JPH0747259B2

JPH0747259B2 - 円筒形工作物の円形研削方法および装置

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Publication number: JPH0747259B2
Application number: JP18644991A
Authority: JP
Inventors: シユテフアン・ブロッチ
Original assignee: AGATOON AG MAS FAB
Current assignee: AGATOON AG MAS FAB
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: CH682380A5; JPH0584649A; EP0474586A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒形工作物を円形研
削するための方法（プロセス）およびこの方法を実施す
るための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円筒形工作物に同心シャンクを研削形成
する場合、ＤＩＮ８５８９による先行技術の円形研削方
法を使用することができる。一つの方法、すなわちいわ
ゆる長手方向−周辺型円形研削方法では、工作物がチッ
プの間またはコレット内に保持される。回転する円筒砥
石車の外周面は反対方向に回転する工作物の方へ向いて
いる。工作物の研削は工作物の軸方向に砥石車を移動さ
せることにより生じる。他の方法、すなわちいわゆる長
手方向−側方型円形研削方法では、工作物がコレットに
保持され、回転させられる。円筒または円板状砥石車は
その前面が工作物の方へ向いている。工作物の研削は、
工作物の軸方向に変位した回転する砥石ディスクによっ
て生じる。この第２の方法では、砥石車と工作物が互い
に直角に回転する。

【０００３】更に、一つの加工操作で所定の同心シャン
クを円筒形工作物に研削形成できるようにするために、
特殊な形状をした砥石車の加工外周面を設けることが知
られている。この研削方法は漸進的な研削と呼ばれる。
例えば、２個のチップの間に保持された工作物の漸進的
な研削のための装置は、ドイツ連邦共和国特許第３８１
７４５３号明細書に開示されている。この特許は工作物
の円形研削のための方法と装置に関する。この場合、回
転する砥石車の第１の創成面は工作物の長手軸線に対し
て角度をなして延び、工作物の長手軸線方向に動かされ
るときに、工作物の主たる研削をもたらす。細い第２の
創成面は工作物の長手軸線に対して平行に延び、第１創
成面に隣接し、最終寸法に研削する働きをする。漸進的
な研削の利点は速い研削速度が達成されることにある。

【０００４】上述のすべての方法の欠点は、長さ−直径
の比が大きな工作物の場合、工作物に半径方向に作用す
る力が発生することにより、工作物が曲がる危険がある
ことである。例えば、チップの間に保持された工作物で
は、砥石車が工作物の中心に接近すればするほど、大き
な曲げモーメントが生じる。工作物がコレットに保持さ
れる場合には、砥石車がコレットから一層離れているの
で、曲げの危険が大きい。研削速度の最大値は工作物に
合わせなければならない。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許第３８４３０５６号
明細書には、砥石車の主たる研削面を次のように形成す
ることが開示されている。すなわち、工作物の長手軸線
に対して直角に位置し、実質的に軸方向の力のみが工作
物に加えられ、半径方向応力による工作物の熱の発生と
曲げが最小となるように形成することが開示されてい
る。しかし、このように形成された主研削面では研削速
度が低下する。

【０００６】円筒形工作物に同心シャンクを研削形成す
ることは、チップを持たない円形研削機械で実施され
た。砥石車は調節車に対して側方へずれている。調節車
の向かい側に、押圧ローラが配置され、この押圧ローラ
は支持面上に工作物を保持し、調節車に対して工作物を
押しつける働きをする。工作物の半径方向に砥石車をゆ
っくり前進させることにより、同心シャンクが研削形成
される。最大シャンク長さと最小シャンク径は、発生す
る半径方向の力によって制限される。この方法の他の欠
点は、砥石車が少なくとも研削形成されるシャンクと同
じ幅でなければならず、そして研削速度が漸進的な研削
と比べて遅いことである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、非常
に大きな長さ−直径比の円筒形工作物に同心シャンクを
研削形成することができ、研削時に工作物に作用する半
径方向の力がマイナスの働きをせず、研削形成されるシ
ャンクの長さが実質的に工作物の長さによって決まり、
極端に小さな直径のシャンクでさえも簡単かつ経済的に
形成することができる、円形研削、特に漸進的な研削の
ための方法と装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、方法の発明
にあっては、工作物の主たる研削のための第１創成面
と、この第１創成面に隣接し、工作物軸線に対して平行
に延びる仕上げ研削のための第２創成面とを有する砥石
車が、工作物の長手軸線の方向に工作物と相対的に前進
させられ、心なし研削のための機械において、調節車に
対向する砥石車が調節車に対して側方へずらされ、かつ
工作物の研削量によって調節車に抗して半径方向へ調節
され、加工される工作物が工作物支持部材上に置かれ、
それによって回転させられ、回転工作物が回転砥石車に
抗して軸方向に前進させられることによって達成され
る。

【０００９】更に、前記目的は、装置に発明にあって
は、心なし研削の機械において、調節車の向かい側に配
置された砥石車が調節車に対して側方にずらされ、工作
物支持部材に載せられた加工すべき工作物を調節車に対
して押しつけるための少なくとも１個のローラが、調節
車の外周面の範囲において調節車に向かい合うよう取付
けられ、工作物を砥石車の方へ軸方向に前進させるため
の手段が設けられていることによって達成される。

【００１０】本発明の他の有利な構成は、特許請求の範
囲に記載してある。

【００１１】

【実施例】次に、図を参照して実施例に基づいて本発明
による方法（プロセス）と本発明による装置を詳しく説
明する。

【００１２】図１は本発明による方法を実施するための
心なし円形研削機械の重要な部分を示している。１は円
筒形の工作物である。この工作物に同心のシャンク１４
が研削される。２は砥石車であり、工作物の主たる研削
（擦り減り）のための第１の創成面３を有する。この第
１創成面に隣接して、研削仕上げを行うための第２の創
成面４が設けられている。第１の創成面３は前端面１０
によって画成され、第２の創成面４は後端面１１によっ
て画成されている。砥石車は象徴的に示した長手軸線１
７上に回転可能に取付けられている。第１の創成面３は
通常は、砥石車に関して傾斜した真直ぐな母線を有する
（図２の２３参照）。しかしながら、真っ直ぐな母線の
代わりに、第１の研削面３がほぼ弧状の形をした母線を
備えていると（図２の２３′参照）、本発明の方法によ
って、研削速度が増大することが証明された。第２の創
成面４は工作物の長手軸線７に対してほぼ平行に延びて
いる。研削の前に、砥石車２は通常は半径方向に調節さ
れ、それによって漸進的（累進的）研削で実際に行われ
ているように、シャンク１４の正確な最終寸法が１回の
研削加工で達成される。

【００１３】５は調節車である。この調節車は軸１６に
回転可能に取付けられている。この軸は象徴的に示さ
れ、他のものと協働して工作物１を回転させる働きをす
る。円筒形に形成された調節車は前端面１２と後端面１
３によって画成された外周面８を有する。本発明による
方法を実施するために、砥石車２ − 心なし円形研削
のために調節車５の向かい側に配置されている −
は、調節車５に対してオフセットしてある（ずらしてあ
る）。このオフセットの量は次のように選択されてい
る。すなわち、図示例では、砥石車２の前端面１０がほ
ぼ、調節車５の後端面１３の範囲に位置するように選択
されている。換言するとこれは、装置の軸方向に見て、
砥石車２の創成面３，４が調節車５の外周面８にほぼ隣
接していることを意味する。工作物１は工作物支持部材
６に置かれている。この工作物支持部材は図示していな
い方法で少なくとも垂直方向に調節可能である。押圧ロ
ーラ９は工作物支持部材６に載っている工作物１を調節
車５に対して押しつける。押圧ローラ９は調節車５の反
対側に取付けられている。それによって、工作物１は回
転調節車５によって回転させられる。工作物１と同心の
シャンク１４は好ましくは、回転砥石車２に抗して長手
軸線方向（矢印方向）７に工作物１を前進させることに
より、１回の研削加工で形成される。前進運動の発生に
ついて次に詳しく説明する。

【００１４】工作物は、工作物支持部材６上のその保持
力と、調節車５と押圧ローラ９の間の保持力が保証され
ている限りは、砥石車２に抗して前進させることが可能
である。従って、工作物の端部がいつ調節車５の範囲に
達するかを測定するために、砥石車２から最も離れた、
調節車５の端面１２の範囲に接触要素１５を設けること
が有益である。接触要素１５によって、研削加工を中断
する信号を発生させることができる。接触要素１５はい
ろいろな態様で実施可能である。一つの例は光バリヤ
（光学式通過センサ）を使用することである。研削中研
削速度が速い場合には、それに対応して工作物を好まし
くは冷却液によって確実に冷却しなければならないが、
光バリヤを汚す危険が非常に大きい。従って、接触要素
として、圧力に反応する空気圧要素を使用することが有
利であることが判った。空気圧要素１５が工作物１の表
面の近くに配置されると、例えば空気を図示の出口から
吹き出すことにより、動圧が発生する。この動圧は、工
作物１の表面がもはや空気圧要素の前に位置しなくなる
や否や、低下する。圧力低下は数値で表され、図示して
いない制御装置に伝えられる。

【００１５】図２は図１の装置の平面図である。この場
合、砥石車２と調節車５はその半分だけ、すなわち長手
軸線１７または１６までが示してある。この平面図から
判るように、調節車軸線１６、砥石車軸線１７および押
圧ローラ９の軸線２０は工作物１の長手軸線に対して平
行に延びている。２２は、接触要素１５の出口から放出
された空気の流れを象徴的に示している。２３は、砥石
車２の第１創成面の母線を示している。この母線は真っ
直ぐに延び、工作物の長手軸線７に対して角度をなして
いる。２３′は既に述べたように、砥石車２の第１創成
面３の母線の特に有利な実施形を示している。このよう
なほぼ弧状の母線２３′によって、非常に高速の研削を
行うことができる。

【００１６】図３と図４は、いかにして工作物１の前進
運動を行うかを象徴的に示している。図３では、調節車
５の長手軸線１６が約0.5 〜３°の角度１９だけ垂直方
向に傾斜していることによって達成される。その際、調
節車５は上記の角度だけ工作物１の長手軸線に対して垂
直方向に傾斜した回転軸線１６′回りに回転する。１８
は調節車の回転方向を示している。

【００１７】調節車５の代わりに、押圧ローラ９が工作
物の長手軸線７に対して平行な押圧ローラ軸線２０に対
して、0.5 〜３°の角度２１だけ垂直方向に傾斜してい
ることによっても、同じ前進運動が達成可能である。そ
の際、押圧ローラ９は垂直方向に偏向した軸線２０′の
回りに回転する。

【００１８】工作物の軸方向前進速度は、調節ローラ５
の傾斜角度１９または押圧ローラ９の傾斜角度２１の大
きさによって、および調節車５の回転速度によって決ま
る。

【００１９】図５と図６は、本明細書の冒頭で引用した
技術水準による研削装置を示す図である。図５はＤＩＮ
８５８９によるいわゆる長手方向−側方型円形研削を示
している。一方の側に同心シャンク２８が研削成形され
る工作物２６は、その他方の側でコレットに掴持されて
いる。工作物の長手軸線に対して直角に回転する砥石車
２７は、回転する工作物２６に逆らって図示の矢印の方
向に前進しようとする。３０は工作物２６を保持する個
所と砥石車が接触する個所との間の自由長さを示してい
る。工作物２６に対して半径方向と軸方向に作用する、
研削の結果生じる力により、破線２９で示すように、工
作物は曲がり、最後には破壊される。自由長さ３０が長
くなればなるほど、あるいは工作物の長さと直径の比が
大きくなればなるほど、曲がる危険または破壊される危
険は大きくなる。研削加工の結果工作物２６に作用する
上述の力は実質的に、砥石車の前進速度と研削量に依存
する。その結果、工作物の寸法に依存して、最大研削速
度で加工を行うことはできない。更に、同心シャンクの
精度、長さおよび最小直径が制限される。

【００２０】同じことがＤＩＮ８５８９のいわゆる長手
方向−周辺型円形研削においても認められる。図６に、
この研削のための装置を示す。２個のチップ３２の間に
回転可能に保持された工作物３４に、同心シャンク３６
が研削形成される。砥石車の回転軸線は工作物の長手軸
線に対して平行である。回転砥石はチップ３３に取付け
られた工作物から出発して、チップ３２の方向に前進さ
せられる。半径方向と軸方向の力が工作物に作用する。
半径方向の力の結果として、曲げモーメントが工作物３
４に発生する。この曲げモーメントが大きくなればなる
ほど、砥石車３５は工作物の中心に接近する。工作物は
曲がる傾向を示す。この図から、同心シャンクの研削が
実質的に工作物と形成されるシャンクの寸法、砥石車の
前進速度および研削量に依存することが判る。

【００２１】この二つの装置において工作物に作用する
比較的に大きな曲げモーメントは、工作物に付加的な熱
を発生させる。

【００２２】上記と比較して、図７と図８は本発明によ
る有利な方法を明示している。研削加工全体の間、工作
物支持部材６、調節車５、押圧ローラ９および砥石車２
の相互配置に全く変化が生じない。また、工作物１に対
して常に同じ軸方向と半径方向の力が作用する。ただ、
研削形成されるシャンクが短いか長い１４′の違いだけ
である。砥石車２と調節車５の間の隙間４０は研削加工
全体を通して一定である。シャンク１４，１４′の長さ
は実際は工作物１の長さによってのみ制限される。要求
される量まで前進手段によって砥石車に逆らって前進で
きるよう、工作物の長さが機械の大きさに依存して選択
される。この前進手段は調節車５または押圧ローラ９で
ある。図示していないが、研削形成されるシャンク１
４，１４不から最も離れた工作物１の端部で作用する前
進手段によって前進を支持することが考えられる。

【００２３】更に、シャンク１４，１４′の既に加工さ
れた領域には実質的にもはや力が作用しない。

【００２４】本発明による方法と本発明による装置を用
いた研削試験により、工作物１の初期直径と同心シャン
ク１４の研削される直径との間で、非常に大きな直径比
が可能であることが判明した。１回の加工操作で、１０
０分の数ミリメートルまでの直径の薄いシャンクが研削
される。研削形成される同心シャンクの長さは工作物の
長さによってのみ制限される。研削中の力の比は、研削
の開始から研削の終了まで一定である。工作物は簡単な
方法で負荷および負荷解除可能である。極端に大きな長
さ−直径の比を有する工作物の或る典型的な研削加工に
関して、他の技術水準の方法は同様の研削速度を達成す
ることができない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法と装
置は、非常に大きな長さ−直径比の円筒形工作物に、直
径が１００分の数ミリメータの非常に小さい同心シャン
クを研削形成することができる。すなわち、研削形成さ
れるシャンクの長さが実質的に工作物の長さによって決
まり、極端に小さな直径のシャンクでさえも簡単かつ経
済的に形成することができる。更に、研削時に工作物に
作用する半径方向の力がマイナスの働きをせず、曲げを
生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】心なし円形研削機械の、本発明にとって重要な
部分の配置を示す斜視図である。

【図２】図１の配置の平面図である。

【図３】工作物の前進がどのようにして生じるかを示す
斜視図である。

【図４】工作物の前進がどのようにして生じるかを示す
斜視図である。

【図５】技術水準による先行技術研削装置を示す図であ
る。

【図６】技術水準による先行技術研削装置を示す図であ
る。

【図７】本発明による研削装置の対応する図である。

【図８】本発明による研削装置の対応する図である。

【符号の説明】

１工作物２砥石車３第１創成面４第２創成面５調節車６工作物支持部材８外周面９ローラ１０砥石車の前端面１２調節車の端面１３調節車の後端面１５接触要素１６調節車の軸線１７砥石車の軸線２０ローラの軸線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作物の主たる研削のための第１創成面
（３）と、この第１創成面に隣接し、工作物軸線に対し
て平行に延びる仕上げ研削のための第２創成面（４）と
を有する砥石車（２）が、工作物（１）の長手軸線の方
向に工作物と相対的に前進させられ、心なし研削のため
の機械において、調節車（５）に対向する砥石車（２）
が調節車（５）に対して側方へずらされ、かつ工作物の
研削量によって調節車（５）に抗して半径方向へ調節さ
れ、加工される工作物（１）が工作物支持部材（６）上
に置かれ、それによって回転させられ、回転工作物
（１）が回転砥石車（２）に抗して軸方向に前進させら
れることを特徴とする円筒形工作物（１）の円形研削方
法。
【請求項２】工作物（１）の軸方向前進運動が、工作
物（１）を調節車（５）に押しつけるための調節車
（５）の配置またはローラ（９）の配置によって達成さ
れることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】砥石車（２）から最も離れた工作物の端
部の前進運動が、調節車（５）の範囲で測定され、研削
プロセスを中断するための信号が発せられることを特徴
とする請求項１の方法。
【請求項４】工作物の最終寸法が１回の研削で達成で
きるように、砥石車（１）が半径方向に調節されること
を特徴とする請求項１の方法。
【請求項５】心なし研削の機械において、調節車
（５）の向かい側に配置された砥石車（２）が調節車
（５）に対して側方にずらされ、工作物支持部材（６）
に載せられた加工すべき工作物（１）を調節車（５）に
対して押しつけるための少なくとも１個のローラ（９）
が、調節車（５）の外周面（８）の範囲において調節車
に向かい合うよう取付けられ、工作物（１）を砥石車
（２）の方へ軸方向に前進させるための手段（５，９）
が設けられていることを特徴とする請求項１の方法を実
施するための装置。
【請求項６】砥石車（２）を調節車（５）に対して側
方へずらすことにより、砥石車（２）の前端面（１０）
が調節車（５）の後端面（１３）の軸方向範囲内に位置
決めされていることを特徴とする請求項５の装置。
【請求項７】工作物（１）を前進させるための手段が
調節車（５）であり、この調節車の軸線（１６）が工作
物の長手軸線（７）に対して垂直方向に傾斜しているこ
とを特徴とする請求項５の装置。
【請求項８】工作物（１）を前進させるための手段が
押圧ローラ（９）であり、この押圧ローラの軸線（２
０）が工作物の長手軸線（７）に対して垂直方向に傾斜
していることを特徴とする請求項５の装置。
【請求項９】調節車（５）の範囲に位置する工作物端
部を測定するための接触要素（１５）が設けられている
ことを特徴とするた請求項５の装置。
【請求項１０】接触要素（１５）が光バリヤまたは動
圧を検査する空気圧要素であることを特徴とする請求項
９の装置。
【請求項１１】接触要素が砥石車（２）から最も離れ
た調節車（５）の端面の範囲にかつ工作物の表面の近く
に配置されていることを特徴とする請求項９の装置。
【請求項１２】砥石車（２）の第１創成面（３）が、
砥石車軸線（１７）に対して傾斜している真っ直ぐな母
線またはほぼ弧状の母線を有することを特徴とする請求
項５の装置。