JPH01240262A - 非円形内面研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は非円形内面研削方法に関し、−層詳細には、ワ
ークの回転速度を加工形状に応じて制御しながら研削工
具により当該ワークの内面に非円形内面研削加工を施し
た後、前記ワークの内面形状を計測し、必要に応じ研削
工具径を拡径して再研削加工を施すことにより高精度な
内面形状を得ることの出来る非円形内面研削方法に関す
る。

［発明の背景］ ワークに真円以外の内面を研削するために、従来から各
種の非円形内面研削装置が採用されている。自動車エン
ジンにおける楕円型シリンダの内面加工を行う如きはそ
の好例と謂えよう。

この種の非円形内面研削装置の従来例を第１図に示す。

この従来例においては、機台２の上面にワークセット用
の治具４を変位自在に設け、この治具４上にワークスピ
ンドル６を回転自在に支承している。ワークスピンドル
６の先端部にはスピンドルヘッド８が設けられ、当該ス
ピンドルヘッド８の尾端部にはマスタカム１０が取り付
けられている。このマスタカム１０のインターナルカム
面には機台２の上部に取り付けられているタッチローラ
１２が当接する。

そこで、ワークスピンドル６はベルト１４の回転作用下
に低速で回転し、この結果、スピンドルヘッド８はタッ
チローラ１２に当接するマスタカム１０に倣ってＺ方向
にスライドし、前記スピンドルヘッド８に保持されてい
るワークＷの内面が定位置て回転する回転砥石１６によ
って研削される。第２図ａ乃至Ｃはこの非円形内面研削
装置によって加工されるワークＷと回転砥石１６との関
係を示したものである。この場合、回転砥石１６はマス
タカム１０に倣って回転するワークＷの加工点Ｐ１、Ｐ
２、Ｐ３に順次当接することで非円形形状の加工面Ｃ１
を形成する。

ところで、ワークＷの回転速度を一定にすると、加工形
状が円形の場合には問題ないが、非円形形状の加工面Ｃ
１を形成する場合には回転砥石１６とワークＷ（！：が
接触する加工点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の位置がＺ軸に対して
変化するため加工速度が変動してしまう。この場合、均
一な仕上げ面が得られず、また、加工速度の変動に伴い
切削力も変化するた必、ワークＷにびびりが発生し易く
、重切削、重研削に対して支障を来す不都合が生じる。

一方、ワークＷに対する内面研削加工を長時間行うさ、
回転砥石１６が摩耗し工具径が変化する。工具径の変化
した回転砥石１６ａを用いてさらにワークＷの研削加工
を継続すると、当該研削砥石１６ａとワークＷとは加工
点Ｑ、　、Ｑ２、Ｑ３に順次当接することで加工面ｃ２
を形成する。この場合、加工面Ｃ２は所望の加工面ｃ１
とは異なった形状となるため、工具径が変化した場合に
も高精度な研削加工を行うことが不可能上なる。

そこで、このような欠点を解消し得るものとして特開昭
第５１−７９０８４号に開示された方法がある。この方
法では、ワークに対する回転砥石の加工点が移動しない
よう回転砥石を揺動させながら研削作業を行っている。

この場合、回転砥石の工具径が変化しても所望の形状の
加工面を得ることが出来ると共に、加工点における加工
速度の変動も低減される効果が得られる。

然しなから、ワークの変位動作に連動して回転砥石を揺
動させるためには揺動カム等の複雑なカム機構が必要で
あり、従って、極めて高価なものとなる欠点が指摘され
ている。また、機構の複雑化に伴ってメンテナンスの頻
度が増大するため、作業性も著しく低下する。さらに、
回転砥石を揺動させるだけでは加工点における加工速度
を完全に一定とすることは不可能である。この場合、加
工速度を低速にして当該加工速度の変動の影響を可及的
に低減させることが考えられるが、加工時間が長くなり
生産性が低下する不都合が生じてしまう。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、ワークの回転速度を加工形状に応じて制御しな
がら研削工具により研削加工を行った後、加工面の形状
を計測し、必要に応じ研削工具径を拡径して再研削する
ことにより極めて安価な構成で高精度な非円形内面形状
を有した加工面を得ることの出来る非円形内面研削方法
を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は揺動自在なスピ
ンドルヘッドにタッチローラと当接するマスタカムおよ
びワークを一体的に取着し、前記スピンドルヘッドを回
転するマスタカムに倣って揺動させワークの内面を回転
する研削工具によって研削する際、ワークの内面に当接
し拡径自在な研削工具のワークに対する移動速度が一定
となるようワークの回転速度を加工形状に応じて制御し
つつ研削を行った後、前記ワークの内面形状を計測し、
この計測結果に基づき必要に応じ工具径調整手段を付勢
して研削工具径を所定量拡径し再研削を行うことを特徴
とする。

また、本発明は研削工具の拡径量をワークの内面形状を
計測することで得られる所望の加工形状に対する偏差量
に基づいて求めることを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る非円形内面研削方法について好適な
実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。

第３図乃至第６図において、参照符号２０は本実施態様
に係る非円形内面研削方法が適用される非円形内面研削
装置を示し、この非円形内面研削装置２０は複数個の脚
部２２を有する機台２３によって支承されている。機台
２３の上面には一方の端部側近傍にプレート２４が配置
され、このプレート２４上にはスピンドル駆動用モータ
２６の回転数を所定の範囲で減速する減速機２８が載置
固定されている。減速機２８の出力軸３０にはベルト３
４が張架されている。さらに、プレート２４には第１の
軸受３２が配設され、この第１軸受３２から所定間隔離
間してプレート３６上に第２の軸受３８が配設されてい
る。第１軸受３２と第２軸受３８との間には揺動軸４０
が橋架されると共に、この揺動軸４０にはスピンドルホ
ルダ４２が連結されている。すなわち、揺動軸４０には
幅広な支柱４４の下端側が軸支され、この支柱４４の上
端側には前記スピンドルホルダ４２が矢印方向に揺動可
能な状態で支承される。スピンドルホルダ４２には図示
しないワークスピンドルが軸支されており、前記ワーク
スピンドルの一方の端部にはプーリ４６が嵌着され、こ
のプーリ４６に前記ベルト３４が張架されている。ワー
クスピンドルの他方の端部にはスピンドルヘッド４８が
設けられ、このスピンドルヘッド４８にはワークＷを保
持した治具５０が着脱自在に装着されている。そして、
この治具５０と前記スピンドルヘッド４８との間にアウ
ターナルカムから構成されているマスタカム５２が配設
されている。

一方、支柱４４には、第７図に示すように、バランスシ
リンダ８０から延在するシリンダロッド８２が係着され
る。バランスシリンダ８０はプレート３６に立設されて
いる保持体８４に揺動自在に軸支され且つシリンダロッ
ド８２の先端部は前記支柱４４に取着されている連結部
材８５に係合する。

従って、バランスシリンダ８０を付勢すれば、第３図の
矢印に示すように、前記揺動軸４０を介して支柱４４並
びにスピンドルホルダ４２がベルト３４と共に揺動自在
である。この場合、前記揺動軸４０を中心にしてバラン
スシリンダ８０側にはショックアブソーバ８８が設けら
れ先端部がスピンドルホルダ４２の一側部に対設すると
共に、プレート３６上には所定角度傾斜してストッパ９
０を設け、このストッパ９０によって前記支柱４４がバ
ランスシリンダ８０の反対側に揺動する時、その変位量
を規制するよう構成している。

そこで、バランスシリンダ８０の側部に前記マスタカム
５２の周面に当接するタッチローラ９２が配設される。

タッチローラ９２は一対の軸受９４．９６によって両端
支持がなされると共に、前記軸受９６からタッチローラ
９２を回転自在に軸支する軸９８の先端部を外部へと露
呈させておく。

次に、機台２３の他方の端部側にはプレート１００が配
設されている。プレート１００には砥石位置補正用モー
タ１０２が設けられると共に、この砥石位置補正用モー
タ１０２の回転軸には図示しないがボール螺子が連結さ
れ、このボール螺子の先端部には、第４図および第５図
に示すように、所定角度傾斜する面部を有する補正テー
ブル１０４が配設されている。この補正テーブル１０４
の傾斜面１０４ａに対しては幅広なレール部材１０６が
係合し、レール部材１０６にはスライドテーブル１０８
が固着されている。スライドテーブル１０８の上部には
、第８図に示すように、Ｖ字溝１０７を有するレール１
１０ａと平坦なガイド面１０９を有するレール１１０ｂ
とが配設され、このレール１１０ａ、　１１０ｂに対し
て変位自在に切込テーブル１１１が係合すると共に、前
記スライドテーブル１０８には切込用モータ１１２が固
着されている。

切込用モータ１１２にはその回転駆動軸にボール螺子１
１３が連結され、このボール螺子１１３が前記切込テー
ブル１１１に螺合することによって当該切込テーブル１
１１をレール１１０ａ、　１１０ｂ上に変位自在に動作
させる。切込テーブル１１１には、さらに砥石回転用モ
ータ１１６が固着され、前記砥石回転用モータ１１６の
回転駆動軸１１８の先端部には砥石１２０が着脱自在に
装着されている。

なお、スライドテーブル１０８の中央部には砥石回転用
モータ１１６の外周形状に応じた凹状部１０８ａが形成
されており、この凹状部１０８ａと前記砥石回転用モー
タ１１６との間には間隙１１５が画成される。

ここで、砥石回転用モーフ１１６の回転駆動軸１１８　
には、第９図および第１０図に示すように、先端部に指
向して徐々に小径となる工具径調整手段としてのテーパ
部１２２が段部１２４を介して形成されており、前記テ
ーパ部１２２の先端部には雄螺子部１２６が形成される
。この場合、段部１２４には切粉排出用のテーパ面１２
８を有したスペーサ１３０が嵌合する。また、テーパ部
１２２には砥石１２０が嵌合し、ワシャ１３２を介して
雄螺子部１２６に螺合するナツト１３４により回転駆動
軸１１８に固定される。

なお、砥石１２０は第１１図ａおよびｂに示すように構
成される。すなわち、この砥石１２０は略円筒状の基台
１３６の外周面に研削用の砥粒１３８を貼着して構成さ
れており、前記基台１３６の内周面は回転駆動軸１１８
に形成されたテーパ部１２２に対応したテーパ面１４０
となっている。また、このテーパ面１４０には基台１３
６の長手方向に指向して複数の溝部１４２が形成されて
いる。従って、砥石１２０は回転駆動軸１１８のテーパ
部１２２に嵌合しその軸線方向に移動させた場合、スペ
ーサ１３０の長さｌの範囲内で拡径されることになる。

なお、前記溝部１４２の底部はその断面形状が略円形に
構成されており、砥石１２０の拡径時における応力集中
がこの部分によって回避される。

一方、プレート１００のストッパ９０側には測定機構１
４４が隣接される。すなわち、プレート１００上に支持
体１４６が立設され、この支持体１４６にはエアシリン
ダ１４８が固着されている。エアシリンダ１４８のシリ
ンダロッド１５０の先端部には前記ワークＷの加工面に
対応するように所定圧力でエアを噴出する複数個のエア
マイクロ１５２が着脱自在に装着されている。なお、図
中、参照符号１５４ａ、１５４ｂはエアシリンダ１４８
の付勢作用下にシリンダロッド１５０並びにエアマイク
ロ１５２を正確に動作させるためのガイドロッドである
。

本実施態様に係る非円形内面研削方法が適用される装置
は基本的には以上のように構成されるものであり、次に
この装置を用いた非円形内面研削方法について説明する
。

先ず、バランスシリンダ８０を駆動させることによって
揺動軸４０を介して支柱４４をストッパ９０側へと傾動
させる。この結果、スピンドルホルダ４２側では十分な
スペースが得られ、これによって、スピンドルヘッド４
８には倣い加工に必要とされるマスタカム５２および治
具５０が装着される。次いで、前記治具５０に対してワ
ークＷが装着される。

そこで、再びバランスシリンダ８０を駆動して支柱４４
を現位置へ復帰させる。その際、支柱４４が所定量以上
揺動しようとする時、ショックアブソーバ８８の先端部
はこの支柱４４に保持されるスピンドルホルダ４２に当
接し、それ以上の傾動動作を阻止する。このようにして
バランスシリンダ８０を介してスピンドルホルダ４２に
軸支されたワークスピンドルが位置決めされる。その際
、タッチローラ９２はスピンドルヘッド４８に取着され
たマスタカム５２の周面に当接されることは謂うまでも
ない。

次に、スピンドル駆動用モータ２６を付勢すれば、その
回転力は減速機２８を介して所定の低速回転数に減速さ
れ、出力軸３０を経てベルト３４に当該減速された回転
力が伝達され、これによってプーリ４６を回転させる。

この結果、プーリ４６’を軸支するワークスピンドルが
回転し、タッチローラ９２に圧接するマスタカム５２の
形状に沿ってスピンドルヘッド４８が倣い回転すること
になる。一方、切込用モーフ１１２が駆動され、切込テ
ーブル１１１が図示しないボール螺子の作用下に砥石１
２０を前記ワークＷに指向して変位させる。この間、砥
石回転用モータ１１６を所定の回転数で回転しておけば
、回転駆動軸１１８は前記砥石１２０を所望の回転数で
回転することになる。

そこで、砥石１２０を最終的にワークＷに形成されてい
るボア内面に臨ませ、当該内面を研削する。

ここで、スピンドル駆動用モータ２６は非円形の加工形
状に応じて制御される。すなわち、例えば、第２図ａ乃
至Ｃに示す加工面Ｃ１を形成する場合、砥石１２０が加
工面Ｃ１の直線部分を研削する時はワークＷの回転速度
を遅くし、また、円弧部分を研削する時はワークＷの回
転速度を速くするようにスピンドル駆動用モータ２６を
制御する。この結果、砥石１２０は当該ワークＷの非円
形状ボアの内周壁面を一定の速度で研削するに至る。こ
のように、スピンドル駆動用モータ２６を制御すること
によって、ワークＷの非円形からなるボアが精密に研削
される。

なお、砥石回転用モータ１１６から砥石１２０に至る部
分には研削加工時において熱が発生し、この熱によって
これらが膨張し砥石１２０に位置ずれの生じることが懸
念される。然しなから、本実施態様では、第８図に示す
ように、スライドテーブル１０８に凹状部１０８ａを形
成することにより、砥石回転用モータ１１６　とスライ
ドテーブル１０８との間に間隙１１５を画成している。

従って、砥石回転用モータ１１６の熱膨張の影響は前記
間隙１１５によって好適に吸収されるため、砥石１２０
に熱による位置ずれの生じることがなく、−層高精度な
内面研削が実現される。

一方、ワークＷに所定の加工面が形成されると、切込用
モータ１１２が再び駆動され切込テーブル１１１を現位
置へと復帰させる。すなわち、砥石１２０はワークＷか
ら退出することになる。

そこで、バランスシリンダ８０が再び駆動されて支柱４
４はストッパ９０側へと揺動する。この結果、ストッパ
９０により保持されたスピンドルホルダ４２側に対して
測定機構１４４が臨むことになる。

すなわち、前記のようにスピンドルホルダ４２がストッ
パ９０側へと位置決めされると、シリンダロッド１５０
の先端のエアマイクロ１５２は前記ワークＷの非円形型
内面に臨むことになる。そこで、エアシリンダ１４８を
付勢すれば、当該エアマイクロ１５２はワークＷのボア
内へと進入する（第５図および第６図参照）。

ここで、エアマイクロ１５２を伺勢して所定圧力でワー
クＷのボア内壁に対して圧力空気を送給する。この結果
、予め基準となるワークから得られている非円形ボアに
対する圧力と今回加工されたワークＷのボアとが許容範
囲内であるならば、所定の研削加工品質を備えたものと
してワークＷは治具５０から取り出される。

一方、ワークＷの加工面において所定の研削が施されて
いない場合、エアマイクロ１５２によって得られた情報
に基づいて砥石１２０の径の調整を行った後、再びバラ
ンスシリンダ８０を駆動してワークＷを原位置に復帰さ
せ、前記と同様の研削工程を再開する。

すなわち、ワークＷに所望の加工面が形成されていない
場合、砥石１２０が摩耗し縮径されたものと考えること
が出来る。そこで、回転駆動軸１１８の先端部よりナツ
ト１３４を取り外し、砥石１２０およびスペーサ１３０
を離脱させる。次いで、スペーサ１３０をエアマイクロ
１５２によって測定したデータに従い軸方向に対する長
さβの短いものと交換して再び回転駆動軸１１８の段部
１２４に装着した後、前記砥石１２０をテーパ部１２２
に嵌合させる。そして、雄螺子部１２６にワシャ１３２
を介してナツト１３４を螺合させる。この場合、砥石１
２０の内周面には複数の溝部１４２が画成されたテーパ
面１４０が形成されており、このテーパ面１４０が回転
駆動軸１１８のテーパ部１２２に沿ってスペーサ１３０
側に移動する。従って、砥石１２０は徐々に拡径された
後、その端面がスペーサ１３０の端面に当接する。この
ようにして砥石１２０の工具径を所定の工具径に調整し
た後、再びワークＷの非円形内面に対し研削を行う。

ここで、ワーク化の非円形内面は、結局、−定の工具径
からなる砥石１２０によって研削されたことと略同じ状
態となるため、極約で正確な加工面が得られることにな
る。また、砥石１２０はスペーサ１３０を長さｌの順次
短くなるものと交換して回転駆動軸１１８のテーパ部１
２２に嵌合することで一定の工具径とすることが出来る
ため、極めて経済的である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ワークの回転速度を加
工形状に応じて制御しながら非円形内面研削加工を行っ
た後、前記ワークの内面形状を計測し、必要に応じ研削
工具径を拡径して再研削するようにしている。この場合
、ワークの加工面は一定の加工速度で研削されるため、
研削むらのない高品質な加工面が得られる。また、研削
工具の工具径も一定の範囲内に確保されるため、工具径
の変化に伴う加工精度の低下が生じることがなく、極め
て高精度な加工面を得ることが出来る。さらに、前記研
削工具は工具径がワークの内面形状を計測して得られる
計測値に基づいて拡径することにより一定の範囲内に保
持される。従って、ワークに対する当該研削工具による
加工点は常時一定となる。この結果、前記加工点を一定
とするために研削工具を揺動させる等の複雑な機構が不
要となり、極めて簡便な構成で高精度な非円形内面研削
加工が可能となる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る非円形内面研削装置の一部断面
概略斜視説明図、 第２図ａ乃至Ｃは従来技術に係る非円形内面研削方法に
おけるワークと研削工具との関係図、第３図は本発明方
法が適用される非円形内面研削装置の斜視説明図、 第４図は本発明方法が適用される非円形内面研削装置の
平面図、 第５図は本発明方法が適用される非円形内面研削装置が
研削工程終了後、測定機構を介して測定されている状態
を説明する平面図、第６図は本発明方法が適用される非
円形内面研削装置がワークの測定状態にある側面図、第
７図は本発明方法が適用される非円形内面研削装置にお
けるワーク側の配置状態を示す側面説明図、 第８図は本発明方法が適用される非円形内面研削装置に
おける研削工具側の配置状態を示す側面説明図、 第９図は本発明方法が適用される研削工具の分解斜視図
、 第１０図は本発明方法が適用される研削工具の断面構成
図、 第１１図ａおよびｂは本発明方法が適用される研削工具
における砥石の断面図および正面図である。 ２０・・・非円形内面研削装置 ２３・・・機台 ２６・・・スピンドル駆動用モータ ２８・・・減速機　　　　　３４・・・ベルト４０・・
・揺動軸　　　　　４２・・・スピンドルホルダ４４・
・・支柱　　　　　　４８・・・スピンドルヘッド５０
・・・治具　　　　　　５２・・・マスタカム８０・・
・バランスシリンダ ８８・・・ショックアブソーバ ９０・・・ストッパ １０２・・・砥石位置補正用モータ １０４・・・補正テーブル　１０８・・・スライドテー
ブル１１１・・・切込テーブル　１１２・・・切込用モ
ータ１１６・・・砥石回転用モータ １２０・・・砥石　　　　　１３０・・・スペーサ１４
４・・・測定機構　　　１４８・・・エアシリンダ１５
２・・・エアマイクロ ＦＩＧ、８

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）揺動自在なスピンドルヘッドにタッチローラと当
   接するマスタカムおよびワークを一体的に取着し、前記
   スピンドルヘッドを回転するマスタカムに倣って揺動さ
   せワークの内面を回転する研削工具によって研削する際
   、ワークの内面に当接し拡径自在な研削工具のワークに
   対する移動速度が一定となるようワークの回転速度を加
   工形状に応じて制御しつつ研削を行った後、前記ワーク
   の内面形状を計測し、この計測結果に基づき必要に応じ
   工具径調整手段を付勢して研削工具径を所定量拡径し再
   研削を行うことを特徴とする非円形内面研削方法。
2. （２）請求項１記載の方法において、研削工具の拡径量
   はワークの内面形状を計測することで得られる所望の加
   工形状に対する偏差量に基づいて求めることを特徴とす
   る非円形内面研削方法。