JPH0796406A - 加工品旋削装置及び部品形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼入れした機械加工してない加工品を、機械
加工する旋削装置を提供することにある。 【構成】 非回転センタ１８，２６の形状により、機械
加工作業において振れを減らすように最大量の半径方向
保持力を加えながら、回転する加工品１２及び非回転セ
ンタの間の摩擦を減らすように加工品１２を支えるのに
使う力を一層弱くすることができる。非回転センタを経
て潤滑剤を供給し、摩擦をさらに減らし、及び／又はこ
の目的で各非回転センタの外面４２に減摩コーティング
を施す。焼入れ部品の機械加工はＣＮＣ装置により制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に機械加工しよう
とする部品を支えるように非回転位置決めセンタを持つ
旋盤を使い部品を機械加工する方法に関する。ことに本
発明は、機械加工部品の心振れを減らすように非回転位
置決めセンタに取付ける焼入れ部品を機械加工する方法
及び装置に関する。

【０００２】広範囲の種類の機械部品は初めに機械加工
してない形状の鋼又は類似の材料から鍛造する。次いで
この鍛造部品は使用のための最終形状に機械加工する。
通常部品は、その有用寿命とその果たす機能とを延ばす
ように部品の焼入れのための熱処理を加えるのに先だつ
て機械加工を行う。これ等の場合に、従来は、初めに鍛
造し機械加工してない状態で円すい形中心穴をあけてい
た。この中心穴は、この部品を旋盤の位置決めセンタに
取付けるように工具センタを受入れる。次いで位置決め
センタは通常部品の回転のために高い速度で回転する。
これに次いで部品の費用を減らすように、機械加工して
ない部品を、位置決めセンタを受入れる円すい形中心穴
を形成するように鍛造した、引続く機械加工時に、加工
部品に極めて正確に公差を保持することは、部品の中心
穴が不完全に機械加工し又は鍛造してあるのでむずかし
いことが分っている。この場合機械加工処理で旋削する
ときに部品の振れ（ｒｕｎｏｕｔ）を生ずる。機械加工
処理の精度を高め機械加工しようとする部品の取付けに
使う不完全な円すい形中心穴の障害を除くようにするの
に、種々の方法及び構造が提案されている。とくに中心
穴の構造により未加工の部品をこの中心穴に生ずるゆが
みに対し調整することができる。

【０００３】部品に鍛造し又は機械加工した中心穴の構
造により高い精度の機械加工を容易にするが、部品自体
の機械加工に使う旋盤は仕上がりの加工部品の承認でき
ないほどの不正確の原因になることが分っている。典型
的には旋盤は、軸受セット内で回転する回りセンタを含
む。これ等の回りセンタは、加工品を軸線のまわりに回
転するように支え加工品に固定して軸線のまわりに駆動
し加工品を回転する。このような回りセンタは、精密に
機械加工した部品に回転する旋盤センタを支える軸受セ
ットにより生ずる過度の心振れの原因になる。これ等の
心振れ誤差は、旋盤の連続使用により増し旋盤センタを
支える軸受が絶えず摩耗する。たとえば或る時限にわた
り旋盤を使用した後、生ずる最低量の振れは約０．００
２ないし０．００３であることが分った。ハイポイドギ
ャセットのような複合の機械加工部品では、仕上がり加
工部品の公差をたとえば０．００１に保持することが望
ましい。典型的には最終部品の製造には、材料の焼入れ
のために熱処理を行う未処理の鍛造部品の機械加工を含
む。熱処理に続いて部品のひずみ取りにより、とくに加
工部品の初めの心振れが所要の公差より大きい場合に所
望のひずみ取りの代り部品にさらに心振れを伴う曲がり
を生ずる。

【０００４】又機械加工処理に次いで加工部品を熱処理
する工程は許容できない部品品質を生ずる付加的誤差を
招くことが分っている。従ってこのような誤差を防ぐよ
うに機械加工に先だつて部品の熱処理又は焼入れを行う
ことが望ましい。通常焼入れ処理を行った後、旋盤で焼
入れ部品に機械加工するツーリングが得られないので部
品の仕上げ加工に研削盤による研削を必要とした。旋盤
に使用する際にセラミック材又はキュービック窒化ほう
素切削工具（ｃｕｂｉｃ ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ
ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌ）のような工具の開発によ
つて、焼入れ部品を適宜に旋削することができる。焼入
れ部品の旋削は、硬い部品の研削に比べて費用を減ら
し、従って前記したような生ずる振れ（ｒｕｎｏｕｔ）
に伴う問題を解決できる場合に望ましい。

【０００５】

【発明の開示】前記した所に基づいて、本発明は、心振
れ誤差を最小にして機械加工部品を作る旋盤について述
べる。又焼入れ加工品を旋削処理で機械加工する方法に
ついて述べる。本装置は、加工品を軸線に沿って支える
１対の非回転センタ又は止まりセンタを備えている。こ
れ等のセンタは所定の湾曲外面を形成してある。この外
面の一部は、加工品の端部に形成した中央くぼみに所定
のようにして衝突し大きい半径方向保持力を加えしかも
摩擦熱を減らす。各センタを貫いて通路が鼻部に延びて
いる。この鼻部を経て潤滑材を通し摩擦熱をさらに減ら
す。或いは各センタに減摩コーティングを設けてもよ
い。本装置はさらに加工品をその機械加工ができるよう
に所定の速度で回転する手段を備えている。

【０００６】又所定の材料から加工品を形成する工程を
含む、機械加工処理により部品を形成する方法について
述べる。この加工品は中心を持つ２つの端部を備え各端
部に特殊の形状の機械加工してないくぼみを設けてあ
る。これ等のくぼみは、旋盤の非回転工具センタを受入
れる。加工品は次いで、焼入れ処理を行い旋盤の位置決
めセンタにそのくぼみを介して取付ける。次いで加工品
は非回転工具センタで軸線のまわりに所定の速度で回転
し、仕上がり部品を作るように機械加工を行う。

【０００７】本発明の目的及び特徴を添付図面について
詳細に説明する。

【０００８】

【実施例】図１及び２には加工品（ｗｏｒｋｐｉｅｃ
ｅ）１２を機械加工する旋盤１０を例示してある。加工
品１２は鍛造又はその他の適当な方法により作る。加工
品１２は、所望の硬さに材料焼入れするための熱処理を
受けた鋼から形成するが、又焼入れしてない部品でもよ
い。旋盤１０は一般に、位置決めセンタ１８のまわりに
位置させた外側軸駆動ピン１６のように加工品を駆動す
る手段を取付けた主軸台１４を備えている。本装置はさ
らに異なる寸法の加工品１２に適応するように焼入れし
た通路２４内で移動する軸線方向に可動な往復台２２に
取付けた心押し台２０を備えている。別の位置決めセン
タ２６は心押し台２０に支えられ、センタ１８及び心押
し台２０の間に加工品を取付けるのにセンタ１８を使
う。停止工具位置決め装置２８は、加工品１２を高速で
回転しながら切削工具（図示してない）を使い加工品１
２を機械加工するのに使う。

【０００９】加工品１２を高精度で機械加工し所定の公
差内で仕上がり部品を形成するには、加工部品の心振れ
を著しく減らすように特別の構造を持つセンタ１８，２
６に取付ける。駆動ピン１６は、部品を回転するように
加工品１２に形成した駆動穴３０にはまり、又はその他
適当な駆動体を設けてもよい。加工品１２はさらにその
端部にセンタ穴３２を設けてある。各センタ１８，２６
は、それぞれ穴３２内に位置させ加工品を支える。加工
品１２に形成した中心穴３２は、所定の半径を備えた側
壁又はまっすぐな側壁を持ち又は３個所のローブ付きの
形状を備えている。各センタ１８，２６は普通の等級の
炭素鋼から形成され、加工品１２に形成したくぼみ３２
内に挿入したときに加工品１２に所定量の半径方向保持
力を加える。

【００１０】位置決めセンタ１８，２６は、機械加工処
理中に加工品と一緒には回転しないで固定され加工品１
２を回転する支持体となる止まりセンタとして形成す
る。加工品１２を通常１０００ｒｐｍを越える高い速度
で回転する際には、旋盤１０に止まりセンタを使うのに
各加工品センタ穴３２及び止まりセンタ１８，２６の間
の摩擦を減らして各止まりセンタ１８，２６の摩擦圧接
を防ぐ必要がある。回りセンタを持つ旋盤に通常使うセ
ンタは、加工品の標準の円すい形くぼみにはまるように
する。この場合くぼみは６０゜の傾斜角を持つ。止まり
センタ１８，２６の使用時には、外面の形状は、過熱又
は摩擦圧接を防ぎながら加工品の心振れを減らすのに重
要であることが分った。図３に示すように止まりセンタ
１８又は止まりセンタ２６は、円筒形柄部分４０と外面
４２とを形成してある。外面４２は、３０゜ないし５０
゜の範囲の夾角を持ちこの場合４０゜の夾角によりよい
成績が得られる。センタ１８又はセンタ２６を部品の中
心穴内に位置決めすることは図５に示してある。この形
状の接触角は、加工品に大きい半径方向保持力を加え、
全条件のもとで加工品のセンタの真のランニング整合を
保持することにより軸線方向の心振れを減らす。このよ
うにして接触面４２を形成すると又、加工品を一層弱い
力で支えて加工品の回転時に生ずる摩擦熱を減らすこと
ができる。図５に明らかなように６０゜ないし７５゜で
６７゜を好適とする夾角を持つくぼみ内のセンタ１８又
はセンタ２６の接触により機械加工の際の軸線方向心振
れを最少にするように部品を支えながら摩擦熱が著しく
減る。このセンタにより旋盤の心押し台に最小の支持力
を加え、１６０ないし２００ｌｂ程度のわずかな力で良
好な成績が得られる。

【００１１】この位置決めセンタの構造により、センタ
と部品の穴との間に潤滑を行わないですぐれた成績が得
られる。しかし摩擦熱をさらに減らすには潤滑が望まし
い。図３に明らかなようにセンタは、このセンタの本体
を貫いて延び鼻部部分４４に通ずる中心通路４６を備え
てもよい。通路４６は、潤滑材の供給源に結合してあ
る。この潤滑材はセンタ１８，２６間の部品の中心穴内
に導入され、この供給源により潤滑材をセンタの接触面
４２に送る。

【００１２】１変型ではセンタ１８又はセンタ２６は図
４に示すように硬い減摩コーティング４８を設けてあ
る。コーティング４８は、使用する加工品の種類によっ
て任意所望の厚さにすればよく、任意普通のコーティン
グ法により表面に形成すればよい。硫化チタン又は硫化
モリ（ｍｏｌｙ ｓｕｌｆｉｄｅ）コーティングが減摩
コーティング４８として適当であり、又非回転センタだ
け又は前記したように潤滑材を組合わせたときの摩擦熱
をさらに減らすのに使ってもよい。

【００１３】焼入れ加工品の機械加工法は、最終用途に
従って選定した材料から未加工の加工品を形成する工程
を含む。駆動ピニオンに対して通常使う材料の例にはＳ
ＡＥ８６２０鋼がある。機械加工してない加工品は初め
に２つの端部を持つように鍛造する。各端部は、米国特
許第５，１３５，８１０号明細書に示すように３個所の
ローブ部分を持つ穴のような中心穴を持つ。各中心穴は
旋盤の非回転位置決めセンタを受入れる。加工品は、等
温大気焼なまし処理のような焼なまし処理を随時行う。
このような処理では、加工品は所定の時限にわたり臨界
温度以上に上げて保持する。次いでこの加工品は分解天
然ガスのような保護ふん囲気内で臨界温度以下に急冷す
る。部品の焼きなまし又は単純な鍛造後に、この部品
は、軽度の機械加工を行い各図面に示した歯車のような
部品に対しては歯切りを行う。本発明の方法及び装置
は、ロックウエルＣ５０より硬い硬度を持つ焼入れ部品
を機械加工するのにとくに有用である。この部品は熱処
理を行う。この熱処理では、この部品を臨界温度以上に
ふたたび上げ次いで適当な液体中でよく知られているよ
うにして急冷する。この焼入れ加工品は旋盤のセンタに
その中心穴を介して取付け、この加工品が非回転センタ
に対して回転できるようにする。この加工品は次いで中
心軸線のまわりに所定の速度で回転して機械加工し仕上
がり部品を形成する。

【００１４】前記の方法では加工品は、機械加工に先だ
つて焼入れすることにより、この加工品を機械加工する
のにセラミック又はキュービック窒化ほう素切削工具の
使用を必要とする。図６に示すように旋盤の１例では１
個又は複数個のバイトホルダ５０を備えている。各ホル
ダ５０は、部品１２を機械加工する１個又は複数個の工
具を取付けてある。たとえばバイトホルダ５０は、図示
のように部品１２に対して機械加工位置では接触してな
い第１の工具５４を備えている。操作時にはバイトホル
ダ５０は、部品を機械加工するように加工品１２に対し
て所定の位置に持来す。バイトホルダ５０の制御と共に
バイトホルダ５０に位置させた工具の制御は、コンピュ
ータ数値制御（ＣＮＣ）により行うのがよい。旋盤１０
と協働してＣＮＣ装置を使用すると、機械加工処理にお
いて繰返し性のある正確な結果が得られる。位置決めセ
ンタに対する潤滑は又旋盤で自動的に制御する。

【００１５】加工品１２は、前記したような止まりセン
タ１８，２６を介し適切な位置で整合状態に保持する。
加工品１２は、非回転センタ１８，２６加工品１２に衝
合し加工品を高速度で駆動する外側駆動装置６０により
回転する。旋盤１０に使用されるＣＮＣ及び改良された
止まりセンタ１８，２６の使用により焼入れ部品を心振
れを著しく減らして機械加工し最終の機械加工部品を特
定の公差で又高い精度で形成することができる。たとえ
ば非回転の止まりセンタにより心振れを無期限に０．０
００２ｉｎ以下に保持することができる。止まりセンタ
の使用により回りセンタと協働して使う軸受セットの摩
耗に伴う問題を防ぎこのような精度を旋盤の長期の使用
にわたり保つことができる。焼入れ部品の機械加工によ
り、研削処理等に対し機械加工部品の製造の際の費用を
低減できる。

【００１６】ハイポイドギヤのような特定の加工品の機
械加工について述べたが前記した方法及び装置は、任意
の焼入れ部品の機械加工又は心振れの減小が重要な場合
に有利であるのはもちろんである。以上本発明の好適な
実施例について述べたが本発明はなおその精神を逸脱し
ないで種々の変化変型を行うことができるのはもちろん
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例による側面図である。

【図２】図１に示した位置決めセンタ及び加工品を拡大
して一部を軸断により示す側面図である。

【図３】本発明による位置決めセンタの側面図である。

【図４】図３の変型による位置決めセンタの側面図であ
る。

【図５】加工品の中心くぼみ内に位置させた本発明位置
決めセンタの側面図である。

【図６】図１の旋盤の拡大平面図である。

【符号の説明】

１０ 旋削装置（旋盤） １２ 加工品 １６ 回転手段（駆動ピン） １８ 非回転センタ ２６ 非回転センタ ４２ 外面

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仕上がり部品を形成するように加工品を
   機械加工する加工品旋削装置において、 前記加工品を軸線に沿って支える１対の非回転センタ
   と、 前記加工品の機械加工ができるように、この加工品を所
   定の速度で回転させる回転手段と、を備え、 前記非回転センタに、前記加工品に所定の方式で形成し
   たくぼみにはまる前記非回転センタの一部分を越えて湾
   曲した外面を形成し、この外面が前記くぼみに所定の方
   式で接触し、前記外面と前記くぼみとの間の摩擦熱を減
   らすように、３０゜ないし５０゜の夾角を、前記外面が
   備えた加工品旋削装置。
2. 【請求項２】 前記各センタに潤滑材供給源を結合した
   貫通路を設け、この通路を経て所定量の潤滑材を通し前
   記くぼみに接触する前記外面の部分を潤滑してこれ等両
   者間の摩擦を減らすようにした請求項１の加工品旋削装
   置。
3. 【請求項３】 前記くぼみに接触する前記外面の部分に
   減摩材料から成るコーティングを設けた請求項１の加工
   品旋削装置。
4. 【請求項４】 前記非回転センタの外面を約４０゜の夾
   角を持つように形成した請求項１の加工品旋削装置。
5. 【請求項５】 少なくとも１個の工具を協働させた少な
   くとも１個のバイトホルダを備え、前記の少なくとも１
   個のバイトホルダ及び少なくとも１個の工具を加工品に
   対しその機械加工のために作動位置に可動にし、前記の
   バイトホルダ及び工具の運動の制御を数値制御により行
   うようにした請求項１の加工品旋削装置。
6. 【請求項６】 機械加工処理により部品を形成する部品
   形成方法において、（ａ）旋盤の非回転工具センタを受
   入れるようにそれぞれ機械加工してないくぼみを持つ２
   つの端部を備えた加工品を所定の材料で形成する段階
   と、（ｂ）前記加工品に焼入れ処理を行うことにより、
   前記材料を所定の程度に焼入れする段階と、（ｃ）前記
   各非回転工具センタに対して回転できるように、前記加
   工品を前記各くぼみを介して前記各非回転工具センタに
   取付ける段階と、（ｄ）前記加工品を軸線のまわりに所
   定の速度で回転する段階と、（ｅ）前記加工品を仕上が
   り部品を形成するように機械加工する段階と、を包含す
   る部品形成方法。
7. 【請求項７】 前記加工品を鍛造処理により形成し、前
   記各くぼみを前記加工品の各端部に鍛造する請求項６の
   部品形成方法。
8. 【請求項８】 前記非回転工具センタを経てこれ等のセ
   ンタに支えた前記加工品の回転中に潤滑材を供給し前記
   非回転工具センタ及び加工してないくぼみの間の摩擦を
   減らすようにする段階をさらに包含する請求項６の部品
   形成方法。
9. 【請求項９】 前記各非回転工具センタ減摩手段でコー
   ティングを行い、前記非回転工具センタ及びくぼみの間
   の摩擦を、これ等に支えた前記加工品の回転中に減らす
   ようにする段階をさらに包含する請求項６の部品形成方
   法。
10. 【請求項１０】 前記加工品の機械加工する段階を、数
    値制御工作機械により行う請求項６の部品形成方法。