JPS6113946B2 - - 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
削物の両端部におけるリードの精度向上を企図し
たものである。

近年、高能率且つ高精度の溝の研削法としてク
リープフイード研削法が普及しつつある。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、逆に送り速度を数十
〜数百分の一として研削を進める方法であり、見
掛け上の削除率（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おり、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つたため、研削初期から中
期にかけては砥石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があつた
が、クリープフイ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をするた
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
挙げられられる。

ところでこのクリープフイード研削法によつて
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を回転させながらその軸方向
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
なつている。この場合、被研削物１の端部の研削
初期及び研削中期及び研削末期における被研削物
１と砥石２との接触部分は図中、ハツチングで示
すような形状となつている。つまり、研削初期に
は砥石２が被研削物１の螺旋溝３の図中、右側の
斜面１ａにのみ接触する結果、研削力がこの斜面
１ａにのみ作用して砥石２がＺ矢印方向と逆方向
にたわみ変形を起こし、研削精度の低下を招来す
る。そして、研削作業が進行するにつれて螺旋溝
３の図中、左側の斜面１ｂにも砥石２が接触し始
め、左右両側の斜面１ａ，１ｂをほぼ均等に研削
する結果、研削力がバランスして砥石２のたわみ
変形がなくなる。しかし、研削作業の末期に至る
と図中、右側の斜面１ａの研削が左側の斜面１ｂ
よりも先に終了するため、研削初期とは逆に左側
の斜面１ｂにのみ砥石２が接触する結果、研削初
期とは逆に砥石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つたが、これは
旧来の研削法で行なつ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お
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
材両端部にお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、この目的を達成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、前記砥石
の軸方向の研削力とこの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
消すように前記砥石の軸方向にこの砥石か或いは
被研削物を変位させ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
Ｚ−Ｚ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軸に対して直交する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
る螺施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つてＺ−Ｚ軸に対し平行に
たわみ変形する砥石の変位ベクトルを〓とする
と、この変位ベクトル〓と正反対の変位ベクトル
−〓に相当する変位量εを、この変位ベクトル−
〓の方向に砥石或いは被研削物に与えるとよい。

そこで、前記変位ベクトル〓に相当する研削分
力をFng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Kgと
すると、 ε＝Fng／Kg 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Ｍ_Tとすると共に砥
石の接線方向研削分力をＦ_t、モーメントアーム
をｒとすると、 Fng＝−Ｍ_Ｔ／ｒ・ｃｏｓθ−Ｆ_t・tanθ と表わすことができる。前記トルクＭ_T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は被研削物
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
換えることにより、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に相当する量だけ砥石或いは被研削
物をこの砥石の軸方向に移動する。

このようにして砥石の変位量εを算出し、リー
ド誤差を打ち消すように砥石をその軸方向に変位
させ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おり、主軸セン
タ１２が取り付けられた主軸台１４及び心押しセ
ンタ１３が取り付けられた心押し台１５は、ベツ
ド１６に対して被研削物１１の軸方向に摺動自在
となつたテーブル１７上に受台１８を介して載置
されている。前記主軸センタ１２と被研削物１１
との間には回し金（ケレ）１９が介装され、この
回し金１９は主軸センタ１２と一体のピン２０を
介して連結されており、前記主軸台１４内に収納
された回転用モータ２１の定速回転により被研削
物１１が送り回転するようになつている。

一方、被研削物１１に螺旋溝を刻設する砥石２
２は、砥石台２３内に収納された駆動用モータ２
４に砥石軸２５を介し連結されており、前記砥石
台２３はベツド１６に固定された砥石受台２６上
に載置された状態となつている。又、砥石台２３
に対向して砥石受台２６上に固定されたハウジン
グ２７内には、砥石２２を砥石台２３と共に砥石
軸２５と平行な方向に変位させる油圧シリンダ２
８が収納され、そのピストンロツド２９が砥石台
２３に連結されている。

砥石２２をその砥石軸２５方向に変位するため
の油圧シリンダ２８に対する圧油の供給を制御す
る制御弁３０に対して演算比較回路３１が接続
し、この演算比較回路３１にはローパスフイルタ
３２、アンプ３３、回転用モータ２１の消費電力
と駆動用モータ２４の消費電力とを検出する電力
用検出器３４がそれぞれ順に接続しており、又、
砥石２２の軸方向変位量を検出する変位量検出器
３５が前記演算比較回路３１に接続している。

テーブル１７はベツド１６に対して被研削物１
１の軸方向に一定速度で送り移動し、これと同時
に作動する回転用モータ２１によつて被研削物１
１が送り回転され、更に駆動用モータ２４の作動
によつて静止状態で砥石２２が回転し、所定リー
ドの螺旋溝が被研削物１１の外周面に刻設されて
行く。これに伴つて電力用検出器３４が回転用モ
ータ２１と駆動用モータ２４との消費電力を検出
し、アンプ３３がこの信号を増幅すると共にロー
パスフイルタ３２がその高周波成分を除去し、演
算比較回路３１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２
２の曲げ剛性Kgとから、第４図に示す変位ベク
トル〓に相当したＺ−Ｚ軸方向の砥石２２の研削
分力Fngを算出すると共にこのＺ−Ｚ軸方向の砥
石２２の変位量εを算出し、この変位量εに対応
した量だけ砥石２２が移動するように、変位量検
出器３５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３１が制御弁３０の開閉を
制御する。なお、被研削物１１の間断ない送り移
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３１が制御弁３０の開閉を
連続的に制御するようになつている。なお、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２８を使用したが、モータによ
り制御することも可能であり、この場合には制御
弁３０の代りにアンプを使用するとよい。

次に、被研削物１１を砥石２２の砥石軸方向に
変位させるようにした本発明の他の一実施例を第
６図に示すが、先に説明した実施例と同一の部材
に対しては第５図で用いた符号と同じ符号で示
し、それらの説明は省略する。

ベツド１６とテーブル１７との間には、ベツド
１６上を被研削物１１の軸方向に送り移動する中
間受台３６が介装されており、前記テーブル１７
は固定状態の砥石台２３に支持された砥石２２の
砥石軸２５と平行な方向に摺動自在となつてい
る。又、中間受台３６上にはテーブル１７を被研
削物１１に共に砥石軸２５方向に変位させる油圧
シリンダ２８が設置されており、この油圧シリン
ダ２８のピストンロツド２９がテーブル１７に連
結されている。

テーブル１７は中間受台３６と共にベツド１６
に対して被研削物の軸方向に一定速度で送り移動
し、これと同時に作動する回転用モータ２１によ
つて被研削物１１が送り回転され、更に砥石用モ
ータ２４の作動によつて静止状態で砥石２２が回
転し、所定リードの螺旋溝が被研削物１１の外周
面に刻設されて行く。これに伴つて電力用検出器
３４が回転用モータ２１と駆動用モータ２４との
消費電力を検出し、アンプ３３がこの信号を増幅
すると共にローパスフイルタ３２がその高周波成
分を除去し、演算比較回路３１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２２の曲げ剛性Kgとから、第４図
に示す変位ベクトル〓に相当したＺ−Ｚ軸方向の
砥石２２の研削分力Fngを算出すると共にこのＺ
−Ｚ軸方向の砥石２２の変位量εを算出し、この
変位量εに対応した量だけ砥石２２に対して被研
削物１１が砥石軸２５方向に移動するように、変
位量検出器３５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３１が制御弁３０の
開閉を制御する。なお、被研削物１１の間断ない
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３１が制御弁３０の
開閉を連続的に制御するようになつている。

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砥石或いは
被研削物を砥石の軸方向に変位させたので、特に
被研削物の両端部におけ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図はクリープフイ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６図は本発
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、１６はベツド、１７
はテーブル、２１は回転用モータ、２２は砥石、
２３は砥石台、２４は駆動用モータ、２５は砥石
軸、２８は油圧シリンダ、３０は制御弁、３１は
演算比較回路、３２はローパスフイルタ、３３は
アンプ、３４は電力用検出器、３５は変位量検出
器、３６は中間受台である。

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、前記砥石の軸方向の研削
   力とこの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
   砥石の軸方向にこの砥石か或いは前記被研削物を
   変位させるようにしたことを特徴とする螺旋溝の
   研削方法。