JP6877800B1 - ワークの丸孔の仕上げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの丸孔の仕上げ研削を行うこと、また内面研削盤では行うことができない丸孔内面の仕上げ研削を横形マシニングセンターで実現できること。【解決手段】第１工程として、主軸１３に備えるクイル１１の先端に砥石１２を備え、主軸１３のＸ，Ｙ方向の移動量を数値制御するとともに、Ｚ方向の移動量を数値制御する水平旋回台を備えた横形マシニングセンターの水平旋回台１０に、中仕上げ加工された丸孔を有するワークＷを、丸孔の中心線の延長線と主軸１３の軸線とが一軸線上にくるように位置決めし、第２工程として、砥石を丸孔内の入口に移動させ、砥石を自転回転させつつ丸孔内周面に当接してから所要の研削代の設定を行い、第３工程として、研削代を維持したままで、砥石を丸孔の中心線を回転中心として遊星回転させるとともに、砥石を丸孔の奥行端まで相対移動することにより、研削代を維持した研削を丸孔の全内周面に及ぶようにして丸孔の仕上げ研削を行う。【選択図】図６Ａ

Description

本発明は、ワークの丸孔の仕上げ加工方法に関する。

従来、筒状体の製造には、旋盤が使用され、施削加工とドリル加工とを組み合わせてワークの外周円筒面と丸孔の内周面と両端面の被加工面に対し、粗仕上げ加工と中仕上げ加工と最後の仕上げ加工とが順次に適用されている。

大径丸孔と小径丸孔とが例えば１００分の２以下の同軸度で連接されるワークを製造する場合には、小径丸孔側の端部を被加工側となるようにワークの外面部を旋盤のチャック機構でチャックし、ワークの大径丸孔側の端面を加工した後に、所要径の大径丸孔を形成するよう粗仕上げ加工と中仕上げ加工と仕上げ加工を行い、次いで、チャックを外して大径丸孔側の端部が被加工側となるようにワークの外面部を旋盤のチャック機構に再度チャックし、所要径の小径丸孔を形成するよう粗仕上げ加工と中仕上げ加工と仕上げ加工を行う。なお、ワークチャックを小径丸孔側から大径丸孔側に替える際に、大径丸孔の軸心と小径丸孔の軸心との同軸度が１００分の２以下、好ましくは１００分の１以下に抑える必要がある。

ワークの丸孔の輪切り断面における外周面と内周面との肉厚が例えば１．０〜１．５ｍｍである場合には、外径チャックについて変形が生じないように固定する必要があることと、切削による内周面の仕上げ加工を行うと、ワークの切削部位に変形または共振が生じて仕上げ加工が適切に行えないので、砥石１２による研削加工により丸孔に最後の仕上げ加工が行われている。円筒度１ミクロンや各部の振れ１ミクロンの加工が行われている例がある。

ワークの丸孔の内周面を研削する内面研削盤による内面研削加工について詳述すると、クイルの先端にワークの丸孔よりも小さい円筒形の砥石を備えており、クイルの回転中心線に対しワークの丸孔の中心線が高精密な平行度、例えば１００分の１〜２以下の平行度となるように当該ワークをチャックすることが可能である。そして、ワークに回転を与えるとともに砥石を回転させ、砥石をワークの丸孔の内面に当接させ研削を開始し挿入していき、その際に、砥石のＸ座標軸方向の移動を１ミクロン単位で寸法管理を徹底して行ない、丸孔に対する仕上げ加工が行われている。

特開２００５−１４４６２０号公報 特開２０１９−０２５６１２号公報 特開２００３−０７４５４０号公報

大型のワークにあっては、ワークが回転できるように内面研削盤に固定できないという問題があり、新たな加工方法の創出が必要となっている。

上記のように、旋盤を使いワークの大径丸孔と小径丸孔を加工するには、各丸孔を別々の工程で切削する必要があることから、大径丸孔の中心線と小径丸孔の中心線とが一軸線上にくるように中心線同士の芯合わせを高精密に行う必要がある。

また、ワークの丸孔の輪切り断面における外周面と内周面との間の肉厚が例えば１．０〜１．５ｍｍである場合には、切削による内周面の仕上げ加工を行うと、ワークの被切削部位に切削圧力により歪が生じ、ときには共振が生じて仕上げ加工を適切に行うことができず、大径丸孔の中心線と小径丸孔の中心線との同軸度を０．０２ｍｍ以下に抑えることができないという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、旋盤により粗仕上げ、中仕上げが既に済んでいるワークの被加工部位である丸孔（真円）について仕上げ研削（最終加工）を行うこと、また内面研削盤では行うことができない丸孔内面の仕上げ研削を横形マシニングセンターで実現することができるワークの丸孔の仕上げ加工方法を提供することを第１義の目的としている。

本発明は、ワークの丸孔の輪切り断面における外周面と内周面との間の肉厚が例えば１．０〜１．５ｍｍである場合に、砥石研削加工により歪や共振が生じることなく仕上げ加工を適切に実現できるワークの丸孔の仕上げ加工方法を提供することを第２義の目的としている。

本発明は、大径丸孔と小径丸孔とを連通状態に有するワークの、大径丸孔に対する仕上げ加工を横形マシニングセンターの砥石研削加工により先行して行い、小径丸孔に対する仕上げ加工をワークを、１８０度旋回して引き続き横形マシニングセンターにより行うか、またはワイヤー放電加工機を用いたワイヤー放電加工を行って、大径丸孔の中心線と小径丸孔の中心線とが一軸線上にくるように中心線同士の芯合わせを高精密に行うことができるワークの丸孔の仕上げ加工方法を提供することを第３義の目的としている。

本発明の第１の態様に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法は、
第１工程として、軸線が水平方向であるＺ方向に向いておりＺ方向に直角で水平なＸ方向および上下方向であるＹ方向に移動制御されかつ回転駆動される水平な主軸と、Ｚ方向に移動制御および所要角度旋回制御ができる水平旋回台と、前記主軸の先端に接続されたクイルと、前記クイルの先端に被嵌固定された円筒形の砥石とを有し、前記主軸のＸ，Ｙ方向の移動量と前記水平旋回台のＺ方向の移動量および旋回角度を数値制御する横形マシニングセンターの前記水平旋回台に、別の機械で中仕上げ加工された丸孔を有するワークを、前記砥石の先側に前記丸孔の入口に移動させ、かつ前記丸孔の中心線の延長線と前記クイルの軸線とが一軸線上にくるかまたは平行となるように精密位置決めして固定し、
第２工程として、前記砥石を前記丸孔内の入口端または奥行端に移動させ、所要の研削代を保持したままで、前記砥石を、自転回転と前記丸孔の中心を曲率中心とする遊星回転をさせ前記丸孔の奥行端または入口端まで移動することにより、前記研削代を保持した研削を前記丸孔の全内周面に及ぶようにして前記丸孔の仕上げ研削を行う構成である。

本発明の第２の態様に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法は、前記第１の態様に係る構成に加え、前記第２工程として、前記砥石を前記丸孔内の入口端または奥行端に移動後、半径方向外方へ移動し丸孔内周面に当接した時点における、前記丸孔の中心線から前記砥石の中心線までの距離に、所要の研削代を加算した値を前記砥石を遊星回転させるための曲率半径とする構成である。

本発明の第３の態様に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法は、前記第１または２の態様に係る構成に加え、前記第２工程として、前記砥石を前記丸孔内の入口端または奥行端に移動後、自転回転と遊星回転とを行わせて研削開始するか、または自転回転させて前記所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削する構成である。

本発明の第４の態様に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法は、前記第１ないし３のいずれか１つの態様に係る構成に加え、
前記ワークが、中仕上げ加工された前記丸孔である大径丸孔と、前記大径丸孔に所定同軸度で連接された中仕上げ加工された小径丸孔とを有するワークであって、
第３工程として、前記第２工程後、前記砥石を前記大径丸孔から抜け出た位置に後退させてから、前記水平旋回台を１８０度旋回させ、
第４工程として、前記砥石を前記小径丸孔内の入口端または奥行端に移動させ、所要の研削代を保持したままで、前記砥石を、自転回転と前記大径丸孔の中心を曲率中心とする遊星回転をさせ、前記小径丸孔の奥行端または入口端まで移動することにより、前記研削代を保持した研削を前記小径丸孔の全内周面に及ぶようにして前記小径丸孔の仕上げ研削を行う構成である。

本発明の第５の態様に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法は、前記第４の態様に係る構成に加え、
前記第５工程として、前記砥石を前記小径丸孔内の入口端または奥行端に移動後、半径方向外方へ移動し小径丸孔の内周面に当接した時点における、前記小径丸孔の中心線から前記砥石の中心線までの距離に、所要の研削代を加算した値を前記砥石を遊星回転させるための曲率半径とする構成である。

本発明の第６の態様に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法は、前記第４または５の態様に係る構成に加え、前記第５工程として、前記砥石を前記小径丸孔内の入口端または奥行端に移動後、自転回転と遊星回転とを行わせて研削開始するか、または自転回転させて前記所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削する構成である。

本発明の第７の態様に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法は、前記第１ないし３のいずれか１つの態様に係る構成に加え、前記ワークが、中仕上げ加工された前記丸孔である大径丸孔と、前記大径丸孔に所定同軸度で連接された中仕上げ加工された小径丸孔とを有するワークであって、
第３工程として、前記大径丸孔に対し前記第２工程の仕上げ研削を行った後の前記ワークを前記水平旋回台から取り外し、前記大径丸孔側が上側に、前記小径丸孔側が下側にくるように前記ワークを鉛直に保ってワイヤー放電加工機のワーク支持台に固定し、
第４工程として、放電加工電極であるワイヤーを前記大径丸孔を通して前記小径丸孔の内面近傍に、かつ前記大径丸孔の中心線に対し所定の同軸度となるように挿通し、
第５工程として、前記ワイヤーを、放電加工電流を与えつつ前記算出した前記大径丸孔の中心線を回転中心として一周回転させることにより、前記小径丸孔の内面に対し一周する放電加工を行う構成である。

本発明によれば、旋盤により粗仕上げ、中仕上げが既に済んでいるワークの被加工部位である丸孔（真円）について仕上げ研削（最終加工）を行うこと、また内面研削盤では行うことができない丸孔内面の仕上げ研削を横形マシニングセンターで実現することができるワークの丸孔の仕上げ加工方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る異径筒状体の製造に用いるワークの斜視図である。 本発明の実施の形態に係る異径筒状体の製造に用いるワークの断面図である。 本発明の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法に適用する横形マシニングセンターの動作を説明するための要部斜視図である。 図３の横形マシニングセンターでクイルの先端の砥石でワークの大径丸孔の内面の研削を行うときの砥石の回転動作を説明するための図である。 図３の横形マシニングセンターで図４とは異なる位置にあるクイルの先端の砥石でワークの大径丸孔の内面の研削を行うときの砥石の回転動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法によりワークの大径丸孔の内面の仕上げ研削を行うところを示す工程図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法によりワークの大径丸孔の内面の仕上げ研削を行うところを示す工程図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法によりワークの大径丸孔の内面の仕上げ研削を行うところを示す工程図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法によりワークの大径丸孔の内面の仕上げ研削を行うところを示す工程図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法によりワークの大径丸孔の内面の仕上げ研削を行うところを示す工程図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法によりワークの小径丸孔の内面の仕上げ研削を行うところを示す工程図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法によりワークの小径丸孔の内面の仕上げ研削を行うところを示す工程図である。 本発明の第２の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法によりワークの小径丸孔の内面のワイヤー放電加工を行うところを示す工程図である。

以下、本発明の実施の形態に係るワークの丸孔の仕上げ加工方法について図面を参照しつつ説明する。

［ワークＷについて］
図１，図２に示すワークＷは、第１および第２の実施の形態に共通する加工対象のワークである。後述する第１の実施の形態が解決手段の記載欄で述べた本発明の第２の態様に係り、後述する第２の実施の形態が本発明の第３の態様に係るものである。本発明の第１の態様は、第１および第２の実施の形態における大径丸孔に対する仕上げ加工方法が該当する。

ワークＷは、大径筒軸部（フランジ部）１と、中径筒軸部２と、小径筒軸部３とを連通状態・貫通状態に有し、大径筒軸部１の端面より中径筒軸部２の内部に大径丸孔４と、小径丸孔５とを有する。

ワークＷは、旋盤により、大径筒軸部１の外筒面および両側端面、中径筒軸部２の外筒面、小径筒軸部３の外筒面、中径筒軸部２と小径筒軸部３との段差面、大径丸孔４の内面と、小径丸孔５の内面、および大径丸孔４と小径丸孔５との段差面について、粗仕上げ加工、中仕上げ加工が既に済んでいるものとする。

ワークＷの大径丸孔４を取り巻く筒部の肉厚が例えば１．０−１．５ｍｍと薄い場合には、切削加工で仕上げ加工すると変形や弾性歪を生じて精密な寸法に仕上げることができないので、旋盤からワークＷを取り外し、切削加工ではない仕上げ加工方法を適用するものである。

切削加工ではない仕上げ加工方法を適用するとは、ワークＷの大径丸孔４の仕上げ加工と、ワークＷの小径丸孔５の仕上げ加工とを別々の工程で行うものである。ワークＷの大径丸孔４の仕上げ加工については、横形マシニングセンターを用いる（第１の実施の形態と第２の実施の形態に共通）。ワークＷの小径丸孔５の仕上げ加工については、横形マシニングセンターを用いる場合（後述する第１の実施の形態）と、ワイヤー放電加工機を用いる場合（後述する第２の実施の形態）とに分かれる。

水平に張り出したクイル１１の先端に大径丸孔４よりも小さい円筒形の砥石１２を備え、この砥石１２を大径丸孔４内に挿入していき、所要の研削代を確保するようにして、この砥石１２に自転回転と遊星回転と軸方向移動とを与えて高精度な内面研削を行うものである。

［横形マシニングセンターについて］
発明を特定する構成要素として限定するものではないが、加工方法を理解するための前提として、横形マシニングセンターの構成・機能の一例を簡単に説明する。

図３に示すように、横形マシニングセンターは、通常の構成と同様に、軸線が水平方向であるＺ方向に向いていてＺ方向に直角で水平なＸ方向とＹ方向（上下方向）に移動制御ができかつモータ１４により回転駆動される主軸１３と、Ｚ方向に移動制御および所要角度の旋回角度となるように制御ができる水平旋回台１０とを備えている。水平旋回台１０は、ワークＷを固定し移動・旋回可能な定盤である。

［主軸１３について］
横形マシニングセンターは、主軸１３が水平方向（Ｘ方向）と上下方向（Ｙ方向）に移動し、水平旋回台１０が旋回移動とＸ方向に対し直角でありかつ主軸１３の中心線と一致する水平方向（Ｚ方向）に移動するようになっている。

さらに、主軸１３の、Ｘ方向の移動距離の中心のＸ座標軸と、Ｙ方向の移動距離の中心のＹ座標軸とが直交するポイントを移動量ゼロとして機械的な原点位置として検出できるとともに、水平旋回台１０のＺ方向の移動量を表すＺ座標軸の移動距離の中心ポイントを移動量ゼロとして機械的な原点位置として検出でき、かつＸ，Ｙ，Ｚ方向のそれぞれの移動量を例えば１μｍ単位でＮＣ制御できるようになっていて、原点位置よりＸ，Ｙ，Ｚの各一方向にプラス移動量、他方向にマイナス移動量として計測できる構成であるのがよい。

［クイル１１と砥石１２について］
本願に係る横形マシニングセンターは、通常の構成に加え、前記主軸１３の先端に接続されたクイル１１と、前記クイル１１の先端に被嵌固定された円筒形の砥石１２とを有し、前記主軸１３のＸ，Ｙ方向の移動量と前記水平旋回台のＺ方向の移動量および旋回角度を数値制御できるように構成されている。クイル１１は、回転中心線１１ａが主軸１３の軸線の延長線に一致するように主軸１３の先端に着脱自在に設けられている。なお、主軸１３による水平支持が俯仰角度を１００分の１度単位で変更されるようになっているのがよい。クイル１１の張出端に備える砥石１２は、ワークＷの小径丸孔５よりも径が小さい円筒形である。

［砥石１２の遊星回転について］
本発明の加工方法を実現するために、通常の構成にはない特別な機能を保有するべく、横形マシニングセンターには砥石１２の遊星回転を与えるためのプログラムが用意される。図４は、砥石１２の遊星回転の回転中心が、Ｘ座標軸およびＹ座標軸の原点位置に対し一致している場合の自転回転する砥石１２の遊星回転の軌跡を示し、図５は、砥石１２の遊星回転の回転中心が、Ｘ座標軸およびＹ座標軸の原点位置に対し不一致である場合の自転回転する砥石１２が半径Ｒで遊星回転するときの円軌跡を示している。横形マシニングセンターは、砥石１２を自転回転させるだけでなく、遊星回転させることにより、砥石１２がワークＷの大径丸孔４の内面４ａを研削できる。

砥石１２に遊星回転を与えるには、砥石１２の遊星回転の回転中心のＸ座標位置とＹ座標位置と、砥石１２の研削開始位置のＸ座標位置とＹ座標位置を求め、それによって、遊星回転の曲率半径を求め、主軸１３が砥石１２に対し遊星回転する円移動軌跡を与えるための一連の各対となるＸ座標変動値群とＹ座標変動値群を演算して決定し、これらをデータとして記憶する。そして、データを連続的にリードして主軸１３のＸ―Ｙ平面上の円運動により、砥石１２に対応するＸ方向の移動およびＹ方向の移動をさせて、砥石１２に遊星回転を与えることができる。

砥石１２の遊星回転の回転中心のＸ座標位置とＹ座標位置と、砥石１２の研削開始位置のＸ座標位置とＹ座標位置を求めるには、中径筒軸部２の中心線６の延長線をクイル１１の中心線に一致させることが前提となる。

中径筒軸部２の中心線６の延長線を主軸１３（クイル１１）の中心線に一致させることは、ワークＷを水平旋回台１０に固定するだけで実現できるものではない。前提として、中径筒軸部２の中心線６を精密に検出することが必要であり、それに基づいて、精密に検出した中径筒軸部２の中心線６の延長線を主軸１３の中心線に一致させることができる。

中径筒軸部２の中心線６の延長線を主軸１３の中心線に一致させるには、横形マシニングセンターに備える三次元計測プローブを丸孔の円周を３等分または４等分する入口側内面と奥行側内面との各２個所を位置計測して得られる丸孔の内面の３つまたは４つの母線から丸孔の中心線を算出し、ワークＷの研削前姿勢を微調整することにより、丸孔の中心線の延長線を主軸１３の軸線が一軸線上にくるように微調整する。

また、中径筒軸部２の中心線６のＸ―Ｙ方向の位置の割り出しの別の方法として、主軸１３に専用ゲージを取り付け、主軸１３を水平旋回台１０の方向に移動し、専用ゲージをワークＷの大径丸孔４内に侵入させてから大径丸孔４の内周面に当接または近接させ、かつそのときの隙間が孔入口端と孔奥行端が同一となるように、主軸１３のＸ方向とＹ方向の微調整移動を行い、移動量をデータ取得し、このようなデータ取得を大径丸孔４の内周面の３等分または４等分個所に対して行う。

主軸１３は、モータ１４により例えば２０００−３０００ｒ．ｐ．ｍで自転回転することができる。主軸１３の遊星回転の回転速度は、砥石１２がワークＷの大径丸孔４の内周長さの１周だけ円弧移動して研削するのに、例えば１−２秒を要するように設定される。

なお、横形マシニングセンターは、主軸１３をＸ−Ｙ平面上に円運動させてクイル１１に遊星回転を与える構成に限定されるものではなく、例えば、主軸１３に遊星回転の回転半径を変動可能でありかつ軸方向移動可能な遊星回転部材を有する装置を設け、遊星回転部材に回転駆動される主軸１３を支持する構成としてもよい。

［水平旋回台１０について］
水平旋回台１０は、Ｚ方向に移動自在な水平な上面部を有し移動方向の中央位置がＺ方向の原点位置であり、上面部の上面中央を通る鉛直線が水平旋回の回転中心である。上面部の上面中央を通るＺ方向の延長線がＸおよびＹ方向の原点位置に垂直に交差するように配置されている。また、水平旋回台１０は、水平旋回角度を１０００分の１度単位で精密位置決めできる。

［第１の実施の形態］
［第１工程：ワークの固定］
図６（Ａ）に示すように、まず、横形マシニングセンターの水平旋回台１０にワークチャック装置１５を設置する。図１，図２に示すワークＷを、チャックによりワークＷに歪が生じることがないように、中径筒軸部２の肉厚部をワークチャック装置１５に仮チャック固定する。必要な場合、中径筒軸部２の外面に複数の円弧状当金を当ててからワークチャック装置１５でワークＷをチャックする。

そして、大径筒軸部１の中心線６の延長線とクイル１１の中心線１１ａとを一軸線上に一致させるために、主軸１３を位置合わせのためにＸ，Ｙ軸方向の必要量の移動を行い、また、水平旋回台１０について微小旋回角度の変角を行い、本チャック固定する。

本チャック固定が済んだら、ワークＷの大径丸孔４の中心線６のＸ軸座標値とＹ軸座標値を検出し、横形マシニングセンターにデータ入力し、さらに、Ｘ軸座標値とＹ軸座標値を後述する砥石１２を遊星回転させるときの回転中心のＸ―Ｙ座標位置として登録する。

［第２工程：研削代の設定と仕上げ研削］
次いで、第２工程として、図６（Ａ）に示すように、砥石１２を大径丸孔４内の入口端（または奥行端）に移動させ、所要の研削代（例えば数μｍ）を保持したままで、図６（Ｄ）に示すように、砥石１２を、自転回転と大径丸孔４の中心を曲率中心とする遊星回転をさせ前記丸孔の奥行端または入口端まで移動することにより、前記研削代を保持した研削を大径丸孔４の全内周面に及ぶようにして大径丸孔４の仕上げ研削を行う。

この場合、砥石１２を大径丸孔４内の入口に移動後、半径方向外方へ移動し大径丸孔４の内周面に当接した時点における、大径丸孔４の中心線から砥石１２の中心線までの距離に、所要の研削代を加算した値を砥石１２を遊星回転させるための曲率半径とする。そして、砥石１２を大径丸孔４内の入口に移動後、自転回転と遊星回転とを行わせて研削開始するか、または自転回転させて所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削する。

上記の自転回転させて所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削することについて、一層詳しく説明すると、図６（Ａ）に示すように、水平旋回台１０をＺ軸方向にストロークｚ１だけ移動することにより、砥石１２を大径丸孔４の孔内の入口側端部に位置させる。このとき、砥石１２の中心は大径丸孔４の孔中心と一致している。そして、図６（Ｂ）に示すように、主軸１３をＹ軸方向（Ｘ軸方向でもよい）に移動させることによりクイル１１を上方に移動し、砥石１２を大径丸孔４の内面に密着させる。このときのＹ軸方向の移動量ｙ１をデータ取得し、この移動量ｙ１を研削前の内径に対応する値としてデータ登録する。次いで、モータ１４により砥石１２を自転回転しつつ、図６（Ｃ）に示すように、主軸１３をＹ軸方向にさらに所要の研削代だけ（例えば数μｍ）だけ所要時間（例えば十数秒）要して移動させることにより、砥石１２で所要の研削代だけ研削を行い、研削代を設定する。研削代を設定したら、移動量ｙ１＋所要の研削代をデータ登録し、さらに、この移動量ｙ１＋所要の研削代を砥石１２を大径丸孔４に対し遊星回転させるときの回転半径Ｒ１として、砥石１２に遊星回転を与えるためのデータを作成する。

また、上記の砥石１２を、自転回転と大径丸孔４の中心を曲率中心とする遊星回転をさせることについて、一層詳しく説明すると、図６（Ｄ）に示すように、設定した研削代を維持したままで、データを連続的にリードして主軸１３にＸ―Ｙ平面上の回転半径Ｒ１の円運動を与え、砥石１２を自転回転させつつ大径丸孔４の中心線６を回転中心として所定低速で回転半径Ｒ１を保持して遊星回転させるとともに、砥石１２を大径丸孔４の奥行端まで所定低速でストロークｚ２だけ移動することにより、図６（Ｅ）に示すように、設定した研削代の研削が大径丸孔４の全内面に及ぶように仕上げ研削（精密仕上げ加工）を行う。この場合、第１工程で大径筒軸部１の中心線６の延長線と主軸１３の中心線（クイル１１の中心線１１ａ）とを高精度の同軸度が得られるよう一軸線上に一致させたことにより、大径丸孔４の中仕上げされた内面に対し全周全長に渡り均一な研削代だけ仕上げ研削が行われる。

なお、上記説明では、、大径丸孔４の入口端から奥行端まで仕上げ研削（往方向研削）を行った後、砥石を大径丸孔４の内面から離れさせて奥行端から入口端まで戻すものとしているが、奥行端まで仕上げ研削したら砥石を大径丸孔４の内面から離れさせないでそのまま自転回転と遊星回転を続行させてかつ研削代を増やして復方向研削を行うようにしてもよい。研削時間短縮のため研削代を増やして復方向研削を行う方法もある。また、第２工程としての大径丸孔４の仕上げ研削（往方向研削のみ、または往復研削）を１回行った後の大径丸孔４の直径を計測して、当該直径の寸法が最終仕上げ寸法に到達していない場合、当該第２工程を繰り返し行う。

第３工程として、第２工程後、砥石１２を大径丸孔４から抜け出た位置に後退させてから、水平旋回台を１８０度旋回させる。

第４工程として、砥石を小径丸孔５内の入口に移動させ、所要の研削代を保持したままで、砥石１２を、自転回転と大径丸孔４の中心を曲率中心とする遊星回転をさせ、小径丸孔５の奥行端まで移動することにより、研削代を保持した研削を小径丸孔５の全内周面に及ぶようにして小径丸孔５の仕上げ研削を行う。

第４工程においては、砥石１２を小径丸孔５内の入口に移動後、半径方向外方へ移動し小径丸孔の内周面に当接した時点における、小径丸孔５の中心線７から砥石１２の中心線までの距離に、所要の研削代を加算した値を砥石１２を遊星回転させるための曲率半径とする。

また、第４工程においては、砥石１２を小径丸孔５内の入口に移動後、自転回転と遊星回転とを行わせて研削開始するか、または自転回転させて所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削する。

さらに、第３工程と第４工程について詳しく説明する。

上記の自転回転させて所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削する第３工程について、一層詳しく説明すると、大径丸孔４に対し第２工程の仕上げ研削を行った後、砥石１２を大径丸孔４から抜け出た位置に後退させてから、図７（Ａ）に示すように、水平旋回台１０を１８０度旋回させる。この場合、第１工程において、大径丸孔４の中心線６の延長線を主軸１３の中心線に一致させてからワークＷを水平旋回台１０に本固定することから、水平旋回台１０を１８０度旋回させると、小径丸孔５の中心線７の延長線をクイル１１の中心線に一致させることができる。このため、小径丸孔５の内面を内面研削するために、砥石１２に遊星回転を与えるための三次元計測プローブにより小径丸孔５の中心線の検出は不要である。なお、必要に応じて小径筒軸部３の張出端を水平旋回台１０より伸びる支え部材（不図示）で支持する。

そして、大径丸孔４に対する仕上げ研削と同様の手順で、砥石１２（または必要に応じて交換する小径で円筒の砥石）を小径丸孔５内の入口端（または奥行端）に移動させ、砥石１２を自転回転させつつ小径丸孔５の内周面に当接してから仕上げ研削代を設定する。

第４工程については、図７（Ｂ）に示すように、自転回転する砥石１２を小径丸孔５の中心線７を遊星回転の回転中心として回転半径Ｒ２を保持して所定低速で遊星回転させるとともに、砥石１２を小径丸孔の奥行端まで移動することにより、初期研削を小径丸孔５の内面に及ぶように内面研削を行う。もって、内面研削された小径丸孔５は、先に内面研削された大径丸孔４と高精度の同軸度が得られる。なお、第４工程においても、第２工程と同様に、砥石１２を小径丸孔５内の奥行端（または入口端）に移動後、自転回転と遊星回転とを行わせて研削開始するか、または自転回転させて所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削する構成である。

［第２の実施の形態］
［第１，第２工程］
第２の実施の形態に係るワークは、第１の実施の形態と同様に、図１，図２に示すワークＷである。そして、砥石１２によるワークＷの大径丸孔４の内面に対する仕上げ研削は第１の実施の形態の場合と全く同一に行われる。したがって、第１の実施の形態に係るワークＷに対する第１，第２工程は、第２の実施の形態に係るワークＷに対しても同一に行われるので、説明を省略する。

［第３工程］
大径丸孔４に対し第２工程の仕上げ研削を行った後のワークを水平旋回台１０から取り外し、図８（Ａ）に示すように、大径丸孔４側が上側に、小径丸孔５側が下側にくるようにワークＷを鉛直に保ってワイヤー放電加工機の水プール内のワーク支持台１６に固定する。このワーク固定において、大径丸孔４の中心線がどの平面座標に位置するか、および大径丸孔４の中心線が鉛直線からどれだけの微小寸法の傾きを有しているかについて、図８（Ｂ）に示すように、ワイヤー放電加工機に付帯している三次元計測プローブ１７を大径丸孔４の円周を３等分または４等分する各一か所に対応して入口側内面と奥行側内面との２個所を位置計測により得られる大径丸孔４の内面の３つまたは４つの母線から大径丸孔４の中心線６の位置座標と傾きを算出し、ワイヤー放電加工機にデータ登録する。

［第４工程］
図８（Ｃ）に示すように、ワイヤー放電加工機に登録されたデータをリードしそのデータに基づいて、ワイヤー放電加工機より垂下する放電加工電極であるワイヤー１８を大径丸孔４を通して小径丸孔５の内面近傍に、かつ大径丸孔４の中心線６に対し一致する（所定の同軸度となる）ように挿通する。この場合、通常のワイヤー放電加工機では、ワイヤー１８が鉛直に垂下しているが、本実施の形態では、ワイヤー１８の上端保持部または下端保持部を水平方向に微小寸法移動することにより、ワイヤー１８の鉛直線に対する微小な傾きを調整可能な機能を有する。そして、ワイヤー放電加工機に登録したデータに基づいて、ワイヤー１８を鉛直線に対し所要の傾きを保持した垂下状態を小径丸孔５の中心線７に一致する状態とし、さらに、ワイヤー１８を小径丸孔５の中心線７に一致する状態に保持するか、または小径丸孔５の中心線７の周りに所要変位する状態を保持して円運動する機能を有する。

［第６工程］
ワイヤーを、放電加工電流を与えつつ算出した大径丸孔４の中心線６を回転中心として所要時間要して自転回転させることにより、小径丸孔の内面に対し放電加工を行う。よって、内面研削された小径丸孔５は、先に内面研削された大径丸孔４と高精度の同軸度が得られる。なお、ワイヤー１８を小径丸孔５の内面の全長に平行に近接対向することが保持されれば、ワイヤー１８の中心線を大径丸孔４と小径丸孔５の中心線６，７から変位した位置でワイヤー１８を遊星回転させるようになっていてもよい。

本発明によれば、旋盤により粗仕上げ、中仕上げが既に済んでいるワークの被加工部位である丸孔（真円）について仕上げ研削（最終加工）を行うこと、また内面研削盤では行うことができない丸孔内面の仕上げ研削を横形マシニングセンターで実現することができ、また、ワークの丸孔の輪切り断面における外周面と内周面との間の肉厚が例えば１．０〜１．５ｍｍである場合に、砥石研削加工により歪や共振が生じることなく仕上げ加工を適切に実現でき、さらに、大径丸孔と小径丸孔とを連通状態に有するワークの、大径丸孔に対する仕上げ加工を横形マシニングセンターの砥石研削加工により先行して行い、小径丸孔に対する仕上げ加工をワークに対して、１８０度旋回して引き続き横形マシニングセンターにより行うか、またはワイヤー放電加工機を用いたワイヤー放電加工を行って、大径丸孔の中心線と小径丸孔の中心線とが一軸線上にくるように中心線同士の芯合わせを高精密に行うことができるワークの丸孔の仕上げ加工方法を提供することができる。

Ｗ…ワーク、
１…大径筒軸部、
２…中径筒軸部、
３…小径筒軸部、
４…大径丸孔、
４ａ…内面、
５…小径丸孔、
６…中心線、
７…中心線、
１０…水平旋回台、
１１…クイル、
１１ａ…中心線、
１２…砥石、
１３…主軸、
１４…モータ、
１５…ワークチャック装置、
１６…ワーク支持台、
１７…三次元計測プローブ、
１８…ワイヤー、
Ｒ１…大径丸孔に対する遊星回転の回転半径、
Ｒ２…小径丸孔に対する遊星回転の回転半径、
ｙ１…移動量、
ｚ１…ストローク、
ｚ２…ストローク。

Claims (6)

1. 第１工程として、軸線が水平方向であるＺ方向に向いておりＺ方向に直角で水平なＸ方向および上下方向であるＹ方向に移動制御されかつ回転駆動される水平な主軸と、Ｚ方向に移動制御および所要角度旋回制御ができる水平旋回台と、前記主軸の先端に接続されたクイルと、前記クイルの先端に被嵌固定された円筒形の砥石とを有し、前記主軸のＸ，Ｙ方向の移動量と前記水平旋回台のＺ方向の移動量および旋回角度を数値制御する横形マシニングセンターの前記水平旋回台に、別の機械で中仕上げ加工された丸孔を有するワークを、前記砥石の先側を前記丸孔の入口に移動させ、かつ前記丸孔の中心線の延長線と前記クイルの軸線とが一軸線上にくるかまたは平行となるように精密位置決めして固定し、
   第２工程として、前記砥石を前記丸孔内の入口端または奥行端に移動させ、所要の研削代を保持したままで、前記砥石を、自転回転と前記丸孔の中心を曲率中心とする遊星回転とをさせ前記丸孔の奥行端または入口端まで移動することにより、前記研削代を保持した研削を前記丸孔の全内周面に及ぶようにして前記丸孔の仕上げ研削を行う
   丸孔の仕上げ加工方法であって、
   前記第２工程において、前記砥石を前記丸孔内の入口端または奥行端に移動後、半径方向外方へ移動し前記丸孔の内周面に当接した時点における、前記丸孔の中心線から前記砥石の中心線までの距離に、所要の研削代を加算した値を前記砥石を遊星回転させるための曲率半径とする
   ことを特徴とするワークの丸孔の仕上げ加工方法。
2. 前記第２工程において、前記砥石を前記丸孔内の入口端または奥行端に移動後、自転回転と遊星回転とを行わせて研削開始するか、または自転回転させて前記所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削する
   ことを特徴とする請求項１に記載のワークの丸孔の仕上げ加工方法。
3. 前記ワークが、中仕上げ加工された前記丸孔と、前記丸孔に所定同軸度で連接された中仕上げ加工され前記丸孔より小径である小径丸孔とを有するワークであって、
   第３工程として、前記第２工程後、前記砥石を前記丸孔から抜け出た位置に後退させてから、前記水平旋回台を１８０度旋回させ、
   第４工程として、前記砥石を前記小径丸孔内の入口端または奥行端に移動させ、所要の研削代を保持したままで、前記砥石を、自転回転と前記小径丸孔の中心を曲率中心とする遊星回転をさせ、前記小径丸孔の奥行端または入口端まで移動することにより、前記研削代を保持した研削を前記小径丸孔の全内周面に及ぶようにして前記小径丸孔の仕上げ研削を行う
   ことを特徴とする請求項１もしくは２に記載のワークの丸孔の仕上げ加工方法。
4. 前記第４工程において、前記砥石を前記小径丸孔内の入口端または奥行端に移動後、半径方向外方へ移動し前記小径丸孔の内周面に当接した時点における、前記小径丸孔の中心線から前記砥石の中心線までの距離に、所要の研削代を加算した値を前記砥石を遊星回転させるための曲率半径とする
   ことを特徴とする請求項３に記載のワークの丸孔の仕上げ加工方法。
5. 前記第４工程において、前記砥石を前記小径丸孔内の入口端または奥行端に移動後、自転回転と遊星回転とを行わせて研削開始するか、または自転回転させて前記所要の研削代だけ初期研削してから遊星回転を行わせて研削する
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のワークの丸孔の仕上げ加工方法。
6. 前記ワークが、中仕上げ加工された前記丸孔と、前記丸孔に所定同軸度で連接された中仕上げ加工され前記丸孔より小径である小径丸孔とを有するワークであって、
   第３工程として、前記丸孔に対し前記第２工程の仕上げ研削を行った後の前記ワークを前記水平旋回台から取り外し、前記丸孔側が上側に、前記小径丸孔側が下側にくるように前記ワークを鉛直に保ってワイヤー放電加工機のワーク支持台に固定し、
   第４工程として、放電加工電極であるワイヤーを前記丸孔を通して前記小径丸孔の内面近傍に、かつ前記丸孔の中心線に対し所定の同軸度となるように挿通し、
   第５工程として、前記ワイヤーを、放電加工電流を与えつつ前記算出した前記丸孔の中心線を回転中心として一周回転させることにより、前記小径丸孔の内面に対し一周する放電加工を行う
   ことを特徴とする請求項１もしくは２記載のワークの丸孔の仕上げ加工方法。

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