JP5352247B2

JP5352247B2 - 研削加工装置

Info

Publication number: JP5352247B2
Application number: JP2009003905A
Authority: JP
Inventors: 秀和平野; 善之内藤
Original assignee: NTN Corp; Okuma Corp
Current assignee: NTN Corp; Okuma Corp
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: JP2010158757A

Description

本発明は、砥石によってワークの研削加工を行うための研削加工装置に関するものである。

ワークの円筒外周面を研磨する従来からの研削加工装置には、加工装置の主軸回転を伝える目的で、ワークに取り付けるケレと呼ばれる回し金が用いられている。このケレは、ワークの突出部分にネジ止め固定するため、ワーク突出部分の外周面には、ネジ止めによる傷等が出来るという不具合がある。また、突出部分がほとんど無いようなワークの場合は、当該ワークに対してケレを取り付けることができないという不具合もある。
そこで、特許文献１では、円柱状ワークを両センタで支持し、ケレの磁力で回転力を伝達する研削加工装置を開示している。すなわち、この研削加工装置は、ワークのフランジ部分の端面に対して、ケレに設けた環状端面を同軸状態で当接させ、この環状端面に配置された磁石の磁力によってワークとケレとを固定するものである。

特開２００２−１０３２１７号公報

しかしながら、特許文献１の研削加工装置では、ワークに対する回転駆動力を磁石のみで与えるため、回転させるとワークとケレとが滑りやすく、その結果、ワークにおける加工の砥石幅を広く取れなかったり、加工によるワークの切込み量を得られなかったりする問題がある。
さらに、ワークをケレに固定する際に、ワーク端面においては長手方向における加工回転中心が決められないため、ワーク軸中心とズレてしまい、ワーク加工端面基準での形状精度が得られないという問題もある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ワークの研削加工端面を基準とした外径研削加工を可能とした研削加工装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、軸状のワークを一方の端面から支持する主軸センタと、前記ワークを磁力によって吸着する電磁チャックとを有する主軸ワーク支持体と、前記ワークを他方の端面から支持する心押台センタを有する心押ワーク支持体とを備えて、端面が研削加工仕上げされた前記ワークを研削加工する装置であって、先端面が開口した円筒形を有する前記電磁チャックの端部に、前記ワークの端面と平行な先端面を有する端面部材を設けると共に、その端面部材の中心に、前記電磁チャックの中央穴に収容される前記主軸センタを前記端面部材から出没可能且つ付勢手段によって前記端面部材からの突出位置へ付勢して設け、前記ワークの支持の際には、前記心押ワーク支持体を前記主軸ワーク支持体側へ移動させて、前記ワークの両端面を前記主軸センタと前記心押台センタとで支持させると共に、前記ワークにおける前記主軸ワーク支持体側の端面を前記端面部材の先端面に圧接させ、前記電磁チャックによって前記ワークを前記主軸ワーク支持体に吸着させて、前記両センタの前記ワークの支持による摩擦力と、前記ワーク端面の前記端面部材への圧接による摩擦力と、前記電磁チャックによる磁力吸着力との合力によって前記ワークを芯出し固定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記主軸センタ及び前記心押台センタの先端を夫々先細りのテーパ状とする一方、前記ワークの両端面に、対向する前記先端が嵌合するテーパ状のセンタ穴を夫々設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記端面部材を、前記主軸ワーク支持体に対して着脱可能に設けられ、前記ワーク端面に当接する先端面が環状となる筒状体としたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電磁チャックによる磁力吸着力だけでは回転できなかった軸状ワークに対しても、両軸センタによる支持と、端面部材による圧接とを組み合わせることにより、ワークへの摩擦力の追加によって回転加工できるようになる。
また、請求項２に記載の発明によれば、先細りのテーパ状に形成された主軸センタ及び心押台センタが、ワークに設けられたセンタ穴へ夫々嵌合することで、ワーク軸中心と加工回転中心を同心とすることが容易に行える。したがって、ワークの研削加工された端面を基準面として、外径同軸度と形状精度とを得られる研削加工が行える。
さらに、請求項３に記載の発明によれば、ワークに当接する端面部材の突設面を環状に形成することによって、ワークに対する摩擦力を最も大きくすることができる。また、その外径がワークの外径より小さい端面部材を用いることで、砥石がワークの端までアクセス可能となり、ワークの外径全幅を研削加工することができる。

研削加工を行う前の研削加工装置の状態を示した説明図である。フローティングユニットの拡大図である。 (ａ）及び（ｂ）は、端面プレートを示す正面図及び左側面図である。本発明のセンタ支持の一実施形態を概念的に示し、(ａ）はセンタ孔にセンタを取り付ける前、(ｂ)は両センタによって支持された状態、（ｃ）はワークの端面を環端面プレートに圧接させた状態を示している。

以下、本発明に係る実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１は、両軸センタを備えた研削加工装置を示した図である。図２は、図１の主軸ワーク支持体を拡大した図である。また、図３は、端面部材の正面図と左側面図であり、図４は、端面部材にワークが接地する際の動作内容を示した説明図である。

図１において、円柱状のワーク６の端面６Ａにはセンタ孔６ａが設けられ、端面６Ｂにはセンタ孔６ｂが設けられている。また、主軸１は、前後を軸受け８ａ、８ａ・・により主軸台８に回転自在に支持され、図示されていない主軸ロータが装着固定され、回転駆動される。さらに、主軸１の先端部には、電磁チャック２が設けられている。
電磁チャック２は、先端面が開口した円筒形をしており、その電磁チャック２の先端部２ａには着脱可能な端面プレート（端面部材）３が設けられている。図１〜図３に示すように、端面プレート３の本体は、電磁チャック２の先端部２ａの略半分幅の円筒から成り、その基端面は全面開口し、その先端面は中央が円形に開口している。また、端面プレート３は、その先端面から同軸方向に突出した環状突設部３ａを有しており、その環状突設部３ａの端面３ｂは、ワーク６の端面６Ａと密接させるために、平面に形成されている。

さらに、電磁チャック２には、フローティングセンタ（主軸センタ）４の押さえ筒１０が取り付けられている。図２に示すように、押さえ筒１０は、基端面が全面開口し、先端面の中央に円形の開口部を有した略円筒形状の部材で、先端部の外側には、電磁チャックの先端部２ａに係合するフランジ部１０ａが周設されている。
また、電磁チャック２の内部には、後端部を大径のフランジ部４ｂとしたフローティングセンタ４が、端面プレート３から出没可能に収容されており、フローティングセンタ４と電磁チャック２底部との間には付勢バネ（付勢手段）１３が設けられて、フローティングセンタ４を前方へ付勢している。但し、押さえ筒１０の前壁部１０ｂが、フローティングセンタ４のフランジ部４ｂへ係合することによって、フローティングセンタ４は、先端が端面プレート３から突出する前進位置で、突出が規制されている。
そしてフローティングセンタ４は、その先端円錐面４ａがワーク６の端面６Ａ側のセンタ孔６ａと係合して、ワーク６を支持するようになっている。これら、電磁チャック２、押さえ筒１０、端面プレート３，及びフローティングセンタ４によって、フローティングユニット（主軸ワーク支持体）１２が構成されている。

また、心押台センタ５は、回転心押軸７に挿入されて取り付けられ、軸受け７ａ、７ａ・・によって回転自在に支持されている。この心押台センタ５の先端部５ａは、上記ワーク６の端面６Ｂ側のセンタ孔６ｂと係合して、ワーク６を支持するようになっている。これら心押台センタ５と回転心押軸７とに、心押台９を加えて、心押ユニット（心押ワーク支持体）１６が構成されている。
そして、主軸ロータ、主軸１、フローティングセンタ４、心押台センタ５、及び回転心押軸７は同一軸線上に配置されている。

このような研削加工装置１５を用いてワーク６の研削加工をおこなう過程を、図１及び図４を用い、以下に説明する。

まず、図４(ａ）に示すように、ワーク６のセンタ孔６ａをフローティングセンタ４の先端部４ａにのぞませ、その後、心押台センタ５を軸線方向に移動させる。そして図４（ｂ）に示すように、ワーク６が、心押台センタ５とフローティングセンタ４との両センタ４，５で支持された後、両センタ４，５による支持力によってワーク軸中心が加工回転軸中心へセンタリングされていく。両センタ４，５によってワーク６のセンタ中心が保たれた状態で、心押台センタ５がさらに前進すると、図４（ｃ）に示すように、ワーク６の端面６Ａがプレート３の環状突設部３ａの端面３ｂに圧接する。また、ワーク６は電磁チャック２によって磁力吸着される。

ワーク６には、フローティングセンタ４及び心押台センタ５の付勢力によって、それぞれの対応するセンタ孔６ａ、６ｂとの間に押圧による摩擦が生じている。それに加えて、環状突設部３ａがワーク端面６Ａに圧接しているので、これら部材間にも摩擦が生じている。すなわち、これら２つの摩擦力と、さらに電磁チャック２による磁力吸着力とにより、ワーク６は強固に把持されている。
この状態で、主軸モータの回転駆動力をフローティングセンタ４を介してワーク６に伝えることで、ワーク６は回転させられる。そして回転する砥石の円筒研削面を、この回転するワーク６の円筒面に当てながら半径方向に切り込んで、研削加工が行われる。

(実施例の効果）
上述した研削加工装置１５によれば、電磁チャック２による磁力吸着力だけでは回転できなかったワーク６に対しても、両センタ４，５のワーク６の支持による摩擦力や、ワーク６端面の端面プレート３への圧接による摩擦力の追加によって、回転加工することができる。
また、電磁チャック２にフローティングセンタ４を組み合わせることにより、ワーク軸中心と加工回転中心とを同心とすることが容易に行える。したがって、ワーク６の研削加工された端面を基準面として、外径同軸度及び形状精度を得た研削加工が行える。
さらに、上述した研削加工装置１５によれば、ワーク６に当接する環状突設部３ａの突設面３ｂを、環状に形成することによって、ワーク６との間に生じる摩擦力を最も大きくすることができる。

そして、環状突設部３ａの外径がワーク６の外径より小さな端面プレート３を選択することで、砥石がワーク６の端までアクセス可能となり、ワーク６の外径全幅を研削加工することができる。また、端面プレート３は、加工するワーク６の大きさを変える度に、選択、変更することが可能であり、使い勝手がいい。
さらに、上述した研削加工装置１５は、加工作業時には、両センタ４，５による支持、環状突設部３ａによる圧接、及び電磁チャック２による磁力により、ワーク６と一体化せずに使用できるので、加工作業の前後で、取り付け及び取り外しの作業をする必要がなく、ラインで使用する場合、効率がよいという利点がある。

(変更例）
本実施例において、端面プレート３は完全な環形状を採用しているが、必ずしも完全な環形である必要はなく、切れ目等が入っていてもよい。しかしながら、可能な限り接地面積を大きくした方が、ワーク６との間に生じる摩擦力をより大きくすることができる。
また、本発明の実施例においては、両センタ４，５で支持し、一方のセンタ４で回転駆動し、他方のセンタ５はワーク６を固定した状態で研削加工しているが、両センタ４，５で支持し、両センタ４，５を同期回転させて、ワーク６を回転駆動させることも可能である。この場合、研削中に砥石からの負荷がワーク６に加わっても、両センタ４，５及びワーク６が一体に回転しているので、両センタ４，５とワーク６とのスリップが起こりにくくなる。

２・・電磁チャック、３・・端面プレート、４・・フローティングセンタ、５・・心押台センタ、６・・ワーク、１２・・フローティングユニット、１５・・研削加工装置、１６・・心押ユニット。

Claims

軸状のワークを一方の端面から支持する主軸センタと、前記ワークを磁力によって吸着する電磁チャックとを有する主軸ワーク支持体と、
前記ワークを他方の端面から支持する心押台センタを有する心押ワーク支持体と
を備えて、端面が研削加工仕上げされた前記ワークを研削加工する装置であって、
先端面が開口した円筒形を有する前記電磁チャックの端部に、前記ワークの端面と平行な先端面を有する端面部材を設けると共に、その端面部材の中心に、前記電磁チャックの中央穴に収容される前記主軸センタを前記端面部材から出没可能且つ付勢手段によって前記端面部材からの突出位置へ付勢して設け、
前記ワークの支持の際には、前記心押ワーク支持体を前記主軸ワーク支持体側へ移動させて、前記ワークの両端面を前記主軸センタと前記心押台センタとで支持させると共に、前記ワークにおける前記主軸ワーク支持体側の端面を前記端面部材の先端面に圧接させ、前記電磁チャックによって前記ワークを前記主軸ワーク支持体に吸着させて、前記両センタの前記ワークの支持による摩擦力と、前記ワーク端面の前記端面部材への圧接による摩擦力と、前記電磁チャックによる磁力吸着力との合力によって前記ワークを芯出し固定することを特徴とする研削加工装置。
前記主軸センタ及び前記心押台センタの先端を夫々先細りのテーパ状とする一方、前記ワークの両端面に、対向する前記先端が嵌合するテーパ状のセンタ穴を夫々設けたことを特徴とする請求項１に記載の研削加工装置。
前記端面部材を、前記主軸ワーク支持体に対して着脱可能に設けられ、前記ワーク端面に当接する先端面が環状となる筒状体としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の研削加工装置。