JPH0811329B2 - 雌ねじの加工方法 - Google Patents

雌ねじの加工方法

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JPH0811329B2 JP63144987A JP14498788A JPH0811329B2 JP H0811329 B2 JPH0811329 B2 JP H0811329B2 JP 63144987 A JP63144987 A JP 63144987A JP 14498788 A JP14498788 A JP 14498788A JP H0811329 B2 JPH0811329 B2 JP H0811329B2
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    • B23G1/00Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
    • B23G1/36Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor by grinding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/06Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
    • B24B53/075Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels for workpieces having a grooved profile, e.g. gears, splined shafts, threads, worms
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    • Y10T409/300112Process

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工作機械特に研削盤で雌ねじを研削するとき
の雌ねじの加工方法に関する。
従来の技術 従来では雌ねじのリードを研削加工する場合、リード
角に応じて砥石軸を第10図のように傾斜させる必要があ
り、また砥石修正装置も同様に傾斜させる必要があるた
め、研削盤はこれ等を可能とするチルチング機構を有す
る専用ねじ研削盤が用いられていた。
発明が解決しようとする課題 しかしチルチング機構を有するねじ研削盤でも雌ねじ
研削の場合で小径深穴加工では砥石クイルと工作物とが
干渉し加工が不可能であった。また使用する砥石クイル
長さにより、砥石の中心高さが異なり、その都度上下位
置の調整が必要であった。さらにチルチング機構自体が
複雑であるため高価となるなど種々の問題点を有してい
た。 本発明はねじの諸元にもとづきNC装置によりシン
グルポイント砥石修正装置を用いて砥石形状を所望の形
状に形成し、加工時に工具軸心を傾斜させず小径深穴加
工をも可能とするねじ加工方法を得ることを目的として
いる。
上記目的を達成するために本発明の雌ねじ加工方法
は、内研砥石軸を工作物の雌ねじ穴内にねじ軸芯と平行
に配置し被工作物と内研砥石とを相対回転且つ軸及び軸
直角方向に相対移動させて雌ねじのねじ溝を加工する方
法であって、加工すべきねじの諸元にもとづき初期砥石
形状算出プログラムによって初期砥石径と、初期砥石巾
を算出して、ドレッシングを行う余裕のある大きさの砥
石を決定し、前記ねじの諸元の算出にした初期砥石デー
タとにもとづきドレッシングデータ算出プログラムによ
ってシングルポイントレッサによる砥石修正データを演
算し、この演算データにもとづき砥石軸と直角なNC駆動
の旋回軸端のL形ホルドに前記旋回軸に対し直角に向け
て設けたダイヤモンド工具先端が前記旋回軸の旋回で凹
孤を画く位置に位置調整された砥石修正装置の前記旋回
軸の回転及び砥石軸の軸方向移動をともにNC制御して砥
石をねじ軸を含む断面の谷形状に対応する山形に修正し
この修正砥石によって工作物軸に対し砥石軸を平行とし
て加工するものである。
作用 NC装置の演算部に研削すべき雌ねじの加工に必要な諸
元を入力しプログラムの実行により必要な砥石の直径,
砥石巾の大きさを表示し、さらに砥石修正データを演算
してメモリに記憶させ砥石修正軌跡図をデイスプレイに
表示し、このデータにもとづき砥石軸と直角のNC駆動の
旋回軸端のL形ホルダに旋回軸と直角方向に設けたジン
グルポイントのダイヤモンド工具先端を旋回時凹孤を画
く位置に調整した砥石修正装置の旋回軸の回転及び砥石
軸の軸方向送りを制御して砥石をねじ軸を含む断面の谷
形状に対応する山形に砥石を修正し砥石軸をねじ軸に平
行として軸方向にNC駆動で送るとともに切込みを与えて
ねじのリードに対応して送りねじを研削するものであ
る。
実施例 研削盤の要素を示す第1図、砥石修正装置を示す第2
図において、図示しないベッド上左側にX軸(切込)方
向に移動可能に載置された主軸下台1はその上に主軸台
2と主軸台の軸線と直角方向に砥石修正装置3が固設さ
れたサーボモータ4で回転されるX軸送りねじ5で移動
制御される。主軸台2はチャック6を先端に嵌着し後端
がサーボモータ7に連結されC軸回転される主軸8が軸
受によって回転可能に軸承される。砥石修正装置3はそ
の取付台9に後端がB軸旋回させるサーボモータ10と砥
石軸18に直角な旋回軸11が軸受で回転可能に軸承されて
いる。そして旋回軸11の先端には旋回軸11の軸心と直角
方向を向くダイヤモンド工具12を取付けたL形のダイヤ
モンドホルダ13がダイヤモンド工具と同方向に位置調整
可能に設けられている。そしてダイヤモンド工具先端が
旋回軸11の旋回により凹弧を画く位置に位置調整してお
くものである。さらにベッド上右側には主軸台2と対向
して、テーブル14がZ軸(主軸)方向に移動可能に載置
され、サーボモータ15で回転されるZ軸送りねじ16で移
動制御される。そしてテーブル上には高周波モータ17が
軸心をZ軸として固設され、その回転軸と一体の砥石ク
イル18端に砥石19が取付けられている。
砥石修正のためシステムプログラムを第6図〜第8図
の流れ図にもとづき説明する。
ステップS1において、L:ねじのリード,R:ゴシックア
ーク半径,F:ゴシックアークオフセット値,Do:ボールね
じ径,G:干渉開始角等のねじ諸元パラメータを入力す
る。
ステップS2において初期砥石形状算出プログラムPR1
を実行する。すなわちステップS21においてステップS1
に入力したデータL,R,F,Do,Gのデータを取り込む。
ステップS22において リード角α=tan-1{L/(πDo)} ボールねじのボールの中心とねじ底との距離Dx 干渉限界角での直径D D=Do+2Dx Sin G D1Doの半径差XD XD=(D1−Do)/2 の演算により計算パラメータを算出する。
ステップS23において、通常の内面研削盤によって加
工するために砥石形状となるねじの軸直角断面の谷形状
を算出する。
N=Sinα/D+(π/L)Cosα τ=2MN の演算により軸直角断面ねじ軌跡極座標D,τを算出す
る。この算出は第4図,第5図を参照し第5図からEを
求める。
E=C1+C2 C1=M Sinα C2=B/tanγ=M Cosα/tan{tan-1(L/πD)} ={(MπD)/L}Cosα ∴E=M{Sinα+(πD/L)Cosα} 第4図からτを求める。Eは円弧であるから τ/(2π)=E/(πD) ∴τ=2E/D N=(Sinα)/D+(π/L)Cosαとするとき t=2M{(Sinα)/D+(π/L)Cosα} =2MNとなる。
ステップS24において Td=−(2M Sinα)/D2−{(XD+F)N} /(M+F) 但しTd=dτ/dθ Xd=1/2(Cosτ−DTdSinτ) Yd=1/2(Sinτ−DTdCosτ) 但しXd=dX/dD X=D/2・Cosτ Yd=dY/dD Y=D/2・Sinτ Td2=d2τ/dD2 でありQ1,Q2,Q3は以下のようである。
Q1=[−1/{2(M+F)}−(XD+F) /{2(M+F)}]・N Q2={(XD+F)/(M+F)}・(Sinα)/D2 Q3={4(M+F)Sinα}/D3 Td2=Q1+2Q2+Q3 Xd2=−(T2 Sinτ)/2−YdTd− (DTd2 Sinτ)/2 Yd2=(Td Cosτ)/2+XdTd+ (DTd2 Cosτ)/2 但し Xd2=d2X/dD2 Yd2=d2Y/dD2 の演算により(D,τ)における曲率半径ρを算出する。
ステップS25において、 軸直角断面ねじ軌跡の接線角度KT KT=tan-1{−(Xd/Yd)} 但しKT≧0 KT=tan-1{−(Xd/Yd)}+π 但しKT<0 ワーク中心と(D,τ),砥石中心と(D,τ)のなす角度
δは δ=KT−τ ワーク中心と砥石中心との距離Pは 初期砥石径Dmax,初期砥石幅Wmaxは Dmax=Do+2(Dx−P) Wmax=2Dx ステップS26において Dmax=初期砥石径 Wmax=初期砥石巾 をCRTへ出力して表示する。作業者はこの表示をみてそ
の値に適合したドレッシングを行う余裕のある大きさの
砥石を研削盤にとりつける。この出力表示売が終わると
PR1のサブルーチンが終了し、ステップS3に戻りPR2のプ
ログラムに進む。
すなわちステップS31において、ステップS1で入力さ
れたL,R,F,Do及びDmaxのデータを取り込む。
ステップS32において α=tan-1{L/(πDo)} P=Do/2+Dx−Dmax/2 の演算により計算パラメータの算出を行う。
ステップS33において、 ドレッシング軌跡の求めるポイント数J J=180 D1との比較変数Ds DS=10,000に初期設定データを決める。
ステップS34において、 2軸制御(ドレッサB軸回転角 θ2,X2)のとき θ(J),X2(J) 3軸制御(ドレッサB軸回転角 θ3,X3,Z3)のとき θ(J),X3(J),Z3(J) で配列の宣言をする。
ステップS35において I=0〜JまでJ回の演算を繰り換す。
ステップS36において D=Do+2Dx Cos{(πI)/(2J)} XD=(1/2)(D−Do) N=(Sinα)/D+(π/L)・Cosα τ=2MN の演算によりステップS23と同様に軸直角断面ねじ軌跡
極座標(D,τ)を算出する。
ステップS37において Td=−{(2M Sinα)/D2}−(XD+F) N/(M+F) Xd=(1/2)(Cosτ−DTdSinτ) Yd=(1/2)(Sinτ−DTdCosτ) KT=tan-1(−Xd/Yd) 但しKT≧0 KT=tan-1(−Xd/Yd)+π 但しKT<0 δ=KT−τ の演算よりワーク中心と(D,τ),砥石中心と(D,τ)
とのなす角度δを算出する。
ステップS38において、 算出式の切換えフラグFL=1かを判断する。但し第9
図において(a)〜(b)ではFL=0、(b)〜(c)
ではFL=1である。
NOであればステツプS39において W=(τ−ε)・L/2π の演算により(a)〜(b)間の砥石座標を算出する。
但し(b)点は第9図(a)〜(b)の算出式で砥石径
D1が最小のポイントである。
ステップS40において、D1>Dsかを判断する。YESであ
ればステップS41においてFL=1であるから次のステッ
プS42に移行する。ステップS38でYESであれば同様にス
テップS42に移行する。
ステップS42において Q1=[−1/{2(M+F)}−(XD+F)2/ {2(M+F)}]・N Q2={(XD+F)/(M+F)}・(Sinα/D2) Q3={4(M+F)Sinα}/D3 Td2=Q1+2Q2+Q3 Xd2=−(T2 Sinτ)/2−YdTd− (DTd2 Sinτ)/2 Yd2=(Td Cosτ)/2+XdTd+ (DTd2 Cosτ)/2 の演算により(D,τ)における曲率半径ρを算出する。
ステップS43において D1=2ρε =tan-1・{ρSinδ/{(D/2)−ρCosδ} W=(τ−ε)L/2π の演算により第9図(b)〜(c)間の砥石座標を算出
する。ステップS44に移行する。
ステップS40でNOであればステップS45において、DS
D1であるからステップS44に移行する。
ステップS44において X3(I)=1/2・(Dmax−D1) Z3(I)=W θ(I)=tan-1(X3/Z3) の演算により3軸制御座標を算出する。
ステップS46において の演算により2軸制御座標を算出する。
ステップS47において、X3>Dxかを判断しNOであれば
I=I+IとしステップS35に移行する。YESであればC
点に達したとしてPR2のザブルーチンが終了し次のステ
ップS4に移行する。
ステップS4において、算出したデータの2軸制御では
ドレッサB軸回転軸のデータθとX軸のデータX2及び
3軸制御ではX軸のデータX3,Z軸のデータZ3,ドレッサ
B軸回転角のデータθメモリ内へストアする。
ステップS5においてドレッシング軌跡図をデイスプレ
イに出力する。
ステップS6において作業者がCRT画面に出力されたド
レス軌跡図をみて間違いないかを確認しOKであれば砥石
修正を開始する。
NOであればステップS1に戻り以下のステップを繰り換
す。
効果 砥石軸と直角なNC駆動の旋回軸(B軸)の回端のL形
ホルダに前記旋回軸に対して直角に向けたシングルポイ
ントダイヤモンド工具をNCでB軸旋回させるとともに砥
石軸の軸方向移動をNC制御させるようになしたので、砥
石を傾斜させる機構が不要で機械構造が単純化され一般
のNC工作機械においてもNC装置へねじ諸元を入力するの
みによりドレッシングデータが導け砥石曲面のプロフィ
ルを形成する面倒で複雑なプログラムが簡略化され、ね
じ諸元の変更によりねじ形状の変更が柔軟に対処でき容
易に変換のみでねじのリード加工が可能となる効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図はNC研削盤の駆動系統説明図、第2図はドレッサ
部の説明図、第3図は本発明の雌ねじ研削状態説明図、
第4図,第5図は軸直角断面ねじ軌跡極座標説明図、第
6図は砥石修正のシステムプログラムの流れ図、第7図
は初期砥石形状算出プログラムの流れ図、第8図はドレ
ッシングデータ算出プログラムの流れ図、第9図は砥石
の輪郭線を示す図、第10図は従来の雌ねじ研削状態説明
図である。 1……切込台、2……主軸台 3……砥石修正装置、8……主軸 14……テーブル、17……内研軸ユニット 19……砥石
フロントページの続き (72)発明者 西本 卓史 愛知県名古屋市北区辻町1丁目32番地 株 式会社大隈鐵工所内 (56)参考文献 特開 昭61−109612(JP,A) 特開 昭62−148101(JP,A) 特公 昭60−13767(JP,B2) 特公 昭63−22950(JP,B2) 実公 昭63−10917(JP,Y2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内研砥石軸を工作物の雌ねじ穴内にねじ軸
    芯と平行に配置し被工作物と内研砥石と相対回転且つ軸
    及び軸直角方向に相対移動させて雌ねじのねじ溝を加工
    する方法であって、加工すべきねじの諸元にもとづき初
    期砥石形状算出プログラムによって初期砥石径と、初期
    砥石巾を算出して、ドレッシングを行う余裕のある大き
    さの砥石をを決定し、前記ねじの諸元と算出した初期砥
    石データとにもとづきドレッシングデータ算出プログラ
    ムによってシングルポイントドレッサによる砥石修正デ
    ータを演算し、この演算データにもとづき砥石軸と直角
    なNC駆動の旋回軸端のL形ホルダに前記旋回軸に対し直
    角に向けて設けたダイヤモンド工具先端が前記旋回軸の
    旋回で凹孤を画く位置に位置調整された砥石修正装置の
    前記旋回軸の回転及び砥石軸の横方向移動をともにNC制
    御して砥石をねじ軸を含む断面の谷形状に対応する山形
    に修正しこの修正砥石によって工作物軸に対し砥石軸を
    平行として加工することを特徴とする雌ねじの加工方
    法。
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