JP2011167782A - Groove machining method and groove machining device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、溝加工方法および溝加工装置に関し、特に、スプライン付きボールねじの製造に好適な溝加工方法および溝加工装置に関する。 The present invention relates to a grooving method and a grooving apparatus, and more particularly to a grooving method and a grooving apparatus suitable for manufacturing a splined ball screw.
スプライン付きボールねじとして、ねじ溝およびスプライン溝が設けられたねじ軸と、ねじ軸のねじ溝にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸のスプライン溝にボールを介して嵌め合わされたボールスプライン外筒とを備えているものが知られており、例えば、電磁緩衝器などで使用されている。 As a splined ball screw, a screw shaft provided with a screw groove and a spline groove, a ball screw nut screwed to the screw groove of the screw shaft via a ball, and a ball fitted to the spline groove of the screw shaft via the ball The thing provided with the ball spline outer cylinder is known, for example, is used with the electromagnetic shock absorber etc.
このようなボールねじのねじ軸を加工するものとしては、ねじ研削仕上げ加工がよく知られている（特許文献１）。 As one for processing the screw shaft of such a ball screw, a screw grinding finishing process is well known (Patent Document 1).
また、スプライン溝を加工する装置としては、軸の両端部を保持して、研削砥石を軸方向に相対移動させながら研削を行うものが知られている（特許文献２）。 Further, as an apparatus for processing a spline groove, an apparatus that holds both ends of a shaft and performs grinding while relatively moving a grinding wheel in the axial direction is known (Patent Document 2).
スプライン付きボールねじを装置（電磁サスペンションやアクチュエータ）に取り付ける際の１つの方法として、ねじ軸を中空状として、このねじ軸内にロッドを挿通し、ロッド端部に形成されたおねじ部に締付けナットをねじ合わせることによって、ねじ軸とロッドとを結合することがある。 One way to attach a splined ball screw to a device (electromagnetic suspension or actuator) is to make the screw shaft hollow and insert the rod into this screw shaft and tighten it to the male thread formed on the rod end. By screwing the nut together, the screw shaft and the rod may be coupled.
この場合、締付けナットの締付けに伴って、ねじ軸が収縮し、ねじ溝のリードも収縮し、ボールねじナットのリードとねじ溝のリードとの間にずれが生じることになる。これを補償するために、通常、締付けナットの締付けをトルクレンチを使用して行い、トルク管理をすることで、ねじ溝のリードの収縮量のばらつきが抑えられているが、ねじ軸とロッドとを強く締め付ける必要がある場合、ねじ軸のリード変化、反り、直径の膨張などが発生し、ねじ溝の精度変化が発生する。そうなると、ボールがスムーズに転動しにくくなってトルクが重くなるなどの不具合が発生する。また、同じねじ軸でも、ロッドとの締付け力が異なる仕様の場合、リード変化量が異なるので、締付けナットのリード加工を、軸のリード変化を見越した狙い値に変更して加工する必要があるなど、精度面および生産面での不備が多い。 In this case, with the tightening of the tightening nut, the screw shaft contracts, the thread groove lead also contracts, and a deviation occurs between the ball screw nut lead and the thread groove lead. In order to compensate for this, the tightening nut is usually tightened using a torque wrench, and torque management is used to suppress variations in the shrinkage of the lead in the thread groove. When it is necessary to strongly tighten the screw, the lead change of the screw shaft, the warp, the expansion of the diameter, etc. occur, and the accuracy of the thread groove changes. If this happens, the ball will not smoothly roll and torque will become heavy. Also, even with the same screw shaft, when the tightening force with the rod is different, the lead change amount is different, so it is necessary to change the lead processing of the tightening nut to a target value that anticipates the lead change of the shaft. There are many deficiencies in accuracy and production.
一方、ねじ軸へのスプライン溝の加工においては、研削砥石によって溝を研磨加工するが、この際、ねじ軸の両端をチャック（掴む）する必要がある。したがって、スプライン溝がねじ軸の完成品長さとほぼ同じ長さの加工が必要である場合には、チャック部材と研削砥石との干渉を防ぐため、完成品の軸長さより長いねじ軸に加工した後、ねじ軸の両端を完成品長さに切断する必要があり、加工コストおよび材料コストが高く付くという問題があった。 On the other hand, in the processing of the spline groove on the screw shaft, the groove is polished by a grinding wheel. At this time, both ends of the screw shaft need to be chucked (gripped). Therefore, when it is necessary to process the spline groove with approximately the same length as the finished product of the screw shaft, in order to prevent interference between the chuck member and the grinding wheel, the screw shaft was machined to be longer than the finished product shaft length. Later, both ends of the screw shaft had to be cut into a finished product length, which resulted in high processing costs and material costs.
この発明の目的は、スプライン溝を形成するに際しての加工コストおよび材料コストを低減することができる溝加工方法および溝加工装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a grooving method and a grooving apparatus capable of reducing processing costs and material costs when forming spline grooves.
また、この発明の他の目的は、ねじ溝を形成するに際してのねじ溝の精度変化が生じることを防止できる溝加工方法および溝加工装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a grooving method and a grooving apparatus capable of preventing a change in accuracy of the thread groove when forming the thread groove.
この発明による溝加工方法は、軸にスプライン溝を加工する方法であって、中空部が形成された軸の中空部に、端部におねじ部が形成されたロッドをその端部が軸から突出するように挿入し、ロッドの各突出部に、軸の外径よりも小さい外径の円筒状挟持治具を嵌め入れて、さらに、締付けナットを締め付けることで、軸の外径よりも小さい外径の円筒状挟持治具によって軸を挟持した状態でスプライン溝を加工することを特徴とするものである。 The groove machining method according to the present invention is a method of machining a spline groove on a shaft, and a rod having a threaded portion at an end portion of a hollow portion of a shaft having a hollow portion formed on the end portion of the shaft from the shaft. Insert so that it protrudes, insert a cylindrical holding jig with an outer diameter smaller than the outer diameter of the shaft into each protruding portion of the rod, and tighten the tightening nut to make it smaller than the outer diameter of the shaft The spline groove is processed in a state where the shaft is clamped by a cylindrical clamping jig having an outer diameter.
また、この発明による溝加工装置は、軸にスプライン溝およびねじ溝の少なくとも一方を加工する装置であって、溝を加工するための研削砥石と、中空部が形成された軸の中空部に端部が軸から突出するように挿入されかつ端部におねじ部が形成されたロッドと、ロッドの各突出部に嵌め入れられる軸の外径よりも小さい外径の円筒状挟持治具と、ロッドのおねじ部にねじ合わされる締付けナットと、軸が挟持治具を介して挟持されるように締付けナットを所定量締め付ける締付け手段とを備えていることを特徴とするものである。 The groove processing device according to the present invention is a device for processing at least one of a spline groove and a screw groove on a shaft, and is provided with a grinding wheel for processing the groove and an end of the hollow portion of the shaft in which the hollow portion is formed. A rod inserted so that the portion protrudes from the shaft and a thread portion is formed at the end, and a cylindrical clamping jig having an outer diameter smaller than the outer diameter of the shaft fitted into each protruding portion of the rod, It is characterized by comprising a tightening nut screwed to the male thread portion of the rod and a tightening means for tightening the tightening nut by a predetermined amount so that the shaft is sandwiched via a clamping jig.
この発明による溝加工方法および溝加工装置が対象とするのは、スプライン軸またはスプライン付きボールねじのねじ軸であり、その軸は中空状とされる。通常、中空部は、軸の全長にわたって形成されるが、軸の両端部にだけ形成されていてもよい。軸、ロッド、挟持治具および締付けナットは、例えば、Ｓ４５Ｃ，Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼製あるいはＳＡＥ４１５０鋼製とされるが、これに限定されるものではない。ロッド、挟持治具および締付けナットは、溝加工方法および溝加工装置だけで使用される専用部品としてもよく、装置で使用される部品の一部または全部を流用してもよい。 The grooving method and the grooving apparatus according to the present invention are intended for a spline shaft or a screw shaft of a splined ball screw, and the shaft is hollow. Usually, the hollow portion is formed over the entire length of the shaft, but may be formed only at both ends of the shaft. The shaft, the rod, the clamping jig, and the tightening nut are made of carbon steel such as S45C and S55C or SAE4150 steel, but are not limited thereto. The rod, the clamping jig and the clamping nut may be dedicated parts used only in the groove processing method and the groove processing apparatus, or a part or all of the parts used in the apparatus may be used.
従来のスプライン溝の加工は、軸の両端部をチャック部材で保持した状態で行われており、チャック部材と研削砥石との干渉を防ぐため、軸の両端部にスプライン溝を形成することができなかった。したがって、ねじ軸の完成品長さとほぼ同じ長さのスプライン溝の加工が必要である場合には、完成品の軸長さより長いねじ軸に加工した後、ねじ軸の両端を完成品長さに切断することが必要であった。 Conventional spline grooves are processed with both ends of the shaft held by chuck members. Spline grooves can be formed at both ends of the shaft to prevent interference between the chuck member and the grinding wheel. There wasn't. Therefore, when it is necessary to machine a spline groove with the same length as the finished product length of the screw shaft, after processing into a screw shaft longer than the shaft length of the finished product, both ends of the screw shaft are adjusted to the finished product length. It was necessary to cut.
これに対し、この発明の溝加工方法および溝加工装置によると、軸の外径よりも小さい外径の円筒状挟持治具によって軸を挟持した状態でスプライン溝を加工するので、軸の外径よりも小さい外径とされた円筒状挟持治具が研削砥石と干渉しないことから、軸の両端部にスプライン溝を形成することができる。したがって、スプライン溝加工後に加工できない軸の両端部分を切除することが不要となり、スプライン溝を形成するに際しての加工コストおよび材料コストを低減することができる。 On the other hand, according to the grooving method and the grooving apparatus of the present invention, since the spline groove is processed in a state where the shaft is clamped by the cylindrical clamping jig having an outer diameter smaller than the outer diameter of the shaft, the outer diameter of the shaft Since the cylindrical clamping jig having a smaller outer diameter does not interfere with the grinding wheel, spline grooves can be formed at both ends of the shaft. Therefore, it is not necessary to cut off both end portions of the shaft that cannot be machined after the spline groove machining, and the machining cost and material cost for forming the spline groove can be reduced.
締付け手段は、例えばトルクレンチを使用した手動タイプであってもよく、また、センサによって締付けナットの回転量を検知しながらモータで締付けナットを所要量回転させる自動タイプであってもよい。 The tightening means may be, for example, a manual type using a torque wrench, or may be an automatic type in which a required amount of rotation of the tightening nut is detected by a motor while a rotation amount of the tightening nut is detected by a sensor.
請求項２の溝加工方法は、上記の溝加工方法において、締付けナットを所定量締め付けることによって、軸に所定の圧縮荷重を負荷した状態で、ねじ溝を加工した後にスプライン溝を加工することを特徴とするものである。
The grooving method according to
この方法を実施する溝加工装置としては、請求項３のものが使用され、締付け手段による締付けナットの締付け量（締付けトルク、締付けナットの回転量など）が所定の値に設定されることで、この溝加工方法を実施することができる。
As the grooving apparatus for carrying out this method, the one of
請求項２の発明による溝加工方法が対象とするのは、スプライン付きボールねじのねじ軸、特に、ねじ軸内に挿通されたロッドと締付けナットを使用して結合されるねじ軸である。ねじ軸がこのような形態で使用される場合、締付けナットの締付けに伴って、ねじ軸が収縮し、ねじ溝のリードも収縮し、リードの収縮量のばらつきによって、実際のリード収縮量とリード収縮量の設定値との相違量が大きくなり、ボールねじナットのリードとねじ溝のリードとの間にずれが生じやすくなる。
The grooving method according to the invention of
請求項２の溝加工方法によると、ねじ軸の製造時（ねじ溝の加工時）に所定の締付け量（例えば締付けトルク）が負荷され、この状態で、ねじ溝およびスプライン溝が加工される。したがって、この後の装置組立て時に行われる締付けによるリード収縮量などの変化は実質的にゼロとなり、精度変化が防止される。 According to the grooving method of the second aspect, a predetermined tightening amount (for example, tightening torque) is applied at the time of manufacturing the screw shaft (at the time of processing the thread groove), and the thread groove and the spline groove are processed in this state. Accordingly, the change in the lead contraction amount or the like due to the tightening performed at the time of subsequent assembly of the apparatus becomes substantially zero, and the change in accuracy is prevented.
スプライン付きボールねじは、アクチュエータ（モータによってボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、ボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。 Splined ball screws are sometimes used as actuators (ball screw nuts are rotated by a motor, causing the screw shaft to move linearly), and shock absorbers (screw shafts move linearly by external force) Thus, the ball screw nut may be rotated and the electromagnetic force generated by the motor may be used as a damping force).
この発明の溝加工方法および溝加工装置によると、軸の外径よりも小さい外径の円筒状挟持治具によって軸を挟持した状態でスプライン溝を加工するので、軸の全長にわたってスプライン溝を形成することができ、スプライン溝加工後に加工できない軸の両端部分を切除することが不要となり、加工コストおよび材料コストを低減することができる。 According to the grooving method and the grooving apparatus of the present invention, the spline groove is formed over the entire length of the shaft because the spline groove is processed with the shaft held by the cylindrical holding jig having an outer diameter smaller than the outer diameter of the shaft. This eliminates the need to cut off both end portions of the shaft that cannot be machined after the spline groove machining, thereby reducing machining costs and material costs.
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、この発明による溝加工方法および溝加工装置の１実施形態を示している。 FIG. 1 shows an embodiment of a groove machining method and a groove machining apparatus according to the present invention.
溝加工装置(1)は、軸方向に移動しながらねじ軸(2)にスプライン溝(3)を加工する研削砥石(11)と、ねじ溝(4)を加工する研削砥石（図示略）と、両端部におねじ部(12a)が形成されておりねじ軸(2)に両端部を突出させて挿入されたロッド(12)と、ロッド(12)の各突出端部におねじ部(12a)が残るようにそれぞれ嵌められた円筒状挟持治具(13)と、各挟持治具(13)から突出しているおねじ部(12a)にそれぞれねじ合わされた締付けナット(14)と、各挟持治具(13)とねじ軸(2)端面との間に介在された座金(15)と、各挟持治具(13)を保持するチャック部材(16)と、ねじ軸(2)が挟持治具(13)を介して挟持されるように締付けナット(14)を所定量締め付ける締付け手段（図示略）とを備えている。 The groove processing device (1) includes a grinding wheel (11) that processes the spline groove (3) on the screw shaft (2) while moving in the axial direction, and a grinding wheel (not shown) that processes the thread groove (4). Threaded parts (12a) are formed at both ends, the rod (12) inserted with both ends projecting from the screw shaft (2), and threaded parts at each projecting end of the rod (12) ( 12a) cylindrical clamping jigs (13) fitted so as to remain, tightening nuts (14) respectively screwed to male thread portions (12a) protruding from the respective clamping jigs (13), and A washer (15) interposed between the clamping jig (13) and the end surface of the screw shaft (2), a chuck member (16) for holding each clamping jig (13), and a screw shaft (2) Tightening means (not shown) for tightening the tightening nut (14) by a predetermined amount so as to be clamped via the jig (13) is provided.
各挟持治具(13)は、軸(2)の外径よりも小さい外径の円筒状とされており、これにより、各挟持治具(13)と研削砥石(11)との干渉が避けられている。 Each clamping jig (13) has a cylindrical shape with an outer diameter smaller than the outer diameter of the shaft (2), thereby avoiding interference between each clamping jig (13) and the grinding wheel (11). It has been.
この溝加工装置(1)は、軸(2)にスプライン溝(3)を加工するのに使用することができ、また、軸(2)にスプライン溝(3)およびねじ溝(4)を加工してスプライン付きボールねじのねじ軸(2)を形成するのに使用することができる。 This grooving device (1) can be used to machine the spline groove (3) on the shaft (2), and also machine the spline groove (3) and screw groove (4) on the shaft (2) And can be used to form the screw shaft (2) of a splined ball screw.
軸(2)にスプライン溝(3)を加工する場合、締付けナット(14)の締付け量は、厳密に管理されることはなく、研削砥石(11)によるスプライン溝(3)加工時に軸(2)を保持することができる適宜な値に設定される。 When machining the spline groove (3) on the shaft (2), the tightening amount of the tightening nut (14) is not strictly controlled, and the shaft (2) when the spline groove (3) is machined by the grinding wheel (11) ) Is set to an appropriate value that can be held.
上記溝加工装置(1)によると、各挟持治具(13)が軸(2)の外径よりも小さい外径の円筒状とされているので、挟持治具(13)が研削砥石(11)と干渉しないことから、軸(2)の両端部にスプライン溝(3)を形成することができる。したがって、軸(2)の完成品長さとほぼ同じ長さのスプライン溝(3)の加工が必要である場合であっても、完成品の軸長さより長い軸に加工した後、軸の両端を完成品長さに切断することは不要であり、スプライン溝(3)を形成するに際しての加工コストおよび材料コストを低減することができる。 According to the grooving device (1), each clamping jig (13) has a cylindrical shape with an outer diameter smaller than the outer diameter of the shaft (2), so the clamping jig (13) is a grinding wheel (11 ), The spline groove (3) can be formed at both ends of the shaft (2). Therefore, even if it is necessary to machine the spline groove (3) with a length approximately equal to the length of the finished product of the shaft (2), after machining the shaft into a longer shaft than the finished product, both ends of the shaft Cutting to the finished product length is unnecessary, and the processing cost and material cost for forming the spline groove (3) can be reduced.
軸(2)にスプライン溝(3)およびねじ溝(4)を加工してスプライン付きボールねじのねじ軸(2)を形成する場合、締付けナット(14)の締付け量は、所定値に管理される。 When the spline groove (3) and screw groove (4) are machined into the shaft (2) to form the screw shaft (2) of the ball screw with spline, the tightening amount of the tightening nut (14) is controlled to a predetermined value. The
このようにして製造されるねじ軸(2)は、装置（電磁サスペンションやアクチュエータ）に取り付けられる際、ねじ軸(2)内にロッド(12)を挿通し、ロッド(12)端部に形成されたおねじ部(12a)に締付けナット(14)をねじ合わせることによって、ねじ軸(2)とロッド(12)とが結合される形態で使用される。この場合、締付けナット(14)の締付けに伴って、ねじ軸(2)が収縮し、ねじ溝(4)のリードも収縮し、リードの収縮量のばらつきによって、実際のリード収縮量とリード収縮量の設定値との相違量が大きくなり、ボールねじナットのリードとねじ溝(4)のリードとの間にずれが生じやすくなる。 When the screw shaft (2) manufactured in this way is attached to a device (electromagnetic suspension or actuator), the rod (12) is inserted into the screw shaft (2) and formed at the end of the rod (12). The screw shaft (2) and the rod (12) are coupled together by screwing a tightening nut (14) onto the male thread portion (12a). In this case, as the tightening nut (14) is tightened, the screw shaft (2) contracts and the lead in the thread groove (4) contracts. The amount of difference from the set value of the amount becomes large, and a deviation is likely to occur between the lead of the ball screw nut and the lead of the thread groove (4).
上記溝加工装置(1)によると、ねじ軸(2)の製造時（ねじ溝(4)の加工時）に締付けナット(14)の締付け量（締付けトルクまたは回転量）を調整することで、ねじ軸(2)に所定の大きさの圧縮荷重を負荷することができる。したがって、装置で使用される際にねじ軸(2)に負荷される圧縮荷重に対応させて、ねじ溝(4)加工時の圧縮荷重を設定し、この条件下で、ねじ溝(4)を加工することにより、この後の装置組立て時に行われる締付けによるリード収縮量などの変化は実質的にゼロとなり、精度変化が防止される。 According to the above groove processing device (1), by adjusting the tightening amount (tightening torque or rotation amount) of the tightening nut (14) when manufacturing the screw shaft (2) (when processing the thread groove (4)), A predetermined compressive load can be applied to the screw shaft (2). Therefore, set the compression load when processing the thread groove (4) to correspond to the compression load applied to the screw shaft (2) when used in the device, and under this condition, the thread groove (4) By processing, the change in the amount of lead contraction due to tightening performed at the time of subsequent assembly of the device becomes substantially zero, and the change in accuracy is prevented.
(1) 溝加工装置
(2) ねじ軸（軸）
(3) スプライン溝
(4) ねじ溝
(11) 研削砥石
(12) ロッド
(12a) おねじ部
(13) 挟持治具
(14) 締付けナット
(1) Grooving device
(2) Screw shaft (shaft)
(3) Spline groove
(4) Thread groove
(11) Grinding wheel
(12) Rod
(12a) Male thread
(13) Clamping jig
(14) Tightening nut
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013221598A (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-28 | Nsk Ltd | Method for manufacturing ball screw |
| CN104772676A (en) * | 2015-04-06 | 2015-07-15 | 南京市宏伟屠宰机械制造有限公司 | Core rod groove grinding equipment |
| KR20180034087A (en) * | 2016-09-27 | 2018-04-04 | 우림기계(주) | Method for manufacturting a shaft having teeth |
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2010
- 2010-02-17 JP JP2010032301A patent/JP2011167782A/en not_active Withdrawn
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