JPS60259374A

JPS60259374A - 低圧研磨装置

Info

Publication number: JPS60259374A
Application number: JP11371684A
Authority: JP
Inventors: Seido Koda; 幸田　盛堂; Koji Ishibashi; 幸治石橋
Original assignee: Osaka Kiko Co Ltd
Current assignee: Osaka Kiko Co Ltd
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-12-21
Also published as: JPH0420741B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ０発明の目的崖１上及■朋牙野本発明は定圧研磨装置に関するものであり、更に詳しく
は工作機械の主軸に装着された研磨工具の本体、殊にそ
の砥石回転軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に変位自在に
支承し、該砥石回転軸と研磨工具の本体との間に自動原
点復帰機構を形成せしめた定圧研磨装置に関するもので
ある。

獲］豚ｌＬ附自由曲面を有するワークの加工、例えば金型の製作に際
しては、普通まず倣いフライス盤もしくはマシニングセ
ンタ等の工作機械により荒仕上げを施し、この後ハンド
グラインダー等の手動工具により平滑化加工、所謂、表
面研磨加工を施す。荒仕上げに際しては高度に自動化さ
れた工作機械を使用するため、極めて能率の高い自動加
工が可能である。反面、表面研磨加工に於いては作業者
の手仕上げに依存しているのが実情であり、表面研磨加
工工程を自動化し、作業能率と製品の寸法的な精度を向
上させようとする強い要望があった。当然、斯かる表面
研磨加工工程の自動化の要請に対して種々の方策が提案
されている。その−例として数値制御工作機械の主軸に
研磨工具を装着し、主軸の回転によりワーク、例えば前
記金型の表面に研磨加工を施こす方法が挙げられる。

日しし　゛と建紅上記数値制御工作機械を利用するワーク表面の研磨加工
に於いては、研磨工具の砥石回転軸の移動指令は、該ワ
ークの加ニブログラムに予めインプットされているが、
以下に詳述する理由により砥石回転軸を加ニブログラム
の指示通りに移動させただけでは実用上満足し得る寸法
精度を有する研磨加工仕上げ面が得られない。

まず、砥石は一般に切削工具に比較して剛性が低く、且
つ砥石の摩耗速度は汎用の切削工具の摩耗速度よりも桁
違いに大きい。・このため、研磨工具に切削工具と同一
の移動軌跡を与えても摩耗による砥石形状の経時変化に
より、実質上空研磨状態になってしまう場合が少なくな
い。

また、砥石を使用するｇＦ磨機構に於いては、砥石の表
面とワークの表面の間に接触圧を与えながらワークの表
面に対し砥石を相対移動させることにより初めて切粉の
排出機能が保証される。このため、理想的には砥石とワ
ークの間に常に一定の接触圧が作用するように研磨条件
を調整することが望ましいが、前記の如く砥石自身が可
成りの弾性を有し、しかも磨耗の進行による砥石形状の
変化が不規則であるため、前記接触圧を一定に維持する
ことは実際問題として殆ど不可能である。

本発明の主要な目的は、ワークと砥石の間に付与される
接触圧を常に一定の水準に維持し、前加工工程で得られ
たワークの寸法精度をでき得る限り低下せしめることな
く定圧研磨する新規な研磨装置を提供することにある。

２０２発明の構成、間１　゛　るための本発明は、砥石回転軸（２）の胴部に砥石回転軸の軸線
に対して直交する方向に延びる円板状のフランジ（５）
を形成すると共に該フランジの砥石（４）側端面上に前
記砥石回転軸（２）と軸心を一致せしめて円錐状のボー
ル受は面（６）を連設し、前記フランジ（５）の上下面
（１４）、（１５）ならびに前記円錐状のボール受は面
（６）香バネ付勢された鋼球（８ａ）、（８ｂ）ならび
に（９）によってＸ軸、Ｙ軸ならびにＺ軸方向に移動自
在に支承して、前記砥石回転軸（２）と研磨工具の本体
（１）との間に自動原点復帰機構を形成せしめた定圧研
磨装置を要旨とするものである。

災ｉ皿第１図は本発明に係る定圧研磨装置の部分縦断面図であ
り、第２図は円形砥石によるワーク表面の研磨状態の模
式的な説明図である。第１図に於いて参照番号（１）は
研磨工具の本体を表示し、図示しないツールシャンク部
を工作機械、例えばマシニングセンタの主軸に形成され
たツール嵌着孔の形状に合わせることにより該工作機械
の主軸に装着することができる。例示する砥石回転軸（
２）は空気モータ型式（ベーン・タイプ）の駆動機構を
形成するように、中空円筒状をなす該砥石回転軸（２）
の基端部に圧縮空気の導入口（３）を開口させてむする
。圧縮空気の導入口（３）から砥石回転軸（２）内に導
入された圧縮空気は、該砥石回転軸（２）の先端に固着
された砥石（４）を高速回転させる。この型式の駆動機
構を採用することによって砥石（４）は１１００ＯＯＲ
Ｐ以上の高速で駆動され、図示しないワークの自由曲面
に研磨負荷を伝達する。砥石回転軸（２）の胴部には、
該砥石回転軸の軸線に対して直交する方向に延びる円板
状のフランジ（５）が形成されており、また該フランジ
の砥石側端面上には、前記砥石回転軸（２）と軸心を一
致せしめて円錐状のボール受は面（６）が連設されてい
る。而して前記フランジ（５）の上面（１４）および下
面（１５）は、ホルダー（７）内に遊合支持された状態
で同一円周上に略等間隔で配置された複数個の鋼球（８
ａ）と、フランジ（５）を挟み込むように前記鋼球（８
ａ）に対向配置された鋼球（８ｂ）によって支持され、
砥石回転軸（２）にＸＹ平面内での自由な駆動を許容し
ている。

一方、円錐状のボール受は面（６）上には、同一円周上
に略等間隔を保って複数個の鋼球（９）が配置されてい
る。これらの鋼球（９）は、ホルダー（７）に対して摺
動自在に装着されたリテーナ（１０）および該リテーナ
内に嵌装されたコ・イルスプリング（１１）の圧縮反力
により常時Ｚ軸のマイナス方向に押圧されている。

以上の説明から理解し得る如く、砥石回転軸（２）は、
ボール受は面（６）上に働く鋼球（９）の押圧力により
、力学的な安定点（ゼロ点）に自動的に位置決めされる
。従って、研磨加工に際し砥石（４）に゛ワーク表面と
の接触に起因する圧縮反力が作用すると、砥石回転軸（
２）の円錐状受は面（６）はＸＹ平面内で移動しようと
し、該移動につれて鋼球（９）およびリテーナ（１０）
内に嵌装されたコイルスプリング（１１）はＺ軸のプラ
ス方向に圧縮される。

即ち、この時点で砥石回転軸（２）には、受は面（６）
のｆ頃斜角およびコイルスプリング（１１）の圧縮反力
に対応した移動抵抗が発生する。またホルダー（７）は
、ボールスライド等の直線案内要素（１２）によりＺ軸
方向に直線運動し得るように構成されており、コイルス
プリング（１３）により常゛時２軸のプラス方向に押圧
されている。従って、砥石（４）に２軸のマイナス方向
へ向う接触反力が発生した場合には、砥石回転軸（２）
全体が前記直線案内要素（１２）に案内されてＺ軸のマ
イナス方向に後退する。

以上の説明に明らかな如く、砥石回転軸（２）には、ワ
ークの研磨時に常にゼロ位置に復帰しようとする自己復
元力が作用し、しかも該砥石回転軸は、砥石（４）に与
えられる抵抗の方向および大きさに応じて任意の方向に
移動し得るように構成されている。

また、コイルスプリング（１１）、（１３）には該コイ
ルスプリングの撓み量に比例した反力が発生するので、
研磨条件の如何に拘わらず砥石（４）に与えられる負荷
と砥石回転軸（２）の変位量との藺には直線的な関係が
成立している。

以下、実際の研磨例について説明する。尚、本発明の理
解を容易にするため、以下の記述に於いては円形砥石に
よる研磨例を説明する。第２図に於いて参照符号（Ｓ）
は前工程のボールエンドミル等の切削工具により仕上げ
られたワークの表面である。該ワークの表面（Ｓ）に対
して砥石（４）が法線方向にに該砥石（４）の半１（ｒ
）に相当する量だけオフセットした状態で軌跡（Ｌｏ　
）に沿って回転しながら移動するものと仮定すると、該
砥石（４）とワークとの間に働らく接触圧は殆んどゼロ
となり正常な研磨は実行されない。つまり、砥石の半径
＜ｒ＞から接触圧を発生せしめるためのオフセット量（
Δｒ）を差し引いた（ｒ−Δｒ）を研磨工具本体（１）
のオフセット量とし、該オフセット量によって規定され
る軌＃　（Ｌ）に沿って砥石回転軸（２）を移動させる
ことによって初めて研磨が実行される。砥石回転軸（２
）の弾性変形のバネ定数を（ｋ）とすると、研磨時の接
触圧（Ｐ）は、Ｐ＝ｋ・Δｒ−（１）なる一般式で表示される。砥石回転軸（２）の中心（０
）もしくは（０゛）を軌跡（Ｌ）に沿って移動させなが
らワークの表面（Ｓ）を研磨する場合、接触圧を付加す
るためのオフセント量（Δｒ）の設定と、砥石の経時的
摩耗が問題になる。ここに於いて、最適な接触圧が実験
的に前局って把握されていたとしても、実際に接触圧を
付与するのはオフセット量（Δｒ）であるから、一般式
（１）により研磨時の接触圧（Ｐ）に換算する必要があ
る。ところが砥石（４）は汎用の切削工具に比較して剛
性の低い弾性体であり、またバネ定数（ｋ）は、個々の
砥石間で大きくバラ付いているから、Δｒを一律に設定
することは理論上不合理である。一方、砥石（４）が摩
耗すると該砥石の半径が減少するから、接触圧（Ｐ）は
低下する。更に該砥石（４）の摩耗形態は全周に亘って
一様でなく、ワークの形状により種々変化する。

本発明装置に於いては、砥石回転軸（２）に自由な弾性
変形を許容することにより上記接触圧を付加するための
オフセント量（Δｒ）を大まかに設定することができる
から、接触圧が設定値を上廻った場合にも砥石回転軸（
２）のゼロ位置への自己復帰性により接触圧を自動的に
所定の設定値に修正することができる。また、砥石（４
）の摩耗に対しても予め摩耗量に相当する分だけ大きめ
に切込み量を設定しておくことにより良好に対処するこ
とができる。

ハ８発明の効果本発明によれば、砥石とワークの研磨表面との間に接触
圧を発生せしめるためのオフｔ７７ト量を極めて容易に
設定することができる。

従って、砥石の中心の移動軌跡、砥石の摩耗、あるいは
ワークの形状変化に対応し得るように砥石回転軸の自己
復帰性の弾性変位を利用して砥石とワークの研磨表面と
の間に略一定の接触圧を常時発生せしめることができる
。斯くして本発明に係る定圧研磨装置を使用することに
より、ワーク表面の研磨精度が大幅に向上し、また研磨
工程の自動化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る定圧研磨装置の部分縦断面図であ
り、第２図は円形砥石によるワーク表面の研磨状態の模
式的な説明図である。（１）−・研磨工具の本体、（２）−・−砥石回転軸、
（４）　−砥石、（５）　−−一−−フランジ（６）　
−円錐状のボール受は面、（８ａ）・　（８ｂ）・　（
９）−・−・バネ付勢された鋼球。

Claims

【特許請求の範囲】

（１１砥石回転軸の胴部に該砥石回転軸の軸線に対して
直交する方向に延びる円板状のフランジを形成すると共
に、該フランジの砥石側端面上に前記砥石回転軸と軸心
を一致せしめて円錐状のボール受は面を連設し、前記フ
ランジの上下面ならびに前記円錐状のボール受は面をバ
ネ付勢された鋼球によって支承して、前記砥石回転軸と
（ｉｌＦｌ玉磨の本体との間に自動原点復帰機構を形成
せしめたことを特徴とする定圧研磨装置。