JP5010421B2 - 工作物外径面および平面のセンタレス研削方法およびセンタレス研削装置 - Google Patents

Description

この発明は、工作物外径面および平面のセンタレス研削方法およびセンタレス研削装置に関し、さらに詳細には、１台のセンタレス研削盤により、工作物の円筒外径面と端面等の平面を研削加工するセンタレス研削技術に関する。

例えば図１０に示すような円筒状の工作物（以下ワークと称する。）Ｗの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂを研削する場合、従来は、図１１に示されるように、２台の研削盤を用いて２工程で行うことが一般であった。

すなわち、この研削方法は、まず、図１１（ａ）に示すように、センタレス研削盤により、ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削加工するとともに、続いて、図１１（ｂ）に示すように、端面研削盤により、ワークＷの端面を研削加工する。

しかしながら、このようにセンタレス研削盤と端面研削盤という２台の研削盤を用いた研削方法では、装置設備がコスト高となり、装置設置スペースも大きく必要とし、また２台の研削盤による２工程の研削工程を必要とするため、ワークＷの組替え作業も必要で研削時間も長くて、研削作業効率が悪かった。

この点に関して、特許文献１に開示されるように、略円筒状のワークＷの円筒外径面Ｗａと端面Ｗｂを一台のセンタレス研削盤で研削する技術も提案されているが、このセンタレス研削盤は、図１２に示すように、図１１（ａ）および（ｂ）に示す従来の２台の研削盤の構成、つまりワークＷの円筒外径面Ｗａを研削加工するセンタレス研削盤の基本構成（砥石車ａ、調整車ｂおよびブレード（図示省略）等）と、ワークＷの端面を研削加工する端面研削盤の基本構成（カップ型砥石車ｃ等）を装置ベッドｄ上に単純に組み合わせて構成したものである。

このような構成においては、図１１に示すように２台の研削盤を用いる場合に比較すれば、ワークＷの組替え作業が不要で、研削作業効率が向上するなどの改善は期待されるものの、２台の研削盤を組み合わせた特殊な構成であることから、やはり装置設備がコスト高となり、装置設置スペースも比較的大きく必要とするなど、さらなる改良の余地があった。
特開２００３−３００１３３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、円筒ワークの円筒外径面と端面等の平面を、１台のセンタレス研削装置により連続した２工程で研削加工することができるセンタレス研削技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のセンタレス研削方法は、ワークの円筒外径面とこの円筒外径面の軸線に直交する平面をセンタレス研削するものであって、円筒砥石面とこの円筒砥石面に対して交差する交差砥石面とを有する砥石車を用いて、まず、上記ワークを強制回転支持して、上記砥石車の円筒砥石面によりワークの円筒外径面をセンタレス研削し、続いて、上記ワークをセンタレスで固定支持して、上記砥石車の交差砥石面により、このワークの平面を研削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、以下の構成が採用される。
（１）上記砥石車の交差砥石面により上記ワークの平面を研削するに際して、上記砥石車を上記ワークの軸線に対して直交する方向へ切り込んで、上記交差砥石面の外周縁により上記ワークを切断するようにして上記平面を形成する。

（２）上記ワークを載置支持する支持面が断面Ｖ字形状の傾斜２平面からなるブレードを使用し、上記砥石車の円筒砥石面により上記ワークの円筒外径面をセンタレス研削するに際して、上記ブレードの傾斜２平面の一方の傾斜平面をワーク支持面として使用し、上記砥石車の交差砥石面により上記ワークの平面を研削するに際して、上記ブレードの傾斜２平面をワーク支持面として使用する。

（３）上記砥石車の交差砥石面により上記ワークの平面を研削するに際して、上記ワークを上記ブレードの傾斜２平面で下側から位置決め支持するとともに、上記ワークを上記ブレードの傾斜２平面に押し付けて固定支持する。

（４）上記ワークが一部に鍔部を有する形状のワークであり、少なくとも上記砥石車の交差砥石面により上記ワークの平面を研削するに際して、上記ワークの鍔部をワークの軸方向位置を設定する位置決め部材として利用する。

また、本発明のセンタレス研削装置は、上記センタレス研削方法を実施するのに適した装置であって、上記ワーク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と平面を研削する砥石車と、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、上記ブレードに対して上記ワークを押し付け支持するクランプ手段と、上記調整車、砥石車、位置決め手段およびクランプ手段を相互に連動して制御する制御手段とを備えてなり、上記砥石車は、上記ワークの円筒外径面を研削する円筒砥石面と、この円筒砥石面に対して交差し、上記ワークの平面を研削する交差砥石面とを有し、上記制御手段により、上記調整車、砥石車、位置決め手段およびクランプ手段が相互に連動して制御されて、上述したセンタレス研削方法が実行される構成とされている。

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記砥石車の交差砥石面は、上記ワークの円筒外径面の軸線に直交する平坦面からなる。

（２）上記砥石車の交差砥石面は、上記ワークの円筒外径面の軸線に所定のテーパをもって傾斜するテーパ面からなる。

（３）上記砥石車の交差砥石面は、上記ワークの円筒外径面よりも大径の幅狭フランジの平坦面からなる。

（４）上記ブレードの支持面が断面Ｖ字形状の傾斜２平面から構成され、上記砥石車の交差砥石面により上記ワークの平面を研削するに際して、上記ブレードの傾斜２平面により上記ワークを下側から位置決め支持するとともに、上記クランプ手段により上記ワークを上記ブレードの傾斜２平面に押し付けて固定支持するように構成される。

本発明のセンタレス研削技術は、本発明者による種々の試験研究の成果として生まれた。すなわち、本発明者は、研削対象となる円筒ワークの円筒外径面と端面等の平面について研削加工するに際して、上述した問題点を解消するための有効な手段として、まず、従来周知の一般的な基本構成を備えたセンタレス研削装置で、いかに効率良く研削加工することができるかという点に着目して、その主たる構成要素である砥石車の形状構成を工夫することにより、種々の研究・実験を繰り返した。

具体的には、研削対象となるワークの２種類の面（円筒外径面と端面）に対して、円筒砥石面とこの円筒砥石面に対して交差する交差砥石面とを有する砥石車を用いて、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すようなセンタレス研削方法を試みてみた。

（ａ）図１３（ａ）に示すように、ワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂの最終仕上げ形状に対応したプロフィールの砥石面ｍ、ｎを有する砥石車ｇを用いて、アンギュラセンタレス研削により、これら両面Ｗａ、Ｗｂを同時に研削する。

（ｂ）図１３（ｂ）に示すように、円筒砥石面ｏとこの円筒砥石面ｏに対して直交する平坦砥石面ｐを有する砥石車ｇを用いて、調整車ｒによる推力によって、ワークＷを平坦砥石面ｐ方向へ送りながらセンタレス研削（いわゆる吸込みセンタレス研削）して、ワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂを同時に研削する。

（ｃ）図１３（ｃ）に示すように、上記（ｂ）の場合と同様の砥石車ｇを用いて、押込み手段ｓによる推力によって、ワークＷを平坦砥石面ｐ方向へ送りながらセンタレス研削（いわゆるプッシュスルーセンタレス研削）して、ワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂを同時に研削する。

しかしながら、これらいずれのセンタレス研削方法においても以下のような問題が生じて完全ではなかった。

（ｉ）上記（ａ）〜（ｃ）のように、ワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂを同時に研削すると、先端面Ｗｂ研削時の振動が円筒外径面Ｗａの研削に悪影響を及ぼし、高精度な円筒外径面の研削結果が得られない。

（ii）上記（ａ）〜（ｃ）のように、ワークＷの先端面Ｗｂの研削は、砥石車ｇの平坦砥石面ｎまたはｐの全面を使用するため、ワークＷの先端面Ｗｂとの接触面積が大きくて、研削焼けが発生し易く、研削能率も悪い。

（iii）上記（ａ）のアンギュラセンタレス研削では、上記のごとく円筒外径面Ｗａの研削中に先端面Ｗｂを同時研削することが必須であり、このような研削条件の制約から、外径面Ｗａの取代に対して先端面Ｗｂの取代を小さくする必要があり、しかも、許容される先端面Ｗｂの取代と外径面Ｗａの取代の比には限界があって、その適用範囲が非常に狭い。例えば、アンギュラ角が１５°の場合には、先端面Ｗｂの取代：外径Ｗａの取代＝１：４であり、またアンギュラ角が４５°の場合にも、先端面Ｗｂの取代：外径Ｗａの取代＝１：１が限度である。

（iv）上記（ｂ）の吸込みセンタレス研削では、調整車ｒによる推力が小さく、先端面Ｗｂはほとんど研削できない。

（ｖ）上記（ｃ）のプッシュスルーセンタレス研削では、上述したように砥石車ｇの平坦砥石面ｐとワークＷの先端面Ｗｂとの接触面積が大きいため、研削焼けが早期に発生して、先端面Ｗｂはほとんど研削できない。

（iv）上記（ａ）〜（ｃ）のいずれのセンタレス研削でも、図１０におけるワークＷの寸法ｌ₁を正確に得ることができる保証はない。

そして、これらの研究・実験の結果、新たに判明した問題点についての考察を踏まえて、さらなる本発明者による試行錯誤の後、本発明が完成されるに至ったのである。

すなわち、本発明によれば、円筒砥石面とこの円筒砥石面に対して交差する交差砥石面とを有する砥石車を用いて、まず、上記ワークを強制回転支持して、上記砥石車の円筒砥石面によりワークの円筒外径面をセンタレス研削し、続いて、上記ワークをセンタレスで固定支持して、上記砥石車の交差砥石面により、このワークの平面を研削するようにしたから、以下に列挙するような効果が得られる。

（１）円筒ワークの円筒外径面と端面等の平面を、１台のセンタレス研削装置により連続した２工程で研削加工することができ、ワークの組替え作業も不要で研削時間も短縮できて、研削作業効率が良い。

（２）円筒外径面の研削に連続して端面等の平面を研削することにより、端面等の平面研削時の振動が円筒外径面の研削に影響することがなく、精度の高い円筒外径面研削を確保することができる。

（３）円筒外径面の研削に連続して端面等の平面を研削することにより、アンギュラセンタレス研削におけるようなワークの端面の取代と円筒外径面の取代の比に制約を受けることがなく、外径面の取代に対して先端面の取代を小さくする必要もなく、その適用範囲は非常に広い。

（４）また、上記砥石車の交差砥石面により上記ワークの端面等の平面を研削するに際して、上記砥石車を上記ワークの軸線に対して直交する方向へ切り込んで、上記交差砥石面の外周縁によってワークを切断するようにして上記平面を形成することにより、交差砥石面全面を使用する場合に比べて、ワークとの接触面積が非常に小さく研削焼けが発生し難く、切れ味も良好で短時間で大きな取代を取ることが可能で、研削能率が大幅に向上する。

さらに、本発明のセンタレス研削装置にあっては、上記（１）〜（４）の効果が有効に発揮され得るとともに、その基本構成が、従来公知の一般的なセンタレス研削装置と同様とすることも可能で、新たな装置構造の研究開発に要する労力等も少なく、また装置設備のコスト低減化も可能で、装置設置スペースも小さくて済む。

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。

実施形態１
本発明に係るセンタレス研削装置が図１〜図４に示されており、この研削装置は、具体的には図１０に示すような一部に鍔部（環状フランジ）ＷＡを有する円筒状のワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂをセンタレス研削するのに適したものである。

図示のセンタレス研削装置は、砥石車１、調整車２、ブレード３、位置決め装置（位置決め手段）４、クランプ装置（クランプ手段）５、および制御装置（制御手段）６を主要部として備えてなる。

砥石車１は、図３および図４に示すように、ワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂにそれぞれ異なる砥石面により研削加工を施すもので、具体的には、その砥石面１０が、ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削する円筒砥石面１０ａと先端面Ｗｂを研削する交差砥石面１０ｂとを有する。

図示の実施形態の砥石車１は、図２に示すように、小径の円筒砥石１Ａと大径の円筒砥石１Ｂが一体形成された段付砥石車の外観形状を呈し、小径の円筒砥石１Ａの外径面が上記円筒砥石面１０ａを形成するとともに、両円筒砥石１Ａ、１Ｂの境界段部の砥石面が上記交差砥石面１０ｂを形成している。

なお、小径の円筒砥石１Ａと大径の円筒砥石１Ｂからなる砥石車１は、図示の実施形態のような一体物でなくても、それぞれ別個独立して形成された小径の円筒砥石１Ａと大径の円筒砥石１Ｂとが組み合わせ形成されてもよい。

上記円筒砥石面１０ａは、具体的には、少なくとも研削対象であるワークＷの円筒外径面Ｗａの長さ寸法ｌ₀よりも大きな幅寸法Ｌを有し、図示の実施形態においては、円筒砥石面１０ａの幅寸法Ｌは、円筒外径面Ｗａの幅寸法ｌ₀よりも大きくかつ先端面Ｗｂと鍔部ＷＡとの距離寸法ｌ₁よりも小さく設定されている。

特に、円筒砥石面１０ａの幅寸法ＬがワークＷの上記距離寸法ｌ₁よりも小さく設定されているのは、幅寸法Ｌが上記距離寸法ｌ₁よりも大きく設定されると、交差砥石面１０ｂによりワークＷの先端面Ｗｂを研削する際に、鍔部ＷＡと砥石車１との干渉が生じるからである。この点に関しては、次に述べる交差砥石面１０ｂの径方向幅寸法Ｄを極端に大きくすることで解決することができるが、後述する理由により、上記のごとく円筒砥石面１０ａの幅寸法ＬがワークＷの上記距離寸法ｌ₁よりも小さく設定されることで対処している。

上記交差砥石面１０ｂは、具体的には、上記円筒砥石面１０ａに対して交差する環状平坦面とされ、図示の実施形態においては、交差砥石面１０ｂは、上記円筒砥石面１０ａの軸線Ｘ₁₀に直交、つまりワークＷの軸線Ｘ_Wに直交する環状平坦面とされている。

また、この交差砥石面１０ｂの径方向幅寸法Ｄは、少なくとも研削対象であるワークＷの先端面Ｗｂの半径寸法、より厳密にはワークＷの円筒外径面Ｗａの半径寸法ｒ₀よりも大きく設定されており、図示の実施形態においては、交差砥石面１０ｂの径方向幅寸法Ｄは、ワークＷの円筒外径面Ｗａの径寸法ｄ₀（＝ｒ₀×２）よりも大きく設定されている。

なお、上述したように、上記交差砥石面１０ｂの径方向幅寸法Ｄを極端に大きく設定して、交差砥石面１０ｂによりワークＷの先端面Ｗｂを研削する際における、鍔部ＷＡと砥石車１との干渉を防止する構成とすることも可能であるが、反面、このように交差砥石面１０ｂの径方向幅寸法Ｄを極端に大きく設定すると、後述するワークＷの円筒外径面Ｗａの研削工程からワークＷの先端面Ｗｂの研削工程への移行する際の、砥石車１の移動ストローク特に図４（ａ）における移動軌跡Ｚ₁における移動ストロークが大きくなって、サイクルタイムが長くなってしまう。このような事情から、上記交差砥石面１０ｂの径方向幅寸法Ｄを極端に大きく設定することは望ましくない。

上記砥石車１は従来公知の一般的基本構造を備えており、つまり、砥石車１は、砥石軸１１に取外し可能に取付け固定され、この砥石軸１１が砥石車台１２に回転可能に軸承されるとともに、図示しない動力伝導ベルトや歯車機構を介して駆動モータ等の駆動源に連係され、この駆動源が制御装置６に電気的に接続されている。

また、砥石車１は、直交する２軸方向、つまり図１において、切込み方向Ａに平行なＭ軸方向と送り方向Ｂに平行なＮ軸方向へ移動可能とされている。

すなわち、上記砥石車台１２は、可動台１４上に砥石車１の砥石軸１１の軸線Ｘ₁₁つまり円筒砥石面１０ａの軸線Ｘ₁₀と平行するＮ軸方向へ移動可能に装着されている。具体的には、この砥石車台１２の基部スライド１２ａ、１２ａは、上記可動台１４のスライドレール１４ａ、１４ａに沿ってＮ軸方向へ移動可能とされるとともに、図外の移動手段に連係されている。この移動手段は、具体的には図示しないが、後述する可動台１４の移動手段１６と実質的に同様である。

また、上記可動台１４は、上記砥石軸１１の軸線Ｘ₁₁と直交するＭ軸方向へ移動可能に装着されている。つまり、この可動台１４の基部スライド１４ｂ、１４ｂが、装置ベッド（図示省略）上に設けられたスライドレール１５、１５に沿ってＭ軸方向へ移動可能とされるとともに、この装置ベッド上に配設された移動手段１６に連係されている。この移動手段１６は具体的にはサーボモータ１６ａとボールねじ１６ｂからなり、サーボモータ１６ａが制御装置６に電気的に接続されている。

そして、砥石車１は、後述するように、駆動回転されながら、ワークＷの形状寸法に対応して、ワークＷに対する切込み動作（Ｍ軸方向）と、ワークＷの円筒外径面Ｗａおよび先端面Ｗｂに対する円筒砥石面１０ａおよび交差砥石面１０ｂの使用砥石面を変更する際の移動動作（Ｍ軸方向およびＮ軸方向）を行う。

調整車２は、図３に示すように、ワークＷの円筒外径面Ｗａの研削加工時にこの円筒外径面Ｗａを回転支持するもので、円筒面からなる回転支持面２ａを備え、具体的には、少なくとも回転支持対象であるワークＷの円筒外径面Ｗａの幅寸法ｌ₀よりも大きな幅寸法の回転支持面２ａとされている（図２参照）。

なお、調整車２の回転支持面２ａの幅寸法は、必ずしもワークＷの円筒外径面Ｗａの幅寸法ｌ₀よりも大きくなくてもよいが、図示のようにワークＷの円筒外径面Ｗａの幅寸法ｌ₀よりも大きいと、ワークＷの円筒外径面Ｗａをしっかりと支えることで加工精度が向上する。一方、調整車２の回転支持面２ａの幅寸法があまり大きいと、調整車２と砥石車１が干渉することになるので、調整車２の回転支持面２ａは、このような干渉の生じない範囲に設定されることが望ましい。

調整車２は従来公知の一般的基本構造を備えており、つまり、調整車２は、調整車軸２０に取外し可能に取付け固定され、この調整車軸２０が調整車台２１上に回転可能に軸承されるとともに、図示しない動力伝導ベルトや歯車機構を介して駆動モータ等の駆動源に駆動連結され、この駆動源が上記制御装置６に電気的に接続されている。

また、上記調整車２の配置構成は、後述するように、ワークＷの回転支持によりこのワークＷに生じる推力がワークＷの送り方向Ｂつまり砥石車１の交差砥石面１０ｂに接近する方向となるように設定されている。

また、調整車２は、図１において、砥石車１の切込み方向Ａに平行なＭ軸方向へ移動可能とされている。すなわち、上記調整車台２１は、装置ベッド（図示省略）上に設けられたスライドレール２２、２２に沿ってＭ軸方向へ移動可能とされるとともに、この装置ベッド上に配設された移動手段２３に連係されている。この移動手段２３は具体的にはサーボモータ２３ａとボールねじ２３ｂからなり、サーボモータ２３ａが制御装置６に電気的に接続されている。

そして、調整車２は、後述するように、ワークＷの円筒外径面Ｗａの研削加工時に、駆動回転されながら円筒外径面Ｗａを回転支持するとともに、ワークＷの先端面Ｗｂの研削加工時に、円筒砥石面１０ａからＭ軸方向への後退離隔動作を行う。

ブレード３は、図３および図４に示すように、ワークＷを下側から支持するもので、装置ベッド（図示省略）上に設置されており、ワークＷの円筒外径面Ｗａを下方から支持する支持面２５を備えている。

この支持面２５は、具体的には、図３（ｃ）および図４（ｃ）に示すように、断面Ｖ字形状の傾斜２平面２５ａ、２５ｂから構成されている。図示の実施形態の支持面２５においては、これら２つの傾斜支持面２５ａ、２５ｂは、左右対称の傾斜角度を有する傾斜平面とされ、ワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂを研削加工するに際して、それぞれ異なる支持作用をなすように構成されている。

すなわち、ブレード３は、ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削加工する際には、図３に示すように、調整車２と共にワークＷの円筒外径面Ｗａを支持する構成とされ、この場合は従来周知の一般的な標準ブレード（図６のブレード２６の形状参照）と同様、第１の傾斜支持面２５ａによりワークＷの円筒外径面Ｗａを下方から支持し（図３（ｃ）参照）、一方、ワークＷの先端面Ｗｂを研削加工する際には、図４に示すように、ブレード３単独でワークＷの円筒外径面Ｗａを支持する構成とされ、支持面２５全体つまり第１および第２の傾斜支持面２５ａ、２５ｂによりワークＷの円筒外径面Ｗａを左右下方から芯出し状態で支持する（図４（ｃ）参照）。

このように、ブレード３の支持面２５が断面Ｖ字形状の２つの傾斜支持面２５ａ、２５ｂから構成されることにより、上記のごとく、ワークＷの先端面Ｗｂを研削加工する際のブレード３単独での支持を可能とするだけでなく、この端面研削時におけるブレード３の撓みや調整車２の変形を防いでいる。

すなわち、図６を参照して、本実施形態のセンタレス研削装置に、従来周知の一般的な標準ブレード２６を採用した場合を考えてみると、（ｉ）ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削加工する際には、図６（ａ）に示すように、その傾斜支持面２６ａは調整車２と共にワークＷの円筒外径面Ｗａを支持し、この場合は本実施形態のブレード２５と同様であるが、一方、（ii）ワークＷの先端面Ｗｂを研削加工する際には、後述するように、クランプ装置５のクランパ５０による上方からのクランプ圧力がワークＷに加えられるため、円筒外径面Ｗａを研削加工する場合と同様に、標準ブレード２６と調整車２によりワークＷを支持する必要があるところ、このような支持構成では、上記クランパ５０によるクランプ圧力により、図６（ｂ）に示すように標準ブレード２６が撓んだり、あるいは図６（ｃ）に示すように調整車２の円筒支持面２ａに変形を生じたりして、研削加工精度の低下を招く危険がある。

これに対して、本実施形態のブレード３のように、支持面２５が断面Ｖ字形状の形状構造であれば、支持面２５さらにはブレード３自体の強度が、上記クランパ５０の垂直下向きのクランプ圧力に十分に耐えうるものとなり、ブレード３の撓みや調整車２の変形が有効に防止される。

また、ブレード３は、研削対象であるワークＷが一部に鍔部ＷＡを有することから、少なくとも上記砥石車１の交差砥石面１０ｂによりワークＷの先端面Ｗｂを研削するに際して、ワークＷの鍔部ＷＡをワークＷの軸方向位置を設定する位置決め部材として利用する構成とされており、図示の実施形態のブレード３は、ワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂのいずれを研削する場合にも、上記鍔部ＷＡを位置決め部材として利用する構成とされている。この環状フランジの形態とされた位置決め部材ＷＡは、後述するように、ブレード３の一端面つまりワーク供給側端面３ａと協働して、ワークＷの軸方向位置を位置決め設定する。

位置決め装置４は、ブレード３上に支持されるワークＷの軸方向位置を設定するためのもので、具体的には、ワークＷの先端面Ｗｂを研削加工する際に、水平クランパ３０による押込み力と共に、上記ワークＷの位置決め部材ＷＡとブレード３のワーク供給側端面３ａが協働する構成とされている。

上記水平クランパ３０は、図示の実施形態においては円柱棒からなる押し棒の形態とされ、砥石車１に対して送り方向Ｂ（Ｎ軸方向）へ強制的に送り込む構成とされており、ブレード３上に支持されるワークＷとほぼ同軸上に配置されて、このワークＷの軸方向へ往復移動可能に支持されるとともに、移動手段３１に駆動連結されている。この移動手段３１としては、エアシリンダ装置などが好適に採用され、この移動手段３１の駆動源が制御装置６に電気的に接続されている。

そして、（ａ）ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削加工する際には、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、調整車２とブレード３により回転支持されるワークＷは、調整車２による推力により送り方向Ｂに送り込まれるとともに、ワークＷの位置決め部材ＷＡがブレード３のワーク供給側端面３ａに当接係合することにより、ワークＷの軸方向位置が位置決め設定される。

また、（ｂ）ワークＷの先端面Ｗｂを研削加工する際には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、上記移動手段３１により、水平クランパ３０の先端部３０ａがワークＷの後端面Ｗｃに当接されて、ワークＷはこの水平クランパ３０の押込み力により送り方向Ｂに送り込まれるとともに、ワークＷの位置決め部材ＷＡがブレード３のワーク供給側端面３ａに当接係合することにより、ワークＷの軸方向位置が位置決め設定される。

クランプ装置５は、ブレード３に対してワークＷを押し付け支持するもので、具体的には、ワークＷの先端面Ｗｂを研削加工する際に機能する構成とされ、主要部として垂直クランパ５０を備える。

この垂直クランパ５０は、図示の実施形態においては円柱棒の形態とされ、ワークＷの円筒外径面Ｗａに垂直上方から所定の押圧力をもって当接する構成とされており、ブレード３上に支持されるワークＷの垂直上方位置に垂直下向きに配置されて、垂直上下方向へ往復移動可能に支持されるとともに、移動手段（図示省略）に駆動連結されている。この移動手段の具体的構成は、上述した位置決め装置４の移動手段３１と実質的に同様である。

そして、（ａ）ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削加工する際には、調整車２とブレード３により回転支持されるワークＷの垂直上方位置に上昇待機している一方、（ｂ）ワークＷの先端面Ｗｂを研削加工する際には、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記移動手段により、垂直クランパ５０の先端部５０ａがワークＷの円筒外径面Ｗａに上側から当接されて、ワークＷはこの垂直クランパ５０の押圧力により、ブレード３の支持面２５との間に挟持状に固定支持される。

また、本実施形態のセンタレス研削装置は、砥石車１と調整車２の砥石面１０（１０ａ、１０ｂ）および回転支持面２ａの形状を修正するドレッシング装置を備えており、特に、砥石車１用のドレッシング装置７は、図５に示すように、その外周ドレッシング部８がダイヤモンド砥粒が結合材料により結合されてなるロータリ・ダイヤモンド・ドレッサの形態とされている。

このドレッサ７は、制御装置６にプログラムされたドレスプログラムに従って、砥石車１の砥石面１０（１０ａ、１０ｂ）のプロフィールを回復維持するように駆動制御される構成とされている。具体的には、ドレッサ７は、駆動回転する砥石車１に対して、図５に示すような移動軌跡（破線矢符参照）をもって移動するように制御されて、砥石車１の砥石面１０（１０ａ、１０ｂ）の輪郭形状を修正して、所定のプロフィールを回復維持する。

制御装置６は、上記砥石車１、調整車２、位置決め装置４およびクランプ装置５の各駆動源を相互に連動して制御するもので、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートなどからなるマイクロコンピュータで構成されたＣＮＣ装置である。この制御装置６には、以下に述べる研削工程（研削方法）を実行するための制御プログラムが、数値制御データとして、予めまたは図示しない操作盤のキーボード等により適宜選択的に入力設定される。

しかして、以上のように構成されたセンタレス研削装置においては、制御装置６により、調整車２、砥石車１、位置決め装置４およびクランプ装置５が相互に連動して制御されて、まず、砥石車１の円筒砥石面１０ａにより、ワークＷの円筒外径面Ｗａがセンタレス研削され、続いて、ワークＷをセンタレスで固定支持して、上記砥石車１の交差砥石面１０ｂにより、ワークＷの先端面Ｗｂが研削される。この研削加工工程は具体的には以下のとおりである。

Ｉ．ワークＷの円筒外径面Ｗａを研削する円筒面研削工程:
図３に示すように、ブレード３の支持面２５の一方（砥石車１側）の傾斜支持面２５ａ上に、ワークＷの円筒外径面Ｗａが、その鍔部ＷＡを装置の外側（前後側）に向くようにして載置支持された状態において、ワークＷが調整車２とブレード３により強制回転支持されながら、駆動回転する砥石車１が切込み方向Ａへ切り込まれて、その円筒砥石面１０ａによりワークＷの円筒外径面Ｗａがインフィード方式でセンタレス研削される。

この際、ワークＷの軸方向位置は、調整車２によって与えられる推力によりワークＷが送り方向Ｂへ送り込まれて、その鍔部ＷＡが上記ブレード３のワーク供給側端面３ａに当接係合することにより位置決め設定され、研削中はこの位置決め状態が維持される。

II．ワークＷの支持態様を変更する支持態様変更工程：
ワークＷの円筒外径面Ｗａの研削工程が完了すると、次工程のワークＷの先端面Ｗｂの研削工程の準備工程として、調整車２の回転が駆動停止するとともに、調整車２がワークＷの円筒砥石面１０ａからＭ軸方向へ後退して離隔する。

このように調整車２がワークＷから後退して離隔することに伴い、調整車２による支えを失ったワークＷは、図４（ｃ）に示すように、自重によってブレード３のＶ字形状断面の支持面２５上に降下支持されて、支持面２５全体つまり第１および第２の傾斜支持面２５ａ、２５ｂによりワークＷの円筒外径面Ｗａが左右下方から芯出し状態で支持されることとなる。

続いて、位置決め装置４の水平クランパ３０が送り方向Ａへ前進して、ブレード３上に単独で支持されるワークＷは、その鍔部ＷＡが上記ブレード３のワーク供給側端面３ａに当接係合するまで送り方向Ｂへ送り込まれて停止して、ワークＷの軸方向位置が位置決め設定される。

さらに、クランプ装置５の垂直クランパ５０が前進降下して、ブレード３上に位置決め支持されるワークＷの円筒外径面Ｗａに垂直上方から所定の押圧力をもって当接押圧して、ワークＷは、この垂直クランパ５０とブレード３の支持面２５との間に３点支持状態で挟持状に固定支持（クランプ）され、これによりワークＷの支持態様が変更される。

III．ワークＷの先端面Ｗｂを研削する平面研削工程:
ワークＷの支持態様の変更が完了すると、砥石車１は、その大径の円筒砥石１ＢがワークＷの円筒外径面Ｗａよりも装置の前側（図１における下側）になるまで、切込み方向Ａと反対方向へ後退させられた後、交差砥石面１０ｂがワークＷの鍔部ＷＡの前面から距離Ｈ（仕上がり寸法対応箇所（図４（ｂ）参照））になるように送り方向Ｂと反対方向へシフト移動される（図４（ａ）における移動軌跡Ｚ₁→Ｚ₂参照）。

図４に示すように、ワークＷの円筒外径面Ｗａがブレード３の支持面２５の両傾斜支持面２５ａ、２５ｂ上にセンタレスで固定支持された状態において、駆動回転する砥石車１が切込み方向Ａへ切り込まれて、その交差砥石面１０ｂによりワークＷの先端面Ｗｂが研削される（図４（ａ）における移動軌跡Ｚ₃参照）。

この際、砥石車１はワークＷの軸線Ｘ_Wに対して直交する方向へ切り込まれる結果、ワークＷの先端部分は、砥石車１の交差砥石面１０ｂの鋭利な外周縁により切断するようにして研削されて、ワークＷの先端面Ｗｂが円筒外径面Ｗａに対して正確な直角度をもった平坦面に形成される。

以上詳述したように、本実施形態のセンタレス研削装置によれば、円筒砥石面１０ａとこの円筒砥石面１０ａに対して交差する(本実施形態においては、円筒砥石面１０ａの軸線Ｘ₁₀に直交する)交差砥石面１０ｂとを有する砥石車１を用いて、まず、上記ワークＷを強制回転支持して、円筒砥石面１０ａによりワークＷの円筒外径面Ｗａをセンタレス研削し、続いて、上記ワークＷをセンタレスで固定支持して、上記交差砥石面１０ｂにより、このワークＷの平面（本実施形態においては、先端面Ｗｂ）を研削するようにしたから、以下に列挙するような種々の効果が得られる。

（ｉ）円筒ワークＷの円筒外径面Ｗａと先端面Ｗｂを、１台のセンタレス研削装置により連続した２工程で研削加工することができるので、ワークＷの組替え作業も不要で研削時間も短縮できて、研削作業効率が良い。

（ii）ワークＷの円筒外径面Ｗａの研削に連続して先端面Ｗｂを研削することにより、先端面Ｗｂ研削時の振動が円筒外径面Ｗａの研削に影響することがなく、精度の高い円筒外径面Ｗａの研削を確保することができる。

（iii）ワークＷの円筒外径面Ｗａの研削に連続して先端面Ｗｂを研削することにより、アンギュラセンタレス研削におけるようなワークＷの先端面Ｗｂの取代と円筒外径面Ｗａの取代の比に制約を受けることがなく、外径面Ｗａの取代に対して先端面Ｗｂの取代を小さくする必要もなく、その適用範囲は非常に広い。

（iv）また、砥石車１の交差砥石面１０ｂによりワークＷの先端面Ｗｂを研削するに際して、砥石車１をワークＷの軸線Ｘ_Wに対して直交する方向へ切り込んで、上記交差砥石面１０ｂの鋭利な外周縁によってワークＷを切断するようにして上記先端面Ｗｂを形成することにより、交差砥石面１０ｂ全面を使用する場合に比べて、ワークＷとの接触面積が非常に小さくて、研削焼けが発生し難く、切れ味も良好で、短時間で大きな取代を取ることが可能で、研削能率が大幅に向上する。

（ｖ）ワークＷを載置支持する支持面２５が断面Ｖ字形状の傾斜２平面つまり傾斜支持面２５ａ、２５ｂからなるブレード３を使用し、砥石車１の円筒砥石面１０ａによりワークＷの円筒外径面Ｗａをセンタレス研削するに際しては、上記ブレード３の傾斜支持面２５ａ、２５ｂの一方の傾斜支持面２５ａをワーク支持面として使用し、砥石車１の交差砥石面１０ｂによりワークＷの先端面Ｗｂを研削するに際しては、上記ブレード３の両傾斜支持面２５ａ、２５ｂをワーク支持面として使用することにより、研削対象に応じた最適な支持状態が得られ、特に、ワークＷの先端面Ｗｂを研削する際に、クランプ装置５のクランプ力によるブレード３の撓みや調整車２の変形を有効に防止することができる。

また、本発明のセンタレス研削装置にあっては、上述した効果が有効に発揮され得るとともに、その基本構成が、従来公知の一般的なセンタレス研削装置と同様とすることも可能で、新たな装置構造の研究開発に要する労力等も少なく、また装置設備のコスト低減化も可能で、装置設置スペースも小さくて済む。

実施形態２
本実施形態は図７に示されており、実施形態１における砥石車１の形状構造が改変されたものである。

すなわち、本実施形態の砥石車１は、図７（ａ）に示すように、小径の円筒砥石１Ａと大径の円筒砥石１Ｂが一体形成された段付砥石車の外観形状を呈し、小径の円筒砥石１Ａの外径面が上記円筒砥石面１０ａを形成する点は実施形態１の場合と同様であるが、この円筒外径面Ｗａと交差する交差砥石面１０ｂは、円筒外径面Ｗａの軸線Ｘ_Wに対して所定のテーパ（いわゆるバックテーパ）をもって傾斜するテーパ面からなる。

上記交差砥石面１０ｂがこのようなテーパ面とされることによって、交差砥石面１０ｂの外周縁部分は、実施形態１のそれに比べてより鋭利な刃物のような断面形状となる。

しかして、このような構成とされた砥石車１の交差砥石面１０ｂによりワークＷの先端面Ｗｂを研削するに際して、砥石車１をワークＷの軸線Ｘ_Wに対して直交する方向（切込み方向Ａ）へ切り込むと、交差砥石面１０ｂの鋭利な刃物のような外周縁によって、実施形態１の場合よりもさらに切れ味よく、ワークＷの先端面Ｗｂを切断するように研削加工することができる（図７（ｂ）参照）。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

実施形態３
本実施形態は図８に示されており、実施形態２と同様、実施形態１における砥石車１の形状構造が改変されたものである。

すなわち、本実施形態の砥石車１は、図８（ａ）に示すように、小径の円筒砥石１Ａと大径の円筒砥石１Ｂが一体形成された段付砥石車の外観形状を呈し、さらに大径の円筒砥石１Ｂの幅方向ほぼ中央部分により大径の幅狭フランジ１Ｃが形成されている。そして、小径の円筒砥石１Ａの外径面が上記円筒砥石面１０ａを形成するとともに、上記幅狭フランジ１Ｃの両側環状平坦面１０ｃ、１０ｃが上記円筒砥石面１０ａに交差する、つまり円筒砥石面１０ａの軸線Ｘ₁₀に直交する交差砥石面を形成している。また、これら両交差砥石面１０ｃ、１０ｃ間の幅狭の円筒面１０ｄも円筒砥石面として機能する。

しかして、以上のように構成された砥石車１の円筒砥石面１０ａによりワークＷの円筒外径面Ｗａをセンタレス研削した後、続いて、ワークＷをセンタレスで固定支持して、上記砥石車１の幅狭フランジ１Ｃを上記のように研削された円筒外径面Ｗａに対向させるとともに、砥石車１をワークＷの軸線Ｘ_Wに対して直交する方向（切込み方向Ａ）へ切り込むと、この幅狭フランジ１Ｃつまり円筒砥石面１０ｄと交差砥石面１０ｃ、１０ｃにより、上記円筒外径面Ｗａに図８（ｂ）に示すような扇状の凹溝Ｗｄが研削され形成される。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

実施形態４
本実施形態は図９に示されており、実施形態１における砥石車１の交差砥石面１０ｂによる他の研削方法である。

本実施形態におけるセンタレス研削方法において、砥石車１の円筒砥石面１０ａによりワークＷの円筒外径面Ｗａをセンタレス研削する円筒面研削工程と、これに続くワークＷの支持態様を変更する支持態様変更工程までは、実施形態１のセンタレス研削方法と同じである。

本実施形態においては、続く砥石車１の交差砥石面１０ｂによりワークＷの先端面Ｗｂを研削するに際して、砥石車１は、その大径の円筒砥石１ＢがワークＷの円筒外径面Ｗａよりも装置の前側（図９（ａ）における下側）になるまで切込み方向Ａと反対方向へ後退された後、交差砥石面１０ｂがワークＷの鍔部ＷＡの前面から距離Ｈ₁（実施形態１における距離Ｈよりも所定距離αだけ小さい）になるように送り方向Ｂと反対方向へシフト移動される（図９（ａ）における移動軌跡Ｚ₁→Ｚ₂参照）。

そして、駆動回転する砥石車１が切込み方向Ａへ所定距離Ｌ（図示の場合は大径の円筒砥石１ＢがワークＷの軸心位置に到達する距離）だけ切り込まれて（図９（ａ）における移動軌跡Ｚ₃参照）、その交差砥石面１０ｂ（厳密には円筒砥石１Ｂの円筒砥石面１０ｄと交差砥石面１０ｂ）によりワークＷの先端部分を研削した後、切込み方向Ａと逆方向へ後退される。

これにより、ワークＷの先端部分に図９（ｂ）に示すようなＤ字形状の切欠溝Ｗｅが研削され形成される（いわゆるＤカット）。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

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。

本発明の実施形態１であるセンタレス研削装置の概略構成を示す平面図である。 同センタレス研削装置の主要構成部を拡大して示す拡大平面図である。 同センタレス研削装置において、砥石車の円筒砥石面によりワークの円筒外径面をセンタレス研削する状態を示す説明図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は砥石車を省いて見る正面図、図３（ｃ）はワークの供給側から見た側面断面図である。 同センタレス研削装置において、砥石車の交差砥石面によりワークの先端面をセンタレス研削する状態を示す説明図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は砥石車を省いて見る正面図、図４（ｃ）はワークの供給側から見た側面断面図である。 同センタレス研削装置において、ドレッシング装置による砥石車の円筒砥石面および交差砥石面をドレッシングする状態を一部断面で示す平面図である。 同センタレス研削装置において、標準ブレードを使用した場合のクランプ装置による影響を説明するための模式図である。 本発明の実施形態２であるセンタレス研削装置を示し、図７（ａ）は砥石車の交差砥石面によりワークの先端面をセンタレス研削する状態を一部切開して示す平面図、図７（ｂ）はこの研削加工により得られたワークの外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態３であるセンタレス研削装置を示し、図８（ａ）は砥石車の交差砥石面によりワークの円筒外径面をセンタレス研削する状態を一部切開して示す平面図、図８（ｂ）はこの研削加工により得られたワークの外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態４であるセンタレス研削方法を示し、図９（ａ）は砥石車の交差砥石面によりワークの先端部分をセンタレス研削する状態を一部切開して示す平面図、図９（ｂ）はこの研削加工により得られたワークの外観を示す斜視図である。 本発明のセンタレス研削装置による研削対象であるワークを示す正面図である。 従来の研削装置によりワークの円筒外径面と先端面を研削する方法を説明する図で、図１１（ａ）はセンタレス研削盤によりワークの円筒外径面を研削加工する状態を示す平面図、図１１（ｂ）は端面研削盤によりワークの先端面を研削加工する状態を示す正面図である。 従来の他の研削装置によりワークの円筒外径面と先端面を研削する方法を説明する平面図である。 図１３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明者が本発明の創作過程で試験研究を行ったセンタレス研削装置によるワークの円筒外径面と先端面を研削する方法を説明する平面図である。

符号の説明

Ｗ ワーク（工作物）
ＷＡ ワークの鍔部
Ｗａ ワークの円筒外径面
Ｗｂ ワークの先端面
Ａ 砥石車の切込み方向
Ｂ ワークの送り方向
１ 砥石車
１ａ 砥石車の砥石面
１Ａ 砥石車の小径の円筒砥石
１Ｂ 大径の円筒砥石
１Ｃ 砥石車の幅狭フランジ
２ 調整車
２ａ 調整車の回転支持面
３ ブレード
３ａ ワーク供給側端面
４ 位置決め装置（位置決め手段）
５ クランプ装置（クランプ手段）
６ 制御装置（制御手段）
７ ドレッシング装置
１０ 砥石車の砥石面
１０ａ 円筒砥石面
１０ｂ、１０ｃ 交差砥石面
１１ 砥石軸
Ｘ₁₀ 円筒砥石面の軸線
Ｘ₁₁ 砥石軸の軸線
Ｘ_W ワークの軸線
２５ ブレードの支持面
２５ａ、２５ｂ 傾斜支持面
３０ 水平クランパ
５０ 垂直クランパ

Claims (10)

1. 工作物の円筒外径面とこの円筒外径面の軸線に直交する平面をセンタレス研削する方法であって、
   円筒砥石面とこの円筒砥石面に対して交差する交差砥石面とを有する砥石車を用いて、まず、前記工作物を強制回転支持して、前記砥石車の円筒砥石面により工作物の円筒外径面をセンタレス研削し、続いて、前記工作物をセンタレスで固定支持して、前記砥石車の交差砥石面により、この工作物の平面を研削するようにした
   ことを特徴とする工作物外径面および平面のセンタレス研削方法。
2. 前記砥石車の交差砥石面により前記工作物の平面を研削するに際して、前記砥石車を前記工作物の軸線に対して直交する方向へ切り込んで、前記交差砥石面の外周縁により前記工作物を切断するようにして前記平面を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作物外径面および平面のセンタレス研削方法。
3. 前記工作物を載置支持する支持面が断面Ｖ字形状の傾斜２平面からなるブレードを使用し、
   前記砥石車の円筒砥石面により前記工作物の円筒外径面をセンタレス研削するに際して、前記ブレードの傾斜２平面の一方の傾斜平面を工作物支持面として使用し、
   前記砥石車の交差砥石面により前記工作物の平面を研削するに際して、前記ブレードの傾斜２平面を工作物支持面として使用する
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作物外径面および平面のセンタレス研削方法。
4. 前記砥石車の交差砥石面により前記工作物の平面を研削するに際して、前記工作物を前記ブレードの傾斜２平面で下側から位置決め支持するとともに、前記工作物を前記ブレードの傾斜２平面に押し付けて固定支持する
   ことを特徴とする請求項３に記載の工作物外径面および平面のセンタレス研削方法。
5. 前記工作物が一部に鍔部を有する形状の工作物であり、
   少なくとも前記砥石車の交差砥石面により前記工作物の平面を研削するに際して、前記工作物の鍔部を工作物の軸方向位置を設定する位置決め部材として利用する
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作物の円筒外径面および平面のセンタレス研削方法。
6. 工作物の円筒外径面とこの円筒外径面の軸線に直交する平面をセンタレス研削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と平面を研削する砥石車と、
   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、
   前記ブレードに対して前記工作物を押し付け支持するクランプ手段と、
   前記調整車、砥石車、位置決め手段およびクランプ手段を相互に連動して制御する制御手段とを備えてなり、
   前記砥石車は、前記工作物の円筒外径面を研削する円筒砥石面と、この円筒砥石面に対して交差し、前記工作物の平面を研削する交差砥石面とを有し、
   前記制御手段により、前記調整車、砥石車、位置決め手段およびクランプ手段が相互に連動して制御されて、請求項１から５のいずれか一つに記載のセンタレス研削方法が実行される構成とされている
   ことを特徴とする工作物外径面および平面のセンタレス研削装置。
7. 前記砥石車の交差砥石面は、前記工作物の円筒外径面の軸線に直交する平坦面からなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の工作物外径面および平面のセンタレス研削装置。
8. 前記砥石車の交差砥石面は、前記工作物の円筒外径面の軸線に所定のテーパをもって傾斜するテーパ面からなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の工作物外径面および平面のセンタレス研削装置。
9. 前記砥石車の交差砥石面は、前記工作物の円筒外径面よりも大径の幅狭フランジの平坦面からなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の工作物外径面および平面のセンタレス研削装置。
10. 前記ブレードの支持面が断面Ｖ字形状の傾斜２平面から構成され、
    前記砥石車の交差砥石面により前記工作物の平面を研削するに際して、前記ブレードの傾斜２平面により前記工作物を下側から位置決め支持するとともに、前記クランプ手段により前記工作物を前記ブレードの傾斜２平面に押し付けて固定支持するように構成されている
    ことを特徴とする請求項８から９のいずれか一つに記載の工作物外径面および平面のセンタレス研削装置。

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