JPH0530561B2

JPH0530561B2 -

Info

Publication number: JPH0530561B2
Application number: JP59274687A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Murai; Okiru Nakajima; Yosuke Ookubo; Teruo Haga; Kimio Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1993-05-10
Also published as: JPS61159309A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、薄肉円筒形の被切削材の鏡面加工用
切削治具に関する。〔従来の技術〕肉厚が1.5〜0.2mm、特に1.0〜0.4mmの薄肉円筒
形の被切削材の外面を、0.5S〜0.001S程度の鏡面
に仕上げることは、従来の技術において非常に困
難であつた。従来このような旋削加工のための切
削条件を決めることは、殆んど勘やこつに頼つて
きたが、その理由は、このような加工をおこなう
に必要な切削治具が未発達であることによるとこ
ろが大きい。従来の技術では、このような薄肉円
筒形の被切削材を両端で保持し、かつ回転力を与
えるので、被切削材本体にねじりトルクがかか
り、これが表面粗さや真円度に大きな悪影響を及
ぼしている。さらに切削時には、被切削材の表面
に切削抵抗が加わるため、特に切削が進んで肉薄
になつていくにつれて、被切削材の仕上り寸法に
ばらつきが生じ、切削速度を上げていくとすぐに
切削抵抗が増大してますます変形が大きくなり、
従つて生産性向上のため切削速度や送り速度を増
加することができなかつた。同時にまた、薄肉化
が進むとともに、被切削材にびびり振動を生じ、
表面粗さが悪化し、切削抵抗の増大と、びびり振
動とが相俟つて、切削速度や送りを大きくできな
い原因となつていた。このような薄肉円筒形の被切削材に対し、精度
のよい鏡面仕上げを行なうためには被切削材をし
つかりと固定し保持する必要があるが、従来はゴ
ムのような物質、あるいは綿などを円筒形の被切
削材の内側に詰め込むなどして対応して来たが、
それでも作業性が悪く、特にこれを自動化作業に
よつておこなうことなどは到底できなかつた。〔発明が解決しようとする問題点〕薄肉円筒の金属表面の鏡面加工技術は、アルミ
ニウム材料を用いたコンピユーターの磁気デイス
ク、レーザ記録用ポリゴンミラー、複写機用アル
ミニウムシリンダー等に必要な技術であるが、特
に最近ではさらに平面性の良い鏡面加工が要求さ
れると同時に、生産性の向上やコストダウンなど
のため切削速度の増加の要求が大きい。また複写
機用アルミニウムシリンダーにあつては、シリン
ダー厚さの一層の薄肉化が要求されている。これらの技術的要求は、薄肉円筒形被切削材の
鏡面加工技術にとつては困難な要求であり、従来
技術の有する前述の問題点をなんらかの手段で解
決しなければ、これらの技術的要求を満足させる
ことはできなかつた。本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑み
てなされたものであり、肉厚が0.4mm乃至1.0mmの
薄肉円筒形被切削材を切削する際における、薄肉
円筒形被切削材の振動やびびりの発生および表面
粗さの悪化を防止し、かつ薄肉円筒形の製品の生
産性向上をも可能とする円筒切削治具を提供する
ことを目的とする。〔問題点を解決する手段〕上記目的を達成するための本発明は、回転保持
部材に、肉厚が0.4mm乃至1.0mmの薄肉円筒形の被
切削材を保持させて該被切削材の切削を行う円筒
切削治具において、旋盤の回転主軸と心押し軸に両端部がセツトさ
れて上記薄肉円筒形被切削材を挿通する上記回転
保持部材が設けられるとともに、該回転保持部材
に上記薄肉円筒形被切削材を保持する固定部材を
設け、上記薄肉円筒形被切削材との間の上記回転
保持部材の外側部に円筒状振動吸収部材を上記薄
肉円筒形被切削材の略全域にわたつて配設すると
ともに、該円筒状振動吸収部材の硬度をロツクウ
エル硬度H_RM60〜90の範囲とし、該円筒状振動
吸収部材と上記回転保持部材との間に間〓を設
け、該円筒状振動吸収部材により上記薄肉円筒形
被切削材の回転時の振動を吸収することを特徴と
するものである。〔作用〕上記のとおり構成された本発明では、回転保持
部材を設けたことにより、回転保持部材は、薄肉
円筒形被切削材に旋盤の回転によるトルクを直接
伝達しないため、同時に回転主軸と心押し軸より
加えられる圧力による変形を与えないために、間
接的に薄肉円筒形被切削材を保持し、回転を制度
よく行うものである。また、肉厚が0.4mm乃至1.0mmの薄肉円筒形被切
削材の鏡面仕上げにおいて、びびりの発生防止、
表面性と精度の両立を計るため、円筒状振動吸収
部材の硬度をロツクウエル硬度H_RM60〜90の範
囲に選択する必要があることを見いだした。さらに、薄肉円筒状被切削材の略全域にわたつ
て円筒状振動吸収部材を裏側から補強することに
より、薄肉円筒形被切削材が切削抵抗により押し
込まれることがなく、薄肉円筒形被切削材の端部
と中央部とで切込量が変化せず、同様に切削され
る。そして、円筒状振動吸収部材と回転保持部材と
の間に間〓を設けたことである。円筒状振動吸収
部材と回転保持部材との間に間〓がなく、回転保
持部材に円筒状振動吸収部材が密着していると、
切削時において、旋盤の回転による遠心力による
円筒形振動吸収部材の外側へのふくらみが生じに
くくなるため、円筒状振動吸収部材と薄肉円筒形
被切削材との間のギヤツプが減少しない。本願発
明では、円筒状振動吸収部材と回転保持部材との
間に間〓を設けたことにより、切削時に前記ギヤ
ツプが減少し、薄肉円筒形被切削材が円筒状振動
吸収部材に確実に固定される。〔実施例〕つぎに本発明の実施例の数列を図面を参照して
説明する。実施例１第１図は、本発明による薄肉円筒形被切削材を
鏡面仕上げするに用いる円筒切削治具の一実施例
の図で、回転保持部材１は、肉厚が0.4mm乃至1.0
mmの薄肉円筒形の被切削材１１に旋盤の回転によ
るトルクを直接伝達しないため、同時に旋盤の回
転主軸と心押し軸より加えられる圧力による変形
を与えないよう間接的に被切削材を保持し、かつ
回転を精度よく行うために設けられたものであ
る。この回転保持部材１は種々の材料を用いて製
作されるが、一般的には鉄系材料、ステンレス等
が用いられ、特に高速回転が要求されるとき、あ
るいは軽量化を図りたいときにはFRM、FRPが
用いられる。FRM、FRPは回転による振動を少
なくするのに有効である。回転保持部材１の仕上
精度は、被切削材の表面仕上精度および表面あら
さを決定する重大な要因となるので特に精度よく
製作する必要があり、機械加工後には動釣合をと
つて、バランスをよくしておく必要がある。回転
保持部材１の両端面には、旋盤主軸の回転センタ
と心押台のデツドセンタとの間に本切削治具を回
転自在に保持するためのセンタ穴８，９が設けら
れており、また薄肉円筒形被切削材１１の取り付
け取り外しを円滑にし、かつ止め金具としての役
目をするテーパー部１０および固定部材４が回転
保持部材１の端部に設けられている。又、テーパ
ー部１０より両側方向に被切削材が張り出した構
造になつており、両端面および両端内周面の切削
加工が可能となつている。円筒状の振動吸収部材
２は、本発明の骨子となる部分であつてこの振動
吸収部材２の材質と硬度を選択することにより薄
肉円筒形の被切削材の鏡面切削仕上時の表面粗
さ、表面状態、円筒の表面真直度および円筒度を
良好にコントロールすることができる。以下にA6063材、（耐食アルミニウム合金第５
種、以下A6063材と称す）の円筒〓60×^l350×^t0.8
（外径×長さ×厚さ、単位mm）の切削例を示す。

【表】註〓 ○：良好 △：やや良 ×：不良
第１表のデータを見ると、表面の粗さとびびり
との間に、当然相関係があることは理解できる
が、真直度が相反しており、すべての特性を満足
する振動吸収部材の硬度の範囲としてH_RM60〜
90の範囲が選択される。第１表の結果を得た場合
の切削条件は、空気ベアリング軸受の旋盤と天然
ダイヤモンドバイト（商品名：ミラクルバイト−
東京ダイヤモンド製）を用い、回転数：3000r.p.
m、切込量：20μ、送り量：0.025mm／revであり、
良好な表面性を得るためには切削治具の適性と同
時に、切削条件、バイトおよび使用工作機械の軸
受の選択も重要である。以上の結果について考察してみると表面粗さ
は、切削時のバイトと被切削材１１との間の相対
的なびびり振動によつて決定され、基本的には振
動を発生させないことが肝要であるが、一旦振動
が発生した場合には振動を吸収することが有効で
あり、被切削材１１に硬度30〜90H_RＭの振動吸
収部材２を密着させることの効果があると考察さ
れる。本実施例においては、ポリ塩化ビニルの可
塑剤の添加量を種々変化させて、H_RM30〜90の
範囲の円筒状の振動吸収部材２を作成し、また、
ポリウレタンエラストマーあるいはエポキシ樹脂
によつてH_RM90〜120の範囲の円筒状の振動吸収
部材２を作成して、それぞれの場合とも回転保持
部材１と振動吸収部材２との間に間隙３を保ち、
被切削材１１の両端部は隙間のない嵌合とし、テ
ーパー部１０を挿入して止め金具とした。この状
態で更に円筒状の振動吸収部材１１の表面を旋盤
により仕上げ加工を施し所定の外径寸法に精度を
合わせると同時に、動釣合をとつたものである。さらに又、前記実施例１の真直度について考察
すると、真直度は振動吸収着部材の硬度の低い範
囲では良好でない。その理由は、鏡面切削時の力
のバランスを考えた場合、バイトによる切削抵抗
の成分の一部によつて薄肉円筒形被切削材１１は
中心方向に向つて押し込まれるが、円筒状の被切
削材１１の肉厚が大きいときには十分な応力を持
つているが、薄肉になるにつれて応力が小さくな
り切削抵抗に抗しきれなくなると考えられる。こ
れに対して被切削材１１の両端の部分は、それぞ
れテーパー部１０および固定部材４によつて回転
中心部分が存在するため、薄肉円形筒被切削材１
１が中心方向に押し込まれることがなく、従つて
薄肉円筒形被切削材１１の端の部分と中央部とで
は中心方向に押し込まれる量が変化することにな
る。そのため実質上被切削材１１の切込量が変化
し、真直度、円筒度において、中央部分の肉厚が
厚くなつて凸型となる。この現状は特に肉厚0.8
mm以下のアルミ合金材において著しい。この対策
としては、被切削材１１の長手方向の全域にわた
つて、内面より補強を施せばよく、振動吸収部材
２の硬度をH_RM30からH_RM120まで変化させて
そ結果を見ると、硬度の低い範囲では切削抵抗に
抗しきれず、振動吸収部材２の硬度はH_RM60以
上が必要であることがわかつた。しかしまた、振
動吸収部材２は、その硬度があまり大きくなりす
ぎると精度が若干悪くなる傾向が見られる。これ
は、円筒形の被切削材１１の内径と、振動吸収部
材２の外径との嵌合精度を正確にとることが困難
なため、被切削材１１の内周面と振動吸収部材２
の外周面との間に10〜20μ程度のギヤツプが存在
し、振動吸収部材２の硬度がH_RM100近傍までは
旋盤の回転速度による遠心力によつて振動吸収部
材２が外側に脹らんでギヤツプを少なくしていた
が、硬度が大きくなると遠心力による振動吸収部
材２の脹らみが生じにくくなるためと考えられ
る。即ち、薄肉円筒（肉厚1.0〜0.4mm程度）の被
切削材１１の鏡面仕上において、表面性（びび
り、乱れ、表面粗さ等）と精度との両立を図るた
めには振動吸収部材２の硬度をロツクウエル硬度
H_RM60〜90の範囲に選択する必要があることを
見出した。また、振動吸収部材２の材質としては、ポリ塩
化ビニル、ポリカーボネート、A.B.S樹脂、ポリ
ウレタン、エポキシ樹脂、硬化型ポリエステル、
およびこれらの樹脂のF.R.Pをロツクウエル硬度
H_RM60〜90に調整したものが使用可能であり、
また、カーボン線織、鉛フイラー等を充填して振
動吸収効果を更に増大させたものも有効である。
さらに、円筒形被切削材１１を固定するための拡
脹固定部材４が保持部材１の一端に設けられ、ば
ね６によつて拡脹する力を与えられている。円筒
形被切削材１１をテーパー１０の方向から挿入し
て固定部材４の附近まで押し進めたところで、Ｏ
リング７によつて密閉された空気室１２にセンタ
穴９に連接した空気圧導入孔５より空気圧が加圧
され、この空気圧がばね６の圧力に打ち勝つて固
定部材４をセンタ穴９の方向に移動させることに
より固定部材４の外径を収縮させる。ここで、被
切削材１１をさらに押して固定部材４の位置まで
押し進めたところで空気圧を除去してやれば、固
定部材４の外径は拡張して被切削材１１を固定す
る。この状態で、薄肉円筒形の被切削材１１を固定
した治具の回転保持部材１のセンタ穴８，９を、
それぞれ旋盤の主軸の回転センタと心押台のデツ
ドセンタの間にセツトして鏡面仕上加工が行なわ
れる。鏡面加工の条件としては、旋盤は空気軸受
の旋盤を用い、主軸回転数の範囲は500〜5000r.
p.mが使用できるが、2500r.p.m〜3000r.p.mの範
囲が生産性と安全性の面から見て適当である。切
削に使用するバイトとしては天然ダイヤモンドの
平バイトおよびＲバイトが適当であるが、円筒研
磨による表面と同程度の仕上げ粗さでよい場合に
は燒結ダイヤモンドバイトを使用することも可能
である。実施例２この実施例は第１図に示す実施例１に用いた切
削治具に更に改良を加えたもので、第２図に示す
ようにセンタ穴８から間隙３に至る貫通穴１３を
設け、この貫通穴１３から間隙３の部分に液体を
充填し、これによつて振動吸収部材２の振動吸収
効果を助長するとともに、切削回転時における振
動吸収部材２の遠心力に液体の遠心力を加えて、
前述した切削時における振動吸収部材２の脹らみ
の効果の増大を狙つたものである。充填する液体としては粘度がある程度高く、振
動に対する内部吸収効果の大きいものがよいが、
あまり粘度が高いと注入の際実用的で無く、効果
が両立する粘度としては100P〜10000Pの範囲が
良好であることを見出した。また充填方法として
は、振動吸収部材２を回転保持部材１に挿入する
際、完全に嵌め込む手前で保持部材１と振動吸収
部材２とが突きあたる部分の間からほぼ90％位を
注入し、つぎに完全に嵌合させた状態に組み上げ
た後、残りの必要な量の液体を貫通穴１３より注
入する。また、貫通穴１３は充填された液体が遠
心力で広がる際に発生する負圧のバランスをとる
孔として作用するので、開口状態のままにしてお
く。充填する液体としては、炭化水素合成油、鉱物
油、植物油シリコンオイル、弗素オイル、低粘性
グリース等の100P〜10000Pの粘度範囲のものを
用いる。炭化水素合成油のポリブデン（商品名：
日石ポリブデンHV10C、日本石油製）の粘度
5000P／25℃を用いて、実施例１と同一のテスト
を実施したところつぎの結果を得た。

【表】註〓 ○：良好 △：やや良 ×：不良
表面のびびりについては目視した限り実施例１
と有意差はないが、表面粗さ、真直度において全
体的に改良が見られ、効果を確認し得た。尚切削
条件は実施例１と全く同一である。実施例３実施例２と同様の構成において、第２図に示し
た円筒切削治具の間隙３にゴム状高分子を充填す
る。ゴム状高分子は硬化性のグレードを用い、充
填の際には粘性のある液体であるため充填作業を
容易に行なうことができ、充填した後にはゲル化
してゴム状となる。ゴム状高分子としては、シリコンゴム、ポリウ
レタンゴム、チオコール、可撓性エポキシ、ポリ
エステル樹脂等を単体で、あるいはさらに振動吸
収効果をよくするためガラス、炭素、金属等をフ
イラーとして入れて使用する。ポリウレタンゴム（H_RM70）を第２図の間隙
３に注入して円筒切削治具を製作し、実施例１と
同じテストを実施したところつぎの結果を得た。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したとおり構成されている
ので、肉厚が0.4mm乃至1.0mmの薄肉円筒形被切削
材を切削する際における、薄肉円筒形被切削材の
振動やびびりの発生および表面粗さの悪化を防止
でき、かつ薄肉円筒形の製品の生産性向上をも達
成されるという効果を奏する。特に、アルミニウ
ム材料を用いた複写機用アルミニウムシリンダー
等の薄肉円筒形の製品の表面加工を精度と平面性
の優れた鏡面に仕上げると同時に生産性をも向上
させるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による円筒切削治具の一実施
例の断面図、第２図は第１図と別の実施例を示す
断面図、第３図はさらに別の実施例を示す断面図
である。１……回転保持部材、２……振動吸収部材、３
……間隙、４……被切削固定部材、５……空気導
入口、６……ばね、７……Ｏリング、８，９……
センタ穴、１０……テーパー部（止め金具）、１
１……被切削材、１２……空気室、１３……貫通
孔、１４……表面振動吸収部材、１５……下層振
動吸収部材、１６……被切削材両端張出し部。

Claims

【特許請求の範囲】１回転保持部材に、肉厚が0.4mm乃至1.0mmの薄
肉円筒形の被切削材を保持させて該被切削材の切
削を行う円筒切削治具において、旋盤の回転主軸と心押し軸に両端部がセツトさ
れて上記薄肉円筒形被切削材を挿通する上記回転
保持部材が設けられるとともに、該回転保持部材
に上記薄肉円筒形被切削材を保持する固定部材を
設け、上記薄肉円筒形被切削材との間の上記回転
保持部材の外側部に円筒状振動吸収部材を上記薄
肉円筒形被切削材の略全域にわたつて配設すると
ともに、該円筒状振動吸収部材の硬度をロツクウ
エル硬度H_RM60〜90の範囲とし、該円筒状振動
吸収部材と上記回転保持部材との間に間〓を設
け、該円筒状振動吸収部材により上記薄肉円筒形
被切削材の回転時の振動を吸収することを特徴と
する円筒切削治具。２上記回転保持部材と上記円筒状振動吸収部材
との間の上記間〓に液体を充填したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の円筒切削治
具。３上記回転保持部材と上記円筒状振動吸収部材
との間の上記間〓にゴム状高分を充填したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の円筒切
削治具。