JP2016083736A - Spherical surface grinding apparatus and spherical surface grinding method using the same - Google Patents

Spherical surface grinding apparatus and spherical surface grinding method using the same Download PDF

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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spherical surface grinding apparatus and a spherical surface grinding method which reduces a contacting area between a surface to be ground of a workpiece and a grinding tool and suppresses the clogging of the grinding tool.SOLUTION: A rotation axis O2-O2 of a workpiece axis is inclined by an angle θ on a horizontal plane with respect to a rotation axis O1-O1 of a tool axis and, at the same time, the rotation axis O1-O1 of the tool axis is made eccentric vertically by an eccentric amount H with respect to the rotation axis O2-O2 of the workpiece axis. In such a state, a grinding surface 23A of a cup grinder 23 is brought into contact with a surface 22D to be ground of a rotor 22 as a workpiece to perform the grinding. Thereby, a contacting area between the grinding surface 23A of the cup grinder 23 and the surface 22D to be ground of the rotor 22 can be reduced by such a part that the rotation axis O1-O1 of the tool axis is made eccentric vertically with respect to the rotation axis O2-O2 of the workpiece axis, and the clogging of the grinding surface 23A of the cup grinder 23 due to grinding powder can be suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、凹球面状の被研削面を研削するのに好適に用いられる球面研削装置、および球面研削装置を用いた球面研削方法に関する。   The present invention relates to a spherical grinding device suitably used for grinding a concave spherical surface to be ground, and a spherical grinding method using the spherical grinding device.

一般に、油圧モータ、油圧ポンプ等の液圧回転機を構成するロータには、弁板が摺接する弁板摺接面が設けられ、この弁板摺接面は凹球面状を有している。このような凹球面状の弁板被研削面は、円筒状のカップ砥石や円板状のホイール砥石等の研削工具を用いた研削装置によって研削加工される。   Generally, a rotor constituting a hydraulic rotating machine such as a hydraulic motor or a hydraulic pump is provided with a valve plate sliding contact surface with which a valve plate slides, and the valve plate sliding contact surface has a concave spherical shape. Such a concave spherical valve plate surface to be ground is ground by a grinding apparatus using a grinding tool such as a cylindrical cup grindstone or a disk-shaped wheel grindstone.

球面研削装置は、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、研削工具を回転させる工具主軸と、ワーク主軸と工具主軸とを互いに接近、離間させる移動機構とを備えている。そして、ワーク主軸によって回転するワークの被研削面に、研削工具を回転させて接触させることにより、ワークの被研削面を凹球面状に研削することができる（引用文献１参照）。   The spherical grinding apparatus includes a workpiece spindle that rotates a workpiece having a concave spherical surface to be ground, a tool spindle that rotates a grinding tool, and a moving mechanism that moves the workpiece spindle and the tool spindle closer to and away from each other. . Then, the grinding surface of the workpiece can be ground into a concave spherical shape by rotating the grinding tool into contact with the grinding surface of the workpiece rotated by the workpiece spindle (see Reference 1).

一方、凸球面状の研削面を有する研削工具を用いて凹球面状の被研削面を研削するカーブジェネレータ方式の球面研削装置が知られている。このカーブジェネレータ方式の球面研削装置は、通常、ワーク主軸の回転軸線と研削工具の回転軸線とを上，下方向で一致させ、ワーク主軸を水平面上で凹球面状の被研削面の曲率に対応する角度に傾斜させた状態で、研削工具をワークの被研削面に接触させることにより研削加工を行う。   On the other hand, there is known a curve generator type spherical grinding apparatus for grinding a concave spherical surface to be ground using a grinding tool having a convex spherical grinding surface. This curve generator type spherical grinding machine normally matches the rotation axis of the workpiece spindle with the rotation axis of the grinding tool in the upward and downward directions, and the workpiece spindle corresponds to the curvature of the concave spherical surface to be ground on a horizontal plane. Grinding is performed by bringing the grinding tool into contact with the surface to be ground in a state where the grinding tool is inclined to the angle to be ground.

特開２００５−３１９５５４号公報JP 2005-319554 A

しかし、カーブジェネレータ方式の研削装置を用いて荒引き研削加工を行う場合には、研削工具の研削面に粒度が大きな砥粒が用いられるため、研削加工によって大量の研削粉が発生する。このため、ワークの被研削面に対する研削工具の接触面積が大きくなる場合には、研削粉によって研削工具（砥石）が目詰りを生じてしまい、ワークの被研削面を研削するときの作業性が低下してしまうという問題がある。   However, when roughing grinding is performed using a curve generator type grinding apparatus, a large amount of abrasive powder is generated by grinding because abrasive grains having a large particle size are used on the grinding surface of the grinding tool. For this reason, when the contact area of the grinding tool with the surface to be ground of the workpiece becomes large, the grinding tool (grindstone) is clogged by the grinding powder, and the workability when grinding the surface to be ground of the workpiece is increased. There is a problem that it falls.

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、ワークの被研削面と研削工具との接触面積を低減することにより研削工具の目詰りを抑制し、研削作業の作業性を高めることができるようにした球面研削装置およびそれを用いた球面研削方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and reduces the clogging of the grinding tool by reducing the contact area between the surface to be ground of the workpiece and the grinding tool, thereby improving the workability of the grinding work. It is an object to provide a spherical grinding apparatus and a spherical grinding method using the same.

上述した課題を解決するため本発明による球面研削装置は、基台と、前記基台上に固定して設けられた固定台座と、前記固定台座に対してＸ軸方向と該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能に設けられた揺動テーブルと、前記揺動テーブルにワーク架台を介して前記水平面上で回転可能に支持され、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、前記基台上に前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動可能に設けられた可動台座と、前記可動台座に上，下方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられた工具架台と、前記工具架台を介して前記Ｘ軸方向に沿って回転可能に支持され、前記ワークの被研削面を研削する研削工具を回転させる工具主軸と、前記揺動テーブルにより前記ワーク主軸の回転軸線を前記工具主軸の回転軸線である前記Ｘ軸方向に対して前記Ｙ軸方向に傾斜させた状態で、前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して前記Ｚ軸方向に偏心させる工具昇降機構とを備えて構成される。   In order to solve the above-described problems, a spherical grinding apparatus according to the present invention includes a base, a fixed base fixedly provided on the base, and an X-axis direction and an X-axis direction orthogonal to the fixed base. A swing table provided so as to be swingable on a horizontal plane composed of the Y-axis direction, and a concave spherical surface to be ground supported by the swing table so as to be rotatable on the horizontal plane via a work base. A workpiece spindle that rotates a workpiece, a movable pedestal that can be moved on the base in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a movable pedestal that can move in the Z-axis direction that is up and down. A tool base provided on the tool base, a tool spindle supported by the tool base to be rotatable along the X-axis direction and rotating a grinding tool for grinding a surface to be ground of the workpiece, and the swing table. Before the rotation axis of the workpiece spindle Tool lifting and lowering that causes the rotation axis of the tool spindle to be eccentric in the Z-axis direction with respect to the rotation axis of the work spindle while being inclined in the Y-axis direction with respect to the X-axis direction that is the rotation axis of the tool spindle And a mechanism.

本発明による球面研削方法は、基台と、前記基台上に固定して設けられた固定台座と、前記固定台座に対してＸ軸方向と該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能に設けられた揺動テーブルと、前記揺動テーブルにワーク架台を介して前記水平面上で回転可能に支持され、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、前記基台上に前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動可能に設けられた可動台座と、前記可動台座に上，下方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられた工具架台と、前記工具架台を介して前記Ｘ軸方向に沿って回転可能に支持され、前記ワークの被研削面を研削する研削工具を回転させる工具主軸と、前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して前記Ｚ軸方向に偏心させる工具昇降機構とを備えてなる球面研削装置を用いたもので、前記揺動テーブルにより前記ワーク主軸の回転軸線を前記工具主軸の回転軸線である前記Ｘ軸方向に対して前記Ｙ軸方向に傾斜させる準備工程と、前記工具昇降機構により前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して上，下方向である前記Ｚ軸方向に偏心させた状態で前記研削工具により前記ワークの被研削面を研削する研削工程とを含んでなる。   A spherical grinding method according to the present invention comprises a base, a fixed base fixedly provided on the base, and an X-axis direction with respect to the fixed base and a Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction. A swing table provided so as to be swingable on a horizontal plane, and a work spindle for rotating a work having a concave spherical surface to be ground, supported by the swing table so as to be rotatable on the horizontal plane via a work base. A movable pedestal provided on the base so as to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a tool pedestal provided on the movable pedestal so as to be movable in the Z-axis direction which is an upper and lower direction A tool spindle that is supported rotatably along the X-axis direction via the tool mount and rotates a grinding tool for grinding a surface to be ground of the work, and a rotation axis of the tool spindle is used to rotate the work spindle. Eccentric in the Z-axis direction with respect to the axis And a tool for raising and lowering the tool spindle. The swing table causes the rotation axis of the workpiece spindle to move in the Y-axis direction relative to the X-axis direction that is the rotation axis of the tool spindle. A preparatory step for inclining, and the tool lifting mechanism causes the workpiece spindle to be decentered in the Z-axis direction that is above and below the workpiece spindle rotational axis with respect to the workpiece spindle. And a grinding process for grinding a surface to be ground.

本発明によれば、揺動テーブルにより、ワーク主軸の回転軸線を工具主軸の回転軸線に対して水平面上で傾斜させると共に、工具昇降機構により、工具主軸の回転軸線をワーク主軸の回転軸線に対して上，下方向に偏心させた状態で、研削工具をワークの被研削面に接触させることにより、被研削面を研削することができる。   According to the present invention, the rotation axis of the workpiece spindle is inclined on the horizontal plane with respect to the rotation axis of the tool spindle by the swing table, and the rotation axis of the tool spindle is rotated with respect to the rotation axis of the workpiece spindle by the tool lifting mechanism. The surface to be ground can be ground by bringing the grinding tool into contact with the surface to be ground of the workpiece while being eccentric in the upward and downward directions.

この場合、工具主軸の回転軸線とワーク主軸の回転軸線とを上，下方向で一致させる場合に比較して、工具主軸の回転軸線をワーク主軸の回転軸線に対して上，下方向に偏心させた分、研削工具とワークの被研削面との接触面積を減少させることができる。この結果、研削加工に伴う研削粉の発生量を抑え、研削粉による研削工具の目詰りを抑制することができるので、ワークの被研削面を研削するときの作業性を高めることができる。   In this case, compared with the case where the rotation axis of the tool spindle and the rotation axis of the workpiece spindle are aligned in the upward and downward directions, the rotation axis of the tool spindle is decentered upward and downward with respect to the rotation axis of the workpiece spindle. Accordingly, the contact area between the grinding tool and the workpiece surface to be ground can be reduced. As a result, it is possible to suppress the generation amount of the grinding powder accompanying the grinding process and to suppress clogging of the grinding tool due to the grinding powder, so that the workability when grinding the surface to be ground of the workpiece can be improved.

本発明の実施の形態による球面研削装置を示す正面図である。1 is a front view showing a spherical grinding apparatus according to an embodiment of the present invention. 球面研削装置を上方からみた平面図である。It is the top view which looked at the spherical grinding device from the upper part. ワークとしてのロータを備えた油圧ポンプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the hydraulic pump provided with the rotor as a workpiece | work. ロータを単体で示す一部破断の正面図である。It is a partially broken front view which shows a rotor alone. 研削工具としてのカップ砥石を単体で示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cup grindstone as a grinding tool single-piece | unit. ロータの被研削面とカップ砥石の研削面とが接触した状態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the state which the to-be-ground surface of the rotor and the grinding surface of the cup grindstone contacted. 本発明の実施の形態による球面研削方法の準備工程を示す正面図である。It is a front view which shows the preparation process of the spherical grinding method by embodiment of this invention. 球面研削方法の準備工程を示す平面図である。It is a top view which shows the preparation process of a spherical grinding method. 球面研削方法の研削工程を示す正面図である。It is a front view which shows the grinding process of a spherical grinding method. 球面研削方法の研削工程を示す平面図である。It is a top view which shows the grinding process of a spherical grinding method. 研削工程においてワーク主軸の回転軸線に対して工具主軸の回転軸線を偏心させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which made the rotation axis line of the tool principal axis eccentric with respect to the rotation axis line of a workpiece | work spindle in a grinding process. 研削工程においてロータの被研削面にカップ砥石の研削面を接触させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which made the grinding surface of the cup grindstone contact the grinding surface of a rotor in a grinding process. 研削工程におけるカップ砥石とロータの被研削面との接触面積を示す図１２中の矢示XIII−XIII方向からみた断面図である。It is sectional drawing seen from the arrow XIII-XIII direction in FIG. 12 which shows the contact area of the cup grindstone and the to-be-ground surface of a rotor in a grinding process. ワーク主軸の回転軸線と工具主軸の回転軸線とを一致させた場合のカップ砥石とロータの被研削面との接触面積を示す図１３と同様な断面図である。It is sectional drawing similar to FIG. 13 which shows the contact area of the cup grindstone and the to-be-ground surface of a rotor when the rotating shaft line of a workpiece | work spindle and the rotating shaft line of a tool spindle are made to correspond. 球面研削方法の仕上げ研削工程を示す平面図である。It is a top view which shows the finish grinding process of a spherical grinding method. 球面研削方法の仕上げ研削工程を示す正面図である。It is a front view which shows the finish grinding process of the spherical grinding method. 仕上げ研削工程においてワーク主軸の回転軸線と工具主軸の回転軸線とを一致させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which made the rotation axis of the workpiece | work spindle correspond to the rotation axis of a tool spindle in a finish grinding process. 仕上げ研削工程においてロータの被研削面にカップ砥石の研削面を接触させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which made the grinding surface of the cup grindstone contact the grinding surface of a rotor in a finish grinding process. 球面研削装置の変形例を示す正面図である。It is a front view which shows the modification of a spherical grinding device.

以下、本発明に係る球面研削装置の実施の形態について、液圧回転機に用いられるロータを研削する場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a spherical grinding apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking as an example the case of grinding a rotor used in a hydraulic rotating machine.

球面研削装置１は、後述するロータ（ワーク）２２の被研削面２２Ｄを、後述するカップ砥石（研削工具）２３を用いて凹球面状に研削するもので、カップ砥石２３の研削面２３Ａが、ロータ２２の被研削面２２Ｄと等しい曲率半径を有する凸球面状に形成された、カーブジェネレータ方式の球面研削装置によって構成されている。   The spherical grinding device 1 grinds a surface to be ground 22D of a rotor (workpiece) 22 to be described later into a concave spherical shape by using a cup grindstone (grinding tool) 23 to be described later. A grinding surface 23A of the cup grindstone 23 is It is configured by a curve generator type spherical grinding device formed in a convex spherical shape having a radius of curvature equal to the grinding surface 22D of the rotor 22.

球面研削装置１はベースとなる基台２を有し、基台２上には、後述する固定台座３と可動台座９が設けられている。ここで、基台２は、図２に示す平面視において、後述する工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１をＸ軸方向とし、このＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたときに、Ｘ軸方向が長手方向となった長方形状をなしている。   The spherical grinding machine 1 has a base 2 as a base, and a fixed base 3 and a movable base 9 described later are provided on the base 2. Here, in the plan view shown in FIG. 2, the base 2 has a rotation axis O1-O1 of a tool spindle 14 described later as an X-axis direction, and a direction orthogonal to the X-axis direction is a Y-axis direction. It has a rectangular shape in which the X-axis direction is the longitudinal direction.

固定台座３は、Ｘ軸方向の一側に位置して基台２上に固定して設けられている。固定台座３は、基台２の上面から上方に立上がり、固定台座３の上端には後述の揺動テーブル４が設けられている。   The fixed base 3 is provided on the base 2 so as to be positioned on one side in the X-axis direction. The fixed base 3 rises upward from the upper surface of the base 2, and a swing table 4 described later is provided at the upper end of the fixed base 3.

揺動テーブル４は、固定台座３の上端に設けられている。揺動テーブル４は、例えば四角形の平板からなり、固定台座３に対し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能となっている。ここで、揺動テーブル４には操作ハンドル５が設けられ、この操作ハンドル５を回転させることにより、揺動テーブル４は、後述のワーク主軸６と共に固定台座３上を矢示Ａ方向に揺動する。   The swing table 4 is provided at the upper end of the fixed base 3. The swing table 4 is made of, for example, a rectangular flat plate, and can swing with respect to the fixed base 3 on a horizontal plane composed of the X-axis direction and the Y-axis direction. Here, the swing table 4 is provided with an operation handle 5, and by rotating the operation handle 5, the swing table 4 swings on the fixed base 3 together with a work spindle 6 to be described later in the direction of arrow A. To do.

ワーク主軸６は、ワーク架台７を介して揺動テーブル４上に設けられ、ワークとしてのロータ２２を回転させるものである。ワーク主軸６は、例えば円筒体からなり、揺動テーブル４に取付けられたワーク架台７を介して水平面上で回転軸線Ｏ２−Ｏ２を中心として回転可能に支持されている。   The work spindle 6 is provided on the swing table 4 via a work gantry 7 and rotates a rotor 22 as a work. The workpiece main shaft 6 is formed of, for example, a cylindrical body, and is supported on the horizontal plane through the workpiece base 7 attached to the swing table 4 so as to be rotatable about the rotation axis O2-O2.

ここで、ワーク主軸６のうちワーク架台７から後述の工具主軸１４側に突出した端部には、チャック６Ａが設けられ、このチャック６Ａによってロータ２２の外周面が把持される。ワーク架台７にはワーク主軸モータ８が設けられ、このワーク主軸モータ８を回転させることにより、ロータ２２を把持したワーク主軸６が回転する。   Here, a chuck 6A is provided at an end of the work spindle 6 that protrudes from the work platform 7 toward the tool spindle 14 described later, and the outer peripheral surface of the rotor 22 is gripped by the chuck 6A. A work spindle motor 8 is provided on the work gantry 7, and the work spindle 6 holding the rotor 22 is rotated by rotating the work spindle motor 8.

可動台座９は、基台２上にＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に設けられ、後述の工具架台１５が載置されるものである。ここで、可動台座９と基台２との間には、基台２上をＸ軸方向に延在するＸ軸レール１０と、基台２上をＹ軸方向に延在し、Ｘ軸レール１０に沿ってＸ軸方向に移動可能となったＹ軸レール１１とが設けられている。   The movable pedestal 9 is provided on the base 2 so as to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a tool mount 15 described later is placed thereon. Here, between the movable pedestal 9 and the base 2, an X-axis rail 10 that extends on the base 2 in the X-axis direction, and an X-axis rail that extends on the base 2 in the Y-axis direction. 10 and a Y-axis rail 11 that can move in the X-axis direction along the axis 10.

固定台座３の近傍には、Ｘ軸移動モータ１２が設けられている。このＸ軸移動モータ１２を作動させることにより、Ｙ軸レール１１が、可動台座９と共にＸ軸方向に移動する。また、可動台座９にはＹ軸移動モータ１３が設けられている。このＹ軸移動モータ１３を作動させることにより、可動台座９は、後述の工具架台１５、工具昇降機構１７等と共にＹ軸方向に移動する。従って、可動台座９は、Ｘ軸移動モータ１２、Ｙ軸移動モータ１３を作動させることにより、水平面上をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、固定台座３に対して接近、離間するものである。   An X-axis moving motor 12 is provided in the vicinity of the fixed base 3. By operating the X-axis moving motor 12, the Y-axis rail 11 moves in the X-axis direction together with the movable base 9. The movable base 9 is provided with a Y-axis movement motor 13. By operating the Y-axis movement motor 13, the movable base 9 moves in the Y-axis direction together with the tool mount 15, the tool lifting mechanism 17 and the like which will be described later. Therefore, the movable pedestal 9 moves in the X-axis direction and the Y-axis direction on the horizontal plane by operating the X-axis movement motor 12 and the Y-axis movement motor 13, and approaches and separates from the fixed pedestal 3. is there.

一方、可動台座９の上面は載置面９Ａとなり、この載置面９Ａ上に後述の工具架台１５が載置される。また、可動台座９のうち固定台座３と対向する部位には、載置面９Ａから上方に立上る立上り壁９Ｂが設けられている。この立上り壁９Ｂは、後述する油圧シリンダ１９の伸縮時に、工具架台１５が可動台座９に対してＸ軸方向に移動するのを規制するものである。   On the other hand, the upper surface of the movable pedestal 9 serves as a placement surface 9A, and a tool mount 15 described later is placed on the placement surface 9A. Further, a rising wall 9 </ b> B that rises upward from the mounting surface 9 </ b> A is provided in a portion of the movable pedestal 9 that faces the fixed pedestal 3. The rising wall 9 </ b> B restricts the tool base 15 from moving in the X-axis direction with respect to the movable base 9 when the hydraulic cylinder 19 to be described later expands and contracts.

工具主軸１４は、工具架台１５を介して可動台座９上に設けられ、研削工具としてのカップ砥石２３を回転させるものである。工具主軸１４は、例えば円筒体からなり、可動台座９上に載置された工具架台１５を介してＸ軸方向に沿って回転軸線Ｏ１−Ｏ１を中心として回転可能に支持されている。工具主軸１４のうち工具架台１５からワーク主軸６に向けて突出した端部には、カップ砥石２３が取付けられている。工具架台１５には工具主軸モータ１６が取付けられ、この工具主軸モータ１６を回転させることにより、カップ砥石２３が取付けられた工具主軸１４が回転する。   The tool spindle 14 is provided on the movable pedestal 9 via a tool mount 15 and rotates a cup grindstone 23 as a grinding tool. The tool spindle 14 is made of, for example, a cylindrical body, and is supported so as to be rotatable about the rotation axis O1-O1 along the X-axis direction via a tool mount 15 placed on the movable base 9. A cup grindstone 23 is attached to an end of the tool spindle 14 that protrudes from the tool mount 15 toward the workpiece spindle 6. A tool spindle motor 16 is attached to the tool mount 15, and the tool spindle 14 to which the cup grindstone 23 is attached rotates by rotating the tool spindle motor 16.

ここで、工具架台１５の下端には、工具主軸モータ１６の取付面から可動台座９に向けて斜め下向きに傾斜した架台側傾斜面１５Ａが設けられている。この架台側傾斜面１５Ａは、後述する楔部材１８の傾斜面１８Ｃに当接する構成となっている。   Here, at the lower end of the tool pedestal 15, a pedestal side inclined surface 15 A that is inclined obliquely downward from the mounting surface of the tool spindle motor 16 toward the movable pedestal 9 is provided. The gantry-side inclined surface 15A is configured to abut on an inclined surface 18C of a wedge member 18 described later.

次に、本実施の形態に用いられる工具昇降機構１７について説明する。   Next, the tool raising / lowering mechanism 17 used for this Embodiment is demonstrated.

工具昇降機構１７は、可動台座９と工具架台１５との間に設けられている。この工具昇降機構１７は、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向であるＺ軸方向に偏心させるものである。ここで、工具昇降機構１７は、可動台座９の載置面９Ａと工具架台１５との間に設けられた楔部材１８と、この楔部材１８を可動台座９と工具架台１５との間で抜差しする油圧シリンダ１９とにより構成されている。   The tool lifting mechanism 17 is provided between the movable base 9 and the tool mount 15. The tool elevating mechanism 17 is configured to decenter the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 in the Z-axis direction that is above and below the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6. Here, the tool lifting / lowering mechanism 17 includes a wedge member 18 provided between the mounting surface 9 </ b> A of the movable base 9 and the tool base 15, and the wedge member 18 is inserted and removed between the movable base 9 and the tool base 15. The hydraulic cylinder 19 is configured to be configured.

楔部材１８は、三角形状または台形状の断面形状を有するブロック体からなり、Ｚ軸方向（上，下方向）に延びるシリンダ取付面１８Ａと、シリンダ取付面１８Ａの下端からＸ軸方向（水平方向）に延びる下面１８Ｂと、シリンダ取付面１８Ａの上端から下面１８Ｂに向け水平面に対して斜め下向きに傾斜した傾斜面１８Ｃとを備えている。   The wedge member 18 is composed of a block body having a triangular or trapezoidal cross-sectional shape, and extends in the Z-axis direction (upward and downward), and the X-axis direction (horizontal direction) from the lower end of the cylinder mounting surface 18A. ) And an inclined surface 18C inclined obliquely downward with respect to the horizontal plane from the upper end of the cylinder mounting surface 18A toward the lower surface 18B.

油圧シリンダ１９は、シリンダブラケット２０を介して可動台座９に取付けられたチューブ１９Ａと、該チューブ１９Ａ内に摺動可能に設けられたピストン（図示せず）と、基端がピストンに接続され先端がチューブ１９Ａの外部に突出したロッド１９Ｂとにより構成されている。   The hydraulic cylinder 19 includes a tube 19A attached to the movable base 9 via a cylinder bracket 20, a piston (not shown) slidably provided in the tube 19A, and a proximal end connected to the piston. Is composed of a rod 19B protruding outside the tube 19A.

楔部材１８の下面１８Ｂは、可動台座９の載置面９Ａに摺動可能に当接し、楔部材１８の傾斜面１８Ｃは、可動台座９上に載置された工具架台１５の架台側傾斜面１５Ａに摺動可能に当接している。さらに、楔部材１８のシリンダ取付面１８Ａには、油圧シリンダ１９のロッド１９Ｂが取付けられている。   The lower surface 18B of the wedge member 18 abuts slidably on the mounting surface 9A of the movable pedestal 9, and the inclined surface 18C of the wedge member 18 is an inclined surface on the pedestal side of the tool pedestal 15 placed on the movable pedestal 9. 15A is slidably contacted. Further, a rod 19 </ b> B of the hydraulic cylinder 19 is attached to the cylinder attachment surface 18 </ b> A of the wedge member 18.

従って、油圧シリンダ１９のロッド１９Ｂを伸縮させ、楔部材１８を可動台座９と工具架台１５との間で抜差しすることにより、楔部材１８の傾斜面１８Ｃは、工具架台１５の架台側傾斜面１５Ａに当接しつつＸ軸方向に移動する。このとき、工具架台１５は、可動台座９に設けられた立上り壁９Ｂに当接することによりＸ軸方向への移動が規制されるので、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿ってＺ軸方向（上，下方向）に移動する（図９参照）。   Accordingly, the rod 19B of the hydraulic cylinder 19 is expanded and contracted, and the wedge member 18 is inserted / removed between the movable base 9 and the tool mount 15, whereby the inclined surface 18C of the wedge member 18 becomes the mount-side inclined surface 15A of the tool mount 15. And move in the X-axis direction. At this time, the movement of the tool mount 15 in the X-axis direction is restricted by coming into contact with the rising wall 9B provided on the movable pedestal 9, so that the Z-axis direction (upward) along the inclined surface 18C of the wedge member 18 is restricted. , Downward) (see FIG. 9).

この結果、工具架台１５に支持された工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対してＺ軸方向に偏心させることができる。この場合、工具架台１５は、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って上，下方向に移動（昇降）するので、油圧シリンダ１９のストロークに関わらず、傾斜面１８Ｃの傾斜角度によって工具架台１５のＺ軸方向への移動量を細かく調整することができる構成となっている。   As a result, the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 supported on the tool mount 15 can be decentered in the Z-axis direction with respect to the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6. In this case, since the tool mount 15 moves (up and down) along the inclined surface 18C of the wedge member 18, regardless of the stroke of the hydraulic cylinder 19, the tool mount 15 depends on the inclination angle of the inclined surface 18C. The amount of movement in the Z-axis direction can be finely adjusted.

次に、球面研削装置１によって研削加工されるワークとしてのロータについて説明する。   Next, a rotor as a workpiece to be ground by the spherical grinding device 1 will be described.

図３は可変容量型の液圧回転機２１を示し、この液圧回転機２１は、ケーシング２１Ａ、回転軸２１Ｂ、センタシャフト２１Ｃ、複数のピストン２１Ｄ、弁板２１Ｅ、傾転機構２１Ｆおよびロータ２２等によって構成されている。   FIG. 3 shows a variable displacement type hydraulic rotating machine 21. The hydraulic rotating machine 21 includes a casing 21A, a rotating shaft 21B, a center shaft 21C, a plurality of pistons 21D, a valve plate 21E, a tilting mechanism 21F, and a rotor 22. Etc. are constituted.

ロータ２２は、全体として円筒状に形成され、中心部にセンタシャフト挿通孔２２Ａが形成されると共に、センタシャフト挿通孔２２Ａの周囲にピストン２１Ｄが挿通される複数のシリンダ２２Ｂが形成されている。また、ロータ２２の軸方向の端面には、凸球面状をなす弁板２１Ｅが摺接する弁板摺接面２２Ｃが形成されている。   The rotor 22 is formed in a cylindrical shape as a whole, and a center shaft insertion hole 22A is formed at the center, and a plurality of cylinders 22B through which the piston 21D is inserted are formed around the center shaft insertion hole 22A. Further, a valve plate sliding contact surface 22 </ b> C is formed on the end surface in the axial direction of the rotor 22 so that the valve plate 21 </ b> E having a convex spherical shape is in sliding contact therewith.

ここで、ロータ２２は鋳造によって形成され、ロータ２２の弁板摺接面２２Ｃは、球面研削装置１によって研削される前段階では、凹球面状の被研削面２２Ｄとなっている。このため、ロータ２２は、球面研削装置１のワーク主軸６に設けられたチャック６Ａによって外周面が把持され、ワーク主軸６によって回転する。この状態で、ロータ２２の被研削面２２Ｄに研削加工を施すことにより、表面仕上げされた凹球面状の弁板摺接面２２Ｃが形成される。   Here, the rotor 22 is formed by casting, and the valve plate sliding contact surface 22 </ b> C of the rotor 22 is a concave spherical surface 22 </ b> D before being ground by the spherical grinding device 1. Therefore, the outer surface of the rotor 22 is gripped by the chuck 6 </ b> A provided on the work spindle 6 of the spherical grinding device 1, and is rotated by the work spindle 6. In this state, the ground surface 22D of the rotor 22 is ground to form a concave spherical valve plate sliding surface 22C having a surface finish.

次に、ロータ２２の被研削面２２Ｄを研削する研削工具としてのカップ砥石について説明する。   Next, a cup grindstone as a grinding tool for grinding the surface 22D to be ground of the rotor 22 will be described.

図５は研削工具としてのカップ砥石２３を示している。カップ砥石２３は、全体として円筒状に形成され、球面研削装置１の工具主軸１４に取付けられるものである。カップ砥石２３の軸方向の一端側は、砥粒によって覆われた環状の研削面２３Ａとなり、この研削面２３Ａは、凹球面状をなすロータ２２の被研削面２２Ｄと等しい曲率半径を有する凸球面状に形成されている。また、カップ砥石２３の研削面２３Ａには、周方向に離間して複数のスリット２３Ｂが放射状に設けられている。各スリット２３Ｂは、研削面２３Ａの表面を溝状に切欠くことにより形成され、研削加工によって生じた研削粉を研削面２３Ａから排出するものである。   FIG. 5 shows a cup grindstone 23 as a grinding tool. The cup grindstone 23 is formed in a cylindrical shape as a whole and is attached to the tool spindle 14 of the spherical grinding device 1. One end side in the axial direction of the cup grindstone 23 is an annular grinding surface 23A covered with abrasive grains, and this grinding surface 23A is a convex spherical surface having a radius of curvature equal to the ground surface 22D of the rotor 22 having a concave spherical shape. It is formed in a shape. A plurality of slits 23B are provided radially on the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction. Each slit 23B is formed by cutting the surface of the grinding surface 23A into a groove shape, and discharges the grinding powder generated by the grinding process from the grinding surface 23A.

そして、図６および図１０に示すように、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１であるＸ軸方向に対し、ロータ２２の被研削面２２Ｄの曲率半径に対応する角度θだけＹ軸方向に傾斜させた状態で、カップ砥石２３の研削面２３Ａをロータ２２の被研削面２２Ｄに接触させる。これにより、カップ砥石２３の研削面２３Ａによってロータ２２の被研削面２２Ｄに対する研削加工を行うことができる。   Then, as shown in FIGS. 6 and 10, the radius of curvature of the ground surface 22 </ b> D of the rotor 22 is set so that the rotation axis O <b> 2-O <b> 2 of the work spindle 6 is in the X axis direction that is the rotation axis O <b> 1-O <b> 1 of the tool spindle 14. The grinding surface 23 </ b> A of the cup grindstone 23 is brought into contact with the surface 22 </ b> D of the rotor 22 in a state where the grinding wheel 23 is inclined in the Y-axis direction by an angle θ corresponding to. Thereby, grinding with respect to the to-be-ground surface 22D of the rotor 22 can be performed by the grinding surface 23A of the cup grindstone 23.

本実施の形態による球面研削装置１は上述の如き構成を有するもので、次に、球面研削装置１を用いてロータ２２の被研削面２２Ｄを研削する方法について説明する。   The spherical grinding apparatus 1 according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, a method for grinding the grinding surface 22D of the rotor 22 using the spherical grinding apparatus 1 will be described.

まず、図１および図２に示すように、工具主軸１４にカップ砥石２３を取付けると共に、ワーク主軸６のチャック６Ａによってロータ２２の外周面を把持し、ロータ２２の被研削面２２Ｄとカップ砥石２３の研削面２３Ａとを対面させる。このとき、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１はＸ軸方向に延び、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２もＸ軸方向に延びている。   First, as shown in FIGS. 1 and 2, the cup grindstone 23 is attached to the tool spindle 14, the outer peripheral surface of the rotor 22 is gripped by the chuck 6 </ b> A of the work spindle 6, and the ground surface 22 </ b> D of the rotor 22 and the cup grindstone 23 are held. The grinding surface 23A is faced. At this time, the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 extends in the X-axis direction, and the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 also extends in the X-axis direction.

次に、図７および図８に示すように、揺動テーブル４の操作ハンドル５を操作し、揺動テーブル４を固定台座３に対して揺動させる。これにより、ワーク架台７を介して揺動テーブル４上に設けられたワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１であるＸ軸方向に対し、ロータ２２の被研削面２２Ｄの曲率半径に対応する角度θだけＹ軸方向に傾斜させることができる（準備工程）。   Next, as shown in FIGS. 7 and 8, the operation handle 5 of the swing table 4 is operated to swing the swing table 4 with respect to the fixed base 3. As a result, the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 provided on the swing table 4 via the workpiece gantry 7 is moved with respect to the X axis direction that is the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 and the rotor 22 It can be inclined in the Y-axis direction by an angle θ corresponding to the radius of curvature of the grinding surface 22D (preparation step).

次に、図９および図１０に示すように、工具昇降機構１７の油圧シリンダ１９を伸長させ、楔部材１８を、可動台座９の載置面９Ａと工具架台１５の架台側傾斜面１５Ａとの間に差込む。このとき、工具架台１５は、可動台座９に設けられた立上り壁９Ｂに当接することにより、固定台座３側（Ｘ軸方向）への移動が規制されるので、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って上方に移動する。   Next, as shown in FIGS. 9 and 10, the hydraulic cylinder 19 of the tool lifting mechanism 17 is extended, and the wedge member 18 is moved between the mounting surface 9 </ b> A of the movable base 9 and the base-side inclined surface 15 </ b> A of the tool base 15. Insert in between. At this time, the tool mount 15 is in contact with the rising wall 9B provided on the movable pedestal 9 to restrict movement to the fixed pedestal 3 side (X-axis direction). Move up along.

これにより、工具架台１５に支持された工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向であるＺ軸方向に、偏心量Ｈだけ偏心させることができる（図１１参照）。この場合、工具架台１５は、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って上方に移動するので、油圧シリンダ１９のストロークに関わらず、工具架台１５のＺ軸方向への移動量を細かく調整することができ、上述した偏心量Ｈを正確に設定することができる。   As a result, the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 supported by the tool mount 15 is decentered by the eccentric amount H in the Z-axis direction that is above and below the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6. (See FIG. 11). In this case, since the tool mount 15 moves upward along the inclined surface 18C of the wedge member 18, the amount of movement of the tool mount 15 in the Z-axis direction can be finely adjusted regardless of the stroke of the hydraulic cylinder 19. The eccentric amount H described above can be set accurately.

このように、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対してＺ軸方向に偏心量Ｈだけ偏心させた状態で、ワーク主軸６と工具主軸１４とを互いに逆方向に回転させつつ、可動台座９をＸ軸方向に移動させる。これにより、図１２に示すように、ロータ２２の被研削面２２Ｄにカップ砥石２３の研削面２３Ａが接触し、被研削面２２Ｄに対する研削加工が行われる（研削工程）。   As described above, the work spindle 6 and the tool spindle 14 are moved in a state where the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 is decentered by the eccentric amount H in the Z-axis direction with respect to the rotation axis O2-O2 of the work spindle 6. The movable pedestal 9 is moved in the X-axis direction while rotating in opposite directions. Thereby, as shown in FIG. 12, the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 comes into contact with the grinding surface 22D of the rotor 22, and the grinding process is performed on the grinding surface 22D (grinding step).

なお、ロータ２２の被研削面２２Ｄとカップ砥石２３の研削面２３Ａとの接触面には、冷却液（クーラント）が常に供給され、研削加工時の摩擦熱を低減することができるようになっている。   Note that a coolant (coolant) is always supplied to the contact surface between the grinding surface 22D of the rotor 22 and the grinding surface 23A of the cup grindstone 23, so that frictional heat during grinding can be reduced. Yes.

ここで、ロータ２２の被研削面２２Ｄに対する研削加工は、通常、砥粒の大きな砥石を用いた荒引き研削加工と、砥粒の小さな砥石を用いて荒引き研削加工の後に行われる仕上げ研削加工とからなり、上述の研削工程は荒引き研削加工に対応している。荒引き研削加工では、カップ砥石２３の研削面２３Ａを形成する砥粒の粒度が大きく、多量の研削粉が発生するため、この研削粉によって研削面２３Ａが目詰まりする虞れがある。   Here, the grinding of the surface 22D to be ground of the rotor 22 is usually rough grinding using a grindstone with large abrasive grains and finish grinding performed after rough grinding with a grindstone having small abrasive grains. The above grinding process corresponds to roughing grinding. In roughing grinding, since the abrasive grains forming the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 have a large particle size and a large amount of grinding powder is generated, the grinding surface 23A may be clogged by this grinding powder.

これに対し、本実施の形態による研削方向では、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して水平面上で角度θだけ傾斜させ、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対してＺ軸方向に偏心量Ｈだけ偏心させた状態で、ロータ２２の被研削面２２Ｄに対する研削加工を行うようにしている。   On the other hand, in the grinding direction according to the present embodiment, the rotation axis O1-O1 of the workpiece spindle 6 is inclined by an angle θ on the horizontal plane with respect to the rotation axis O2-O2 of the tool spindle 14 to rotate the tool spindle 14. Grinding is performed on the surface 22D to be ground of the rotor 22 in a state where the axis O1-O1 is decentered by the eccentric amount H in the Z-axis direction with respect to the rotation axis O2-O2 of the work spindle 6.

これにより、カップ砥石２３の環状の研削面２３Ａのうち、ロータ２２の被研削面２２Ｄに接触する接触面積２３Ａ１を、図１３中にハッチングを付して示す範囲、即ち、円周のほぼ１／４の範囲に縮小することができる。   As a result, the contact area 23A1 in contact with the surface 22D to be ground of the rotor 22 in the annular grinding surface 23A of the cup grindstone 23 is indicated by hatching in FIG. 13, that is, approximately 1 / of the circumference. It can be reduced to a range of 4.

一方、図１４に示す比較例のように、例えば工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とをＺ軸方向で一致させた状態で、ロータ２２の被研削面２２Ｄに対する研削加工を行った場合には、カップ砥石２３の研削面２３Ａのうち、ロータ２２の被研削面２２Ｄに接触する接触面積２３Ａ２は、図１４中にハッチングを付して示す範囲、即ち、円周の１／２以上の範囲に拡大してしまう。   On the other hand, as in the comparative example shown in FIG. 14, for example, the surface to be ground of the rotor 22 in a state where the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 and the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 are aligned in the Z-axis direction. When grinding is performed on 22D, the contact area 23A2 of the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 that contacts the surface 22D to be ground of the rotor 22 is a range indicated by hatching in FIG. It expands to a range of 1/2 or more of the circumference.

このように、本実施の形態では、研削工程においてロータ２２の被研削面２２Ｄとカップ砥石２３の研削面２３Ａとの接触面積２３Ａ１を縮小することができるので、研削加工に伴う研削粉の発生を抑えることができる。この結果、カップ砥石２３の研削面２３Ａが、研削粉によって目詰りするのを抑制することができ、カップ砥石２３を用いてロータ２２の被研削面２２Ｄを研削（荒引き研削加工）するときの作業性を高めることができる。   As described above, in the present embodiment, the contact area 23A1 between the grinding surface 22D of the rotor 22 and the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 can be reduced in the grinding process. Can be suppressed. As a result, the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 can be prevented from being clogged by the grinding powder, and the grinding surface 22D of the rotor 22 is ground (rough grinding) by using the cup grindstone 23. Workability can be improved.

次に、上述の荒引き研削加工を行った後には、図１５および図１６に示すように、ロータ２２の被研削面２２Ｄを弁板摺接面２２Ｃに仕上げるための仕上げ研削加工を行う。   Next, after the roughing grinding process described above is performed, as shown in FIGS. 15 and 16, a finish grinding process for finishing the ground surface 22D of the rotor 22 into the valve plate sliding contact surface 22C is performed.

この仕上げ研削加工を行う場合には、可動台座９を移動させて工具主軸１４のカップ砥石２３をロータ２２から離間させ、工具主軸１４に対し、仕上げ用研削工具としての仕上げ用カップ砥石２４を取付ける。この仕上げ用カップ砥石２４は、カップ砥石２３と同一の外形形状を有するものの、カップ砥石２３よりも粒度が小さい砥粒を用いて研削面２４Ａが形成され、ロータ２２の被研削面２２Ｄの表面を仕上げ研削することにより、弁板摺接面２２Ｃとして仕上げるものである。   When performing this finish grinding, the movable pedestal 9 is moved to separate the cup grindstone 23 of the tool spindle 14 from the rotor 22, and the finish cup grindstone 24 as a finishing grinding tool is attached to the tool spindle 14. . Although this finishing cup grindstone 24 has the same outer shape as the cup grindstone 23, a grinding surface 24 </ b> A is formed using abrasive grains having a smaller particle size than the cup grindstone 23, and the surface of the ground surface 22 </ b> D of the rotor 22 is formed. By finishing grinding, the valve plate sliding contact surface 22C is finished.

工具主軸１４に仕上げ用カップ砥石２４を取付けた後には、工具昇降機構１７の油圧シリンダ１９を縮小させ、楔部材１８を、可動台座９の載置面９Ａと工具架台１５の架台側傾斜面１５Ａとの間からシリンダブラケット２０側に抜取る。これにより、工具架台１５は、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って下方に移動し、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とをＺ軸方向で一致させることができる。   After the finishing cup grindstone 24 is attached to the tool spindle 14, the hydraulic cylinder 19 of the tool lifting mechanism 17 is reduced, and the wedge member 18 is moved between the mounting surface 9A of the movable pedestal 9 and the gantry side inclined surface 15A of the tool gantry 15. To the cylinder bracket 20 side. As a result, the tool mount 15 moves downward along the inclined surface 18C of the wedge member 18 so that the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 and the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 coincide with each other in the Z-axis direction. be able to.

このようにして、図１６に示すように、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を水平面上で工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１に対して角度θだけ傾斜させ、図１５に示すように、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とをＺ軸方向で一致させた状態で、仕上げ用カップ砥石２４の研削面２４Ａを、ロータ２２の被研削面２２Ｄに接触させることにより、被研削面２２Ｄに対する仕上げ研削が行われる（仕上げ研削工程）。   In this way, as shown in FIG. 16, the rotation axis O2-O2 of the work spindle 6 is inclined with respect to the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 on the horizontal plane by an angle θ, and as shown in FIG. In a state where the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 and the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 coincide with each other in the Z-axis direction, the grinding surface 24A of the finishing cup grindstone 24 becomes the ground surface 22D of the rotor 22. By bringing them into contact, finish grinding is performed on the surface 22D to be ground (finish grinding step).

ここで、図１７および図１８に示すように、仕上げ研削工程の場合、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とをＺ軸方向で一致させる。このため、仕上げ用カップ砥石２４の環状の研削面２４Ａは、円周の１／２以上の範囲がロータ２２の被研削面２２Ｄに接触するようになる（図１４参照）。   Here, as shown in FIGS. 17 and 18, in the finish grinding step, the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 and the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 are matched in the Z-axis direction. For this reason, the annular grinding surface 24A of the finishing cup grindstone 24 comes into contact with the grinding surface 22D of the rotor 22 in a range of 1/2 or more of the circumference (see FIG. 14).

しかし、仕上げ用カップ砥石２４の研削面２４Ａは、粒度の小さい砥粒によって形成されるので、研削面２４Ａとロータ２２の被研削面２２Ｄとの接触面積が大きくなったとしても、仕上げ研削に伴う研削粉の発生量は少なく、仕上げ用カップ砥石２４の研削面２４Ａの目詰りが生じ難い。従って、研削面２４Ａとロータ２２の被研削面２２Ｄとの接触面積を大きくして仕上げ研削を行うことにより、仕上げ用カップ砥石２４を用いてロータ２２の被研削面２２Ｄを弁板摺接面２２Ｃへと仕上げ研削するときの作業性を高めることができる。   However, since the grinding surface 24A of the finishing cup grindstone 24 is formed by abrasive grains having a small grain size, even if the contact area between the grinding surface 24A and the surface 22D to be ground of the rotor 22 is increased, it is accompanied by finish grinding. The generation amount of the grinding powder is small, and the grinding surface 24A of the finishing cup grindstone 24 is hardly clogged. Accordingly, by performing finish grinding by increasing the contact area between the grinding surface 24A and the ground surface 22D of the rotor 22, the ground surface 22D of the rotor 22 is contacted with the valve plate sliding contact surface 22C using the finishing cup grindstone 24. It is possible to improve workability when finishing grinding.

かくして、本実施の形態による球面研削装置１は、揺動テーブル４により、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１に対して水平面上で角度θだけ傾斜させると共に、工具昇降機構１７により、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向に偏心量Ｈだけ偏心させることができる。この状態で、カップ砥石２３の研削面２３Ａを、ロータ２２の被研削面２２Ｄに接触させることにより、被研削面２２Ｄを研削することができる。   Thus, the spherical grinding apparatus 1 according to the present embodiment causes the swing table 4 to tilt the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 with respect to the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 by an angle θ on the horizontal plane. At the same time, the tool lifting mechanism 17 can decenter the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 by an eccentric amount H upward and downward with respect to the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6. In this state, the ground surface 22 </ b> D can be ground by bringing the ground surface 23 </ b> A of the cup grindstone 23 into contact with the ground surface 22 </ b> D of the rotor 22.

従って、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とを上，下方向で一致させる場合に比較して、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１をワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向に偏心させた分、カップ砥石２３の研削面２３Ａとロータ２２の被研削面２２Ｄとの接触面積２３Ａ１を減少させることができる。この結果、研削加工に伴う研削粉の発生量を抑え、研削粉によってカップ砥石２３の研削面２３Ａが目詰りするのを抑制することができるので、ロータ２２の被研削面２２Ｄを研削するときの作業性を高めることができる。   Therefore, the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 is compared with the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 compared to the case where the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 is matched in the upward and downward directions. The contact area 23A1 between the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 and the surface 22D to be ground of the rotor 22 can be reduced by the amount of eccentricity upward and downward with respect to the rotation axis O2-O2. As a result, the generation amount of grinding powder accompanying the grinding process can be suppressed, and the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 can be prevented from being clogged by the grinding powder, so that the grinding surface 22D of the rotor 22 is ground. Workability can be improved.

しかも、本実施の形態による球面研削装置１は、工具昇降機構１７を、可動台座９と工具架台１５との間に設けられ水平面に対して斜めに傾斜した傾斜面１８Ｃを有する楔部材１８と、可動台座９と工具架台１５との間で楔部材１８を抜差しすることにより楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿わせて工具架台１５をＺ軸方向に移動させる油圧シリンダ１９とにより構成している。   In addition, the spherical grinding device 1 according to the present embodiment includes the wedge member 18 having the inclined surface 18C that is provided between the movable base 9 and the tool mount 15 and is inclined with respect to the horizontal plane. A hydraulic cylinder 19 is configured to move the tool mount 15 in the Z-axis direction along the inclined surface 18C of the wedge member 18 by inserting and removing the wedge member 18 between the movable base 9 and the tool mount 15.

これにより、油圧シリンダ１９が、可動台座９と工具架台１５との間で楔部材１８を抜差しすることにより、工具架台１５を楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿わせ、可動台座９に対して昇降させることができる。この場合、工具架台１５は、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って上，下方向に移動するので、傾斜面１８Ｃの傾斜角度によって工具架台１５の上，下方向への移動量を細かく調整することができる。この結果、ロータ２２の被研削面２２Ｄに対するカップ砥石２３の接触面積２３Ａ１を細かく調整することができ、カップ砥石２３の研削面２３Ａが目詰りするのを抑えることができる。   Accordingly, the hydraulic cylinder 19 inserts and removes the wedge member 18 between the movable base 9 and the tool base 15, thereby moving the tool base 15 along the inclined surface 18 </ b> C of the wedge member 18 and moving up and down with respect to the movable base 9. Can be made. In this case, since the tool mount 15 moves upward and downward along the inclined surface 18C of the wedge member 18, the amount of upward and downward movement of the tool mount 15 is finely adjusted according to the inclination angle of the inclined surface 18C. be able to. As a result, the contact area 23A1 of the cup grindstone 23 with respect to the ground surface 22D of the rotor 22 can be finely adjusted, and clogging of the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 can be suppressed.

さらに、球面研削装置１を用いた球面研削方法は、揺動テーブル４により、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１であるＸ軸方向に対してＹ軸方向に傾斜させる準備工程と、工具昇降機構１７により、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１をワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向であるＺ軸方向に偏心させた状態で、カップ砥石２３によりロータ２２の被研削面２２Ｄを研削する研削工程とを含んでなる。   Further, in the spherical grinding method using the spherical grinding device 1, the rotational axis O 2 -O 2 of the work spindle 6 is moved from the swing table 4 to the Y axis with respect to the X axis direction that is the rotational axis O 1 -O 1 of the tool spindle 14. A state in which the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 is decentered in the Z-axis direction, which is above and below the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6, by the preparation step for inclining in the direction and the tool lifting mechanism 17 And a grinding step of grinding the ground surface 22D of the rotor 22 by the cup grindstone 23.

これにより、準備工程において、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２―Ｏ２を水平面上で工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１に対して傾斜させ、研削工程において、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１をワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向に偏心させることにより、カップ砥石２３の研削面２３Ａとロータ２２の被研削面２２Ｄとの接触面積２３Ａ１を減少させることができる。この結果、研削加工に伴う研削粉の発生量を抑え、研削粉による研削工具の目詰りを抑制することができるので、ロータ２２の被研削面２２Ｄを研削するときの作業性を高めることができる。   Thus, in the preparation process, the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 is inclined with respect to the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 on a horizontal plane, and in the grinding process, the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 is moved to the workpiece. By decentering upward and downward with respect to the rotation axis O2-O2 of the main shaft 6, the contact area 23A1 between the grinding surface 23A of the cup grindstone 23 and the surface 22D to be ground of the rotor 22 can be reduced. As a result, the generation amount of grinding powder accompanying grinding processing can be suppressed and clogging of the grinding tool by the grinding powder can be suppressed, so that workability when grinding the surface 22D to be ground of the rotor 22 can be improved. .

しかも、本実施の形態による球面研削方法は、研削工程の後に、工具昇降機構１７により工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とを上，下方向であるＺ軸方向で一致させた状態で、工具主軸１４に取付けた仕上げ用カップ砥石２４によりロータ２２の被研削面２２Ｄを仕上げ研削する仕上げ研削工程を含んでなる。   In addition, in the spherical grinding method according to the present embodiment, after the grinding step, the tool lifting mechanism 17 causes the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 and the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 to be upward and downward Z. This includes a finish grinding step in which the ground surface 22D of the rotor 22 is finish ground by the finishing cup grindstone 24 attached to the tool spindle 14 in a state where they match in the axial direction.

この場合、仕上げ用カップ砥石２４は、研削面２４Ａを形成する砥粒の粒度が小さいため、研削加工に伴う研削粉の発生量が少なく、研削面２４Ａの目詰りが生じ難い。このため、仕上げ研削工程において、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とを上，下方向で一致させ、ロータ２２の被研削面２２Ｄと仕上げ用カップ砥石２４の研削面２４Ａとの接触面積を大きく保つことにより、仕上げ研削の作業性を高めることができる。   In this case, since the finishing cup grindstone 24 has a small grain size of the abrasive grains forming the grinding surface 24A, the amount of grinding powder generated by the grinding process is small, and the grinding surface 24A is hardly clogged. For this reason, in the finish grinding step, the rotation axis O1-O1 of the tool spindle 14 and the rotation axis O2-O2 of the workpiece spindle 6 are aligned in the upward and downward directions, and the ground surface 22D of the rotor 22 and the finishing cup grindstone 24 are aligned. By maintaining a large contact area with the grinding surface 24A, the workability of finish grinding can be improved.

なお、上述した実施の形態では、球面研削装置１の工具昇降機構１７を、可動台座９と工具架台１５との間に設けられた傾斜面１８Ｃを有する楔部材１８と、可動台座９と工具架台１５との間で楔部材１８を抜差しする油圧シリンダ１９とにより構成した場合を例示している。   In the above-described embodiment, the tool lifting mechanism 17 of the spherical grinding device 1 includes the wedge member 18 having the inclined surface 18C provided between the movable base 9 and the tool base 15, the movable base 9 and the tool base. 15 illustrates a case in which a hydraulic cylinder 19 for inserting / removing the wedge member 18 to / from 15 is formed.

しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図１９に示す変形例のように、可動台座２５と工具架台１５との間に設けられた油圧シリンダ２６によって工具昇降機構を構成してもよい。   However, the present invention is not limited to this, and the tool lifting mechanism may be configured by a hydraulic cylinder 26 provided between the movable base 25 and the tool mount 15, for example, as in a modification shown in FIG. 19. .

即ち、可動台座２５は、工具架台１５が載置される載置面２５Ａと、この載置面２５Ａの周縁部から工具架台１５を取囲んで上方に突出する周壁２５Ｂとを有している。油圧シリンダ２６は、可動台座２５の載置面２５Ａ上に取付けられたチューブ２６Ａと、該チューブ２６Ａ内に摺動可能に設けられたピストン（図示せず）と、基端がピストンに接続され先端がチューブ２６Ａから上方に突出して工具架台１５に取付けられたロッド２６Ｂとからなっている。   That is, the movable pedestal 25 has a mounting surface 25A on which the tool mount 15 is mounted and a peripheral wall 25B that surrounds the tool mount 15 and protrudes upward from the peripheral portion of the mounting surface 25A. The hydraulic cylinder 26 includes a tube 26A attached on the mounting surface 25A of the movable base 25, a piston (not shown) slidably provided in the tube 26A, and a proximal end connected to the piston. Consists of a rod 26B that protrudes upward from the tube 26A and is attached to the tool mount 15.

油圧シリンダ２６は、ロッド２６Ｂの伸縮動作に応じて、工具架台１５を可動台座２５に対してＺ軸方向（上，下方向）に移動させることができる。従って、可動台座２５と工具架台１５との間に油圧シリンダ２６を設けるだけの簡単な構成によって、工具昇降機構を形成することができる。   The hydraulic cylinder 26 can move the tool mount 15 in the Z-axis direction (up and down) with respect to the movable base 25 in accordance with the expansion / contraction operation of the rod 26B. Therefore, the tool lifting mechanism can be formed with a simple configuration in which the hydraulic cylinder 26 is simply provided between the movable base 25 and the tool base 15.

また、上述した実施の形態では、凹球面状の被研削面を有するワークとして、液圧回転機２１の構成部品であるロータ２２を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、凹球面状の被研削面を有する種々のワークを研削するのに広く適用することができる。   Moreover, in embodiment mentioned above, the rotor 22 which is a component of the hydraulic rotary machine 21 is illustrated as a workpiece | work which has a concave spherical surface to be ground. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to grinding various workpieces having a concave spherical surface to be ground.

１ 球面研削装置
２ 基台
３ 固定台座
４ 揺動テーブル
６ ワーク主軸
７ ワーク架台
９，２５ 可動台座
１４ 工具主軸
１５ 工具架台
１７ 工具昇降機構
１８ 楔部材
１８Ｃ 傾斜面
１９ 油圧シリンダ
２２ ロータ（ワーク）
２２Ｄ 被研削面
２３ カップ砥石
２４ 仕上げ用カップ砥石
２６ 油圧シリンダ（工具昇降機構） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spherical grinding machine 2 Base 3 Fixed base 4 Swing table 6 Work spindle 7 Work mount 9, 25 Movable base 14 Tool spindle 15 Tool mount 17 Tool raising / lowering mechanism 18 Wedge member 18C Inclined surface 19 Hydraulic cylinder 22 Rotor (work)
22D Surface to be ground 23 Cup grindstone 24 Cup grindstone for finishing 26 Hydraulic cylinder (tool lifting mechanism)

Claims (5)

基台と、
前記基台上に固定して設けられた固定台座と、
前記固定台座に対してＸ軸方向と該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能に設けられた揺動テーブルと、
前記揺動テーブルにワーク架台を介して前記水平面上で回転可能に支持され、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、
前記基台上に前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動可能に設けられた可動台座と、
前記可動台座に上，下方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられた工具架台と、
前記工具架台を介して前記Ｘ軸方向に沿って回転可能に支持され、前記ワークの被研削面を研削する研削工具を回転させる工具主軸と、
前記揺動テーブルにより前記ワーク主軸の回転軸線を前記工具主軸の回転軸線である前記Ｘ軸方向に対して前記Ｙ軸方向に傾斜させた状態で、前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して前記Ｚ軸方向に偏心させる工具昇降機構とを備えてなる球面研削装置。 The base,
A fixed base fixedly provided on the base;
A swing table provided so as to be swingable on a horizontal plane composed of an X-axis direction and a Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction with respect to the fixed base;
A work spindle that is rotatably supported on the horizontal surface via the work table by the swing table and rotates a work having a concave spherical surface to be ground;
A movable base provided on the base so as to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction;
A tool mount provided on the movable pedestal so as to be movable in the Z-axis direction which is the upper and lower direction;
A tool spindle that is rotatably supported along the X-axis direction via the tool mount and rotates a grinding tool that grinds the surface to be ground of the workpiece;
The rotation axis of the tool spindle is rotated by the swing table while the rotation axis of the work spindle is tilted in the Y-axis direction with respect to the X-axis direction, which is the rotation axis of the tool spindle. A spherical grinding device comprising a tool lifting mechanism that is eccentric in the Z-axis direction with respect to an axis. 前記工具昇降機構は、前記可動台座と前記工具架台との間に設けられ前記水平面に対して斜めに傾斜した傾斜面を有する楔部材と、前記可動台座と前記工具架台との間で前記楔部材を抜差しすることにより前記楔部材の前記傾斜面に沿わせて前記工具架台を前記Ｚ軸方向に移動させる油圧シリンダとにより構成してなる請求項１に記載の球面研削装置。   The tool lifting mechanism includes a wedge member provided between the movable pedestal and the tool pedestal and having an inclined surface inclined obliquely with respect to the horizontal plane, and the wedge member between the movable pedestal and the tool pedestal. The spherical grinding device according to claim 1, comprising a hydraulic cylinder that moves the tool mount in the Z-axis direction along the inclined surface of the wedge member by inserting and removing. 前記工具昇降機構は、前記可動台座と前記工具架台との間に設けられ伸縮動作に応じて前記工具架台を前記可動台座に対して前記Ｚ軸方向に移動させる油圧シリンダにより構成してなる請求項１に記載の球面研削装置。   The tool lifting mechanism is configured by a hydraulic cylinder that is provided between the movable pedestal and the tool pedestal and moves the tool pedestal in the Z-axis direction with respect to the movable pedestal in accordance with an expansion / contraction operation. 2. A spherical grinding apparatus according to 1. 基台と、前記基台上に固定して設けられた固定台座と、前記固定台座に対してＸ軸方向と該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能に設けられた揺動テーブルと、前記揺動テーブルにワーク架台を介して前記水平面上で回転可能に支持され、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、前記基台上に前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動可能に設けられた可動台座と、前記可動台座に上，下方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられた工具架台と、前記工具架台を介して前記Ｘ軸方向に沿って回転可能に支持され、前記ワークの被研削面を研削する研削工具を回転させる工具主軸と、前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して前記Ｚ軸方向に偏心させる工具昇降機構とを備えてなる球面研削装置を用いた球面研削方法であって、
前記揺動テーブルにより前記ワーク主軸の回転軸線を前記工具主軸の回転軸線である前記Ｘ軸方向に対して前記Ｙ軸方向に傾斜させる準備工程と、
前記工具昇降機構により前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して上，下方向である前記Ｚ軸方向に偏心させた状態で前記研削工具により前記ワークの被研削面を研削する研削工程とを含んでなる球面研削方法。 A base, a fixed base fixedly provided on the base, and a swingable surface on the horizontal plane that includes an X-axis direction and a Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction with respect to the fixed base. A swing table, a work spindle that is rotatably supported by the swing table on the horizontal plane via a work base and rotates a work having a concave spherical surface to be ground, and the base on the base. A movable pedestal provided movably in the X-axis direction and the Y-axis direction; a tool pedestal provided on the movable pedestal so as to be movable in the Z-axis direction, which is upward and downward; and the tool pedestal via the tool pedestal A tool spindle that is supported rotatably along the X-axis direction and that rotates a grinding tool that grinds the surface to be ground of the workpiece, and the rotation axis of the tool spindle is the Z-axis direction with respect to the rotation axis of the workpiece spindle With a tool lifting mechanism A spherical grinding method using the spherical grinding device,
A preparatory step of tilting the rotation axis of the workpiece spindle in the Y-axis direction with respect to the X-axis direction, which is the rotation axis of the tool spindle, by the swing table;
The surface to be ground of the workpiece is ground by the grinding tool in a state where the rotation axis of the tool spindle is decentered in the Z-axis direction that is above and below the rotation axis of the workpiece spindle by the tool lifting mechanism. A spherical grinding method comprising a grinding step. 前記研削工程の後に、前記工具昇降機構により前記工具主軸の回転軸線と前記ワーク主軸の回転軸線とを上，下方向である前記Ｚ軸方向で一致させた状態で、前記工具主軸に取付けた仕上げ用研削工具により前記ワークの被研削面を仕上げ研削する仕上げ研削工程を含んでなる請求項４に記載の球面研削方法。   After the grinding step, a finish attached to the tool spindle in a state where the rotation axis of the tool spindle and the rotation axis of the work spindle coincide with each other in the Z-axis direction which is the upper and lower directions by the tool lifting mechanism. The spherical grinding method according to claim 4, further comprising a finish grinding step of finish grinding the surface to be ground of the workpiece by a grinding tool for use.
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