JPH10509661A

JPH10509661A - 硬化した工作物を仕上げ加工するための方法及び装置

Info

Publication number: JPH10509661A
Application number: JP8519501A
Authority: JP
Inventors: ギュンターバッハ; ハインツナウマン
Original assignee: コメートプレツィジオーンスヴェルクツォイゲローベルトブロイニングゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-12-16
Publication date: 1998-09-22
Also published as: DE19546863A1; EP0799109A1; ATE181008T1; DE59506187D1; US6039634A; WO1996019317A1; ES2133846T3; EP0799109B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、回転対称な工作物の表面を仕上げ加工するための方法及び装置に関する。本発明によれば、許容寸法差を考慮せずに予め加工され硬化した工作物の仕上げ加工は、研削機において工作物の１回の締め付け固定で２回のステップで行われる。まず、許容寸法差の大部分はハードターニングにより加工され、残りの小部分に対しては仕上げ寸法になるまで研削される。

Description

【発明の詳細な説明】硬化した工作物を仕上げ加工するための方法及び装置本発明は、硬化した工作物を仕上げ加工するための方法及び装置に関するものである。鋼から成る工作物は、硬化していない状態で回転、穿孔及び（または）フライス削りにより規則的に予加工される。硬化の際に生じる寸法変化及び歪みを修正するため、予加工の際に工作物に許容寸法差が与えられる。この許容寸法差は、次の仕上げ加工の際に、工作物が硬化している状態で削られる。従って穴を内面研削する場合には、研削工具は片持ち式に支持されて突出している研削スピンドルによって、スピンドル軸線のまわりに回転している工作物の穴のなかに挿入され、穴内部において研削工具の回転軸線に対して横方向に、加工される穴壁のほうへ送られる。この送り位置において研削工具は軸線方向に振動変位せしめられ、これに対して垂直な送り方向において送り寸法にもたらされる。この場合送りは、仕上げ寸法になるまで往復台で行われる。同様のことは、工作物の外面研削または平面研削に対してもいえる。この場合の送り運動は、常に表面に対して垂直な方向に仕上げ寸法になるまで行われ、これに平行に振動運動が行われる。運動の経過は通常数値制御される。研削工程は非常に時間を要するものであり、よってコスト高である。特に、比較的小さな穴径での内面研削の場合そうである。この点に鑑みて本発明は、硬化した工作物を仕上げ加工する際に時間をかなり節約できる、冒頭で述べた種類の方法及び装置を改良することを課題とする。上記課題を達成するため、請求項１及び８に記載の構成が提案される。本発明の有利な構成及び変形実施形態は、従属項から明らかである。本発明による解決法の思想は、ハードターニング（Ｈａｒｔｄｒｅｈｅｎ）により許容寸法差のかなりの部分を、研削によるよりも非常に短時間で削り取ることができること、精度及び表面品質に関し要求が高い個所においてのみ、研削により残りの小部分を削り取ることにより仕上げを行うことにある。これを達成するため、本発明によれば、研削過程の前に研削工具を回転工具に交換して、この回転工具を、工具スピンドル及び（または）加工されるべき工作物表面に関し同軸状に整列する位置にもたらし、工作物スピンドル軸線に対して整列する軸線のまわりに回転させ、許容寸法差の一部分を削り取る回転加工を実施しながら、軸線方向へ工作物のほうへ送ることが提案される。この場合重要なことは、ハードターニングと研削とを工作物の同一締め付け状態で行うことである。研削工具と回転工具は、それぞれの工具軸線及び工作物スピンドルに対して垂直な共通の切換え軸線のまわりに回転せしめられ、その際選択的に工作物スピンドルの方向へ向けられるのが合目的である。本発明の有利な実施形態によれば、工作物スピンドルの回転駆動は回転加工中に遮断される。移動質量が比較的大きく、工作物に伝達される切削力が小さいため、回転加工中に工作物スピンドルを非制動状態に維持することができ、回転方向に難なくゆっくり連行させることができる。しかし基本的には、回転加工中に工作物スピンドルを制動し、または簡単な手段で回転しないようにしてもよい。逆に、回転工具を位置固定して、工作物を適当に構成したスピンドル駆動部で迅速に回転させるようにしてもよい。本発明によれば、精度及び表面品質に対する要求の程度に応じて、硬化した鋼から成る工作物の場合、許容寸法差の７０％ないし９０％をハードターニングで削り取り、残りの３０％ないし１０％だけが研削により削り取られる。ハードターニングの場合、研削の場合よりもほぼ１０倍の速さで削り取りが行われることを考えると、締め付け固定及び測定のような他の工程を考慮して、仕上げ加工時のサイクル時間を半分以上短縮させることができる。本発明による方法の他の構成によれば、回転工具の切削半径は回転過程中に調整される。これにより、ハードターニング時に複雑な輪郭を工作物に形成させることができ、続く研削過程においては、工作物の重要な個所で高品質、高精度が得られる。本発明による方法を実施するための装置の場合、予め加工され硬化した工作物を収容するための、原動機で駆動される工作物スピンドルと、工作物スピンドルに対して相対的に移動可能なスピンドルヘッドとを有し、スピンドルヘッドが、研削工具を収容するための、原動機で駆動される少なくとも一つの研削スピンドルを有している装置において、研削スピンドルは、工作スピンドルと軸線方向に整列可能であり、または工作物スピンドルに締め付け固定される工作物の回転対称面と軸線方向に整列可能であり、且つ工作物スピンドル軸線のまわりに回転可能な回転工具を備え付け可能である。本発明による装置は、多スピンドルヘッドを備えた既存の研削機に後付けでき、通常研削過程では必要でない、多スピンドルのスピンドルストック部に対する整列的指向及び位置決めを研削機に提供する。多スピンドルヘッドの整列位置は、研削機の備え付けのＮＣ制御装置で固持され、回転工具を担持する研削スピンドルを選択回転させると呼び出される。この目的のため、多スピンドルヘッドは、工作物スピンドルに対して垂直な切換え軸線のまわりに回転可能なリボルバーヘッドとして形成されているのが有利である。リボルバーヘッドは、ＮＣ制御される十字走行型往復台上に配置してよい。この場合回転工具は、内面ハードターニングまたは外面ハードターニングを行うための刃を備えた穿孔棒として形成される。回転工具は、輪郭を加工するために、ハードターニングカッターのための付加的なＮＣ軸としての位置調整駆動部を備えた面削り回転ヘッドまたは穿孔回転ヘッドとして構成されていてよい。工作物スピンドルを担持しているスピンドルストック部を、リボルバーヘッドの切換え軸線に対して平行な軸のまわりに位置調整可能に構成すれば、本発明による装置の適用範囲を拡大することができる。次に、本発明を図面に簡略に示した実施形態を用いて詳細に説明する。添付の図面は、研削回転工具用の横置き型多スピンドルリボルバーヘッドを備えた研削機の斜視図である。図面に図示した研削機は、大体において、研削機ベッド１０と、工作物スピンドル１４を備えたスピンドルストック部１２と、鉛直方向に切換え軸線３８を備えた多スピンドルリボルバーヘッド１６と、スピンドルストック部１２とリボルバーヘッド１６との間に位置するようにベッド１０に配置される目直し装置１８から構成されている。スピンドルストック部１２は、矢印２０の方向に横へ移動可能に、且つ鉛直軸線のまわりに矢印２２の方向へ位置調整可能にベッド１０上に配置されている。工作物スピンドル１４には加工されるべき工作物２４を備えさせることができ、工作物スピンドル１４は、駆動モータ２６によりスピンドルストック部１２内で矢印２８の方向に、水平方向のスピンドル軸線３０のまわりに回転可能に支持されている。図示した実施形態の場合、リボルバーヘッド１６は４個のスピンドルユニット３２を有しており、スピンドルユニット３２にはそれぞれ駆動装置と、それぞれ一つの工具３６'，３６''，３６'''，３６^IVを収容するための駆動される研削スピンドル３４とが組み込まれている。研削スピンドル３４を越えて突出して片持ち式に支持されている工具は、それぞれ平面研削心棒３６'、内面研削心棒３６''、内面ハードターニング用穿孔棒３６'''、外面ハードターニング用穿孔棒３６^IVである。個々の工具の選択は、リボルバーヘッド１６を切換え軸線３８のまわりに矢印４０の方向に回転させることにより行う。さらにリボルバーヘッド１６は、十字走行型往復台４２を介して矢印４２及び４６の方向にベッド１０の横方向及び縦方向に移動させることができる。工作物２４は、予め加工されて硬化している回転対称な鋼部品で、中心の穴４８と、平面５０と、筒状の側面５２とを備えている。仕上げ加工の際、穴４８の壁の許容寸法差が内側回転工具３６'''を用いて仕上げ寸法のほぼ８０％まで削り取られる。次に外側回転工具３６^IVを用いて側面５２の領域における許容寸法差が仕上げ寸法のほぼ８０％まで削り取られる。これらの回転工程の場合、該当する工具３６'''、３６^IVは図示していないＮＣ制御装置を介してスピンドル３４が工作物スピンドル軸線３０と整列するように制御され、工作物スピンドル１４の駆動モータ２６は停止せしめられる。次の仕上げの際には、まず内面研削心棒３６''を選択することにより、穴４８の内壁が仕上げ寸法にもたらされ、次に平面研削心棒３６’の選択により平面５０が加工される。研削心棒３６’及び（または）３６''の研削体は、研削過程の前に目直し装置１８を用いて測定され、事前に生じていた摩耗を補正して後調整及び（または）後処理される。総括すると以下のようになる。本発明は、回転対称な工作物表面を仕上げ加工するための方法及び装置に関する。本発明によれば、許容寸法差を考慮せずに予め加工され硬化した工作物の仕上げ加工は、研削機において工作物の１回の締め付け固定で２回のステップで行われる。まず、許容寸法差の大部分はハードターニングにより加工され、残りの小部分に対しては仕上げ寸法になるまで研削される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１２月１２日【補正内容】請求の範囲１．回転対称な工作物の表面を仕上げ加工するための方法において、許容寸法差を考慮せずに予め加工され硬化した工作物（２４）を、研削機の回転駆動される工作物スピンドル（１４）に締め付け固定し、次に、工作物スピンドル（１４）及び（または）加工されるべき回転対称な工作物表面に対して可変に偏心する工具軸線のまわりに回転し、工作物表面に対して横方向に位置調整可能で、且つ工作物表面に平行に振動しながら変位可能な研削工具（３６'，３６''）を用いて、工作物（２４）を、許容寸法差の一部を削り取りながら加工し、そして研削過程の前に前記研削工具（３６'，３６''）を、内面ハードターニング用の刃または外面ハードターニング用の刃を備えた穿孔棒として形成された回転工具（３６ '''，３６^IV）に交換して、この回転工具（３６'''，３６^IV）を、工作物スピンドル（１４）及び（または）加工されるべき回転対称な工作物表面に対して同軸に整列する位置へもたらし、工作物スピンドル軸線（３０）に対して整列する軸線のまわりに回転させ、且つ許容寸法差の一部を削り取る回転加工を実施しながら工作物（２４）の方向に軸線方向へ送ることを特徴とする方法。２．回転加工中に工作物スピンドル（１４）の回転駆動を切ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。３．回転加工中に工作物スピンドル（１４）を、制動せずに回転工具（３６''' ，３６^IV）の回転方向に連行させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。４．工作物スピンドル（１４）を回転加工中に制動させ、或いは回転方向にブロックすることを特徴とする、請求項２に記載の方法。５．研削工具（３６'，３６''）と回転工具（３６'''，３６^IV）を、それぞれの工具軸線及び工作物スピンドル軸線（３０）に対して垂直な共通の切換え軸線（３８）のまわりに回転させ、その際選択的に工作物スピンドル（１４）の方向に指向させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。６．回転工具（３６'''，３６^IV）の切削半径を回転過程中に調整することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。７．工作物（２４）が硬化鋼から成る場合、許容寸法差の７０％ないし９０％をハードターニングにより削り、残りを研削により削ることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。８．回転対称な工作物表面を仕上げ加工するための装置において、予め加工され硬化した工作物（２４）を収容するための、原動機で駆動される工作物スピンドル（１４）と、工作物スピンドル（１４）に対して相対的に移動可能なスピンドルヘッド（１６）とを有し、スピンドルヘッド（１６）が、研削工具（３６'，３６''）を収容するための、原動機で駆動される少なくとも一つの研削スピンドル（３４）を有し、研削スピンドル（３４）が、工作スピンドル（１４）と軸線方向に整列可能であり、または工作物スピンドル（１４）に締め付け固定される工作物（２４）の回転対称面と軸線方向に整列可能であり、且つ工作物スピンドル軸線のまわりに回転可能な回転工具（３６'''，３６^IV）を備え付け可能であり、回転工具（３６'''，３６^IV）は、内面ハードターニング用の刃または外面ハードターニング用の刃を備えた穿孔棒として形成されていることを特徴とする装置。９．スピンドルヘッドが、原動機で駆動される少なくとも二つの研削スピンドル（３４）を備えた多スピンドルヘッド（１６）として構成され、二つの研削スピンドル（３４）のうち少なくとも一つの研削スピンドル（３４）に回転工具（３６'''，３６^IV）を備え付け可能であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。１０．駆動される工具スピンドル（３４）に回転工具（３６'''，３６^IV）を備え付けた場合、駆動原動機（２６）を停止可能であり、または工作物スピンドル（１４）から切り離し可能であることを特徴とする、請求項８または９に記載の装置。１１．工作物スピンドル（１４）が、ブレーキまたは回転遮断部を有していることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。１２．多スピンドルヘッドが、工作物スピンドル（１４）に対して垂直な切換え軸線（３８）のまわりに回転可能なリボルバーヘッド（１６）として形成されていることを特徴とする、請求項８から１１までのいずれか一つに記載の装置。１３．スピンドルヘッド（１６）が、十字走行型往復台（４２）上に配置されていることを特徴とする、請求項８から１２までのいずれか一つに記載の装置。１４．工作物スピンドル（１４）を担持しているスピンドルストック部（１２）が、リボルバーヘッド（１６）の切換え軸線（３８）に平行な軸線のまわりに（矢印２２）位置調整可能であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。１５．回転工具が、半径方向に位置調整可能な刃を備えた面削り回転ヘッドまたは穿孔回転ヘッドとして構成されていることを特徴とする、請求項８から１４までのいずれか一つに記載の装置。

Claims

【特許請求の範囲】１．回転対称な工作物の表面を仕上げ加工するための方法において、許容寸法差を考慮せずに予め加工され硬化した工作物（２４）を、研削機の回転駆動される工作物スピンドル（１４）に締め付け固定し、次に、工作物スピンドル（１４）及び（または）加工されるべき回転対称な工作物表面に対して可変に偏心する工具軸線のまわりに回転し、工作物表面に対して横方向に位置調整可能で、且つ工作物表面に平行に振動しながら変位可能な研削工具（３６'，３６''）を用いて、工作物（２４）を、許容寸法差の一部を削り取りながら加工し、そして研削過程の前に前記研削工具（３６'，３６''）を回転工具（３６'''，３６^IV）に交換してこの回転工具（３６'''，３６^IV）を、工作物スピンドル（１４）及び（または）加工されるベき回転対称な工作物表面に対して同軸に整列する位置へもたらし、工作物スピンドル軸線（３０）に対して整列する軸線のまわりに回転させ、且つ許容寸法差の一部を削り取る回転加工を実施しながら工作物（２４）の方向に軸線方向へ送ることを特徴とする方法。２．回転加工中に工作物スピンドル（１４）の回転駆動を切ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。３．回転加工中に工作物スピンドル（１４）を、制動せずに回転工具（３６''' ，３６^IV）の回転方向に連行させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。４．工作物スピンドル（１４）を回転加工中に制動させ、或いは回転方向にブロックすることを特徴とする、請求項２に記載の方法。５．研削工具（３６'，３６''）と回転工具（３６'''，３６^IV）を、それぞれの工具軸線及び工作物スピンドル軸線（３０）に対して垂直な共通の切換え軸線（３８）のまわりに回転させ、その際選択的に工作物スピンドル（１４）の方向に指向させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。６．回転工具（３６'''，３６^IV）の切削半径を回転過程中に調整することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。７．工作物（２４）が硬化鋼から成る場合、許容寸法差の７０％ないし９０％をハードターニングにより削り、残りを研削により削ることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。８．回転対称な工作物表面を仕上げ加工するための装置において、予め加工され硬化した工作物（２４）を収容するための、原動機で駆動される工作物スピンドル（１４）と、工作物スピンドル（１４）に対して相対的に移動可能なスピンドルヘッド（１６）とを有し、スピンドルヘッド（１６）が、研削工具（３６'，３６''）を収容するための、原動機で駆動される少なくとも一つの研削スピンドル（３４）を有し、研削スピンドル（３４）が、工作スピンドル（１４）と軸線方向に整列可能であり、または工作物スピンドル（１４）に締め付け固定される工作物（２４）の回転対称面と軸線方向に整列可能であり、且つ工作物スピンドル軸線のまわりに回転可能な回転工具（３６'''，３６^IV）を備え付け可能であることを特徴とする装置。９．スピンドルヘッドが、原動機で駆動される少なくとも二つの研削スピンドル（３４）を備えた多スピンドルヘッド（１６）として構成され、二つの研削スピンドル（３４）のうち少なくとも一つの研削スピンドル（３４）に回転工具（３６'''，３６^IV）を備え付け可能であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。１０．駆動される工具スピンドル（３４）に回転工具（３６'''，３６^IV）を備え付けた場合、駆動原動機（２６）を停止可能であり、または工作物スピンドル（１４）から切り離し可能であることを特徴とする、請求項８または９に記載の装置。１１．工作物スピンドル（１４）が、ブレーキまたは回転遮断部を有していることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。１２．多スピンドルヘッドが、工作物スピンドル（１４）に対して垂直な切換え軸線（３８）のまわりに回転可能なリボルバーヘッド（１６）として形成されていることを特徴とする、請求項８から１１までのいずれか一つに記載の装置。１３．スピンドルヘッド（１６）が、十字走行型往復台（４２）上に配置されていることを特徴とする、請求項８から１２までのいずれか一つに記載の装置。１４．工作物スピンドル（１４）を担持しているスピンドルストック部（１２）が、リボルバーヘッド（１６）の切換え軸線（３８）に平行な軸線のまわりに（矢印２２）位置調整可能であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。１５．回転工具（３６'''，３６^IV）が、内面ハードターニングまたは外面ハードターニング用の刃を備えた穿孔棒として構成されていることを特徴とする、請求項８から１４までのいずれか一つに記載の装置。１６．回転工具が、半径方向に位置調整可能な刃を備えた面削り回転ヘッドまたは穿孔回転ヘッドとして構成されていることを特徴とする、請求項８から１５までのいずれか一つに記載の装置。