JPH05111821A - ねじ溝の磁気研磨方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転，高速送りに十分に耐える耐摩耗性
を有する高精度のねじ溝を仕上げ研磨する。 【構成】 適宜間隔を介してねじ状部材を挾んで配置さ
れる磁気ヘッドにより磁場を形成すると共に、前記間隔
内に磁性体でほぼ球状体からなる固形部材と微細磁性砥
粒とを混合した研磨剤を介在させ、磁力線に沿って前記
研磨剤をねじ溝側に押圧して研磨仕上げを行うもの。 【効果】 高精度で耐久性のあるねじ溝の仕上げ研磨が
出来ると共に、該ねじ溝を有するねじ状部材を用いた機
械の生産性を向上することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁場内に磁性体からな
る固形部材と微細磁性砥粒とを混合した研磨剤を介在さ
せ、ボールスクリュのようなねじ溝を高精度に磁力研磨
するに好適なねじ溝の磁気研磨方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ボールスクリュ等のねじ状部材
のねじ溝の形状は、ボール（鋼球）の転動に適したサー
キュラアーク形状またはゴシックアーク形状に形成され
ている。一方、ＮＣ工作機械等に用いられるボールスク
リュにおいては、近年、より高精度で、かつ高速度化を
満足し得るものが要求され、その要求度合は次第に高ま
りつつある。そのため、ボールスクリュのねじ溝は、よ
り高精度で、かつ耐久性を有するように仕上げ加工され
ることが要求されている。従来、ボールスクリュのねじ
溝としては、高周波焼入れ又は浸炭焼入れ等により硬度
上げ処理された後、ねじ研削盤によりねじ溝を研削仕上
げする所謂研削ねじが使用されていたが、初期摩耗が多
く、プリロードが減少する所謂予圧抜け現象が生じ、耐
久性において前記要請を満足するものではなかった。ね
じ溝を研削仕上げする事例としては前記したボールスク
リュに限らず、インジェクションマシンのインジェクシ
ョンスクリュにも適用され、インジェクションマシンの
材料押し出し時の摩擦トルクの低減を図っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来技術で
は、ねじ溝を研削仕上げした後、ねじ溝を磨き仕上げす
る手段が採用され、特に耐久性の向上を図るようにし
た。その手段の１つとして、酸化クローム等のパウダを
磨き剤として紐等に塗布し、ねじ溝を該紐によりこすり
仕上げする研磨方法が採用されていた。しかしながら、
この方法は、極めて多くの作業時間が必要となり、生産
性が低下すると共に、ねじ溝を均一に仕上げることが難
しい問題点が生ずる。また、熟練も必要である。一方、
図５にその概要を表示するように、ねじ状部材９をＳ極
およびＮ極で挾み、磁界を形成し、両極とねじ状部材９
間の間隔に粉体状の砥粒２８を介在させて磁力による研
磨仕上げをする試みが同一出願人により創案された。し
かし、図示のように、砥粒２８は磁力の強いねじ状部材
９の外周部２９に集中し、肝心のねじ溝１８に入り込ま
ないためねじ溝仕上げがほとんど出来ないことが実験的
に確認された。

【０００４】本発明は、以上の問題点を解決するために
創案されたものであり、ねじ状部材のねじ溝を高精度、
かつ超精密に磨き仕上げすることにより高速回転，高速
送りに十分に耐える耐摩耗性を得ると共に、特に熟練を
要することなく、比較的短時間内に研磨加工が出来るね
じ溝の磁気研磨方法と装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、適宜の間隔を介してねじ状部材を挾ん
でＳ極およびＮ極の磁気ヘッドを配置し、両極間に形成
される磁場内で前記ねじ状部材を回転すると共に、該ね
じ状部材又は前記磁気ヘッド側をねじ状部材の回転とね
じ溝のリードに同期してその軸線方向に沿って往復動し
てねじ溝を研磨仕上げするねじ溝の磁気研磨方法であっ
て、磁場を形成する前記間隔内に磁性体でほぼ球状の固
形部材と微細磁性砥粒とを適宜割合で混合した研磨剤を
介在させ、該研磨剤を磁力線に沿ってねじ溝側に押圧し
て該ねじ溝を研磨仕上げするねじ溝の磁気研磨方法を特
徴とすると共に、ねじ状部材を回転自在に支持する機械
本体に装着されるねじ溝の磁気研磨装置であって、該磁
気研磨装置は、前記ねじ状部材と適宜間隔を介し相対向
して配置されるＳ極およびＮ極からなる磁気ヘッドと、
該磁気ヘッド間に磁場を発生させるための鉄芯，コイル
およびこれ等を支持すると共に前機械本体側に固着され
るベース台と、前記磁場の磁力を調整すべく電源ユニッ
トに連結するスライドレギュレータ等から構成され、磁
場の形成される前記間隔内には、磁性体でほぼ球状の固
形部材と微細磁性砥粒とを適宜割合で混合してなる研磨
剤を浮遊状態に介在させてなるねじ溝の磁気研磨装置を
構成するものである。

【０００６】

【作用】適宜の間隔を介してねじ状部材を挾んで配置さ
れる磁気ヘッドの磁場内に研磨剤を介在させた状態でね
じ状部材を回転すると共に、その回転およびねじ溝のリ
ードに同期して軸線方向に移動させる。前記研磨剤は磁
性の固形部材と微細磁性砥粒からなり、微細磁性砥粒が
磁力により固形部材のまわりに付着して固形部材が砥石
状のものとなる。固形部材はある程度の質量があるた
め、ねじ溝内に磁力により圧接される。それにより、ね
じ溝が研磨仕上げされる。ねじ状部材を一定の速度で複
数回往復動することにより、所望の高精度のねじ溝を研
磨仕上げ加工することが出来る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は本実施例の全体構造を示す正面図であり、
図２は本実施例の磁気研磨装置を普通旋盤に取付けた状
態を示す正面図であり、図３は磁気研磨装置の主要部の
原理構造を示す斜視図であり、図４は本実施例の作用を
説明するための一部上面図である。

【０００８】図２に示すように、本実施例の磁気研磨装
置１は普通旋盤２１に装着される。勿論、普通旋盤２１
でなくてもよいが、ねじ状部材９をセンタ支持して回転
駆動すると共に、ねじ状部材９又は磁気研磨装置１をね
じ状部材９の軸線方向に沿って往復動し得るように構成
される機械であればよい。普通旋盤２１の往復台２２上
の工具ホルダを取り外し、往復台２２上に磁気研磨装置
１を載置する。ベッド２３上には主軸台２４および心押
台２５が載置され、主軸台２４に枢支される主軸２６は
図略の動力伝達装置により回転駆動される。被加工物で
あるねじ状部材９は主軸センタ１９と心押センタ２０間
に支持され、主軸２６により回転駆動される。一方、往
復台２２はベッド２３側に設けられる親ねじ２７に案内
され、ねじ状部材９の軸線方向に沿って往復動自在に支
持される。なお、主軸２６と親ねじ２７とは前記動力伝
達装置を介して同期運転し得るように形成される。主軸
２６と親ねじ２７とを同期駆動することによりねじ加工
が出来ると共に、ねじのリードに見合うねじ送りをする
ことが出来る。

【０００９】次に、図１により、磁気研磨装置１の概要
構成を説明する。磁気研磨装置１はＳ極およびＮ極から
なる磁気ヘッド２（Ｓ極磁気ヘッド２ａおよびＮ極磁気
ヘッド２ｂと称す）と、磁気ヘッド２を支持する磁性体
からなる支持台３と、支持台３には連結する鉄芯４と、
鉄芯４を磁化するコイル５と、鉄芯４を固持すると共に
往復台２２に載置されるベース台６と、コイル５に連結
するスライドレギュレータ７と、スライドレギュレータ
７が連結する電源ユニット８等から構成される。

【００１０】Ｓ極磁気ヘッド２ａおよびＮ極磁気ヘッド
２ｂは共にねじ状部材９を挾んで相対向して配置され、
ねじ状部材９の外周と間隔（Ｃで表わす）を隔てて配置
される。間隔Ｃ内には固形部材１０と微細磁性砥粒１１
とを適宜割合で混合した研磨剤１２が介在される。Ｓ極
磁気ヘッド２ａおよびＮ極磁気ヘッド２ｂは支持台３の
摺動本体１３に着脱可能に連結される。摺動部材１３は
コイル４に連結するベースプレート１５に摺動可能に支
持される。移動用ハンドル１６を回転することにより摺
動本体１３は磁気ヘッド２をねじ状部材９側に近接又は
離隔する方向に移動される。なお、摺動本体１３は所定
位置においてロック具１７によりベースプレート１５上
に固定される。スライドレギュレータ７はコイル５に送
る電流を調整するもので、鉄芯４等の磁力を調整するも
のである。鉄芯４と支持台３および磁気ヘッド２は一体
的に連結するため、コイル４に通電することにより支持
台３および磁気ヘッド２が励磁される。なお、鉄芯４お
よびコイル５はカバ１４により保持される。図３は本実
施例の主要部をわかり易く概要表示したもので、ねじ溝
１８を形成するねじ状部材９は主軸センタ１９および心
押センタ２０間に支持され、ベース台６および鉄芯５に
支持された磁気ヘッド２はねじ状部材９を挾んで間隔Ｃ
（図１）を介し配置される。なお、本実施例ではねじ状
部材９は主軸２６により回転駆動され、磁気研磨装置１
が主軸２６の回転とねじ溝１８のリード寸法に同期して
ねじ状部材９の軸線方向に沿って、移動するように構成
される。

【００１１】固形部材１０は本実施例では直径ｄの鋼球
１０ａから形成される。また、微細磁性砥粒１１は砥石
等を構成する粉体状の砥粒が使用される。鋼球１０ａと
微細磁性砥粒１１との混合比は少なくとも鋼球１０ａの
表面が微細磁性砥粒１１によりほぼ被包される程度に設
定される。

【００１２】次に、鋼球１０ａ（直径ｄ）と磁気ヘッド
２とねじ状部材９との間隔（Ｃ）と、ねじ状部材９の直
径（Ｄ）と、ねじ溝１８のアール寸法（Ｒ）と、磁気ヘ
ッド２のねじ状部材９の軸線方向に沿う長さ（磁気ヘッ
ドの幅Ｌ）と、前記長さを直面する磁気ヘッド２の厚み
寸法（磁気ヘッドの厚みＷ）との関係について説明す
る。鋼球１０ａはねじ溝１８のアールに接触することが
必要であると共に、間隔Ｃ内に多数個介在する必要があ
るためＣ＞ｄ，Ｒ≧ｄの関係式が成立する。また、間隔
Ｃが余り広いと磁気ヘッド２とねじ状部材９間の磁場形
成が弱くなるため、Ｄ＞Ｃが望ましい。一方、磁気ヘッ
ドの厚みＷがねじ状部材の直径Ｄの寸法に近づくと磁力
のリークが生ずる。実験例によるとＷ＝Ｄ／２乃至Ｄ／
２．５位が望ましいことがわかった。更に、磁気ヘッド
の幅ＬはＬ＝１．５Ｄ乃至２Ｄが本実施例で望ましいこ
とが実験的に求められた。すなわち、磁気研磨装置１は
ねじ状部材９の軸線方向に沿ってその両端まで移動し、
両端部に到達してから逆方向に移動する。そのため、両
端部では瞬間的に停止する。その結果、ねじ状部材９の
両端部は他の部分よりも研磨度が進み、他の部分より余
分に研磨仕上げされる場合が生ずる。ねじ状部材９の両
端側のねじ溝１８はねじの有効軸長から外れる余裕部分
として設定されるため、この部分のねじ溝１８の形状が
他の有効軸長のねじ溝１８の形状と異なっても特に問題
ない。以上のことからＬ＝１．５Ｄ乃至２Ｄの範囲に設
定される。

【００１３】次に、本実施例の作用を説明する。前記し
たように、本実施例ではねじ状部材９を主軸２６により
回転し、磁気研磨装置１をねじ状部材９の軸線方向に沿
って移動するようにする。なお、磁気研磨装置１の移動
はねじ状部材９の回転とねじ溝１８のリードに同期して
行われる。本実施例では、ねじ状部材９に与える回転速
度を約１５m／min乃至１８m／min程度とし、ねじ溝１８
の仕上げ作業時間として磁気研磨装置１の往復回数を数
１０回とした。図４に示すように、ねじ状部材９の外周
とＳ極磁気ヘッド２ａおよびＮ極磁気ヘッド２ｂとの間
の間隔Ｃ内には多数個の鋼球１０ａが介在する。電源ユ
ニット８に連結するスライドレギュレータ７で電圧調整
してコイル５の電流値をコントロールすることにより、
鉄芯４，支持台３および磁気ヘッド２が磁化し、Ｓ極磁
気ヘッド２ａとＮ極磁気ヘッド２ｂ内に磁場が形成され
る。鋼球１０ａは磁性体からなるため、磁場形成により
それ自体が磁化し、その外周が微細性砥粒１１により被
包される。そのため、多数個の鋼球１０ａが小径の砥石
状のものとなる。この小径の砥石状のものからなる鋼球
１０ａが図４に示すようにねじ溝１８内に入り、そのア
ール部を押圧する。なお、鋼球１０ａのアール部への押
圧は磁力線によるもので特別の押圧力を外部から付加す
るものでない。そのため、ねじ状部材９の周りに形成さ
れる磁場内を多数個の鋼球１０ａが磁場内に浮遊しなが
らねじ溝１８に順次押し込まれ、ねじ溝１８を仕上げ研
磨する。以上の繰返しによりねじ溝１８は均一に、かつ
極めて滑かに仕上げ研磨される。実験例としてＲａが
０．２μ以下の面粗度の仕上げ研磨が出来ることが確認
された。なお、従来技術ではＲａが０．３μ乃至０．４
μが限度であった。ねじ溝１８の面粗度が密になること
により、耐摩耗性が向上し耐久性を向上することが出来
る。

【００１４】以上の実施例において、固形部材１０とし
て鋼球１０ａを使用したが、球面に近い多面体を用いて
もよい。また、磁気ヘッド２はねじ状部材９の大きさが
変った場合に適宜の間隔Ｃを保持すべくねじ状部材９側
に近接又は離隔するように配設すればよく、本実施例で
説明したような構造の支持台３に支持されるものでなく
ても構わない。また、本実施例では、普通旋盤２１に磁
気研磨装置１を載置したが、前記したようにそれに限定
するものでない。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 （１）研磨剤が固形部材の表面を微細磁性砥石で被包し
た小径の砥石状のものから形成され、それがねじ溝のア
ール部に磁力線に沿って押圧されるため、ねじ溝が均一
に、かつ高精度に研磨仕上げされる。 （２）多数個の研磨剤による繰返し研磨によりねじ溝が
平坦に仕上げられ耐久性が向上する。 （３）従来技術では得られないＲａが０．２μの面粗度
の仕上げ面を確保することが出来る。 （４）研磨剤を間隔内に浮遊した状態でねじ状部材を回
転および移動することにより研磨仕上げが行われるた
め、特に熟練を必要とせず、かつ比較的短時間に研磨仕
上げを完了することが出来る。 （５）高精度で耐久性のあるねじ状部材が得られるた
め、該ねじ状部材を使用する機械の生産性を向上するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構造を示す正面図であ
る。

【図２】本実施例と普通旋盤に装着した状態を示す正面
図である。

【図３】本実施例の概要原理構造を示す斜視図である。

【図４】本実施例の作用を説明するための一部上面図で
ある。

【図５】従来の研磨方法による問題点を説明するための
一部上面図である。

【符号の説明】

１ 磁気研磨装置 ２ 磁気ヘッド ２ａ Ｓ極磁気ヘッド ２ｂ Ｎ極磁気ヘッド ３ 支持台 ４ 鉄芯 ５ コイル ６ ベース台 ７ スライドレギュレータ ８ 電源ユニット ９ ねじ状部材 １０ 固形部材 １０ａ 鋼球 １１ 微細磁性砥粒 １２ 研磨剤 １３ 摺動本体 １４ 固定具 １５ ベースプレート １６ 移動用ハンドル １７ ロック具 １８ ねじ溝 １９ 主軸センタ ２０ 心押センタ ２１ 普通旋盤 ２２ 往復台 ２３ ベッド ２４ 主軸台 ２５ 心押台 ２６ 主軸 ２７ 親ねじ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適宜の間隔を介してねじ状部材を挾んで
   Ｓ極およびＮ極の磁気ヘッドを配置し、両極間に形成さ
   れる磁場内で前記ねじ状部材を回転すると共に、該ねじ
   状部材又は前記磁気ヘッド側をねじ状部材の回転とねじ
   溝のリードに同期してその軸線方向に沿って往復動して
   ねじ溝を研磨仕上げするねじ溝の磁気研磨方法であっ
   て、磁場を形成する前記間隔内に、磁性体でほぼ球状の
   固形部材と微細磁性砥粒とを適宜割合で混合した研磨剤
   を介在させ、該研磨剤を磁力線に沿ってねじ溝側に押圧
   して該ねじ溝を研磨仕上げすることを特徴とするねじ溝
   の磁気研磨方法。
2. 【請求項２】 ねじ状部材を回転自在に支持する機械本
   体に装着されるねじ溝の磁気研磨装置であって、該磁気
   研磨装置は、前記ねじ状部材と適宜間隔を介し相対向し
   て配置されるＳ極およびＮ極からなる磁気ヘッドと、該
   磁気ヘッド間に磁場を発生させるための鉄芯，コイルお
   よびこれ等を支持すると共に前機械本体側に固着される
   ベース台と、前記磁場の磁力を調整すべく電源ユニット
   に連結するスライドレギュレータ等から構成され、磁場
   の形成される前記間隔内には、磁性体でほぼ球状の固形
   部材と微細磁性砥粒とを適宜割合で混合してなる研磨剤
   を浮遊状態に介在させることを特徴とするねじ溝の磁気
   研磨装置。
3. 【請求項３】 前記磁気ヘッドが、磁気研磨装置の本体
   側に着脱可能に固持されていると共に、前記ねじ状部材
   に近接又はそれから離隔する方向に移動可能に支持され
   てなる請求項２に記載のねじ溝の磁気研磨装置。
4. 【請求項４】 前記固形部材は、前記ねじ溝のアール形
   状よりも小径で、かつ前記間隔内に多数個介在可能な大
   きさのものから形成され、前記間隔および磁気ヘッドの
   ねじ状部材の軸直角方向の厚み寸法（磁気ヘッドの厚
   さ）は前記磁場内の磁力のリークを制限すべく前記ねじ
   状部材の直径よりも小さ目に形成され、前記磁気ヘッド
   の前記ねじ状部材の軸線方向の幅寸法（磁気ヘッドの
   幅）は、前記ねじ状部材の両端の過剰研磨長を所定値に
   制限すべく前記ねじ状部材の直径よりもやや大き目に形
   成されてなる請求項２に記載のねじ溝の磁気研磨装置。