JP2005193324A

JP2005193324A - 旋盤におけるチャック方法およびチャック装置

Info

Publication number: JP2005193324A
Application number: JP2004000727A
Authority: JP
Inventors: Takashi Okada; 岡田　　隆
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2024-01-06
Also published as: JP4352896B2

Abstract

【課題】外周に円周方向に並ぶ歯を有する半製品ギヤ等の被加工物を加工する場合に、特殊チャックを用いることなく安価な構成で、外周の歯のピッチ円に対して同心度の高い把持が行えるチャック方法を提供する。
【解決手段】このチャック方法は、ギヤ等の外周に円周方向に並ぶ歯を有する被加工物Ｗを旋盤のチャック装置に把持させる方法である。チャック装置は、チャック本体１の正面に、主軸半径方向に互いに同期して進退させられる３つのチャック治具取付台２を有するものであれば良い。同じ被加工物を４つ準備し、そのうちの３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３を治具用に用い、各チャック治具取付台２に、軸心が主軸軸心Ｏと平行となるようにそれぞれ取付ける。これらチャック治具取付台２に取付けられた３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３により、チャックすべき残り一つの被加工物Ｗを、治具用の３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３で互いに外周の歯が噛み合う状態にチャックする。
【選択図】図２

Description

この発明は、ギヤ類等の被加工物をチャックする旋盤におけるチャック方法およびチャック装置に関する。

外径の歯が加工済みの半製品ギヤの内径を旋盤で旋削加工する場合、刃振り防止等のために、加工刃と被加工物である半製品ギヤの内径との同心度が最も重要となる。通常の旋盤のチャックでギヤ類の外周を把持するのでは、外周歯の歯先を把持することになる。ギヤ類は、外周の歯のピッチ円の精度は高精度に出ているが、刃先外径の精度は今一つ不十分である。そのため、刃先外径を把持したのでは、ピッチ円と内径孔との精度確保ができない。そこで、このような加工を行うのに、従来は被加工物である半製品ギヤを、ダイヤフラムチャックやケージタイプチャック等の大変高価（３００〜４００万円）な特殊チャックでチャックしていた。
特開２０００−６１７０３号公報

上記のような特殊チャックで半製品ギヤをチャックして旋削加工を行うのでは、特殊チャックの購入のためにコストが大幅にアップする。特に、同じ被加工物の生産個数が少ない場合、少量可能のために特殊チャックを準備することで必要で、被加工物の加工コストへの影響が大きい。

この発明の目的は、外周に円周方向に並ぶ歯を有する半製品ギヤ等の被加工物を加工する場合に、特殊チャックを用いることなく安価な構成で、非常に汎用性に富み、外周の歯のピッチ円に対する同心度の高い把持が行える旋盤におけるチャック方法およびチャック装置を提供することである。
この発明の他の目的は、被加工物がヘリカルギヤである場合にも、特殊チャックを用いることなく安価な構成で、外周の歯のピッチ円に対する同心度の高い把持が行える旋盤におけるチャック方法を提供することである。

この発明の第１の発明方法にかかる旋盤におけるチャック方法は、チャック本体の正面に、主軸軸心回りに放射状に配置されて主軸半径方向に互いに同期して進退させられる３つのチャック治具取付台を有する旋盤のチャックに、外周に円周方向に並ぶ歯を有する被加工物を把持させるチャック方法であって、同じ被加工物を４つ準備し、そのうちの３つの被加工物を各チャック治具取付台に、軸心が主軸軸心と平行となるようにそれぞれ取付ける。これらチャック治具取付台に取付けられた３つの被加工物により、残り１つの被加工物を、互いに外周の歯が噛み合う状態に、前記チャック治具取付台の主軸軸心側への移動によって把持させる。このチャック方法によると、３つの被加工物をチャック治具として用い、外周の歯を噛み合わせてチャックするため、外周に円周方向に歯が並ぶ被加工物を、その歯の並びと主軸軸心とが同心となるように把持することができる。特に、被加工物がギヤ類である場合は、治具として用いる被加工物と、チャックされる被加工物とが、外周の歯のピッチ円で噛み合うことになって、ピッチ円と主軸軸心との同心度が確保される。そのため、外周の歯のピッチ円と、このチャック方法でチャックして加工した被加工物内径面等との同心度が、高精度に得られる。また、被加工物をチャック治具として用いるため、標準的なチャック装置のチャック治具取付台に、チャック爪の代わりに治具用の被加工物を取付ける手段を付加するだけで済む。そのため、従来の特殊チャックを用いるものに比べて、チャック装置が安価なものとできる。

この発明における第２の発明方法にかかるチャック方法は、被加工物がヘリカルギヤである場合に適用する方法である。この旋盤におけるチャック方法は、チャック本体の正面に、主軸軸心回りに放射状に配置されて主軸半径方向に互いに同期して進退させられる３つのチャック治具取付台を有する旋盤のチャックに、ヘリカルギヤからなる被加工物を把持させるチャック方法であって、前記被加工物に対し歯の傾斜方向が互いに逆であり前記被加工物に噛み合い可能なヘリカルギヤからなる３つの被加工物を治具用に準備する。これら３つの被加工物を各チャック治具取付台に、軸心が主軸軸心と平行となるようにそれぞれ取付け、これらチャック治具取付台に取付けられた３つの被加工物により、加工目的の被加工物を、互いに外周の歯が噛み合う状態に、前記チャック治具取付台の主軸軸心側への移動によって把持させることを特徴とする。

被加工物がヘリカルギヤの場合、互いに噛み合うギヤは、歯の傾斜方向が相互に逆となるため、治具用の被加工物は、加工目的の被加工物とは歯の傾斜方向が互いに逆であることが必要である。第２の発明方法におけるその他の構成，作用，効果は、第１の発明方法の場合と同様である。

なお、これら第１および第２の発明において、各チャック治具取付台に取付ける３つの被加工物は、全て固定でも良いが、これら３つの被加工物のうち、１つをチャック治具取付台に固定状態に取付け、他の２つをチャック治具取付台に被加工物の軸心回りに回転自在に取付けるものとしてもよい。被加工物がヘリカルギヤである場合は、特に２つの治具用の被加工物を上記のように回転自在とすることが好ましい。
ヘリカルギヤの場合、外周の歯が軸心に対して斜めとなっているため、治具用の被加工物が全て固定状態にチャック治具取付台に取付けられていると、３つの治具用被加工物を同期して主軸軸心側へ移動させても、治具用の被加工物とチャックされる被加工物の歯を円滑に噛み合わせることが難しい。しかし、この発明のように、治具用の被加工物が回転自在に取付けられていると、噛み合いの進行過程で、チャックされる被加工物の歯に倣って回転することができる。そのため、円滑に噛み合わせることができ、より精度良くチャックすることができる。また、３つの治具用の被加工物のうち、１つは固定状態とするため、チャックされた被加工物が加工中に不測に回転することが回避される。
被加工物が一般のギヤの場合、つまり歯が軸心に対して平行なものである場合も、２つの治具用の被加工物が回転自在であると、加工目的の被加工物に対して噛み合いが円滑に行われる。

この発明のチャック装置は、外周に円周方向に並ぶ歯を有する被加工物を把持するチャック装置であって、チャック本体の正面に、主軸半径方向に進退可能な３つのチャック治具取付台を、主軸軸心回りに放射状に配置し、これら３つのチャック治具取付台を同期して進退させる進退機構を前記チャック本体内に設け、前記３つのチャック治具取付台に、前記被加工物と同じ３つの被加工物、または外周に円周方向に並ぶ歯を有し前記被加工物と噛み合い可能な被加工物を、チャック治具として用いるために主軸軸心と平行になるようにそれぞれ取付ける治具用被加工物取付具を設けたことを特徴とする。
この構成のチャック装置によると、この発明方法で述べたように、外周に円周方向に歯が並ぶ被加工物を主軸軸心と同心となるように把持することができる。そのため、被加工物の内径加工等を高精度に行うことができる。また、チャック本体や、チャック治具取付台、進退機構等は、標準的なものを用いることができ、特殊部品と必要とされるのは治具用被加工物取付具だけであるため、従来の特殊チャックに比べて大幅なコスト低下が実現できる。

この発明の旋盤におけるチャック方法は、外周に円周方向に並ぶ歯を有する被加工物をチャックする方法であって、３つの被加工物を治具として用いてチャックすべき被加工物を把持するようにしたため、半製品ギヤ等の被加工物を、特殊チャックを用いることなく安価な構成のチャック装置で把持することができ、非常に汎用性に富み、また外周の歯のピッチ円に対して同心度の高い把持が行える。
この発明における第２の発明のチャック方法は、被加工物がヘリカルギヤの場合に、加工目的の被加工物に対し歯の傾斜方向が互いに逆であり前記被加工物に噛み合い可能な被加工物を治具として用いるため、半製品ヘリカルギヤからなる被加工物を、特殊チャックを用いることなく安価な構成のチャック装置で把持することができ、非常に汎用性に富み、また外周の歯のピッチ円に対して同心度の高い把持が行える。

この発明のチャック装置は、チャック本体の正面に設けられた３つのチャック治具取付台に治具用被加工物取付具を設け、チャックされる被加工物と同じ被加工物、または噛み合い可能な被加工物を治具として用いるようにしたため、外周に円周方向に並ぶ歯を有する被加工物を、精度良くチャックすることができて、外周の歯と加工刃との同心度が確保でき、また構成が簡単で安価なものとできる。

この発明の一実施形態を図１〜図３と共に説明する。図１はこの実施形態のチャック装置の縦断面図を、図２はその正面図をそれぞれ示す。このチャック装置は、外周に円周方向に並ぶ歯を有するギヤ等の被加工物Ｗを把持する装置であって、旋盤の主軸に取付けられるチャック本体１の正面に、主軸半径方向に進退可能な３つのチャック治具取付台２が、主軸軸心Ｏ回りに放射状に配置されている。これら各チャック治具取付台２に、治具用被加工物取付具３が設けられている。チャック本体１の正面の主軸軸心Ｏには、被加工物Ｗの幅面を着座させるワーク着座部材４が設けられている。チャック本体１内には、前記３つのチャック治具取付台２を同期して進退させる進退機構５が設けられている。

図２に示すように、治具用被加工物取付具３は、被加工物Ｗと同じ３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３を、チャック治具として用いるために主軸軸心Ｏと平行となるように各チャック治具取付台２にそれぞれ取付ける取付具である。

この治具用被加工物取付具３は、図２のIII −III 矢視断面図を示す図３のように、チャック治具取付台２の上に重ねてボルト６で固定される取付具本体７と、この取付具本体７に取付けられてチャック治具となる被加工物Ｗ１〜Ｗ３を取付具本体７上に締付け固定する取付ピン９とを有する。取付具本体７の裏面には主軸半径方向に延びるガイド溝７ａが形成され、このガイド溝７ａ内に係合部材８がスライド自在に配置されている。取付ピン９は、取付具本体７上の被加工物Ｗ１〜Ｗ３に押し当てられる頭部９ａと、この頭部９ａよりも小径で被加工物Ｗ１〜Ｗ３の内径孔１０に略隙間なく挿通可能な外径の中胴部９ｂと、この中胴部９ｂに続き中胴部９ｂよりも小径の雄ねじ部９ｃとでなる。この取付ピン９は、取付具本体７のピン挿通孔７ｂに挿通し、係合部材８のねじ孔８ａに雄ねじ部９ｃを螺合させることで、取付具本体７上にチャック治具となる被加工物Ｗ１〜Ｗ３を締結する。取付具本体７のピン挿通孔７ｂは、取付ピン９の雄ねじ部９ｃよりも若干大径とされ、例えば１mm程度大径とされ、係合部材８の進退により取付具本体７上の被加工物Ｗ１〜Ｗ３の主軸半径方向への位置調整が可能となるようにされている。

係合部材８には、チャック治具取付台２の外端部２ａに設けられたねじ孔に螺合して主軸軸心Ｏ側に向かう芯出しボルト１１の先端が係合しており、この芯出しボルト１１を回すことにより、取付具本体７上の中心位置に被加工物Ｗ１〜Ｗ３を位置調整可能である。３つのチャック治具取付台２のうちの１つには、その外端部２ａに螺合して被加工物Ｗ１を固定状態に、つまり回転不能に規制する固定ピン１２が設けられている。

図１において、チャック本体１内の進退機構５は、３つのチャック治具取付台２を同期して進退させることが可能なものであれば良く、カム式やリンク式等の種々の形式のものが採用できる。図示の例では、進退機構５は、各チャック治具取付台２の背面部にそれぞれ設けられたカムフォロワ１３と、主軸軸心Ｏに配置され軸方向に進退して各カムフォロワ１３を主軸半径方向に移動させるドライバ１４と、このドライバ１４を進退駆動する駆動軸１５により構成されている。

各カムフォロワ１３は、チャック本体１に対して主軸半径方向に移動自在に設けられ、その主軸軸心Ｏに向く端部に、前方に向かうにつれて主軸軸心Ｏに近接する傾斜面１３ａを有している。カムフォロワ１３は、ばね部材（図示せず）によって主軸軸心Ｏ側に付勢されている。これらのカムフォロワ１３は、対応する各チャック治具取付台２にそれぞれボルト１６で固定されている。ドライバ１４は概形が円柱体で、各カムフォロワ１３の傾斜面１３ａにそれぞれ接触する複数の断面楔状のカム部１４ａを外周に有する。このドライバ１４の軸方向への進退によりカム部１４ａがカムフォロワ１３の傾斜面１３ａを案内することで、各カムフォロワ１３が主軸半径方向に移動し、各チャック治具取付台２が互いに同期して主軸半径方向に進退させられる。

このチャック装置により、被加工物Ｗを把持する方法の手順を以下に説明する。まず、被加工物を４つ準備する。そのうちの３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３は治具として用いるものであり、残り一つの被加工物Ｗは加工目的のものである。被加工物Ｗが、平ギヤ等のように歯が軸心に対して平行なものである場合は、４つの被加工物Ｗ，Ｗ１〜Ｗ３は同じものとする。被加工物Ｗが図４に示すようなヘリカルギヤである場合は、治具して用いる３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３は、加工目的の被加工物Ｗに対して、歯の傾斜方向が互いに逆であって、加工目的の被加工物Ｗに噛み合い可能なものを用いる。被加工物Ｗが軸心に対して平行な歯を持つものである場合と、ヘリカルギヤである場合とでは、上記の点で異なる他は同じであるため、以下の説明では、特に必要な場合を除き、両者を区別をせずに説明する。

治具として用いる３つ被加工物Ｗ１〜Ｗ３は、それらの軸心が主軸軸心Ｏと平行となるように、治具用被加工物取付具３を用いて各チャック治具取付台２に取付ける。具体的には、各被加工物Ｗ１〜Ｗ３を治具用被加工物取付具における取付具９上に配置し、取付ピン９で取付具本体７上に締結する。このとき、芯出しボルト１１を回すことにより、取付具本体７上の中心位置に被加工物Ｗ１〜Ｗ３を位置調整可能である。３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３のうちの１つ（Ｗ１）は、チャック治具取付台２の外端部２ａに螺合する固定ボルト１２を押し当てることで、固定状態（回転不能）に規制される。

チャック本体１の正面のワーク着座部材４には、加工目的の被加工物Ｗを配置する。この被加工物Ｗを、他の３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３と互いに外周の歯が噛み合うように、進退機構５によるチャック治具取付台２の主軸軸心Ｏ側への移動によって把持させる。この把持作業時に、チャック治具となる３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３のうち、２つの被加工物Ｗ２，Ｗ３が回転自在であるため、例えば被加工物Ｗがヘリカルギヤであって、外周の歯が軸心に対して斜めになっていても、歯の噛み合いの進行に従って上記２つの治具用の被加工物Ｗ２，Ｗ３が自由に回転することができて、被加工物Ｗとの間での歯の噛み合いを円滑に、かつより確実にすることができる。被加工物Ｗが平ギヤのように外周の歯が軸心に平行なものである場合も、２つの被加工物Ｗ２，Ｗ３が回転自在であると、円滑な噛み合いを行うことができる。

このようにして、被加工物Ｗを３つの治具用の被加工物Ｗ１〜Ｗ３で把持することで、外周に円周方向に歯が並ぶ被加工物Ｗを主軸軸心Ｏと同心となるように把持することができる。この場合に、３つの治具用の被加工物Ｗ１〜Ｗ３と中央の被チャック部材となる被加工物Ｗとは、外周の歯のピッチ円で噛み合うことになり、歯先円の精度が十分に出ていなくても、被加工物Ｗのピッチ円の中心が主軸軸心Ｏと高精度に一致する。ギヤ類は、ピッチ円の精度が確保されるように歯切り加工されるため、このように歯の噛み合いでチャックすることにより、精度の良い把持が行える。このため、例えば被加工物１０の内径孔１０を旋削する場合に、内径孔１０と外周歯のピッチ円の同心度が精度良く確保され、高精度のギヤとなる。
また、このチャック装置は、チャック本体１や、チャック治具取付台２、進退機構５等は、標準的なものを用いることができ、すなわち標準チャック装置が使用でき、特殊部品と必要とされるのは治具用被加工物取付具３だけであるため、従来の特殊チャックに比べて大幅なコスト低下が実現できる。

治具用の被加工物Ｗ１〜Ｗ３は、特に治具用として製作したものでなくても良く、通常に製作された被加工物Ｗのうち、実測して精度の良いものを選択して使用すれば良い。治具用の被加工物Ｗ１〜Ｗ３は、治具として使用する間に、噛み合い部の摩耗が生じるが、取付ピン９の回りの回転角度を少しずつ変えて取付け直すことより、全周の歯を有効に利用して、長期にわたり、治具として使用することができる。治具用に使用した被加工物Ｗ１〜Ｗ３は、治具しての使用後は廃棄する。

なお、前記実施形態では、３つの治具用の被加工物Ｗ１〜Ｗ３のうち、２つを回転自在に支持するようにしたが、治具用の被加工物Ｗ１〜Ｗ３を３つとも固定としても良い。その場合、加工目的の被加工物Ｗをチャックした状態で、被加工物Ｗの回転方向の位相を決める。
また、被加工物Ｗ，Ｗ１〜Ｗ３は、平ギヤなど、ギヤ類であれば各種のものが使用でき、またギヤ類に限らず、外周にスプライン状の加工を行ったものなど、外周に歯を有する各種のリング状の被加工物が使用できる。

この発明の一実施形態にかかるチャック装置の縦断面図である。同チャック装置の正面図である。図２におけるIII −III 矢視断面図である。被加工物の一例の斜視図である。

符号の説明

１…チャック本体
２…チャック治具取付台
３…治具用被加工物取付具
５…進退機構
Ｗ，Ｗ１〜Ｗ３…被加工物
Ｏ…主軸軸心

Claims

チャック本体の正面に、主軸軸心回りに放射状に配置されて主軸半径方向に互いに同期して進退させられる３つのチャック治具取付台を有する旋盤のチャックに、外周に円周方向に並ぶ歯を有する被加工物を把持させるチャック方法であって、
同じ被加工物を４つ準備し、そのうちの３つの被加工物を各チャック治具取付台に、軸心が主軸軸心と平行となるようにそれぞれ取付け、これらチャック治具取付台に取付けられた３つの被加工物により、残り１つの被加工物を、互いに外周の歯が噛み合う状態に、前記チャック治具取付台の主軸軸心側への移動によって把持させることを特徴とする旋盤におけるチャック方法。
チャック本体の正面に、主軸軸心回りに放射状に配置されて主軸半径方向に互いに同期して進退させられる３つのチャック治具取付台を有する旋盤のチャックに、ヘリカルギヤからなる被加工物を把持させるチャック方法であって、
前記被加工物に対し歯の傾斜方向が互いに逆であり前記被加工物に噛み合い可能なヘリカルギヤからなる３つの被加工物を治具用に準備し、これら３つの被加工物を各チャック治具取付台に、軸心が主軸軸心と平行となるようにそれぞれ取付け、これらチャック治具取付台に取付けられた３つの被加工物により、加工目的の被加工物を、互いに外周の歯が噛み合う状態に、前記チャック治具取付台の主軸軸心側への移動によって把持させることを特徴とする旋盤におけるチャック方法。
外周に円周方向に並ぶ歯を有する被加工物を把持するチャック装置であって、チャック本体の正面に、主軸半径方向に進退可能な３つのチャック治具取付台を、主軸軸心回りに放射状に配置し、これら３つのチャック治具取付台を同期して進退させる進退機構を前記チャック本体内に設け、前記３つのチャック治具取付台に、前記被加工物と同じ３つの被加工物、または外周に円周方向に並ぶ歯を有し前記被加工物と噛み合い可能な被加工物を、チャック治具として用いるために軸心が主軸軸心と平行になるようにそれぞれ取付ける治具用被加工物取付具を設けたことを特徴とする旋盤におけるチャック装置。