JPWO2022033386A5

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Publication number: JPWO2022033386A5
Application number: JP2023501139A
Authority: JP
Publication date: 2024-05-22
Anticipated expiration: 2041-08-05

Description

本発明は、カップホイールの技術分野に関し、具体的には、特に高速カップホイール用冷却構造に関する。

カップホイールは、主に３つの作業モードがあり、図１および図２に示すように、第１はフロントリング作業モードであり、ブレードリングの作業面の外輪における軸方向高さがブレードリングの作業面の内輪における軸方向高さよりも低く、ブレードリングの作業面の内輪が最後にワークと接触することを特徴とする。図３および図４に示すように、第２はリアリング作業モードであり、ブレードリングの作業面の外輪における軸方向高さがブレードリングの作業面の内輪における軸方向高さよりも高く、ブレードリングの作業面の外輪が最後にワークと接触することを特徴とする。図５に示すように、第３はフロントリング／リアリング作業モードであり、ブレードリングの作業面の外輪における軸方向高さがブレードリングの作業面の内輪における軸方向高さよりも低く、ブレードリングの作業面の内輪が最後にワークと接触することを特徴とする。３つのモードでのブレードリング研削面は、運転した後食込量の変化が小さく通常の摩耗を伴う場合、そのブレードリング研削面の外径と内径の軸方向高さの差が食込量に対して曲面形状になっている。

従来技術の貫通ブレードリング状カップホイールでは、その隣接する２つの歯は、作業面に冷却水を供給するための貫通シンクを形成するために間隔を空けて配置され、貫通シンクはブレードリングの径方向に貫通構造である。カップホイールが高速に回転するとき、貫通シンクがブレードリングの径方向に貫通構造であるため、内径空洞からブレードリング内に入った冷却水のほとんどは遠心力の作用下で貫通シンクを介してブレードリングの外縁側に向かって投げ出され、ブレードリングの作業面の冷却作用が非常に小さく、ブレードリングの内輪側壁に沿ってブレードリングの作業面に流れた冷却水は非常に少なく、気流遮断によって束流が小滴に噴霧され、冷却効果が低下するため、ブレードリングの作業面のブレードリング内輪に近い領域に冷却水がないか、あるいは冷却水が不十分で十分な冷却が得られない。

従来技術の内ブレードリング状カップホイールでは、ブレードリングの外側が塞がれ、すなわち、貫通シンクのブレードリング外輪に近い一端が塞がれ、カップホイールが高速に回転するとき、内径空洞からブレードリング内輪に入った冷却水のほとんどが遠心力の作用下で、貫通シンク内のブレードリング外輪に近い一端に集中し、ブレードリングの作業面のブレードリング外輪から近い領域から投げ出される傾向があり、このときブレードリングの作業面のブレードリング外輪に近い領域は十分に冷却される。しかしながら、ブレードリングの作業面のブレードリング内輪に近い領域には冷却水がないか、あるいは冷却水が不十分で十分な冷却が得られない。

（国際調査報告を参照）

本発明は、従来技術の上記技術的問題の少なくとも１つをある程度解決することを目的とする。そのため、本発明の１つの目的は、冷却効率と冷却水利用効率を高め、研削安定性と研削品質の向上に寄与する高速カップホイール用冷却構造を提供することである。

上記の技術的問題を解決するための本発明の技術解決策としては、高速カップホイール用冷却構造は、ベースボディとブレードリングを備え、前記ブレードリングは前記ベースボディに配置され、前記ベースボディに固定的に接続され、
前記ブレードリングに複数のシンク群が設けられ、複数のシンク群は前記ブレードリングの周方向に沿って順次に間隔を空けて配置され、
各前記シンク群は２つ以上の内側シンクを含み、２つ以上の内側シンクは前記ブレードリングの周方向に沿って順次に間隔を空けて配置され、２つ以上の内側シンクは前記ブレードリングの径方向に沿った長さが徐々に大きくなる。

本発明は以下の有益な効果を有する。２つ以上の内側シンク中の異なる長さの内側シンク内から流れた冷却水は作業面全体を被覆することができ、作業面の冷却効率を高め、作業面の一部の領域が十分に冷却されないことを回避し、冷却水が作業面全体を被覆することにより、冷却水の利用効率を効果的に高め、加工パラメータによる影響も低減でき、研削安定性と研削品質の向上に寄与し、冷却水が作業面全体を被覆することにより、高速研削加工に適するカップホイールを実現する。

上記技術解決策の基に、本発明は以下のように改善され得る。

さらに、各前記シンク群中内側シンクの数は前記ブレードリングの食込量に比例する。

上記のさらなる解決策は以下の有益な効果を有する。各シンク群中の内側シンクの数が多いほど、冷却水の流れ均一性が高まり、冷却水が作業面全体を完全に被覆することを保証し、カップホイールの高速加工要求を満たし、冷却効率と冷却包括性を向上させることができる。

さらに、各前記シンク群中の隣接する２つの内側シンク間の前記ブレードリング径方向に沿った長さの差が、前記内側シンクの数に反比例する。

上記のさらなる解決策は以下の有益な効果を有する。冷却水が２つ以上の内側シンクを流れるときに、ブレードリングの外縁または内縁が冷却水で被覆され、冷却水が作業面全体を完全に被覆し、カップホイールの高速加工要求を満たし、冷却効率と冷却包括性を向上させることができる。

さらに、各前記シンク群中の内側シンクの前記ブレードリング径方向に沿った長さが大きいほど、隣接する内側シンクとの周方向間距が大きくなる。

上記のさらなる解決策は以下の有益な効果を有する。隣接する内側シンク間の周方向間距が大きいほど、隣接する２つの内側シンク間の領域における作業面の強度が確保され、高速研削加工に適するカップホイールを実現する。

さらに、各前記シンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も大きい内側シンクと隣接する内側シンク間の間距をＷ１、このシンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も小さい内側シンクと隣接する内側シンク間の間距をＷ２、このシンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も小さい内側シンクと、隣接するシンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク間の間距をＷ３とすると、Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２である。

上記のさらなる解決策は以下の有益な効果を有する。隣接する２つの内側シンク間の領域における作業面の強度が確保され、隣接する２つのシンク群間の領域における作業面の強度が確保され、高速研削加工に適するカップホイールを実現する。

さらに、各前記シンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も大きい内側シンクと隣接する内側シンク間の冷却被覆面積をＳ１、このシンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も小さい内側シンクと隣接する内側シンク間の冷却被覆面積をＳ２、このシンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も小さい内側シンクと、隣接するシンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク間の冷却被覆面積をＳ３とすると、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２である。

さらに、各前記シンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も大きい内側シンクは、前記ブレードリングの外縁に近い。

上記のさらなる解決策は以下の有益な効果を有する。ブレードリング径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク内から流れた冷却水はブレードリングの外縁を被覆して、冷却効率を向上させることができる。

さらに、２つ以上の内側シンクは蛇行構造であり、２つ以上の内側シンクの軸線は前記ブレードリングの円心から外れている。

さらに、各前記シンク群は貫通シンクをさらに含み、前記貫通シンクは前記シンク群中の前記ブレードリング径方向に沿った長さが最も長い内側シンクの一側に配置される。

上記のさらなる解決策は以下の有益な効果を有する。冷却水は貫通シンクからブレードリングの外縁側に投げ出され、ブレードリングの外輪領域を被覆して、ブレードリングの冷却効率を向上させることができる。

さらに、前記貫通シンクは蛇行構造であり、その軸線が前記ブレードリングの円心から外れている。

従来技術のカップホイールのフロントリング作業モードの第１実施例を示す概略図である。従来技術のカップホイールのフロントリング作業モードの第２実施例を示す概略図である。従来技術のカップホイールのリアリング作業モードの第１実施例を示す概略図である。従来技術のカップホイールのリアリング作業モードの第２実施例を示す概略図である。従来技術のカップホイールのフロントリングとリアリング作業モードの実施例を示す概略図である。本発明のカップホイールの実施例１の正面図である。図６のＡにおける拡大概略図である。本発明のカップホイールの実施例２の正面図である。図８のＢにおける拡大概略図である。

以下、図面を参照して本発明の原理および特徴を説明するが、本発明を解釈する目的でのみ使用され、本発明の範囲を限定することを意図しない。

［実施例１］
図６および図７に示すように、高速カップホイール用冷却構造は、ベースボディ１とブレードリング２を備え、前記ブレードリング２は前記ベースボディ１に配置され、前記ベースボディ１に固定的に接続され、前記ブレードリング２に複数のシンク群３が設けられ、複数のシンク群３は前記ブレードリング２の周方向に沿って順次に間隔を空けて配置されている。

各前記シンク群３は２つ以上の内側シンク３．１を含み、２つ以上の内側シンク３．１は前記ブレードリング２の周方向に沿って順次に間隔を空けて配置され、２つ以上の内側シンク３．１は前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが徐々に大きくなる。

ベースボディ１の中心で冷却水が導入され、内側シンク３．１に入り、冷却水が遠心力の作用下で、内側シンク３．１のブレードリング２の内輪に近い一端から内側シンク３．１のブレードリング２の外輪に近い一端に流れ、内側シンク３．１のブレードリング２の外輪に近い一端が塞がれるため、冷却水がブレードリング２の作業面２．１を流れ、作業面２．１で内側シンク３．１の接線方向に沿って流れ、冷却水は作業面２．１の一部の領域を冷却する。

２つ以上の内側シンク３．１は前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが徐々に大きくなり、異なる長さの内側シンク３．１内から流れた冷却水が作業面２．１全体を被覆することができ、作業面２．１の冷却効率を高め、作業面２．１の一部の領域が十分に冷却されないことを回避し、冷却水が作業面２．１全体を被覆することにより、冷却水の利用効率を効果的に高め、加工パラメータによる影響を低減することもでき、研削安定性と研削品質の向上に寄与し、冷却水が作業面２．１全体を被覆することにより、高速研削加工に適するカップホイールを実現する。

内側シンク３．１の一端がブレードリング２の内輪に接続され、他端がブレードリング２の外輪に近接して閉鎖され、その構造が簡単で加工しやすく、コストを効果的に低減することができる。

上記実施例では、各前記シンク群３中の内側シンク３．１の数が前記ブレードリング２の食込量に比例する。

すなわち、カップホイールのブレードリング２の食込量が大きいほど、各前記シンク群３中の内側シンク３．１の数が多くなり、冷却水の流れ均一性が高まり、冷却水が作業面２．１全体を完全に被覆することが確保され、カップホイールの高速加工要求を満たし、冷却効率と冷却包括性を向上させることができる。

上記実施例では、各前記シンク群３中の隣接する２つの内側シンク３．１間の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さの差が、前記内側シンク３．１の数に反比例する。

すなわち、カップホイールのブレードリング２の食込量が大きいほど、各前記シンク群３中の内側シンク３．１の数が多くなり、隣接する２つの内側シンク３．１間のブレードリング２の径方向に沿った長さの差が小さいほど、各前記シンク群３中のブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１の長さがより小さくなり、すなわち、各内側シンク３．１のブレードリング２の径方向に沿った長さは、ブレードリング２の食込量が大きくなるにつれて減少する。

冷却水が２つ以上の内側シンク３．１を流れると、ブレードリング２の外縁または内縁を冷却水で被覆し、冷却水が作業面２．１全体を完全に被覆することが確保され、カップホイールの高速加工要求を満たし、冷却効率と冷却包括性を向上させることができる。

上記実施例では、各前記シンク群３中の内側シンク３．１の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが大きいほど、隣接する内側シンク３．１との周方向間距が大きくなる。

隣接する内側シンク３．１間の周方向間距が大きいほど、隣接する２つの内側シンク３．１間の領域における作業面２．１の強度が確保され、高速研削加工に適するカップホイールを実現する。

上記実施例では、各前記シンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１と隣接する内側シンク３．１間の間距をＷ１、このシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１と隣接する内側シンク３．１間の間距をＷ２、このシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１と、隣接するシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１間の間距をＷ３とすると、Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２である。

Ｗ１は、前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１と隣接する内側シンク３．１間の周方向の距離であり、Ｗ２は、前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１と隣接する内側シンク３．１間の周方向の距離であり、Ｗ３は、前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１と隣接するシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１間の周方向の距離である。

Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２とすることで、隣接する２つの内側シンク３．１間の領域における作業面２．１の強度が確保され、隣接する２つのシンク群３間の領域における作業面２．１の強度が確保され、高速研削加工に適するカップホイールを実現する。

上記実施例では、各前記シンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１と隣接する内側シンク３．１間の冷却被覆面積をＳ１、このシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１と隣接する内側シンク３．１間の冷却被覆面積をＳ２、このシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向の長さが最も小さい内側シンク３．１と、隣接するシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向の長さが最も大きい内側シンク３．１間の冷却被覆面積をＳ３とすると、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２である。

Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２とすることで、隣接する２つの内側シンク３．１間の領域における作業面２．１の強度が確保され、隣接する２つのシンク群３間の領域における作業面２．１の強度が確保され、高速研削加工に適するカップホイールを実現する。

上記実施例では、各前記シンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１は、前記ブレードリング２の外縁に近い。

ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１は、この内側シンク３．１のブレードリング２の外縁に近い一端がブレードリング２の外縁に可能な限り近接し、ブレードリング２の外縁との間距が限りなくゼロに近いので、ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１内から流れた冷却水は、ブレードリング２の外縁を被覆して、冷却効率を向上させることができる。

上記実施例では、２つ以上の内側シンク３．１は蛇行構造であり、２つ以上の内側シンク３．１の軸線は前記ブレードリング２の円心から外れている。

図６に示すように、本実施例の高速カップホイール用冷却構造は反時計回りに回転するとき、ブレードリング２の強度向上に寄与し、高速カップホイール用冷却構造は時計回りに回転するとき、冷却水の利用率の向上に寄与する。

［実施例２］
図８および図９に示すように、高速カップホイール用冷却構造は、ベースボディ１とブレードリング２を備え、前記ブレードリング２は前記ベースボディ１に配置され、前記ベースボディ１に固定的に接続され、前記ブレードリング２に複数のシンク群３が設けられ、複数のシンク群３は前記ブレードリング２の周方向に沿って順次に間隔を空けて配置されている。

ベースボディ１の中心で冷却水が導入され、内側シンク３．１に入れ、冷却水が遠心力の作用下で、内側シンク３．１のブレードリング２の内輪に近い一端から内側シンク３．１のブレードリング２の外輪に近い一端に流れ、内側シンク３．１のブレードリング２の外輪に近い一端が塞がれるため、冷却水がブレードリング２の作業面２．１を流れ、作業面２．１で内側シンク３．１の接線方向に沿って流れ、冷却水は作業面２．１の一部の領域を冷却する。

２つ以上の内側シンク３．１は前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが徐々に大きくなり、異なる長さの内側シンク３．１内から流れた冷却水は作業面２．１全体を被覆することができ、作業面２．１の冷却効率を高め、作業面２．１の一部の領域が十分に冷却されないことを回避し、冷却水が作業面２．１全体を被覆することにより、冷却水の利用効率を効果的に高め、加工パラメータによる影響を低減することもでき、研削安定性と研削品質の向上に寄与し、冷却水が作業面２．１全体を被覆することにより、高速研削加工に適するカップホイールを実現する。

内側シンク３．１の一端がブレードリング２の内輪に接続され、他端がブレードリング２の外輪に近接して閉鎖され、その構造が簡単で加工しやすく、コストを効果的に削減することができる。

上記実施例では、各前記シンク群３中の内側シンク３．１の数は前記ブレードリング２の食込量に比例する。

すなわち、カップホイールのブレードリング２の食込量が大きいとき、各前記シンク群３中の内側シンク３．１の数が多いほど、冷却水の流れ均一性が向上し、冷却水が作業面２．１全体を完全に被覆することを保証し、カップホイールの高速加工要求を満たし、冷却効率と冷却包括性を向上させることができる。

すなわち、カップホイールのブレードリング２の食込量が大きいとき、各前記シンク群３中の内側シンク３．１の数が多いほど、隣接する２つの内側シンク３．１間のブレードリング２の径方向に沿った長さの差が小さくなり、各前記シンク群３中のブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１の長さがより小さくなり、つまり各内側シンク３．１のブレードリング２の径方向に沿った長さはブレードリング２の食込量が大きくなるにつれて減少する。

冷却水が２つ以上の内側シンク３．１を流れると、ブレードリング２の外縁または内縁を冷却水で被覆し、冷却水が作業面２．１全体を完全に被覆することを保証し、カップホイールの高速加工要求を満たし、冷却効率と冷却包括性を向上させることができる。

上記実施例では、各前記シンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１と隣接する内側シンク３．１間の冷却被覆面積をＳ１、このシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１と隣接する内側シンク３．１間の冷却被覆面積をＳ２、このシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も小さい内側シンク３．１と、隣接するシンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１間の冷却被覆面積をＳ３とすると、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２である。

ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１は、この内側シンク３．１のブレードリング２の外縁に近い一端がブレードリング２の外縁に可能な限り近接し、ブレードリング２の外縁との間距が限りなくゼロに近いので、ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も大きい内側シンク３．１内から流れた冷却水がブレードリング２の外縁を被覆して、冷却効率を向上させることができる。

上記実施例では、各前記シンク群３は貫通シンク３．２をさらに含み、前記貫通シンク３．２は前記シンク群３中の前記ブレードリング２の径方向に沿った長さが最も長い内側シンク３．１の一側に配置される。

ベースボディ１の中心で冷却水が導入され、貫通シンク３．２に入り、冷却水が遠心力の作用下で、貫通シンク３．２からブレードリング２の外縁側に投げ出され、ブレードリング２の外輪領域を被覆して、ブレードリング２の冷却効率を向上させることができる。

上記実施例では、２つ以上の内側シンク３．１は蛇行構造であり、２つ以上の内側シンク３．１の軸線は前記ブレードリング２の円心から外れ、前記貫通シンク３．２は蛇行構造であり、その軸線は前記ブレードリング２の円心から外れている。

２つ以上の内側シンク３．１と貫通シンク３．２は蛇行構造であり、２つ以上の内側シンク３．１と貫通シンク３．２の軸線は前記ブレードリング２の円心から外れている。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明を制限するものではなく、本発明の精神および原則内でなされた任意の修正、同等置換、改善などは、すべて本発明の保護範囲に含まれるものとする。

１ベースボディ
２ブレードリング
２．１作業面
３シンク群
３．１内側シンク
３．２貫通シンク
４ワーク