JPS5843209B2 - 螺旋溝の研削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、棒状をなす被研削物の外周面に一定リードの
螺旋溝を研削する方法に関し、特に被研削物の 部にか
げるリードの精度向上を企図したものである。

近年、高能率且つ高精度な溝の研削法としてクリープフ
ィード研削法力；普及しつつある。

これは、旧来の溝の研削法と比較してその切り込み量を
数十〜数百倍とする一方、逆に送り送度を数十心数百分
の−として研削を進める方法であり、見掛は上の削除率
（単位時間当りの削除量）を従来のものと同程度として
切り込み量と送り速度との組み合わせを変えただけのも
のである。

しかし、これにより研削現象自体が能率面及び精度面で
有利となることが知られて釦り、その理由の一つとして
旧来の研削法ではその作業状態を表わす第１図に示すよ
うに、被研削物１に対して砥石２の切り込み量を多くて
も数十マイクロメートル程度しか与えなかったため、研
削初期から中期にかげては砥石２の一部しか被研削物１
と接触せず、能率面で無駄があると共に砥石２の部分的
な摩耗により研削面の精度が低下する虞れがあったが、
クリープフィード研削法ではその作業状態を表わす第２
図に示すように、被研削物１に対して砥石２の切り込み
量を一度にその研削代に相当する数ミリメートル与えて
一工程で加工するため、被研削物１と砥石２との非接触
個所がなくなり、能率面で有利であると共に砥石２の均
一な摩耗により研削面の精度を高く維持できる等の点が
挙げられる。

ところでこのクリープフィード研削法によって例えばね
じ圧縮機のロータを加工する場合、その作業原理を表わ
す第３図に示すように、あらかじめ螺旋溝３が形成され
た棒状をなす被研削物１に対して所定のリード角で砥石
２を切り込んだのち、この被研削物１を回転させな力；
らその軸方向であるＸ矢印方向に移動し、被研削物１の
外周に形成された螺旋溝３を仕上げ研削して行くように
なっている。

この場合、被研削物１の端部の研削初期及び研削末期に
訃ける被研削物１と砥石２との接触部分は図中、ノツチ
ングで示すような形状となって釦り、りＯ被研削物１の
中央部寄りの凸部１ａの方が端部寄りの凸部１ｂの方よ
りも砥石２の左右両側面２ａ、２ｂに負荷する研削分力
が大きくなって砥石２がその軸方向であるＺ矢印方向に
たわみ変形を起こし、被研削物１の両端部で大きなリー
ド誤差を発生する虞があったが、これは旧来の研削法で
行なってもほぼ同じである。

本発明は、このような棒材の外周に一定リードの螺旋溝
を刻設する場合、この棒材の両端部に訃けるリードの精
度が中央部のリードの精度よりも悪化していた従来の研
削方法の欠点を解消し、棒材両端部に釦けるリードの精
度を向上させ得る研削方法を提供することを目的とする
ものであるが、この目的を遠戚する本発明の螺旋溝の研
削方法にかかる構成は、棒状をなす被研削物の外周面に
一定リードの螺旋溝を研削するに際し、前記被研削物を
研削する砥石の軸方向の変形により発生する前記螺旋溝
のリード誤差に対して、あらかじめ前記砥石の軸方向の
研削力を検出し、この研削力と前記砥石の曲げ剛性とか
ら当該砥石の変形量を算出し、前記リード誤差を打ち消
すように前記被研削物の軸方向の移動速度及び当該被研
削物の回転速度のうち少なくとも一方を制御するように
したことを特徴とする。

本発明の基本理念を表わす第４図に示すように、Ｘ−Ｘ
軸を中心に被研削物が回転し、この被研削物の回転軸で
あるＸ−Ｘ軸に対して交差する２ −２軸を中心に砥石
が回転する。

砥石の回転軸であるこのＺ−Ｚ軸に列して直交するＹ−
Ｙ軸と前記Ｘ−Ｘ軸とのなす角θが被研削物に刻設され
る螺旋溝のリード角であり、前述した砥石側面に負荷す
る研削分力によってＺ−Ｚ軸に列し平行にたわみ変形す
る砥石の変位ベクトルなＶとすると、この変位ベクトル
ｖ＆ｔＸ−Ｘ軸に平行なベクトルｖ１ とこれに幻し
て直角なベクトルｖ２とに分解することができる。

リード誤差を防止するためには、砥石に発生した変位ベ
クトルＶが相幻的にＹ−Ｙ軸上のベクトルｖ３となるよ
うにすれば良いが、このベクトルｖ３を台底するために
は、Ｘ−Ｘ軸上のベクトルｖ１ とこのベクトルｖ１
に列して反対方向のベクトルｖ４ との絶対値の和に等
しい変位量を、前記ベクトルｖ４の方向に被研削物に与
えるとよい。

そこで、前記変位ベクトルＶに相当する研削分力をＦｎ
ｇとすると共にこの時の砥石のＺ−Ｚ軸方向変位量をε
とし、更に砥石の曲げ剛性をｋｆとすると、 ε＝ Ｆ ｎｇ／に９ と表わすことができる。

又、この研削分力Ｆｎｇは被研削物に作用するトルクを
陶とすると共に砥石の接線方向研削分力をＦｔ、モーメ
ントアームをｒとすると、 →へ Ｆｎｇ＝ −Ｆ −ｔａｎθ ｒ−□□□θ ｔ と表わすことができる。

前記トルク馬は例えば被研削物、駆動回転用のモータの
消費電力から求めることができ、又、前記接線方向研削
分力は例えば砥石回転用のモータの消費電力から求める
ことができ、更に前記モーメントアームｒば被研削物の
形状から決定される例えば被研削物の螺旋溝の中央部の
径に等しいモーメントアームとして置き変えることによ
り、前記研削分力Ｆｎｇが算出され、次いで変位量εを
求めることができるから、この変位量εと前記リード角
θとからベクトルＶ１ｍ Ｖ４の絶対値の和に相当する
被研削物の変位量が得られる。

このようにして砥石の変位量を算出し、リード誤差を打
ち消すように被研削物の軸方向移動速度を制御するよう
にした本発明の一実施例を第５図に示す。

被研削物１１は主軸センタ１２と心押しセンタ１３とに
回転可能に支持されて釦り、前記主軸センタ１２は主軸
台１４に内蔵された油圧シリンダ１５の左右一対のプラ
ンジャ１６．１７のうチ被研削物１１側のプランジャ１
６に固定されている。

この主軸センタ１２と被研削物１１との間には回し金（
ケレ）１８が介装され、この回し金１８は主軸センタ１
２と同軸の回転筒１９に対しピン２０を介して連結され
ている。

前記主軸台１４内にはこの回し金１８の外周面に形成さ
れた駆動歯車２１と噛み合う伝達歯車２２を具えた回転
用モータ２３が設置されてかり、この回転用モータ２３
の定速回転により回転筒１９が回転して被研削物１１の
送り回転をするようになっている。

前記心押しセンタ１３は心押し台２４に内蔵された圧縮
ばね２５によりピストン２６を介して常時被研削物１１
側に押し付けられた状態となっているが、被研削物１１
側へのこの心押しセンタ１３の押し付は力を油圧により
発生させてもよい。

なか、前記主軸台１３及び心押し台２４はベッド２７に
則して被研削物１１の軸方向（図中、左右方向）に摺動
自在となったテーブル２８上に載置されている。

被研削物１１をその軸方向に送り移動するための圧油の
供給を制御する制御弁２９に対して演算比較回路３０が
接続し、この演算化回路３０にはローパスフィルタ３１
、アンプ３２、回転用モータ２３の消費電力と砥石３３
を駆動する砥石用モータ３４の消費電力とを検出する電
力用検出器３５がそれぞれ順に接続して釦り、又、主軸
センタ１２の軸方向変位量を検出する変位量検出器３６
が前記演算比較回路３０に接続している。

テーブル２８はペッド２７に則して図中、右方向に一定
速度で移動し、これと同時に作動する回転用モータ２３
によって被研削物１１が送り回転され、更に砥石用モー
タ３４の作動によって静止状態で砥石３３が回転し、所
定リードの螺旋溝３７が被研削物１１の外周面に刻設さ
れて行く。

これに伴って電力用検出器３５が回転用モータ２３と砥
石用モータ３４との消費電力を検出し、アンプ３２がこ
の信号を増幅すると共にローパスフィルタがその高周波
成分を除去し、演算比較回路３０がこれらの信号とあら
かじめ設定されたリード角θとモーメントアームｒと砥
石３３の曲げ剛性りとから、第４図に示すＺ−２軸方向
の砥石３３の研削分力Ｆｎｇ を算出すると共にとのＺ
−Ｚ軸方向の砥石３３の変位量εを算出し、次いでベク
トルＶ１ｓ Ｖ４の絶対値の和に相当する被研削物１１
のＸ−Ｘ軸方向変位量を計算し、それを基にこの変位量
に対応した量だけ主軸センタ１２が移動するように、変
位量検出器３６からの主軸センタ１２の移動信号を受信
しながら演算比較回路３０が制御弁２９の開閉を制御す
る。

なか、被研削物１１の間断ない軸方向送り移動につれて
研削力が変化して行くが、この変化に対応して演算比較
回路３０が制御弁２９の開閉を連続的に制御するように
なっている。

本実施例では被研削物１１の、軸方向変位量を制御する
のに油圧シリンダ１５を使用したが、モータにより制御
することも可能であり、その場合の一実施例を第６図に
示す。

図示以外の部分の構成は第５図と同一でよく、前記実施
例と同一機能のものに対し″″Ｇシ廿渚同−の符号を記
しである。

本実施例では主軸台１４と螺合する制御用釦ねじ３８の
一端に形成された駆動歯車３９と制御用モータ４０の伝
達歯車４１とを噛み合わせ、第５図に示した制御弁２９
の代わりに演算比較回路３０と制御用モータ４０との間
にアンプ４２を組み込んだものである。

制御用モータ４０は演算比較回路３０によって制御され
るアンプ４２からの信号で作動・停止を行ない、制御用
ふ・ねじ３８の他端に取り付けられたピストン４３と一
体の主軸センタ１２を移動するようになっている。

上述した二つの実施例では被研削物１１の軸方向送り移
動速度を制御するようにしたが、被研削物１１の回転速
度を制御するようにしてもよい。

このような場合の本発明の一実施例を第７図に示すが、
図示以外の部分の構成は前記二つの実施例と同一でよく
、これらの実施例と同一機能のものに対してはそれと同
じ符号を記しである。

本実施例では被研削物１１０回転速度だけを可変とすれ
ば良いから、変位量検出器３６や第５図に示した油圧シ
リンダ１５或いは第６図に示した制御用モータ４０等は
不要となり、前述したアンプ４２を回転用モータ２３に
接続するとよい。

本実施例では被研削物１１がその軸方向に一定速度で送
り移動しているから、単に回転用モータ２３の回転速度
を増減するだけで被研削物１１に刻設される螺旋溝３７
のリードを補正することが可能となるが、被研削物１１
の回転速度とその軸方向送り速度とを同時に制御するよ
うにしてもよしゝＯ な釦、第４図に示したＺ−Ｚ軸方向の砥石３３の研削分
力Ｆｎｇ は、被研削物１１を支持する主軸センタ１２
と心押しセンタ１３との軸方向及び第４図に釦けるベク
トルｖ２で小した方向の歪量を歪ゲージや接触式変位形
や或いは非接触式゛変位計を用いて測定し、この歪量か
ら算出することも可能である。

又、被研削物１１に負荷するトルクＭＴば歪ゲージ等を
用いて回し金１８やピン２０の歪量から求めることがで
き、更に砥石３３の接線方向研削分力Ｆ、は歪ゲージや
スリップリング等を用いて回転用モータ２３の回転軸の
ねじれ量から計算することが可能である。

このように本発明の螺旋溝の研削方法によると、砥石の
たわみ変形に起因するリード誤差をこの砥石のたわみ変
形を打ち消すように被研削物の軸方向送り速度や回転速
度を制御するようにしたので、特に被研削物の両端部に
釦げるリードの精度を従来よりも大幅に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図に従来の溝の研削手順を表わす断面図、第２図は
クリープフィード研削法による溝の研削原理を表わす断
面図、第３図は螺旋溝の研削状態を表わす被研削物の外
観図、第４図は本発明の基本理念を表わす幾何図面、第
５図〜第７図に本発明のそれぞれ一実施例の概略構造を
表わす断面図である。 図面中、１１は被研削物、１５は油圧シリンダ、２３は
回転用モータ、２９は制御弁、３０は演算比較回路、３
１はローパスフィルタ、３２．４２はアンプ、３３は砥
石、３４は砥石用モータ、３５は電力用検出器、３６は
変位量検出器、３７は螺旋溝、３８は制御用かねじ、４
０は制御用モータである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 棒状をなす被研削物の外周面に一定リードの螺旋溝
   を研削するに際し、前記被研削物を研削する砥石の軸方
   向の変形により発生する前記螺旋溝のリード誤差に対し
   て、あらかじめ前記砥石の軸方向の研削力を検出し、こ
   の研削力と前記砥石の曲げ剛性とから当該砥石の変形量
   を算出し、前記リード誤差を打ち消すように前記被研削
   物の軸方向の移動速度及び当該被研削物の回転速度のう
   ち少なくとも一方を制御するようにしたことを特徴とす
   る螺旋溝の研削方法。