JP5268426B2 - センタレス研削装置 - Google Patents
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Description
この発明は、センタレス研削装置に関し、円錐ころ外径の真円度等を向上させる技術に関する。
従来、図１１、図１２に示すように、円形ワークＷ０のスルーフィードセンタレス研削では、ワークＷ０を矢符Ａ１で表記する進行方向、つまり研削砥石Ｋの幅方向に沿って送るために、図１３に示すように、調整車１の軸方向一端部を、ワーク進行方向に対し、適当な角度αｊだけ下向きに傾けている（特許文献１〜３）。
これに対して円錐ころＷ１のスルーフィードセンタレス研削では、調整車に、図１４に示すようなねじ状ドラム１Ａを使用しており、ドラム１Ａの回転によりこのドラム１Ａの鍔１ａで円錐ころＷ１を送るため、調整車であるドラム１Ａをワーク進行方向に対し傾ける必要はない。
特開２００１−１３８１８６号公報
特開２００１−２２５２４７号公報
特開２００６−８８３３３号公報
これに対して円錐ころＷ１のスルーフィードセンタレス研削では、調整車に、図１４に示すようなねじ状ドラム１Ａを使用しており、ドラム１Ａの回転によりこのドラム１Ａの鍔１ａで円錐ころＷ１を送るため、調整車であるドラム１Ａをワーク進行方向に対し傾ける必要はない。
円錐ころＷ１のスルーフィードセンタレス研削においては、図１４、図１５に示すように、通常、ドラム溝１ｂの包絡線が直線であり、研削砥石Ｋの外径母線形状も直線である。この場合において、板状部材に形成され、その上端縁部２ａに円錐ころＷ１を支持するブレード２が、研削砥石出口方向へ傾いていない場合、つまり、ブレード２の上端縁部２ａが研削砥石入口から出口にわたって傾きなく配置されていると、次のような問題がある。
スルーフィード研削におけるワーク寸法変化は、図１６に示すように、研削砥石入口から出口にわたる研削砥石幅Ｈ１に対し、直線となる。この状態では、研削加工におけるいわゆるスパークアウト領域がないため、ワークＷ１の真円度や面粗度が得られ難い。
なお、研削状態では機械や砥石が弾性変形しており、砥石の切り込みを停止させて弾性変形の回復による微小な研削状態を通常スパークアウト研削と呼ぶが、スルーフィードセンタレス研削においても微小研削領域となる、ワークが仕上げられる最終領域近くをスパークアウト領域と呼び、これによりワークの真円度や面粗度を向上させる。
なお、研削状態では機械や砥石が弾性変形しており、砥石の切り込みを停止させて弾性変形の回復による微小な研削状態を通常スパークアウト研削と呼ぶが、スルーフィードセンタレス研削においても微小研削領域となる、ワークが仕上げられる最終領域近くをスパークアウト領域と呼び、これによりワークの真円度や面粗度を向上させる。
この発明の目的は、円錐ころをスルーフィード研削する場合において、円錐ころの真円度、面粗度を向上させることができるセンタレス研削装置を提供することである。
この発明のセンタレス研削装置は、螺旋状に続く円すい面状の案内ねじ面を外周に有し中心軸回りに回転駆動されて円錐ころを前記案内ねじ面に転接させる回転自在な調整車ドラムと、この調整車ドラムの前記案内ねじ面に前記円錐ころが転接するように前記円錐ころを支持する板状のブレードと、前記調整車ドラムとほぼ平行な軸心回りで回転駆動され前記調整車ドラムおよびブレードで支持された円錐ころの外周面を研削する研削砥石とを備えたスルーフィードセンタレス研削装置において、前記ブレードの上端縁部を、調整車ドラムと研削砥石との間に介在させてこの上端縁部に沿って円錐ころを支持し、前記調整車ドラムおよび前記研削砥石の軸心に対し、前記上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って傾けた。
この構成によると、円錐ころは、調整車ドラムの案内ねじ面に転接するよう調整車ドラムおよびブレードで支持された状態で、調整車ドラムとほぼ平行な軸心回りで回転駆動される研削砥石によってその外周面が研削される。前記ブレードは板状部材であり、この板状部材の上端縁部を、調整車ドラムと研削砥石との間に介在させてこの上端縁部に沿って円錐ころを支持している。
特に、このブレードの上端縁部を、前記軸心に対し、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って傾けたため、円錐ころの外周面の寸法変化量を曲線にすることができる。その結果、研削加工におけるいわゆるスパークアウト領域を設けることができ、円錐ころの真円度および面粗度を向上させることができる。
特に、このブレードの上端縁部を、前記軸心に対し、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って傾けたため、円錐ころの外周面の寸法変化量を曲線にすることができる。その結果、研削加工におけるいわゆるスパークアウト領域を設けることができ、円錐ころの真円度および面粗度を向上させることができる。
円錐ころを研削砥石の幅方向一端から他端にわたって搬送させ前記外周面を研削する状態において、調整車ドラムの軸心を平面視内で、前記ブレード上端縁部は側面視内で、いずれか一方または両方を、前記研削砥石の軸心に対して角度をつけることにより、研削砥石の幅方向他端、即ちワークの出口側でスパークアウト領域を形成する状態で前記外周面を研削して得られる、円錐ころの外周面の寸法変化量が、この円錐ころの取代を超えないブレード傾け量とする。この場合、研削砥石の幅方向一端（ワークの入口側）でワークが強く当らないように調整車ドラムの軸心および前記ブレード上端縁部のいずれか一方または両方を、平面視において、前記研削砥石の軸心に対して更に角度をつける。その結果、軸方向単位長さ当りの寸法変化量がゼロに近いスパークアウト領域において、軸方向単位長さ当りの寸法変化量が僅かに大きくなるが、スパークアウトに近い領域となり、スパークアウト領域と同様、真円度や面粗度の向上を図ることができると同時に、研削砥石幅全体が関与する研削状態が得られ、研削砥石の寿命を延ばすことができる。
前記ブレードの上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って上り傾斜状に傾けても良い。この場合、上端縁部を下り傾斜状に傾けるよりも、研削砥石と円錐ころ外周面とを角度がつかない接触状態とすることができると共に、調整車ドラムと円錐ころ外周面とを角度がつかない接触状態とすることができる。したがって、好ましい研削状態を実現でき、円錐ころの加工精度の向上を図ることができる。
前記ブレードの上端縁部の高さおよびブレード傾け量を調整可能な調整手段を設けても良い。この調整手段により、ブレードの上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って容易に傾けることができる。種々なサイズの円錐ころを、スルーフィードセンタレス研削する場合において、ブレードの上端縁部の高さおよびブレード傾け量を迅速に調整することができる。したがって、センタレス研削装置の稼働率を高め、円錐ころの製造コストの低減を図ることが可能となる。
前記ブレードの上端縁部の高さおよびブレード傾け量を調整可能な調整手段を設けても良い。この調整手段により、ブレードの上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って容易に傾けることができる。種々なサイズの円錐ころを、スルーフィードセンタレス研削する場合において、ブレードの上端縁部の高さおよびブレード傾け量を迅速に調整することができる。したがって、センタレス研削装置の稼働率を高め、円錐ころの製造コストの低減を図ることが可能となる。
この発明のセンタレス研削装置は、螺旋状に続く円すい面状の案内ねじ面を外周に有し中心軸回りに回転駆動されて円錐ころを前記案内ねじ面に転接させる回転自在な調整車ドラムと、この調整車ドラムの前記案内ねじ面に前記円錐ころが転接するように前記円錐ころを支持するブレードと、前記調整車ドラムとほぼ平行な軸心回りで回転駆動され前記調整車ドラムおよびブレードで支持された円錐ころの外周面を研削する研削砥石とを備えたスルーフィードセンタレス研削装置において、前記ブレードは板状に形成される板状部材であり、この板状部材の上端縁部を、調整車ドラムと研削砥石との間に介在させてこの上端縁部に沿って円錐ころを支持し、前記調整車ドラムおよび前記研削砥石の軸心に対し、前記上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って傾け、前記円錐ころを研削砥石の幅方向一端から他端にわたって搬送させ前記外周面を研削する状態において、調整車ドラムの軸心を平面視内で、前記ブレード上端縁部は側面視内で、いずれか一方または両方を、前記研削砥石の軸心に対して角度をつけることにより、研削砥石の幅方向他端、即ちワークの出口側でスパークアウト領域を形成する状態で前記外周面を研削して得られる、円錐ころの外周面の寸法変化量が、この円錐ころの取代を超えないブレード傾け量としたため、円錐ころの真円度、面粗度を向上させることができる。
この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。本実施形態に係るスルーフィードセンタレス研削装置１０は、例えば、円錐ころ軸受の円錐ころの外周面をスルーフィードセンタレス研削する際に適用される。但し、研削対象のワークは、上記円錐ころ軸受の円錐ころだけに限定されるものではなく、例えば、テーパピン等の円錐形状の部材であっても良い。以下の説明は、センタレス研削方法についての説明をも含む。なお、本実施形態において、前記スルーフィードセンタレス研削装置を、単に、「センタレス研削装置」と称す。
センタレス研削装置１０は、主に、調整車ドラム１１と、ブレード１２と、研削砥石１３とを備えている。これらのうち調整車ドラム１１の軸心Ｌ１と研削砥石１３の軸心Ｌ２とがほぼ平行になるように配置される。調整車ドラム１１は、螺旋状に続く円すい面状の案内ねじ面１１ａを外周に有し、中心軸回りに回転駆動される。この調整車ドラム１１は、円錐ころからなるワークＷ１を案内ねじ面１１ａに転接させる回転自在な構成である。前記案内ねじ面１１ａは、螺旋状の鍔部１１ｂによって区画形成され、螺旋状に続く円すい面状に形成されている。
前記ブレード１２は板状に形成される板状部材である。この板状部材の少なくとも上端縁部１２ａを、調整車ドラム１１と研削砥石１３との間に介在させてこの上端縁部１２ａに沿って円錐ころを支持する。またブレード１２は、前記案内ねじ面１１ａにワークＷ１が転接するように、このワークＷ１の外周面Ｗａを支持する。このブレード１２の上端縁部１２ａを、図３に示すように、調整車ドラム１１の軸方向に見ると、調整車ドラム１１側から研削砥石１３側に向かうに従って上り傾斜状に形成される。つまり、ブレード１２の上端縁部１２ａはブレード頂角βｔを有している。なお、ブレード１２の上方で且つワークＷ１の上には、ワークＷ１の飛び上がりを防止する図示外のトッププレートが設けられている。
前記研削砥石１３は、調整車ドラム１１とほぼ平行な軸心回りで回転駆動され、調整車ドラム１１およびブレード１２で支持されたワークＷ１の外周面Ｗａを研削する。つまりワークＷ１の外径は、案内ねじ面１１ａおよび鍔部１１ｂを有する調整車ドラム１１と研削砥石１３との間にワークＷ１を通すことにより研削される。
前記研削砥石１３は、調整車ドラム１１とほぼ平行な軸心回りで回転駆動され、調整車ドラム１１およびブレード１２で支持されたワークＷ１の外周面Ｗａを研削する。つまりワークＷ１の外径は、案内ねじ面１１ａおよび鍔部１１ｂを有する調整車ドラム１１と研削砥石１３との間にワークＷ１を通すことにより研削される。
ブレード１２の調整手段等について説明する。
前記ブレード１２は、ワークレスト１４に位置調整可能に固定されている。具体的には、ブレード１２の上端縁部１２ａの高さおよびブレード傾け量を調整可能な調整手段として、一対の調整用ボルト１５，１５等が設けられている。例えば、ワークレスト本体に、ブレード１２の少なくとも上端縁部１２ａを除く部分を収容支持するスリットが形成される。ワークレスト本体のうちこのスリットに臨む部位に、一対の調整ボルト１５，１５が回転可能に設けられる。これら調整ボルト１５は、ブレード１２の下面つまり下端縁部１２ｂにおける長手方向一端、他端に対応する位置に配置され、各調整ボルト１５は、ねじ部の先端部分が上方に突出してスリット内に存在するようになっている。
前記ブレード１２は、ワークレスト１４に位置調整可能に固定されている。具体的には、ブレード１２の上端縁部１２ａの高さおよびブレード傾け量を調整可能な調整手段として、一対の調整用ボルト１５，１５等が設けられている。例えば、ワークレスト本体に、ブレード１２の少なくとも上端縁部１２ａを除く部分を収容支持するスリットが形成される。ワークレスト本体のうちこのスリットに臨む部位に、一対の調整ボルト１５，１５が回転可能に設けられる。これら調整ボルト１５は、ブレード１２の下面つまり下端縁部１２ｂにおける長手方向一端、他端に対応する位置に配置され、各調整ボルト１５は、ねじ部の先端部分が上方に突出してスリット内に存在するようになっている。
前記ブレード１２の下端縁部１２ｂにおける長手方向一端および他端には、調整ボルト１５，１５に螺合するナット１６，１６が固着されている。したがって一対の調整ボルト１５，１５を回転調整することで、ブレード１２の上端縁部１２ａの高さおよびブレード傾け量を調整可能となっている。ブレード１２の上端縁部１２ａの高さおよびブレード傾け量を調整後、例えば、ワークレスト本体に設けられる図示外のロックボルト等により、ブレード１２の上端縁部１２ａの高さおよびブレード傾け量を確定する。本実施形態では、調整手段として、一対の調整用ボルト１５，１５等を採用しているが、この形態に限定されるものではない。例えば、ブレード１２の長手方向一端部をブレード表面に垂直な軸心回りに揺動可能に設け、ブレード１２の長手方向他端部に一つの調整用ボルト等を設けてもよい。また、調整用ボルト等以外に、ボールねじ機構やカム機構等を調整手段として採用しても良い。
本実施形態では、前記ブレード１２の上端縁部１２ａを、前述の調整手段を用いて、図１に示すように、ワークＷ１の搬送方向上流Ｐ１側から下流Ｐ２側に向かうに従って上り傾斜状に傾けている。この場合、ワークＷ１の外周面Ｗａの寸法変化を、図４に示すように滑らかな曲線にすることができる。その結果、スパークアウト領域ＳＡを設けることができる。
次に、ブレード傾斜によるワーク寸法変化への影響の解析結果について、図７〜図１０と共に説明する。
図７は、センタレス研削におけるワークＷ１と研削砥石１３、調整車ドラム１１、ブレード１２の関係を表す図である。同図の数値記号を以下に説明する。但し、以下の項目のうち、解析者が入力すべき値を〔入力値〕と表記する。また、上下方向をY方向と定義し、研削砥石１３等の軸方向をＺ方向と定義し、これらYおよびZ方向に直交する方向をX方向と定義する。
図７は、センタレス研削におけるワークＷ１と研削砥石１３、調整車ドラム１１、ブレード１２の関係を表す図である。同図の数値記号を以下に説明する。但し、以下の項目のうち、解析者が入力すべき値を〔入力値〕と表記する。また、上下方向をY方向と定義し、研削砥石１３等の軸方向をＺ方向と定義し、これらYおよびZ方向に直交する方向をX方向と定義する。
Rg：研削砥石の半径、 Dg：研削砥石の直径・・・〔入力値〕
rw0：基準ワーク半径、 dw0：基準ワーク径・・・〔入力値〕
Rd：調整車ドラム半径、 Dd：調整車ドラム径・・・〔入力値〕
α0：XY平面における、基準ワーク径中心の研削砥石中心からの仰角、β0：基準ワーク径中心の調整車ドラム中心からの仰角（図７ 参照）
γ0：基準ワーク径芯高角 （＝α0＋β0）・・・〔入力値〕
Hw0：基準ワーク径芯高
rw：任意のZ方向位置におけるワーク半径、 dw：同ワーク径
α、β：任意のZ方向位置における角度（図７ 参照）
γ：芯高角 （＝α＋β）
Hw：任意のZ方向位置におけるワーク芯高
Lgd：研削砥石と調整車ドラムの中心間距離
θb：ブレード頂角（空間側）・・・〔入力値〕
ηb：垂直面内における軸方向のブレード傾け角（図１参照）
Z：基準位置からのZ方向位置
ΔHbz：任意のZ方向位置における基準位置からのブレード上昇量
＝Z・tanηb
rw0：基準ワーク半径、 dw0：基準ワーク径・・・〔入力値〕
Rd：調整車ドラム半径、 Dd：調整車ドラム径・・・〔入力値〕
α0：XY平面における、基準ワーク径中心の研削砥石中心からの仰角、β0：基準ワーク径中心の調整車ドラム中心からの仰角（図７ 参照）
γ0：基準ワーク径芯高角 （＝α0＋β0）・・・〔入力値〕
Hw0：基準ワーク径芯高
rw：任意のZ方向位置におけるワーク半径、 dw：同ワーク径
α、β：任意のZ方向位置における角度（図７ 参照）
γ：芯高角 （＝α＋β）
Hw：任意のZ方向位置におけるワーク芯高
Lgd：研削砥石と調整車ドラムの中心間距離
θb：ブレード頂角（空間側）・・・〔入力値〕
ηb：垂直面内における軸方向のブレード傾け角（図１参照）
Z：基準位置からのZ方向位置
ΔHbz：任意のZ方向位置における基準位置からのブレード上昇量
＝Z・tanηb
△Ow0・Og・Od、△Ow・Og・Odより、以下の式が表される。
（Rg＋rw0）・sinα0＝（Rd＋rw0）・sinβ0＝Hw0 (2-1）
（Rg＋rw0）・cosα0＋（Rd＋rw0）・cosβ0＝Lgd （2-2）
α0＋β0＝γ0 （2-3）
△Ow・Og・Odより、
（Rg＋rw）・sinα＝（Rd＋rw）・sinβ＝Hw （2-4）
（Rg＋rw）・cosα＋（Rd＋rw）・cosβ＝Lgd （2-5）
α＋β＝γ （2-6）
式（２−３）より、
β0＝γ0−α0 （2-7）
式（２−７）を式（２−１）に代入し、
（Rg＋rw0）・sinα0＝（Rd＋rw0）・sin（γ0−α0）
＝（Rd＋rw0）・（sinγ0・cosα0−cosγ0・sinα0）
｛Rg＋rw0＋（Rd＋rw0）・cosγ0｝・sinα0＝（Rd＋rw0）・sinγ0・cosα0
tanα0＝（Rd＋rw0）・sinγ0／｛Rg＋rw0＋（Rd＋rw0）・cosγ0｝ （2-8）
（Rg＋rw0）・sinα0＝（Rd＋rw0）・sinβ0＝Hw0 (2-1）
（Rg＋rw0）・cosα0＋（Rd＋rw0）・cosβ0＝Lgd （2-2）
α0＋β0＝γ0 （2-3）
△Ow・Og・Odより、
（Rg＋rw）・sinα＝（Rd＋rw）・sinβ＝Hw （2-4）
（Rg＋rw）・cosα＋（Rd＋rw）・cosβ＝Lgd （2-5）
α＋β＝γ （2-6）
式（２−３）より、
β0＝γ0−α0 （2-7）
式（２−７）を式（２−１）に代入し、
（Rg＋rw0）・sinα0＝（Rd＋rw0）・sin（γ0−α0）
＝（Rd＋rw0）・（sinγ0・cosα0−cosγ0・sinα0）
｛Rg＋rw0＋（Rd＋rw0）・cosγ0｝・sinα0＝（Rd＋rw0）・sinγ0・cosα0
tanα0＝（Rd＋rw0）・sinγ0／｛Rg＋rw0＋（Rd＋rw0）・cosγ0｝ （2-8）
同様に、式（２−６）より、
β＝γ−α （2-9）
式（２−９）を式（２−４）に代入し、
（Rg＋rw）・sinα＝（Rd＋rw）・sin（γ−α）
＝（Rd＋rw）・（sinγ・cosα−cosγ・sinα）
｛Rg＋rw＋（Rd＋rw）・cosγ｝・sinα＝（Rd＋rw）・sinγ・cosα
tanα＝（Rd＋rw）・sinγ／｛Rg＋rw＋（Rd＋rw）・cosγ｝ （2-10）
Ogを原点として、点B0（Xb0，Yb0）、点B（Xb，Yb）のX・Y座標は、
Xb0＝（Rg＋rw0）・cosα0−rw0・sinθb （2-11）
Yb0＝（Rg＋rw0）・sinα0−rw0・cosθb （2-12）
Xb＝（Rg＋rw）・cosα−rw・sinθb （2-13）
Yb＝（Rg＋rw）・sinα−rw・cosθb （2-14）
点B0および点Bはブレード上の点であるから、
tanθb＝（Yb−ΔHbz−Yb0）／（Xb0−Xb） （2-15）
β＝γ−α （2-9）
式（２−９）を式（２−４）に代入し、
（Rg＋rw）・sinα＝（Rd＋rw）・sin（γ−α）
＝（Rd＋rw）・（sinγ・cosα−cosγ・sinα）
｛Rg＋rw＋（Rd＋rw）・cosγ｝・sinα＝（Rd＋rw）・sinγ・cosα
tanα＝（Rd＋rw）・sinγ／｛Rg＋rw＋（Rd＋rw）・cosγ｝ （2-10）
Ogを原点として、点B0（Xb0，Yb0）、点B（Xb，Yb）のX・Y座標は、
Xb0＝（Rg＋rw0）・cosα0−rw0・sinθb （2-11）
Yb0＝（Rg＋rw0）・sinα0−rw0・cosθb （2-12）
Xb＝（Rg＋rw）・cosα−rw・sinθb （2-13）
Yb＝（Rg＋rw）・sinα−rw・cosθb （2-14）
点B0および点Bはブレード上の点であるから、
tanθb＝（Yb−ΔHbz−Yb0）／（Xb0−Xb） （2-15）
ここで、ΔHbz＝Z・tanηb （2-16）
式（２−１３）、（２−１４）を式（２−１５）に代入し、
tanθb＝｛（Rg＋rw）・sinα−rw・cosθb−ΔHbz−Yb0｝／｛Xb0−（Rg＋rw）・cosα＋rw・sinθb｝
｛Xb0−（Rg＋rw）・cosα＋rw・sinθb｝・tanθb＝（Rg＋rw）・sinα−rw・cosθb−ΔHbz−Yb0 （2-17）
式（２−４）より、
sinβ＝（Rg＋rw）・sinα／（Rd＋rw） （2-18）
式（２−１８）を式（２−５）に代入し、
（Rg＋rw）・cosα＋（Rd＋rw）・√〔１−｛（Rg＋rw）・sinα／（Rd＋rw）｝２〕＝Lgd
（Rg＋rw）・cosα＋√〔（Rd＋rw）２−（Rg＋rw）２・sin２α〕＝Lgd
√〔（Rd＋rw）２−（Rg＋rw）２・sin２α〕＝Lgd−（Rg＋rw）・cosα
両辺を２乗し、
（Rd＋rw）２−（Rg＋rw）２・sin２α＝｛Lgd−（Rg＋rw）・cosα｝２
＝Lgd２−２・Lgd・（Rg＋rw）・cosα＋（Rg＋rw）２・cos２α
２・Lgd・（Rg＋rw）・cosα＝Lgd２＋（Rg＋rw）２−（Rd＋rw）２
cosα＝｛Lgd２＋（Rg＋rw）２−（Rd＋rw）２｝／｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝ （2-19）
＝（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）／｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝
（2-19）’
式（２−１３）、（２−１４）を式（２−１５）に代入し、
tanθb＝｛（Rg＋rw）・sinα−rw・cosθb−ΔHbz−Yb0｝／｛Xb0−（Rg＋rw）・cosα＋rw・sinθb｝
｛Xb0−（Rg＋rw）・cosα＋rw・sinθb｝・tanθb＝（Rg＋rw）・sinα−rw・cosθb−ΔHbz−Yb0 （2-17）
式（２−４）より、
sinβ＝（Rg＋rw）・sinα／（Rd＋rw） （2-18）
式（２−１８）を式（２−５）に代入し、
（Rg＋rw）・cosα＋（Rd＋rw）・√〔１−｛（Rg＋rw）・sinα／（Rd＋rw）｝２〕＝Lgd
（Rg＋rw）・cosα＋√〔（Rd＋rw）２−（Rg＋rw）２・sin２α〕＝Lgd
√〔（Rd＋rw）２−（Rg＋rw）２・sin２α〕＝Lgd−（Rg＋rw）・cosα
両辺を２乗し、
（Rd＋rw）２−（Rg＋rw）２・sin２α＝｛Lgd−（Rg＋rw）・cosα｝２
＝Lgd２−２・Lgd・（Rg＋rw）・cosα＋（Rg＋rw）２・cos２α
２・Lgd・（Rg＋rw）・cosα＝Lgd２＋（Rg＋rw）２−（Rd＋rw）２
cosα＝｛Lgd２＋（Rg＋rw）２−（Rd＋rw）２｝／｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝ （2-19）
＝（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）／｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝
（2-19）’
式（２−１９）’を式（２−１７）に代入し、
〔Xb0−（Rg＋rw）・（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）／｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝＋rw・sinθb〕・tanθb
＝（Rg＋rw）・√〔１−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）２／｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝２〕−rw・cosθb−ΔHbz−Yb0
〔Xb0−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）／（２・Lgd）＋rw・sinθb〕・tanθb
＝√〔｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝２−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）２〕／（２・Lgd）−rw・cosθb−ΔHbz−Yb0
〔（Xb0＋rw・sinθb）・２・Lgd−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）〕・tanθb＋（rw・cosθb＋ΔHbz＋Yb0）・２・Lgd
＝√〔｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝２−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）２〕
２・rw・｛Lgd・（sinθb・tanθb＋cosθb）−（Rg−Rd）・tanθb｝＋２・Lgd・（Xb0・tanθb＋ΔHbz＋Yb0）−（Lgd２＋Rg２−Rd２）・tanθb
＝√〔４・rw２・｛Lgd２−（Rg−Rd）２｝＋４・rw・｛２・Lgd２・Rg−（Rg−Rd）・（Lgd２＋Rg２−Rd２）｝＋４・Lgd２・Rg２−（Lgd２＋Rg２−Rd２）２ （2-20）
A・rw＋B＝√｛C・rw２＋D・rw＋E｝ （2-21）
〔Xb0−（Rg＋rw）・（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）／｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝＋rw・sinθb〕・tanθb
＝（Rg＋rw）・√〔１−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）２／｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝２〕−rw・cosθb−ΔHbz−Yb0
〔Xb0−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）／（２・Lgd）＋rw・sinθb〕・tanθb
＝√〔｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝２−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）２〕／（２・Lgd）−rw・cosθb−ΔHbz−Yb0
〔（Xb0＋rw・sinθb）・２・Lgd−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）〕・tanθb＋（rw・cosθb＋ΔHbz＋Yb0）・２・Lgd
＝√〔｛２・Lgd・（Rg＋rw）｝２−（Lgd２＋Rg２＋２・Rg・rw−Rd２−２・Rd・rw）２〕
２・rw・｛Lgd・（sinθb・tanθb＋cosθb）−（Rg−Rd）・tanθb｝＋２・Lgd・（Xb0・tanθb＋ΔHbz＋Yb0）−（Lgd２＋Rg２−Rd２）・tanθb
＝√〔４・rw２・｛Lgd２−（Rg−Rd）２｝＋４・rw・｛２・Lgd２・Rg−（Rg−Rd）・（Lgd２＋Rg２−Rd２）｝＋４・Lgd２・Rg２−（Lgd２＋Rg２−Rd２）２ （2-20）
A・rw＋B＝√｛C・rw２＋D・rw＋E｝ （2-21）
ここで、A＝２・｛Lgd・（sinθb・tanθb＋cosθb）−（Rg−Rd）・tanθb｝
＝２・｛Lgd／cosθb−（Rg−Rd）・tanθb｝
B＝２・Lgd・（Xb0・tanθb＋ΔHbz＋Yb0）−（Lgd２＋Rg２−Rd２）・tanθb
C＝４・｛Lgd２−（Rg−Rd）２｝
D＝４・｛２・Lgd２・Rg−（Rg−Rd）・（Lgd２＋Rg２−Rd２）｝
E＝４・Lgd２・Rg２−（Lgd２＋Rg２−Rd２）２
式（２−２１）の両辺を２乗し、
A２・rw２＋２・A・B・rw＋B２＝C・rw２＋D・rw＋E
（A２−C）・rw２＋（２・A・B−D）・rw＋B２−E＝０
rw＝〔D−２・A・B±√｛（２・A・B−D）２−４・（A２−C）・（B２−E）｝〕／｛２・（A２−C）｝ （2-22）
計算結果より符号は「−」となり、
rw＝〔D−２・A・B−√｛（２・A・B−D）２−４・（A２−C）・（B２−E）｝〕／｛２・（A２−C）｝ （2-23）
＝２・｛Lgd／cosθb−（Rg−Rd）・tanθb｝
B＝２・Lgd・（Xb0・tanθb＋ΔHbz＋Yb0）−（Lgd２＋Rg２−Rd２）・tanθb
C＝４・｛Lgd２−（Rg−Rd）２｝
D＝４・｛２・Lgd２・Rg−（Rg−Rd）・（Lgd２＋Rg２−Rd２）｝
E＝４・Lgd２・Rg２−（Lgd２＋Rg２−Rd２）２
式（２−２１）の両辺を２乗し、
A２・rw２＋２・A・B・rw＋B２＝C・rw２＋D・rw＋E
（A２−C）・rw２＋（２・A・B−D）・rw＋B２−E＝０
rw＝〔D−２・A・B±√｛（２・A・B−D）２−４・（A２−C）・（B２−E）｝〕／｛２・（A２−C）｝ （2-22）
計算結果より符号は「−」となり、
rw＝〔D−２・A・B−√｛（２・A・B−D）２−４・（A２−C）・（B２−E）｝〕／｛２・（A２−C）｝ （2-23）
式（２−２３）より、Z方向位置におけるワークＷ１の寸法（半径）が計算できる。
上記に示したように、ブレード１２の上端縁部１２ａがセンタレス研削の搬送方向上流側から下流側に向かうに従って上り傾斜状となる場合、換言すれば、ブレード１２がセンタレス研削の入口から出口に上に上がる場合、ワーク径は徐々に大きくなる（実際の研削ではありえない）が、実際はスイベルにより研削当りを調整するので、入口と出口との径差を補正した径変化、あるいは出口付近の径差変化をゼロに補正した径変化を求めることにより、研削当りを表現できる。
なお、図７において、基準径をセンタレス研削の入口側（出口側に向かってブレード１２が上に上がる方向）とした。つまり、基準ワーク径を、センタレス研削の入り口を基準位置とする研削前のワーク径とした。これに対し、研削され最終的に径が決まるセンタレス研削の出口側を基準径とする場合は、上記計算式のZを（−）数値とする。
上記に示したように、ブレード１２の上端縁部１２ａがセンタレス研削の搬送方向上流側から下流側に向かうに従って上り傾斜状となる場合、換言すれば、ブレード１２がセンタレス研削の入口から出口に上に上がる場合、ワーク径は徐々に大きくなる（実際の研削ではありえない）が、実際はスイベルにより研削当りを調整するので、入口と出口との径差を補正した径変化、あるいは出口付近の径差変化をゼロに補正した径変化を求めることにより、研削当りを表現できる。
なお、図７において、基準径をセンタレス研削の入口側（出口側に向かってブレード１２が上に上がる方向）とした。つまり、基準ワーク径を、センタレス研削の入り口を基準位置とする研削前のワーク径とした。これに対し、研削され最終的に径が決まるセンタレス研削の出口側を基準径とする場合は、上記計算式のZを（−）数値とする。
ここでセンタレス研削の出口側を基準径とする計算例を、図８に示す。
この図８に示す計算例は、以下のように計算条件が定められている。
＜計算条件＞
基準ワーク径：φ10
砥石径：φ480、砥石幅：250
ドラム径：φ290
基準ワーク芯高角：9°
ブレード頂角：30°
ブレード傾け：3/460mm
この図８に示す計算例は、以下のように計算条件が定められている。
＜計算条件＞
基準ワーク径：φ10
砥石径：φ480、砥石幅：250
ドラム径：φ290
基準ワーク芯高角：9°
ブレード頂角：30°
ブレード傾け：3/460mm
図８に示すように、センタレス研削の入口から出口にかけて、ワーク径の寸法が徐々に大きくなっている。これは、ワーク芯高が徐々に高くなるため、ワークＷ１が研削砥石１３と離れ、その結果ワーク寸法が大きくなることになる。
実際のスルーフィードセンタレス研削では、入口よりも出口の方がワーク寸法が大きいということはあり得ず、調整車ドラム１１＋ブレード１２をスイベルし研削当りを調整するので、そのスイベル調整を考慮する。
実際のスルーフィードセンタレス研削では、入口よりも出口の方がワーク寸法が大きいということはあり得ず、調整車ドラム１１＋ブレード１２をスイベルし研削当りを調整するので、そのスイベル調整を考慮する。
入口と出口のワーク寸法差がゼロになるようにスイベルした場合の寸法変化を図９に、出口０ｍｍ以上２５ｍｍ以下のワーク寸法差がゼロになるようにスイベルした場合の寸法変化を図１０に示す。
図９におけるスイベル補正ワーク寸法変化は、研削砥石入口および出口のワーク寸法差がゼロになるゼロ基準補正を行っている。この図９において、補正スイベル角度＝0.0596°であり、スイベル方向は、出口でワーク寸法が小さくなる方向に規定している。
図９におけるスイベル補正ワーク寸法変化は、研削砥石入口および出口のワーク寸法差がゼロになるゼロ基準補正を行っている。この図９において、補正スイベル角度＝0.0596°であり、スイベル方向は、出口でワーク寸法が小さくなる方向に規定している。
図１０におけるスイベル補正ワーク寸法変化は、研削砥石出口0〜-25mm位置のワーク寸法差がゼロになるゼロ基準補正を行っている。この図１０において、補正スイベル角度＝0.0633°であり、スイベル方向は、出口でワーク寸法が小さくなる方向に規定している。
図９、図１０から分かるように、ワークＷ１への研削当りは中高当りとなり、スパークアウト領域を確保することができる。
図９、図１０から分かるように、ワークＷ１への研削当りは中高当りとなり、スパークアウト領域を確保することができる。
以上説明したように、ブレード１２の上端縁部１２ａを、円すいころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って傾けた場合の研削当り、つまりワーク寸法変化への影響を解析した。
その結果、ブレード１２を傾斜させることにより、ワークＷ１への研削当りを中高当りにすることができ、研削加工におけるいわゆるスパークアウト領域ＳＡを設けることができることが分かった。例えば、そのワーク寸法変化曲線の中高量は数μｍ、調整車ドラム１１をスイベルし研削砥石出口でスパークアウトが得られる状態に調整した場合の研削砥石幅Ｈ１内のワークＷ１の寸法変化量は数十μｍであった。
その結果、ブレード１２を傾斜させることにより、ワークＷ１への研削当りを中高当りにすることができ、研削加工におけるいわゆるスパークアウト領域ＳＡを設けることができることが分かった。例えば、そのワーク寸法変化曲線の中高量は数μｍ、調整車ドラム１１をスイベルし研削砥石出口でスパークアウトが得られる状態に調整した場合の研削砥石幅Ｈ１内のワークＷ１の寸法変化量は数十μｍであった。
以上説明したセンタレス研削装置１０によると、円錐ころＷ１は、調整車ドラム１１の案内ねじ面１１ａに転接するよう調整車ドラム１１およびブレード１２で支持された状態で、調整車ドラム１１とほぼ平行な軸心回りで回転駆動される研削砥石１３によってその外周面Ｗａが研削される。特に、ブレード１２の上端縁部１２ａを、前記軸心に対し、ワークＷ１の搬送方向上流側から下流側に向かうに従って傾けたため、ワークＷ１の外周面Ｗａの寸法変化量を曲線にすることができる。その結果、前記スパークアウト領域ＳＡを設けることができ、円錐ころの真円度および面粗度を向上させることができる。
本実施形態では、ブレード１２の上端縁部１２ａを、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って上り傾斜状に傾けたため、次のような作用効果を奏する。上端縁部１２ａを下り傾斜状に傾けるよりも、研削砥石１３と円錐ころ外周面Ｗａとを角度がつかない接触状態、換言すれば片当りとならない接触状態とすることができると共に、調整車ドラム１１と円錐ころ外周面Ｗａとを角度がつかない接触状態とすることができる。したがって、好ましい研削状態を実現でき、円錐ころの加工精度の向上を図ることができる。
なお、本発明の他の実施形態として、ブレードの上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って下り傾斜状に傾けても良い。この場合、円錐ころの外周面の寸法変化量を曲線にすることができ、従来技術のものより、円錐ころの真円度および面粗度を向上させることが可能となる。
なお、本発明の他の実施形態として、ブレードの上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って下り傾斜状に傾けても良い。この場合、円錐ころの外周面の寸法変化量を曲線にすることができ、従来技術のものより、円錐ころの真円度および面粗度を向上させることが可能となる。
図６に示すように、前記ブレード１２の上端縁部１２ａの高さおよびブレード傾け量を調整可能な調整手段を設けたため、この調整手段により、ブレード１２の上端縁部１２ａを、ワークＷ１の搬送方向上流側から下流側に向かうに従って容易に傾けることができる。種々なサイズの円錐ころを、スルーフィードセンタレス研削する場合において、ブレード１２の上端縁部１２ａの高さおよびブレード傾け量を迅速に調整することができる。したがって、センタレス研削装置の稼働率を高め、円錐ころの製造コストの低減を図ることが可能となる。
また、円錐ころを研削砥石の幅方向一端から他端にわたって搬送させ前記外周面を研削する状態において、調整車ドラムの軸心を平面視内で、前記ブレード上端縁部は側面視内で、いずれか一方または両方を、前記研削砥石の軸心に対して角度をつけることにより、研削砥石の幅方向他端、即ちワークの出口側でスパークアウト領域を形成する状態で前記外周面を研削して得られる、円錐ころの外周面の寸法変化量が、この円錐ころの取代を超えないブレード傾け量としても良い。この場合、研削砥石の幅方向一端（ワークの入口側）でワークが強く当らないように調整車ドラムの軸心および前記ブレード上端縁部のいずれか一方または両方を、平面視において、前記研削砥石の軸心に対して更に角度をつける。その結果、図５に示すように、軸方向単位長さ当りの寸法変化量がゼロに近いスパークアウト領域において、軸方向単位長さ当りの寸法変化量が僅かに大きくなるが、スパークアウトに近い領域ＳＢとなり、スパークアウト領域と同様、真円度や面粗度の向上を図ることができると同時に、研削砥石幅全体が関与する研削状態が得られ、研削砥石の寿命を延ばすことができる。
１０…センタレス研削装置
１１…調整車ドラム
１１ａ…案内ねじ面
１１ｂ…鍔部
１２…ブレード
１２ａ…上端縁部
１３…研削砥石
１５…調整用ボルト
１６…ナット
ＳＡ…スパークアウト領域
Ｗ１…ワーク
Ｗａ…外周面
１１…調整車ドラム
１１ａ…案内ねじ面
１１ｂ…鍔部
１２…ブレード
１２ａ…上端縁部
１３…研削砥石
１５…調整用ボルト
１６…ナット
ＳＡ…スパークアウト領域
Ｗ１…ワーク
Ｗａ…外周面
Claims (3)
- 螺旋状に続く円すい面状の案内ねじ面を外周に有し中心軸回りに回転駆動されて円錐ころを前記案内ねじ面に転接させる回転自在な調整車ドラムと、この調整車ドラムの前記案内ねじ面に前記円錐ころが転接するように前記円錐ころを支持する板状のブレードと、前記調整車ドラムとほぼ平行な軸心回りで回転駆動され前記調整車ドラムおよびブレードで支持された円錐ころの外周面を研削する研削砥石とを備えたスルーフィードセンタレス研削装置において、
前記ブレードの上端縁部を、調整車ドラムと研削砥石との間に介在させてこの上端縁部に沿って円錐ころを支持し、
前記調整車ドラムおよび前記研削砥石の軸心に対し、前記上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って傾け、
前記円錐ころを研削砥石の幅方向一端から他端にわたって搬送させ前記外周面を研削する状態において、調整車ドラムの軸心を平面視内で、前記ブレード上端縁部は側面視内で、いずれか一方または両方を、前記研削砥石の軸心に対して角度をつけることにより、研削砥石の幅方向他端、即ちワークの出口側でスパークアウト領域を形成する状態で前記外周面を研削して得られる、円錐ころの外周面の寸法変化量が、この円錐ころの取代を超えないブレード傾け量としたセンタレス研削装置。 - 請求項１において、前記ブレードの上端縁部を、円錐ころの搬送方向上流側から下流側に向かうに従って上り傾斜状に傾けたセンタレス研削装置。
- 請求項１または請求項２において、前記ブレードの上端縁部の高さおよびブレード傾け量を調整可能な調整手段を設けたセンタレス研削装置。
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2008
- 2008-05-19 JP JP2008130316A patent/JP5268426B2/ja active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN104551883A (zh) * | 2013-10-17 | 2015-04-29 | 株式会社捷太格特 | 滚子材料的磨削方法及磨削装置 |
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