JP6911547B2 - Super finishing method for grooves and manufacturing method for bearings - Google Patents
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Description
本発明は、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された溝の超仕上げ方法、及び、軸受の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for superfinishing a groove formed by combining a plurality of curved surfaces each having an arcuate cross-sectional shape, and a method for manufacturing a bearing.
一般的な深溝玉軸受では、軌道輪の周面に存在する軌道溝は、単一円弧形の断面形状を有する。このような軌道溝の表面に、加工の最終段階で超仕上げを施す場合、従来の一般的な超仕上げ方法では、軌道輪を自身の中心軸を中心として回転させながら、軌道溝の表面に砥石を押し付けた状態で、この砥石を、軌道溝の断面形状の曲率中心を揺動中心として揺動させる。これにより、軌道溝の表面を磨き上げ、軌道溝の表面粗さを向上させる。 In a general deep groove ball bearing, the raceway groove existing on the peripheral surface of the raceway ring has a single arcuate cross-sectional shape. When superfinishing the surface of such a raceway groove at the final stage of processing, in the conventional general superfinishing method, a grindstone is applied to the surface of the raceway groove while rotating the raceway ring around its own central axis. The grindstone is oscillated with the center of curvature of the cross-sectional shape of the raceway groove as the oscillating center. As a result, the surface of the track groove is polished to improve the surface roughness of the track groove.
一方、4点接触玉軸受では、軌道輪の周面に存在する軌道溝は、曲率中心が異なる位置に存在する2つの円弧を組み合わせて構成された、ゴシックアーク形の断面形状を有する。すなわち、4点接触玉軸受の軌道溝は、それぞれが円弧形の断面形状を有し、かつ、それぞれの断面形状の曲率中心が異なる位置に存在する、2つの曲面部を組み合わせて構成された表面を有している。このような軌道溝の表面に、加工の最終段階で超仕上げを施す場合、従来の一般的な超仕上げ方法では、2つの曲面部ごとに、一般的な深溝玉軸受の軌道溝の場合と同様の方法で超仕上げを施していた。すなわち、従来の一般的な超仕上げ方法では、一方の曲面部に施す超仕上げと、他方の曲面部に施す超仕上げとを、別工程で行っていた。 On the other hand, in the four-point contact ball bearing, the raceway groove existing on the peripheral surface of the raceway ring has a Gothic arc-shaped cross-sectional shape formed by combining two arcs having different centers of curvature. That is, the raceway grooves of the four-point contact ball bearings are formed by combining two curved surface portions, each of which has an arc-shaped cross-sectional shape and whose center of curvature of each cross-sectional shape exists at a different position. Has a surface. When superfinishing the surface of such a raceway groove at the final stage of processing, the conventional general superfinishing method is the same as the case of a raceway groove of a general deep groove ball bearing for each of two curved surfaces. It was super-finished by the method of. That is, in the conventional general super-finishing method, the super-finishing applied to one curved surface portion and the super-finishing applied to the other curved surface portion are performed in separate steps.
このため、4点接触玉軸受の軌道溝の加工ラインには、一方の曲面部に超仕上げを施すための設備と、他方の曲面部に超仕上げを施すための設備とが、それぞれ必要となり、一般的な深溝玉軸受の軌道溝の加工ラインに比べて、設備コストが高くなっていた。 For this reason, the processing line for the raceway groove of the four-point contact ball bearing requires equipment for super-finishing one curved surface portion and equipment for super-finishing the other curved surface portion, respectively. The equipment cost was higher than that of a general deep groove ball bearing raceway groove processing line.
このような不都合を解消できる発明として、特開2003−260650号公報には、4点接触玉軸受の軌道溝の表面を構成する2つの曲面部に、1工程で超仕上げを施す方法が記載されている。特開2003−260650号公報に記載された超仕上げ方法は、2つの砥石部を有する1個の砥石を使用し、軌道溝の周方向に対して傾斜した揺動軸心を中心として砥石を揺動させながら、一方の砥石部により一方の曲面部に超仕上げを施し、他方の砥石部により他方の曲面部に超仕上げを施すものである。 As an invention capable of eliminating such inconvenience, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-260650 describes a method of superfinishing two curved surfaces constituting the surface of a raceway groove of a four-point contact ball bearing in one step. ing. The super-finishing method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-260650 uses one grindstone having two grindstone portions, and rocks the grindstone around a swing axis inclined with respect to the circumferential direction of the raceway groove. While moving, one grindstone portion gives a super finish to one curved surface portion, and the other grindstone portion gives a super finish to the other curved surface portion.
特開2003−260650号公報に記載された超仕上げ方法では、2つの砥石部の揺動軌跡は、2つの曲面部の断面形状に近似はするものの、2つの曲面部の断面形状と同一にはならないため、2つの曲面部に高精度な超仕上げを施すことが難しい。 In the superfinishing method described in JP-A-2003-260650, the swing loci of the two grindstone portions are similar to the cross-sectional shapes of the two curved surface portions, but are not the same as the cross-sectional shapes of the two curved surface portions. Therefore, it is difficult to apply a highly accurate super finish to the two curved surfaces.
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された溝の表面に、1工程で高精度な超仕上げを施すことができる方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to cover the surface of a groove formed by combining a plurality of curved surface portions each having an arcuate cross-sectional shape in one step. It is to provide a method capable of applying a highly accurate super finish.
本発明の溝の超仕上げ方法は、周面と、該周面に形成され、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された表面を有する溝とを備えるワークを、該ワークの中心軸を中心として回転させながら、前記複数の曲面部のうちの何れの曲面部の幅寸法よりも小さい幅寸法を有する砥石の先端面を前記溝の表面に押し付けた状態で、前記砥石を該砥石の揺動軸心を中心として揺動させることにより前記砥石の先端面を前記ワークの軸方向に関して前記溝の表面の一方側端部と他方側端部との間で往復移動させ、かつ、前記複数の曲面部のうち、互いに隣り合う2つの曲面部のうちの何れか一方の曲面部から他方の曲面部に前記砥石の先端面を移動させる際に、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させる。 The groove superfinishing method of the present invention comprises a work having a peripheral surface and a groove having a surface formed on the peripheral surface and formed by combining a plurality of curved surfaces each having an arcuate cross-sectional shape. While rotating around the central axis of the work, the tip surface of the grindstone having a width dimension smaller than the width dimension of any of the curved surface portions of the plurality of curved surface portions is pressed against the surface of the groove. By swinging the grindstone around the swing axis of the grindstone, the tip surface of the grindstone is reciprocated between one side end portion and the other side end portion of the surface of the groove with respect to the axial direction of the work. The swing axis is moved when the tip surface of the grindstone is moved from one of the two curved surfaces adjacent to each other to the other curved surface of the plurality of curved surfaces. Is moved from the position of the center of curvature of the cross-sectional shape of one of the curved surfaces to the position of the center of curvature of the cross-sectional shape of the other curved surface.
本発明の溝の超仕上げ方法では、前記何れか一方の曲面部から前記他方の曲面部に前記砥石の先端面を移動させる際に、これらの2つの曲面部の接続部で前記砥石の先端面の移動を、一旦停止させることなく、又は、一旦停止させた状態で、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させることができる。 In the groove superfinishing method of the present invention, when the tip surface of the grindstone is moved from one of the curved surface portions to the other curved surface portion, the tip surface of the grindstone is connected at the connecting portion of these two curved surface portions. The movement of the swing axis is changed from the position of the center of curvature of the cross-sectional shape of one of the curved surfaces to the cross-sectional shape of the other curved surface without stopping or once stopped. It can be moved to the position of the center of curvature.
本発明の溝の超仕上げ方法では、前記砥石を、前記揺動軸心を中心として、一定の揺動周波数で揺動させながら、前記揺動軸心を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置に移動させることができる。 In the groove super-finishing method of the present invention, the grindstone is oscillated at a constant oscillating frequency around the oscillating axis, and the oscillating axis is oscillated by the cross-sectional shape of one of the curved surfaces. It is possible to move from the position of the center of curvature of the above to the position of the center of curvature of the cross-sectional shape of the other curved surface portion.
本発明の製造方法の対象となる軸受は、周面と、該周面に形成され、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された表面を有する軌道溝とを備え、かつ、前記軌道溝に超仕上げが施されている軌道輪を含んで構成されている。
特に、本発明の軸受の製造方法では、前記軌道溝の超仕上げを、本発明の溝の超仕上げ方法により行う。
The bearing to be the target of the manufacturing method of the present invention has a peripheral surface and a raceway groove having a surface formed by combining a plurality of curved surfaces formed on the peripheral surface and each having an arcuate cross-sectional shape. It is configured to include a raceway ring that is provided and the raceway groove is super-finished.
In particular, in the bearing manufacturing method of the present invention, the raceway groove is super-finished by the groove super-finishing method of the present invention.
本発明の溝の超仕上げ方法及び軸受の製造方法によれば、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された溝の表面に、1工程で高精度な超仕上げを施すことができる。 According to the groove super-finishing method and the bearing manufacturing method of the present invention, the surface of the groove formed by combining a plurality of curved surface portions each having an arc-shaped cross-sectional shape is super-finished with high accuracy in one step. Can be applied.
[実施の形態の第1例]
実施の形態の第1例について、図1〜図8を用いて説明する。
本例は、4点接触玉軸受の製造方法に関するもので、この4点接触玉軸受を構成する軌道輪である内輪1の軌道溝(内輪軌道)2に超仕上げを施す方法に特徴がある。このため、以下、この特徴部分を中心に説明する。
[First Example of Embodiment]
A first example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
This example relates to a method for manufacturing a four-point contact ball bearing, and is characterized by a method of superfinishing the raceway groove (inner ring raceway) 2 of the
まず、図1及び図2を用いて、内輪1の構成を説明する。内輪1は、軸受鋼などの硬質金属製で、全体を円筒状に構成されており、外周面と、該外周面に形成された円環状の軌道溝2とを備えている。軌道溝2の断面形状は、曲率中心が異なる位置に存在する2つの円弧を組み合わせて構成された、ゴシックアーク形である。すなわち、軌道溝2は、それぞれが円弧形の断面形状を有し、かつ、それぞれの断面形状の曲率中心Oa、Ob(図2参照)が異なる位置に存在する、2つの曲面部3a、3bを組み合わせて構成された表面を有している。
First, the configuration of the
内輪1の中心軸線C1と直交し、かつ、軌道溝2の軸方向中央部を通る仮想平面をS1とした場合に、2つの曲面部3a、3bの接続部は、仮想平面S1上に存在している。また、2つの曲面部3a、3bの断面形状は、仮想平面S1を挟んで鏡面対称になっている。すなわち、内輪1の軸方向に関して仮想平面S1よりも一方側に位置する一方の曲面部3aの断面形状の曲率中心Oaは、内輪1の軸方向に関して仮想平面S1よりも他方側に位置しており、内輪1の軸方向に関して仮想平面S1よりも他方側に位置する他方の曲面部3bの断面形状の曲率中心Obは、内輪1の軸方向に関して仮想平面S1よりも一方側に位置している。また、一方の曲面部3aの断面形状の曲率中心Oaと、他方の曲面部3bの断面形状の曲率中心Obとは、内輪1の中心軸線C1からの径方向距離が等しく、かつ、仮想平面S1からの軸方向距離がいずれもL/2で等しくなっている。また、一方の曲面部3aの断面形状の曲率半径Raと、他方の曲面部3bの断面形状の曲率半径Rbとは、互いに等しくなっている(Ra=Rb)。なお、内輪1の軸方向に関して一方側とは、図1、図2、図4、図6、図7における左側であり、内輪1の軸方向に関して他方側とは、図1、図2、図4、図6、図7における右側である。また、軌道溝2の表面には、後述する本例の超仕上げ方法により、超仕上げが施されている。
Perpendicular to the center axis C 1 of the
なお、本例の製造対象となる4点接触玉軸受は、内輪1の他、軌道輪である外輪と、複数個の玉とを備えている。前記外輪は、内周面と、該内周面に形成されたゴシックアーク形の断面形状を有する円環状の軌道溝(外輪軌道)とを有している。前記複数個の玉は、内輪1の軌道溝2と前記外輪の軌道溝との間に転動自在に配置されている。
The four-point contact ball bearing to be manufactured in this example includes an
つぎに、図3〜図5を用いて、軌道溝2の表面に超仕上げを施すための超仕上げ装置について説明する。超仕上げ装置は、工場の床面などに固定される基台5と、Xステージ6と、支柱7と、Zステージ8と、揺動軸9と、砥石ホルダ10と、砥石11と、スピンドル装置12と、制御装置13とを備える。
Next, a super-finishing device for super-finishing the surface of the
Xステージ6は、基台5の上面に、水平面内の一方向であるX方向に関する移動を可能に支持されている。基台5に対するXステージ6のX方向に関する移動は、サーボモータ14を駆動源として、高精度に行えるようになっている。
The X stage 6 is supported on the upper surface of the base 5 so as to be able to move in the X direction, which is one direction in the horizontal plane. The movement of the X stage 6 with respect to the base 5 in the X direction can be performed with high accuracy by using the
支柱7は、Xステージ6の上面から上方に伸長するように配置されており、この状態で、Xステージ6に固定されている。
The
Zステージ8は、支柱7に対し、上下方向であるZ方向に関する移動を可能に支持されている。支柱7に対するZステージ8のZ方向に関する移動は、サーボモータ15を駆動源として、高精度に行えるようになっている。
The Z stage 8 is supported with respect to the
揺動軸9は、Zステージ8に対し、自身の中心軸線である揺動軸心C9を中心とする回動、すなわち揺動を可能に支持されている。揺動軸9の揺動軸心C9の方向は、水平面内でX方向に対して直角な方向であるY方向と一致している。Zステージ8に対する揺動軸9の揺動軸心C9を中心とする揺動は、揺動軸9に対して直接又は無端ベルト、歯車機構などを介して連結されたサーボモータ16を駆動源として、高精度に行えるようになっている。
The swing shaft 9 is supported with respect to the Z stage 8 so as to be able to rotate, that is, swing around the
砥石ホルダ10は、揺動軸9の先端部に固定されており、ばね式、空気圧式などのシリンダ17を有している。シリンダ17の中心軸線C17は、揺動軸9の揺動軸心C9と直交している。
The
砥石11は、結合剤としてビトリファイドを用いたビトリファイド砥石であり、砥石ホルダ10のシリンダ17に組み付けられている。この状態で、砥石11は、シリンダ17の中心軸線C17方向の変位を可能とされている。揺動軸9の揺動軸心C9と直交する仮想平面内、すなわちX−Z平面内における砥石11の先端面18の幅寸法W18は、内輪1の軌道溝2の表面を構成する曲面部3a、3bのそれぞれの幅寸法W3a、W3bよりも小さい。また、X−Z平面内における砥石11の先端面18の断面形状は、砥石11の先端側が凸となる円弧形である。また、該円弧の曲率半径R18は、軌道溝2の表面を構成する曲面部3a、3bの断面形状の曲率半径Ra、Rbよりも小さい。なお、本発明を実施する場合、砥石11として、結合剤としてレジンボンドを用いた弾性砥石であるレジンボンド砥石など、他の種類の結合剤を用いた砥石を採用することもできる。
The
スピンドル装置12は、基台5に支持されており、駆動軸19を有している。駆動軸19は、駆動軸19の中心線である駆動軸心C19を中心とする回転駆動が可能である。駆動軸19の駆動軸心C19の方向は、X方向と一致している。駆動軸19の駆動軸心C19と、シリンダ17の中心軸線C17とは、Y方向と直交する共通の仮想平面内に存在している。
The
制御装置13は、軌道溝2の表面に超仕上げを施す際に、スピンドル装置12及びサーボモータ14〜16の駆動制御を行うことにより、砥石11及び揺動軸9の位置や動きなどを制御するためのものである。
The
具体的には、制御装置13は、スピンドル装置12の駆動制御を行うこと、すなわち、駆動軸心C19を中心とする駆動軸19の回転を制御することにより、駆動軸19の先端部に装着される内輪1の回転を制御可能である。
また、制御装置13は、サーボモータ14の駆動制御を行うこと、すなわち、X方向に関するXステージ6の位置や動きを制御することにより、X方向に関する砥石11及び揺動軸9の位置や動きを制御可能である。
加えて、制御装置13は、サーボモータ15の駆動制御を行うこと、すなわち、Z方向に関するZステージ8の位置や動きを制御することにより、Z方向に関する砥石11及び揺動軸9の位置や動きを制御可能である。
さらに、制御装置13は、サーボモータ16の駆動制御を行うこと、すなわち、揺動軸心C9を中心とする揺動軸9の揺動方向の位置及び動きを制御することにより、揺動軸心C9を中心とする砥石11の揺動方向の位置及び動きを制御可能である。
Specifically, the
Further, the
In addition, the
Further, the
特に、本例では、制御装置13は、サーボモータ14〜16の駆動を同期して制御することにより、揺動軸心C9を中心として砥石11を揺動させながら、揺動軸心C9の位置をX−Z平面内で移動させることが可能である。
In particular, in this example, the
つぎに、図3〜図5に加えて、図6〜図8を参照しながら、上記の超仕上げ装置により、軌道溝2の表面に超仕上げを施す方法について説明する。
Next, a method of superfinishing the surface of the
まず、準備工程として、超仕上げ装置にワークとなる内輪1をセットする。すなわち、スピンドル装置12の駆動軸19の駆動軸心C19と内輪1の中心軸線C1とが同軸となるように、駆動軸19の先端部に内輪1を装着する。
First, as a preparatory process, the
超仕上げ装置に内輪1をセットした後、スピンドル装置12の駆動軸19を回転させることにより、内輪1を内輪1の中心軸線C1を中心として回転させる。また、このように内輪1を回転させながら、図4及び図6に示すように、内輪1の軌道溝2の表面に砥石11の先端面18を押し付けた状態で、揺動軸心C9を中心として砥石11を揺動させる。これにより、砥石11の先端面18を、内輪1の軸方向であるX方向に関して、軌道溝2の表面の一方側端部と他方側端部との間で繰り返し往復移動させることによって、軌道溝2の表面に超仕上げを施す。
After setting the
具体的には、砥石11の先端面18を、X方向に関して、軌道溝2の表面の一方側端部から他方側端部に向けて移動させる際には、まず、図6(A)→図6(B)→図6(C)の順に示すように、揺動軸心C9を曲率中心Oaに一致させた状態で、該揺動軸心C9を中心として砥石11を揺動させることにより、砥石11の先端面18を、X方向に関して、一方の曲面部3aの一方側端部から他方側端部まで、すなわち、一方の曲面部3aと他方の曲面部3bとの接続部まで移動させる。ついで、図6(C)→図6(D)→図6(E)の順に示すように、一方の曲面部3aと他方の曲面部3bとの接続部で砥石11の先端面18の移動を一旦停止させた状態で、揺動軸心C9を、曲率中心Oaの位置から曲率中心Obの位置まで移動させる、すなわち、揺動軸心C9を曲率中心Obに一致させる。そして、この状態で、図6(E)→図6(F)→図6(G)の順に示すように、揺動軸心C9を中心として砥石11を揺動させることにより、砥石11の先端面18を、X方向に関して、他方の曲面部3bの一方側端部から他方側端部に向けて移動させる。
Specifically, when moving the
反対に、砥石11の先端面18を、X方向に関して、軌道溝2の表面の他方側端部から一方側端部に向けて移動させる際には、図6(G)→図6(F)→図6(E)の順に示すように、揺動軸心C9を曲率中心Obに一致させた状態で、該揺動軸心C9を中心として砥石11を揺動させることにより、砥石11の先端面18を、X方向に関して、他方の曲面部3bの他方側端部から一方側端部まで、すなわち、他方の曲面部3bと一方の曲面部3aとの接続部まで移動させる。ついで、図6(E)→図6(D)→図6(C)の順に示すように、他方の曲面部3bと一方の曲面部3aとの接続部で砥石11の先端面18の移動を一旦停止させた状態で、揺動軸心C9を、曲率中心Obの位置から曲率中心Oaの位置まで移動させる、すなわち、揺動軸心C9を曲率中心Oaに一致させる。そして、この状態で、図6(C)→図6(B)→図6(A)の順に示すように、揺動軸心C9を中心として砥石11を揺動させることにより、砥石11の先端面18を、X方向に関して、一方の曲面部3aの他方側端部から一方側端部に向けて移動させる。
On the contrary, when the
本例では、以上のように、砥石11の先端面18を、X方向に関して、軌道溝2の表面の一方側端部から他方側端部に向けて移動させる動作と、砥石11の先端面18を、X方向に関して、軌道溝2の表面の他方側端部から一方側端部に向けて移動させる動作とを、繰り返し交互に行うことによって、軌道溝2の表面に超仕上げを施す。なお、この際に軌道溝2の表面に対する砥石11の先端面18の押し付け力(接触圧)は、シリンダ17から砥石11に付与される、ばね式、空気圧式などの力によって、ほぼ一定(所定の範囲の大きさ)に保たれるようになっている。
In this example, as described above, the operation of moving the
さらに、本例では、以上のような軌道溝2の表面の超仕上げを、砥石11を揺動軸心C9を中心として一定の揺動周波数で揺動させながら行う。すなわち、本例では、図6(A)〜図6(C)に示すように、又は、図6(E)〜図6(G)に示すように、砥石11の先端面18を何れかの曲面部3a、3bで移動させる動作だけでなく、図6(C)→図6(D)→図6(E)の順に示すように、又は、図6(E)→図6(D)→図6(C)の順に示すように、揺動軸心C9を2つの曲率中心Oa、Ob間で移動させる動作も、砥石11を揺動軸心C9を中心として一定の揺動周波数で揺動させながら行う。このために、本例では、砥石11の先端面18が一方の曲面部3aから他方の曲面部3bに乗り移る際、又は、砥石11の先端面18が他方の曲面部3bから一方の曲面部3aに乗り移る際に、一方の曲面部3aと他方の曲面部3bとの接続部で砥石11の先端面18の移動が一旦停止する速度で、揺動軸心C9を2つの曲率中心Oa、Ob間で移動させる。
Further, in this example, the super-finishing of the surface of the
ここで、図6に示したような砥石11の動きを実現するための各種条件について、図7を用いて具体的に説明する。なお、図7では、モデルを一般化するために、軌道溝2の表面を構成する2つの曲面部3a、3bの断面形状の曲率中心Oa、Obの径方向位置を互いに異ならせ、かつ、2つの曲面部3a、3bの断面形状の曲率半径Ra、Rbを互いに異ならせている。
Here, various conditions for realizing the movement of the
まず、前提条件は、次の通りである。
<前提条件>
砥石11の揺動周波数 : f[Hz]
砥石11の揺動角度の変化範囲 : +α〜−α[rad]
砥石11の揺動角速度ω : ω=4・α・f[rad/sec]
曲率中心Oa、Ob間の距離 : L[mm]
曲面部3a、3b同士の接続部から見た曲率中心Oa、Ob間の角度 : θ[rad]
First, the preconditions are as follows.
<Prerequisites>
Swing frequency of grindstone 11: f [Hz]
Range of change in the swing angle of the grindstone 11: + α to −α [rad]
Swing angular velocity of
Center of curvature O a, the distance between O b: L [mm]
曲率中心Oa、Ob間での揺動軸心C9の移動条件は、次の通りである。
<移動条件>
曲率中心Oa、Ob間での揺動軸心C9の移動時間t : t=θ/ω[sec]
曲率中心Oa、Ob間での揺動軸心C9の移動速度v : v=L/t[mm/sec]
なお、砥石11は、シリンダ17によって軌道溝2の表面に付勢されているため、揺動軸心C9が曲率中心Oa、Ob間で移動することに伴って、砥石11の揺動半径が変化しても、軌道溝2の表面に対する砥石11の先端面18の押し付け状態は、常に維持される。
Center of curvature O a, movement conditions of pivot axis C 9 between O b is as follows.
<Movement conditions>
Movement time of the swing axis C 9 between the centers of curvature O a and Ob b : t = θ / ω [sec]
Center of curvature O a, the moving speed of the pivot axis C 9 between O b v: v = L / t [mm / sec]
Incidentally, the
したがって、以上のような<前提条件>及び<移動条件>に基づいて、制御装置13による制御を実行すれば、図6に示したような砥石11の動きを実現することができる。なお、図8は、本例の超仕上げ方法を実施する場合の、砥石11の「揺動角度の時間的変化」と、砥石11の揺動軸心C9の位置の時間的変化である「揺動中心位置の時間的変化」と、砥石11の揺動軸心C9の移動速度vの時間的変化である「揺動中心位置移動速度の時間的変化」との関係を示している。
Therefore, if the
なお、本例では、2つの曲面部3a、3bの断面形状の曲率中心Oa、Obの径方向位置が互いに等しく、かつ、2つの曲面部3a、3bの断面形状の曲率半径Ra、Rbが互いに等しい。このため、揺動軸心C9が曲率中心Oa、Ob間で移動する際に、この揺動軸心C9の移動速度vは、揺動軸心C9を中心とする砥石11の先端面18の周方向速度とほぼ等しくなる。
In this example, the two
以上のように、本例の溝の超仕上げ方法によれば、それぞれが円弧形の断面形状を有し、かつ、それぞれの断面形状の曲率中心Oa、Obが異なる位置に存在する、2つの曲面部3a、3bを組み合わせて構成された軌道溝2の表面に、1工程で高精度な超仕上げを施すことができる。
As described above, according to the superfinishing process of the grooves of this embodiment, each having an arcuate cross-sectional shape, and the curvature center O a of the respective cross-sectional shape, present in the O b are different positions, The surface of the
すなわち、本例では、一方の曲面部3aに超仕上げを施す際、すなわち、砥石11の先端面18を一方の曲面部3aで移動させる際には、一方の曲面部3aの断面形状の曲率中心Oaに揺動軸心C9を一致させた状態で、該揺動軸心C9を中心として砥石11を揺動させる。また、他方の曲面部3bに超仕上げを施す際、すなわち、砥石11の先端面18を他方の曲面部3bで移動させる際には、他方の曲面部3bの断面形状の曲率中心Obに揺動軸心C9を一致させた状態で、該を中心として砥石11を揺動させる。このため、一方の曲面部3aに超仕上げを施す際には、砥石11の先端面18の揺動軌跡が一方の曲面部3aの断面形状と同一になり、他方の曲面部3bに超仕上げを施す際には、砥石11の先端面18の揺動軌跡が他方の曲面部3bの断面形状と同一になる。したがって、2つの曲面部3a、3bに高精度な超仕上げを施すことができる。
That is, in this example, when superfinishing one
また、本例では、軌道溝2の表面に押し付けた砥石11の先端面18が、砥石11の揺動に伴って、2つの曲面部3a、3bの接続部を軸方向に通過するため、この接続部にも高精度の超仕上げを施すことができる。
Further, in this example, the
なお、4点接触玉軸受の場合、2つの曲面部3a、3bの接続部に対して、玉が転がり接触することはない。但し、2つの曲面部3a、3bの接続部に高精度の超仕上げを施して、この接続部の表面粗さを向上させれば、使用時に、この接続部に応力が作用した場合でも、この接続部の表面を起点として亀裂などの損傷が生じる可能性を低くすることができる。
In the case of a four-point contact ball bearing, the balls do not roll and contact the connecting portions of the two
一方、従来の超仕上げ方法のように、一方の曲面部3aに施す超仕上げと、他方の曲面部3bに施す超仕上げとを、別工程で行う場合には、軌道溝2の表面に押し付けた砥石11の先端面18が、砥石11の揺動に伴って、2つの曲面部3a、3bの接続部を軸方向に通過することはない。このため、この接続部に超仕上げを施すことができず、この接続部の表面粗さを向上させることができない。
On the other hand, when the super-finishing applied to one
また、本例では、砥石11として、軌道溝2の表面に超仕上げを施す際に殆ど弾性変形しない、ビトリファイド砥石を使用している。このため、前工程で行われた研削加工によって、軌道溝2の表面にビビリと呼ばれる斑模様の表面荒れが生じている場合でも、この表面荒れを、ビトリファイド砥石による超仕上げによって、大幅に改善することができる。
Further, in this example, as the
なお、本発明を実施する場合には、上述した実施の形態の第1例の変形例として、軌道溝2の表面に超仕上げを施す際に、砥石11の動きを次のように制御することもできる。
When carrying out the present invention, as a modification of the first example of the above-described embodiment, the movement of the
すなわち、実施の形態の第1例では、砥石11の先端面18を、軌道溝2の表面の一方側端部から他方側端部に向けて(他方側端部から一方側端部に向けて)移動させる際に、一方の曲面部3aと他方の曲面部3bとの接続部で砥石11の先端面18の移動を一旦停止させた状態で、揺動軸心C9を曲率中心Oaの位置(Obの位置)から曲率中心Obの位置(Oaの位置)まで移動させる制御を行っている。ただし、本発明を実施する場合には、この際に、揺動軸心C9を曲率中心Oaの位置(Obの位置)から曲率中心Obの位置(Oaの位置)まで移動させる動作を、砥石11の先端面18が一方の曲面部3aと他方の曲面部3bとの接続部に到達する少し前から開始し、砥石11の先端面18が該接続部に到達した時点で終了させる制御を行うこともできる。すなわち、該接続部で砥石11の先端面18の移動を一旦停止させることなく、砥石11の先端面18が該接続部を通過する際に、砥石11の先端面18の移動速度(曲面部を幅方向に移動する速度)が実質的に変化しないようにする制御を行なうこともできる。
That is, in the first example of the embodiment, the
通常、軌道溝2の表面の形状は、切削加工と研削加工とによって決定され、その後に行われる超仕上加工は、軌道溝2の表面の面粗さを整えるために行われる。適切に行われた超仕上加工では削り代は極めて小さく、軌道溝2の表面の形状を変化させることはない。この点に関して、上述した変形例では、砥石11の先端面18が一方の曲面部3a(他方の曲面部3b)を幅方向に移動している最中に、揺動軸心C9の移動が行われる。ただし、該揺動軸心C9の移動中も、一方の曲面部3a(他方の曲面部3b)に対する砥石11の先端面18の接触圧は、シリンダ17による砥石11の付勢によって、適切な大きさ(所定の範囲の大きさ)に規制される。このため、揺動軸心C9の移動中も、一方の曲面部3a(他方の曲面部3b)に対する超仕上げを適切に行うことができる。
Usually, the shape of the surface of the
なお、上述した変形例を実施する場合に、揺動軸心C9の移動中に揺動半径が小さくなるときは、サーボモータ16を制御することにより砥石11の揺動速度(揺動周波数)を小さくして、砥石11の先端面18の移動速度が実質的に変化しないようにするのが好ましい。
In the case of carrying out the above-mentioned modification , when the swing radius becomes small while the swing axis C 9 is moving, the swing speed (swing frequency) of the
何れにしても、上述した変形例では、実施の形態の第1例の場合と同様、砥石11の先端面18を軌道溝2の表面の一方側端部と他方側端部との間で往復移動させる動作を行っている間中、基本的には砥石11の先端面18が押し付けられている曲面部の断面形状の曲率中心に揺動軸心C9を一致させ、何れか一方の曲面部から他方の曲面部に砥石11の先端面18を移動させる際にのみ、揺動軸心C9を前記何れか一方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置から前記他方の曲面部の断面形状の曲率中心の位置まで移動させる制御を行う。
In any case, in the above-described modification, the
[実施の形態の第2例]
実施の形態の第2例について、図9を用いて説明する。
本例は、アンギュラ玉軸受の製造方法に関するもので、このアンギュラ玉軸受を構成する軌道輪である内輪4の軌道溝(内輪軌道)2aに超仕上げを施す方法に特徴がある。このため、以下、この特徴部分を中心に説明する。
[Second Example of Embodiment]
A second example of the embodiment will be described with reference to FIG.
This example relates to a method for manufacturing an angular contact ball bearing, and is characterized by a method of superfinishing the raceway groove (inner ring raceway) 2a of the inner ring 4 which is a raceway ring constituting the angular contact ball bearing. Therefore, this feature portion will be mainly described below.
内輪4は、軸受鋼などの硬質金属製で、全体を円筒状に構成されており、外周面と、該外周面に形成された円環状の軌道溝2aとを備えている。軌道溝2aの断面形状は、曲率中心が異なる位置に存在する3つの円弧を組み合わせて構成された複合曲線形である。すなわち、軌道溝2aは、それぞれが円弧形の断面形状を有し、かつ、それぞれの断面形状の曲率中心Oc、Od、Oeが異なる位置に存在する、3つの曲面部3c、3d、3eを組み合わせて構成された表面を有している。また、本例では、互いに隣り合う2つの曲面部3c、3dの接続部において、これらの曲面部3c、3dの断面形状の端部は、互いに共通の接線を有している。このため、これらの曲面部3c、3dは、互いに滑らかに接続されている。また、互いに隣り合う2つの曲面部3d、3eの接続部においても、これらの曲面部3d、3eの断面形状の端部は、互いに共通の接線を有している。このため、これらの曲面部3d、3eも、互いに滑らかに接続されている。軌道溝2aの表面には、後述する方法により、超仕上げが施されている。
The inner ring 4 is made of a hard metal such as bearing steel and is formed in a cylindrical shape as a whole, and includes an outer peripheral surface and an
なお、本例の製造対象となるアンギュラ玉軸受は、内輪4の他、軌道輪である外輪と、複数個の玉とを備えている。前記外輪は、内周面と、該内周面に形成されたアンギュラ型の軌道溝(外輪軌道)とを有している。前記複数個の玉は、内輪4の軌道溝2aと前記外輪の軌道溝との間に転動自在に配置されている。
The angular contact ball bearing to be manufactured in this example includes an inner ring 4, an outer ring which is a raceway ring, and a plurality of balls. The outer ring has an inner peripheral surface and an angular type raceway groove (outer ring raceway) formed on the inner peripheral surface. The plurality of balls are rotatably arranged between the
本例でも、このようなアンギュラ玉軸受を製造する際には、上述した実施の形態の第1例の変形例の場合と同様の方法により、内輪4の軌道溝2aの表面に対して超仕上げを施す。このため、軌道溝2aの表面全体、すなわち、3つの曲面部3c、3d、3eと、互いに隣り合う2つの曲面部3c、3dの接続部と、互いに隣り合う2つの曲面部3d、3eの接続部とのそれぞれに、1工程で高精度な超仕上げを施すことができる。
Also in this example, when manufacturing such an angular contact ball bearing, the surface of the
内輪4を含んで構成されるアンギュラ玉軸受では、負荷されるアキシアル荷重の変化に伴って、軌道溝2aの表面に対する玉の転がり接触部が軸方向に移動する。このため、軌道溝2aの表面のうち、互いに隣り合う2つの曲面部3c、3dの接続部や、互いに隣り合う2つの曲面部3d、3eの接続部にも、玉が転がり接触する可能性がある。したがって、本例では、これらの接続部の表面粗さを良好にして、軌道溝2aの表面の転がり疲れ寿命を長くすることができる。
その他の構成及び作用は、実施の形態の第1例の変形例の場合と同様である。
In the angular contact ball bearing including the inner ring 4, the rolling contact portion of the ball with respect to the surface of the
Other configurations and operations are the same as in the case of the modified example of the first example of the embodiment.
[実施の形態の第3例]
実施の形態の第3例について、図10を用いて説明する。
本例では、軌道溝2の表面に超仕上げを施す際の、揺動軸心C9を中心とする砥石11(図2参照)の揺動運動の仕方が、実施の形態の第1例の場合と若干異なる。
[Third example of the embodiment]
A third example of the embodiment will be described with reference to FIG.
In this example, the method of swinging the grindstone 11 (see FIG. 2) centered on the swinging axis C 9 when superfinishing the surface of the
すなわち、実施の形態の第1例では、軌道溝2の表面に超仕上げを施す際に、砥石11を、図10に二点鎖線Pで示すように、揺動軸心C9を中心として一定の揺動周波数fで揺動させていた。これに対して、本例では、軌道溝2の表面に超仕上げを施す際に、砥石11を、図10に実線Qで示すように、揺動軸心C9を中心とする揺動方向に関して細かく振動させながら、揺動軸心C9を中心として一定の揺動周波数fで揺動させる。
That is, in the first example of the embodiment, when the surface of the
このため、本例では、実施の形態の第1例の場合に比べて、単位時間当たりの研磨量を増大させることができる。したがって、超仕上げ装置の機械的応答性や電気的応答性により、前記揺動周波数fを大きくすることができない場合でも、軌道溝2の表面に超仕上げを施す時間を短くすることができる。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
Therefore, in this example, the amount of polishing per unit time can be increased as compared with the case of the first example of the embodiment. Therefore, even if the swing frequency f cannot be increased due to the mechanical responsiveness and the electrical responsiveness of the superfinishing device, the time for superfinishing the surface of the
Other configurations and operations are the same as in the case of the first example of the above-described embodiment.
なお、本発明は、上述したそれぞれの実施の形態を、相互に矛盾を生じない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。 In addition, the present invention can be carried out by appropriately combining the above-described embodiments as long as they do not cause mutual contradiction.
本発明の溝の超仕上げ方法は、それぞれが円弧形の断面形状を有する複数の曲面部を組み合わせて構成された表面を有する溝であれば、4点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受などの玉軸受を構成する内輪の外周面に形成された軌道溝に限らず、各種ワークの周面に形成された溝に対して実施することができる。
たとえば、本発明の溝の超仕上げ方法は、4点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受などの玉軸受を構成する外輪の内周面に存在する軌道溝や、ボールねじ装置を構成するボールねじ軸の外周面に形成されたボールねじ溝や、ボールねじ装置を構成するボールナットの内周面に形成されたボールナット溝に対して実施することもできる。
本発明の溝の超仕上げ方法を、ボールねじ溝又はボールナット溝に対して実施する場合には、ワークであるボールねじ軸又はボールナットを、自身の中心軸を中心として回転させ、かつ、砥石に対して軸方向に移動させながら、ボールねじ溝又はボールナット溝の表面に砥石を押し付けた状態で砥石を揺動させる。
また、本発明に関して、溝の表面を構成する曲面部が3つ以上存在する場合には、これらの曲面部の断面形状の曲率中心は、すべてが異なる位置に存在している必要はなく、互いに隣り合う曲面部の断面形状の曲率中心が異なる位置に存在していれば良い。
The method for superfinishing a groove of the present invention is a ball such as a four-point contact ball bearing or an angular contact ball bearing as long as the groove has a surface formed by combining a plurality of curved surface portions each having an arc-shaped cross-sectional shape. This can be applied not only to the raceway grooves formed on the outer peripheral surface of the inner ring constituting the bearing, but also to the grooves formed on the peripheral surface of various workpieces.
For example, the groove superfinishing method of the present invention includes a raceway groove existing on the inner peripheral surface of an outer ring constituting a ball bearing such as a four-point contact ball bearing and an angular ball bearing, and a ball screw shaft constituting a ball screw device. It can also be applied to a ball screw groove formed on the outer peripheral surface or a ball nut groove formed on the inner peripheral surface of the ball nut constituting the ball screw device.
When the method for superfinishing a groove of the present invention is applied to a ball screw groove or a ball nut groove, the ball screw shaft or ball nut, which is a work piece, is rotated about its own central shaft, and a grindstone is used. While moving in the axial direction with respect to the ball, the grindstone is swung in a state where the grindstone is pressed against the surface of the ball screw groove or the ball nut groove.
Further, according to the present invention, when there are three or more curved surface portions constituting the surface of the groove, the centers of curvature of the cross-sectional shapes of these curved surface portions do not have to all exist at different positions, and they do not have to exist at different positions. It suffices that the centers of curvature of the cross-sectional shapes of the adjacent curved surfaces exist at different positions.
1 内輪
2、2a 軌道溝
3a〜3e 曲面部
4 内輪
5 基台
6 Xステージ
7 支柱
8 Zステージ
9 揺動軸
10 砥石ホルダ
11 砥石
12 スピンドル装置
13 制御装置
14 サーボモータ
15 サーボモータ
16 サーボモータ
17 シリンダ
18 先端面
19 駆動軸
1
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