JP6868998B2 - 凍結式ワーク固定方法およびワーク加工方法 - Google Patents
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Description
本発明者は、上記精密機械加工したリングギアについて、ギア中心に垂直な仮想平面に対するリングギアの平面加工した端面の垂直度を精密測定した結果、リングギアには、端面における一側部と他側部とに30μmの偏差が生じていたことが分かった。
と、台座7に載置するワークWと、が均一な予備加熱温度となるよう、具体的には、凍結固定用液6の凝固温度(例えば17℃)よりも高い25℃ないし35℃となるように予備加熱し、次いで、冷却板3の冷却を開始し、第1の冷却時間を経過させることにより、冷却板3からの冷熱の伝達により台座7とワークWの全体を凍結固定用液6の凝固温度よりも所要低い凍結固定温度となるよう、具体的には、6℃まで過冷却し、次いで、第2の冷却時間を経過させることにより、冷却板3と台座7とワークWの全体を、6℃に安定するように冷却し、引き続いて、第2の冷却時間の経過後に、凝固温度よりも低い冷却温度となっている凍結固定用液6に刺激を与えることにより凍結固定用液6を一瞬で凝固させ、凝固した凍結固定用液6によりワークWを台座7の上面部に凍結チャックするワーク固定方法である。
本実施の形態に係るワーク加工方法は、図1に示す凍結式ワーク固定装置を用い、図2または図4に示す工程図を用いて上記に説明した第1または第2の凍結式ワーク固定方法により、台座7上にワークWを凍結固定する。次いで、台座7を冷却板3から取り外し図3に示す加工装置12の作業台12aに載置する。作業台座7に備えられた真空ポンプ5aを含む負圧吸着式の台座固定手段により台座7を固定し、加工装置12に備えたワーク冷却用流体供給手段12cにより凍結固定用液の凝固温度6℃よりも低い温度、例えば4〜5℃のワーク冷却用流体13をワークWに当るように供給してワークWの凍結固定状態を維持しながら加工工具12bにより機械加工を行う。なお、台座固定手段は、作業台12aの上層部に電磁マグネット吸着による台座固定機能を有する構成、あるいは作業台12aの上面部の周囲に付設される機械チャック式により台座固定機能を有する構成としても良い。
段落番号0007に記載した30μmの偏差が生じたリングギアについて、本実施の形態に係る凍結式ワーク固定方法および第1のワーク加工方法を適用して再度機械加工し測定した。
すなわち、室温において、500mm角の冷却板の上面と300mmφのリングギア(ワーク)の下面に凝固温度が17℃であるシリコーンオイルからなる高分子系凝固剤を塗布してから、冷却板上にリングギアを重ね、冷却板の冷却を開始し、台座とワークの各側面部の4か所に接触式温度計を次々に接触させ、全ての測定温度がいずれも6℃の過冷却温度になったことを確認し、凍結固定用液に物理的刺激を与え凝固させた。次いで、ワークを凍結チャックした台座を冷却板から加工機械テーブル上に移載して固定し、5℃のワーク冷却用流体を加工領域にかけつつリングギアの上面に対して精密機械加工(平面加工)を行った。次いで、リングギアを取り外し、ギア中心に垂直な仮想平面に対するリングギアの平面加工した端面の垂直度を精密測定した。その結果、リングギアの端面における一側部と他側部とに1μmの偏差が生じていた。この偏差は機械精度に起因するものと考えられる。
第2のワーク加工方法で使用する加工装置については、図4に示す加工装置12に準ずるものであり、図示しない。第2のワーク加工方法で使用する加工装置は、図4に示す加工装置12の作業台12aに図1に示す凍結式ワーク固定装置を備え、さらに図4に示すワーク冷却用流体供給手段12cを備えている。
3 冷却板
5 台座固定手段
6 凍結固定用液
7 台座
8 防振テーブル
10 風除けカバー
12 加工装置
12a 作業台
12b 加工工具
12c ワーク冷却用流体供給手段
13 ワーク冷却用流体
W ワーク
Claims (11)
- 高い熱伝導性を有する台座が凍結固定用液の凝固温度よりも所要高い温度において、前記台座と前記台座に載置するワークとの重なり面に前記凍結固定用液を介在させ、
前記台座が冷却板に載置された状態で、前記冷却板の冷熱開始から第1の冷却時間を経過させることによって、前記冷却板からの冷熱の伝達により、前記台座と前記ワークの全体を前記凝固温度よりも所要低い凍結固定温度まで過冷却し、
前記第1の冷却時間の経過後に、さらに第2の冷却時間を経過させることによって、前記台座と前記ワークの全体が均一な凍結固定温度に安定するように冷却してから、
前記凍結固定用液に刺激を与えることにより前記凍結固定用液を凝固させ、
凝固した前記凍結固定用液により前記ワークを前記台座の上面部に凍結チャックすることを特徴とする凍結式ワーク固定方法。 - 前記凝固温度よりも所要高い温度とは、凝固温度よりも8℃ないし18℃高い温度であることを特徴とする請求項1に記載の凍結式ワーク固定方法。
- 前記台座および前記ワークの全体が均一な凍結固定温度となるように冷却された時点は、前記台座が前記冷却板により冷却され始めたときから一定時間経過した時点とすることを特徴とする請求項1または2に記載の凍結式ワーク固定方法。
- 前記台座および前記ワークの全体が均一な凍結固定温度となるように冷却された時点は、前記台座および前記ワークの各側面部の複数箇所の接触式温度計による測定値が同一値になった時点とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の凍結式ワーク固定方法。
- 前記台座と、前記台座に重ねない状態の前記ワークと、前記台座と前記ワークとの重なり面に介在させる前の前記凍結固定用液とを、前記凝固温度よりも8℃ないし18℃高い温度から予備冷却を開始して前記凝固温度に近い降下温度に予備冷却し、次いで、前記台座と前記ワークとの重なり面に前記凍結固定用液を介在させ、その後に前記冷却板を冷却して、前記ワークを前記凍結固定温度まで冷却することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の凍結式ワーク固定方法。
- 前記冷却板は防振テーブル上に設置することにより前記冷却板に振動が加わらない状態で前記冷却板に載置された前記台座に対し前記過冷却することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の凍結式ワーク固定方法。
- 前記過冷却の前に、前記台座および前記ワークを風除けカバーで囲むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の凍結式ワーク固定方法。
- 前記風除けカバーは、前記冷却板に非接触となるように設けることを特徴とする請求項7に記載の凍結式ワーク固定方法。
- 前記台座は、前記ワークと同一の材質からなるものを使用するか、または前記ワークの線膨張係数および熱伝達率と同一値の材質からなるものを使用することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の凍結式ワーク固定方法。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の凍結式ワーク固定方法により前記ワークを凍結固定した前記台座を、前記冷却板から取り外して加工装置の被加工位置に位置し、かつ前記加工装置に備える作業台上に前記加工装置に備える台座固定手段により前記台座を固定し、前記凍結固定用液の凝固温度よりも低い温度のワーク冷却用流体を前記ワークに当るように供給してワークの凍結固定状態を維持しながら加工工具により加工を行うことを特徴とするワーク加工方法。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の凍結式ワーク固定方法に用いる前記冷却板であって、前記台座を固定する台座固定手段を付加した前記冷却板を含む冷却手段を備える加工装置の作業台上で、前記ワークを請求項1ないし9のいずれか1項に記載の凍結式ワーク固定方法により凍結固定し、引き続いて前記凍結固定用液の凝固温度よりも低い温度のワーク冷却用流体を前記ワークにかけてワークの凍結固定状態を維持しながら加工工具により加工を行うことを特徴とするワーク加工方法。
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