JP3861659B2

JP3861659B2 - Super finishing method of gothic arc groove

Info

Publication number: JP3861659B2
Application number: JP2001343663A
Authority: JP
Inventors: 安民松本; 和己松崎; 治徳寺倉
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: JP2003145410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴシックアーク溝の超仕上げ方法に係り、特に、４点接触玉軸受，ボールねじ，リニアガイド装置等の転動装置におけるゴシックアーク形状の軌道溝の超仕上げ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
玉軸受の軌道溝がゴシックアーク溝である場合は、溝面が２つの曲面で形成されているので、軌道溝の溝面に超仕上げを施す際には、従来は片面ずつ加工を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の方法は、両面に超仕上げを施すのに時間を要するため、加工コストが高くなるという問題があった。また、片面ずつ加工を行うと、両面間の加工精度にバラツキが生じやすかった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術の有する問題点を解決し、加工に要する時間が短く、低コストで高精度なゴシックアーク溝の超仕上げ方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１のゴシックアーク溝の超仕上げ方法は、溝直角断面が中心の異なる２つの同一円弧を組合せた略Ｖ字状をなすゴシックアーク溝の溝面を構成する２つの曲面に、１つの砥石で超仕上げを施す方法であって、前記ゴシックアーク溝の幅方向の中央を通る平面上に揺動中心を設定し、前記２つの曲面に接触させた前記砥石を、前記揺動中心を軸として前記ゴシックアーク溝の幅方向に揺動させて、前記溝面に超仕上げを施すに際して、前記揺動中心に平行な方向の前記砥石の幅の中央における前記揺動中心と前記溝面との間の距離の最小値が前記ゴシックアーク溝の肩において得られるような位置で、且つ、前記ゴシックアーク溝の底部から最も近い位置に、前記揺動中心を配したことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明に係る請求項２のゴシックアーク溝の超仕上げ方法は、請求項１のゴシックアーク溝の超仕上げ方法において、前記砥石の揺動角度を６°以下とすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るゴシックアーク溝の超仕上げ方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における同一又は相当する部分には、共通の符号を付してある。
〔第一実施形態〕
ラジアル玉軸受用の内輪の軌道溝に砥石を用いて超仕上げを施す方法について説明する。図１及び図２はその説明図であって、図１の（ａ）は内輪１０及び砥石２０を内輪１０の側方から見た図であり、図１の（ｂ）は内輪１０を砥石２０の位置する側から見た図である。また、図２の（ａ）及び（ｂ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２の（ｃ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【０００７】
玉軸受用の内輪１０の外周面に、周方向に連続する軌道溝が形成されている。該軌道溝はゴシックアーク溝１１とされており、溝に対して直角な断面の形状は、中心の異なる２つの同一円弧を組合せた略Ｖ字状となっている。すなわち、ゴシックアーク溝１１の溝面は、２つの曲面によって構成されている。なお、これ以降は、これらの２つの曲面のうち図２における右側の曲面を右フランク１２_Rと記し、左側の曲面を左フランク１２_Lと記す。そして、右フランク１２_R，左フランク１２_Lの円弧中心をそれぞれＯ_R，Ｏ_Lと記す。
【０００８】
ゴシックアーク溝１１の内側には、溝面の断面形状とほぼ同一の断面形状を有する砥石２０が内輪１０の中心に向けて配置されていて、砥石２０は左右両フランク１２_R，１２_Lと接触している。この砥石２０は、ゴシックアーク溝１１の連続方向の接線に平行な揺動中心Ｏを軸としてゴシックアーク溝１１の幅方向に（図２においては左右に）繰り返し揺動するようになっており、該揺動によって砥石２０が溝面に擦り付けられて、左右両フランク１２_R，１２_Lに同時に超仕上げが施されるようになっている。なお、砥石２０の揺動角度の最大値はθ₀であり、砥石２０は−θ₀からθ₀の間で揺動される。
【０００９】
そして、砥石２０を揺動させつつ内輪１０を回転させれば（内輪１０の中心を通りゴシックアーク溝１１の幅方向に平行な線を中心に回転させる）、ゴシックアーク溝１１の連続方向全域にわたって超仕上げが施される。
このとき揺動中心Ｏは、ゴシックアーク溝１１の幅方向の中央を通る平面上に配され、しかも、揺動中心Ｏに平行な方向の砥石２０の幅Ｗの中央における揺動中心Ｏと溝面との間の距離の最小値がゴシックアーク溝１１の肩において得られるような位置で、且つ、ゴシックアーク溝１１の底部から最も近い位置に配されている。前記底部からこれ以上離れた位置に揺動中心Ｏが位置すると、砥石２０による前記底部の削り残し量が大きくなる。
【００１０】
次に、前記揺動により溝面に超仕上げが施されるメカニズムを、さらに詳細に説明する。
砥石２０がθ（θ＜θ₀）揺動している状態における図１のＡ−Ａ線断面図を図２の（ａ）に示し、同状態における図１のＢ−Ｂ線断面図を図２の（ｃ）に示す。また、砥石２０がθ₀揺動している状態における図１のＡ−Ａ線断面図を、図２の（ｂ）に示す。
【００１１】
砥石２０がθ揺動しているときの砥石２０と溝面とは、ゴシックアーク溝１１を横切り内輪１０の中心を含むＡ−Ａ線断面においては、揺動中心Ｏとゴシックアーク溝１１の溝面との間の距離が最小値を取る点Ｐ_R及び点Ｐ_Lで接触している（図２の（ａ）を参照）。また、Ａ−Ａ線断面から離れたＢ−Ｂ線断面においては、砥石２０と溝面とは、ゴシックアーク溝１１の肩上の点Ｑ_R及び点Ｑ_Lで接触している（図２の（ｃ）を参照）。
【００１２】
一方、砥石２０がθ₀揺動しているときの砥石２０と溝面とは、Ａ−Ａ線断面においては、右フランク１２_Rのうち点Ｐ_Rからゴシックアーク溝１１の肩までの間の部分（図２の（ｂ）において多数の点を付した部分）、及び、左フランク１２_Lのうち点Ｐ_Lから砥石２０の先端が位置している点までの間の部分（図２の（ｂ）において多数の点を付した部分）で面接触している。
【００１３】
なお、上記の４点Ｐ_R，Ｐ_L，Ｑ_R，Ｑ_Lにおいては、砥石２０と溝面とは砥石２０の揺動角度に関係なく常に接触している。
ここで、図１の（ｂ）を参照しながら、砥石２０とゴシックアーク溝１１の溝面との接触状態をまとめて説明する。
砥石２０と溝面との接触部分には、砥石２０の揺動角度に関係なく常に接触している部分と、揺動角度が最大（−θ₀の場合及びθ₀の場合）となったときのみ接触する部分とがある。すなわち、前者は図１の（ｂ）の曲線（連続的線接触線）１４の部分であり、後者は領域Ｉ（点線の斜線を付した部分）及び領域II（実線の斜線を付した部分）の部分である。領域Ｉは、砥石２０の揺動角度がθ₀の場合に面接触している部分であり、領域IIは、砥石２０の揺動角度が−θ₀の場合に面接触している部分である。
【００１４】
このように、上記曲線１４の部分の連続的線接触と、領域Ｉ及び領域IIの部分の断続的面接触とによって、溝面の加工（超仕上げ）が行われる。
次に、連続的線接触線１４の軌跡を計算する方法を、図３を参照しながら説明する。この計算を行うにあたっては、内輪１０の中心から揺動中心Ｏに降ろした垂線をｙ軸、内輪１０の中心を通りゴシックアーク溝１１の幅方向に平行な線をｚ軸、ｙ軸とｚ軸の交点を通り両軸に直角をなす線をｘ軸として、ｘｙｚ座標系を定義した。
【００１５】
なお、図３の（ａ）は、内輪１０及び砥石２０を内輪１０の側方から見た図である。また、図３の（ｂ）は、（ａ）のｘ＝０なる平面による断面図であり、図３の（ｃ）は、（ａ）のｘ＝ｋなる平面による断面図である。
ｘ＝ｋなる平面によって破断された溝面（右フランク１２_Rのみ）の曲線は、下記の式（１）で表される。
【００１６】
【数１】

【００１７】
式（１）中のｒ_iは溝面を構成する円弧の曲率半径、ｅは溝面を構成する２つの円弧の中心間距離の１／２の値、Ｒ_bはゴシックアーク溝１１の底部と内輪１０の中心との間の距離（以降は、溝底半径と記す）である。また、Ｒ_iは、溝面を構成する円弧の中心と内輪１０の中心との間の距離であり、下記式（２）で表される。
【００１８】
【数２】

【００１９】
式（１）を変形すると下記式（３）のようになり、該式はｚにおける溝面の高さ（ｚ軸からの距離）を表している。
【００２０】
【数３】

【００２１】
揺動中心Ｏと溝面との間の距離Ｒは、揺動中心Ｏと内輪１０の中心との間の距離をη_tとすると、下記式（４）で表されるから、該式（４）に式（３）を代入して下記式（５）が得られる。
【００２２】
【数４】

【００２３】
【数５】

【００２４】
なお、η_tは、溝底半径Ｒ_bと、ゴシックアーク溝１１の底部及び揺動中心Ｏの間の距離Ｈ_t（以降は、芯高Ｈ_tと記す）とを用いて、下記式（６）のように表すことができる。
【００２５】
【数６】

【００２６】
砥石２０が±θ₀揺動しているとき、揺動中心Ｏからの距離Ｒが最小になる点で、砥石２０は溝面と常に接触する。それは、揺動中心Ｏからの最端接触半径で砥石２０が規制，成形されるからである。左フランク１２_Lに対しても式（５）を用いて計算を行い、各ｋに対し距離Ｒが最小となるＺとの関係をプロットすることにより、連続的線接触線が得られる。図４に、芯高Ｈ_tの値を種々変更して計算した連続的線接触線を示す。図４は溝面を砥石２０の位置する側から見た展開図であって、図４の横軸はｘ軸方向の距離であり、縦軸はｚ軸方向の距離である。ここで、Ｒ_b＝１８．９６ｍｍ，Ｒ_c＝２０．２ｍｍ，ｒ_i＝３．１１ｍｍ，ｅ＝０．０９１５ｍｍである。なお、Ｒ_cは、内輪１０の中心と外周面との間の距離（内輪１０の外径の１／２）である。
【００２７】
図４から分かるように、Ｈ_t＝２．０ｍｍ，２．５ｍｍのように芯高が低いと、ゴシックアーク溝１１の底部近傍において、連続的線接触線の分布密度が高くなっている。そして、芯高Ｈ_tが低いほど、この傾向は大きい。これは、ゴシックアーク溝１１の底部近傍は砥石２０によって良く加工されるが、他部はあまり加工されないことを意味しており、すなわち、取り代の分布が不均一となりやすいことを意味している。
【００２８】
芯高Ｈ_tを高くするにしたがって、連続的線接触線がゴシックアーク溝１１の肩に近づいていき、芯高Ｈ_tが３．１ｍｍの場合には、砥石２０と溝面１０とが肩のみで連続的に接触することとなる。芯高Ｈ_tが２．０〜３．０ｍｍの場合は、溝面において連続的に接触することとなるが、芯高Ｈ_tが低いほど連続的線接触線の分布が不均一となり、取り代の分布が不均一となりやすい。
【００２９】
このようなことから、溝面においては連続的に接触せず、断続的な面接触を主体として超仕上げを施せば、取り代の分布を均一化できることが分かる。そして、上記の例においては、芯高Ｈ_tが３．０３ｍｍの場合が最も好適であった。芯高Ｈ_tの許容値は、ゴシックアーク溝１１の寸法や溝面を構成する２つの円弧の中心間距離の許容値の公差によって決まってくるが、−５〜＋５％の範囲内とすることが好ましい。
【００３０】
芯高Ｈ_tが２．８ｍｍ以下であると、超仕上げ後の揺動中心Ｏと溝面との間の距離Ｒが小さくなるので好ましくない。例えば、芯高Ｈ_tが２．７ｍｍの場合を例に説明すると、図４から分かるように、縦軸の値が０．６〜０．７ｍｍの範囲に連続的線接触線の分布密度が高くなっている。よって、この部分の取り代が局部的に大きくなってしまう。
【００３１】
芯高Ｈ_tが３．０３ｍｍの場合の砥石２０とゴシックアーク溝１１の溝面との接触状態を図５に示す。なお、図５は、ゴシックアーク溝１１の幅方向に平行で内輪１０の中心を含む平面で、内輪１０及び砥石２０を破断した部分断面図である。
【００３２】
砥石２０がθ揺動しているときの砥石２０と溝面とは、図５の（ｂ）に示すように、ゴシックアーク溝１１の肩のみで接触している。また、砥石２０がθ₀及び−θ₀揺動しているときの砥石２０と溝面とは、図５の（ａ）及び（ｃ）に示すように、砥石２０の先端が位置している点からゴシックアーク溝１１の肩までの間の部分で面接触している。
【００３３】
なお、このように砥石２０を揺動させて超仕上げを施した場合、揺動角度の最大値θ₀の大きさによっては、ゴシックアーク溝１１の底部のうちの揺動角度が−θ₀〜θ₀のときに砥石２０の先端が振れる範囲の形状に誤差を生じるおそれがある。
つまり、取り代が小さいと、砥石２０がゴシックアーク溝１１の底部まで届かないため、図６の（ａ）に示すように、底部が削り残しとなってしまう（斜線を付した部分）。一方、取り代が十分であると、図６の（ｂ）に示すように、底部が円弧状となってしまい、ゴシックアーク形状から誤差を生じてしまう。したがって、揺動角度の最大値θ₀は可能な限り小さくすることが望ましく、６°以下が好ましい。軸受の機能上許容できる誤差の限界と加工能率を考慮すると、３°が実用的である。
【００３４】
また、揺動中心Ｏに平行な方向の砥石２０の幅Ｗ（図１の左右方向の幅）は、２Ｒ_bの１５％以下が好ましく、ゴシックアーク溝１１の幅方向の砥石２０の幅Ｔ（図２の左右方向の幅）は、θ₀及び−θ₀に揺動させたときに、砥石２０がゴシックアーク溝１１からはみ出さない程度とすることが好ましい。
〔第二実施形態〕
ラジアル玉軸受用の外輪の軌道溝にも、第一実施形態と同様にして砥石により超仕上げを施すことができる。
【００３５】
第一実施形態と同様の計算により（図７を参照）、外輪のゴシックアーク溝について連続的線接触線を求めた。ここで、Ｒ_a＝２４．５４ｍｍ，Ｒ_d＝２３．４３ｍｍ，ｒ_i＝３．１１ｍｍ，ｅ＝０．０９１５ｍｍである。なお、Ｒ_aは、ゴシックアーク溝の底部と外輪の中心との間の距離であり、Ｒ_dは、外輪の中心と内周面との間の距離（外輪の内径の１／２）である。
【００３６】
その結果を図８に示す。図８から分かるように、芯高Ｈ_tが３．０３ｍｍの場合に、揺動中心Ｏに平行な方向の砥石２０の幅（砥石のｘ軸方向の幅）の中央においてはゴシックアーク溝の肩で砥石と溝面とが連続的に接触することとなる。砥石のｘ軸方向の幅を２ｍｍ程度とすれば、ゴシックアーク溝の肩の近傍部分にしか連続的線接触線が存在しないこととなるので、実質的な加工への影響は少なくなり、揺動角度が最大（−θ₀の場合及びθ₀の場合）となったときの面接触による加工が支配的となる。
【００３７】
〔第三実施形態〕
ボールねじのねじ軸のねじ溝に砥石を用いて超仕上げを施す方法について説明する。
図９はその説明図であって、図９の（ａ）は砥石２０及びねじ軸３０を軸方向から見た図であり、図９の（ｂ）は砥石２０及びねじ軸３０を砥石２０の位置する側から見た図である。
【００３８】
ねじ軸３０の外周面に、螺旋状に連続するねじ溝が形成されている。該ねじ溝はゴシックアーク溝３１とされており、溝に対して直角な断面の形状は、中心の異なる２つの同一円弧を組合せた略Ｖ字状となっている。すなわち、ゴシックアーク溝３１の溝面は、２つの曲面（フランク）によって構成されている。
ゴシックアーク溝３１の内側には、溝面の断面形状とほぼ同一の断面形状を有する砥石２０がねじ軸３０の中心に向けて配置されていて、砥石２０は両フランクと接触している。この砥石２０は、揺動装置４０の先端に取り付けられていて、ゴシックアーク溝１１の連続方向の接線に平行な揺動中心Ｏを軸としてゴシックアーク溝３１の幅方向に繰り返し揺動するようになっている。そして、該揺動によって砥石２０が溝面に擦り付けられて、両フランクに同時に超仕上げが施されるようになっている。なお、砥石２０の揺動角度の最大値はθ₀であり、砥石２０は−θ₀からθ₀の間で揺動される。
【００３９】
そして、砥石２０を揺動させつつねじ軸３０の回転に応じて軸方向に移動させれば、ゴシックアーク溝３１の連続方向全域にわたって超仕上げが施される。
このとき揺動中心Ｏは、ゴシックアーク溝３１の幅方向の中央を通る平面上に配され、しかも、揺動中心Ｏに平行な方向の砥石２０の幅（ねじ溝の連続方向の長さ）の中央における揺動中心Ｏと溝面との間の距離の最小値がゴシックアーク溝３１の肩において得られるような位置で、且つ、ゴシックアーク溝３１の底部から最も近い位置に配されている。
【００４０】
なお、揺動により溝面に超仕上げが施されるメカニズムや、揺動角度の最大値θ₀などは、前述の第一実施形態と同様であるので説明は省略する。
このような方法によりねじ軸３０のねじ溝に超仕上げを施せば、ねじ溝の連続方向と砥石２０の揺動方向とが直交しているので、直交していない場合と比較して、砥石２０の幅（ねじ溝の連続方向の長さ）を大きく取ることができる。そのため、フランクの真円度の誤差を超仕上げによって正確に修正することが可能である。
【００４１】
ねじ溝の連続方向と砥石２０の揺動方向とのなす角度が直交からずれていると、ねじ溝と砥石２０との間に干渉が生じるので、砥石２０の幅が制限される。そうすると、フランクの真円度の誤差を超仕上げによって正確に修正することができない場合がある。
以上説明したように、第一〜第三実施形態の方法によれば、両フランクに対して同時に超仕上げを施すことができるので、加工に要する時間が短く低コストで、しかも加工精度のバラツキが生じにくい。
【００４２】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においては、ラジアル玉軸受用の内外輪及びボールねじのねじ軸が備えるゴシックアーク溝に超仕上げを施す方法について説明したが、本発明は、いかなる装置，機器が備えるゴシックアーク溝に対しても適用可能であることは勿論である。例えば、リニアガイド装置等の上記以外の転動装置が備えるゴシックアーク溝に対しても好適に適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るゴシックアーク溝の超仕上げ方法は、加工に要する時間が短く、低コストで高精度である。
【図面の簡単な説明】
【図１】内輪の軌道溝に砥石を用いて超仕上げを施す方法を説明する説明図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】内輪のゴシックアーク溝の連続的線接触線の軌跡を計算するためのパラメータを説明する図である。
【図４】芯高Ｈ_tの値を種々変更して計算した内輪のゴシックアーク溝の連続的線接触線を示す図である。
【図５】芯高Ｈ_tが３．０３ｍｍの場合の砥石とゴシックアーク溝の溝面との接触状態を示す部分断面図である。
【図６】ゴシックアーク溝の底部の形状を示す部分断面図である。
【図７】外輪のゴシックアーク溝の連続的線接触線の軌跡を計算するためのパラメータを説明する図である。
【図８】芯高Ｈ_tの値を種々変更して計算した外輪のゴシックアーク溝の連続的線接触線を示す図である。
【図９】ねじ軸のねじ溝に砥石を用いて超仕上げを施す方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１１，３１ゴシックアーク溝
１２_R 右フランク
１２_L 左フランク
２０砥石
Ｏ揺動中心
θ 揺動角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a superfinishing method for a gothic arc groove, and more particularly to a superfinishing method for a gothic arc shaped raceway groove in a rolling device such as a four-point contact ball bearing, a ball screw, or a linear guide device.
[0002]
[Prior art]
When the ball bearing's raceway groove is a Gothic arc groove, the groove surface is formed by two curved surfaces. Therefore, when superfinishing the raceway groove surface, processing was performed one side at a time. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method as described above has a problem that the processing cost is high because it takes time to superfinish both sides. In addition, when processing one side at a time, the processing accuracy between the two surfaces tends to vary.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a super-finishing method for gothic arc grooves with a low cost and high accuracy, which requires a short time for processing.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention has the following configuration. That is, the superfinishing method for gothic arc grooves according to the first aspect of the present invention comprises two groove surfaces of a gothic arc groove having a substantially V-shape formed by combining two identical arcs having different cross sections at right angles. A method of superfinishing a curved surface with one grindstone, wherein a rocking center is set on a plane passing through the center in the width direction of the Gothic arc groove, and the grindstone in contact with the two curved surfaces is When the surface of the groove is swung in the width direction of the Gothic arc groove with the rocking center as an axis to superfinish the groove surface, the rocking center at the center of the width of the grindstone in the direction parallel to the rocking center a minimum value such as to obtain at the shoulder of the Gothic arc groove position of the distance between the groove surface and, to the nearest position from the bottom of the Gothic arc groove that, arranged said pivot center It is characterized by.
[0005]
According to a second aspect of the present invention, the gothic arc groove superfinishing method is characterized in that in the gothic arc groove superfinishing method of the first aspect, the rocking angle of the grindstone is set to 6 ° or less.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the superfinishing method for gothic arc grooves according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds in each figure.
[First embodiment]
A method of superfinishing the raceway groove of the inner ring for the radial ball bearing using a grindstone will be described. FIG. 1 and FIG. 2 are explanatory diagrams thereof. FIG. 1A is a view of the inner ring 10 and the grindstone 20 viewed from the side of the inner ring 10, and FIG. 1B is a view of the inner ring 10 of the grindstone 20. It is the figure seen from the side which is located. 2A and 2B are sectional views taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 2C is a sectional view taken along the line BB in FIG.
[0007]
A raceway groove continuous in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface of the inner ring 10 for the ball bearing. The raceway groove is a gothic arc groove 11, and the cross-sectional shape perpendicular to the groove is a substantially V-shape combining two identical arcs with different centers. That is, the groove surface of the gothic arc groove 11 is composed of two curved surfaces. Hereinafter, of these two curved surfaces, the right curved surface in FIG. 2 is denoted as right flank 12 _R and the left curved surface is denoted as left flank 12 _L. The arc centers of the right flank 12 _R and the left flank 12 _L are denoted as O _R and O _L , respectively.
[0008]
Inside the gothic arc groove 11, a grindstone 20 having a cross-sectional shape substantially the same as the cross-sectional shape of the groove surface is arranged toward the center of the inner ring 10, and the grindstone 20 contacts both the left and right flank 12 _R and 12 _L. is doing. The grindstone 20 is configured to repeatedly swing in the width direction of the Gothic arc groove 11 (left and right in FIG. 2) around the swing center O parallel to the continuous tangent line of the Gothic arc groove 11. By this swinging, the grindstone 20 is rubbed against the groove surface, and the left and right flank 12 _R , 12 _L are simultaneously superfinished. The maximum value of the rocking angle of the grindstone 20 is θ ₀ , and the grindstone 20 is rocked between −θ ₀ and θ ₀ .
[0009]
Then, if the inner ring 10 is rotated while the grindstone 20 is swung (rotated about a line passing through the center of the inner ring 10 and parallel to the width direction of the gothic arc groove 11), the entire area in the continuous direction of the gothic arc groove 11 is covered. Super-finish is given.
At this time, the rocking center O is arranged on a plane passing through the center of the gothic arc groove 11 in the width direction, and the rocking center O and the groove at the center of the width W of the grindstone 20 in the direction parallel to the rocking center O. at a position so that the minimum value is obtained at the shoulder gothic arch groove 11 of the distance between the surface, and are arranged at a position closest from the bottom of the Gothic arc groove 11. When the rocking center O is located at a position further away from the bottom, the amount of uncut material on the bottom by the grindstone 20 increases.
[0010]
Next, a mechanism for superfinishing the groove surface by the swing will be described in more detail.
1 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1 when the grindstone 20 is swinging by θ (θ <θ ₀ ). FIG. 2A is a sectional view taken along the line BB in FIG. 2 (c). FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 in a state where the grindstone 20 swings by θ ₀ .
[0011]
The grindstone 20 and the groove surface when the grindstone 20 swings by θ crosses the Gothic arc groove 11 and in the AA line cross section including the center of the inner ring 10, the rocking center O and the groove of the Gothic arc groove 11. The points P _R and P _{L are} in contact with each other at a minimum distance from the surface (see (a) of FIG. 2). Further, in the cross section taken along the line BB away from the cross section taken along the line AA, the grindstone 20 and the groove surface are in contact at points Q _R and Q _L on the shoulder of the gothic arc groove 11 (in FIG. 2). (See (c)).
[0012]
On the other hand, the grindstone 20 and Mizomen when the grindstone 20 is theta ₀ swung in the A-A line cross-section, between the interior point P _R of right flank 12 _R to the shoulder of the Gothic arc groove 11 part (multiple points subjected portion of the (b) in FIG. 2), and, between to the point where the tip of the grindstone 20 from among point P _L of the left flank 12 _L is positioned portion (in FIG. 2 ( Surface contact is made at a part b) where a large number of points are attached in b).
[0013]
Note that, at the four points P _R , P _L , Q _R , and Q _L described above, the grindstone 20 and the groove surface are always in contact regardless of the rocking angle of the grindstone 20.
Here, the contact state between the grindstone 20 and the groove surface of the gothic arc groove 11 will be described together with reference to FIG.
When the grindstone 20 and the groove surface are in contact with each other regardless of the rocking angle of the grindstone 20, the rocking angle is maximum (in the case of −θ ₀ and θ ₀ ). There is only a part to contact. That is, the former is a portion of the curve (continuous line contact line) 14 in FIG. 1B, and the latter is a region I (dotted hatched portion) and a region II (solid hatched portion). It is a part of. Region I is a portion that is in surface contact when the rocking angle of the grindstone 20 is θ ₀ , and region II is a portion that is in surface contact when the rocking angle of the grindstone 20 is −θ _0. .
[0014]
As described above, the groove surface is processed (superfinished) by continuous line contact in the portion of the curve 14 and intermittent surface contact in the regions I and II.
Next, a method for calculating the locus of the continuous line contact line 14 will be described with reference to FIG. In performing this calculation, the perpendicular line dropped from the center of the inner ring 10 to the swing center O is the y axis, the line passing through the center of the inner ring 10 and parallel to the width direction of the gothic arc groove 11 is the z axis, and the y axis and the z axis. The xyz coordinate system was defined with the x-axis being the line that passes through the intersection of and perpendicular to both axes.
[0015]
3A is a view of the inner ring 10 and the grindstone 20 as viewed from the side of the inner ring 10. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the plane x = 0 in FIG. 3A, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the plane x = k in FIG.
The curve of the groove surface (only the right flank 12 _R ) broken by the plane x = k is expressed by the following formula (1).
[0016]
[Expression 1]

[0017]
In equation (1), r _i is the radius of curvature of the arc that forms the groove surface, e is a value that is half the distance between the centers of the two arcs that form the groove surface, and R _b is the bottom of the gothic arc groove 11 The distance from the center of the inner ring 10 (hereinafter referred to as the groove bottom radius). R _i is the distance between the center of the arc constituting the groove surface and the center of the inner ring 10 and is represented by the following formula (2).
[0018]
[Expression 2]

[0019]
When Expression (1) is transformed, the following Expression (3) is obtained, which represents the height of the groove surface at z (the distance from the z-axis).
[0020]
[Equation 3]

[0021]
The distance R between the swing center O and the groove surface is expressed by the following formula (4), where the distance between the swing center O and the center of the inner ring 10 is η _t. ) Is substituted into equation (3) to obtain the following equation (5).
[0022]
[Expression 4]

[0023]
[Equation 5]

[0024]
Η _t is _{expressed by the} following equation (6) using the groove bottom radius R _b and the distance H _t between the bottom of the gothic arc groove 11 and the swing center O (hereinafter referred to as the core height H _t ). ).
[0025]
[Formula 6]

[0026]
When the grindstone 20 is swung ± θ ₀ , the grindstone 20 is always in contact with the groove surface in that the distance R from the rocking center O is minimized. This is because the grindstone 20 is regulated and molded with the outermost contact radius from the rocking center O. For the left flank 12 _L , the calculation is also performed using the equation (5), and a continuous line contact line is obtained by plotting the relationship between each k and the Z with the smallest distance R. Figure 4 shows a continuous line contact line calculated by variously changing the values of the center height H _t. 4 is a developed view of the groove surface as viewed from the side where the grindstone 20 is located. In FIG. 4, the horizontal axis represents the distance in the x-axis direction, and the vertical axis represents the distance in the z-axis direction. Here, R _b = 18.96 mm, R _c = 20.2 mm, r _i = 3.11 mm, and e = 0.0915 mm. R _c is the distance between the center of the inner ring 10 and the outer peripheral surface (1/2 of the outer diameter of the inner ring 10).
[0027]
As can be seen from FIG. 4, when the core height is low, such as H _t = 2.0 mm, 2.5 mm, the distribution density of the continuous line contact line is high in the vicinity of the bottom of the gothic arc groove 11. And this tendency is so large that core height _Ht is low. This means that the vicinity of the bottom of the gothic arc groove 11 is well machined by the grindstone 20, but the other parts are not machined so much, that is, the distribution of the machining allowance tends to be uneven. .
[0028]
As the core height H _t is increased, the continuous line contact line approaches the shoulder of the gothic arc groove 11, and when the core height H _t is 3.1 mm, the grindstone 20 and the groove surface 10 are only shoulders. Will contact continuously . When the core height H _t is 2.0 to 3.0 mm, continuous contact is made on the groove surface. However, the lower the core height H _t , the more uneven the distribution of the continuous line contact line, and the machining allowance. Distribution tends to be non-uniform.
[0029]
From this, it can be understood that the distribution of the machining allowance can be made uniform if superfinishing is performed mainly on intermittent surface contact, without continuous contact on the groove surface. Then, in the example above, if the center height H _t of 3.03mm was the most suitable. Tolerance center height H _t is come determined by the tolerance of the tolerance of the two arcs of the distance between the centers that make up the dimensions and groove surfaces of the Gothic arc groove 11, be in the range of -5 to + 5% Is preferred.
[0030]
If the core height H _t is 2.8 mm or less, the distance R between the swing center O and the groove surface after superfinishing is not preferable. For example, the center height H _t is described as an example in the case of 2.7 mm, as can be seen from FIG. 4, the value of the vertical axis has a higher distribution density of the continuous line contact line in the range of 0.6~0.7mm It has become. Therefore, the allowance for this portion is locally increased.
[0031]
Center height H _t is shown in FIG. 5 to the state of contact with the groove surface of the grinding 20 and Gothic arc groove 11 in the case of 3.03 mm. 5 is a partial cross-sectional view in which the inner ring 10 and the grindstone 20 are broken on a plane parallel to the width direction of the gothic arc groove 11 and including the center of the inner ring 10.
[0032]
As shown in FIG. 5B, the grindstone 20 and the groove surface when the grindstone 20 is swinging by θ are in contact only with the shoulder of the gothic arc groove 11. Further, as shown in FIGS. 5A and 5C, the tip of the grindstone 20 is positioned on the grindstone 20 and the groove surface when the grindstone 20 swings by θ ₀ and −θ ₀ . Surface contact is made at a portion between the point and the shoulder of the gothic arc groove 11.
[0033]
When superfinishing is performed by swinging the grindstone 20 in this way, depending on the maximum value of the swing angle θ ₀ , the swing angle in the bottom of the gothic arc groove 11 is −θ ₀ to. There is a possibility that an error occurs in the shape of the range in which the tip of the grindstone 20 swings at θ ₀ .
In other words, if the machining allowance is small, the grindstone 20 does not reach the bottom of the gothic arc groove 11, so that the bottom remains uncut as shown in FIG. On the other hand, when the machining allowance is sufficient, as shown in FIG. 6 (b), the bottom becomes an arc shape, which causes an error from the Gothic arc shape. Therefore, it is desirable to make the maximum value θ ₀ of the swing angle as small as possible, and preferably 6 ° or less. Considering the limit of error that can be tolerated in the function of the bearing and the machining efficiency, 3 ° is practical.
[0034]
Moreover, (the lateral width of Figure 1) the width W of the swing center O grindstone 20 in the direction parallel to is preferably 15% or less of the 2R _b, the width in the width direction of the grinding wheel 20 of the Gothic arc groove 11 T ( The width in the left-right direction in FIG. 2 is preferably set such that the grindstone 20 does not protrude from the gothic arc groove 11 when it is swung to θ ₀ and −θ ₀ .
[Second Embodiment]
Superfinishing can also be applied to the raceway groove of the outer ring for the radial ball bearing with a grindstone as in the first embodiment.
[0035]
The continuous line contact line was calculated | required about the gothic arc groove of the outer ring | wheel by calculation similar to 1st embodiment (refer FIG. 7). Here, R _a = 24.54 mm, R _d = 23.43 mm, r _i = 3.11 mm, and e = 0.0915 mm. R _a is the distance between the bottom of the gothic arc groove and the center of the outer ring, and R _d is the distance between the center of the outer ring and the inner peripheral surface (1/2 of the inner diameter of the outer ring). .
[0036]
The result is shown in FIG. As it can be seen from Figure 8, when the center height H _t is 3.03 mm, gothic arch groove shoulder in the middle of the width of the swing center O in a direction parallel to the grinding wheel 20 (the width in the x-axis direction of the grinding wheel) Thus, the grindstone and the groove surface are in continuous contact. If the width of the grindstone in the x-axis direction is about 2 mm, the continuous line contact line exists only in the vicinity of the shoulder of the gothic arc groove, so that the effect on the machining is reduced and the rocking motion is reduced. Machining by surface contact when the angle becomes maximum (in the case of −θ ₀ and θ ₀ ) becomes dominant.
[0037]
[Third embodiment]
A method of superfinishing the thread groove of the screw shaft of the ball screw using a grindstone will be described.
FIG. 9 is an explanatory view of the grindstone 20 and the screw shaft 30 viewed from the axial direction, and FIG. 9B is a diagram of the grindstone 20 and the screw shaft 30 of the grindstone 20. It is the figure seen from the position side.
[0038]
A screw groove that is spirally continuous is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 30. The thread groove is a gothic arc groove 31, and the cross-sectional shape perpendicular to the groove is a substantially V-shape combining two identical arcs with different centers. That is, the groove surface of the gothic arc groove 31 is constituted by two curved surfaces (flanks).
Inside the gothic arc groove 31, a grindstone 20 having a cross-sectional shape substantially the same as the cross-sectional shape of the groove surface is arranged toward the center of the screw shaft 30, and the grindstone 20 is in contact with both flank. The grindstone 20 is attached to the tip of the rocking device 40 so as to rock repeatedly in the width direction of the Gothic arc groove 31 with the rocking center O parallel to the continuous tangent line of the Gothic arc groove 11 as an axis. It has become. Then, the grindstone 20 is rubbed against the groove surface by the swinging so that both the flank are simultaneously superfinished. The maximum value of the rocking angle of the grindstone 20 is θ ₀ , and the grindstone 20 is rocked between −θ ₀ and θ ₀ .
[0039]
Then, if the grindstone 20 is moved in the axial direction according to the rotation of the screw shaft 30 while swinging, the superfinishing is performed over the entire continuous direction of the gothic arc groove 31.
At this time, the swing center O is arranged on a plane passing through the center of the gothic arc groove 31 in the width direction, and the width of the grindstone 20 in the direction parallel to the swing center O (the length in the continuous direction of the thread groove). minimum value of the distance between the swing center O and Mizomen in the center at a position such as that obtained at the shoulder gothic arch groove 31, and, disposed closest to the bottom of the Gothic arc groove 31 of the ing.
[0040]
Note that the mechanism for superfinishing the groove surface by rocking, the maximum value of the rocking angle θ _{0, and the} like are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
If super finishing is applied to the thread groove of the screw shaft 30 by such a method, the continuous direction of the thread groove and the swinging direction of the grindstone 20 are orthogonal to each other. The width (the length in the continuous direction of the thread groove) can be increased. Therefore, it is possible to accurately correct the error of the roundness of Frank by super finishing.
[0041]
If the angle formed between the continuous direction of the thread groove and the rocking direction of the grindstone 20 is deviated from orthogonal, interference occurs between the thread groove and the grindstone 20, and therefore the width of the grindstone 20 is limited. As a result, the roundness error of Frank may not be accurately corrected by superfinishing.
As described above, according to the methods of the first to third embodiments, both the flank can be superfinished at the same time, so the processing time is short and low cost, and the processing accuracy varies. Hard to occur.
[0042]
In addition, this embodiment shows an example of this invention and this invention is not limited to this embodiment.
For example, in the present embodiment, the method of superfinishing the gothic arc grooves provided on the inner and outer rings for radial ball bearings and the screw shaft of the ball screw has been described. However, the present invention describes a gothic arc groove provided in any device or apparatus. Of course, the present invention can also be applied to the above. For example, the present invention can also be suitably applied to Gothic arc grooves provided in rolling devices other than the above, such as linear guide devices.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, the superfinishing method for gothic arc grooves according to the present invention has a short time required for processing, low cost, and high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view for explaining a method of superfinishing a raceway groove of an inner ring using a grindstone.
FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating parameters for calculating a locus of a continuous line contact line of a gothic arc groove of an inner ring.
4 is a diagram showing a continuous line contact line of Gothic arc groove of the inner ring, calculated values of the center height H _t variously modified.
[5] center height H _t is a partial sectional view showing a contact state between the groove surface of the grinding and Gothic arc groove in the case of 3.03 mm.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the shape of the bottom of the gothic arc groove.
FIG. 7 is a diagram illustrating parameters for calculating a locus of a continuous line contact line of a gothic arc groove of an outer ring.
8 is a diagram showing a continuous line contact line of Gothic arc groove of the outer ring, calculated values of the center height H _t variously modified.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a method of superfinishing a thread groove of a screw shaft using a grindstone.
[Explanation of symbols]
11, 31 Gothic arc groove 12 _R right flank 12 _L left flank 20 Grinding wheel O Oscillation center θ Oscillation angle

Claims

A method of superfinishing two curved surfaces constituting a groove surface of a Gothic arc groove having a substantially V-shape combining two identical arcs having different groove right-angle cross-sections with one grindstone,
A rocking center is set on a plane passing through the center in the width direction of the Gothic arc groove, and the grindstone that is in contact with the two curved surfaces is rocked in the width direction of the Gothic arc groove with the rocking center as an axis. And when superfinishing the groove surface,
A minimum value such as to obtain at the shoulder of the Gothic arc groove position of the distance between the swing center and the groove surface in the middle of the width of said grinding wheel in a direction parallel to the pivot center, and A super-finishing method for a gothic arc groove, characterized in that the rocking center is arranged at a position closest to the bottom of the gothic arc groove.

The gothic arc groove superfinishing method according to claim 1, wherein the rocking angle of the grindstone is 6 ° or less.