WO2015186757A1 - 円筒状ワークおよびその加工方法および加工装置 - Google Patents

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航 溝垣
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    • B24B47/12—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces by mechanical gearing or electric power

Definitions

  • the present invention relates to a cylindrical workpiece and a machining method thereof, and more particularly, to a cylindrical workpiece that obtains a coaxial degree of an outer diameter surface with respect to an inner diameter surface of the cylindrical workpiece, and a machining method and machining apparatus thereof. It is about.
  • a processing device 57 that supports a cylindrical work 56 as shown in FIG. 7 is known.
  • This processing device 57 employs an outer diameter processing method in which the outer peripheral surface of the workpiece 56 is ground by a grinding wheel 59 while the cylindrical workpiece 56 is supported by the center device 58.
  • the center device 58 has a pair of centers 60 and 61, and both the centers 60 and 61 are arranged so as to face each other on the same axis, and one center 60 is arranged at the tip of the spindle 63 of the spindle unit 62.
  • the other center 61 is detachably attached to the tip of the spindle 65 of the core pushing unit 64.
  • a grinding wheel 59 is brought into contact with the outer peripheral surface of the rotating workpiece 56, and the outer diameter of the workpiece 56 is processed by the grinding wheel 59 (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of such conventional problems, and in the processing of the outer diameter surface of the cylindrical workpiece, the cylindrical workpiece processing method and processing apparatus that ensure the coaxiality of the outer diameter surface with respect to the inner diameter surface.
  • the purpose is to provide.
  • the method invention according to claim 1 of the present invention is such that a cylindrical work is supported by a drive center and a centering center, and a keret that is rotationally driven together with the drive center is arranged on the inner diameter side of the work. In the engaged state, the outer diameter surface of the workpiece is finished while rotating the workpiece.
  • the cylindrical workpiece is supported by the drive center and the centering center, and the outer diameter of the workpiece is rotated while the workpiece is being rotated while the keley that is rotationally driven together with the drive center is engaged from the inner diameter side of the workpiece. Since the surface is finished, the entire width of the outer diameter surface of the workpiece can be processed in one step, the cylindricity of the outer diameter surface of the workpiece is improved, and the frictional force between both centers and the workpiece can be reduced. The deformation of the workpiece inside can be suppressed, and not only the occurrence of scratches but also the roundness of the outer diameter surface can be improved.
  • a hollow main spindle having a drive center at a front end portion thereof rotatably supported in the main spindle unit, a rotatable spindle in the centering unit, and a shaft.
  • a centering spindle that is supported movably in the direction and has a centering center at the tip, a shaft-shaped keley that is supported in the inner hole of the main spindle so as not to rotate relative to the main spindle, and is movable in the axial direction; and the main spindle A driving means for rotating the shaft, and a cylinder for axially driving the keley and the core pushing spindle, the spindle spindle, the core pushing spindle and the cylinder being arranged on the same axis, and the drive center While the cylindrical workpiece is sandwiched between the centering center and the Keley is engaged from the inner diameter side of the workpiece, the workpiece is rotated and driven. Outer diameter surface of the workpiece is finished.
  • the spindle unit is rotatably supported in the spindle unit and has a hollow spindle having a drive center at the tip, and is rotatably and axially supported in the centering unit.
  • a core pushing spindle having a feeding center, a shaft-shaped keley supported in an inner hole of the spindle spindle so as not to rotate relative to the spindle spindle, and a driving means for rotationally driving the spindle spindle;
  • Each of the main spindle and the center pushing spindle and the cylinder are arranged on the same axis, and the cylindrical work is sandwiched between the drive center and the centering center, and the inner diameter of the work is fixed to the inner diameter of the work.
  • the entire width of the outer diameter surface of the workpiece is made uniform. Can be machined, the cylindricality of the outer diameter surface of the workpiece is improved, the frictional force between both centers and the workpiece can be reduced, deformation of the workpiece during processing is suppressed, not only the occurrence of scratches but also the outer diameter The roundness of the surface can be improved.
  • the pressing force for supporting the work can be small, ancillary equipment such as a hydraulic device can be omitted, so that the processing device can be made compact and low in cost.
  • the driving force of the workpiece can be increased compared to the driving method using only the frictional force of both centers, and it can withstand large machining resistance, increase the machining speed, shorten the machining time, and reduce the manufacturing cost. be able to.
  • the tip ends of the drive center and the centering center are formed in a tapered surface, and a chamfered portion formed of a tapered surface is formed in the inner diameter of the end portion of the workpiece.
  • the taper surface may be engaged with a chamfered portion, and the work may be supported on the inner diameter.
  • a chamfered portion having a tapered surface is formed on the inner diameters of the ends of the driving center and the centering center, and the workpiece is engaged with the outer diameter of the end of the workpiece. If the outer diameter is supported, it is possible to further improve the roundness of the outer diameter surface by suppressing the deformation of the workpiece being processed as compared with the inner diameter support.
  • the keley can be easily engaged with the work.
  • the keley can be driven into the inner diameter of the work and driven to a predetermined position.
  • the workpiece has a chamfered portion having a tapered surface at the inner diameter of the end portion and a cutting finish formed on the inner peripheral surface, and the inner peripheral surface and the chamfered portion are simultaneously cut. If it is a cylindrical workpiece and the outer diameter surface is finished with reference to the chamfered portion of the cylindrical workpiece after heat treatment, the grinding process of the inner diameter surface after grinding of the outer diameter surface can be omitted. The support accuracy of the cylindrical workpiece can be improved, and the coaxiality between the inner diameter surface and the outer diameter surface can be increased.
  • the cylindrical workpiece is supported by a driving center and a centering center, and a keley that is rotationally driven together with the driving center is engaged from the inner diameter side of the workpiece. Since the outer diameter surface of the workpiece is finished while rotating the workpiece, the entire width of the outer diameter surface of the workpiece can be processed in one step, and the cylindricity of the outer diameter surface of the workpiece is improved and both The frictional force between the center and the workpiece can be reduced, the deformation of the workpiece during processing can be suppressed, and not only the occurrence of scratches but also the roundness of the outer diameter surface can be improved.
  • the cylindrical workpiece processing apparatus is rotatably supported in the spindle unit, and has a hollow spindle having a drive center at the tip, a rotatable rotation in the centering unit, and an axial direction.
  • a center pushing spindle that is supported movably and has a centering center at its tip, a shaft-shaped kelet supported in an axially movable manner in an inner hole of the spindle spindle, and a spindle spindle.
  • a driving means for rotationally driving; and a cylinder for axially driving the keley and the core pushing spindle, and the spindle spindle, the core pushing spindle and the cylinder are disposed on the same axis, and the driving center While the cylindrical workpiece is clamped by the centering center and the keley is engaged from the inner diameter side of the workpiece, the workpiece is rotated and driven.
  • the outer diameter surface of the workpiece is finished, the entire width of the outer diameter surface of the workpiece can be processed in one step, the cylindricity of the outer diameter surface of the workpiece is improved, and the frictional force between both centers and the workpiece The deformation of the workpiece during processing can be suppressed, and the roundness of the outer diameter surface can be improved as well as the occurrence of scratches.
  • the pressing force for supporting the work can be small, ancillary equipment such as a hydraulic device can be omitted, so that the processing device can be made compact and low in cost.
  • the driving force of the workpiece can be increased compared to the driving method using only the frictional force of both centers, and it can withstand large machining resistance, increase the machining speed, shorten the machining time, and reduce the manufacturing cost. be able to.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view which shows the spindle unit of FIG. 1
  • (b) is a schematic diagram which shows an indexing mechanism.
  • It is a longitudinal cross-sectional view which shows the centering unit of FIG.
  • It is a principal part enlarged view which shows 2nd Embodiment of the processing apparatus of the cylindrical workpiece
  • It is a principal part enlarged view which shows 3rd Embodiment of the processing apparatus of the cylindrical workpiece
  • a driving means for driving the keley and the centering spindle in the axial direction, and the main spindle, the centering spindle and the cylinder are arranged on the same axis, and the driving center and the centering are arranged.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a cylindrical workpiece processing apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 (a) is a longitudinal sectional view showing a spindle unit of FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the centering unit of FIG. 1.
  • this processing apparatus 1 is a thin cylindrical workpiece W, and a cutting finish is formed on the inner peripheral surface.
  • a chamfered portion Wa having a tapered surface is formed on the inner diameter of the end portion of the work W, and is applied when finishing the outer diameter surface (grinding or quenching steel cutting) with reference to the chamfered portion Wa of the work W after heat treatment.
  • the Note that the chamfered portion Wa and the inner diameter surface are cut at the same time in order to increase the support accuracy of the workpiece W, which will be described later, and increase the coaxiality between the inner diameter surface and the outer diameter surface.
  • the main spindle 2 is formed in a hollow shape, and is rotatably supported on the main spindle frame 3 via a pair of rolling bearings (here, angular ball bearings) 4 and 4.
  • a pulley 5 is fixed to the rear end portion of the main spindle 2, and a belt 7 is stretched over a driving pulley 6 provided in parallel with the pulley 5, and is connected via the belt 7.
  • the drive pulley 6 is fixed to the motor shaft 8 of the drive motor M, and the spindle spindle 2 is rotationally driven by the drive motor M.
  • the front end of the spindle 2 has a drive center 9 formed on a tapered surface 9a and is engaged (contacted) with the chamfered portion Wa of the workpiece W.
  • a main spindle unit 11 is constituted by the main spindle frame 3 and the rotary driving means 10 including the main spindle 2 incorporated in the main spindle frame 3 and the driving motor M, the pulley 5, the driving pulley 6, and the belt 7.
  • the center pushing spindle 12 is disposed on the centering frame 13 so as to be movable in the axial direction, and is driven by a cylinder 14.
  • the tip of the center pushing spindle 12 has a centering center 15 formed on the tapered surface 15a, and is engaged with a chamfered portion Wa formed on the inner diameter of the end of the workpiece W.
  • a centering unit 16 is configured by the centering frame 13, the center pushing spindle 12 fitted in the centering frame 13, and the cylinder 14.
  • the main spindle 2, the drive center 9, the cylinder 14, the center pushing spindle 12 and the centering center 15 are arranged on the same axis.
  • a Keley drive shaft 18 is fitted into the inner hole 17 of the hollow main spindle 2, and a shaft-like keley 19 is attached to and detached from the tip of the Keley drive shaft 18. Fits freely.
  • the Keley driving shaft 18 and the Keley 19 are guided by a guide hole 2a formed in the rear end portion of the main spindle 2 and an inner hole 9b of the driving center 9 so as to be movable in the axial direction. Is supported by a serration (or spline) (not shown) formed so as not to be relatively rotatable.
  • the engaging member 21 is fitted into the through-hole 20 of the workpiece W and protrudes from the inner diameter surface of the workpiece W so that the keley 19 is engaged.
  • the work W may be driven to rotate by integrally forming an engagement piece at the tip of the keret 19 and inserting the locking piece into the through hole 20.
  • an indexing mechanism (see (b)) for automatically indexing the position of the kelay 19 is provided, and the keley 19 can be driven to a predetermined position (indicated by an arrow in the drawing) for processing.
  • Reference numeral 23 denotes a coupling disposed between the cylinder 22 and the Keley drive shaft 18, which transmits a pressing force while allowing misalignment between the cylinder 22 and the Keley drive shaft 18, and the Keley 19 is an engaging member. It is comprised with elastic members, such as rubber
  • FIG. 23 denotes a coupling disposed between the cylinder 22 and the Keley drive shaft 18, which transmits a pressing force while allowing misalignment between the cylinder 22 and the Keley drive shaft 18, and the Keley 19 is an engaging member. It is comprised with elastic members, such as rubber
  • the axis of the kelet 19 is formed to be decentered by a predetermined amount with respect to the axis of the keley drive shaft 18.
  • the centering spindle 12 of the centering unit 16 is advanced and retracted in the axial direction by a cylinder 14 (indicated by an arrow in the figure).
  • the cylinder 14 is driven by air or hydraulic pressure in the same manner as the cylinder 22 described above.
  • the grinding operation of the cylindrical workpiece processing apparatus 1 will be described in detail with reference to FIG.
  • the cylinder 14 of the centering unit 16 is driven to move the centering spindle 12 backward and the cylindrical workpiece W is conveyed between the drive center 9 and the centering center 15, the centering spindle 12 moves forward, and both centers 9 , 15, the workpiece W is sandwiched.
  • the Keley drive shaft 18 advances by driving the cylinder 22 of the spindle unit 11, and the Keley 19 fitted to the tip of the Kelee drive shaft 18 enters the inner diameter of the workpiece W.
  • the main spindle 2 is rotated via the rotation driving means 10.
  • the spindle spindle 2 rotates, the workpiece W rotates together with the centering center 15 by the frictional force between the centers 9 and 15 and the workpiece W.
  • the grinding wheel 24 enters and comes into contact with the workpiece W, and the grinding wheel 24 performs outer diameter processing of the workpiece W, so-called plunge grinding.
  • the Keley drive shaft 18 fitted in the inner hole 17 of the spindle spindle 2 rotates together with the spindle spindle 2, and the keley 19 fitted to the tip portion of the Keley drive shaft 18 rotates. . Since this kelay 19 is engaged with the engaging member 21 fitted in the through hole 20 of the workpiece W and rotates the workpiece W, the entire width of the outer diameter surface of the workpiece W can be processed in one step.
  • the cylindricity of the outer diameter surface of W is improved, the frictional force between the centers 9, 15 and the workpiece W can be reduced, the deformation of the workpiece W during processing is suppressed, not only the occurrence of scratches but also the trueness of the outer diameter surface. Circularity can be improved.
  • the driving force of the workpiece W can be increased as compared with the driving method using only the frictional force of both the centers 9 and 15, and it can withstand a large machining resistance.
  • the processing speed can be increased, the processing time can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the frictional force between the centers 9 and 15 and the workpiece W can be reduced, the pressing force for supporting the workpiece W can be reduced, so that ancillary equipment such as a hydraulic device can be omitted. Cost can be reduced.
  • the cylindrical workpiece W is required to have high precision coaxiality as in this embodiment, the grinding process of the inner diameter surface after the outer diameter surface grinding can be omitted. Coaxiality between the surface and the outer diameter surface can be ensured.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a second embodiment of the cylindrical workpiece processing apparatus according to the present invention. Note that this embodiment basically differs from the first embodiment described above only in the method of supporting the workpiece W, and other parts and parts having the same parts or parts having the same functions are denoted by the same reference numerals. Detailed description thereof is omitted.
  • the drive center 26 is integrally provided at the tip of the spindle spindle 25.
  • the drive center 26 is formed with a chamfered portion 26 a having a tapered surface on the inner diameter of the end, and is engaged (contacted) with the outer diameter of the end of the workpiece W.
  • a centering center 28 is integrally formed at the tip of the center pushing spindle 27, and a chamfered portion 28a having a tapered surface is formed on the inner diameter of the end of the centering center 28.
  • the spindle spindle 25, the drive center 26, the center pushing spindle 27 and the centering center 28 are arranged on the same axis.
  • the kelay 29 fixed to the keley drive shaft 18 is advanced and retracted by a cylinder (not shown), and integrally includes an engagement piece 29a that engages with a through hole 20 formed in the work W. Drive to rotate.
  • the axis of the keley 29 is formed to be decentered by a predetermined amount with respect to the axis of the keley drive shaft 18.
  • an elastic member such as rubber
  • the core pushing spindle 27 moves backward and the workpiece W is conveyed between the drive center 26 and the centering center 28, the core pushing spindle 27 moves forward, and the workpiece W is supported by the outer diameter between the centers 26 and 28. It is pinched by. Then, the Keley drive shaft 18 moves forward, and the Keley 29 fixed to the tip of the Keley drive shaft 18 enters the inner diameter of the workpiece W. Thereafter, the spindle spindle 25 is rotated by operating an electric motor (not shown), and the workpiece W is rotated by the frictional force between the centers 26 and 28 and the workpiece W as the spindle spindle 25 rotates.
  • the Keley drive shaft 18 fitted to the spindle spindle 25 rotates along with the spindle spindle 25 to rotate the Keley 29.
  • the kelay 29 engages with the through-hole 20 of the workpiece W and rotates the workpiece W, so that the entire width of the outer diameter surface of the workpiece W can be processed in one step.
  • the frictional force between the centers 26 and 28 and the workpiece W can be reduced, and the roundness of the outer diameter surface is improved by suppressing the deformation of the workpiece W during processing compared to the inner diameter support. Can be made.
  • the driving force of the workpiece W can be increased and it can withstand a large machining resistance, the machining speed can be increased, the machining time can be shortened, the manufacturing cost can be reduced, and both centers can be reduced. Since the frictional force between the workpieces 26 and 28 and the workpiece W can be reduced, the pressing force for supporting the workpiece W can be reduced, and ancillary equipment such as a hydraulic device can be omitted, so that the machining device can be made compact and low in cost. .
  • FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a third embodiment of the cylindrical workpiece machining apparatus according to the present invention.
  • This embodiment is basically different from the above-described first embodiment (FIG. 1) only in the structure of the workpiece, and other parts and parts having the same parts or the same functions are denoted by the same reference numerals. Detailed description thereof will be omitted.
  • the drive center 9 is integrally provided at the tip of the spindle spindle 2, and the tapered surface 9a of the drive center 9 is engaged with the chamfered portion Wa of the workpiece W '.
  • a centering center 15 is integrally formed at the tip of the center pushing spindle 12, and the tapered surface 15a of the centering center 15 is engaged with the chamfered portion Wa of the workpiece W '.
  • the work W ′ has a protrusion 30 on its inner diameter.
  • the kelley 19 fixed to the kelley driving shaft 18 is advanced and retracted by a cylinder (not shown), and engages with the protrusion 30 formed on the workpiece W 'to rotate the workpiece W'.
  • the shaft center of the kelet 19 is formed to be decentered by a predetermined amount with respect to the shaft center of the keret drive shaft 18.
  • the core pushing spindle 12 moves backward and the workpiece W ′ is conveyed between the drive center 9 and the centering center 15, the core pushing spindle 12 moves forward, and the workpiece W ′ is moved between the centers 9 and 15. It is clamped with the inner diameter supported. Then, the Keley drive shaft 18 moves forward, and the Keley 19 fixed to the tip of the Keley drive shaft 18 enters the inner diameter of the workpiece W ′. Thereafter, the spindle spindle 2 is rotated by operating an electric motor (not shown), and the workpiece W ′ is rotated by the frictional force between the centers 9 and 15 and the workpiece W ′ as the spindle spindle 2 rotates.
  • the Keley drive shaft 18 fitted to the main spindle 2 rotates together with the main spindle 2 and the Keley 19 rotates, and the Keley 19 engaged with the protrusion 30 of the work W ′ rotates the work W ′.
  • the entire width of the outer diameter surface of 'can be machined in one step the cylindricity of the outer diameter surface of the workpiece W' can be improved, and the frictional force between the centers 9, 15 and the workpiece W 'can be reduced.
  • the deformation of the workpiece W ′ can be suppressed and the roundness of the outer diameter surface can be improved.
  • the driving force of the workpiece W ′ can be increased and it can withstand a large machining resistance, the machining speed can be increased, the machining time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. Since the pressing force for supporting W ′ is reduced, ancillary equipment such as a hydraulic device can be omitted, and the processing apparatus can be made compact and low in cost.
  • the processing apparatus for a cylindrical workpiece according to the present invention can be applied to a processing apparatus for performing a finishing process such as grinding on the outer diameter surface based on the inner diameter of the workpiece after heat treatment of the cylindrical workpiece.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

　円筒状ワークの外径面の加工において、内径面に対する同軸度を確保した円筒状ワークの加工方法および加工装置を提供する。主軸ユニット（１１）内に回転自在に支承され、先端部にテーパ面（９ａ）が形成された駆動センタ（９）を有する中空状の主軸スピンドル（２）と、芯出しユニット（１６）内に回転自在に、かつ軸方向移動自在に支承され、先端部にテーパ面（１５ａ）が形成された芯出しセンタ（１５）を有する芯押しスピンドル（１２）と、主軸スピンドルの内孔（１７）に相対回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持された軸状のケレー（１９）を備え、主軸スピンドルと芯押しスピンドルが同一軸線上に配置されると共に、駆動センタと芯出しセンタがワーク（Ｗ）の端部内径に係合されて内径支持され、ケレーをワークの内径側から係合させた状態で、ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工される。

Description

円筒状ワークおよびその加工方法および加工装置
　本発明は、円筒状ワークおよびその加工方法、詳しくは、円筒状ワークの外径面加工において、円筒状ワークの内径面に対する外径面の同軸度を得る円筒状ワークおよびその加工方法および加工装置に関するものである。
　円筒状ワークの研削加工や焼入れ鋼切削等の仕上げ加工において、熱処理後に外径面のみを加工する場合、一般的な円筒状ワークの加工方法として、図６に示すように、ワーク５０の中心と工作機械のワーク回転軸を一致させる芯出しが必要であり、ワーク５０の両端の内径を両センタ５１で支持し、外径面の一部にアタッチメント５２を装着し、このアタッチメント５２にケレー５３を係合させ、主軸５４の回転駆動力をワーク５０に伝達して、ワーク５０を主軸５４と一体に回転駆動させた状態で、研削砥石５５によってワーク５０の外径面を研削する加工装置がある（例えば、非特許文献１参照。）。
　また、こうしたケレー５３を用いないワーク支持方法として、図７に示すような円筒状のワーク５６を支持する加工装置５７が知られている。この加工装置５７は、円筒状のワーク５６をセンタ装置５８で支持しながら、ワーク５６の外周面を研削砥石５９により研削するという外径加工法を採用している。センタ装置５８は、一対のセンタ６０、６１を有し、この両センタ６０、６１は互いに同軸上で対向し合うように配置されており、一方のセンタ６０は主軸ユニット６２のスピンドル６３の先端に、また、他方のセンタ６１は芯押しユニット６４のスピンドル６５の先端にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。
　本加工装置５７では、回転するワーク５６の外周面に研削砥石５９を当接させ、その研削砥石５９によりワーク５６の外径加工が行われる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３－２４５８５５号公報
カブト工業株式会社カタログ、第８頁、商品名「カブトクリッパー」
　前者のワーク５０の外径面の一部をケレー５３により回転駆動してワーク５０を支持する場合、ケレー５３によって駆動する部分が必要になり、ワーク５０の全幅を一工程で加工することができないといった課題がある。
　一方、後者の両センタ６０、６１を駆動させてワーク５６を回転駆動する方法の場合、センタ６０、６１とワーク５６の接触面の摩擦力が加工抵抗に対して小さく、結果として加工速度を遅くする必要があるため、加工時間が長くなって加工工数が嵩み、コスト高騰を招来せしめる。また、加工抵抗よりも大きな摩擦力を得る目的で、センタ６０、６１の押付力を大きくすると、この押付力によって、特にワーク５６が薄肉の円筒状であればワーク５６が変形し易くなるため、加工部の真円度が悪化する恐れがある。したがって、所望の精度を確保するためには、外径研削後に内径研削を行わないといけなくなり、加工工程が増えてコスト高騰を招来せしめる。
　本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、円筒状ワークの外径面の加工において、内径面に対する外径面の同軸度を確保した円筒状ワークの加工方法および加工装置を提供することを目的とする。
　係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の方法発明は、円筒状ワークを駆動センタと芯出しセンタで支持し、前記駆動センタと共に回転駆動されるケレーを前記ワークの内径側から係合させた状態で、前記ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工される。
　このように、円筒状ワークを駆動センタと芯出しセンタで支持し、駆動センタと共に回転駆動されるケレーをワークの内径側から係合させた状態で、ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工されるので、ワークの外径面の全幅を一工程で加工することができ、ワークの外径面の円筒度が向上すると共に、両センタとワークの摩擦力を小さくでき、加工中のワークの変形を抑制し、傷の発生だけでなく外径面の真円度を向上させることができる。
　また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、主軸ユニット内に回転自在に支承され、先端部に駆動センタを有する中空状の主軸スピンドルと、芯出しユニット内に回転自在に、かつ軸方向移動自在に支承され、先端部に芯出しセンタを有する芯押しスピンドルと、前記主軸スピンドルの内孔に相対回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持された軸状のケレーと、前記主軸スピンドルを回転駆動する駆動手段と、前記ケレーと芯押しスピンドルをそれぞれ軸方向に駆動するシリンダと、を備え、前記主軸スピンドルと芯押しスピンドルおよび前記シリンダが同一軸線上に配置されると共に、前記駆動センタと芯出しセンタで円筒状ワークが挟持され、前記ケレーを前記ワークの内径側から係合させた状態で、前記ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工される。
　このように、主軸ユニット内に回転自在に支承され、先端部に駆動センタを有する中空状の主軸スピンドルと、芯出しユニット内に回転自在に、かつ軸方向移動自在に支承され、先端部に芯出しセンタを有する芯押しスピンドルと、主軸スピンドルの内孔に相対回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持された軸状のケレーと、主軸スピンドルを回転駆動する駆動手段と、ケレーと芯押しスピンドルをそれぞれ軸方向に駆動するシリンダと、を備え、主軸スピンドルと芯押しスピンドルおよびシリンダが同一軸線上に配置されると共に、駆動センタと芯出しセンタで円筒状ワークが挟持され、ケレーをワークの内径側から係合させた状態で、ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工されるので、ワークの外径面の全幅を一工程で加工することができ、ワークの外径面の円筒度が向上すると共に、両センタとワークの摩擦力を小さくでき、加工中のワークの変形を抑制し、傷の発生だけでなく外径面の真円度を向上させることができる。また、ワークを支持する押付力が小さくて済むため、油圧装置等の付帯設備を省略できるので、加工装置のコンパクト化と低コスト化を図ることができる。また、両センタの摩擦力だけによる駆動方式に比べてワークの駆動力を大きくすることができて大きな加工抵抗に耐えることができ、加工速度を上げて加工時間を短縮し、製造コストを低減させることができる。
　また、請求項３に記載の発明のように、前記駆動センタと芯出しセンタの先端部がテーパ面に形成されると共に、前記ワークの端部内径にテーパ面からなる面取り部が形成され、この面取り部に前記テーパ面が係合されて前記ワークが内径支持されていても良い。
　また、請求項４に記載の発明のように、前記駆動センタと芯出しセンタの端部内径にテーパ面からなる面取り部が形成され、前記ワークの端部外径に係合されて当該ワークが外径支持されていれば、内径支持に比べ加工中のワークの変形を抑制して外径面の真円度を一層向上させることができる。
　また、請求項５に記載の発明のように、前記ワークに前記ケレーが係合する貫通孔または突起が形成されていれば、容易にケレーをワークに係合させることができる。
　また、請求項６に記載の発明のように、前記ケレーの位置を割出す割出機構が設けられていれば、ケレーをワークの内径に進入させて所定の位置まで駆動することができる。
　また、請求項７に記載の発明は、ワークが、端部内径にテーパ面からなる面取り部と、内周面に切削仕上部が形成され、この内周面と前記面取り部が同時切削された円筒状ワークであり、熱処理後に前記円筒状ワークの前記面取り部を基準に外径面が仕上げ加工されていれば、外径面の研削加工後の内径面の研削工程を省略することができると共に、円筒状ワークの支持精度を高め、内径面と外径面との同軸度を高めることができる。
　本発明に係る円筒状ワークの加工方法は、円筒状ワークを駆動センタと芯出しセンタで支持し、前記駆動センタと共に回転駆動されるケレーを前記ワークの内径側から係合させた状態で、前記ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工されるので、ワークの外径面の全幅を一工程で加工することができ、ワークの外径面の円筒度が向上すると共に、両センタとワークの摩擦力を小さくでき、加工中のワークの変形を抑制し、傷の発生だけでなく外径面の真円度を向上させることができる。
　また、本発明に係る円筒状ワークの加工装置は、主軸ユニット内に回転自在に支承され、先端部に駆動センタを有する中空状の主軸スピンドルと、芯出しユニット内に回転自在に、かつ軸方向移動自在に支承され、先端部に芯出しセンタを有する芯押しスピンドルと、前記主軸スピンドルの内孔に相対回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持された軸状のケレーと、前記主軸スピンドルを回転駆動する駆動手段と、前記ケレーと芯押しスピンドルをそれぞれ軸方向に駆動するシリンダと、を備え、前記主軸スピンドルと芯押しスピンドルおよび前記シリンダが同一軸線上に配置されると共に、前記駆動センタと芯出しセンタで円筒状ワークが挟持され、前記ケレーを前記ワークの内径側から係合させた状態で、前記ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工されるので、ワークの外径面の全幅を一工程で加工することができ、ワークの外径面の円筒度が向上すると共に、両センタとワークの摩擦力を小さくでき、加工中のワークの変形を抑制し、傷の発生だけでなく外径面の真円度を向上させることができる。また、ワークを支持する押付力が小さくて済むため、油圧装置等の付帯設備を省略できるので、加工装置のコンパクト化と低コスト化を図ることができる。また、両センタの摩擦力だけによる駆動方式に比べてワークの駆動力を大きくすることができて大きな加工抵抗に耐えることができ、加工速度を上げて加工時間を短縮し、製造コストを低減させることができる。
本発明に係る円筒状ワークの加工装置の第１の実施形態を示す縦断面図である。 （ａ）は、図１の主軸ユニットを示す縦断面図、（ｂ）は、割出機構を示す模式図である。 図１の芯出しユニットを示す縦断面図である。 本発明に係る円筒状ワークの加工装置の第２の実施形態を示す要部拡大図である。 本発明に係る円筒状ワークの加工装置の第３の実施形態を示す要部拡大図である。 従来の円筒状ワークの加工装置を示す斜視図である。 従来の他の円筒状ワークの加工装置を示す縦断面図である。
　主軸ユニット内に回転自在に支承され、先端部にテーパ面が形成された駆動センタを有する中空状の主軸スピンドルと、芯出しユニット内に回転自在に、かつ軸方向移動自在に支承され、先端部にテーパ面が形成された芯出しセンタを有する芯押しスピンドルと、前記主軸スピンドルの内孔に相対回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持された軸状のケレーと、前記主軸スピンドルを回転駆動する駆動手段と、前記ケレーと芯押しスピンドルをそれぞれ軸方向に駆動するシリンダと、を備え、前記主軸スピンドルと芯押しスピンドルおよび前記シリンダが同一軸線上に配置されると共に、前記駆動センタと芯出しセンタが円筒状ワークの端部内径に係合されて内径支持され、前記ケレーを前記ワークの内径側から係合させた状態で、前記ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工される。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明に係る円筒状ワークの加工装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１の主軸ユニットを示す縦断面図、（ｂ）は、割出機構を示す模式図、図３は、図１の芯出しユニットを示す縦断面図である。
　この加工装置１は、図１に示すように、薄肉の円筒状ワークＷで、内周面に切削仕上部が形成されている。ワークＷの端部内径にはテーパ面からなる面取り部Ｗａが形成され、熱処理後にこのワークＷの面取り部Ｗａを基準に外径面を仕上げ加工（研削加工または焼入れ鋼切削）する場合に適用される。なお、後述するワークＷの支持精度を高め、内径面と外径面との同軸度を高めるため、この面取り部Ｗａと内径面は同時切削されている。
　主軸スピンドル２は中空状に形成され、主軸フレーム３に一対の転がり軸受（ここでは、アンギュラ玉軸受）４、４を介して回転自在に支承されている。この主軸スピンドル２の後端部にはプーリ５が固定され、このプーリ５に並設された駆動プーリ６にベルト７が架け渡され、このベルト７を介して連結されている。駆動プーリ６は駆動モータＭのモータ軸８に固定され、この駆動モータＭによって主軸スピンドル２は回転駆動される。また、主軸スピンドル２の先端部はテーパ面９ａに形成された駆動センタ９を有し、ワークＷの面取り部Ｗａに係合（当接）される。主軸フレーム３と、この主軸フレーム３内に組み込まれた主軸スピンドル２および駆動モータＭをはじめプーリ５、駆動プーリ６、ベルト７からなる回転駆動手段１０で主軸ユニット１１が構成されている。
　芯押しスピンドル１２は、芯出しフレーム１３に軸方向移動自在に配置され、シリンダ１４によって駆動される。また、芯押しスピンドル１２の先端部はテーパ面１５ａに形成された芯出しセンタ１５を有し、ワークＷの端部内径に形成された面取り部Ｗａに係合される。芯出しフレーム１３と、この芯出しフレーム１３内に嵌挿された芯押しスピンドル１２とシリンダ１４で芯出しユニット１６が構成されている。なお、主軸スピンドル２、駆動センタ９、シリンダ１４、芯押しスピンドル１２および芯出しセンタ１５は同一軸線上に配置されている。
　ここで、図２（ａ）に示すように、中空状の主軸スピンドル２の内孔１７にはケレー駆動軸１８が嵌着され、このケレー駆動軸１８の先端部に軸状のケレー１９が着脱自在に嵌合されている。ケレー駆動軸１８とケレー１９は主軸スピンドル２の後端部に形成されたガイド孔２ａと駆動センタ９の内孔９ｂによって軸方向移動自在に案内されると共に、ケレー駆動軸１８は、ガイド孔２ａに形成した図示しないセレーション（またはスプライン）によって相対回転不可に支持されている。また、ケレー１９は、ワークＷが、例えば、ボールねじのナットにおいては、ボールの循環部材となる駒部材またはリターンチューブが嵌合される貫通孔２０が形成されているが、この貫通孔２０に係合部材２１が嵌着されている。そして、シリンダ２２によってケレー駆動軸１８が進退（前進・後退）し、ワークＷに嵌着された係合部材２１にケレー１９が係合することにより、ワークＷを回転駆動させる。
　なお、ここでは、ワークＷの貫通孔２０に係合部材２１を嵌着し、ワークＷの内径面から突出させてケレー１９が係合するようにしているが、これに限らず、図示はしないが、例えば、ケレー１９の先端に係合片を一体に形成し、この係止片を貫通孔２０に挿入することにより、ワークＷを回転駆動させても良い。この場合、ケレー１９の位置を自動的に割出す割出機構（（ｂ）参照）が設けられ、ケレー１９を所定の位置まで駆動（図中矢印にて示す）して加工することができる。
　２３はシリンダ２２とケレー駆動軸１８との間に配設されたカップリングで、シリンダ２２とケレー駆動軸１８との芯違いを許容した状態で押圧力を伝達すると共に、ケレー１９が係合部材２１に衝突した場合にその衝撃を吸収できるようにゴム等の弾性部材で構成されている。
　本実施形態では、ケレー１９の軸心はケレー駆動軸１８の軸心に対して所定量偏心して形成されている。これにより、ワークＷの内径部にケレー１９が前進する際、係合部材２１と干渉するのを防止することができると共に、ワークＷに嵌着される係合部材２１の突出量を大きくしなくてもケレー１９の回転により容易に係合させることができる。
　図３に示すように、芯出しユニット１６の芯押しスピンドル１２はシリンダ１４によって軸方向に進退（図中矢印にて示す）する。このシリンダ１４は、前述したシリンダ２２と同様、エアーあるいは油圧駆動される。
　次に、図１を用いて、本発明に係る円筒状ワークの加工装置１の研削動作について詳細に説明する。
　芯出しユニット１６のシリンダ１４の駆動により芯押しスピンドル１２が後退し、駆動センタ９と芯出しセンタ１５間に円筒状ワークＷが搬送されてくると、芯押しスピンドル１２が前進し、両センタ９、１５間にワークＷが挟持される。そして、主軸ユニット１１のシリンダ２２の駆動によりケレー駆動軸１８が前進し、このケレー駆動軸１８の先端部に嵌合されたケレー１９がワークＷの内径に進入する。
　次いで、電動モータＭを作動することにより、回転駆動手段１０を介して主軸スピンドル２が回転する。この主軸スピンドル２の回転に伴い、両センタ９、１５とワークＷの摩擦力により、芯出しセンタ１５と共にワークＷが回転する。
　その後、研削砥石２４がワークＷに進入して当接し、その研削砥石２４によりワークＷの外径加工、所謂プランジ研削が行われる。ここで、本実施形態では、主軸スピンドル２の内孔１７に嵌着されたケレー駆動軸１８が主軸スピンドル２と共に回転し、このケレー駆動軸１８の先端部に嵌合されたケレー１９が回転する。このケレー１９はワークＷの貫通孔２０に嵌着された係合部材２１に係合してワークＷを回転させるため、ワークＷの外径面の全幅を一工程で加工することができ、ワークＷの外径面の円筒度が向上すると共に、両センタ９、１５とワークＷの摩擦力を小さくでき、加工中のワークＷの変形を抑制し、傷の発生だけでなく外径面の真円度を向上させることができる。
　また、両センタ９、１５の摩擦力だけによる駆動方式に比べてワークＷの駆動力を大きくすることができ、大きな加工抵抗に耐えることができる。これにより、加工速度を上げることができ、加工時間を短縮して製造コストを低減させることができる。さらに、両センタ９、１５とワークＷの摩擦力を小さくできるので、ワークＷを支持する押付力が小さくて済むため、油圧装置等の付帯設備を省略できるので、加工装置１のコンパクト化と低コスト化を図ることができる。本実施形態のように、円筒状ワークＷが高い精度の同軸度が要求されるものであれば、外径面の研削加工後の内径面の研削工程を省略することができ、その状態でも内径面と外径面との同軸度を確保することができる。
　図４は、本発明に係る円筒状ワークの加工装置の第２の実施形態を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第１の実施形態と基本的にはワークＷの支持方法が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
　主軸スピンドル２５の先端部に駆動センタ２６を一体に有している。この駆動センタ２６は、端部内径にテーパ面からなる面取り部２６ａが形成され、ワークＷの端部外径に係合（当接）される。一方、芯押しスピンドル２７の先端部に芯出しセンタ２８を一体に有し、この芯出しセンタ２８の端部内径にテーパ面からなる面取り部２８ａが形成され、ワークＷの端部外径に係合される。なお、主軸スピンドル２５、駆動センタ２６、芯押しスピンドル２７および芯出しセンタ２８は同一軸線上に配置されている。
　本実施形態では、ケレー駆動軸１８に固定されたケレー２９は、図示しないシリンダによって進退し、ワークＷに形成された貫通孔２０に係合する係合片２９ａを一体に有し、ワークＷを回転駆動させる。ケレー２９の軸心は、前述した実施形態と同様、ケレー駆動軸１８の軸心に対して所定量偏心して形成されている。なお、ケレー２９の係合片２９ａの先端部にゴム等の弾性部材を装着することにより、係合片２９ａが貫通孔２０に係合する際、ワークＷを傷付けるのを防止することができる。
　芯押しスピンドル２７が後退し、駆動センタ２６と芯出しセンタ２８間にワークＷが搬送されてくると、芯押しスピンドル２７が前進し、両センタ２６、２８間にワークＷが外径支持の状態で挟持される。そして、ケレー駆動軸１８が前進し、このケレー駆動軸１８の先端部に固定されたケレー２９がワークＷの内径に進入する。その後、電動モータ（図示せず）を作動することにより主軸スピンドル２５が回転し、この主軸スピンドル２５の回転に伴い、両センタ２６、２８とワークＷの摩擦力によりワークＷが回転する。
　このように、主軸スピンドル２５に嵌着されたケレー駆動軸１８が主軸スピンドル２５と共にケレー２９が回転する。前述した実施形態と同様、ケレー２９はワークＷの貫通孔２０に係合してワークＷを回転させるため、ワークＷの外径面の全幅を一工程で加工することができ、ワークＷの外径面の円筒度が向上すると共に、両センタ２６、２８とワークＷの摩擦力を小さくでき、さらに内径支持に比べ加工中のワークＷの変形を抑制して外径面の真円度を向上させることができる。
　また、ワークＷの駆動力を大きくすることができ、大きな加工抵抗に耐えることができるため、加工速度を上げることができ、加工時間を短縮して製造コストを低減させることができると共に、両センタ２６、２８とワークＷの摩擦力を小さくできるので、ワークＷを支持する押付力が小さくなり、油圧装置等の付帯設備を省略できるので、加工装置のコンパクト化と低コスト化を図ることができる。
　図５は、本発明に係る円筒状ワークの加工装置の第３の実施形態を示す要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第１の実施形態（図１）と基本的にはワークの構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
　主軸スピンドル２の先端部に駆動センタ９を一体に有し、この駆動センタ９のテーパ面９ａがワークＷ’の面取り部Ｗａに係合される。一方、芯押しスピンドル１２の先端部に芯出しセンタ１５を一体に有し、この芯出しセンタ１５のテーパ面１５ａがワークＷ’の面取り部Ｗａに係合される。
　本実施形態では、ワークＷ’がその内径に突起３０を有している。そして、ケレー駆動軸１８に固定されたケレー１９が図示しないシリンダによって進退し、ワークＷ’に形成された突起３０に係合してワークＷ’を回転駆動させる。なお、ケレー１９の軸心はケレー駆動軸１８の軸心に対して所定量偏心して形成されている。
　ここで、芯押しスピンドル１２が後退し、駆動センタ９と芯出しセンタ１５間にワークＷ’が搬送されてくると、芯押しスピンドル１２が前進し、両センタ９、１５間にワークＷ’が内径支持の状態で挟持される。そして、ケレー駆動軸１８が前進し、このケレー駆動軸１８の先端部に固定されたケレー１９がワークＷ’の内径に進入する。その後、電動モータ（図示せず）を作動することにより主軸スピンドル２が回転し、この主軸スピンドル２の回転に伴い、両センタ９、１５とワークＷ’の摩擦力によりワークＷ’が回転する。
　このように、主軸スピンドル２に嵌着されたケレー駆動軸１８が主軸スピンドル２と共にケレー１９が回転し、ワークＷ’の突起３０に係合したケレー１９がワークＷ’を回転させるため、ワークＷ’の外径面の全幅を一工程で加工することができ、ワークＷ’の外径面の円筒度が向上すると共に、両センタ９、１５とワークＷ’の摩擦力を小さくでき、加工中のワークＷ’の変形を抑制して外径面の真円度を向上させることができる。
　また、本装置を使用することで、熱処理変形が加わった状態のワークＷ’であっても、面取り部Ｗａに係合する内径支持の状態で挟持されるため、外径面の真円度は１０μｍ以内、面取り部Ｗａをデータムとした場合の外径面の同軸度は５０μｍ以内の高精度な加工を実現することができる。
　また、ワークＷ’の駆動力を大きくすることができ、大きな加工抵抗に耐えることができるため、加工速度を上げることができ、加工時間を短縮して製造コストを低減させることができると共に、ワークＷ’を支持する押付力が小さくなるため、油圧装置等の付帯設備を省略でき、加工装置のコンパクト化と低コスト化を図ることができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
　本発明に係る円筒状ワークの加工装置は、円筒状ワークの熱処理後に、ワークの内径を基準に外径面を研削加工等の仕上げ加工する加工装置に適用することができる。
１　加工装置
２、２５　主軸スピンドル
２ａ　ガイド孔
３　主軸フレーム
４　転がり軸受
５　プーリ
６　駆動プーリ
７　ベルト
８　モータ軸
９、２６　駆動センタ
９ａ　駆動センタのテーパ面
９ｂ　駆動センタの内孔
１０　回転駆動手段
１１　主軸ユニット
１２、２７　芯押しスピンドル
１３　芯出しフレーム
１４、２２　シリンダ
１５、２８　芯出しセンタ
１５ａ　芯出しセンタのテーパ面
１６　芯出しユニット
１７　主軸スピンドルの内孔
１８　ケレー駆動軸
１９、２９　ケレー
２０　貫通孔
２１　係合部材
２３　カップリング
２４　研削砥石
２６ａ　駆動センタの面取り部
２８ａ　芯出しセンサの面取り部
２９ａ　係合片
３０　突起
５０、５６　ワーク
５１、６０、６１　センタ
５２　アタッチメント
５３　ケレー
５４　主軸
５５、５９　研削砥石
５７　加工装置
５８　センタ装置
６２　主軸ユニット
６３、６５　スピンドル
６４　芯押しユニット
Ｍ　駆動モータ
Ｗ、Ｗ’　ワーク
Ｗａ　ワークの面取り部

Claims (7)

  1. 　円筒状ワークを駆動センタと芯出しセンタで支持し、前記駆動センタと共に回転駆動されるケレーを前記ワークの内径側から係合させた状態で、前記ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工されることを特徴とする円筒状ワークの加工方法。
  2. 　主軸ユニット内に回転自在に支承され、先端部に駆動センタを有する中空状の主軸スピンドルと、
    　芯出しユニット内に回転自在に、かつ軸方向移動自在に支承され、先端部に芯出しセンタを有する芯押しスピンドルと、
    　前記主軸スピンドルの内孔に相対回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持された軸状のケレーと、
    　前記主軸スピンドルを回転駆動する駆動手段と、
    　前記ケレーと芯押しスピンドルをそれぞれ軸方向に駆動するシリンダと、を備え、
    　前記主軸スピンドルと芯押しスピンドルおよび前記シリンダが同一軸線上に配置されると共に、前記駆動センタと芯出しセンタで円筒状ワークが挟持され、前記ケレーを前記ワークの内径側から係合させた状態で、前記ワークを回転駆動しながら当該ワークの外径面が仕上げ加工されることを特徴とする円筒状ワークの加工装置。
  3. 　前記駆動センタと芯出しセンタの先端部がテーパ面に形成されると共に、前記ワークの端部内径にテーパ面からなる面取り部が形成され、この面取り部に前記テーパ面が係合されて前記ワークが内径支持されている請求項２に記載の円筒状ワークの加工装置。
  4. 　前記駆動センタと芯出しセンタの端部内径にテーパ面からなる面取り部が形成され、前記ワークの端部外径に係合されて当該ワークが外径支持されている請求項２に記載の円筒状ワークの加工装置。
  5. 　前記ワークに前記ケレーが係合する貫通孔または突起が形成されている請求項２に記載の円筒状ワークの加工装置。
  6. 　前記ケレーの位置を割出す割出機構が設けられている請求項２に記載の円筒状ワークの加工装置。
  7. 　ワークが、端部内径にテーパ面からなる面取り部と、内周面に切削仕上部が形成され、この内周面と前記面取り部が同時切削された円筒状ワークであり、熱処理後に前記円筒状ワークの前記面取り部を基準に外径面が仕上げ加工されていることを特徴とする円筒状ワーク。
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