JP5911520B2 - ネジ研削砥石用のドレッサ - Google Patents
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Description
保持装置110は、ワークWの一端を把持すると共にワークWを回転軸(軸線X1)回りに回転させるヘッドセンタ111と、ワークWの他端を回転可能に支持するテールセンタ112とを備えており、これらヘッドセンタ111およびテールセンタ112は、ワークWの外周に雄ネジを形成する際に、ワークWを、軸線X1周りに回転させながら、軸線X1の軸方向(図中右方向)に移動させるようになっている。
砥石板120の外周には、ワークWの外周に雄ネジを形成するための研削用突起122が形成されている(図4の(b)、(c)参照)。この研削用突起122は、砥石板120の厚み方向(軸線X2方向)に連なって複数設けられており、これら研削用突起122の各々は、軸線X2周りの周方向の全周に亘って設けられている。
そのため、図5の(a)において矢印y1で示すように、軸線X2回りに回転する砥石板120を、ワークWに接触しない位置(図中実線参照)から、ワークWに接触する位置(図中仮想線参照)まで移動させたのち、図5の(a)、(b)において矢印y2で示すように、ワークWを軸線X1回りに回転させながら図中右方向に移動させることで、ワークW外周への雄ネジの形成が行われる。
そのため、ネジ研削装置100では、所定回数の雄ネジの加工が行われるたびに、ドレッサ130で砥石板120を研磨して、砥石板120の研削用突起122の形状(外周の形状)が整えられるようになっている。
このドレス溝132は、ドレッサ130の幅方向に連なって設けられた複数の溝133から構成されており、溝133の各々は、砥石板120の研削用突起122の基本形状に対応した形状を成している。
ここで、砥石板120では、その側面120aが持つうねりや、公差範囲内での厚みW1のバラツキがあるため、ドレッサ130を用いた研磨により、研削用突起122の形状が不完全になることがある。
なお、図6では、砥石板120の研削用突起122、そしてワークWの外周に形成される雄ネジの形状を、説明の便宜上、模式的に示している。
図6の(a)に示すように、砥石板120の厚みが、中央値となる厚みWstdである場合には、砥石板120の両側の研削用突起122は、何れも予定されていた完全な形状となる。そのため、この砥石板120を用いてワークWの外周に雄ネジを形成すると、図中左端に、完全な形状のネジ山部N1とネジ溝部N2とが形成された完全ネジとなる。
かかる場合、この砥石板120Aを用いて、ワークWの外周に雄ネジを形成すると、不完全な形状の研削用突起122aに起因して、図中左端のネジ溝部N2の隣に、予定されていない不完全な形状のネジ溝部N3が形成されてしまう。
かかる場合、この砥石板120Bを用いて、ワークWの外周に雄ネジを形成すると、不完全な形状の研削用突起122bに起因して、図中左端のネジ山部N1の隣に、完全な形状のネジ溝部N2ではなく、予定されてない不完全な形状のネジ溝部N4が形成される。
具体的には、砥石板120Bの厚みが中央値となる厚みWstdよりも僅かに薄い場合、図中左端の研削用突起122bは、ほぼ完全な形状に近い突起となる。
このような研削用突起122bが形成された砥石板3を用いてワークWの外周に雄ネジを形成すると、ワークWの外周の一側には、完全な形状のネジ溝部N2ではなく、完全な形状に近いネジ溝部N4が形成される。
この場合には、相手側部材Gの雌ネジは、このネジ溝部N4の位置まで螺入できるので、ワークWの拡径部Waの基点W1と相手側部材Gとの離間距離は、予定されていた距離taとなる。
このような研削用突起122bが形成される砥石板3を用いてワークWの外周に雄ネジを形成すると、ワークWの外周の一側には、不完全な形状のネジ溝部N4が形成される。
この場合には、相手側部材Gの雌ネジは、この不完全な形状のネジ溝部N4まで螺合できず、これに隣接するネジ山部N1の位置まで螺入する。このため、ワークWの拡径部Waの基点W1と相手側部材Gとの離間距離は、予定されていた距離taとは異なる距離tbとなる。
よって、回転軸方向におけるネジ研削用砥石の厚みがバラツキいた場合であっても他の溝に起因する突起の形状はバラツキの影響を受けずに常に完全な形状となる。
これにより、ドレッサを用いて研磨された砥石を用いて、相手側部材が螺合するネジをワークの外周に形成した際に、相手側部材の所定位置までの螺合に必要なネジすべてを完全な形状で作成できるので、ワークの回転軸方向からネジに螺合させた相手側部材は、研削用砥石の厚みのバラツキの影響を受けずに、回転軸方向の所定位置まで確実に螺合することができる。
図1は、ネジ研削装置1の概略構成図である。
図2は、ドレッサ5を説明する断面図であり、(a)は、図1におけるドレッサ5周りの拡大図であり、(b)は、(a)における領域Aの拡大図であり、(c)は、砥石板3の研削用突起の変形例を示す図である。
なお、これらの図においては、説明の便宜上、砥石板3の研削用突起35や、ドレッサ5のドレス溝53を模式的に示している。
砥石軸31側のクランプ33は、その中央部に、軸線X2方向に沿って延びる軸部331を有しており、このクランプ33における軸部331とは反対側に、砥石軸31が連結されている。
このクランプ33に隣接するクランプ32は、その中央部に、クランプ33の軸部331を挿通させる貫通孔321が形成されており、クランプ32は、この貫通孔321に軸部331を挿通させて、クランプ33に組み付けられている。
クランプ32は、軸線X2方向に移動可能となっており、クランプ33との間に砥石板3を挟み込んだのち、クランプ32をボルトBTでクランプ33に固定することで、砥石板3が砥石軸31に取り付けられるようになっている。
研削用突起35は、砥石板3の外周部3bから径方向外側に向かうにつれて、砥石板3の厚み方向(軸線X2(図1参照)方向)の幅が狭くなる尖り状に形成されている。
研削用突起35は、砥石板3の厚み方向(軸線X2方向)に連なって複数形成されており、研削用突起35の各々は、軸線X2(図1参照)周りの周方向の全周に亘って設けられている。
また、研削用突起35は、1個の研削用突起35Aと複数の研削用突起35Bとから構成されている。研削用突起35Aは、砥石板3の外周部3bの厚み方向における一側(ワークW側の一側)の側縁36Aから所定距離Wsオフセットした位置に形成されており、その他の複数の研削用突起35Bは、研削用突起35Aに隣接して形成されている。
したがって、砥石板3によりワークWの外周部を研削すると、ワークWの外周部には、研削用突起35Bに対応する完全な形状のネジ溝部N2が、回転軸方向に連なって形成されると共に、この完全な形状のネジ溝部N2の一側に隣接して、研削用突起35Aに対応する不完全な形状のネジ溝部N4が形成される。
ドレス軸4には、図示しないドレッサ保持装置のモータからの回転駆動力が入力されるようになっており、ドレス軸4に回転駆動力が入力されると、ドレス軸4と、このドレス軸4に固定されたドレッサ5とが、軸線X3回りに一体に回転するようになっている。
さらに、ドレッサ5とドレス軸4は、図示しないドレッサ支持装置の駆動機構により、軸線X3の直交方向(軸線X4方向:図1参照)に移動可能とされており、砥石板3を研削する際には、ドレッサ5を軸線X3周りに回転させながら、ドレッサ5のドレス溝53を、砥石板3の所定位置まで移動させるようになっている。
ここで、基部52は、焼き入れにより剛性強度が高められており、この剛性強度が高められた部分に、表面に砥粒がまぶされたドレス溝53が設けられている。
溝54の各々は、砥石板3の研削用突起35Aを研磨して形を整えるための溝54Aと、砥石板3の研削用突起35Bを研磨して形を整えるための溝54Bと、を備えて構成されている。溝54Aおよび溝54Bは、内径側に向かうにつれて厚み方向(軸線X3の軸方向)の幅が狭くなる尖り状に形成されている。
また、溝54Bは、前記した砥石板3の研削用突起35Bのピッチ幅Pと同じピッチ幅Pで設けられている。そして、溝54Aおよび溝54Bの各々は、基部52の軸線X3周りの周方向における全周に亘って設けられている。
ここで、軸線X3の軸方向における溝54の数は、同方向における研削用突起35の数よりも多くなっている。
この溝54Aの深さは、研削用突起35Aの突出高さと同じhaで形成され、溝54Bの深さは、研削用突起35Bの突出高さと同じhbで形成されている。溝54Aの溝深さhaは、溝54Bの深さhbよりも浅く設定されており、ha<hbの関係になっている。
壁部55、55の外周面55a、55aは、軸線X3に対して平行な平坦面となっており、基部52の幅方向で対向する壁部55、55の傾斜面56、56は、前記した不完全な形状の溝54A、54Aの斜面の延長上を直線状に延びている。そのため、傾斜面56、56は、溝深さの浅い溝54A、54Aから離れる方向に傾斜しており、軸線X3に対して所定角度θ1で交差している。
具体的には、ドレッサ5で砥石板3を研削する際の摩擦熱によるドレッサ5と砥石板3の熱膨張に起因する軸線X3方向の変位量Hと、ドレッサ5と砥石板3のドレス軸4と砥石軸31での取り付け位置の誤差Iと、ドレス軸4と砥石軸31の軸線X3、X2の寸法公差Jを考慮しており、これらの総和よりも、傾斜面56の軸線X3方向の長さL1が大きくなるように設定されている(L1>H+I+J)。
なお、ドレッサ5の傾斜面56により砥石板3の傾斜面36の形状が整えられるようになっており、このため傾斜面56の軸線X3の軸線方向の長さL1は、砥石板3における傾斜面36の軸線X2の軸線方向の長さである所定距離Ws(砥石板3の側縁36Aから他側側にオフセットした距離)よりも長くなっている(L1>Ws)。
図3は、砥石板3の軸線X2方向の厚みの違いによる砥石板3の外周部3b側の形状の変化を説明する図であって、(a)は、砥石板3の厚みが中央値となる厚みWstdである場合に形成される雄ネジの形状を説明する図であり、(b)は、砥石板3Bの厚みが中央値となる厚みWstdよりも厚い場合に形成される雄ネジの形状を説明する図であり、(c)は、砥石板3Bの厚みが中央値となる厚みWstdよりも薄い場合に形成される雄ネジの形状を説明する図である。
なお、図3では、砥石板3の研削用突起35、そしてワークWの外周に形成される雄ネジの形状を、説明の便宜上、模式的に示している。
そのため、このドレッサ5を用いて砥石板3の外周の形状を整えると、砥石板3の外周に形成される研削用突起35では、ドレッサ5の溝54Aで研削された部分に、不完全な形状の研削用突起35Aが、完全な形状の研削用突起35Bよりも低い突出高さで形成されるようになっている。
そして、図3の(c)に示すように、砥石板3Aの厚みが、中央値となる厚みWstdよりも所定幅aだけ薄い場合には、図3の(a)の場合よりも軸線X2方向の傾斜面の長さが所定幅aだけ短い傾斜面36’’が形成される。
ここで、不完全な形状のネジ溝部N4の軸線X1方向の幅を、雄ネジに螺合する雌ねじを有する相手側部材G(図中、仮想線参照)が螺入しない幅に設定することで、相手側部材Gが、予定されていた完全な形状のネジ溝部N5の部分まで螺入させることができるので、ワークWの拡径部Waの基点W1と相手側部材Gと離間距離は、常に一定の距離taとなる。
ここで、不完全な形状の研削用突起35Aは、ワークWと相手側部材Gとの螺合に関与しない不完全な形状のネジ溝部N4を形成するため、この不完全な形状の研削用突起35Aが摩耗しても、摩耗した研削用突起35Aにより作成される不完全な形状のネジ溝部N4の回転軸(軸線X1)方向の厚みが狭くなるだけで、螺合に関与する完全な形状のネジ溝部N5の形状には影響しない。
よって、このことによっても、ワークWの拡径部Waの基点W1と相手側部材Gと離間距離は、常に一定の距離taとなる。
そのため、ワークWが、ワークWの雄ネジが形成される部分(加工部位)に隣接して、当該加工部位よりも大径の大径部を有している場合であっても、回転軸(軸線X1)方向に移動させたワークWの大径部と、砥石板3が干渉して、雄ネジの加工が阻害されないようになっている。
前記ドレッサ5は、砥石板3の回転軸(軸線X2)に平行な軸(軸線X3)回りに回転する基部52を有しており、基部52の外周には、研削用突起35に対応する形状の溝54が、軸線X3方向に連なって複数設けられていると共に、溝54の各々は、軸線X3周りの周方向の全周に亘って設けられており、軸線X3方向に連なる複数の溝54のうち、軸線X3方向における一方の端に位置する溝54Aと、他方の端に位置する溝54Aは、他の溝54Bよりも浅く形成されている構成とした。
ここで、回転軸方向における砥石板3の厚みがばらついた場合、浅く形成された溝54Aに起因する不完全な形状の研削用突起35Aの厚み方向(軸線X2の軸線方向)の形状が変化するだけで、他の溝54Bに起因する研削用突起35Bの形状は、バラツキの影響を受けずに常に完全な形状で形成される。
また、上記のように砥石板3のワークW側の端に不完全な形状の研削用突起35Aが形成さる。このため、砥石板3によるワークWへの雄ネジ加工を繰り返すことで、砥石板3におけるワークW側の端部が摩耗した場合であっても、砥石板3の不完全な形状の研削用突起35Aが摩耗して形状が変化するだけで、研削用突起35Aに隣接する完全な形状の研削用突起35Bは摩耗による影響を受けずに常に完全な形状で形成される。
よって、ワークWの外周に形成する溝のうち、完全な形状の研削用突起35Bの部分で形成した溝(ネジ山部N1、ネジ溝部N5)のみに、相手側部材Gが螺合するように設定すると、相手側部材Gは、常に同じ位置まで螺合することになるので、ワークWの拡径部Waの基点W1と相手側部材Gとの離間距離は常に一定の距離taとなる。
よって、相手側部材GをワークWの外周に形成したネジに螺合した際に、ワークWの軸線X1方向の位置ずれが抑えられて、相手側部材Gの組付け不良の発生を防止できる。
そのため、砥石板3のドレスの繰り返しにより、一方の溝54Aが摩耗した場合には、例えばワークW側に位置していた溝54Aが、反対側に位置するようにドレス軸4におけるドレッサ5の取付方向を変更するだけで、同一のドレッサ5を使用することができる。
よって、ドレッサ5の交換回数を減らすことができる。
砥石板3を用いてワークWの外周にネジを加工する際には、ワークW側の端部に位置する研削用突起に加工時の応力が作用するので、ワークW側の端部に位置する研削用突起は、加工時の負荷により、他の研削用突起よりも摩耗しやすくなっている。
そのため、ワークWの外周へのネジの切削加工を繰り返し行うと、ワークW側の外周に形成されるネジ溝のうち、摩耗した研削用突起により形成された溝が、他の溝よりも浅く形成されて、不完全な形状になってしまう。
かかる場合、相手側部材Gが、予定されていた位置まで螺合できなくなって組付け不良が発生する。
実施の形態では、ドレッサ5において、ワークWと相手側部材Gとの螺合に関与するネジ溝部N5を形成する完全な形状の研削用突起35Bに隣接して、螺合に関与しないネジ溝部N4を形成する不完全な形状の研削用突起35Aを設けることで、砥石板3の厚みのバラツキが、不完全な形状の研削用突起35Aのみに影響するようにした。
そのため、ワークWの外周に雄ネジを形成した際に、砥石板3の厚みのバラツキが、螺合に関与しない不完全な形状のネジ溝部N4の形状のみに影響して、螺合に関与する完全な形状のネジ溝部N5の形状に影響しないので、上記のような組付け不良の発生を確実に防止できるようにしている。
よって、砥石板3の厚みの振れが、中央値となる厚みWstdを基準とした想定された範囲内である場合には、砥石板3の厚みが、中央値となる厚みWstdよりも厚くても薄くても、砥石板3における不完全な形状の研削用突起35Aから側縁36Aまでの所定距離Wsが変化するだけで、不完全な形状の研削用突起35Aや完全な形状の研削用突起35Bの形状には影響が及ばない。
よって、上記と同様の作用および効果がより確実に得られる。
ここで、仮に、ドレッサ5の溝54Aに隣接して、上記のような傾斜面56ではなく、単に平坦な形状の平坦部(図示せず)を設けた場合、砥石板3には、傾斜面36ではなく、ドレッサ5の平坦部に対応する平坦部が形成される。
そうすると、砥石板3の厚みや取り付け位置のバラツキの程度によって、砥石板3の研削用突起35Aに隣接して形成される平坦部の長さが長くなる場合がある。
このような場合、砥石板3でワークWの外周に雄ネジを形成する場合、砥石板3の平坦部とワークWの拡径部Waとが干渉して、ワークの外周への雄ネジの形成が阻害される虞がある。
上記のように構成して、砥石板3において、不完全な形状の研削用突起35AのワークW側に傾斜面36が形成されるようにすると、ワークWの外周にネジを切削するために、ワークWを当該ワークWの回転軸(軸線X1)の軸方向に移動させた場合に、砥石板3の傾斜面36がワークWの拡径部Waを逃げるようにしているので、砥石板3とワークWとが干渉して、ワークの外周への雄ネジの形成が阻害されないようになっている。
したがって、砥石板3でワークWの外周にネジを形成する場合、砥石板3の傾斜面36によりワークWの拡径部Waを逃げるので、砥石板3の厚み方向にバラツキがあっても、砥石板3の側縁36AとワークWの拡径部Waとの衝突を防止できる。
例えば、図2の(c)に示すように、研削用突起35のうち、砥石板3の回転軸方向(軸線X2方向)の一側の研削用突起35Aにおいて、研削用突起35Aの斜面fの途中から斜面の傾斜角度を変えるようにしてもよい。例えば、研削用突起35A(斜面の傾斜角度はθ3)の傾斜面の途中から、この研削用突起35Aの斜面の傾斜角度θ3とは異なる角度を有するドレッサ5の傾斜面56(斜面の傾斜角度はθ1)の形状で研磨(転写)するようにしてもよい。
また、実施の形態にかかる浅く形成された溝54A、54Aは、基部52の側縁55b、55bから所定距離Wtオフセットした位置に形成されている。しかし、浅く形成された溝54A、54Aを基部52の側縁55b、55bからオフセットさせずに形成した場合であっても、砥石板3の厚みのバラツキが想定された範囲内である場合には、砥石板3の厚みが中央値となる厚みWstdに対してばらついても砥石板3における不完全な形状の研削用突起35Aの形状が変化するだけで、完全な形状の研削用突起35Bの形状にバラツキの影響が及ばないようにすることができる。
2 保持装置
3、3A、3B 砥石板
3a 側面
3b 外周部
4 ドレス軸
5 ドレッサ
21 ヘッドセンタ
22 テールセンタ
31 砥石軸
32、33 クランプ
35 研削用突起
35A、35B 研削用突起
36、36’ 傾斜面
36A 側縁
51 嵌合部
52 基部
53 ドレス溝
54 溝
54A、54B 溝
55 壁部
55a 外周面
55b 側縁部
56 傾斜面
100 ネジ研削装置
110 保持装置
111 ヘッドセンタ
112 テールセンタ
120、120A、120B 砥石板
120a 側面
121 砥石軸
122 研削用突起
122a 研削用突起
122b 研削用突起
130 ドレッサ
131 ドレス軸
132 ドレス溝
133 溝
321 貫通孔
331 軸部
521 小径部
BT ボルト
W ワーク
Claims (5)
- ワークの外周にネジを研削するための突起が設けられたネジ研削用砥石を研磨して、前記ネジ研削用砥石の前記突起が設けられた外周の形状を整えるネジ研削砥石用のドレッサであって、
前記ドレッサは、
前記ネジ研削用砥石の回転軸に平行な軸回りに回転する基部を有しており、
前記基部の外周には、前記突起に対応する形状の溝が、前記回転軸方向に連なって複数設けられていると共に、前記溝の各々は、前記回転軸周りの周方向の全周に亘って設けられており、
前記回転軸方向に連なる複数の溝のうち、前記回転軸方向における一方の端に位置する溝と、他方の端に位置する溝の少なくとも一方の溝は、他の溝よりも浅く形成されていると共に、
前記基部では、前記回転軸の径方向の外径が、前記溝が設けられた領域の外径よりも大きい壁部が、前記浅く形成された溝の前記側縁側に隣接して設けられており、
前記壁部における前記浅く形成された溝側には、前記浅く形成された溝に近づくにつれて外径が小さくなる向きで傾斜面が形成されていることを特徴とするネジ研削用砥石のドレッサ。 - ワークの外周にネジを研削するための突起が設けられたネジ研削用砥石を研磨して、前記ネジ研削用砥石の前記突起が設けられた外周の形状を整えるネジ研削砥石用のドレッサであって、
前記ドレッサは、
前記ネジ研削用砥石の回転軸に平行な軸回りに回転する基部を有しており、
前記基部の外周には、前記突起に対応する形状の溝が、前記回転軸方向に連なって複数設けられていると共に、前記溝の各々は、前記回転軸周りの周方向の全周に亘って設けられており、
前記回転軸方向に連なる複数の溝のうち、前記回転軸方向における一方の端に位置する溝と、他方の端に位置する溝の少なくとも一方の溝は、他の溝よりも浅く形成されていると共に、
前記基部では、前記回転軸方向における一方の端に位置する溝と、他方の端に位置する溝の両方が、他の溝よりも浅く形成されており、
前記基部では、前記回転軸の径方向の外径が、前記溝が設けられた領域の外径よりも大きい壁部が、前記回転軸方向における両側に設けられており、
前記壁部における前記浅く形成された溝側には、前記浅く形成された溝に近づくにつれて外径が小さくなる向きで傾斜面が形成されていることを特徴とするネジ研削用砥石のドレッサ。 - 前記基部において、前記浅く形成された溝は、前記回転軸方向で前記浅く形成された溝が位置する側の側縁からオフセットした位置に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のネジ研削用砥石のドレッサ。
- 前記回転軸方向の前記傾斜面の幅は、少なくとも前記ドレッサにおける前記基部の回転軸方向の誤差と前記ネジ研削用砥石における前記回転軸方向の誤差よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載のネジ研削用砥石のドレッサ。
- 前記浅く形成された溝は、前記回転軸の直交線を挟んで対象となる斜面を有しており、
前記浅く形成された溝の斜面のうち、前記壁部側の斜面の前記回転軸に対する傾きと、前記傾斜面の前記回転軸に対する傾きは、同じ傾きに設定されており、
前記傾斜面は、前記浅く形成された溝における前記壁部側の斜面の延長上に位置していることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載のネジ研削用砥石のドレッサ。
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