JP2003117716A - 加工装置および加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工能率が高く、加工部位に送りマークを残
さず、工具の激しい磨耗を防止することができる加工装
置を提供する。 【解決手段】 本発明の加工装置１は、工具２１を保持
し、工具回転軸２５を中心として回転させ、さらに、ワ
ーク１０に接近離反させる工具保持部２２と、工具２１
の外周面に設けられ、工具回転軸２５に対して傾斜する
らせん形状を有する切れ刃２３と、ワーク１０を保持
し、ワーク回転軸３２を中心として回転させるワーク保
持部３とを有する。切れ刃２３は、切れ刃の一端２３１
から工具回転軸２５に下ろした垂線と他端２３２から工
具回転軸２５に下ろした垂線とがなす切れ刃形成角度が
３６０度以下に形成され、工具保持部２２は、切れ刃形
成角度以下の角度で工具を回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工装置および加
工方法に関し、特に、機械要素部品であるベアリングの
溝部などを加工するのに適する加工装置および加工方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、たとえば、溝などの加工部位
を加工する方法としては、要求される溝形状に合致する
ように成形された研削加工用砥石を、被加工物に形成さ
れた溝部に一方向から接触させ、切込みを与える方法が
ある。この方法では、切込みを与える際に、被加工物を
所定の回転軸を中心として回転させ、さらに、砥石も被
加工物の回転軸に直交する回転軸を中心として回転させ
ることによって、砥石の表面各部で何度も溝部に切込み
を与え、所望の形状を得ていた。

【０００３】しかしながら、上記のような加工方法で
は、砥石の全体を溝部に徐々に接触させていたため、加
工能率が低くなり、生産性向上が図り難いといった問題
や、砥石の磨耗がはげしく、磨耗のたびに砥石の再成形
のために時間とコストがかかるといった問題があった。

【０００４】また、溝部を加工する他の方法としては、
ホルダに固定されたＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などの
仕上げ切削用チップを、要求される溝形状にならって移
動させることによって、溝部を所望の形状に仕上げる方
法がある。この方法においても、溝部を切削する際に、
被加工物を所定の回転軸を中心として回転させ、この回
転軸と平行な方向で切削用チップを被加工物に接触させ
ることによって、切削用チップで溝部に切込みを与え、
所望の形状を得ていた。

【０００５】しかしながら、上記のような加工方法で
は、被加工物が回転しており、その回転している被加工
物の溝部の形状に沿って切削用チップを送っているの
で、切削用チップを動かしたときの送りマークが溝部に
残り、溝部に所望の面粗さを得ることが難しい。さらに
は、被加工物が焼き入れ鋼などである場合、常に一箇所
で被加工物を切削する切削用チップの磨耗が激しく、量
産加工に適さないといった問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたものであり、加工能率が高く、加工部位
に送りマークを残さず、工具の激しい磨耗を防止するこ
とができる加工装置および加工方法の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の手段によって達成される。

【０００８】（１）本発明の加工装置は、略円筒形状の
外周面を有する工具を、第１回転軸を中心として回転可
能に保持する工具保持手段と、前記工具の外周面に設け
られ、前記第１回転軸に対して傾斜するらせん形状を有
する切れ刃と、前記第１回転軸を中心として前記工具を
回転させる工具回転駆動手段と、前記第１回転軸に対し
て直交する第２回転軸を中心として回転可能に前記被加
工物を保持する被加工物保持手段と、前記第２回転軸を
中心として前記被加工物を回転させる被加工物回転駆動
手段と、前記工具と前記被加工物とを相対的に接近離反
移動する移動手段と、を有し、前記切れ刃は、当該切れ
刃の一端から前記第１回転軸に下ろした垂線と他端から
前記第１回転軸に下ろした垂線とがなす切れ刃形成角度
が３６０度以下に形成され、前記工具回転駆動手段は、
前記切れ刃形成角度以下の角度で前記工具を回転させて
なる。

【０００９】（２）前記切れ刃は、前記被加工物の加工
面に対して、常に一定の角度を保って接触するように形
成されている。

【００１０】（３）本発明の加工方法は、（１）または
（２）に記載の加工装置を用いた加工方法であって、前
記被加工物回転駆動手段によって回転させられている前
記被加工物に前記移動手段によって前記工具を相対的に
接近および接触させ、前記切れ刃の同一部位が一度だけ
前記加工面に接触するように、前記工具回転駆動手段に
よって、前記工具を前記切れ刃形成角度以下の角度で、
かつ前記被加工物の回転速度より遅い回転速度で回転さ
せる。

【００１１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、切れ刃が第１
回転軸に対して傾斜するらせん形状を有するので、切れ
刃上のほぼ一点で被加工物と接触することになり、面で
接触して加工を行う研削加工と比べて取りしろが大きく
できるため、加工能率が高い。また、切れ刃がらせん形
状に連続して伸びており、らせん形状の一端から他端ま
でが順次連続して被加工物の加工面に接触し加工するこ
とができるので、加工面から切れ刃への衝撃力を小さく
することができ、結果として、工具の寿命を長くするこ
とができる。

【００１２】さらに、工具が切れ刃形成角度以下しか回
転しないので、らせん形状の一端から他端までが被加工
物に一度しか接触せず、これによっても工具の寿命を長
くすることができる。さらに、切れ刃が断続せず連続し
て接触する部位を変えながら加工面に接触するので、被
加工物の加工面にねじ状の送りマークが表れず、所望の
面粗さを達成することができる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、切れ刃が加工面
に対して常に一定の角度を保って接触するので、加工面
全域にわたって、切れ刃による切削時の抵抗を均一に
し、安定した面粗さを得ることができる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、切れ刃の同一部
位が一度だけ連続して加工面に接触するように、工具が
切れ刃形成角度以下の角度で回転させられるので、切れ
刃の各部に一度しか加工面から衝撃力が与えられず、工
具の寿命を長くすることができる。また、切れ刃がらせ
ん形状に連続して伸びており、順次被加工物との接触点
がずれるため、切れ刃の温度が上がらず、これによって
も工具の寿命を長くすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。

【００１６】（第１の実施の形態）第１の実施の形態で
は、本発明を適用した加工装置１が、ベアリングのため
の溝部を加工する場合について説明する。

【００１７】図１は本発明の加工装置１を示す図、図２
は工具に形成された切れ刃を示す概念図である。

【００１８】加工装置１は、被加工物であるワーク１０
を加工するための加工部２と、ワーク１０を保持するワ
ーク保持部３とを有する。

【００１９】加工部２は、ワーク１０の溝部１１にほぼ
合致する太鼓形状の外周面を有する工具２１と、工具２
１の中心を通る工具回転軸２５を中心として工具２１を
回転可能に保持すると共に工具２１をワーク１０に近接
離反移動させる工具保持部２２とを含んでなる。工具２
１の外周面には、その一部を切り欠いて、工具回転軸２
５に対して傾斜するらせん形状の切れ刃２３が形成され
ている。

【００２０】この切れ刃２３は、図２の概念図に示すよ
うに、工具２１の外周面において、切れ刃２３のらせん
形状の一端２３１から工具回転軸２５に下ろした垂線２
３３と、他端２３２から工具回転軸２５に下ろした垂線
２３４とがなす角度（以下、切れ刃形成角度２３５とい
う）が３６０度以下となるように形成されている。たと
えば、図１では切れ刃２３は、切れ刃形成角度が３０度
に形成されている。

【００２１】切れ刃形成角度２３５が３０度となる切れ
刃２３の場合、工具保持部２２は、工具２１を工具回転
軸２５を中心として３０度だけ回転させることができ
る。工具２１がワーク１０の溝部１１に切込みを与える
ときには、切れ刃２３が３０度回転することによって、
切れ刃２３がその一端２３１から他端２３２まで順次連
続して溝部１１の表面と接触して切削していく。したが
って、切れ刃２３の各部は、一度しかワーク１０と接触
しない。

【００２２】ワーク保持部３は、たとえば、ワーク１０
に形成された凹部１２に、突部３１を挿入することによ
ってワーク１０を保持する。また、ワーク保持部３は、
工具回転軸２５に直交すると共に円筒形状のワーク１０
の中心を通るワーク回転軸３２を中心として、ワーク１
０を回転可能に保持する。そして、切れ刃２３によって
切削される間、すなわち、工具２１が切れ刃形成角度２
３５だけ回転する間、ワーク保持部３は、ワーク１０を
複数回回転させて、溝部１１全体の切削を可能とする。

【００２３】次に、加工装置１の動作を説明する。

【００２４】図３は、加工装置１の動作を示すフローチ
ャートである。

【００２５】ワーク１０の溝部１１を加工する場合、加
工装置１は、最初に、ワーク保持部３によってワーク１
０を回転させる（ステップＳ３０１）。そして、加工装
置１は、工具保持部２２によって、工具２１をワーク１
０に接近させ（ステップＳ３０２）、工具２１がワーク
１０の溝部１１まで移動すると、工具２１によって溝部
１１に切込みをかけながら、工具２１を回転させる（ス
テップＳ３０３）。ここで、工具２１の回転速度は、ワ
ーク１０の回転速度に比べて格段に遅く、たとえば、ワ
ーク１０の回転速度が１０００ｒｐｍである場合、工具
２１の回転速度は５ｒｐｍ程度である。

【００２６】そして、加工装置１は、工具２１が切れ刃
形成角度２３５の角度だけ回転したかどうかを判断し
（ステップＳ３０４）、切れ刃形成角度２３５の角度だ
け回転しない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）は、切れ
刃形成角度２３５の角度だけ回転するまで工具を回転さ
せ、切れ刃形成角度２３５の角度だけ回転した場合（ス
テップＳ３０４：ＹＥＳ）は、工具２１を溝部１１から
離反させ（ステップＳ３０５）、溝部１１の加工を終了
する。

【００２７】以上のように、本発明の加工装置１では、
切れ刃２３が工具回転軸２５に対して傾斜するらせん形
状を有するので、切れ刃２３がほぼ一点でワーク１０の
溝部１１と接触することになる。したがって、溝部１１
に対して面で接触して切削を行う場合に比べて、溝部１
１と接触する部分に加えることができる力が大きく、切
削の取りしろが大きくなるので、加工効率を高めること
ができる。

【００２８】また、本発明の加工装置１では、切れ刃２
３がらせん形状に連続して伸びており、らせん形状の一
端２３１から他端２３２までが順次連続してワーク１０
の溝部１１に接触し加工するので、切れ刃２３自身を送
って動かす必要がなく、溝部１１の加工面から切れ刃２
３に与えられる衝撃力を小さくすることができ、結果と
して、切れ刃２３の寿命、すなわち工具２１の寿命を長
くすることができる。

【００２９】さらに、本発明の加工装置１では、工具２
１が切れ刃形成角度２３５しか回転しないので、らせん
形状の一端２３１から他端２３２までがワーク１０に一
度しか接触せず、各部の磨耗が少なくなるので、これに
よっても工具２１の寿命を長くすることができる。

【００３０】加えて、本発明の加工装置１では、切れ刃
２３が断続せず連続して溝部１１の加工面に接触して切
削するので、加工面上で切れ刃を送ったときに生じる送
りマークが溝部１１の加工面に表れず、所望の面粗さを
達成することができる。

【００３１】さらに、本発明の加工装置１では、工具２
１の回転速度がワーク１０の回転速度に比べて格段に遅
く、切れ刃２３が連続した刃であるので、切れ刃２３の
温度が上がらず、切れ刃２３の寿命が長い。

【００３２】次に、本発明の加工装置１に使用される工
具の他の形態を示す。

【００３３】図４は、工具の他の形態を示す図、図５
は、工具のさらに他の形態を示す図である。

【００３４】図４に示す工具４１は、太鼓状の外周面に
らせん形状の溝部４２が形成されており、その溝部４２
の縁を切れ刃４３として、工具４１と切れ刃４３とが一
体となって形成されている。したがって、工具４１は、
自身がワークを切削加工するための強度を有する必要が
あり、たとえば、超硬やこれにＴｉＮなどのコーティン
グを施したもの、またはＣＢＮ、窒化けい素、アルミナ
などの材質から形成される。

【００３５】工具４１が工具回転軸４５を中心として回
転することにより、切れ刃４３の一部が連続して順次ワ
ークに接触し切削する。図４では、工具４１は、その外
周面に一周する切れ刃４３、すなわち、切れ刃形成角度
が３６０度の切れ刃４３が形成されているが、これに限
らず、切れ刃形成角度が３６０度以下であればよい。切
れ刃を３６０度以下とすることで、切れ刃が二度ワーク
に接触することがなく、切れ刃の磨耗を遅らせることが
できる。

【００３６】また、図５に示す他の工具５１は、太鼓状
の外周面に、ＣＢＮなどで形成されたらせん形状の切れ
刃５２が接合されており、切れ刃５２が工具５１から突
出している。工具５１が回転することにより、この突出
した切れ刃５２の一部が連続して順次ワークに接触し切
削する。

【００３７】（第２の実施の形態）第２の実施の形態で
は、本発明の加工装置６０が、平面を加工する場合につ
いて説明する。

【００３８】図６は、本発明の加工装置６０を示す図で
ある。

【００３９】加工装置６０は、第１の実施の形態とほぼ
同様の構成を有しており、ワーク１００を加工するため
の加工部６１と、ワーク１００を保持するワーク保持部
６２とを有する。

【００４０】加工部６１は、ワーク１００の端面１０１
を平面に仕上げ加工するための円筒形状の工具６３と、
工具６３の中心を通る工具回転軸６５を中心として工具
６３を回転可能に保持すると共に工具６３をワーク１０
０に近接離反移動させる工具保持部６４とを含んでな
る。工具６３の外周面には、工具回転軸６５に対して傾
斜するらせん形状の切れ刃６６が形成されている。

【００４１】また、ワーク保持部６２は、工具回転軸６
５位直交すると共にワーク１００の中心を通るワーク回
転軸６７を中心として、回転可能にワーク１００を保持
する。

【００４２】加工装置６０は、ワーク１００をワーク回
転軸６７を中心として高速回転させ、この高速回転して
いるワーク１００の端面１０１に工具６３を接近させ、
工具６３を工具回転軸６５を中心としてワーク１００の
回転速度より遅い回転速度で３６０度回転させる。

【００４３】このように、加工装置６０では、工具６３
が回転することによって、切れ刃６６が端面１０１と接
触する部位を連続的に変えながら端面１０１全体を切削
加工するので、切れ刃６６の切削による送りマークが生
じず、端面１０１を所望の面粗さに加工することができ
る。

【００４４】（第３の実施の形態）第３の実施の形態で
は、第１の実施の形態で説明した本発明の加工装置１
に、図４で説明した工具４１を適用して、自動車の無段
変速機構に使用されるトロイダルＣＶＴ用パワーローラ
を加工する場合について説明する。

【００４５】図７は、工具４１とワークとなるトロイダ
ルＣＶＴ用パワーローラとを示す図、図８は、工具４１
がパワーローラの溝部に切込みを与える様子を示す図で
ある。

【００４６】第１の実施の形態において説明したよう
に、加工装置１は、パワーローラ１１０を回転可能に保
持し、回転軸３２を中心として回転させる。そして、パ
ワーローラ１１０に形成された溝部１１１を加工するた
めに、工具４１を溝部１１１に接触させ工具回転軸４５
を中心として回転させる。ここで、切れ刃４３は、図８
に示すように、溝部１１１と接触する部位を連続的に変
えながら、溝部１１１を切削する。なお、図８（Ａ）に
示すように、切れ刃４３が溝部１１１の最も内側から切
削を始められるように、工具４１を移動させることが好
ましい。こうすることによって、溝部１１１の途中から
切削が始まることによる、切れ刃４３への衝撃力を防止
できる。

【００４７】図８（Ａ）では、まず、切れ刃４３が溝部
１１１の内側に接触し切削する。そして、図８（Ｂ）に
示すように、切れ刃４３がらせん形状に形成されている
ので、工具４１の回転により少しずつ溝部１１１の外側
を切削していく。さらに、工具４１が回転すると図８
（Ｃ）に示すように、切れ刃４３が溝部１１１の外側を
切削し、最終的には、図８（Ｄ）に示すように、溝部１
１１の最も外側まで切削する。

【００４８】また、切れ刃４３は、図８（Ａ）〜図８
（Ｄ）に示すように、溝部１１１の加工面に対して常に
同一の角度で接触するように形成されている。したがっ
て、切れ刃４３が加工面に対して常に同じ角度を保って
接触するので、加工面の全域にわたって、切れ刃４３に
よる切削時の抵抗を均一にし、安定した面粗さを得るこ
とができる。

【００４９】以上のように第１の実施の形態〜第３の実
施の形態では、ワークに対して工具を接近および接触さ
せていたが、これに限らず、ワークが工具に対して接近
および接触してもよく、また、双方が互いに接近しても
よい。

【００５０】また、上記実施の形態では、切れ刃形成角
度２３５分工具を回転させていたが、これに限らず、ワ
ークの所定部位を加工できるのであれば、切れ刃形成角
度２３５以下の角度分だけ工具を回転させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の加工装置１を示す図である。

【図２】 工具に形成された切れ刃を示す概念図であ
る。

【図３】 加工装置の動作を示すフローチャートであ
る。

【図４】 工具の他の形態を示す図である。

【図５】 工具のさらに他の形態を示す図である。

【図６】 本発明の加工装置を示す図である。

【図７】 工具とトロイダルＣＶＴ用パワーローラとを
示す図である。

【図８】 工具がパワーローラの溝部に切込みを与える
様子を示す図である。

【符号の説明】

１、６０…加工装置 ２…加工部 ３、６２…ワーク保持部 １０、１００…ワーク ２１、４１、５１、６３…工具 ２２、６４…工具保持部 ２３、４３、５２、６６…切れ刃 ２５、６５…工具回転軸 ３２、６７…ワーク回転軸 ２３５…刃形成角度

フロントページの続き (72)発明者 太田 稔 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 田中 一彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3C022 EE07 EE17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円筒形状の外周面を有する工具を、第
   １回転軸を中心として回転可能に保持する工具保持手段
   と、 前記工具の外周面に設けられ、前記第１回転軸に対して
   傾斜するらせん形状を有する切れ刃と、 前記第１回転軸を中心として前記工具を回転させる工具
   回転駆動手段と、 前記第１回転軸に対して直交する第２回転軸を中心とし
   て回転可能に前記被加工物を保持する被加工物保持手段
   と、 前記第２回転軸を中心として前記被加工物を回転させる
   被加工物回転駆動手段と、 前記工具と前記被加工物とを相対的に接近離反移動する
   移動手段と、 を有し、 前記切れ刃は、当該切れ刃の一端から前記第１回転軸に
   下ろした垂線と他端から前記第１回転軸に下ろした垂線
   とがなす切れ刃形成角度が３６０度以下に形成され、 前記工具回転駆動手段は、前記切れ刃形成角度以下の角
   度で前記工具を回転させてなる加工装置。
2. 【請求項２】 前記切れ刃は、前記被加工物の加工面に
   対して、常に一定の角度を保って接触するように形成さ
   れていることを特徴とする加工装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の加工装
   置を用いた加工方法であって、 前記被加工物回転駆動手段によって回転させられている
   前記被加工物に前記移動手段によって前記工具を相対的
   に接近および接触させ、 前記切れ刃の同一部位が一度だけ前記加工面に接触する
   ように、前記工具回転駆動手段によって、前記工具を前
   記切れ刃形成角度以下の角度で、かつ前記被加工物の回
   転速度より遅い回転速度で回転させる加工方法。