラウニング送り型調整車の加工方法を表す平面図である。

この発明の基礎となる提案例を図１ないし図６と共に、この発明の実施形態を図７〜１０と共に説明する。この提案および実施形態に係るセンタレス研削用調整車は、例えば、円錐ころ軸受の円錐ころの外周面をスルーフィードセンタレス研削する際に用いられる。先ず、センタレス研削用調整車（以下単に「調整車」と称す）の概略構成について説明し、以下、調整車を製造するＮＣ旋盤等の概略構成、調整車の製造方法等について順次説明する。なお、前記提案例と実施形態とは、製造対象となるセンタレス研削用調整車の断面の包絡線形状が直線であるかクラウニング形状であるかの点と、この形状の違い関連する事項が異なる他は同じである。

調整車の概略構成について説明する。
図１、図２に示すように、調整車１はドラム軸１ａの外周に取り付けられる。この調整車１は、螺旋状に続く案内用のねじ溝２を外周に有し、このねじ溝２の各周の底面２ａが円錐形状部を成し、円錐形状部間に鍔部３を有する。つまり底面２ａは、螺旋状の鍔部３によって区画形成され、螺旋状に続く円錐形状に形成されている。
ねじ溝２の底面２ａと鍔部３の一端面との間には、環状のヌスミ２ｂ（図８参照）が形成され、底面２ａと鍔部３の他端面との間には環状の溝２ｃが形成されている。調整車１は、この調整車軸芯Ｌ１回りに回転駆動されて円錐形状ワークをねじ溝２の底面２ａに転接させ得る。

ＮＣ旋盤等について説明する。
図３、図４に示すように、ねじ溝２の底面２ａ等を仕上げ加工する過程において、数値制御式の旋盤つまりＮＣ（Numerical Controlled ）旋盤４が用いられる。ＮＣ旋盤４は、機械部分である旋盤本体４Ａと、この旋盤本体４Ａを制御する数値制御装置１８とでなる。旋盤本体４Ａは、例えば、タレット型の刃物台Ｔａを支持する送り台１４ａを主軸台１５の側方に配置したタレット旋盤である。主軸台１５に支持された主軸１５ａには、前記調整車１の仕上げ加工が未加工のワークである未完調整車Ｗを把持する主軸チャック１５ａａが設けてある。この主軸チャック１５ａａと心押し軸７とで未完調整車Ｗが軸方向両端で支持される。主軸１５ａは、主軸モータ（図示せず）により回転駆動される。送り台１４は、ベッドＢｄのレール１６，１６上に設置した左右方向（Ｘ方向）に移動自在な送り台ベース１４ａと、この送り台ベース１４ａに図示外のレールを介して前後方向（Ｚ方向）に移動自在な設置した送り台上部体１４ｂと、前記タレット型の刃物台Ｔａとを有する。刃物台Ｔａは、送り台上部体１４ｂに割出回転可能に搭載されている。

送り台ベース１４ａと送り台上部体１４ｂとは、各々送りねじを介してＸ軸サーボモータ１７およびＺ軸サーボモータ（図示せず）により、図３矢符にて示すＸ，Ｚ方向に送られる。タレット型の刃物台Ｔａは、図４に示すように、正面形状が多角形のドラム状のものであり、送り台上部体１４ｂに内蔵された図示外の割り出しモータにより、水平軸回りで割出し回転させられる。刃物台Ｔａの各周面部分には工具５Ａ，５Ｂ等が装着してある。

図３に示すように、数値制御装置１８は、コンピュータ式のものであって、ＮＣコード等で記述された加工プログラムＰｍを解読して実行する演算制御部１９を備える。この演算制御部１９により、ＮＣ旋盤４の各部の制御、例えば、上記Ｘ軸，Ｚ軸のサーボモータや主軸モータの制御を行う。演算制御部１９は、この他に旋盤本体４Ａの各部のシーケンス制御、例えば刃物台Ｔａの割出回転や、主軸チャック１５ａａの開閉を行う機能を備える。
数値制御装置１８には、基本動作プログラムＢＰが、演算制御部１９のＯＳ（オペレーションプログラム）の一部として、またはＯＳとは別に設けられていて、加工プログラムＰｍの命令により、上記基本動作プログラムＢＰを用いて制御可能とされる。この基本動作プログラムＢＰの一部として、後述のねじ切りサイクルを行わせるねじ切りサイクル制御プログラムＢＰａが設けられている。

調整車１の製造方法について説明する。
この提案例に係る調整車の製造方法は、仕上げ未完調整車製造過程と、仕上げ過程とを含む。仕上げ未完調整車製造過程は、調整車１のねじ溝２の仕上げ加工のみが未加工の未完調整車Ｗを製造する過程であり、この過程では、ねじ溝２を有しこのねじ溝２の底面２ａの仕上げ加工が未加工の未完調整車Ｗを製造する。この仕上げ未完調整車製造過程の例えば最終段階において、未完調整車Ｗは熱処理され、この熱処理された未完調整車Ｗが前述のＮＣ旋盤４により旋削に供される。この仕上げ未完調整車製造過程においては、上記ＮＣ旋盤４とは別の機械で未完調整車Ｗを製造するが、上記ＮＣ旋盤４を用いて未完調整車Ｗを製造してもよい。

仕上げ過程では、前記仕上げ未完調整車製造過程にて製造された未完調整車Ｗの前記ねじ溝２の底面２ａを仕上げ加工する。この仕上げ過程においては、特に、図１に示すように、ＮＣ旋盤４により、切削工具５（５Ａ）を用いて前記ねじ溝２の底面２ａを軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工する。切削工具５（５Ａ）は、ねじ溝２の底面２ａの一部の軸方向幅を有する切刃５ａを有する。切刃５ａは、すくい面の縁を言う。

具体的には、図１に示すように、主軸１５ａと心押し軸７とで未完調整車を支持した状態で、加工油剤を使用することなく、旋削用のバイト等の汎用の切削工具５Ａでこの未完調整車を仕上げ加工する。この場合において、切削工具５Ａを未完調整車に対して相対移動させて加工を行う加工サイクル（矢符９にて表記）を繰り返して、ねじ溝２の底面２ａを軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工していく。

この加工サイクル９は、図５に示すように、主に、接近過程と、切削送り過程と、戻し過程とでなる。前記接近過程は、切削工具５Ａを未完調整車Ｗから離れた待機位置Ｐ０からねじ溝２の一端または延長位置における切削送り開始位置Ｐ１へ前進させる。
前記切削送り過程は、回転する未完調整車Ｗのねじ溝内面のねじ溝リードによる軸方向移動速度に合致した速度で、切削工具５Ａを未完調整車Ｗのねじ溝２の他端または延長位置となる切削送り終了位置Ｐ２まで軸方向に移動させてねじ溝２を切削する。
前記戻し過程は、切削送り終了位置Ｐ２から未完調整車Ｗに対して離れる後退位置Ｐ３へ切削工具５Ａを相対的に移動させ、後退位置Ｐ３から待機位置Ｐ０へ切削工具５Ａを戻す。
図５、図６に示すように、各加工サイクル９の相互間で切削送り開始位置Ｐ１を、ねじ溝２の溝幅方向の一端から他端側へ所定の開始位置変化経路に沿って、軸方向および径方向の所定シフト量ずつ変化させる。前記軸方向を図６矢符Ｚにて示し、前記径方向を図６矢符Ｘにて示す。

この加工サイクル９の制御には、数値制御装置１８（図３）の基本動作プログラムＢＰにおけるねじ切りサイクル制御プログラムＢＰａを用いる。このねじ切りサイクル制御プログラムＢＰａは、図１２に示すねじ切りサイクルを行わせるプログラムであり、加工プログラムＰｍにおける、ねじ切りサイクルを示すＮＣコード、例えば準備コードの一つである「Ｇ○○」（○は１文字の数字を示す）を先頭に含む命令行によって実行する。この命令行は、例えば、「Ｇ○○ Ｘ− Ｚ− Ｆ−」の形式とされる。「Ｘ−」は、１回目の切り込み径、「Ｚ−」はねじの終点のＺ座標、「Ｆ−」はねじのリードである。加工プログラムＰｍには、上記命令行に続く行に、各回の切り込み径を指令する命令行および最終切り込み径の命令行と、工具をワークから遠ざける命令行とを記述しておく。また、加工プログラムＰｍには、ねじ切りサイクルの命令行の前に、工具をワークに近づける命令行、およびねじ切り開始点（すなわち、切削送り開始位置Ｐ１）へ移動させる命令行を記述しておく。
数値制御装置１８（図３）の演算制御部１９は、上記一連の命令行によって、ねじ切りサイクルを実行する。このとき、ねじ切りサイクル制御プログラムＢＰａは、ねじのリードと、上記とは別に指令されている主軸回転数とから、これらリードと主軸回転数に応じた切削工具５の軸方向の送り速度を計算して実行する。そのため、切削工具５の軸方向の送り速度を人が計算してプログラムすることは不要である。

このような数値制御装置１９に備えられるねじ切りサイクル制御プログラムＢＰａあるいはねじ切り制御機能を利用することにより、未完調整車Ｗのねじ溝２の底面２ａの仕上げ加工が容易に行える。

図１、図２および図５の調整車は、この調整車軸芯を含む仮想平面で切断した断面について、ねじ溝の各周の軸方向同一箇所を調整車軸芯方向に沿って繋ぐ包絡線が直線である。この場合、各加工サイクル９のうち切削送り過程はいわゆる直線送りによるねじ溝切削が行われる。この直線送りは、上記包絡線に平行な方向に工具の送りを行うことである。
図７は、この発明の実施形態に係る調整車製造方法において、クラウニング型調整車の製造方法を概略表す平面図である。
クラウニング送り型調整車を加工する場合には、図１２（Ｂ）に示すように、太鼓型ねじの加工に使用する、加工サイクル１０により未完調整車を加工する。クラウニング送り型調整車は、図９に示すように、この調整車軸芯を含む仮想平面で切断した断面について、ねじ溝２の各周の軸方向同一箇所を調整車軸芯方向に沿って繋ぐ包絡線が、調整車軸芯方向にわたり径方向外方に突出するクラウニング曲線である。前記クラウニング送りは、切削送り過程において、前記クラウニング曲線の包絡線に沿って切削工具５を移動させることである。

ここで、図１１は、ねじ切りサイクルを使った片刃切り込みの概念を示す概念図である。通常、リードの大きい山型ねじは、ねじ形状と同一の切削工具５Ｎを用いて工作物８の外周部から斜め方向に一定量δずつ切り込み、最終的にこの切削工具５Ｎの形状を転写させねじを成形する。ところが、今回加工対象となる円錐ころのセンタレス研削用調整車は、ねじ溝２の底面２ａが平坦で且つ調整車軸芯Ｌ１、およびクラウニング曲率に対して傾斜を持っており、品種毎に形状も異なる。したがって、図１１のように工具形状を転写させる加工方法は効率的でない。

それに対し、この提案例に係る製造方法では、図６に示すように、切刃５ａが凸曲線形状、つまり、すくい面の縁が曲率Ｒの凸曲線となる汎用切削工具５を、一定量δ１ずらしながら片刃切り込みを繰り返し行い、仮想的平面１１を成形する。上記凸曲線は円弧状であっても、放物線状等であっても良く、変曲点を持たない凸曲線であれば良い。前記「片刃切り込み」とは、ねじ面の傾斜した内面に沿って工具の切り込み進める切り込みおよび軸方向送りの与え方である。これに対して、ワークの直径方向に工具の切り込みを与える切り込み方法は、直角切り込み等と呼ばれる。
クラウニング型調整車を製造する場合、図１２（Ｂ）に示す加工サイクル１０を併用し、図１６の砥石台旋回型ねじ研削盤で加工したねじ溝と同品位の平面精度を持つクラウニング型調整車を加工する。

図６に示す手法で切削加工をした場合、工具曲率（Ｒ）と分割幅（ν）から、理論表面粗さＲmax として式（１）で表現される。

この数式（１）より、分割幅（ν）つまり切削工具５を軸方向へずらす一定量δ１を可能な限り小さくすることで、ねじ溝２の底面２ａの粗さを改善し、研削面に近い平面精度を実現する。

図８は、片刃切り込みの加工サイクルを応用したセンタレス研削用調整車のねじ溝の加工例を示す要部断面図である。同図に示すように、ねじ溝２の底面２ａを片刃切り込みで加工する場合、調整車右端にある切削送り開始位置を、ねじ溝２の底面２ａの傾斜角αに応じて、径方向シフト量、軸方向シフト量毎に矢符Ａ１に表記するように直線的に変化させる。この場合、繰り返し回数は、ねじ溝２の底面２ａの傾斜角αに沿ったねじ底長さを、軸方向シフト量で割って残る「整数」となる。

図９は、一定曲率で旋削加工したときのクラウニング型調整車の要部平面図である。同図には、図５の直線型の加工サイクルを円弧ねじ切り用の加工サイクルに置き換えた場合のねじ溝２の底面２ａの形状変化が示されている。ねじ溝２の各周の底面２ａが、クラウニングの一定曲率Ｒａに対して平行移動するように形成される。この場合、軸方向に沿って円錐ころＷｒの姿勢は変化せず、円錐ころＷｒにクラウニング形状を転写させることはできない。

図１０は、この発明の実施形態に係る、切削送り開始位置の変化を説明するための図である。調整車１の中央部のねじ溝２は、底面２ａに沿って径方向シフト量Ｄ１ずつ位置をずらしながら、図８に示す加工サイクルを繰り返すと仮定する。このとき、切削工具５の工具軌跡１２は、加工サイクルつまり加工プログラムＰｍで指定した半径と一致し、ねじ溝２の底面２ａの傾斜に沿ってサイクル毎に径方向シフト量Ｄ１ずつ大きくなっていく。この場合、調整車右端にある切削送り開始位置Ｐ１は、工具軌跡１２と分割量δ２との交点上にある。

すなわち、切削送り開始位置Ｐ１を、分割量δ２と工具軌跡１２の変化量とに応じてサイクル毎に修正していく。これにより、図１４に示すような曲率２２に対し、ねじ溝２の底面２ａが放射状に変化するねじ付き調整車が加工できる。ただし、このとき、厳密には調整車１の中央部と、この調整車１の左右両端部とで、ねじ形状の不一致が推測されるが、図１４に示すセンタレスでの研削加工においては、砥石中央部の加工精度が円錐ころＷｒの真円度、粗さ等を決めるため、調整車１の両端部の僅かな精度誤差は円錐ころＷｒの精度に対して致命的ではない。
以上の手法を用いた調整車１で円錐ころＷｒをセンタレス研削した結果、直線送り型、クラウニング送り型共にねじ研削調整車と同等の加工精度が得られることが実証された。また、この手法を応用すれば、従来の砥石を使った方法では加工できない特殊形状の調整車や、熱処理された材料からなる調整車を加工することも可能である。したがって、適用可能な材料、特殊形状の選択肢が広がる分、設計の自由度が高まる。

以上説明したセンタレス研削用調整車の製造方法によると、ＮＣ旋盤４により、ねじ溝２の底面２ａの一部の軸方向幅を有する切刃を有する切削工具５を用いて、前記ねじ溝２の底面２ａを軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工する。この底面２ａを順次仕上げ加工する分割幅を適宜細かく設定すれば、切削工具５によっても底面２ａを平滑に仕上げることができる。工具位置を順次変更して加工を繰り返す多数回の工程が必要となるが、ＮＣ旋盤４には、ねじ切りサイクルの機能が標準機能として一般的に備えられており、そのねじ切りサイクルの機能を利用することで、煩雑なプログラム作成を行うことなく、容易に加工することができる。
この方法によると、ねじのリード、底面２ａの軸方向幅、角度等に応じた多種の砥石を準備する必要がなく、また砥石の段取り替え等が不要となる。この方法では、ねじ溝２の形状に沿った工具を用いる必要がなく、汎用の切削工具５を使用し得る。それ故、種々の形状の調整車に対する汎用性を高めることができ、多品種の調整車にも容易に対応することができ、しかも砥石の段取り替え等が不要となる分、調整車製造の稼働率を高めることができる。この場合、従来の製造方法よりも調整車の加工費用を低減でき、よって円錐ころのコスト低減を図ることが可能となる。また、この発明の製造方法によると、従来のねじ研削調整車と同等の加工精度が得られることが実証された。

仕上げ過程において、図６に示すように、各加工サイクルの相互間で切削送り開始位置を、ねじ溝２の溝幅方向の一端から他端側へ所定の開始位置変化経路に沿って所定シフト量ずつ変化させる。この所定シフト量を可能な限り小さくすることで、ねじ溝２の底面２ａの粗さを改善し、研削面に近い平面精度を実現することができる。換言すれば、加工サイクルの繰り返し回数を多くすればする程、ねじ溝２の底面２ａを粗さを改善し、研削面に近い平面精度を実現し得る。
図６に示すように、切刃先端が曲率Ｒの凸曲線形状となる切削工具５を、底面２ａに沿って一定量ずらしながら片刃切り込みを繰り返し行うことで、仮想的平面１１を成形することができる。この場合、図１１の工具形状を転写させる加工方法に比べて、ねじ溝２の種々の形状を効率良く加工することができる。換言すれば、ねじ溝２の形状に対する汎用性を高めることができる。

溝底面仕上げ過程は、ねじ溝２の底面２ａの仕上げ加工の他に、鍔部３の端面、および鍔部３の外周面を成すねじ山の仕上げ加工を含み、これら底面２ａ、鍔部３の端面、およびねじ山を仕上げ加工を、互いに分離して順次行うものとしても良い。例えば、刃物台Ｔａを割り出し回転させて所望の切削工具５を指定し、この切削工具５によりねじ溝２の底面２ａを軸方向に沿って順次仕上げ加工する。鍔部３の端面を加工する場合、タレットＴａを割り出し回転させこの端面加工専用の切削工具を指定し、鍔部３の端面を軸方向に沿って順次加工する。これら底面２ａ、鍔部端面の加工とは別に、ねじ山だけを軸方向に沿って順次加工する。この場合、各周の底面２ａ、鍔部３の端面、ねじ山を順次加工していくよりも、切削工具の切替回数等の低減を図り、加工サイクルのサイクルタイムの短縮を図ることが可能となる。したがって、加工時間の短縮を図り、製造コストを低減できる。

仕上げ過程では、ねじ溝２の底面２ａと鍔部３の一端面との間のヌスミ２ｂ、および底面２ａと鍔部３の他端面との間の溝２ｃを加工する工程を含んでも良い。この場合において、未完調整車Ｗを主軸１５ａで支持した状態を維持して掴み変えることなく、この仕上げ過程における、ねじ溝２の底面２ａ、鍔部３の端面、前記ねじ山、ヌスミ２ｂ、および溝２ｃの加工を行っても良い。これらヌスミ２ｂおよび溝２ｃを加工するとき、未完調整車Ｗを主軸１５で支持した状態を維持して掴み変えることなくいわゆる段取り替えが不要となる。例えば、ヌスミ加工専用の切削工具、溝加工専用の切削工具に切替るだけで足りる。したがって、調整車製造の稼働率をより高めることができる。
未完調整車Ｗが熱処理された素材を用いたものである場合、例えば、砥石を使用した製造方法では加工不能な熱処理素材を容易に加工することができる。熱処理後旋削を行えるため、素材を必要十分な硬度にし、且つ熱処理に伴う微小な歪等を旋削除去できる。よって、必要十分な硬度を得ると共に、調整車の寸法精度を高めることが可能となる。また、適用可能な素材の選択枝が広がる分、設計の自由度が高まる。

仕上げ過程において、加工油剤を使用することなくねじ溝２の底面２ａを仕上げ加工しているため、加工油剤を供給する設備、排油を回収する設備等を削減でき、よって設備費用の低減を図ることができる。
この実施形態に係る製造方法により得られた調整車１をこの調整車軸芯Ｌ１回りに回転駆動して円錐形状ワークをねじ溝２の底面２ａに転接させつつ円錐ころを製作する場合、従来のねじ研削調整車を用いるよりも、円錐ころの単位数量当たりのコスト低減を図ることが可能となる。
この発明の他の実施形態として、主軸移動型の旋盤を用いて未完調整車Ｗに対して切削工具５を相対移動させて加工しても良い。

１…調整車
２…ねじ溝
２ａ…底面
２ｂ…ヌスミ
２ｃ…溝
３…鍔部
４…ＮＣ旋盤
５…切削工具
Ｌ１…調整車軸芯
Ｐ０…待機位置
Ｐ１…切削送り開始位置
Ｐ２…切削送り終了位置
Ｐ３…後退位置
Ｗ…未完調整車

Claims (6)

1. センタレス研削用の調整車であって、螺旋状に続く案内用のねじ溝を外周に有し、このねじ溝の各周の底面が円錐形状部を成し、円錐形状部間に鍔部を有し、かつ調整車軸芯を含む平面で切断した断面について、前記ねじ溝の各周の軸方向同一箇所を調整車軸芯方向に沿って繋ぐ包絡線が、径方向外方に突出するクラウニング曲線であり、調整車軸芯回りに回転駆動されて円錐形状ワークを前記ねじ溝の底面に転接させる調整車を製造する方法において、
   前記ねじ溝を有しこのねじ溝の底面の仕上げ加工が未加工の調整車である未完調整車を製造する仕上げ未完調整車製造過程と、
   前記未完調整車の前記ねじ溝の底面を仕上げ加工する仕上げ過程とを含み、
   前記仕上げ過程は、数値制御式の旋盤により、前記ねじ溝の底面の一部の軸方向幅を有する切刃を有し切刃先端が曲率Ｒの凸曲線形状となる切削工具を用いて、前記ねじ溝の底面を軸方向の一部ずつ順次仕上げ加工するものであり、
   前記仕上げ過程は、切削工具を未完調整車に対して相対移動させて加工を行う加工サイクルを繰り返す過程とし、
   前記加工サイクルは、
   切削工具を未完調整車から離れた待機位置からねじ溝の一端または延長位置における切削送り開始位置へ前進させる接近過程と、
   回転する未完調整車のねじ溝内面のねじ溝リードによる軸方向移動速度に合致した速度で前記切削工具を未完調整車のねじ溝の他端または延長位置となる切削送り終了位置まで前記クラウニング曲線の包絡線に沿って軸方向および径方向に移動させてねじ溝の底面の溝幅の一部を切削する切削送り過程と、
   前記切削送り終了位置から未完調整車に対して離れる後退位置へ切削工具を相対的に移動させ、前記後退位置から前記待機位置へ切削工具を戻す戻し過程とでなり、
   各加工サイクルの相互間で前記切削送り開始位置を、前記ねじ溝の底面の傾斜に沿って、ねじ溝の溝幅方向の一端から他端側、および径方向へそれぞれ所定シフト量ずつ変化させ、
   前記仕上げ過程は、前記ねじ溝の底面の仕上げ加工の他に、鍔部の端面、鍔部の外周面の仕上げ加工、ねじ溝の底面と鍔部の一端面との間のヌスミ、および底面と鍔部の他端面との間の溝を加工する工程を含み、未完調整車を主軸で支持した状態を維持して掴み変えることなく、この仕上げ過程における、ねじ溝の底面、鍔部の端面、鍔部の外周面、前記ヌスミ、および前記底面と鍔部の他端面との間の溝の加工を行うことを特徴とするセンタレス研削用調整車の製造方法。
2. 請求項１において、前記仕上げ過程は、前記底面、鍔部の端面、および鍔部の外周面の仕上げ加工を、互いに分離して順次行うセンタレス研削用調整車の製造方法。
3. 請求項１または請求項２において、前記未完調整車は、熱処理された素材を用いたものであるセンタレス研削用調整車の製造方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記仕上げ過程では、加工油剤を使用することなく前記ねじ溝の底面を仕上げ加工するセンタレス研削用調整車の製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項の製造方法を用いて製作する調整車。
6. 請求項５の調整車をこの調整車軸芯回りに回転駆動して円錐形状ワークをねじ溝の底面に転接させつつ円錐ころを製作する円錐ころの製作方法。

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