JPS585138B2 - チヨウシアゲホウホウト ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被加工物の超仕上方法及び装置に関するも
のである。

従来、例えば玉軸受の転走面を加工する方式として、旋
削加工および研削加工等により転走面となる環状溝を成
形し、続いて超仕上砥石で上記環状溝の表面を仕上げる
加工が行われている。

即ち第１図に示す例では、玉軸受内輪１をその中心軸２
のまわりに回転支持しながら、砥石３を転走面となる環
状溝の軸方向断面の曲率中心４を中心に矢印５の方向（
内輪の軸方向）に揺動させる。

この際、砥石３は、砥石支持装置６により保持され且つ
適当な加圧方法により被加工物の方向に向けて押し付け
られる。

第９図は公知の超仕上砥石支持装置６の説明図で、砥石
ホルダ１２に支持された砥石３は砥石ヘッド１３内のピ
ストン１４にによって内輪１の転走面となる環状溝に押
しつけられており、しかも砥石ヘッド１３は転走面とな
る環状溝の軸方向断面の曲率中心と同心高の揺動軸１５
に取付けられたアーム１６に支持されている。

１７は圧縮空気入口、１８は揺動スピンドルである。

上記玉軸受の転走面となる環状溝の軸方向断面の曲率半
径Ｒの大きさは、設計上決められており研削加工、それ
に引き続く超仕上加工においては設計値どおりに加工さ
れるのが普通である。

ところが、上記転走面となる環状溝の軸方向断面の曲率
半径Ｒの大小は、玉軸受について下記の特性に大きな影
響を与えることが知られている。

■、音響の大小、音質 ■、トルクの大小 ■、寿命 ■、使用グリースと■、■との複合的関係上記■〜■の
特性のうち、ユーザーの要求に応じて前記環状溝の軸方
向断面の曲率半径Ｒを標準設計値より大きくし、あるい
は小さくしなければならない場合がある。

このような場合は、前記環状溝の軸方向断面の曲率半径
Ｒの寸法を変化させなければならないが、通常このよう
な必要性は、特定ユーザー毎に小ロツト単位で生ずる場
合が多いため、ベアリング生産工場にあっては、研削工
程までは、全て標準設計値で加工しておき、加工の最終
工程たる超仕上工程にて前記要求に応じるように調整す
るのが非常に有利である。

ところが、上記した従来の砥石のみによる超仕上加工に
おいては、標準設計値を微小にかつ一定に変化させるこ
とはできない。

即ち超仕上砥石によっては、取代は数ミクロンの程度で
あり、また通常、ボールベアリング加工用に用いられて
いる超仕上機においては、前記環状溝の軸方向断面の曲
率半径Ｒの寸法は前加工たる研削加工で決まった値に倣
うように加工されるので、該環状溝の軸方向断面の曲率
半径Ｒの寸法を微小に、かつ、一定に変化させる機能を
有しない。

これがため、前記した様な要求に対して従来の超仕上方
法では各工程の工具及び工具の位置決め等を大幅に変更
しなければならない欠点があった。

この発明は以上の従来例の欠点に鑑み改良したもので、
従来の超仕上砥石に電解加工用電極を併用し、更にこの
電解加工用電極を上記被加工物の放射方向である電極軸
線まわりに所定角度回転位置決めさせることで、被加工
物の環状溝の軸方向断面の曲率半径を微小に変化させる
ようにした超仕上方法と装置を提供せんとするものであ
る。

即ち、この発明は、研削工程までは、全て標準設計値で
円筒状被加工物の環状溝を加工し、加工の最終工程たる
超仕上工程にて前記のような種々の要求に応するように
することを課題とし、前述のような要求に応するために
は、超仕上砥石のみによっては前記欠点（環状溝の軸方
向断面の曲率半径Ｒを微小に変化させることができない
）があるので、上記した電解加工の特質即ち、大きい取
代除去能便並びに加工面の局部的な加工が可能であるこ
とをうまく利用しようとするのである。

即ち、電解加工用電極の形状の決め方によっては、前加
工（研削）の環状溝の軸方向断面の曲率半径Ｒの寸法を
任意に変化させ得るのであり、この場合において、上記
環状溝の軸方向断面の曲率半径Ｒの大きさの種々異なる
電極を用意し、その中から必要な寸法のものを選択して
使用する方法も考えられるが、これでは、たくさんの電
極を用意しなければならない欠点があり、そこでこの発
明は、一種類の電極を使用し、必要に応じて該電極を上
記被加工物の放射方向である電極軸線まわりに所定角度
回転位置決めさせることによって環状溝の軸方向断面の
曲率半径Ｒを微小かつ一定に変化させしめ、また超仕上
砥石によって最終工程としての目的である表面の光沢を
良くする（いわゆる高い寸法精度と鏡面仕上を得る）こ
とを可能ならしめたものである。

尚、この場合、前記環状溝の軸方向断面の曲率半径の変
化量はミクロンオーダーの微小な量であるため、超仕上
砥石の形状を、上記変化に適合するように合致させる必
要はない。

即ち、超仕上砥石は被加工物の周方向に沿って所定の巾
を有し、この巾の中央と両端とでは、砥石の揺動軌跡が
異なること及び砥石そのものには自生作用（マクロ的に
被加工物の形状に追従するような表面を生成する作用）
があることから、砥石の形状の変更は必要でない。

以下この発明の実施例を図面に従って説明すると次の通
りである。

第２図において、１は円筒状被加工物、３は超仕上砥石
、６は砥石支持装置で第９図に示す公知の構成よりなっ
ている。

７は電解加工用電極であって、被加工物１に対し所定の
加工間隙８を隔てて対向せしめられ、中心部に電解液供
給孔９を有すると共に、この電極７と被加工物１とは直
流電源装置１０に、正極を被加工物１へ負極を電極７へ
接続せしめられる。

上記被加工物１は所定曲率の軸方向断面を有する環状溝
が前加工（研削）によって形成されており、この被加工
物１は図面では省略したが、公知の回転駆動装置で支持
され主軸台の電動機で中心軸２を中心として回転せしめ
られる。

超仕上砥石３は端面が円筒状被加工物１の環状溝の軸方
向断面の曲率及び環状曲率と一致する曲率の表面を有す
ると共に、その断面が上記環状溝の周方向に沿った所定
の巾寸法を有する矩形とされている。

上記超仕上砥石３は、第２図のように砥石支持装置６に
支持されており、この砥石支持装置６内に設けたピスト
ン等の押圧装置（第９図御参照）によって、被加工物１
の環状溝に押圧されると共に、上記環状溝内で環状溝の
軸方向断面の曲率中心を中心として軸方向に、砥石支持
装置６と共に公知の揺動駆動装置（第９図御参照）によ
って揺動駆動される。

電解加工用電極７は、第２図及び第３図に示す様に、上
記被加工物１の環状溝の周方向に沿って、上記超仕上砥
石３とは異なる位置に独立して装備されるもので、端面
が上記環状溝の軸方向断面の曲率及び環状曲率と一致す
る曲率の表向としてあり、かつ、断面が上記環状溝の周
方向に沿った所定の幅寸法を有する矩形とされている。

上記電解加工用電極７は図面では省略したが適当なホル
ダによって、第２図乃至第４図に示す位置に保持させる
と共に、適当な回転位置決め装置によって、第４図及び
第５図に示す電極中心１１、即ち上記被加工物の放射方
向である電極軸線１１のまわりに所定角度θ回転させて
位置決め保持させておくようにするものである。

以下動作を説明すると次の通りである。

即ち、電解加工においては、被加工物と電極との加工間
隙の大きさに逆比例した電流が流れ、電流に比例した加
工速度が得られるという関係を有する。

この関係は、実際には、副次的な種々の作用により、厳
密には成立しないが、近似的にはこの関係が成り立つ。

第２図の場合、被加工物と電極の対向面の全域について
、至る所はゞ等しい加工間隙になるように保ち、局部的
な加工速度の不同を生じないようにしなければならない
。

而して、この発明では、第５図に示す如く、電極中心１
１を中心として、被加工物１と電極７との間に相対的に
上記被加工物１の放射方向である電極軸線まわりにθ度
の回転を与えて位置決めすることにより、電極を回転さ
せる前の加工間隙（以降初期間隙と称す）に対し、Ｄ、
Ｄ点近傍での加工間隙は増加し、Ｅ。

Ｅ点近傍での加工間隙は減少する。

このため、被加工物と電極の対向面において、局部的に
電流密度は変化するが、Ｄ、Ｄ点近傍での電流減少の効
果よりも、Ｅ、Ｅ点近傍での電流増加の効果の方が大き
い影響を及ぼすので、結果的に第６図に示す如く、被加
工物の環状溝の軸方向断面の中心部Ｆに比し、両端部Ｇ
、Ｇ並びにＨ，Ｈに至るにつれて、徐々に加工量が増加
し、加工後の転走面形状はＧＨＦの如くになり、環状溝
の軸方向断面の曲率半径が増大する。

そしてこの環状溝の軸方向断面の曲率半径の変化量は、
第５図の電極回転角θ度により制御可能である。

この場合、上記電解加工によって変化せしめられた環状
溝の軸方向断面の曲率半径に対し、超仕上砥石３の形状
を変化させる必要はない。

即ち、砥石３が第７図に示す様に、被加工物１の円周方
向に所定の幅Ｗを有し、この幅の中央部Ａでの断面位置
では、環状溝は第８図ａに示す様に、軸方向断面の曲率
中心４を中心とする円弧形状であって、この位置では砥
石は上記環状溝の軸方向断面の曲率中心４を中心として
揺動じているので、この環状溝の軸方向断面の曲率半径
が大きくなってくると、追従しなくなることもありうる
が、上記幅の両端部Ｂでの環状溝の軸方向断面形状は第
８図すに示す様に、前記Ａ断面位置での軸方向断面の曲
率半径よりも小さい楕円曲線状になる。

このため、Ａ位置での砥石の揺動運動軌跡とＢ位置での
砥石の揺動運動軌跡は常に異なったものとなり、一般に
環状溝の側面で強く当たる（深い切込み深さで研摩する
）。

このため、前記電解加工前の被加工物の環状溝の軸方向
断面の曲率半径が前記電解加工によって大きくなっても
、砥石はＢ断面寄りの部分で、常に上記環状溝に切込み
、このため、全体としてみるとむらのない均一な当り向
が得られ、全面が鏡面に仕上げられる。

特に、上記環状溝の軸方向断面の曲率半径の変化はミク
ロンオーダーの微小なものであり、かつ、砥石にはやわ
らかくしかも仕上面への押圧力により連座に仕上面にな
じむと云う超仕上砥石自体の特性とがあり、微妙な形状
変化であるので追従可能である。

又、上記の超仕上砥石３による加工と、電解加工用電極
７による加工との同時加工により定寸に達した後、通電
を停止し、数秒間超仕上砥石のみによって加工を行なえ
ば非常にきれいな鏡面を得ることができる。

尚、この発明を実証するデータとしては、転走面（環状
溝）の軸方向断面の曲率半径約４ｍｍの玉軸受内輪転走
面に対し、電解液ＮａＣＡ１０％水溶液、電解電圧１２
Ｖ、初期間隙０．３ｍｍの条件で加工した結果、電極傾
斜角θに対応した転走面の軸方向断面の曲率半径変化が
実測され、電極傾斜角θを０〜２度の範囲で傾けること
により、転走面の軸方向断面の曲率半径を基準寸法に対
し０〜０．１ｍｍの範囲で制御することを確実且つ容易
に達成することが可能であることが確認されている。

以上説明した様に、この発明は所定曲率の軸方向断面を
有する環状溝が形成された円筒状被加工物を回転駆動し
つつ、上記環状溝の周方向に沿ってそれぞれ異なる位置
に独立して装備された電解加工用電極と超仕上砥石とで
上記環状溝を同時に加工する方法であって、端面が上記
環状溝の軸方向断面の曲率及び環状曲率と一致する曲率
の表面であり、且つ断面が環状溝周方向に沿った所定の
幅寸法を有する矩形である電解加工用電極並びに超仕上
砥石を用いると共に、上記電解加工用電極を上記被加工
物の放射方向である電極軸線まわりに所定角度回転位置
決めすることにより、上記環状溝表面との間隙寸法を局
部的に微小に変化させて電解加工を施しつつ、上記超仕
上砥石を上記環状溝に押圧するとともに上記環状溝の軸
方向に揺動させて超仕上するようにしたから、被加工物
の溝曲率半径を微小に変化させる加工が極めて簡単容易
で、しかも、正確に精度良〈実施でき、その制御の範囲
は０〜０．１ｍｍの範囲に及びμを単位とする軸受転走
面の超仕上加工には最適で、量産に供しうることは勿論
、経済的にも比較的安価に製作することができ、この種
超仕上方法として極めて有用かつ有効である。

また、超仕上砥石による加工は、仕上げ面を鏡面にする
以外に電解加工能率の低下を防ぐ作用もある。

即ち、電解加工時、加工面に被膜が生成されこの被膜を
除去しなければ電解加工能率が低下するが、本発明では
電解加工後直ちに後続の超仕上砥石で当該皮膜を除去す
るから電解加工能率が低下することはない。

また、この発明は所定曲率の軸方向断面を有する環状溝
が形成された円筒状被加工物を支持しかつ回転駆動する
部材、端面が円筒状被加工物の環状溝の軸方向断面の曲
率及び環状曲率と一致する曲率の表面であり、断面が上
記環状溝の周方向に沿った所定の幅寸法を有する矩形で
ある超仕上砥石、上記超仕上砥石を上記環状溝に押圧す
る部材、上記超仕上砥石を上記環状溝の軸方向に揺動駆
動する部材、上記環状溝の周方向に沿って上記超仕上砥
石とは異なる位置に独立して装備され、端面が上記環状
溝の軸方向断面の曲率及び環状曲率と一致する曲率の表
面であり、断面が上記環状溝の周方向に沿った所定の幅
寸法を有する矩形である電解加工用電極、該電極を上記
被加工物の放射方向である電極軸線まわりに所定角度回
転位置決めさせる部材とからなり、上記回転駆動される
円筒状被加工物の環状溝を、上記押圧されかつ揺動駆動
される超仕上砥石と所定角度回転位置決めされる電解加
工用電極とで同時に加工するようにしたから、前述した
本発明の超仕上方法の実施を確実に達成させることがで
き、超仕上装置に上記電解加工用電極の支持装置を付加
するだけでよく簡単安価な実用機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超仕上装置を示す部分図、第２図はこの
発明の実施例を示す部分図、第３図は第２図のＢ−Ｂ断
面図、第４図は第２図のＣ−Ｃ矢視図、第５図は第２図
における被加工物と電解加工用電極の相対的関係を示す
図、そして第６図は加工前と加工後の環状溝の軸方向断
面の曲率の変化を示す図である。 第７図は超仕上砥石と被加工物の関係を示す側面図、第
８図ａは第７図のＡ位置での断面図、第８図すは第７図
のＢ位置での断面図である。 第９図は超仕上砥石支持装置の説明図である。 １・・・・・・被加工物、２・・・・・・中心軸、３・
・・・・・砥石、４・・・・・・転走面（環状溝）の軸
方向断面の曲率中心、５・・・・・・揺動方向を示す矢
印、６・・・・・・砥石支持装置、７・・・・・・電解
加工用電極、８・・・・・加工間隙、９・・・・・・電
解液供給孔、１０・・・・・・直流電源装置、１１・・
・・・・電極中心、ＧＦＨ・・・・・・加工前の環状溝
の軸方向断面の曲率、ＧＦＨ・・・・・・加工後の環状
溝の軸方向断面の曲率。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定曲率の軸方向断面を有する環状溝が形成された
   円筒状被加工物を回転駆動しつつ、上記環状溝の周方向
   に沿ってそれぞれ異なる位置に独立して装備された電解
   加工用電極と超仕上砥石とで上記環状溝を同時に加工す
   る方法であって、端面が上記環状溝の軸方向断面の曲率
   及び環状曲率と一致する曲率の表面であり、且つ断面が
   環状溝周方向に沿った所定の幅寸法を有する矩形である
   電解加工用電極並びに超仕上砥石を用いると共に、上記
   電解加工用電極を上記被加工物の放射方向である電極軸
   線まわりに所定角度回転位置決めすることにより、上記
   環状溝表面との間隙寸法を局部的に微小に変化させて電
   解加工を施しつつ、上記超仕上砥石を上記環状溝に押圧
   するとともに上記環状溝の軸方向に揺動させて超仕上す
   ることを特徴とする超仕上方法。 ２ 所定曲率の軸方向断面を有する環状溝が形成された
   円筒状被加工物を支持しかつ回転駆動する部材、端面が
   円筒状被加工物の環状溝の軸方向断面の曲率及び環状曲
   率と一致する曲率の表面であり、断面が上記環状溝の周
   方向に沿って所定の幅寸法を有する矩形である超仕上砥
   石、上記超仕上砥石を上記環状溝に押圧する部材、上記
   超仕上砥石を上記環状溝の軸方向に揺動駆動する部材、
   上記環状溝の周方向に沿って上記超仕上砥石とは異なる
   位置に独立して装備され、端面が上記環状溝の軸方向断
   面の曲率及び環状曲率と一致する曲率の表面であり、断
   面が上記環状溝の周方向に沿った所定の幅寸法を有する
   矩形である電解加工用電極、該電極を上記被加工物の放
   射方向である電極軸線まわりに所定角度回転位置決めさ
   せる部材とからなり、上記回転駆動される円筒状被加工
   物の環状溝を、上記押圧されかつ揺動駆動される超仕上
   砥石と所定角度回転位置決めされる電解加工用電極とで
   同時に加工するようにしたことを特徴とする超仕上装置
   。