JP5173592B2 - 円筒状工作物の曲り取り方法、センタレス研削方法および装置 - Google Patents

Description

この発明は、円筒状工作物の曲り取り方法、センタレス研削方法および装置に関し、さらに詳細には、長尺な円筒状工作物について、その軸線の曲りを修正除去しさらには円筒度の良好な仕上げ精度を得るセンタレス研削技術に関する。

長尺な、つまり外径寸法に比較して長さ寸法の大きな円筒状工作物（以下、ワークと称する。）にあっては、その加工前の素材は、一般的な円筒状ワークの素材に比較して、その軸線に曲りを生じている傾向が強く、特にサブミクロンの高い仕上がり精度を要求される円筒状ワークにおいては、その軸線の曲がりも確実に修正除去することが要求される。

従来のこの種の曲りを修正除去する一般的な加工方法としては、図７（ａ）または（ｂ）に示すような研削方法があった。

図７（ａ）は、いわゆる円筒センタレス研削方式であって、オシレート台ａ上に配置した調整車ｂとブレードｃにより、長尺な円筒状ワークＷを回転支持して、このオシレート台ａを回転駆動する砥石車ｄの軸線方向へトラバース往復移動させるとともに、上記砥石車ｄを、上記オシレート台ａの往復移動に同期させてワークＷに対して切込み送りさせながら、ワークＷの円筒外径面を研削加工する方法で、この研削加工の間にワークＷの軸線の曲りを徐々に修正除去させる。ｅは、ワークＷの軸方向位置を位置決めするストッパを示している。

また、図７（ｂ）は、いわゆる円筒研削方式であって、工作物主軸台と心押台のセンタｆ、ｇにより、ワークＷの両端を回転支持するとともに、回転駆動する砥石車ｄをその軸線方向へトラバース往復移動させながら、この砥石車ｄを、その往復移動に同期させてワークＷに対して切込み送りさせながら、ワークＷの円筒外径面を研削加工する方法で、この研削加工の間にワークＷの軸線の曲りを徐々に修正除去させる。

しかしながら、これらいずれの研削方式においても、曲り取りに要する時間が長いことから、全体の加工サイクルタイムも大幅に長くなってしまう（１３〜２０分）という問題があった。

この点に関して、長尺円筒状ワークの曲り取り（軸線の曲がり修正除去）を重視した研削方式も種々開発提供されている。

その一つは、図８（ａ）に示されるような、いわゆるインフィード方式のセンタレス研削方法であって、調整車ｂとブレードｃにより、長尺な円筒状ワークＷを回転支持するとともに、このワークＷの長さよりも幅広の砥石車ｄを、回転駆動させながらワークＷに対して切込み送りさせて、ワークＷの円筒外径面を研削加工する方法で、この研削加工の間にワークＷの軸線の曲りを徐々に修正除去させる。

また、もう一つは、図８（ｂ）に示されるような、いわゆるスルーフィード方式のセンタレス研削方法であって、調整車ｂに送り角を与えて、円筒状ワークＷを回転駆動する調整車ｂと砥石車ｄ間のブレードｃ上を軸方向へ通過（パス）させながら、ワークＷの円筒外径面を研削加工する方法で、この研削加工を複数回（複数パス）繰り返して、ワークＷを調整車ｂおよび砥石車ｄ間に通過させながらワークＷの軸線の曲りを徐々に修正除去させる（例えば、特許文献１、２参照）。

しかしながら、これらのセンタレス研削方法においても以下のような問題があり、さらなる改良が要望されていた。

（１）すなわち、図８（ａ）に示されるインフィード方式のセンタレス研削方法においては、ワークＷに曲がりがある場合に、ワークＷは、砥石車ｄにより(ｉ)の曲り状態から（ii）のように調整車ｂに押し付けられた状態（ワークＷの軸線が直線状態）で研削されることになり、所定の取代だけ研削された後に（iii）のように砥石車ｄが初期位置へ後退復帰する際に、調整車ｂに対する押付け力を開放されたワークＷは、それ自体の弾性復帰力によるスプリングバック現象が生じる結果、その軸線が再び曲がってしまい、曲りが完全には取れないという問題があった。

（２）また、図８（ｂ）に示されるスルーフィード方式のセンタレス研削方法においては、ワークＷの曲りが完全に修正除去されるまでには複数パス（一般には８パス程度以上）の研削加工が必要となり、加工サイクルタイムが図７に示す従来の研削方式に比較すれば短縮されたものの、さらなる短縮の要請があった。

特開平４−３４８８５９号公報 特開２００２−８６３３３号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、特に長尺な円筒状ワークについて、その軸線の曲りを容易かつ確実に修正除去し得る円筒状ワークの曲り取り方法を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、上記曲り取り方法との組合せにより、長尺な円筒状ワークについて、短いサイクルタイムで円筒度の良好な仕上げ精度を得ることができるセンタレス研削方法を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的とするところは、上記曲り取り方法を好適に実施することができるセンタレス研削装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の曲り取り方法は、センタレス研削により円筒状ワークの曲りを修正除去する円筒状ワークの曲り取り方法であって、ワークの基準軸心部を回転支持する円筒面の両側に端部へ向けて小径となる傾斜円筒面を有する中凸調整車を用いて、上記ワークをセンタレスで回転支持するとともに、この回転支持される上記ワークに対して直円筒面のプロフィールを備えて回転駆動する砥石車を切込み送りすることにより、上記ワークの円筒外径面をインフィード方式でセンタレス研削して上記円筒状ワークの曲りを修正除去するようにしたことを特徴とする。

好適な実施態様として、上記中凸調整車は、工作物の基準軸心部を回転支持する直円筒面の両側に、端部へ向けて小径となるテーパ円筒面を有してなり、また、上記砥石車の砥石面は、導電性結合材料により砥粒が結合されてなる導電性砥石により形成するとともに、この砥石面が放電ツルーイングされる。

また、本発明のセンタレス研削方法は、円筒状ワークを調整車とブレードにより回転支持しながら、回転駆動する砥石車により上記ワークの円筒外径面をセンタレス研削する方法であって、
（１）ワークの基準軸心部を回転支持する円筒面の両側に端部へ向けて小径となる傾斜円筒面を有する中凸調整車を用いて、上記ワークをセンタレスで回転支持するとともに、この回転支持される上記ワークに対して直円筒面のプロフィールを備えて回転駆動する砥石車を切込み送りすることにより、上記ワークの円筒外径面をインフィード方式でセンタレス研削して上記円筒状ワークの曲りを修正除去する曲り取り工程と、
（２）上記曲り取り工程により曲りが修正除去された上記ワークの円筒外径面をスルーフィード方式でセンタレス研削して、このワークの円筒外径面を直円筒形状に形成する仕上げ研削工程とを備えてなることを特徴とする。

好適な実施態様として、上記中凸調整車は、ワークの基準軸心部を回転支持する直円筒面の両側に、端部へ向けて小径となるテーパ円筒面を有してなり、また、少なくとも、上記曲り修正工程を行うセンタレス研削盤における砥石車の砥石面は、導電性結合材料により砥粒が結合されてなる導電性砥石により形成するとともに、この砥石面が放電ツルーイングされる。

さらに、本発明のセンタレス研削装置は、円筒状ワークの曲りを修正除去するセンタレス研削装置であって、上記工作物を支持するブレードと、駆動回転されて、上記ワークを回転支持する調整車と、駆動回転されて、上記ワークの円筒外径面を研削する直円筒面のプロフィールを備えた砥石車と、上記ブレード上に支持される上記ワークの軸方向位置を設定する位置決め手段とを備えてなり、上記調整車は、ワークの基準軸心部を回転支持する円筒面の両側に端部へ向けて小径となる傾斜円筒面を有する中凸調整車の形態とされていることを特徴とする。

好適な実施態様として、上記中凸調整車は、ワークの基準軸心部を回転支持する直円筒面の両側に、端部へ向けて小径となるテーパ円筒面を有してなり、また、上記砥石車の砥石面をツルーイングするツルーイング手段を備え、上記砥石車は、導電性結合材料により砥粒が結合されてなる導電性砥石を備えた導電性砥石車の形態とされ、上記ツルーイング手段は、放電ツルーイング装置の形態とされる。

本発明の曲り取り方法によれば、ワークの基準軸心部を回転支持する直円筒面の両側に、端部へ向けて小径となるテーパ円筒面を有する中凸調整車を用いて、上記ワークをセンタレスで回転支持するとともに、この回転支持される上記ワークに対して直円筒面のプロフィールを備えて回転駆動する砥石車を切込み送りすることにより、上記ワークの円筒外径面をインフィード方式でセンタレス研削して円筒状ワークの曲りを修正除去するようにしたから、特に長尺な円筒状ワークについて、その軸線の曲りを容易かつ確実に修正除去することができる。

すなわち、円筒回転支持面が中凸形状のプロフィールとされた調整車とブレードとによりワークを回転支持した状態で、このワークに対して砥石車を切込み送りしてセンタレス研削する場合、上記調整車の回転支持面の軸方向中央部分は、上記中凸形状のプロフィールにより、ワークを上記砥石車の円筒砥石面との間に挟持状に回転支持する形となり、また同時に、上記調整車の軸線方向両端部分は、そのテーパ円筒面により上記砥石車の円筒砥石面との間に逃げ部を形成することになる。

そして、上記調整車の回転支持面の軸方向中央部分と砥石車の円筒砥石面との間に回転支持されて研削されるワークは、この調整車の回転支持面の軸方向中央部分と砥石車の円筒砥石面との間に回転支持されて研削される中央部分が基準軸心部となるとともに、それ自体の曲りにより軸方向両端部分が撓んで、これにより、上記基準軸心部を挟んで両側の軸方向両端部分が回転に伴った振れを生じるけれども、上記の撓みは上記調整車の逃げ部により一瞬開放され、この開放動作の繰り返しによって、ワーク自体に内在する弾性復帰力つまりは軸線の曲りは徐々に消失して、最終的にはワークの曲りが完全に修正除去されることになる。

また、上記調整車の回転支持面の構成との組合せにおいて、上記砥石車の砥石面を、導電性結合材料により砥粒が結合されてなる導電性砥石により形成するとともに、この砥石面が放電ツルーイングされる構成とすることにより、砥石の切れ味が良くなり、ワークの曲り取り効果はより高まり、例えば超硬棒のように超硬素材からなる長尺の円筒状ワークについても、その曲りを簡単かつ確実に修正除去することができる。

また、本発明のセンタレス研削方法は、上記曲り取り方法と組み合せたものであって、まず第１工程として、インフィード方式でセンタレス研削する上記曲り取り方法による曲り取り工程を行うとともに、続く第２工程として、この曲り取り工程により曲りが修正除去された上記ワークの円筒外径面をスルーフィード方式でセンタレス研削して、このワークの円筒外径面を直円筒形状に形成する仕上げ研削工程を行うから、特に長尺な円筒状ワークについて、短いサイクルタイムで円筒度の良好な仕上げ精度を得ることができる。

すなわち、第１工程の曲り取り工程つまり中凸の調整車を用いてインフィード研削を行うと、ワークの外形は鼓型の円筒形状になるが、上述したように、ワーク自体の曲がり（＝軸線の曲がり）は修正除去される。そして、この曲がりが取れたワークについて、続く第２工程の仕上げ研削工程で、スルーフィード研削を行うと、鼓型の円筒形状が直円筒形状に研削されて、最終的に円筒度の良好なワークが得られる。この場合、第２工程のスルーフィード研削は、第１工程との協働作用による相乗効果により、通常は１回（ワンパス）、多くても２回パスで所期の仕上がり円筒度を得ることができ、全体の加工サイクルタイムは短くすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明に係るセンタレス研削方法が図１に示されており、このセンタレス研削方法は、円筒状ワークＷをブレード１、１０１と調整車２、１０２により回転支持しながら、回転駆動する砥石車３、１０３によりワークＷの円筒外径面をセンタレス研削する方法であって、特に、図示のように、外径寸法Ｄに比較して長さ寸法Ｌの大きな、いわゆる長尺な円筒状ワークＷの円筒外径面の研削に適したセンタレス研削方法であり、具体的には、第１工程である曲り取り工程と、第２工程である仕上げ研削工程とから構成されている。以下、これら両工程について順次具体的に説明する。

Ｉ．曲り取り工程（第１工程）：
本研削方法の最大の特徴である曲がり取り工程は、図１（ａ）に示されるように、インフィード方式のセンタレス研削装置により実行される。

このセンタレス研削装置は、具体的には上記円筒状ワークＷの曲りを修正除去するものであって、従来公知のインフィード方式のセンタレス研削盤の基本構成を備えており、その具体的構成については図示しないが、図１（ａ）および図２に示すように、ワークＷを下側から載置支持する上記ブレード１、駆動回転されて、ワークＷを回転支持する上記調整車２、駆動回転されて、ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削する上記砥石車３と、上記ブレード１上に支持されるワークＷの軸方向位置を設定する位置決め手段としてのストッパ４とを主要部として備えてなるとともに、砥石車３の砥石面３ａをツルーイングするツルーイング装置（ツルーイング手段）５を備える。

ブレード１は、調整車２と共にワークＷを回転支持するもので、調整車２と同様に図示しない調整車台上に設置されて、上記砥石車３と調整車２の間にその軸心と平行に延びるとともに、その上端面１ａがワークＷを下方から支持する支持面とされ、この支持面１ａは調整車２側下方へ傾斜した傾斜支持面とされている。

調整車２は、ワークＷの円筒外径面Ｗａを回転支持するもので、その回転支持面（円筒外径面）２ａがワークＷの曲り（軸線の曲り）を修正除去するのに適したプロフィールを備え、具体的には、ワークＷの基準軸心部Ｗｘを回転支持する円筒面Ａの両側に、端部へ向けて小径となる傾斜円筒面Ｂ、Ｃを有する中凸調整車の形態とされている。図示の実施形態の調整車２は、図１（ａ）および図３（ａ）に示すように、上記基準軸心部Ｗｘを回転支持する円筒面としての直円筒面Ａの両側に、上記傾斜円筒面としての左右対称のテーパ円筒面Ｂ、Ｃを有する中凸調整車の形態とされている。

なお、このような中凸調整車２の形態における具体的な形状寸法（３つの円筒面Ａ、Ｂ、Ｃの軸方向幅寸法Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_Cおよびテーパ円筒面Ｂ、Ｃのテーパ等（図３（ａ）参照））は、以下に述べる回転支持面２ａの構造上の特徴作用を考慮して、研削対象となるワークＷの素材の材質および形状寸法等に対応して設定される。

すなわち、図３（ａ）に示される本実施形態の調整車２を参照して、ワークＷの基準軸心部Ｗｘを回転支持する円筒面Ａの軸方向幅寸法Ｌ_Aが大きくなると、研削によりワークＷの曲がりを修正する作用効果が小さくなる（曲がりが取れにくくなる）傾向にある。

逆に、円筒面Ａの軸方向幅寸法Ｌ_Aが小さくなると、ワークＷの曲りを修正する作用効果が大きくなるものの、研削中のワークＷの両端部分の振れが大きくなって、ブレード１、調整車２および砥石車３等に悪影響を及ぼす傾向にある。

換言すれば、上記円筒面ＡでワークＷを支持する部位（基準軸心部Ｗｘ）の長さ方向範囲が小さいほど、ワークＷのスプリングバックする領域が小さくなって、曲がりを修正する作用効果は大きくなる。

しかしながら、これと同時に、上記円筒面ＡでワークＷを支持する部位の長さ方向範囲が小さくなると、研削中のワークＷのセンタレス支持力が弱くなって、ワークＷがブレード１上で暴れてしまう結果、研削できなくなる可能性があり、また、研削できたとしても、ワークＷが１回転する毎に、ワークＷの両端部分の振れが大きくなって、ブレード１、調整車２および砥石車３を叩くようになり、これら１〜３の寿命が短くなる可能性もある。

実際の調整車２の回転支持面２ａの設計に際しては、対象となるワークＷについて種々の試験を通じて上記特徴作用が最も効果的に発揮される範囲が選定される。

図示の実施形態の調整車２の回転支持面２ａは、具体的には、図３（ａ）を参照して、上記３つの円筒面Ａ、Ｂ、Ｃが同一の軸方向幅寸法を有し、全幅にわたって同一径とされた直円筒面Ａが調整車２の軸方向中央部を形成するとともに、この直円筒面Ａの両側に連続して、テーパ円筒面Ｂ、Ｃが形成されている。これら両テーパ円筒面Ｂ、Ｃはそれぞれ、上記直円筒面Ａの両端縁から調整車２の両端縁に向けて直線傾斜状に縮径する断面を有するテーパ円筒面に形成されている。

３つの円筒面Ａ、Ｂ、Ｃの具体的配置および構成、つまり調整車２の軸方向幅寸法に対する各円筒面Ａ、Ｂ、Ｃの軸方向幅寸法比率、あるいは調整車２の外径寸法（＝直円筒面Ａの外径寸法）に対するテーパ円筒面Ｂ、Ｃのテーパ角度などは、加工対象となるワークＷの材質や形状寸法等に対応して、後述する砥石車３の円筒砥石面３ａとの協働作用によるワークＷの曲り取り効果が有効に発揮されるべく設定される。

なお、図１（ａ）、図２および図３（ａ）は、本発明に係る最大の特徴点である調整車２の回転支持面２ａのプロフィールについての理解を容易にするため、実際の形状寸法に比較して径方向の寸法を大幅に拡大して示されている。

また、調整車２の回転支持面２ａの具体的構成は、上述した特徴作用が発揮される限り、図３（ａ）に示す本実施形態のもののほか、他の構成も適宜採用可能であり、具体的には、図４（ａ）〜（ｃ）に例示される構成等も採用可能である。

すなわち、図４（ａ）に示される調整車２は、ワークＷの基準軸心部Ｗｘを回転支持する円筒面Ａおよびその両側の傾斜円筒面Ｂ、Ｃが連続する一つの円弧輪郭形状を有する太鼓状の中凸調整車の形態とされ、図４（ｂ）に示される調整車２は、ワークＷの基準軸心部Ｗｘを回転支持する円筒面としての直円筒面Ａの両側に、同一の円弧輪郭形状でかつ左右対称の傾斜円筒面Ｂ、Ｃを有する中凸調整車の形態とされ、また、図４（ｃ）に示される調整車２は、ワークＷの基準軸心部Ｗｘを回転支持する円筒面Ａが円弧輪郭形状とされるとともに、この円弧輪郭形状の円筒面Ａの両側に、上記傾斜円筒面としての左右対称のテーパ円筒面Ｂ、Ｃを有する中凸調整車の形態とされている。

この調整車２のその他の周辺構成は従来公知の一般的基本構造を備えている。つまり、具体的には図示しないが、調整車２は、調整車軸６に取外し可能に取付け固定され、この調整車軸６が調整車台（図示省略）上に回転可能に軸承されるとともに、動力伝導ベルトや歯車機構等の動力伝達手段を介して駆動モータ等の駆動源に駆動連結されている。また、調整車２の回転軸つまり調整車軸６は、後述する砥石車３の回転軸７に対して平行に配置されている。

砥石車３は、ワークＷの円筒外径面に研削加工を施すもので、その砥石面３ａが、ワークＷの長さＬつまり円筒外周面Ｗａの軸方向長さに対応した幅寸法を有する直円筒面のプロフィールを備える。

上記砥石車３その他の周辺構成は従来公知の一般的基本構造を備えており、図示しない砥石駆動部により、所定の回転速度をもって回転駆動されるとともに、ワークＷに対して相対的に切込み送りされる構成とされている。つまり、具体的には図示しないが、砥石車３は、砥石車軸７に取外し可能に取付け固定されて、この砥石車軸７が固定的に設けられた砥石車台（図示省略）上に回転可能に軸承されるとともに、動力伝導ベルトや歯車機構等の動力伝達手段を介して駆動モータ等の駆動源に駆動連結されている。

また、上記砥石車３の円筒砥石面３ａは、後述する放電ツルーイングが施される導電性研削砥石から構成される。この導電性研削砥石としては、微小なダイヤモンド砥粒やＣＢＮ（キュービックボロンナイトライド）砥粒等のいわゆる超砥粒が使用されるとともに、導電性結合材料としては、導電性レジンボンドやメタルボンドが使用されている。図示の実施形態の砥石車３においては、微小なダイヤモンド砥粒がメタルボンドにより結合されてなる導電性砥石とされている。そして、砥石車３は、給電体１３を介して電源１１の（＋）極に電気的に接続されている。

なお、砥石車３の砥石面３ａを形成する砥石層は、図示の実施形態のような超砥粒からなる砥石層のほか、一般砥粒からなる砥石層も目的に応じて適用される。

ツルーイング装置（ツルーイング手段）５は、放電ツルーイング電極１０による放電作用によって円筒砥石面３ａを放電ツルーイングするためのもので、放電ツルーイング電極１０、電源１１およびツルーイング電極駆動部（図示省略）を主要部として備えてなる。

放電ツルーイング電極１０は、砥石車３に対して調整車２の反対側に配置され、具体的には回転駆動される円盤状のロータリ電極の形態とされており、図示の実施形態の放電ツルーイング電極１０は、具体的には図示しないが、砥石車３の回転軸つまり上記砥石車軸７の軸線と平行に配された放電ツルーイング電極軸１２を介して、放電ツルーイング電極基台（図示省略）に回転可能に支持されるとともに、動力伝達機構を介して回転駆動源に連係されている。これにより、放電ツルーイング電極１０は、その円筒状電極面１０ａが、砥石車３の円筒砥石面３ａと平行となるように対向配置した状態で回転駆動される。

また、この放電ツルーイング電極１０は、給電体１４を介して、上記電源１１の（−）極に電気的に接続されており、上記砥石車３とは反対極性の（−）極の放電ツルーイング電極とされている。

そして、砥石車３の円筒砥石面３ａのプロフィールを所定のプロフィールに維持するため、研削加工の進行に伴い経時的に摩耗変形すると、あるいは定期的にないしは適宜のインターバルをもって、この砥石面３ａに対して、放電ツルーイング装置５による放電ツルーイングが施される。

つまり、放電ツルーイング装置５の放電ツルーイング電極１０は、上述したように、その円筒状電極面１０ａが、砥石車３の円筒砥石面３ａと平行となるように対向配置した状態で回転駆動されるとともに、砥石車３の円筒砥石面３ａに沿ってトラバース移動し、このトラバース移動の際に、放電ツルーイング電極１０と導電性砥石車３の円筒砥石面３ａとの間での放電作用により、この円筒砥石面３ａが放電ツルーイングされて、形状修正が行われることにより、砥粒の突出し量が十分に取れて、切れ味が良好なものとなる。

しかして、以上のような構成のセンタレス研削装置により、ワークＷの曲がりを修正除去する曲り取り工程が以下のごとくインフィード方式のセンタレス研削により行われる。

すなわち、ブレード１と円筒回転支持面２ａが中凸形状のプロフィールとされた調整車２とにより、円筒状ワークＷを強制回転支持した状態で、このワークＷに対して砥石車３を相対的に切込み送りして、ワークＷの円筒外径面Ｗａをインフィード方式でセンタレス研削する（図１（ａ）の（ｉ）→（ii）→（iii））。

この場合、上記調整車２の回転支持面２ａの軸方向中央部分の直円筒面Ａは、上記中凸形状のプロフィールにより、ワークＷを上記砥石車３の円筒砥石面３ａとの間に挟持状に回転支持する形となり、また、これと同時に、上記調整車２の軸線方向両端部分は、そのテーパ円筒面ＢおよびＣにより上記砥石車３の円筒砥石面３ａとの間に逃げ部Ｒ、Ｒをそれぞれ形成することになる（図１（ａ）の（ii）における一点鎖線楕円内部分参照）。

これにより、上記調整車２の回転支持面２ａの軸方向中央部分（直円筒面）Ａと砥石車３の円筒砥石面３ａとの間に主として回転支持されて研削されるワークＷは、それ自体の曲りにより軸方向両端部分が撓んで（二点鎖線参照）、これにより、軸方向両端部分が回転に伴った振れを生じるけれども、上記の撓みは上記調整車２の逃げ部Ｒ、Ｒにより一瞬開放され、この開放動作の繰り返しによって、ワークＷ自体に内在する弾性復帰力つまりは軸線Ｘの曲りは徐々に消失して、最終的にはワークＷの曲りが完全に修正除去されることになる。

II．仕上げ研削工程（第２工程）：
本研削方法の仕上げ研削工程は、図１（ｂ）に示されるように、スルーフィード方式のセンタレス研削装置により実行される。

このセンタレス研削装置は、具体的には上記円筒状ワークＷの円筒外径面Ｗａを直円筒状に仕上げ加工するものであって、従来公知のスルーフィード方式のセンタレス研削盤の基本構成を備えており、その具体的構成については図示しないが、図１（ｂ）に示すように、ワークＷを下側から載置支持する上記ブレード１０１、駆動回転されて、ワークＷを回転支持する上記調整車１０２、および、駆動回転されて、ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削する上記砥石車１０３を主要部として備えてなるとともに、砥石車１０３の砥石面１０３ａをツルーイングするツルーイング装置１０５を備え、スルーフィード方式であることおよび調整車１０２の円筒回転支持面１０２ａの構成を除いて、上記構成要素１０１、１０２、１０３および１０５の具体的構造は、第１工程のセンタレス研削装置の構成要素１、２、３および５とそれぞれ同様である。

調整車１０２は、その回転支持面（円筒外径面）１０２ａが砥石車１０３の円筒砥石面１０３ａと共に、ワークＷのスルーフィード研削に適したプロフィールを備え、具体的には、図１（ｂ）に示すように、ワークＷの挿入側が僅かに開いたプロフィールの円筒外径面１０２ａ、１０３ａとされている。

なお、図１（ｂ）は、調整車１０２の回転支持面１０２ａおよび砥石車１０３の円筒砥石面１０３ａのプロフィールについての理解を容易にするため、図１（ｂ）と同様に、実際の形状寸法に比較して径方向の寸法を大幅に拡大して示されている。

また、図示しないが、上記調整車２の軸心はワークＷの送込み方向に傾斜して配置設定されて、砥石車１０３との協働作用により、ワークＷに送り方向（図１（ｂ）において右方向）への推力を与える構造とされている。

しかして、以上のような構成のセンタレス研削装置により、ワークＷの円筒外径面Ｗａを仕上げる仕上げ研削工程が以下のごとくスルーフィード方式のセンタレス研削により行われる。

すなわち、前工程の曲り取り工程により曲りが修正除去されたワークＷを、ブレード１０１と調整車１０２とにより強制回転支持しながら、調整車２により送り方向の推力を与えて、調整車１０２と砥石車１０３間に通し送りして、ワークＷの円筒外径面Ｗａをスルーフィード方式でセンタレス研削する（図１（ｂ））。

具体的には、第１工程の曲り取り工程により、ワークＷ自体の曲がり（＝軸線の曲がり）は修正除去される一方で、ワークＷの外形（円筒外径面Ｗａにより形成される）は鼓型の円筒形状になっているところ（図１（ａ）の（iii）参照）、この仕上げ研削工程でスルーフィード研削を行うことにより、上記鼓型の円筒面形状が直円筒形状に研削される結果、最終的に円筒度の良好なワークＷが得られることとなる。

この場合、仕上げ研削工程におけるスルーフィード研削は、第１工程の曲り取り工程との協働作用による相乗効果により、通常は１回の研削加工（１パス）、多くても２パスで所期の仕上がり円筒度を得ることになる。

以上のように、本実施形態の第１工程を構成する曲り取り方法によれば、直円筒面Ａの両側にテーパ円筒面Ｂ、Ｃを有する中凸調整車２を用いて、円筒状ワークＷをセンタレスで回転支持するとともに、この回転支持されるワークＷに対して回転駆動する砥石車３を切込み送りすることにより、ワークＷの円筒外径面Ｗａをインフィード方式でセンタレス研削するようにしたから、特に長尺な円筒状ワークＷについて、その軸線Ｘの曲りを容易かつ確実に修正除去することができる。

また、上記調整車２の回転支持面２ａの構成との組合せにおいて、上記砥石車３の砥石面３ａが導電性砥石により形成されるとともに、この砥石面３ａが放電ツルーイングされる構成とすることにより、ワークＷの曲り取り効果はより高まり、例えば超硬棒のように超硬素材からなる長尺の円筒状ワークＷについても、その曲り（軸線Ｘの曲がり）を簡単かつ確実に修正除去することができる。

さらに、本実施形態のセンタレス研削方法は、第１工程として上記曲り取り方法と組み合せたものであって、まず第１工程で、上記のごとくワークＷの曲り取りを行うとともに、続く第２工程で、この第１工程で曲りを修正除去されたワークＷの円筒外径面Ｗａを、スルーフィード方式でセンタレス研削して、このワークＷの円筒外径面Ｗａを直円筒形状に形成するようにしたから、特に長尺な円筒状ワークＷについて、短いサイクルタイムで円筒度の良好な仕上げ精度を得ることができる。

続いて、本発明に係るセンタレス研削方法による加工効果を調べるため、同一規格の長尺円筒状ワークＷ（外径Ｄが４ｍｍで、長さＬが２２５ｍｍの超硬棒）について、図８（ａ）および（ｂ）に示すセンタレス研削方法との比較において同一条件下（取代：０．５ｍｍ）で加工試験を行った。その試験結果を図３、図５および図６に示す。

図３（ｂ）は、本発明に係るセンタレス研削方法による試験結果であり、具体的には曲り取り工程用のセンタレス研削装置として、上述した図示の実施形態のセンタレス研削装置が使用された。

このセンタレス研削装置において、調整車２は、図３（ａ）を参照して、回転支持面２ａを構成する３つの円筒面Ａ、Ｂ、Ｃの軸方向幅寸法Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_Cがいずれも６０ｍｍとされるとともに、テーパ円筒面Ｂ、Ｃの両端縁における直円筒面Ａの外径に対する外径幅Ｈが２０〜４０μｍとされたテーパに形成されている。また、砥石車３の軸方向幅寸法Ｌ₃は２２７ｍｍとされている。

本発明に係るセンタレス研削方法による加工効果は、図３（ｂ）に示す試験結果から明らかなように、ワークＷの長さ方向中央部における研削後の曲がりは、製品として許容される規定値（０．０１μｍ）以下まで修正され（実用上は除去され）、円筒度の良好なワークＷが得られることが判明した。また、この場合の加工サイクルタイムも従来の研削方法に比較して平均１／２〜１／３に短縮された。

このように本発明のセンタレス研削方法によれば、特に長尺な円筒状ワークＷについて、第１工程の一工程で曲がりが取れて、短いサイクルタイムで円筒度の良好な仕上げ精度を得ることができ、その結果、ワークＷの寸法制御も容易となる。

これに対して、図５は、図８（ａ）に示されるインフィード方式のセンタレス研削方法による試験結果であり、使用されるセンタレス研削装置において、調整車ｂは、図５（ａ）に示すような直円筒面の回転支持面に形成されている。また、砥石車ｄは、上記本発明のセンタレス研削装置の砥石車３と同一規格とされている。

このセンタレス研削方法による加工効果は、図５（ｂ）に示す試験結果から明らかなように、ワークＷの長さ方向中央部における曲がりが上記規定値（０．０１μｍ）以下まで修正されることなく、正寸つまり予め設定された取代（０．５ｍｍ）が研削されて最終仕上げ寸法になってしまい、製品としての良品が得られないことが判明した。

これは前述したように、ワークＷが図８（ａ）の（ii）のように調整車ｂに押し付けられた状態（ワークＷの軸線が直線状態）で研削されることになることから、研削後に（iii）のように砥石車ｄが初期位置へ後退復帰する際に、調整車ｂに対する押付け力を開放されたワークＷは、それ自体の弾性復帰力によるスプリングバック現象が生じる結果、その軸線が再び曲がってしまうからであると考えられる。

また、図６は、図８（ｂ）に示されるスルーフィード方式のセンタレス研削方法による試験結果であり、使用されるセンタレス研削装置は図６（ａ）に示すように上記本発明の第２工程で使用されるセンタレス研削装置（図１（ｂ）参照）と同一規格とされている。

このセンタレス研削方法による加工効果は、図６（ｂ）に示す試験結果から明らかなように、ワークＷの長さ方向中央部における曲がりが上記規定値（０．０１μｍ）以下まで修正されるのに、合計１２回の研削加工（１２パス）が必要で、加工サイクルタイムが長く（約１４分：１２（パス）×７０秒（１パス当りのサイクルタイム））、しかも、正寸に仕上げるために研削すべき回数（パス数）が不明確で、その結果、寸法管理も困難であることが判明した。

なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲において種々の設計変更が可能である。

本発明の一実施形態であるセンタレス研削方法を示し、図１（ａ）は第１工程である曲がり取り工程、図１（ｂ）は第２工程である仕上げ研削工程をそれぞれ示す。 同センタレス研削方法の曲り取り工程に使用するセンタレス研削装置を示す概略構成図である。 同センタレス研削方法による加工結果を調べるために行った試験結果を示し、図３（ａ）は使用する調整車と砥石車の形状寸法を示す関係図、図３（ｂ）は研削されるワークの長さ方向中央部における曲がりを示す棒グラフである。 同センタレス研削方法で使用される調整車の回転支持面の改変例を砥石車との関係でそれぞれ示す平面図である。 従来のインフィードセンタレス研削方法による加工結果を調べるために行った試験結果を示し、図５（ａ）は使用する調整車と砥石車の形状寸法を示す関係図、図５（ｂ）は研削されるワークの長さ方向中央部における曲がりを示す棒グラフである。 従来のスルーフィードセンタレス研削方法による加工結果を調べるために行った試験結果を示し、図６（ａ）は使用する調整車と砥石車の形状寸法を示す関係図、図６（ｂ）は研削されるワークの長さ方向中央部における曲がりを示す折れ線グラフである。 従来の研削方式を示し、図７（ａ）は円筒センタレス研削方式、図７（ｂ）は円筒研削方式を示す。 従来の曲り取りセンタレス研削方法を示し、図８（ａ）はインフィードセンタレス研削、図８（ｂ）はスルーフィードセンタレス研削を示す。

符号の説明

Ａ 直円筒面
Ｂ、Ｃ テーパ円筒面
Ｄ ワークの外径寸法
Ｌ ワークの長さ寸法
Ｗ 円筒状ワーク
Ｗａ ワークの円筒外径面
Ｗｘ ワークの基準軸心部
１、１０１ ブレード
２、１０２ 調整車
２ａ、１０２ａ 調整車の回転支持面
３、１０３ 砥石車
３ａ、１０３ａ 砥石車の砥石面
４ ストッパ（位置決め手段）
５、１０５ ツルーイング装置（ツルーイング手段）

Claims (9)

1. センタレス研削により円筒状工作物の曲りを修正除去する円筒状工作物の曲り取り方法であって、
   工作物の基準軸心部を回転支持する円筒面の両側に端部へ向けて小径となる傾斜円筒面を有する中凸調整車を用いて、前記工作物をセンタレスで回転支持するとともに、この回転支持される前記工作物に対して直円筒面のプロフィールを備えて回転駆動する砥石車を切込み送りすることにより、前記工作物の円筒外径面をインフィード方式でセンタレス研削して前記円筒状工作物の曲りを修正除去するようにした
   ことを特徴とする円筒状工作物の曲り取り方法。
2. 前記中凸調整車は、工作物の基準軸心部を回転支持する直円筒面の両側に、端部へ向けて小径となるテーパ円筒面を有してなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の円筒状工作物の曲り取り方法。
3. 前記砥石車の砥石面は、導電性結合材料により砥粒が結合されてなる導電性砥石により形成するとともに、この砥石面が放電ツルーイングされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の円筒状工作物の曲り取り方法。
4. 円筒状工作物を調整車とブレードにより回転支持しながら、回転駆動する砥石車により前記工作物の円筒外径面をセンタレス研削する方法であって、
   （１）工作物の基準軸心部を回転支持する円筒面の両側に端部へ向けて小径となる傾斜円筒面を有する中凸調整車を用いて、前記工作物をセンタレスで回転支持するとともに、この回転支持される前記工作物に対して直円筒面のプロフィールを備えて回転駆動する砥石車を切込み送りすることにより、前記工作物の円筒外径面をインフィード方式でセンタレス研削して前記円筒状工作物の曲りを修正除去する曲り取り工程と、
   （２）前記曲り取り工程により曲りが修正除去された前記工作物の円筒外径面をスルーフィード方式でセンタレス研削して、この工作物の円筒外径面を直円筒形状に形成する仕上げ研削工程とを備えてなる
   ことを特徴とする円筒状工作物のセンタレス研削方法。
5. 前記中凸調整車は、工作物の基準軸心部を回転支持する直円筒面の両側に、端部へ向けて小径となるテーパ円筒面を有してなる
   ことを特徴とする請求項４に記載のセンタレス研削方法。
6. 少なくとも、前記曲り修正工程を行うセンタレス研削盤における砥石車の砥石面は、導電性結合材料により砥粒が結合されてなる導電性砥石により形成するとともに、この砥石面が放電ツルーイングされる
   ことを特徴とする請求項４に記載のセンタレス研削方法。
7. 円筒状工作物の曲りを修正除去するセンタレス研削装置であって、
   前記工作物を支持するブレードと、
   駆動回転されて、前記工作物を回転支持する調整車と、
   駆動回転されて、前記工作物の円筒外径面を研削する直円筒面のプロフィールを備えた砥石車と、
   前記ブレード上に支持される前記工作物の軸方向位置を設定する位置決め手段とを備えてなり、
   前記調整車は、工作物の基準軸心部を回転支持する円筒面の両側に端部へ向けて小径となる傾斜円筒面を有する中凸調整車の形態とされている
   ことを特徴とするセンタレス研削装置。
8. 前記中凸調整車は、工作物の基準軸心部を回転支持する直円筒面の両側に、端部へ向けて小径となるテーパ円筒面を有してなる
   ことを特徴とする請求項７に記載のセンタレス研削装置。
9. 前記砥石車の砥石面をツルーイングするツルーイング手段を備え、
   前記砥石車は、導電性結合材料により砥粒が結合されてなる導電性砥石を備えた導電性砥石車の形態とされ、
   前記ツルーイング手段は、放電ツルーイング装置の形態とされている
   ことを特徴とする請求項７に記載のセンタレス研削装置。

Images