JP2004174627A - 切削研削方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作物を高い精度で高い能率で切削研削加工する。
【解決手段】主軸１にチャック２を装置し、主軸１の軸心方向と平行に移動するＺ軸スライド３と、主軸１の軸心方向と直角に移動するＸ軸スライド４を設けた工作機において、Ｘ軸スライド４に、切削工具ｂを固定する一方、砥石車ｇの回転軸２１を軸受すると共にその回転軸２１を回転駆動する装置３１、３２を取り付ける。主軸１を回転駆動してチャック２に保持した工作物ｗを回転する一方、Ｘ軸スライド４とＺ軸スライド３の片方又は両方を移動させて切削工具ｂと砥石車ｇを移動させる。最初に、切削工具ｂを、チャック２に保持した工作物ｗに接触させて、回転中の工作物ｗを切削加工し、次に、チャック２に保持したままの工作物ｗに回転中の砥石車ｇを接触させて、回転中の工作物ｗを研削加工する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物を切削して研削する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密な金属製機械部品を製作する場合、金属製機械部品の中間材である金属製工作物を、旋盤で切削加工し、次に、研削盤で研削加工する。旋盤において、主軸に装置したチャックに工作物を掴み、チャックから突出した工作物の端部を切削工具のバイトで切削する。その後、その工作物を旋盤から取り外し、研削盤に運ぶ。研削盤において、その工作物をチャックに保持し、チャックから突出した工作物の端部を回転中の研削工具の砥石車で研削する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、工作物を、旋盤で切削加工し、次に、研削盤で研削加工する上記のような場合、工作物を、旋盤のチャックから取り外し、研削盤に運んで、研削盤のチャックに取り付ける手間が掛る。
【０００４】
また、旋盤においては、主軸のチャックに保持されて回転する工作物は、その回転中心線を基準にして切削加工されるが、その工作物は、旋盤のチャックから取り外して研削盤のチャックに保持すると、旋盤のチャックに保持した時とは、同一に保持されず、保持された姿勢にずれが生じる。その結果、研削加工の基準は、切削加工の基準とは異なることになる。切削加工と研削加工の基準がずれると、工作物は、加工誤差が発生し、高い精度に仕上がらない。
【０００５】
このような課題を解決するため、タレット旋盤において、主軸のチャックに保持されて回転する工作物を、切削工具のバイトで切削した後、旋回可能なタレットに装着した研削工具の砥石車で研削することが考えられる。ところが、タレット旋盤において、工具装着用のタレットに砥石車とその回転駆動装置を取り付けることは困難である。回転中の工作物を、回転中の砥石車で高能率に研削加工することができない。また、複数の工具を装着するタレットは、旋回して各工具を使用位置に配置するが、使用する工具の配置位置にずれが生じることがある。使用する工具の配置位置がずれると、工作物は、加工誤差が発生し、高い精度に仕上がらない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
１）回転駆動される主軸に、工作物を保持するチャックを装置し、主軸の軸心方向と平行に移動するＺ軸スライドを設け、Ｚ軸スライドの上に、主軸の軸心方向と直角に移動するＸ軸スライドを設けた工作機において、主軸のチャックに保持した工作物を切削して研削する方法であって、
Ｘ軸スライドに、切削工具を固定する一方、砥石車の回転軸を軸受すると共にその回転軸を回転駆動する装置を取り付け、
主軸を回転駆動してチャックに保持した工作物を回転する一方、Ｘ軸スライドとＺ軸スライドの片方又は両方を移動させて切削工具と砥石車を移動させ、
最初に、切削工具を、主軸のチャックに保持した工作物に接触させて、回転中の工作物を切削工具で切削加工し、次に、主軸のチャックに保持したままの工作物に砥石車を接触させて、回転中の工作物を回転中の砥石車で研削加工することを特徴とする切削研削方法。
【０００７】
２）上記の切削研削方法において、
工作物の回転速度は、工作物の切削加工中には、その切削加工に適した回転速度にし、工作物の研削加工中には、その研削加工に適した回転速度にすることを特徴とする。
【０００８】
３）上記の切削研削方法において、
切削工具の移動速度は、工作物の切削加工中には、その切削加工に適した移動速度にし、砥石車の移動速度は、工作物の研削加工中には、その研削加工に適した移動速度にすることを特徴とする。
【０００９】
４）上記の切削研削方法において、
回転中の工作物を研削加工する回転中の砥石車は、工作物とは回転方向が逆であることを特徴とする。
【００１０】
５）回転駆動される主軸に、工作物を保持するチャックを装置し、主軸の軸心方向と平行に移動するＺ軸スライドを設け、Ｚ軸スライドの上に、主軸の軸心方向と直角に移動するＸ軸スライドを設けた工作機であって、
Ｘ軸スライドに、切削工具を取り付ける工具固定機構を設ける一方、砥石車を取り付ける回転軸の軸受を固定すると共にその回転軸を回転駆動する装置を取り付け、
Ｘ軸スライドとＺ軸スライドの片方又は両方の移動によって、主軸のチャックに保持された回転中の工作物を、工具固定機構に固定した切削工具で切削加工し、次に、回転軸に固定した回転中の砥石車で研削加工する構成にしたことを特徴とする切削研削装置。
【００１１】
【発明の効果】
主軸のチャックに保持された工作物は、切削加工された後、チャックに保持されたままの状態で研削加工される。切削加工された工作物を、チャックから取り外し、研削加工するために、再びチャックに取り付ける手間が掛らない。また、チャックに保持されて回転する工作物は、その回転中心線を基準にして切削加工と研削加工が行われる。切削加工と研削加工の基準がずれることに基づく加工誤差が発生し難い。
【００１２】
回転中の工作物は、回転中の砥石車で研削加工される。工作物と砥石車の相対速度を高くして高い能率で研削加工することができる。また、砥石車の回転軸は、Ｘ軸スライドに軸受されて定置される。Ｘ軸スライド上で旋回する工具装着用タレットは、使用されない。砥石車の位置がずれることに基づく加工誤差が発生し難い。
【００１３】
工作物を高い精度で高い能率で切削研削加工することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施形態の切削研削装置は、数値制御工作機であり、ベッド上の片端に主軸台を設け、主軸台に主軸１を横方向に水平に軸受し、主軸１を回転する駆動装置を設け、主軸１の回転速度を制御する速度制御装置を設けている。
【００１５】
主軸１の端には、図１と図２に示すように、工作物ｗを掴んで保持する三つ爪油圧チャック２を装置している。ベッド上の他端側には、主軸１の軸心方向と平行に横方向に水平移動する板形状のＺ軸スライド３を主軸１の軸心より低い位置に設け、Ｚ軸スライド３の上に、主軸１の軸心方向と直角に水平移動する板形状のＸ軸スライド４を主軸１の軸心より低い位置に設けている。Ｚ軸スライド３を水平移動する駆動装置を設け、Ｘ軸スライド４を水平移動する駆動装置を設けている。Ｚ軸スライド３の移動とＸ軸スライド４の移動を制御する移動制御装置を設けている。
【００１６】
Ｘ軸スライド４の上には、図１〜図３に示すように、切削工具のバイトｂを取り付ける工具固定機構１１を設けている。
【００１７】
工具固定機構１１は、Ｘ軸スライド４上に基体１２を固定し、基体１２の端部にコの字形縦断面の工具挿入部１３をＸ軸スライド４の移動方向に貫通して形成し、工具挿入部１３をＸ軸スライド４上からチャック２側に突出し、工具挿入部１３の上側片に複数の六角穴付きボルト１４を上から下に貫通している。バイトｂを取り付ける際、旋盤の刃物台におけるのと同様に、バイトｂのシャンクを工具挿入部１３に挿入し、各六角穴付きボルト１４をねじ込み、ボルト１４でバイトｂのシャンクを下側に押し付けて固定し、工具挿入部１３からチャック２側に突出したバイトｂの刃先を所望の位置に配置する。
【００１８】
また、Ｘ軸スライド４の上には、図１〜図３に示すように、砥石車ｇを取り付ける回転軸２１の軸受２２を固定すると共にその回転軸２１を回転する駆動装置３１、３２を取り付けている。
【００１９】
回転軸２１は、Ｘ軸スライド４上に固定した軸受２２に貫通し、Ｚ軸スライド３の移動方向に沿って配置し、先端部をＸ軸スライド４上からチャック２側に突出している。回転軸２１の先端は、図４に示すように、取付孔２３を同心に形成し、取付孔２３の周壁に六角穴付きボルト２４を径方向に貫通している。砥石車ｇは、円板形状の基板の片側面に取付軸２５を同心に固定し、基板の反対側面に、砥粒のダイヤモンド粒子を固着した平板形状の研削層２６を設けている。砥石車ｇを取り付ける際、砥石車ｇの取付軸２５を回転軸２１の取付孔２３に挿入し、六角穴付きボルト２４をねじ込み、ボルト２４で砥石車ｇの取付軸２５を押し付けて固定し、砥石車ｇの研削層２６付き基板を回転軸２１の先端からチャック２側に突出して配置する。
【００２０】
砥石車ｇの回転軸２１を回転する駆動装置は、図３に示すように、Ｘ軸スライド４の上に電動機３１を取り付け、電動機３１の回転軸と砥石車ｇの回転軸２１の基端をタイミングベルト伝動機構３２で連結している。砥石車ｇの回転軸２１の回転速度を制御する速度制御装置を設けている。
【００２１】
工作物ｗは、一端が閉鎖した円筒形状の金属製中間材であり、空気圧縮機のピストンになる鋳造品である。ピストンの頂面になる円筒体の閉鎖端面を切削加工して研削加工する。
【００２２】
この工作物ｗは、図１と図２に示すように、主軸１のチャック２に同心状に保持し、工作物ｗの閉鎖端をチャック２から突出する。Ｘ軸スライド４上の工具固定機構１１にはバイトｂを取り付け、Ｘ軸スライド４上の回転軸２１には砥石車ｇを取り付ける。
【００２３】
Ｘ軸スライド４とＺ軸スライド３は、片方又は両方を移動させて、バイトｂと砥石車ｇを、図１に示す加工サイクルの始点に移動させる。主軸１は、回転駆動して、チャック２に保持した工作物ｗを回転する。砥石車ｇの回転駆動装置３１、３２は、作動して、砥石車ｇを回転する。砥石車ｇの回転方向は、工作物ｗの回転方向とは逆である。
【００２４】
最初に、切削加工工程が行われる。工作物ｗの回転速度は、その工作物ｗの切削加工に適した回転速度にする。そして、Ｘ軸スライド４は、Ｘ軸方向に移動させて、バイトｂと砥石車ｇを、図１に示す加工サイクルの始点から、図５に示す加工サイクルの中間点に移動させる。この移動速度は、その工作物ｗの切削加工に適した速度にする。バイトｂは、刃先が工作物ｗの回転中心線と同じ高さ位置を工作物ｗの回転中心線と直角に移動し、回転中の工作物ｗの閉鎖端面に接触しつつ、その端面を通過する。工作物ｗの閉鎖端面は、バイトｂで面削りされ、工作物ｗの回転中心線と直交する平面に切削加工される。
【００２５】
次に、研削加工工程が行われる。工作物ｗの回転速度は、その工作物ｗの研削加工に適した回転速度にする。そして、Ｘ軸スライド４は、Ｘ軸方向に更に移動させて、バイトｂと砥石車ｇを、図５に示す加工サイクルの中間点から、図６に示す加工サイクルの終点に移動させる。この移動速度は、その工作物ｗの研削加工に適した速度にする。回転中の砥石車ｇは、工作物ｗと同じ高さ位置を工作物ｗの回転中心線と直角に移動し、回転中の工作物ｗの閉鎖端面に、この端面より大径の研削層２６が接触しつつ、その端面を通過する。工作物ｗの閉鎖端面は、砥石車ｇで平面研削され、工作物ｗの回転中心線と直交する研削平面に研削加工される。
【００２６】
工作物ｗは、主軸１のチャック２に保持されたままの状態、即ち、工作物ｗの回転中心線が変更されずに同一に保持された状態で、切削加工と研削加工が行われる。
【００２７】
切削加工工程と研削加工工程からなる１回の加工サイクルが終了すると、主軸１のチャック２から加工済の工作物ｗを取り外し、次の未加工の工作物ｗをチャック２に同様に取り付ける。一方、Ｘ軸スライド４とＺ軸スライド３は、片方又は両方を移動させて、バイトｂと砥石車ｇを、図６に示す加工サイクルの終点から、図１に示す加工サイクルの始点に移動させる。そして、前回の加工サイクルにおけるのと同様に、工作物ｗを、主軸１のチャック２に保持したままの状態で、切削加工と研削加工を順次行う。
【００２８】
［変形例］
１）上記の実施形態においては、工作物ｗの切削個所と研削個所は、工作物ｗの端面であるが、外周面又は内周面にする。工作物の外周面又は内周面を研削する場合、砥石車は、外周面に研削層を形成する。
【００２９】
２）上記の実施形態においては、工作物ｗの切削個所と研削個所は、工作物ｗの同一個所であるが、異なる個所にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における切削研削装置の一部省略平面図であり、同装置に工作物、バイトと砥石車が取り付けられてバイトと砥石車が加工サイクルの始点に位置する状態を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１と同様な一部省略平面図であり、同装置から工作物、バイトと砥石車が取り外された状態を示す。
【図４】同装置の砥石車の回転軸への取付部分の一部縦断側面図。
【図５】図１と同様な一部省略平面図であり、バイトと砥石車が加工サイクルの中間点に位置する状態を示す。
【図６】図１と同様な一部省略平面図であり、バイトと砥石車が加工サイクルの終点に位置する状態を示す。
【符号の説明】
１ 主軸
２ チャック
３ Ｚ軸スライド
４ Ｘ軸スライド
１１ 工具固定機構
２１ 回転軸
２２ 軸受
２６ 研削層
３１、３２ 砥石車の回転駆動装置
ｗ 工作物
ｂ バイト、切削工具
ｇ 砥石車、研削工具

Claims (5)

1. 回転駆動される主軸に、工作物を保持するチャックを装置し、主軸の軸心方向と平行に移動するＺ軸スライドを設け、Ｚ軸スライドの上に、主軸の軸心方向と直角に移動するＸ軸スライドを設けた工作機において、主軸のチャックに保持した工作物を切削して研削する方法であって、
   Ｘ軸スライドに、切削工具を固定する一方、砥石車の回転軸を軸受すると共にその回転軸を回転駆動する装置を取り付け、
   主軸を回転駆動してチャックに保持した工作物を回転する一方、Ｘ軸スライドとＺ軸スライドの片方又は両方を移動させて切削工具と砥石車を移動させ、
   最初に、切削工具を、主軸のチャックに保持した工作物に接触させて、回転中の工作物を切削工具で切削加工し、次に、主軸のチャックに保持したままの工作物に砥石車を接触させて、回転中の工作物を回転中の砥石車で研削加工することを特徴とする切削研削方法。
2. 工作物の回転速度は、工作物の切削加工中には、その切削加工に適した回転速度にし、工作物の研削加工中には、その研削加工に適した回転速度にすることを特徴とする請求項１に記載の切削研削方法。
3. 切削工具の移動速度は、工作物の切削加工中には、その切削加工に適した移動速度にし、砥石車の移動速度は、工作物の研削加工中には、その研削加工に適した移動速度にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削研削方法。
4. 回転中の工作物を研削加工する回転中の砥石車は、工作物とは回転方向が逆であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の切削研削方法。
5. 回転駆動される主軸に、工作物を保持するチャックを装置し、主軸の軸心方向と平行に移動するＺ軸スライドを設け、Ｚ軸スライドの上に、主軸の軸心方向と直角に移動するＸ軸スライドを設けた工作機であって、
   Ｘ軸スライドに、切削工具を取り付ける工具固定機構を設ける一方、砥石車を取り付ける回転軸の軸受を固定すると共にその回転軸を回転駆動する装置を取り付け、
   Ｘ軸スライドとＺ軸スライドの片方又は両方の移動によって、主軸のチャックに保持された回転中の工作物を、工具固定機構に固定した切削工具で切削加工し、次に、回転軸に固定した回転中の砥石車で研削加工する構成にしたことを特徴とする切削研削装置。

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