説明

ワーク内面の研削方法

【課題】汎用の内面研削盤を用いてワークの内周に楕円形や三角形等の任意形状の精度の高いプロファイルを削成することができるようにしたワーク内面の研削方法を提供することである。
【解決手段】要求される内面プロファイルと相似形状のプロファイルが外周に形成されたジグJをワークWの円筒状外径面に嵌合し、そのワークWとジグJの嵌合組立体Aを一方向に回転駆動されるドライブプレート1の吸着面で吸着支持し、嵌合組立体Aの外周が複数のシュー2a、2bにより支持される状態で嵌合組立体Aを回転する。そのワークWの内面に砥石車4を押し当て、その砥石車4を回転させる状態でワークWの径方向に移動させてワーク内面を研削する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、要求されるプロファイルをワーク内面に研削するワーク内面の研削方法に関する。
【背景技術】
【0002】
内面研削盤を用いてワーク内面を研削することは従来から普通に行なわれているが、汎用の内面研削盤を用いてワーク内周に楕円形等の特殊な形状の内面プロファイルを研削することはできない。
【0003】
このため、ワーク内周に特殊な形状の内面プロファイルを研削する場合には、特許文献1に記載されているようなコンピュータ数値制御によるCNC研削盤が一般に使用される。しかし、CNC研削盤においては極めて高価であり、設備にコストがかかり、しかも、研削砥石に無駄な動きを行なわせる必要があるため、加工に時間を要するという不都合がある。
【0004】
特許文献2乃至5には、カム研削機能を持たない旋盤あるいは研削盤に特殊な機構を付加することによってワーク内周を楕円形に研削することができるようにした加工技術が提案されているが、三角形等の楕円形以外の特殊な形状の内面プロファイルを研削することができない。
【0005】
ここで、ワークの内周に三角形等の多角形からなる非真円形状の内面プロファイルを研削する研削加工方法として、図6に示したものが従来から知られている。この研削加工方法においては、主軸の端部に取り付けられたチャック20の3つの外爪21によって円筒状ワークWを外径側から挟持し、それぞれの外爪21がワークWの外径面を一方向に押圧する作用によってワークWを三角形状に弾性変形させ、上記主軸と共に回転するワークWの内面に研削砥石22を押し付け、その内面を真円状に研削した後、外爪の外方への移動によってワークの挟持を解除するようにしている。その挟持解除によって、図7に示すように、ワークWは、自己の復元弾性により形状復元し、研削加工されていない外周面が円筒状となり、また、研削された内面が三角形となり、ワークWの内周に目的とする形状の内面プロファイルが形成されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−103193号公報
【特許文献2】特開2001−293647号公報
【特許文献3】特開2002−321102号公報
【特許文献4】特開平7−136821号公報
【特許文献5】特開平7−156006号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、図6に示す研削方法においては、研削加工後のワークWの復元弾性による形状復元によって所定の内面プロファイルとするものであるため、ワークWの肉厚が充分に薄く、数10μm〜100μm程度の弾性変形可能な範囲の非真円形状にしか対応することができない。
【0008】
また、ワークWの外周に突起物やフランジがあると、周方向の全体にわたって均等に弾性変形させることが困難となり、精度の高い内面プロファイルを得ることができない。
【0009】
この発明の課題は、厚肉ワークや、外周に突起物やフランジを有するワークであっても、汎用の内面研削盤を用いてワークの内周に楕円形や三角形等の任意形状の精度の高い内面プロファイルを研削することができるようにしたワーク内面の研削方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するために、この発明においては、ワークの円筒状外径面に、要求される内面プロファイルと相似形状のプロファイルが外周に形成されたジグを嵌合し、そのワークとジグの嵌合組立体を一方向に回転駆動されるドライブプレートの吸着面で吸着支持し、前記嵌合組立体の外周が複数のシューにより支持される状態で嵌合組立体を回転し、そのワークの内面に砥石車を押し当てて、その砥石車を回転させる状態でワークの径方向に移動させてワーク内面を研削し、そのワークの内面にジグの外周プロファイルと同一形状の面を研削する構成を採用したのである。
【0011】
上記のように構成すれば、砥石車は、ジグの外周との距離を一定にしてワークの内面を研削するため、ジグ外周のプロファイルがワークの内面に形成されることになる。
【0012】
ここで、ワークの中心をドライブプレートの回転中心に対してオフセットさせておくと、ジグの外周がシューに常に押し付けられるため、ワーク内周を安定的に研削することができる。このとき、オフセット量は、ジグの外周プロファイルの真円に対するひずみ量以上とし、具体的には数百μm乃至数mm程度とする。
【0013】
ドライブプレートに対する嵌合組立体の取付け誤差等によってワークの回転が不安定な場合、あるいは、ジグの外周プロファイルの真円に対するひずみ量が上記オフセット量より大きい場合、嵌合組立体におけるジグ外周に回転可能なクランプローラを接触し、そのクランプローラにより嵌合組立体をシューのワーク支持面に向けて押し付けるようにすると、嵌合組立体はシューのワーク支持面と常に接触する状態を保持して回転するため、ワーク内面を安定的に精度よく研削加工することができる。
【発明の効果】
【0014】
この発明においては、上記のように、要求される内面プロファイルと相似形状のプロファイルが外周に形成されたジグをワークの円筒状外径面に嵌合し、そのジグの外周が複数のシューにより支持される回転状態でワークの内面に砥石車を接触させて、ワークの内面を研削したことにより、砥石車は、ジグ外周との距離を一定にしてワーク内周を研削するため、ワークの内周にジグ外周のプロファイルと同一の内面プロファイルを形成することができ、汎用の内面研削盤を用いてワークの内周に楕円形や三角形等の任意形状の内面プロファイルを研削することができる。
【0015】
また、厚肉のワークや、不等肉厚のワークあるいは外周にフランジや突起物を有するワークであっても、ワーク内周にジグの外周プロファイルと同一形状の内面プロファイルを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】(I)は、この発明に係るワーク内面の研削加工方法を実施する研削装置の概略を示す縦断面図、(II)は、(I)の側面図
【図2】(III)は、ワーク内周に三角形状の内面プロファイルを形成する場合の加工例を示す縦断面図、(IV)は、(III)の側面図
【図3】(V)は、突起物を外周に有するワークの内周に対して三角形状の内面プロファイルを形成する場合の加工例を示す縦断面図、(VI)は、(V)の側面図
【図4】ワークの安定化支持手段の他の例を示す側面図
【図5】ワーク内面に環状溝を研削する場合の加工例を示す縦断面図
【図6】ワークの内周に三角形の内面プロファイルを形成する従来の研削加工方法を示す側面図
【図7】研削加工後のワークを示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1(I)、(II)は、内面研削盤を用いてワークWの内周にほぼ三角形のプロファイルを研削する加工例を示している。
【0018】
内面研削盤は、ワークWを吸着支持するドライブプレート1と、そのドライブプレート1に吸着支持されるワークWの外周を支持する一対のシュー2a、2bおよびワークWの内周を研削する砥石車4を有している。
【0019】
ドライブプレート1は、図示省略した主軸の先端にマグネットチャックを介して取付けられて上記主軸と共に回転し、その先端が吸着面1aとされ、その吸着面1aでワークWを吸着支持するようになっている。
【0020】
一対のシュー2a、2bのうち、一方のシュー2aはドライブプレート1の吸着面1aに吸着支持されるワークWの外周下部と対向する位置に配置され、他方のシュー2bは上記ワークWの外周背部と対向する位置に配置されている。
【0021】
ワークWの内面を楕円状に研削する場合は、その楕円状プロファイルと相似形状のプロファイルが外周に形成されたジグJを上記ワークWの円筒状外径面10に嵌合し、その嵌合組立体Aをドライブプレート1の吸着面1aで吸着支持し、嵌合組立体Aの外周が一対のシュー2a、2bのワーク支持面3で支持される状態で嵌合組立体Aを回転し、ワークWの内面に砥石車4を押し当てて、その砥石車4を回転させる状態でワークWの径方向に移動させてワークWの内面を研削する。
【0022】
ここで、砥石車4は、ワークWの回転方向と同方向に回転させると共に、その回転速度をワークWの回転速度と相違させるようにする。その砥石車4がワークWの内面を研削するとき、砥石車4はジグJの外周との距離を一定にしてワークWの内面を研削することになる。このため、ワークWの内面にはジグJの外周プロファイルと同一形状の内面プロファイルが精度よく形成されることになる。
【0023】
なお、ワークWの内面研削時に、ワークWがジグJに対して回転すると、ワークWの内面に精度の高い内面プロファイルを形成することができなくなるため、ワークWの外径面10に対するジグJの取付けを圧入等によって相対的に回転することがない強固な取付けとしておく。
【0024】
上記のように、砥石車4はジグJ外周との距離を一定にしてワークWの内面を研削するため、図2(III)、(IV)に示すように、外周プロファイルが三角形とされたジグJを用いると、ワークWの内周に三角形の内面プロファイルを形成することができる。
【0025】
また、図5に示すように、外周プロファイルが円筒状とされたジグJを採用し、外周が断面円弧状とされた砥石車4を用いると、ワークWの内周に環状溝6を形成することができ、軸受外輪の軌道溝の研削も可能である。
【0026】
このように、ジグJの外周プロファイルをワークWの内周に形成することができるため、要求される内面プロファイルと相似形状のプロファイルをジグJの外周に形成しておくことによって、周方向の曲率の変化に極端な部位がなく、シュー2a、2bによる支持とドライブプレート1による駆動でジグJがスムーズに回転する形状であれば、複雑な形状であってもワークWの内周に目的とする内面プロファイルを精度よく形成することができる。
【0027】
また、厚肉、不等肉厚のワークW、あるいは、図3に示すように、外周に突起物7やフランジを有するワークWであっても、ワークWの内周にジグ外周のプロファイルと同一形状のプロファイルを形成することができる。
【0028】
なお、ジグJの外周に対するプロファイルの形成に際し、CNC研削盤、ジグボーラー、ワイヤカット放電加工装置を採用することによって、任意な形状のプロファイルを比較的容易にかつ正確に形成することができる。
【0029】
砥石車4によるワークWの内面研削において、図1(II)に示すように、ワークWの中心Oをドライブプレート1の回転中心Oに対してオフセットさせておくと、ドライブプレート1の回転によってジグJの外周がシュー2a、2bのワーク支持面3に常に押し付けられることになり、嵌合組立体Aは安定よく回転するため、ワークWの内面を安定的に高精度に研削することができる。このとき、オフセット量δは、ジグJの外周プロファイルの真円に対するひずみ量以上とし、具体的には数百μm乃至数mm程度とする。
【0030】
ドライブプレート1に対する嵌合組立体Aの取付け誤差等によってワークWの回転が不安定な場合、あるいは、ジグJの外周プロファイルの真円に対するひずみ量が上記オフセット量δより大きい場合、図4に示すように、嵌合組立体AにおけるジグJ外周に回転可能なクランプローラ8を接触し、そのクランプローラ8により嵌合組立体をシュー2a、2bのワーク支持面3に向けて押し付ける状態でワークWの内面を研削することにより、ワークWの内面を安定よく高精度に研削加工することができる。
【0031】
ここで、図4では、軸9を中心にして揺動可能なローラアーム11の自由端部でクランプローラ8を回転自在に支持し、そのローラアーム11の長さ方向の中途に接続したシリンダ12によってクランプローラ8を介して嵌合組立体Aをシュー2a、2bのワーク支持面3に向けて押し付けるようにしているが、上記シリンダ12に代えて、スプリングによりクランプローラ8が嵌合組立体Aを押圧する方向にローラアーム11を付勢してもよい。
【0032】
なお、砥石車4の外周は、要求される内面プロファイルの断面形状に一致させるようにする。例えば、内面プロファイルの断面形状がストレート形状の場合は円筒状とし、テーパ形状の場合はテーパとする。
【符号の説明】
【0033】
W ワーク
J ジグ
A 嵌合組立体
1 ドライブプレート
2a シュー
2b シュー
3 ワーク支持面
4 砥石車
8 クランプローラ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークの円筒状外径面に、要求される内面プロファイルと相似形状のプロファイルが外周に形成されたジグを嵌合し、そのワークとジグの嵌合組立体を一方向に回転駆動されるドライブプレートの吸着面で吸着支持し、前記嵌合組立体の外周が複数のシューにより支持される状態で嵌合組立体を回転し、そのワークの内面に砥石車を押し当てて、その砥石車を回転させる状態でワークの径方向に移動させてワーク内面を研削し、そのワークの内面にジグの外周プロファイルと同一形状の面を研削するワーク内面の研削加工方法。
【請求項2】
前記ドライブプレートの回転中心に対して前記ワークの中心をオフセットし、嵌合組立体の外周がシューのワーク支持面に押し付けられる状態でワークの内面を研削する請求項1に記載のワーク内面の研削加工方法。
【請求項3】
前記嵌合組立体のジグ外周に回転可能なクランプローラを接触し、そのクランプローラにより嵌合組立体をシューのワーク支持面に向けて押し付ける状態でワークの内面を研削する請求項1に記載のワーク内面の研削加工方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−187648(P2012−187648A)
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−51037(P2011−51037)
【出願日】平成23年3月9日(2011.3.9)
【出願人】(000102692)NTN株式会社 (9,006)
【Fターム(参考)】