JPWO2002087812A1 - 長尺焼入れ鋼材の切削加工方法および切削加工装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、長尺焼入れ鋼材を効率的に切削加工して転がり案内装置のガイドレール等を製造することができる切削加工方法および切削加工装置を提供することを主目的とするものである。この目的を達成するために、長尺焼入れ鋼材２の長手方向に沿った被加工面（３）をＣＢＮ工具（７）により約３０ｍ／分〜約１６０ｍ／分の速度で直線切削加工する切削加工方法により、上記課題を解決する。このとき、複数のＣＢＮ工具（７）を設け、複数の被加工面（３）を同時に切削加工することが好ましく、ＣＢＮ工具（７）を長尺焼き入れ鋼材（２）の長手方向に複数配列し、被加工面（３）を順次切削加工することが好ましい。また、本発明の切削加工装置は、長尺焼入れ鋼材（２）を固定する固定装置（４）と、その固定装置（４）の長手方向に沿って設けられた案内装置（６）により案内される刃物台（５）と、その刃物台（５）に保持され長尺焼入れ鋼材（２）の被加工面（３）を切削加工するＣＢＮ工具（７）とを備える。

Description

技術分野
本発明は、転がり案内装置のガイドレール等の被加工材として用いられる長尺焼入れ鋼材を極めて効率的に切削加工することができる切削加工方法および切削加工装置に関するものである。
背景技術
工作機械等に組み込まれて工作物担持用のテーブル等を案内する転がり案内装置１０１は、第１４図〜第１６図に示すように、長手方向に沿って形成された転動体転走面（転動体転走溝ともいう。）１０５を有する軌道台１０２と、その転動体転走面１０５に対応する負荷転動体転走路１０７を含む無限循環路１１０を有し、その無限循環路１１０に配列収容された複数の転動体１０３を介して軌道台１０２に装着される可動台１０４と、から構成されている。そして、その軌道台１０２と可動台１０４とは、転動体１０３の転がりにより相対運動自在となっている。
こうした転がり案内装置１０１において、その軌道台１０２は、第２図に例示した長尺焼入れ鋼材２のような複雑な断面形状を有している。そして、その軌道台１０２には、所定の表面硬度からなる転動体転走面１０５を高い寸法精度で形成することが要求されている。そうした軌道台１０２の製造方法としては、先ず、長尺の丸鋼材を異形ダイス等で複数回引き抜き加工してほぼ完成品に近い寸法形状とし、焼入れを行って所定の表面硬度を付与し、その後、研削加工により所定の寸法精度となるように精密仕上げを行って製造している。
上述した従来からの軌道台の製造方法においては、複雑な断面形状に精度よく加工することができる引き抜き加工と、所定の寸法精度となるように精密仕上げすることができる研削加工とを採用するので、加工精度に優れた軌道台を製造することができる。
しかしながら、従来の軌道台は、引き抜き加工と研削加工という何れも加工時間が長く加工効率にやや問題のある手段により加工されていることから、軌道台を効率よく製造しにくいという実状があった。
発明の開示
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであって、転がり案内装置のガイドレール等の被加工材として用いられる長尺焼入れ鋼材を、効率的且つ高精度で製造するための切削加工方法および切削加工装置を提供するものである。
上記課題を解決する本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法は、長尺焼入れ鋼材の長手方向に沿った被加工面を、ＣＢＮ工具により約３０ｍ／分〜約１６０ｍ／分の速度で直線切削加工することに特徴を有する。この発明によれば、その速度での加工によりＣＢＮ工具の摩耗量を低減させることができるので、長尺焼入れ鋼材を極めて効率的に且つ寸法精度よく切削加工でき、その結果、転がり案内装置のガイドレール等を極めて効率的に製造することができる。
本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、複数のＣＢＮ工具を使用し、前記長尺焼入れ鋼材の長手方向に沿った複数の被加工面を同時に切削加工することに特徴を有する。この発明によれば、複数の被加工面の切削加工を極めて効率的に行うことができる。
本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、前記ＣＢＮ工具を前記長尺焼入れ鋼材の長手方向に複数配列し、該長尺焼入れ鋼材の長手方向に沿った被加工面を順次切削加工することに特徴を有する。この発明によれば、長尺焼入れ鋼材の長手方向に複数配列されたＣＢＮ工具を長手方向の一方から他方に向かって順次移送させることにより、被加工面を極めて短時間に切削加工することができる。
本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、前記長尺焼入れ鋼材が、転がり案内装置のガイドレール用の焼入れ鋼材であることに特徴を有する。この発明によれば、転がり案内装置のガイドレールを極めて効率的に製造できる。
本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、前記ＣＢＮ工具が、前記長尺焼入れ鋼材の長手方向に対して直角な仮想面上に、線対称または点対称となるように複数配置されていることに特徴を有する。このとき、被加工面を切削する少なくとも一対のＣＢＮ工具による切削抵抗の背分力が相互に均衡するように、ＣＢＮ工具を配置することが好ましい。この発明によれば、対称に配置されたＣＢＮ工具で切削加工する際の切削抵抗の背分力が均衡するように配置されるので、そうした背分力の均衡化により、長尺焼入れ鋼材やＣＢＮ工具のたわみの発生が抑制され、その結果、被加工面の加工精度を向上させることができる。また、少なくとも一対のＣＢＮ工具による切削抵抗の背分力の合力が均衡化されて相殺されるので、その背分力に基づく長尺焼入れ鋼材やＣＢＮ工具のたわみの発生をより抑制することができ、被加工面の加工精度をより一層向上させることができる。
上記課題を解決する本発明の長尺焼入れ鋼材用切削加工装置は、長尺焼入れ鋼材を固定する固定装置と、前記固定装置の長手方向に沿って設けられた案内装置により案内される刃物台と、前記刃物台に保持され、前記長尺焼入れ鋼材の被加工面を切削加工するＣＢＮ工具と、を少なくとも備えることに特徴を有する。この発明によれば、長尺焼入れ鋼材の被加工面を、刃物台に保持されたＣＢＮ工具で極めて効率的に切削加工することができ、その結果、転がり案内装置のガイドレール等を極めて効率的に製造することができる。
本発明の長尺焼入れ鋼材用切削加工装置において、前記刃物台には、前記ＣＢＮ工具を保持する保持部材が着脱可能に設けられていることに特徴を有する。この発明によれば、ＣＢＮ工具の交換等を、保持部材の着脱によって容易に行うことができる。
本発明の長尺焼入れ鋼材用切削加工装置において、前記保持部材は、前記ＣＢＮ工具の固定位置を調整する位置調整手段を有することに特徴を有する。この発明によれば、例えばＣＢＮ工具の位置を微調整して切込み量を調整することができる。
本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工装置において、前記ＣＢＮ工具を、前記長尺焼入れ鋼材の長手方向に対して直角な仮想面上に、線対称または点対称となるように複数配置することに特徴を有する。このとき、被加工面を切削する少なくとも一対のＣＢＮ工具による切削抵抗の背分力が相互に均衡するように、前記ＣＢＮ工具を配置することが好ましい。この発明によれば、案内装置やＣＢＮ工具のたわみの発生を抑制することができるので、案内装置の長寿命化を達成できると共に、切削加工装置を長期間円滑に作動させることができる。そして、こうした切削加工装置で加工されることにより、被加工面の加工精度をより一層向上させることができる
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法および切削加工装置について図面を参照しつつ説明する。
（１）切削加工方法および切削加工装置
本発明の切削加工方法は、長尺焼入れ鋼材の長手方向に沿った被加工面を、ＣＢＮ工具により約３０ｍ／分〜約１６０ｍ／分の速度で直線切削加工する方法であり、本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工装置は、そうした方法を実現した装置である（以下、これらを「本発明の切削加工方法及び装置」と言うことがある）。こうした本発明の切削加工方法及び装置によれば、長尺焼入れ鋼材を極めて効率的に切削加工することができる。そして、例えば第１図のフロー図に示すような転がり案内装置のガイドレール等の製造に本発明を適用すれば、ガイドレール等を極めて効率的且つ精度よく製造することができ、加工時間の短縮、コストダウンおよび高品質化を図ることができる。
第２図は、本発明の切削加工方法および切削加工装置が適用される長尺焼入れ鋼材２の一例を示す斜視図であり、長手方向に沿った４条の被加工面３が対称に配置された態様である。この態様は、後述する第１４図〜第１６図の転がり案内装置１０１の軌道台１０２を例示するものであり、第２図における被加工面３は、第１４図〜第１６図においては転動体１０３を無限循環させる転動体転走面１０５としての作用を有するものとなる。なお、ここでいうところの被加工面３とは、本発明の切削加工方法及び装置により切削加工される面のことであり、どのような形状の面をも含み、特に限定されるものではない。例えば、平面からなる平坦面、平面の組合せからなる矩形面、曲面からなる溝、平面と曲面との組合せからなる面（複合面）等も含まれる。
本発明の切削加工方法及び装置は、焼入れにより表面を硬化させた焼入れ鋼材の加工に好ましく適用される。そうした焼入れ鋼材は、焼入れにより表面が硬化する鋼材であればその種類は特に限定されず、例えば転がり案内装置を構成する長尺の直線レールや曲線レールのように、耐摩耗性等が要求される用途に用いられる焼入れ鋼材であることが好ましい。
本発明の切削加工方法および切削加工装置においては、第３図に示すように、特に長尺の焼入れ鋼材に適用される点に特徴がある。その長さは特に限定されないが、転がり案内装置の長尺の直線レールや曲線レール等を製造する場合には、被加工面長さがおよそ２〜３ｍであることが製造上便利である。こうした長さの焼入れ鋼材に対して本発明を適用すれば、切削加工効率が向上し、加工品を生産性よく製造することができる。
転がり案内装置の長尺の直線レールや曲線レール等に適用する場合の切削加工方法及び装置１においては、第３図に示すように、例えば長さ約２〜３ｍの被加工面を有する転がり案内装置用の長尺焼入れ鋼材２を固定装置４に固定し、その長尺焼入れ鋼材２の長手方向に沿った被加工面３を、後述するＣＢＮ工具７で直線的に切削加工する。なお、この固定装置４は、後述する第３図に示すような装着台と固定手段とを少なくとも備えたものであり、長尺焼入れ鋼材２を固定することができる装置である。
固定装置４に長尺焼入れ鋼材２を固定する固定手段としては、各種のクランプやチャックを採用することができる。また、動力チャックを採用することもできる。動力チャックとしては、例えば油圧チャック、空圧チャック、電磁チャック等が挙げられる。
固定装置４に固定された長尺焼き入れ鋼材２は、刃物台５に保持されたＣＢＮ工具７により切削加工される。
ＣＢＮ工具７は、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮという。）焼結体であり、ＣＢＮ粉末にＣｏやＴｉＣ等を混ぜて高温超高圧下で焼結して得られるものである。このＣＢＮ工具７は、高硬度、高弾性係数、高熱伝動性の長所から、高硬度材料、焼入れ鋼、耐熱合金に等の切削に好ましく使用される。
ＣＢＮ工具７は、第４図に例示するように、具体的にはＣＢＮ焼結体１０を先端に備える棒状の工具であるが、必ずしも第４図のような形状に限定されるものではなく、第８図（Ｂ）に示す公知の形状等から被加工面３の形状に合わせた最適なものを任意に選択できる。なお、ＣＢＮ工具７を用いた切削加工に直接関与するＣＢＮ焼結体１０のチップ形状が、長尺焼入れ鋼材２の被加工面３の形状とほぼ同じ形状であることが好ましい。そうした形状からなるＣＢＮ焼結体１０チップを備えるＣＢＮ工具７を用いれば、切削加工によりそのＣＢＮ焼結体１０とほぼ同じ形状の被加工面３を容易且つ精度よく形成できるので、切削回数を減らすことができる。その結果、極めて効率的で精度のよい切削加工を行うことができる。なお、そうしたＣＢＮ工具７の使用は、従来の湿式による研削加工とは異なり、乾式で被加工面を切削加工することができるという利点がある。
刃物台５は、第５図〜第７図に示すように、ＣＢＮ工具７を装着するものであり、固定装置４の長手方向に沿って設けられたレール状の案内装置６により案内され、駆動手段１５によって駆動されるものである。刃物台５は、固定装置４に固定された長尺焼入れ鋼材２の長手方向に沿って自在に移動し、その長尺焼入れ鋼材２の長辺の被加工面３を切削加工できるように構成されるものであればよく、特にその形状等は限定されない。この刃物台５は、一又は二以上のＣＢＮ工具７を直接装着することができるものであっても、一又は二以上のＣＢＮ工具７を保持した保持部材８を装着することができるものであってもよく、特に限定されない。
刃物台５の移動は、案内装置６による案内、又、駆動手段１５による駆動力付与によって行われる。案内装置６としては、後述する第１４図〜第１６図に示したような転がり接触により案内する装置を使用することができる。転がり接触により案内する案内装置６の例としては、長手方向に沿った転動体転走面を有するガイドレール６ｂと、その転動体転走面に対応する負荷転動体転走面を含む無限循環路を有しその無限循環路に配列収容された複数の転動体を介してそのガイドレール６ｂに装着される摺動ブロック６ａと、からなるものが挙げられる。そのガイドレール６ｂと摺動ブロック６ａとは、転動体の転がりにより、上述した約３０ｍ／分〜約１６０ｍ／分の高速下においても相対運動自在となっている。なお、案内装置６としては、すべり接触により案内するものでもよく、種々のものを適用できる。また、駆動手段１５としては、本実施例では、ボールねじ１５ａ及びそのボールねじ１５ａに駆動力を付与するモータ（図示せず。）が採用されているが、この他、リニアモーター等を使用してもよい。
刃物台５には、ＣＢＮ工具７を保持するための保持部材８が着脱可能に設けられている（第５図〜第７図を参照。）。保持部材８が着脱可能に設けられることにより、ＣＢＮ工具７の交換を保持部材８の一体的な着脱により容易に行うことができる。このように、ＣＢＮ工具７を保持部材８に装着した後に刃物台５に装着すれば、特に複数のＣＢＮ工具７を取り付ける場合において、各ＣＢＮ工具間の寸法調整および精度を向上させることができ、加工精度に優れた切削加工を実現させることができる。
ＣＢＮ工具７を保持部材８に装着する場合の寸法調整は、第５図〜第７図に示すように、ＣＢＮ工具７の固定位置を調整する位置調整手段９で行われる。その位置調整手段９としては、長穴及びその長穴に摺動自在に嵌合するボルトからなるもの等が通常使用されるが、それ以外の手段であってもよい。なお、一回の加工により所定の切削代を切削する場合には、位置調整手段９は手動でも自動でもよいが、第１２図に示すように、二回以上の加工により切削代を徐々に切削する場合には、位置調整手段９は自動制御されることが好ましい。
保持部材８は、刃物台５の所定の装着部位１２に例えばボルト締結等によって取り付けられる。そうした保持部材８は、第５図〜第７図に示すように、略矩形形状であっても略半円形形状であってもよく特に限定されない。装着部位１２の形状を保持部材８の形状に対応する形状とすれば、保持部材８を装着部位１２に嵌挿するだけで保持部材８の位置決めがなされる。しかも、その保持部材８に装着されているＣＢＮ工具７は、所定の位置に調整されているので、加工精度に優れた切削加工を実現できる。
保持部材８に取り付けられるＣＢＮ工具７は、一つであっても二以上の複数であってもよい。複数のＣＢＮ工具７を装着した場合には、長尺焼入れ鋼材２の長手方向に沿った複数の被加工面３を同時に切削加工できるので、ＣＢＮ工具７の個数に対応した複数の被加工面３を極めて効率的に切削加工することができる。
ＣＢＮ工具７を複数取り付ける場合には、ＣＢＮ工具７と被加工面３との間の負荷応力のバランスを考慮することが好ましい。具体的には、第８図〜第１０図に示すように、ＣＢＮ工具７を、長尺焼入れ鋼材２の長手方向に対して直角な面を想定し（こうした面を仮想面という。）、その仮想面上に、線対称または点対称となるように複数配置することが好ましい。この場合においては、複数のＣＢＮ工具７、…、７が線対称または点対称となるように仮想面上に配置されるので、第１１図に示すような切削加工する際の切削抵抗の背分力Ｆｐが均衡化する（第８図〜第１０図を参照）。背分力Ｆｐを均衡化させた態様において、各々の背分力Ｆｐは刃物台５を弾性変形させるが、その弾性変形は刃物台５に内部応力を発生させるだけであり、案内装置６に対する外力としてはほとんど伝達されない。したがって、背分力Ｆｐを均衡化させるようにＣＢＮ工具７を上記のように配置することにより、長尺焼入れ鋼材２やＣＢＮ工具７のたわみの発生を抑制し、被加工面３の加工精度を向上させることができる。なお、第１１図において、Ｆｆは送り分力（ｔｈｒｕｓｔ ｆｏｒｃｅ）であり、Ｆｐは背分力（ｆｅｅｄ ｆｏｒｃｅ）であり、Ｆは切削抵抗の合力（Ｆｆ＋Ｆｐ）である。
ここで、「線対称となるように配置される」とは、基準線に対して鏡像関係となるように配置されることであり、「点対称となるように配置される」とは、基準点に対して対角関係となるように配置されることである。基準線や基準点としては、第８図〜第１０図に示す中心線２２、２４や特定点２３を例示できる。
特に、第８図（Ａ）に示すように、少なくとも一対のＣＢＮ工具７、７を、長尺焼入れ鋼材２の中心線２２に対して線対称になるように仮想面上に配置することが好ましい。こうすることにより、切削抵抗の背分力Ｆｐの合力が均衡し相互に相殺されるので、切削加工時の背分力Ｆｐに基づく長尺焼入れ鋼材２のたわみの発生やＣＢＮ工具７、７のたわみの発生をより抑制することができ、被加工面３の加工精度をより一層向上させることができるという格別の効果がある。なお、第８図（Ｂ）は、ＣＢＮ工具の一例を示す平面図である。
また、第９図に示すように、複数のＣＢＮ工具が配置される場合において、少なくとも一対のＣＢＮ工具７、７を、切削抵抗の背分力Ｆｐの合力が相互に相殺されるように長尺焼入れ鋼材２の中心線２２に対して線対称となるように仮想面上に配置し、さらに他のＣＢＮ工具７’、７’を、長尺焼入れ鋼材２の中心線２２に対して線対称になるように仮想面上配置することが好ましい。こうすることにより、上記同様、切削加工時の背分力Ｆｐに基づく長尺焼入れ鋼材２のたわみの発生やＣＢＮ工具のたわみの発生を可能な限り抑制することができ、被加工面３の加工精度を向上させることができる。この場合において、ＣＢＮ工具７’、７’は、背分力Ｆｐの合力が相殺するように配置されてはいないが、各ＣＢＮ工具７’、７’は、中心線に対して左右対称に配置されている。そのため、案内装置６に加わる背分力Ｆｐは、中心線２２の左右で均等なものとなり、案内装置６に対し、左右同じラジアル荷重が加わることとなる。その結果、案内装置６に加わる負荷の左右のバランスがとれるので、案内装置６の長寿命化を達成できると共に切削加工装置１を長期間円滑かつ安定的に作動させることができるという効果がある。そして、こうした切削加工装置１で長尺焼入れ鋼材２を加工することにより、被加工面３の加工精度をより向上させることができる。
また、第１０図は、ＣＢＮ工具７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを、特定点２３で点対称となるように仮想面上に配置した態様である。４つのＣＢＮ工具７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、特定点２３で点対称に仮想面上に配置されていると共に、長尺焼入れ鋼材２の中心線２２を挟んでＣＢＮ工具７ａ、７ｃとＣＢＮ工具７ｂ、７ｄとが線対称に仮想面上に配置され、固定装置４に対する平行線２４を挟んでＣＢＮ工具７ａ、７ｂとＣＢＮ工具７ｃ、７ｄとが線対称に仮想面上に配置されている。こうした態様で４つのＣＮＢ工具を配置することにより、それぞれのＣＢＮ工具の背分力Ｆｐは相互に相殺される。その結果、上述と同様に、案内装置６の長寿命化、切削加工装置１の長期間の円滑作動等を達成でき、被加工面３の加工精度をより一層向上させることができる。なお、第１０図においては、ＣＢＮ工具の背分力Ｆｐの角度はそれぞれ４５°であるが、この角度は特に限定されるものではなく、背分力Ｆｐが相互に均衡し相殺されるように配置されることを条件に、長尺焼入れ鋼材２の構造や被加工面３の形状に応じて任意に設定される。
本発明においては、案内装置６に刃物台５を複数配列して設けることもできる。例えば、複数の刃物台５を、長尺焼き入れ鋼材２の長手方向に複数配列するように案内装置６上に並べる。そして、第１２図および第１３図に示すように、先ず、第１番目の刃物台５ａを移動させることによって一段目の切削加工を行い、第２番目の刃物台５ｂを移動させることによって二段目の切削加工を行い、さらに第３番目の刃物台５ｃを移動させることによって三段目の切削加工を行い、その後順次同様の切削加工をすることができる。このように、複数配列した刃物台を、案内装置６によって順次長手方向の一方の側から他方の側に送ることにより、所定の切削代を有した被加工面３を極めて短時間に切削加工することができる。特にその刃物台５に、上述した複数のＣＢＮ工具７を装着すれば、複数の被加工面３の切削加工を極めて効率的に行うことができるという格別の効果を有する。
本発明においては、上述した長尺焼入れ鋼材２の被加工面３を、約３０ｍ／分〜約１６０ｍ／分の速度で直線切削加工することが好ましく、８０ｍ／分〜１２０ｍ／分の速度で直線切削加工することがより好ましい。直線切削加工速度をこうした範囲に規定したのは、ＣＢＮ工具７の摩耗量との関係であり、その範囲でＣＢＮ工具７の摩耗量が少ないからである。直線切削加工速度が約３０ｍ／分未満では、切削抵抗が大きくなってＣＢＮ工具７に伝わる熱量が増し、その結果、ＣＢＮ工具７の摩耗量が増すと共に切削効率が低下する。一方、直線切削加工速度が約１６０ｍ／分を超えると、この場合にもＣＢＮ工具７が摩耗する。
所定の切削代（切込み量ともいう。）を切削して所定寸法に加工された長尺焼入れ鋼材２は、そのままあるいはその後切断されて、所定長さの直線レールや曲線レール等とすることができる。なお、切削代としては、焼入れ鋼材の被加工面３の硬度や上述したＣＢＮ工具７の切削加工の回数にも関係するので一概にはいえないが、加工効率に優れた一回の切削加工で切削することができる切削代としては、通常０．０５〜０．３ｍｍ程度である。二回以上の加工によって切削代を切削する場合には、第８図に示すように、各回数毎の切削代を変化させることもできる。例えば、一回目／０．３ｍｍ、二回目／０．３ｍｍ、三回目／０．０５ｍｍ、四回目／０．０５ｍｍとして、切削代０．７ｍｍの被加工面３を切削加工することができる。本発明の切削加工方法及び装置においては、従来行われていた湿式の研削加工の場合とは異なり、乾式で行うことができるという利点があるが、必要に応じて水溶性の加工液を使用したり、圧縮空気を使用することもできる。
以上説明したように、こうした本発明の切削加工方法及び装置により加工された長尺焼入れ鋼材２は、例えば転がり案内装置のガイドレール等として好ましく使用することができる。本発明においては、所定の切削代を一回の加工によって切削することもできるので、特に研削によって被加工面を加工する従来の方法に比べると、その加工時間は格段に短縮される。さらに、本発明に係る切削装置は、ＣＢＮ工具が装着される刃物台を移動させるので、その刃物台は構造上容易に軽量化することができ、上述した速い切削速度の実現が可能となる。また、ＣＢＮ工具を少なくとも備える刃物台を所定の速度で移動させることにより、固定装置上に置かれた長尺焼入れ鋼材の被加工面を切削加工できるので、装置全体の大きさを小さくすることができると共に、複雑な制御機能を省略することも可能となる。その結果、切削加工装置の小型化と価格の低減を達成することができる。
こうした本発明の切削加工方法及び装置で加工されたガイドレール等は、極めて効率的に製造されるので、製造が容易でコストメリットのよい加工品となり、市場にも好ましく提供される。
続いて、実験例を説明する。
先ず、転がり案内装置の直動レール用丸鋼材（Ｓ５５Ｃ相当材、中炭素マンガン鋼）を所定の形状に冷間圧延し、その後、焼入れして所望の表面硬度をもった被加工材を形成した。
被加工材を固定装置上にクランプで固定し、刃物台にはＣＢＮ工具（Ｄｅ Ｂｅｅｒｓ製：ＤＢＡ８０）を装着した。切削加工には切削液は使用せず、乾式で行った。切削条件としては、切削速度を６０ｍ／分とし、切込み量を０．１〜０．５ｍｍの間で０．１ｍｍずつ変化させ、各切込み量で１パス（回）の直線切削加工を行った。
切削加工性の評価は、ＣＢＮ工具の状態（欠損、摩耗を目視観察）および加工面の状態（むしれ、びびり、粗さを目視観察）により行った。
結果としては、上述の切削条件では、ＣＢＮ工具には欠損や摩耗は見られなかった。加工面の状態においても、特に問題となる現象は現れなかった。
（２）転がり案内装置
上述した本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法および切削加工装置により、転がり案内装置の構成部材である軌道台（ガイドレールともいう。）が製造される。以下に、その軌道台を備える転がり案内装置について説明する。
第１４図は、転がり案内装置の一例を示している。転がり案内装置１０１は、軌道台１０２と、この軌道台１０２に多数の球状の転動体１０３、…、１０３を介して取り付けられる可動体１０４とを備えている。
軌道台１０２は、上述した本発明の切削加工方法および切削加工装置により製造されたものであり、第１４図に示す態様においてはほぼ長方形の断面をした長尺の部材である。軌道台１０２の両側面には、転動体１０３を転動させる断面形状円弧状の転動体転走面１０５、…、１０５が二条ずつ全長に亘り設けられている。また、転動体転走面１０５は、二条に限定されるものではなく、一条でも、左右合わせて三条でも、四条でもよい。こうした転動体転走面１０５は、上述した本発明の切削加工方法および切削加工装置により、所定の位置に配置されたＣＢＮ工具により、高精度且つ効率的に加工される。
可動体１０４は、その移動方向と直交する方向の面の形状がほぼ門形をした可動体本体１２０と、可動体１０４の移動方向の両端に取り付けられる蓋材１２１とを具備する。
可動体本体１２０の内側面には、第１５図に示すように、転動体転走面１０５、…、１０５と相対向するほぼ半円状の転動体転走面１０６、…、１０６が四条設けられている。これら転動体転走面１０５、１０６とによって、軌道台１０２と可動体１０４との間に四条の負荷転走路１０７が形成される。また、可動体１０４には、この可動体１０４の移動方向に沿って延びる断面形状が円形の戻し路１０８、…、１０８が可動体１０４の移動方向の一端側から他端側に亘り形成されている。
一方、蓋材１２１の可動体本体１２０と対向する面には、第１６図に示すように、負荷転走路１０７と戻し路１０８とを連通させる方向転換路１０９が形成されている。これら負荷転走路１０７と、戻し路１０８と、方向転換路１０９とによって、転動体１０３、…、１０３を無限循環させる無限循環路１１０が形成される。
この無限循環路１１０には、多数の球状の転動体１０３、…、１０３が連結体１１１によって数珠状に連ねられて配されている。連結体１１１は、転動体１０３、…、１０３間に配される多数の間座１１１ａ、…、１１１ａと、各間座１１１ａ、…、１１１ａをつないで転動体１０３、…、１０３を両側から回動自在に保持するための薄板状のベルト１１１ｂ、１１１ｂとを備えている
また、無限循環路１１０には、ベルト１１１ｂ、１１１ｂを摺動自在に嵌合して連結体１１１を無限循環路１１０内で案内する連結体案内溝１１２、１１２が形成されている。
転動体１０３、…、１０３は、可動体１０４の移動に伴って負荷転走路１０７の一端から他端に向かって転動する。その後、方向転換路１０９によってすくい上げられ、戻し路１０８の一端側へと案内され、戻し路１０８を通って戻し路１０８の他端側へと案内される。そして方向転換路１０９を介して再度負荷転走路１０７に導かれる。転動体１０３、…、１０３は、この繰り返しによって、可動体１０４の移動に伴って無限循環路１１０を循環する。本発明の切削加工方法および切削加工装置により製造された軌道台１０２は、その転動体転走面１０５がＣＢＮ工具により精度よく加工されているので、転動体１０３、…、１０３は、無限循環路１１０内を極めてスムーズに循環することができる。
なお、蓋材１２１、１２１の外側の面には、第１４図に示すようなエンドプレート１２２、１２２が取り付けられている。このエンドプレート１２２もその形状がほぼ門形をしており、蓋材１２１にねじ１２４、…、１２４を螺合して取り付けられている。
産業上の利用可能性
本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法および切削加工装置は、長尺焼入れ鋼材を極めて効率的に切削加工できるので、例えば転がり案内装置のガイドレールの製造に適用すれば、ガイドレールの効率的な製造に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法を含む転がり案内装置のガイドレールの製造方法の一例を示す工程図である。第２図は、本発明の切削加工方法および切削加工装置が適用される長尺焼入れ鋼材の一例を示す斜視図である。第３図は、本発明の切削加工方法および切削加工装置の実施形態の一例を示す斜視図である。第４図は、ＣＢＮ工具の一例を示す斜視図である。第５図は、ＣＢＮ工具を備える刃物台の一例を示す正面図（第５図（Ａ））、側面図（第５図（Ｂ））および平面図（第５図（Ｃ））である。第６図は、第５図に示した刃物台の正面拡大図である。第７図は、ＣＢＮ工具を備える刃物台の他の一例を示す正面図（第７図（Ａ））、側面図（第７図（Ｂ））および平面図（第７図（Ｃ））である。第８図は、ＣＢＮ工具を両側の被加工面に線対称に配置した一例を示す断面模式図（第８図（Ａ））およびその際使用したＣＢＮ工具（第８図（Ｂ））である。第９図は、ＣＢＮ工具を両側の被加工面および案内装置に対向する被加工面に線対称に配置した一例を示す断面模式図である。第１０図は、ＣＢＮ工具を被加工面に点対称に配置した一例を示す断面模式図である。第１１図は、ＣＢＮ工具で切削加工する際の切削抵抗の分力の説明図である。第１２図は、二回以上の加工によって被加工面が切削される態様の説明図である。第１３図は、複数の刃物台が長手方向に配列された態様を示す説明図である。第１４図は、切削加工されたガイドレールを備える転がり案内装置の一例を示す斜視図である。第１５図は、第１４図に示す転がり案内装置の案内方向に直交する方向から見た装置の断面図である。第１６図は、第１５図に示す転がり案内装置の案内方向に沿う方向から見た無限循環路を説明する断面図である。

Claims (11)

1. 長尺焼入れ鋼材の長手方向に沿った被加工面を、ＣＢＮ工具により約３０ｍ／分〜約１６０ｍ／分の速度で直線切削加工することを特徴とする長尺焼入れ鋼材の切削加工方法。
2. 請求の範囲第１項に記載の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、複数のＣＢＮ工具を使用し、前記長尺焼入れ鋼材の長手方向に沿った複数の被加工面を同時に切削加工することを特徴とする長尺焼入れ鋼材の切削加工方法。
3. 請求の範囲第１項または第２項に記載の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、前記ＣＢＮ工具を前記長尺焼入れ鋼材の長手方向に複数配列し、該長尺焼入れ鋼材の長手方向に沿った被加工面を順次切削加工することを特徴とする長尺焼入れ鋼材の切削加工方法。
4. 請求の範囲第１項乃至第３項の何れか１項に記載の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、前記長尺焼入れ鋼材が、転がり案内装置のガイドレール用の焼入れ鋼材であることを特徴とする長尺焼入れ鋼材の切削加工方法。
5. 請求の範囲第１項乃至第４項の何れか１項に記載の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、前記ＣＢＮ工具が、前記長尺焼入れ鋼材の長手方向に対して直角な仮想面上に、線対称または点対称となるように複数配置されていることを特徴とする長尺焼入れ鋼材の切削加工方法。
6. 請求の範囲第５項に記載の長尺焼入れ鋼材の切削加工方法において、被加工面を切削する少なくとも一対のＣＢＮ工具による切削抵抗の背分力が相互に均衡するように、前記ＣＢＮ工具を配置することを特徴とする長尺焼入れ鋼材の切削加工方法。
7. 長尺焼入れ鋼材を固定する固定装置と、前記固定装置の長手方向に沿って設けられた案内装置により案内される刃物台と、前記刃物台に保持され、前記長尺焼入れ鋼材の被加工面を切削加工するＣＢＮ工具と、を少なくとも備えることを特徴とする長尺焼入れ鋼材用切削加工装置。
8. 請求の範囲第７項に記載の長尺焼入れ鋼材用切削加工装置において、前記刃物台には、前記ＣＢＮ工具を保持する保持部材が着脱可能に設けられていることを特徴とする長尺焼入れ鋼材用切削加工装置。
9. 請求の範囲第８項に記載の長尺焼入れ鋼材用切削加工装置において、前記保持部材は、前記ＣＢＮ工具の固定位置を調整する位置調整手段を有することを特徴とする長尺焼入れ鋼材用切削加工装置。
10. 請求の範囲第７項乃至第９項の何れか１項に記載の長尺焼入れ鋼材用切削加工装置において、前記ＣＢＮ工具を、前記長尺焼入れ鋼材の長手方向に対して直角な仮想面上に、線対称または点対称となるように複数配置することを特徴とする長尺焼入れ鋼材用切削加工装置。
11. 請求の範囲第１０項に記載の長尺焼入れ鋼材用切削加工装置において、被加工面を切削する少なくとも一対のＣＢＮ工具による切削抵抗の背分力が相互に均衡するように、前記ＣＢＮ工具を配置することを特徴とする長尺焼入れ鋼材用切削加工装置。

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