JPH06218630A - ナットねじ溝の加工方法及び加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】形状や面粗度等の加工精度が良好で、しかも加
工時間が速く、電着工具費低廉なナットねじ溝の加工方
法及び加工装置を提供する。 【構成】加工速度の速い電解加工と加工精度の良いラッ
プ加工とを組み合わせて複合加工する。先ず、ラップバ
ー６にブラケット１１で支持した被加工ナット１を螺合
し、両者間に隙間を保って電解液３８を介在させ、電解
加工手段１６によりナットのねじ溝を電解加工する。そ
の後、ラップバー６の突条をナットねじ溝のフランク面
に押し当ててラップ加工する。ナットのねじ溝の大部分
を電解加工した後、電極に用いたラップバーを用いてラ
ップ加工するから、被加工ナットに各種ねじ溝を高精度
に且つ短時間に、低コストで加工することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボールねじその他の送
りねじ用のナットのねじ溝を仕上げ加工するナットねじ
溝の加工方法及び加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来のナットねじ溝の加工技術
としては、例えば本出願人の提案した特開平３−２７０
８１９号公報に記載されたものがある。このものは、図
８に示すように、両端を回転自在に支持されたねじ軸形
工具（ラップバー）６のねじ溝に被加工ナット１のねじ
溝を螺合せしめて、そのラップバー６と被加工ナット１
とを相対回転させることにより、ナットのねじ溝をラッ
プ加工するものであり、例えば超大リードのボールねじ
ナットのように回転砥石によるねじ溝研削加工が不可能
なナットねじ溝を加工することができる。すなわち、ラ
ップバー６には回転自在で且つ軸方向に平行移動自在に
構成されたナット取付スリーブ３５が配設されており、
被加工ナット１はそのナット取付スリーブ３５に取付け
られる。取付けられた被加工ナット１は、エアシリンダ
１５のような押圧手段で軸方向に押圧されて、ナットね
じ溝のフランク面がラップバー６の外周面の凸条に押し
つけられる。ラップバー６の外周面にはラップ材として
ダイヤモンド等の砥粒が介在されるか又は電着されてお
り、そのラップバー６と被加工ナット１との相対回転に
より、両者を回転方向及び軸方向に相対運動せしめて被
加工ナットのねじ溝のフランク面をラップ加工する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のナットねじ溝の加工技術にあっては、良い加
工精度は得られるが、加工費用及び加工時間に関して次
のような問題点があった。 被加工ナット１とラップバー６との間に遊離砥粒を介
在させて加工する場合は、ナットのねじ溝と共にラップ
バーの外周面も同じく削られて形状が崩れるため、高価
なラップバーを大量に必要とする。

【０００４】一方、ラップバー６にメッキ等で砥粒を電
着してナットを加工するラップ加工の場合は、ラップバ
ー本体の形状崩れは少なくラップバーが繰り返し使用で
きるという利点がある。しかし、ラップ加工はラップバ
ー６の回転に伴い被加工ナット１が移動しながら加工さ
れるため、加工の周速を速くすることが困難で、このた
め砥粒の切れ刃の寿命を長くできない。そのため、１回
の電着によって加工できるナットの数が多くできず、ナ
ット１個当たりの電着工具費が高くなってしまう。

【０００５】ラップ加工は加工速度が遅いために、加
工時間が長くなってしまう。そこで本発明は、加工速度
の大きい電解加工と加工精度の良好なラップ加工とを組
み合わせた複合加工とすることにより、形状や面粗度等
の加工精度が良好で、しかも加工時間が速く、電着工具
費低廉なナットねじ溝の加工方法及び加工装置を提供す
ることを目的している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の第一の発明は、内面にねじ溝を有する被加工ナッ
トを該ねじ溝に遊嵌する螺旋状の凸条を設けたラップバ
ーに前記ねじ溝の面と前記凸条の面との間に隙間を保っ
て螺合させる工程と、当該隙間に電解液を介在させた状
態で前記ラップバーと前記被加工ナットとの間に電圧を
加えると共に前記ラップバーの回転に同期させて前記被
加工ナットを回転移動させることにより前記隙間を保ち
つつ電解加工を行う工程と、電解加工完了後前記ラップ
バーと前記被加工ナットとの間に加えた電圧を切ると共
にナットをラップバーに対して相対的に軸方向に変位さ
せ前記ナットのねじ溝を前記ラップバーの凸条に接触さ
せて前記ラップバーにより前記ナットのねじ溝をラップ
加工する工程とを含むナットねじ溝の加工方法である。

【０００７】また、本発明の第二の発明は、外周面に螺
旋状の凸条を有して両端を回転自在に支持され正逆に回
転駆動される長尺のラップバーと、前記ラップバーに螺
合される被加工ナットを回転自在に支持するブラケット
と、該ブラケットを前記ラップバーに沿って移動させる
手段と、前記ブラケットに支持された被加工ナットを回
転駆動させる手段と、前記ラップバーを陰極、前記被加
工ナットを陽極とし、ラップバーと被加工ナットとの間
に保たれた前記隙間に電解液を介在させ、両者間に直流
電圧を印加する手段と、前記ラップバーの回転に同期さ
せて前記被加工ナットを相対回転させると共に軸方向に
相対移動させるべく前記ブラケットを移動させる手段及
び被加工ナットを回転させる手段の駆動を予め設定され
た割合で制御しつつ前記ラップバーの螺旋状の凸条と前
記被加工ナットのねじ溝との間に微小の隙間を保って電
解加工する状態と前記ラップバーの螺旋状の凸条と前記
被加工ナットのねじ溝とを接触させてラップ加工する状
態とを経時的に切り換える制御手段とを備えたことを特
徴とするナットねじ溝の加工装置である。

【０００８】

【作用】砥粒を電着したラップバーを陰電極に用いて、
はじめに被加工ナットに対してねじ溝を電解加工するこ
とで、従来のラップ加工のみの場合に比し加工速度が大
幅に促進され、被加工ナットのねじ溝を電解加工で大部
分行った後、電極に用いたラップバーを用いてラップ加
工するものであるから、その電解加工中は砥粒の切れ刃
が被加工ナットに非接触のため切れ刃が傷むことがな
く、一回当たりの電着で多くの被加工ナットを加工で
き、ナット一個当たりの電着コストを低くでき、かつ従
来の加工精度を確保することができる。

【０００９】このように、本発明により、被加工ナット
に各種ねじ溝を高精度に且つ短時間に、低コストで加工
することができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１ないし図７は、本発明のナットねじ溝の加
工方法を実施するためのナットねじ溝加工装置の一実施
例の図で、ボールねじ用のボールナットを被加工ナット
とし、そのボールねじ溝（以下、単にボールねじ溝とい
う）をラップ加工するものである。被加工ナット１の内
周面には、ボールねじ溝が予め旋削加工で形成されてい
る。

【００１１】先ず、本実施例のナットねじ溝加工装置の
構成の概要を説明する。ベース２の上にスピンドル３が
配設されると共に、そのベース２に立設された垂直ベー
ス４の側面には、スピンドル３に対し距離を隔ててテー
ルストック５が配設されている。そして、スピンドル３
の回転センタ３ａとテールストック５の回転センタ５ａ
とに両端を支持されて、螺旋状の凸条を有する外周面に
ダイヤモンド砥粒が電着された長尺のラップバー６が装
着されている。スピンドル３は、ベルト電動機構７を介
して接続されているラップバー駆動モータ８により正方
向及び逆方向に回転駆動されるようになっている。

【００１２】また、垂直ベース４の壁面には、ラップバ
ー６に螺合される被加工ナット１を回転自在に支持する
ブラケット１１が、そのブラケット１１をラップバー６
に沿って平行に水平移動させるブラケット移動手段１２
を介して取付けられている。ブラケット１１には、回転
自在に支持した被加工ナット１を回転駆動させる手段１
３が搭載されている。

【００１３】垂直ベース４の壁面には、また、ラップバ
ー６の回転によりラップバーの軸方向に移動する被加工
ナット１の移動方向とは逆の方向に、前記ブラケット１
１を押圧する押圧力付与手段１５としてのエアシリンダ
が配設されている。このナットねじ溝の加工装置は、更
に、ラップバー６を陰極とし、被加工ナット１を陽極と
して、ラップバー６と被加工ナット１との間に保った隙
間に電解液を介在させて直流電圧を印加し被加工ナット
内面を電解加工する手段１６を備えている。

【００１４】本装置で前記電解加工する手段１６による
電解加工中は、ラップバー１の螺旋状の凸条と被加工ナ
ット１のねじ溝との間に短絡防止のために微小の隙間を
確保する必要がある。そのため、ラップバー６の回転に
同期させて被加工ナット１を相対回転させると共にラッ
プバー６の軸方向に相対移動させるべく、ブラケット移
動手段１２と被加工ナットを回転駆動させる手段１３と
を予め設定された割合で駆動制御する制御手段１７を備
え、ＮＣにより同期制御する。

【００１５】一方、上記電解加工する手段１６による電
解加工を一定時間行った後は、上記の同期制御を解除す
ると共に、ラップバー６により被加工ナット１のねじ溝
をラップ加工する。ラップ加工中は、ラップバー６の螺
旋状の凸条に被加工ナット１のねじ溝を接触させた状態
でラップ加工する。前記制御手段１７で、この電解加工
の状態とラップ加工の状態とを経時的に切り換える。

【００１６】以下、前記各手段の構成の詳細を説明す
る。ブラケット移動手段１２は、ラップバー６の回転中
心６ａに対して平行に垂直ベース４上に取付けられた二
本の案内レール２１ａ，２１ａとその案内レール上に移
動自在に跨架されたスライダ２１ｂとを有する一対の直
動案内２２と、二本の案内レール２１ａ，２１ａを跨い
で直動案内２２上に取付けられた移動テーブル２３と、
この移動テーブル２３の下面に固定されたボールねじナ
ット２４及び電磁クラッチ２５と、このボールねじナッ
ト２４が螺合されると共に垂直ベース４上にサポートユ
ニット２６，２６により回転自在に支持されたボールね
じ軸２７と、このボールねじ軸２７の一端側にカップリ
ング２８を介して連結された移動テーブル用モータ２９
とを備えている。ボールねじ軸２７とボールねじナット
２４との螺合は、電磁クラッチ２５により離接可能とさ
れている。ブラケット１１は、前記移動テーブル２３上
に電気絶縁体３０を介して固定されている。

【００１７】前記被加工ナット１を回転駆動させる手段
１３は、ブラケット１１に搭載されたナット回転駆動用
モータ３２と、そのモータ出力軸に歯車電動機構３３を
介して連結されると共に玉軸受３４を介してブラケット
１１に回転自在に支持された円筒状のナット取付軸３５
とを備えている。このナット取付軸３５は、前記ラップ
バーの回転中心６ａに対して同心度及び直角度をそれぞ
れ出した内周面３５ａ及び端面３５ｂを有しており、被
加工ナット１は予め基準面として仕上げ加工された外周
面及び端面を前記内周面３５ａ及び端面３５ｂにそれぞ
れ当接させてナット取付軸３５に嵌合して取付けられ
る。

【００１８】前記電解加工する手段１６は、ベース２上
に設置された電解槽３７と、この電解槽３７の電解液３
８内に浸漬されたラップバー６及び被加工ナット１にそ
れぞれブラシ３９を介して接続され、ラップバー６を陰
極とし被加工ナット１を陽極として電解加工するための
直流電源４０とを備えている。電解液３８としては硝酸
ナトリウムを使用している。なお、ラップバー６のテー
ルストック５に支持された端部は電解液３８中にある
が、他端側の端部はシール４１を介して電解槽３７の外
に突き出しスピンドル３に支持されている。

【００１９】次に、上記の構成を有するナットねじ溝の
加工装置を用いて、被加工ナット１のねじ溝を加工する
方法を述べる。最初の工程は、ラップバー６に被加工ナ
ット１を螺合させる工程である。これは、ブラケット１
１に回転自在に支持されている円筒状のナット取付軸３
５の内周面３５ａに被加工ナット１の外周面を嵌合して
取付けることにより行われる。これにより、被加工ナッ
ト１はラップバー６の回転中心６ａに対して同心度及び
直角度を出して取付けることができる。この場合、図５
に模式的に示すように、取付けた被加工ナット１の内面
のボールねじ溝１ａと、そのボールねじ溝１ａに螺合し
たラップバー外周の凸条６ｂとの間に、隙間Ｓが保たれ
る。

【００２０】次の工程は、前記隙間Ｓに電解液３８を介
在させた状態で、被加工ナット１のボールねじ溝１ａに
電解加工を施す工程である。上記のようにラップバー６
に螺合させた被加工ナット１は電解槽３７の電解液３８
内に浸漬される。直流電源４０をオンにして被加工ナッ
ト１とラップバー６との間に電圧を加える。同時に、制
御装置１７の指令で、ラップバー駆動モータ８を起動し
てラップバー６を回転させると共に、そのラップバー６
の回転に同期させて被加工ナット１を回転移動させるこ
とにより前記隙間Ｓを維持するべく、ブラケット移動手
段１２の移動テーブル用モータ２９とナット回転駆動手
段１３のナット回転駆動用モータ３２とを駆動し、被加
工ナット１の回転，ラップバー軸の軸線６ａに沿う方向
の移動，ラップバー６の回転の三軸のＮＣ制御を行う。
電解加工中、ラップバー駆動モータ８，移動テーブル用
モータ２９，ナット回転駆動用モータ３２の各モータを
正逆回転させて、電解槽３７内でラップバー１との間に
隙間Ｓを確保した状態で、被加工ナット１を図１の左右
方向に移動させる。これにより、被加工ナット１とラッ
プバー６との間の隙間Ｓには、常に新しい電解液３８が
供給される。この電解加工による被加工ナット１のボー
ルねじ溝１ａの加工は、ラップ加工よりも加工速度が速
く効率が良い。

【００２１】被加工ナット１のボールねじ溝１ａの加工
が仕上がる少し前で、電解加工を終了する。電解加工の
終了と同時に、制御装置１７は上記の三軸同期制御の解
除を指令し、且つ電磁クラッチ２５の開放とラップ加工
への切換を指令する。電磁クラッチ２５の解除により、
ブラケット移動手段１２のボールねじナット２４とボー
ルねじ軸２７との係合が開放されてブラケット１１がブ
ラケット移動手段１２から切り離され、ラップバー６に
沿い自由に移動可能な状態になる。この状態でラップバ
ー６の正逆回転を繰り返す。ナット回転駆動モータ３２
は停止させるか又はラップバー６の回転より遅い速度で
回転させる。これに応じて、被加工ナット１は非回転ま
たは低回転となり、ラップバー６の回転方向に応じて軸
中心６ａ沿いに左右移動を繰り返す。このとき、被加工
ナット１とラップバー６との間の隙間Ｓは消失し、ナッ
トの内面のボールねじ溝１ａとラップバー外周の凸条６
ｂとが噛み合って接触している。このように被加工ナッ
ト１が移動する時に、押圧力付与手段１５であるエアシ
リンダを動作させて、被加工ナット１にその移動方向と
は逆方向の押圧力Ｆを負荷する（図６，図７参照）。こ
れにより、被加工ナット１のフランク面１ｃが左右交互
にラップバー外周の凸条６ｂに押圧されてラップ加工さ
れる。

【００２２】かくして、電解加工とラップ加工を組み合
わせた効率的で且つ高精度のねじ溝加工が短時間で可能
になり、ラップ加工工具の寿命も延長できる。本装置を
用いて電解加工とラップ加工とを併用した場合と、従来
のラップ加工のみの場合とを例えば軸径３０ｍｍのナッ
トについて比較すると約１０倍の生産性の向上が可能と
なった。

【００２３】なお、上記実施例では、ラップ加工時に被
加工ナット１にその移動方向とは逆方向の押圧力Ｆを押
圧力付与手段１５により与えることにより、被加工ナッ
ト１のボールねじ溝１ａの左右のフランク面１ｃを交互
にラップ加工する例を示したが、押圧力Ｆは被加工ナッ
ト１の移動方向と同方向としても良い。また、ラップ加
工時の押圧力付与手段１５としてエアシリンダを用いた
ものを示したが、これに限らず、ブラケット移動手段１
２のボールねじナット２４とボールねじ軸２７とを係合
させた状態で、移動テーブル用モータ２９の回転を制御
することにより押圧力Ｆを負荷するようにしても良い。

【００２４】また、被加工ナット１のねじ溝としては、
円弧状でもゴシックアーチ状でも加工可能であり、また
角ねじ，台形ねじ等の加工にも好適に適用できる。

【００２５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の加工方
法によれば、螺旋状の凸条を有するラップバーに内面に
ボールねじ溝を有する被加工ナットを前記ボールねじ溝
と前記凸条との間に隙間を保って螺合させる工程と、当
該隙間に電解液を介在させた状態で前記ラップバーと前
記被加工ナットとの間に電圧を加えると共に前記ラップ
バーの回転に同期させて前記被加工ナットを回転移動さ
せることにより前記隙間を保ちつつ電解加工を行う工程
と、その後ナットをラップバーに対して相対的に軸方向
に変位させ前記ナットのボールねじ溝を前記ラップバー
の凸条に接触させて前記ラップバーにより前記ナットの
ねじ溝をラップ加工する工程とを含むナットねじ溝の加
工方法としたため、加工速度の速い電解加工で加工時間
を短縮し引き続いて仕上げラップ加工を行って良好な加
工精度を１チャックで確保できて、低コストで高精度の
ラップ加工が可能になった。

【００２６】また、本発明の加工装置によれば、外周面
に螺旋状の凸条を有して両端を回転自在に支持され正逆
に回転駆動される長尺のラップバーと、前記ラップバー
に螺合される被加工ナットを回転自在に支持するブラケ
ットと、該ブラケットを前記ラップバーに沿って移動さ
せる手段と、前記ブラケットに支持された被加工ナット
を回転駆動させる手段と、前記ラップバーを陰極、前記
被加工ナットを陽極とし、ラップバーと被加工ナットと
の間に保たれた前記隙間に電解液を介在させ、両者間に
直流電圧を印加し被加工ナット内面を電解加工する手段
と、前記ラップバーの回転に同期させて前記被加工ナッ
トを相対回転させると共に軸方向に相対移動させるべく
前記ブラケットを移動させる手段及び被加工ナットを回
転させる手段の駆動を予め設定された割合で制御しつつ
前記ラップバーの螺旋状の凸条と前記被加工ナットのね
じ溝との間に微小の隙間を保って電解加工する状態と前
記ラップバーの螺旋状の凸条と前記被加工ナットのねじ
溝とを接触させてラップ加工する状態とを経時的に切り
換える制御手段とを備えたものとしたため、超大リード
ねじ溝のような従来のねじ研削装置では加工不可能なナ
ットの加工時間の短縮がラップ加工の精度を維持したま
まで行え、しかもラップバーの砥粒電着コストの低減が
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のナットねじ溝の加工装置の一実施例の
平面図である。

【図２】図１に示すものの一部を切り欠いた正面図であ
る。

【図３】図２のIII −III 線断面図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】ナットねじ溝が電解加工されている状態を示す
作動説明図である。

【図６】ナットねじ溝の左フランク面がラップ加工され
ている状態を示す作動説明図である。

【図７】ナットねじ溝の右フランク面がラップ加工され
ている状態を示す作動説明図である。

【図８】従来のナットねじ溝の加工装置の一部を切り欠
いて示す平面図である。

【符号の説明】

１ 被加工ナット ６ ラップバー ６ｂ 突条 １１ ブラケット １２ ブラケット移動手段 １３ 被加工ナット回転駆動手段 １６ 電解加工手段 １７ 制御手段 ３８ 電解液

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内面にねじ溝を有する被加工ナットを該
   ねじ溝に遊嵌する螺旋状の凸条を設けたラップバーに前
   記ねじ溝の面と前記凸条の面との間に隙間を保って螺合
   させる工程と、当該隙間に電解液を介在させた状態で前
   記ラップバーと前記被加工ナットとの間に電圧を加える
   と共に前記ラップバーの回転に同期させて前記被加工ナ
   ットを回転移動させることにより前記隙間を保ちつつ電
   解加工を行う工程と、電解加工完了後前記ラップバーと
   前記被加工ナットとの間に加えた電圧を切ると共にナッ
   トをラップバーに対して相対的に軸方向に変位させ前記
   ナットのねじ溝を前記ラップバーの凸条に接触させて前
   記ラップバーにより前記ナットのねじ溝をラップ加工す
   る工程とを含むナットねじ溝の加工方法。
2. 【請求項２】 外周面に螺旋状の凸条を有して両端を回
   転自在に支持され正逆に回転駆動される長尺のラップバ
   ーと、前記ラップバーに螺合される被加工ナットを回転
   自在に支持するブラケットと、該ブラケットを前記ラッ
   プバーに沿って移動させる手段と、前記ブラケットに支
   持された被加工ナットを回転駆動させる手段と、前記ラ
   ップバーを陰極、前記被加工ナットを陽極とし、ラップ
   バーと被加工ナットとの間に保たれた前記隙間に電解液
   を介在させ、両者間に直流電圧を印加する手段と、前記
   ラップバーの回転に同期させて前記被加工ナットを相対
   回転させると共に軸方向に相対移動させるべく前記ブラ
   ケットを移動させる手段及び被加工ナットを回転させる
   手段の駆動を予め設定された割合で制御しつつ前記ラッ
   プバーの螺旋状の凸条と前記被加工ナットのねじ溝との
   間に微小の隙間を保って電解加工する状態と前記ラップ
   バーの螺旋状の凸条と前記被加工ナットのねじ溝とを接
   触させてラップ加工する状態とを経時的に切り換える制
   御手段とを備えたことを特徴とするナットねじ溝の加工
   装置。