JP4482632B2

JP4482632B2 - 端面スラスト研削の多段送り研削加工方法

Info

Publication number: JP4482632B2
Application number: JP2000059365A
Authority: JP
Inventors: 浩森田; 良平向井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: JP2001246535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段部端面を有する円筒形状の工作物の端面を、工作物の加工幅より小さい幅の砥石車により研削加工する端面スラスト研削の多段送り研削加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
段部端面を有する円筒形状の工作物の外周面と端面を研削加工する場合、従来は、アンギユラ砥石を工作物軸線と斜交する行路沿いに進退させるようにしたアンギユラ研削盤により加工していた。
その研削加工方法は、図５に示されるように、工作物Ｗの軸線Ｏｗに斜交する砥石車Ｇの行路５０は工作物軸線０ｗと鋭角度θをなしており、砥石車Ｇの外周面には、工作物軸線Ｏｗと平行で工作物Ｗの円筒部Ｗａの研削用の第１研削面Ｇａと、これと直交し工作物Ｗの段部端面Ｗｂの研削用の第２研削面Ｇｂとが形成されており、第１研削面Ｇａによって工作物Ｗの円筒部Ｗａを、第２研削面Ｇｂにより段部の端面Ｗｂを研削するように構成されている。
このアンギユラ研削盤において砥石車Ｇの第２研削面Ｇｂよりも広幅の段部端面Ｗｂを工作物軸線Ｏｗと直角に研削する場合、砥石車Ｇを矢印のように工作物軸線Ｏｗと斜交する行路５０に沿つて切込む切込動作と、砥石車Ｇの端面側の第２研削面Ｇｂを端面Ｗｂから遠ざける方向へ移動させる工作物Ｗの位置補正動作とを繰返して段部端面Ｗｂを外側から段階的に研削するようにしている。すなわち、アンギュラ砥石Ｇの角点Ｐが矢印に沿って移動するように砥石車Ｇ及び工作物Ｗを制御することにより端面部の研削加工を行うものである。
【０００３】
また、図６に示すように、前記アンギユラ研削盤において、工作物Ｗを軸方向に移動し、前記砥石車Ｇの第２研削面Ｇｂに前記工作物Ｗの段部端面Ｗｂを所定量切込む動作と、前記砥石車Ｇを前記行路５０に沿いに後退させ前記第２研削面Ｇｂを前記段部端面Ｗｂから遠ざけるとともに前記第２研削面Ｇｂの工作物半径方向位置を前記研削面の幅内で外側へずらす動作とを繰返し、前記段部端面Ｗｂを内周部より外周に向かって段階的に研削することも行われている。すなわち、アンギュラ砥石Ｇの角点Ｐが内方から外方へ矢印に沿って移動するように砥石車Ｇ及び工作物Ｗを制御することにより端面部の研削加工を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記アンギユラ研削盤における端面研削加工方法では、砥石車と工作物とが階段状に移動するので、加工面が階段状になりやすく、平面に仕上げるには、別途仕上げ研削が必要となり加工時間が長くなる欠点がある。
また、端面加工の軸方向の取り代が多い場合には、前記研削加工方法においては、砥石車の研削面の摩耗を防ぐため、１回の研削量は多くできず、図５、図６に点線で示されるように、軸方向に分割して加工しなければならず、加工時間が長くなる等の欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記問題点を解消し、軸方向の切込みを多段送りとすることにより、研削抵抗を低く抑え、研削面の研削焼けが生じず、トータルの研削加工時間を短縮できる端面スラスト研削の多段送り研削加工方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法は、回転する段部端面を有する円筒形状の工作物の端面を、工作物径方向外周から内周に向かって、工作物軸線に対して垂直方向、軸線方向に工作物と砥石車との移動を複数組合わせ、前記砥石車の外周研削面を用いて工作物軸線方向に対して垂直方向への切込み研削加工し、前記砥石車の側面研削面を用いて工作物軸線方向への切込み研削加工する端面スラスト研削において、工作物の径方向外周から内周に向かって、工作物の軸線方向への切込みを、多段に切込み研削送りし、砥石車の側面接触面積を分割させ、少なくとも工作物の軸線方向の切り込み量を、加工開始段階の工作物径方向外周側よりも加工終了段階の工作物径方向内周側の方を深くしたことを特徴とするものである。
【０００８】
更に、本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法は、前記特徴に加え、前記多段の切込み研削送りにおいて、各段の軸線方向の切込み毎に、砥石車を工作物の端面部外の位置まで戻すことを特徴とするものである。
【０００９】
更に、本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法は、前記特徴に加え、工作物の軸線方向切込み研削と工作物の径方向切込み研削とを順次に行うことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法は、回転する段部端面を有する円筒形状の工作物の端面を、工作物径方向外周から内周に向かって、工作物軸線に対して垂直方向、軸線方向に工作物と砥石車との移動を複数組合わせ、前記砥石車の外周研削面を用いて工作物軸線方向に対して垂直方向への切込み研削加工し、前記砥石車の側面研削面を用いて工作物軸線方向への切込み研削加工する端面スラスト研削において、工作物の径方向外周から内周に向かって、工作物の軸線方向への切込みを、多段に切込み研削送りし、砥石車の側面接触面積を分割させたことを特徴とするものであり、工作物端面をスラスト研削するに当たり、多段研削送りとしたので砥石車の側面接触面積を分割させることができ、研削抵抗を低く抑えることができ、研削面の研削焼けが生じることがなく、砥石車の急激な摩耗を防止することができる。多段送りの段階は適宜数とすることができ、夫々の研削段階の研削送り速度を最適に設定することにより研削効率を上げることができる。
【００１１】
また、本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法における多段の切込み研削送りは、少なくとも工作物の軸線方向の切り込み量を、加工開始段階の工作物径方向外周側よりも加工終了段階の工作物径方向内周側の方を深くすることにより、加工終了段階としての仕上げ研削時の研削量を少なくすることができ、トータルの研削時間が短縮できる。
【００１２】
更に、本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法における多段の切込み研削送りは、各段の軸線方向の切込み毎に、砥石車を工作物の端面部外の位置まで戻すことにより、切込み毎に砥石車を工作物加工面から離間させているので、工作物研削部分へのクーラント液の入り込みが十分となり、研削抵抗がさらに減少し、研削焼けを防ぐことができると共に、戻し工程は早戻しできるので、結果的に加工時間の短縮にもなる。
【００１３】
更にまた、本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法は、工作物の軸線方向切込み研削と工作物の径方向切込み研削とを順次に行うことにより、砥石車の側面接触面積を分割させることができ、研削抵抗を低く抑えることができると共に、砥石車の側面研削面と外周研削面を交互に使用することができるので、砥石車の寿命を延ばすことができる。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法が実施される研削加工装置を示し、１は研削加工装置のベッドであり、このベッド１上には砥石台２がＸ軸線方向（工作物軸に直交する方向）に進退可能に載置されている。前記砥石台２には砥石車３が回転可能に軸承されている。この砥石車３は、図２で示すように、薄幅であり、ダイヤモンド又はＣＢＮのような超硬質砥粒の砥石層を備えており、砥石層は工作物Ｗの回転軸線Ｏｗに対し平行な外周研削面３ｂと、その外周研削面と直角をなす側面研削面３ａが設けられている。４は砥石回転用モータであり、これによって砥石車３は回転駆動される。５はエンコーダ５ａが連結されたＸ軸サーボモータであり、前記砥石台２をＸ軸線方向に進退送り移動する。
【００１５】
前記ベッド１上の砥石台２の前方にはエンコーダ９ａが連結されたＺ軸サーボモータ９によってＺ軸方向（工作物Ｗ軸線方向）に移動するテ一ブル６が載置され、このテーブル６上には主軸台７と心押台８とが対向して設置されている。前記主軸台７の主軸センタ７ａと心押台８の心押センタ８ａとにフランジ部ＷＦを有する工作物Ｗが支承され、主軸台７に内蔵されている主軸駆動モータによって回転駆動されるようになっている。
【００１６】
１１は前記研削加工装置を制御する数値制御装置である。この数値制御装置１１は、中央処理装置１２と、データの入力を行うキ一ボード，データの表示を行うＣＲＴ表示装置を備えている入出力装置１４と接続され、かつ前記中央処理装置１２と接続しているインタフェース１３と、前記中央処理装置１２と接続しているメモリ１５と、前記中央処理装置１２と接続され、かつモータ駆動回路１７，１８と接続されているインタフェース１６とから構成されている。
【００１７】
前記メモリ１５には、加工プログラム及び数値制御プログラムを実行するのに必要な制御データが記憶されている。
前記一方のモータ駆動回路１７はＸ軸サーボモータ５に接統されており、Ｘ軸サーボモータ５のエンコーダ５ａは前記モータ駆動回路１７とインタフェ−ス１６に接続している。
【００１８】
また、他方のモータ駆動回路１８はＺ軸サーボモータ９に接続されており、Ｚ軸サーボモータ９のエンコーダ９ａは前記モータ駆動回路１８とインタフェス１６に接続している。
【００１９】
前記Ｘ軸サーボモータ５に連結されているエンコーダ５ａとＺ軸サーボモータ９に連結されたエンコーダ９ａによって砥石台２，テ一ブル６の絶対位置が検出されるようになっており、検出信号はモータ駆動回路１７，１８に帰還されて位置のフィードバック制御が行われると共に、数値制御装置１１に入力される。
【００２０】
そこで、工作物Ｗのフランジ部ＷＦの段部端面を複数の段階に分けてスラスト研削する本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法の第１実施例を図２により説明する。
以後説明する研削加工方法の工程は、その経路のプログラムを予め前記数値制御装置１１のメモリ１５に記憶させておき、そのプログラムに基づいて、Ｘ軸サーボモータ５及びＺ軸サーボモータ９を制御することにより砥石車３をＸ軸方向に、工作物ＷをＺ軸方向に適宜進退させることにより所望の研削加工を行うことになる。
【００２１】
まず、図２の状態から工作物Ｗを工作物軸線方向（Ｚ軸方向）に切込み研削送りすることにより砥石車３の側面研削面３ａで部分（１）を研削する。そして、砥石車３の角点Ｐ０が、Ｐ１点に到達するすることにより部分（１）の研削を終了する。次に、工作物Ｗのその位置で、砥石車３を工作物軸線に垂直方向（Ｘ軸方向）に砥石車３の角点Ｐ０がＰ１点からＰ２点に到達するまで切込み研削送りすることにより、砥石車３の外周研削面３ｂにより、部分（２）を研削する。ついで、砥石車３はそのままの位置で、工作物ＷをＺ軸方向に砥石車３の角点Ｐ０がＰ２点からＰ３点に至るまで切込み研削送りし、砥石車３の側面研削面３ａにより部分（３）を研削する。更に、工作物Ｗはそのままの位置で砥石車３の角点Ｐ０がＰ３点からＰ４点に到達するまで砥石車３をＸ軸方向に切込み研削送りし、砥石車３の外周研削面３ｂにより部分（４）を研削する。なお、この場合工作物Ｗの部分（４）の加工幅は砥石車３の幅よりも小さいことが条件となる。さらに、砥石車３はそのままの位置で、砥石車３の角点Ｐ０がＰ４点からＰ５点に至まで、工作物ＷをＺ軸方向に切込み研削送りし、砥石車３の側面研削面３ａにより部分（５）の研削を行う。この際、工作物Ｗの段部の円筒外周面は、砥石車３の外周研削面３ｂにより仕上げ研削される。したがって、仕上げ研削が行われる部分の研削送りは他の研削送りと比較して遅い送り速度に設定される。砥石車３の角点Ｐ０がＰ５点に到達した時点でスパークアウト研削を行い所定の研削作業を終了し、砥石車３をＸ軸方向に退避させる。この際、工作物ＷをＺ軸方向に僅かに逃がし、砥石車３が工作物の加工済端面に接触しないようにして、砥石車３をＸ軸方向に退避するようにしても良い。
【００２２】
以上のように、工作物端面をスラスト研削するに当たり、その研削部分を（１）〜（５）に分割し、多段送り研削加工をするようにしたものである。その内、スラスト研削は（１）、（３）、（５）の３段階で研削加工をしているが、その段階は必要に応じて４段階加工とする等適宜に決めることができる。工作物端面をスラスト研削するに当たり、多段送りとしたので砥石車の側面接触面積を分割させることができ、研削抵抗を低く抑えることができ、夫々の研削段階の研削送り速度を最適に設定することにより研削効率を上げることができ、加工時間が短縮できる。また、研削抵抗を低く抑えることができるので、研削面の研削焼けが生じることがなく、砥石車の急激な摩耗を防止することができる。
更にこの場合の多段送りは、工作物の軸線方向切込み研削送りと、工作物軸線と垂直方向の切込み研削送りとを交互に繰り返しているので、砥石車の側面研削面と、外周研削面とを交互に使用することになり、砥石車を有効に使用するので、砥石車の寿命を延ばすことができる。
【００２３】
次に、本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法の第２実施例を図３により説明する。
まず、図３の状態から工作物ＷをＺ軸方向に切込み研削送りすることにより砥石車３の側面研削面３ａで部分（１）を研削する。そして、砥石車３の角点Ｐ０が、Ｐ１点に到達するすることにより部分（１）の研削を終了し、一旦、点線矢印のように砥石車３を工作物の端面よりＺ軸方向に逃がし、その状態で砥石車３をＸ軸方向へ一定量送り込む。その状態で工作物Ｗを再びＺ軸方向へ切込み研削送りし、部分（１）と同様に、砥石車３の角Ｐ０点がＰ２点に到達するまで切込み研削送りをすることにより、砥石車３の側面研削面３ａにより、部分（２）を研削する。ついで、前記同様に一旦、点線矢印のように工作物ＷをＺ軸方向に移動させることにより砥石車３を工作物Ｗの端面より逃がし、その状態で砥石車３をＸ軸方向へ工作物Ｗの仕上げ寸法まで送り込む。その状態で工作物ＷをＺ軸方向へ切込み研削送りし、部分（１）と同様に、砥石車３の角点Ｐ０がＰ３点に到達するまで切込み研削送りをすることにより、砥石車３の側面研削面３ａにより、部分（３）を研削すると同時に、砥石車３の外周研削面３ｂで工作物段部の外周面の仕上げ研削を行う。砥石車３の角点Ｐ０がＰ３点に到達した時点でスパークアウト研削を行い所定の研削作業を終了し、工作物ＷをＺ軸方向に点線矢印に沿って僅かに逃がし、砥石車３が工作物加工済端面に接触しないようにして、砥石車３をＸ軸方向に退避させる。
【００２４】
この方法では、砥石車の工作物の径方向への切込み研削送りは行われず、工作物の軸線方向への切込み研削送りを（１）、（２）、（３）の３段階に分割して行っており、その切込み量は、（１）から（３）へと順次深くなっている。図２の場合と同様に分割は３段階に限られるものではない。
この方法では、前記図２の研削方法の作用効果に加え、端面のスラスト研削の工作物軸線方向への切込み研削を３段階に分割し、なおかつ、その切込み研削毎に砥石車３を工作物加工面から離間させているので、工作物研削部分へのクーラント液の入り込みが十分となり、研削抵抗がさらに減少し、研削焼けを防ぐことができると共に、結果的に加工時間の短縮にもつながる。
【００２５】
図４に示すものは、前記第２実施例の変形例（第３実施例）である。
図３に示した第２実施例と同様に、砥石車の工作物の径方向（Ｘ軸方向）への切込み研削送り加工は行われず、工作物の軸線方向への切込み研削送りを（１）、（２）、（３）の３段階に分割して行っている。しかし、その軸線方向への切込み量は、加工開始段階の工作物径方向外周側の（１）よりも加工終了段階の工作物径方向内周側の（３）の方を深くなっているが、工作物径方向中間部の（２）の切込み量は（１）、（３）よりも浅くなっている。
第３実施例においては、研削部分（１）及び研削部分（２）のＸ軸方向の研削量（取り代）を多くすることにより、仕上げ研削である研削部分（３）の研削量を少なくしたことにより、研削送り速度を速くできる研削部分（１）及び研削部分（２）の研削量を多くし、研削送り速度の遅い仕上げ研削加工である研削部分（３）の研削量を少なくすることができ、トータルの研削加工時間の更なる短縮が図れる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法は、工作物の径方向外周から内周に向かって、工作物の軸線方向への切込みを、多段に切込み研削送りし、砥石車の側面接触面積を分割させたものであり、工作物端面をスラスト研削するに当たり、多段送りとしたので砥石車の側面接触面積を分割させることができ、研削抵抗を低く抑えることができ、研削面の研削焼けが生じることがなく、砥石車の急激な摩耗を防止することができる。多段送りの段階の数は任意とすることができ、夫々の研削段階の研削送り速度を最適に設定することにより研削効率を上げることができる。
【００２７】
また、多段の切込み研削送りにおける工作物の軸線方向の切込み量を、加工開始段階の工作物径方向外周側よりも加工終了段階の工作物径方向内周側の方を深くすることにより、加工終了段階としての仕上げ研削時の研削量を少なくすることができ、トータルの研削時間が短縮できる。
【００２８】
更に、多段の切込み研削送りにおける各段の軸線方向の切り込み毎に、砥石車を工作物の端面部外の位置まで戻すことにより、切込み毎に砥石車を工作物加工面から離間するので、工作物研削部分へのクーラント液の入り込みが十分となり、研削抵抗がさらに減少し、研削焼けを防ぐことができると共に、戻し工程は早戻しできるので、結果的に加工時間の短縮にもなる。
【００２９】
更にまた、本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法は、工作物の軸線方向切込み研削と工作物の径方向切込み研削とを順次に行うことにより、砥石車の側面接触面積を分割させることができ、研削抵抗を低く抑えることができると共に、砥石車の側面研削面と外周研削面を交互に使用することができるので、砥石車の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法を適用する研削加工装置とその数値制御装置を示す平面図。
【図２】本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法の１実施例を示す図。
【図３】本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法の他の実施例を示す図。
【図４】本発明の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法の他の実施例を示す図。
【図５】従来の端面の研削加工方法の１例を示す図。
【図６】従来の端面の研削加工方法の１例を示す図。
【符号の説明】
１：ベッド
２：砥石台
３：砥石車
３ａ：砥石車の側面研削面
３ｂ：砥石車の外周研削面
５：Ｘ軸サーボモータ
６：テーブル
９：Ｚ軸サーボモータ
１１：数値制御装置
Ｗ：工作物

Claims

回転する段部端面を有する円筒形状の工作物の端面を、工作物径方向外周から内周に向かって、工作物軸線に対して垂直方向、軸線方向に工作物と砥石車との移動を複数組合わせ、前記砥石車の外周研削面を用いて工作物軸線方向に対して垂直方向への切込み研削加工し、前記砥石車の側面研削面を用いて工作物軸線方向への切込み研削加工する端面スラスト研削において、
工作物の径方向外周から内周に向かって、工作物の軸線方向への切込みを、多段に切込み研削送りし、砥石車の側面接触面積を分割させ、少なくとも工作物の軸線方向の切り込み量を、加工開始段階の工作物径方向外周側よりも加工終了段階の工作物径方向内周側の方を深くしたことを特徴とする端面スラスト研削の多段送り研削加工方法。
前記多段の切込み研削送りにおいて、各段の軸線方向の切込み毎に、砥石車を工作物の端面部外の位置まで戻すことを特徴とする請求項１記載の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法。
前記端面スラスト研削の多段送り研削加工方法において、工作物の軸線方向切込み研削と工作物の径方向切込み研削とを順次に行うことを特徴とする請求項１記載の端面スラスト研削の多段送り研削加工方法。