JP4718298B2 - 棒状工作物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、棒状工作物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、特に被研削部分である先端軸部の長さ寸法が被回転支持部である基軸部の長さ寸法よりも大きい棒状工作物の先端軸部を研削加工するのに適したセンタレス研削技術に関する。

棒状の工作物（以下ワークと称する。）の外周面を段付き形状に研削加工する方法として、例えば、特許文献１に開示されるインフィード研削方式のセンタレス研削技術がある。

この研削方法は、図１０に示すように、研削加工を施すべきワークＷと同じプロフィールを有する砥石車ａと調整車ｂを用いて、ワークＷを調整車ｂと図示しないブレードにより回転支持しながら、上記砥石車ａによってワークＷの外周面を大径軸部Ｗａと小径軸部Ｗｂとからなる段付き形状に研削するようにしている。

また、図１１は、この研削方法を改変したもので、ワークＷの大径軸部Ｗａを調整車ｃとブレードｄにより回転支持しながら、ワークＷの小径Ｗ側軸部Ｗｂに摺接するバックアップシューｅ、調整車ｃおよびブレードｄを砥石車ｆ側へ移動させることで、ワークＷの小径Ｗ側軸部Ｗｂと同じプロフィールを有する砥石車ｆによってワークＷの先端部分を小径軸部Ｗｂとなるように研削するようにしている。

特開平７−２４６５４８号公報

しかしながら、これらいずれの研削方法においても次のような問題があった。

すなわち、砥石車ａ、ｆ、調整車ｂおよびブレードｄが研削加工を施すべきワークＷと同じプロフィールを有するから、このワークＷの形状が変わると、これら砥石車ａ、ｆ、調整車ｂおよびブレードｄの形状変更つまり交換が必要となり、その段取り替えに時間がかかるという問題があった。

また、高い研削精度を得るためには、砥石車ａ、ｆ、調整車ｂおよびブレードｄの相対的位置関係に厳しい条件が課せられるなど、その微調整が必須であり、上記段取り替えの作業性の悪さに拍車をかけていた。

そして、これらの問題点は、エンドミル等の工具類など、多品種少量生産のワークを加工するに際しては、無視することができないほど顕著なものとなっていた。

この点に関して、円筒研削盤を用いてワーク外周面を段付き形状に研削加工する方法も考えられるが、この研削加工では、棒状ワークのようにワークが細長いと、研削加工中に曲り易くて、研削精度が悪くなりやすい。よって所望の研削精度を得るためには、加工速度を遅くする必要があり、これがため、加工時間が必然的に長くなるという問題がある。この問題は、被研削部分であるワークの先端軸部の長さ寸法がワークの基軸部の長さ寸法よりも大きい棒状ワークにあっては特に顕著であり、実際には加工コストや生産効率等の面から採用されていない。

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、被研削部分である先端軸部の長さ寸法が被回転支持部である基軸部の長さ寸法よりも大きい棒状ワークにあっても、その先端軸部を高い研削精度（真円度・同軸度・表面粗さ）を確保することができ、しかも高い生産効率を得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、棒状ワークの先端軸部をセンタレス研削する方法であって、ワークの基軸部を押圧手段により調整車に押し付け支持することにより、ワークを強制回転させながら、このワークを送り手段により砥石車に対して軸方向へ相対的に送り込むことにより、ワークの先端軸部を砥石車により研削加工するようにするとともに、上記押圧手段によるワークの押付け位置と上記砥石車による研削位置との軸方向間隔を可及的に小さく設定し、かつ、上記砥石車の回転方向を、砥石車の研削力作用方向が上記押圧手段による上下押圧方向に対して逆方向となるように設定し、工作物に上向きの研削力を作用させることを特徴とする。

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記調整車と押圧手段の配置構成を、これら調整車と押圧手段の回転支持によりワークに生じる推力が、上記送り手段によるワークの送り方向Ｙに対して逆方向となるように設定する。

（２）上記押圧手段は、ワークの基軸部の外周面に所定の押圧力をもって転接する加圧ローラを備える。

（３）上記加圧ローラのワークに対する転接位置と上記砥石車による研削位置との軸方向間隔を可及的に小さく設定する。

（４）上記調整車と加圧ローラの少なくとも一方の傾斜角を、これら調整車と押圧手段の回転支持によりワークに生じる推力が、上記送り手段によるワークの送り方向Ｙに対して逆方向となるように設定する。

（５）上記加圧ローラをワークの斜め上方位置に配置するとともに、この加圧ローラをワークの基軸部の外周面に所定の押圧力をもって転接させることにより、ワークを上記調整車に押し付けて回転支持し、上記砥石車を上記加圧ローラの回転方向と逆方向へ回転させて、ワークの先端軸部を研削加工するようにする。

（６）上記押圧手段および調整車により回転支持するワークの基軸部を前工程において予め仕上げ加工して、このワークの基軸部を加工基準としてワークの先端軸部を砥石車により研削加工するようにする。

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行し得るものであって、ワークの基軸部を支持するブレードと、回転駆動されて、ワークの基軸部を回転支持する調整車と、上記調整車に対してワークを押し付け支持する押圧手段と、回転駆動されて、上記調整車により強制回転支持されるワークの先端軸部を研削する砥石車と、上記調整車およびブレードにより強制回転支持されるワークを、上記砥石車に対して軸方向へ相対的に送る送り手段と、上記調整車、押圧手段、砥石車および送り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、上記制御手段により、上記調整車、押圧手段、砥石車および送り手段が相互に連動して制御されて、上記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。

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記押圧手段は、ワークの基軸部の外周面に転接可能な加圧ローラと、この加圧ローラをワークの基軸部の外周面に対して所定の押圧力をもって押圧する加圧手段とを備えてなる。

（２）上記送り手段は、ワークの後端面に当接可能な押し棒と、この押し棒をワークの軸方向へ移動させる移動手段とを備えてなる。

本発明によれば、以下に列挙するような特有の効果が得られ、棒状ワークの先端軸部を高い研削精度（真円度・同軸度・表面粗さ）を確保することができ、しかも高い生産効率を得ることができるセンタレス研削技術を提供することができる。

（１）ワークの基軸部を押圧手段により調整車に押し付け支持することにより、ワークを強制回転させながら、このワークを送り手段により砥石車に対して軸方向へ相対的に送り込むことにより、ワークの先端軸部を砥石車により研削加工するようにするとともに、上記押圧手段によるワークの押付け位置と上記砥石車による研削位置との軸方向間隔を可及的に小さく設定するから、加工対象が、例えばロングドリルのように、被研削部である先端軸部が被回転支持部より長いワークの先端軸部であっても、砥石車による研削位置の近傍位置が上記加圧ローラ、調整車およびブレードにより堅固に回転支持されているため、砥石車の切込み力によってワークの先端軸部が撓んで振れることがなく、真円度、同軸度および表面粗さに優れる高精度研削が可能になった。

（２）上記砥石車の回転方向を、砥石車の研削力作用方向が上記押圧手段による上下押圧方向に対して逆方向となるように設定し、工作物に上向きの研削力を作用させることにより、ワークがブレード上で暴れることがなく、安定した研削が可能となる。

すなわち、例えば、上記押圧手段の加圧ローラをワークの斜め上方位置に配置するとともに、この加圧ローラをワークの基軸部の外周面に所定の押圧力をもって転接させることにより、ワークを上記調整車に押し付けて回転支持する構成において、上記砥石車を上記加圧ローラの回転方向と逆方向へつまり従来の一般的なセンタレス研削における回転方向と逆方向へ回転させて、ワークの先端軸部を研削加工するようにする。

このような構成とすることにより、たとえ、加工対象となる棒状ワークの被研削部分である先端軸部の長さ寸法が被回転支持部である基軸部の長さ寸法よりも大きく、ワークの重心がブレードの先端から先方へはみ出して、ワークの研削位置に下向きの力がかかる場合であっても、砥石車の上向きの研削力が上記下向きの力を相殺する結果、ワークがブレード上で暴れることがなく、安定した研削が可能となる。

（３）ワークを送り手段により砥石車に対して軸方向へ相対的に送り込むことにより、ワークの先端軸部を砥石車により研削加工するようにしたから、つまり、送り手段の送り動作と砥石車の切込み動作の２軸制御により、ワークの先端軸部を研削加工するようにしたから、研削加工を施すべきワークの加工形状や寸法が変わっても、制御プログラムの変更のみで対応可能である。

これにより、研削加工を施すべきワークと同じプロフィールを有する砥石車、調整車およびブレードが用いる従来のインフィード研削のように、ワークの形状が変わるたびに、上記砥石車、調整車およびブレードの形状変更（交換）をする必要がなく、迅速な段取り替えが可能となり、特に、エンドミル等の工具類など、多品種少量生産のワークを加工するのに最適である。

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。

本発明に係るセンタレス研削装置が図１〜図６に示されており、この研削装置は、具体的には図７（ａ）に示すような円筒棒状のワ−クＷの外周面を、例えば図７（ｂ）の（ｉ）〜（ｖ）に示すような大径の基軸部Ｗａと小径の先端軸部Ｗｂを有する段付き形状にセンタレス研削するものである。なお、図７（ｂ）において、（ｉ）は先端軸部Ｗｂが先細のテーパ形状、（ii)は先端軸部Ｗｂが先太のバックテーパ形状、（iii）は先端軸部Ｗｂが細い円柱部ａと中太の円柱部ｂをテーパｃにより連続させた多段形状、（iv）は先端軸部Ｗｂが細い円柱のストレート形状、および（ｖ）は先端軸部Ｗｂが中太の円柱ａと細い円柱ｂを連続させた多段形状とされており、これらいずれのワークＷにおいても、被研削部分である先端軸部Ｗｂの長さ寸法Ｌｂが被回転支持部である基軸部Ｗａの長さ寸法Ｌａよりも大きく設定されている。

図示のセンタレス研削装置は、ワークＷの先端軸部Ｗｂを図７（ｂ）（ii）に示すバックテーパ形状に研削するもので、具体的には、ワークＷの基軸部Ｗａが前工程において予め仕上げ加工されており、基軸部Ｗａを加工基準として先端軸部Ｗｂを研削加工する構成とされている。

センタレス研削装置は、砥石車１、調整車２、ブレード３、押圧装置（押圧手段）４、送り装置（送り手段）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１および図３（ｂ）に示すように、ワークＷの先端軸部Ｗｂの外周面に研削加工を施すもので、その砥石面１ａが、ワークＷの先端軸部Ｗｂの最終形状つまり先端軸部Ｗｂの外周面の最終仕上げ形状に対応したプロフィールを備えるテーパ砥石面とされるとともに、従来公知の一般的基本構造を備えている。つまり、砥石車１は、砥石軸７に取外し可能に取付け固定され、この砥石軸７が固定的に設けられた砥石車台上（図示省略）に回転可能に軸承されるとともに、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ている。また、具体的には図示しないが、上記砥石車台は、切込み装置により砥石車１の切込み方向Ｘへ往復移動可能とされている。そして、砥石車１の駆動源および上記切込み装置の駆動源は、制御装置６に電気的に接続されている。

なお、砥石車１の回転方向は、後述するように、従来の一般的なセンタレス研削における回転方向と逆方向に設定されている。

調整車２は、図１および図３（ａ）に示すように、ワークＷの研削対象でない基軸部Ｗａつまり大径の軸部のみを回転支持するもので、円筒面からなる回転支持面２ａを備えるとともに、砥石車１に対してワークＷの軸方向へずれた位置に配置されている。

調整車２は、従来公知の一般的基本構造を備えており、調整車軸８に取外し可能に取付け固定され、この調整車軸８が調整車台上（図示省略）に回転可能に軸承されるとともに、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。

なお、上記調整車２の配置構成は、後述するように、押圧装置４との協働作用によるワークＷの回転支持により、このワークＷに生じる推力が、上記送り装置５によるワークＷの送り方向Ｙに対して逆方向となるように設定されている。具体的には、図示の実施形態においては、調整車２の軸心つまり調整車軸８の傾斜角が、後述する押圧装置４との協働作用により、ワークＷに反送り方向（図１および図６において、送り方向Ｙの逆方向）への推力を与える構造とされている。

ブレード３は、図２および図３（ａ）に示すように、調整車２と共にワークＷの基軸部Ｗａを支持するもので、上記調整車２と同様に上記調整車台上に設置されており、ワークＷの基軸部Ｗａを下方から支持する傾斜支持面３ａを備えている。

押圧装置４は、調整車２に対してワークＷを押し付け支持するもので、主要部として加圧ローラ１０を備える。

この加圧ローラ１０は、ワークＷの基軸部Ｗａの外周面に所定の押圧力をもって転接する構成とされ、具体的には、ローラ軸１１により自由回転可能に支持されるとともに、加圧手段１２により、ワークＷの基軸部Ｗａの外周面に所定の弾発力をもって転接されている。図示の実施形態においては、上記加圧手段１２として、弾発スプリング等の弾発付勢手段が採用されて、加圧ローラ１０がワークＷの基軸部Ｗａの外周面に常時弾発付勢されている。

送り装置５は、調整車２およびブレード３により強制回転支持されるワークＷを、砥石車１に対して軸方向つまり砥石車１側となる送り方向Ｙへ相対的に送るものである。

図示の実施形態においては、砥石車１が軸方向へ固定的に配置されており、送り装置５がワークＷを、この砥石車に対して送り方向Ｙへ強制的に送り込む構成とされており、ワークＷの後端面に当接可能な押し棒１５と、この押し棒１５をワークＷの軸方向へ移動させる移動手段（図示省略）とを備えてなる。

押し棒１５は、具体的には図示しないが、調整車２とブレード３により支持されるワークＷとほぼ同軸上に配置されて、このワークＷの軸方向へ移動可能に支持されるとともに、上記移動手段に駆動連結されている。この押し棒１５を軸方向へ往復移動させる移動手段としては、リニアモータや、あるいは送りねじ機構を備えた従来公知の送り駆動装置が適宜採用される。

そして、上記送り手段により、押し棒１５の先端部１５ａがワークＷの基軸部Ｗａの後端面に当接されて、このワークＷを予め設定された速度で送り方向Ｙへ所定距離だけ送り込む。

さらに、図示の実施形態においては、上述した砥石車１、調整車２、押圧装置４および送り装置５の相互の配置構成および駆動構成が以下のように設定されている。

（ｉ）調整車２および加圧ローラ１０の傾斜：
調整車２と押圧装置４の配置構成は、前述したように、これら調整車２と押圧装置４の協働作用による回転支持により、ワークＷに反送り方向（図１において、送り装置５によるワークＷの送り方向Ｙに対して逆方向）への推力を与えるように設定されている。

具体的には、図示の実施形態においては、水平状態にある砥石車１の軸心（砥石軸７）に対する上記調整車２と加圧ローラ１０の軸心の傾斜角、つまり調整車軸８とローラ軸１１の傾斜角は、これら調整車２と加圧ローラ１０の回転支持によってワークＷに生じる推力が、上記送り装置５によるワークＷの送り方向Ｙに対して逆方向となるように設定されている。

そして、押圧装置４の加圧ローラ１０が、ワークＷの基軸部Ｗａを調整車２に弾発的に押し付け支持して、この回転駆動される調整車２との協働作用により、ワークＷが強制回転されながら、上記反送り方向への推力を与えられて、送り装置５の押し棒１５の先端部１５ａと常時当接されることとなる。

換言すれば、上記押し棒１５はワークＷをその推力作用に抗して送り方向Ｙへ所定の送り速度で強制的に送り出すことになり、ワークＷの研削長手方向つまり軸方向寸法を正確に制御することができる。

なお、図示の実施形態においては、上記調整車２と加圧ローラ１０の双方の軸心が水平状態にある砥石車１の軸心（砥石軸７）に対して傾斜される構成とされているが、これら調整車２と加圧ローラ１０の少なくとも一方の傾斜角を、これら調整車２と加圧ローラ１０の回転支持によってワークＷに生じる推力が、上記送り装置５によるワークＷの送り方向Ｙに対して逆方向となるように設定すれば良いことが実験的に判明している。したがって、図示の実施形態のように調整車２と加圧ローラ１０の軸心が共に傾斜される他、調整車２の軸心のみが傾斜される配置構成、あるいは加圧ローラ１０の軸心のみが傾斜される配置構成も目的に応じて採用され得る。

（ii）砥石車１と加圧ローラ１０の軸方向間隔:
押圧装置４によるワークＷの押付け位置と砥石車１による研削位置との軸方向間隔は可及的に小さく設定されている。

具体的には、図４（ａ）に示すように、押圧装置４の加圧ローラ１０は、ワークＷの基軸部Ｗａを挟んで調整車２に対向するように配置されているところ、この加圧ローラ１０のワークＷに対する転接位置と砥石車１による研削位置との軸方向間隔（図示の場合は、加圧ローラ１０の軸方向先端位置と砥石車１の最大外径位置との軸方向間隔）Ｌが可及的に小さくなるように設定されている。

すなわち、図４の平面図を参照して、ワークＷの先端軸部Ｗｂを砥石車１により研削する場合、ワークＷの基軸部Ｗａがブレード３上で加圧ローラ１０と調整車２により挟持状に回転支持された状態で、加圧ローラ１０および調整車２による回転支持部位から前方へ突出するワークＷの外周面に、砥石車１がワークＷの送り方向Ｙに垂直な切込み方向Ｘに切り込んで研削加工することになる。換言すれば、ワークＷは、加圧ローラ１０の転接位置を支点として、砥石車１による研削位置に負荷を受けることになる。したがって、図４（ｂ）に示すように、上記軸方向間隔Ｌが大きければ大きいほど、ワークＷには曲げモーメントが作用することになり、これにより、回転支持されるワークＷは砥石車１の切込み力による撓みで振れを生じて、研削精度に悪影響を及ぼすことになる。

このような悪影響を極力低減回避するためには、図４（ａ）に示すように、上記加圧ローラ１０の転接位置と砥石車１の研削位置との軸方向間隔Ｌが可及的に小さくなるように設定されることが望ましい。具体的には、加圧ローラ１０の駆動支持構造と砥石車１の駆動支持構造が互いに干渉しない範囲で、加圧ローラ１０と砥石車１の軸方向位置を可能な限り近づける方法が採られる。

このような配置構成とすることにより、ワークＷの被研削部である先端軸部Ｗｂが被回転支持部である基軸部Ｗａより長い場合であっても、砥石車１による研削位置の近傍位置が上記加圧ローラ１０、調整車２およびブレード３により堅固に回転支持されているため、砥石車１の切込み力によってワークＷの先端軸部Ｗｂが撓んで振れることがなく、高い研削精度が確保され得る。

なお、図４は、理解を容易にすることを主眼として、模式的にかつワークＷの振れ量を大幅に拡大して描かれているが、実際には、ワークＷの振れ量は微小なもので、目視確認できるようなものではない。

（iii）砥石車１の回転方向：
砥石車１の回転方向は、砥石車１の研削力作用方向が押圧装置４による上下押圧方向に対して逆方向となるように設定されている。

具体的には、図２および図３（ａ）に示すように、押圧装置４の加圧ローラ１０は、ワークＷの基軸部Ｗａを挟んで調整車２に対向するとともに、ワークＷの斜め上方位置に配置されて、この加圧ローラ１０がワークＷの基軸部Ｗａの外周面に所定の押圧力をもって転接させることにより、ワークＷが回転する調整車２に押し付けられて強制的に回転支持される。この場合、砥石車１は、図示のごとく、上記加圧ローラ１０の回転方向と逆方向へ、つまり従来の一般的なセンタレス研削における回転方向と逆方向へ回転するように設定されている。

すなわち、従来周知のセンタレス研削においては、砥石車１は、ワークＷに転接する加圧ローラ１０の回転方向と同じ方向に高速回転されて、砥石車１の外周回転速度とワークＷの外周回転速度との速度差により、砥石車１がワークＷの外周面を研削加工する構成とされている。そして、図５（ｂ）の側面図を参照して、ブレード３上に支持されたワークＷには、ワークＷの自重、加圧ローラ１０と調整車２による強制回転時の回転力、および砥石車１による研削加工時の研削力が作用する。

この場合、ワークＷの初期研削時においては、ワークＷの自重の重心Ｐがブレード３の先端３ｂから後方へずれたブレード３上の部位に作用しており（例えば図５（ｂ）の二点鎖線の位置）、よってワークＷがブレード３上に安定して回転支持されて、砥石車１によるワークＷの先端軸部Ｗｂに対する研削加工が安定して行われ得る。

一方、ワークＷが送り方向Ｙへ送られていくに連れて、ワークＷの自重の重心Ｐもブレード３の先端３ｂへ近づいていくため、ワークＷに対して下向きに作用する砥石車１による研削力がブレード３上のワークＷの支持状態を不安定にして、安定した研削加工を阻害し始める。特に、ワークＷの被研削部である先端軸部Ｗｂが被回転支持部である基軸部Ｗａより長い場合には、ワークＷの自重の重心Ｐがブレード３の先端３ｂから前方へ移動してはみ出してしまう結果、ワークＷに下向きにかかる力が大きくなって、図５（ｂ）に破線で示すように、ワークＷの先端側部分がブレード３の先端３ｂを支点として下がる結果、ワークＷがブレード３上で暴れてしまい、最悪の場合は加工続行不可能になる。

このような問題の発生を回避するため、図５（ａ）に示すように、調整車２および加圧ローラ１０の回転方向をそのままにして、砥石車１の回転方向を、上記加圧ローラ１０の回転方向と逆方向へ、つまり従来の一般的なセンタレス研削における回転方向と逆方向へ回転するように設定することが望ましい。

このような回転構成とすることにより、たとえ、ワークＷの被研削部分である先端軸部Ｗｂの長さ寸法が被回転支持部である基軸部Ｗａの長さ寸法よりも大きく、ワークＷの重心Ｐがブレード３の先端から先方へはみ出して、ワークＷの研削位置に下向きの力がかかる場合であっても、砥石車１の上向きの研削力が、調整車２および加圧ローラ１０の回転およびワークＷの自重による下向きの力を相殺して、この結果、ワークＷがブレード３上で暴れることなく、安定した研削が可能となる。

ちなみに、上記構成において、調整車２の回転方向を逆にすると、ワークＷに調整車２の下方向へ向く力が働き、その影響で、ブレード２に必要以上の力がかかって、ブレード２の早期損傷が起こる。しかも、ワークＷに下向きの力が働くことで、ワークＷが調整車２とブレード３の隙間に入り込もうとして、最悪の場合、調整車２とブレードの隙間に噛みこんでしまい、装置が破損してしまう。このようなことから、調整車２の回転方向は従来の一般的なセンタレス研削における回転方向と同一方向へ回転するように設定される。

制御装置６は、上記砥石車１、調整車２、押圧装置４および送り装置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、ワークＷの基軸部Ｗａが押圧装置４により調整車２に押し付け支持されることにより、ワークＷが強制回転されるとともに、この強制回転されるワークＷが送り装置５により軸方向（送り方向）Ｙへ送り込まれることにより、ワークＷの先端軸部Ｗｂに砥石車１による研削加工が施される。この研削加工工程は具体的には以下のとおりである。

（ｉ）砥石車１がワークＷの先端軸Ｗｂの初期研削の切込み位置に設定配置された状態で、砥石車１および調整車２がそれぞれ所定の回転速度をもって所定の方向へ回転駆動されるとともに、送り装置５の押し棒１５の送り方向Ｙへの前進により、棒状のワークＷがブレード３の傾斜支持面３ａ（図２参照）上に沿って上記調整車２の位置まで供給される。すると、押圧装置４の加圧ローラ１０がワークＷを所定の弾発付勢力をもって調整車２に対して押し付ける結果、ワークＷは、調整車２の回転力により強制回転される（図６（ａ）参照）。

（ii）さらに、上記押し棒１５の前進により、ワークＷは送り方向Ｙへ送られて、その先端軸部が砥石車１へ送り込まれることになる。このとき、砥石車１は押し棒１５によるワークＷの送り動作に同期して切込み方向Ｘへ前進して、ワークＷの先端軸部Ｗｂに切り込んでいき、この砥石車１の切込み動作と押し棒１５によるワークＷの送込み動作に従って、ワークＷの先端軸部Ｗｂが先太のバックテーパ形状に研削されていく（図６（ｂ）参照）。

換言すれば、ワークＷは、加圧ローラ１０と調整車２により回転支持された基軸部Ｗａの外径を基準として、先端軸部Ｗｂの外周面が砥石車１により研削される。この際、研削されながら送られていくワークＷの先端軸部Ｗｂは、図３（ｂ）に示すように調整車２の回転支持面２ａに回転支持されることなく、フリーな状態にある。このように、押圧装置４の加圧ローラ１０および調整車２により回転支持するワークＷの基軸部Ｗａを前工程において予め仕上げ加工して、このワークＷの基軸部Ｗａを加工基準としてワークＷの先端軸部Ｗｂを砥石車１により研削加工するようにしたことにより、ワークＷの同軸度が良好となる。

（iii）そして、ワークＷがその軸心方向の所定位置まで送り込まれて、ワークＷの先端軸部Ｗｂが所定の最終仕上げ形状（バックテーパ形状）に研削加工されると（図６（ｃ）参照）、砥石車１が押し棒１５によるワークＷの送り動作に同期して後退（マイナスの切込み動作）しながら、ワークＷがその軸心方向の所定位置まで送り込まれ（図６（ｃ）参照）、この後、砥石車１がワークＷから完全に離反されて研削工程が完了する（図６（ｄ）参照）。

あるいは、ワークＷがその軸心方向の所定位置まで送り込まれて、ワークＷの先端軸部Ｗｂが所定の最終仕上げ形状（バックテーパ形状）に研削加工されると、砥石車１がワークＷから完全に離反されて研削工程が完了する（図６（ｄ）参照）。

このようにして先端軸部Ｗｂを研削加工されたワークＷは、図外の排出装置により、砥石車１および調整車２間の加工位置から外部へ排出される。

なお、図示はしないが、上述したワークＷの先端軸部Ｗｂの研削を終了させるタイミングとしては、例えば押し棒１５によるワークＷの送り込み量を近接スイッチなどのセンサで検知し、この検知結果に基づいて行ってもよいし、また、ストッパ等の停止手段でワークＷの送りを強制的に停止させるようにしてもよく、その具体的な手段としては適宜のものが採用され得る。

また、ワークＷを装置から排出する具体的方法も、以下のように種々の方法が目的等に応じて適宜選択して採用され得る。

すなわち、（ａ）砥石車１または調整車２をワークＷから離間するように移動させることで、ワークＷの排出を行う、（ｂ）ローダアームなどの外部機構を設けて、ワークＷを吸着手段等によりチャッキング保持して取り出すことで、ワークＷを排出する、あるいは（ｃ）図示の実施形態のように、加圧ローラ１０と調整車２がワークＷに反送り方向（送り方向Ｙと逆方向）の推力を与えるように傾斜配置させている場合では、研削工程が完了後に押し棒１５をワークＷの大径軸部Ｗａの端面から後退させることで、調整車２による上記反送り方向への推力作用によって、ワークＷを装置から後退排出する、などの排出方法が考えられる。

さらに、ワークＷの先端軸部Ｗｂを図７に示す他の形状、つまり、（ｉ）の先細のテーパ形状、（iii）の細い円柱部ａと中太の円柱部ｂをテーパｃにより連続させた多段形状、（iv）の細い円柱のストレート形状、および（ｖ）の中太の円柱ａと細い円柱ｂを連続させた多段形状に研削加工する場合には、制御装置６における制御プログラムを適宜設計変更して、押し棒１５によるワークＷの送り方向Ｙへの送り動作と砥石車１の切込み方向Ｘへの切込み動作（前進または後退）を同期して制御することで、実行可能である。したがって、ワークＷの加工形状やワークＷの素材の寸法が変わっても、制御プログラムの変更だけで迅速にかつ容易に対応することができ、特別な段取り変更が不要である。

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、ワークＷの基軸部Ｗａを、押圧装置４の加圧ローラ１０により調整車２に押し付け支持することにより、ワークＷを強制回転させながら、このワークＷを、送り装置５の押し棒１５により砥石車１に対して軸方向（送り方向）Ｙへ送り込むことにより、ワークＷの先端軸部Ｗｂを砥石車１により研削加工するようにし、この場合、上記加圧ローラ１０によるワークＷの押付け位置と砥石車１による研削位置との軸方向間隔Ｌを可及的に小さく設定しているから、図示のワークＷのように、被研削部である先端軸部Ｗｂが被回転支持部である基軸部Ｗａより長い場合であっても、砥石車１による研削位置の近傍位置が上記加圧ローラ１０、調整車２およびブレード３により堅固に回転支持されているため、砥石車１の切込み力によってワークＷの先端軸部Ｗｂが撓んで振れることがなく、真円度、同軸度および表面粗さに優れる高精度研削が可能となる。

ワークＷを送り装置５により砥石車１に対して軸方向Ｙへ送り込むことにより、ワークＷの先端軸部Ｗｂを砥石車１により研削加工するようにしたから、つまり、送り装置５の送り動作と砥石車１の切込み動作の２軸制御により、ワークＷの先端軸部Ｗｂを研削加工するようにしたから、研削加工を施すべきワークＷの加工形状や寸法が変わっても、制御プログラムの変更のみで対応することができる。

これにより、研削加工を施すべきワークＷと同じプロフィールを有する砥石車ａ、ｆ、調整車ｂおよびブレードｄを用いる従来のインフィード研削（図１０または図１１参照）のように、ワークＷの形状が変わるたびに、砥石車ａ、ｆ、調整車ｂおよびブレードｄの形状変更（交換）をする必要がなく、迅速な段取り替えが可能となり、特に、エンドミル等の工具類など、多品種少量生産のワークＷを加工するのに最適である。

さらに、砥石車１の回転方向を、砥石車１の研削力作用方向が押圧装置４の加圧ローラ１０による上下押圧方向に対して逆方向となるように設定することにより、ワークＷがブレード３上で暴れることがなく、安定した研削が可能となる。

すなわち、図示の実施形態のように、押圧装置４の加圧ローラ１０をワークＷの斜め上方位置に配置するとともに、この加圧ローラ１０をワークＷの基軸部Ｗａの外周面に所定の押圧力をもって転接させることにより、ワークＷを調整車２に押し付けて回転支持する構成において、砥石車１を加圧ローラ１０の回転方向と逆方向へ、つまり従来の一般的なセンタレス研削における回転方向と逆方向へ回転させて、ワークＷの先端軸部Ｗｂを研削加工するようにする。

このような構成とすることにより、たとえ、加工対象となる棒状ワークＷの被研削部分である先端軸部Ｗｂの長さ寸法が被回転支持部である基軸部Ｗａの長さ寸法よりも大きく、ワークＷの重心Ｐがブレード３の先端３ｂから先方へはみ出して、ワークＷの研削位置に下向きの力がかかる場合であっても、砥石車１の上向きの研削力が上記下向きの力を相殺する結果、ワークＷがブレード３上で暴れることがなく、安定した研削が可能となる。

なお、本実施形態のセンタレス研削装置により、径寸法が６ｍｍで、長さ寸法が２３０ｍｍのワークＷを用いて、このワークＷの先端軸部Ｗｂに、その先端から１８０ｍｍの長さ位置までバックテーパとする研削加工（図７（ｂ）（iii）のバックテーパ形状）を施して見た場合の真円度を図８（ａ）に示す。また、図８（ｂ）は、その比較例として、同じ研削加工を前述した砥石車１、調整車２、押圧装置４および送り装置５の相互の配置構成および駆動構成（ｉ）〜（iii）のを採用しないセンタレス研削装置（つまり、図４（ｂ）、図５（ｂ）の構成を備える）により行った場合の真円度を示す。

これらの図から明らかのように、比較例のセンタレス研削技術によれば、ワークＷが不安定になりやすく、その結果、ワークＷの真円度が１０．９μｍと悪く、最悪の場合には研削可能の続行が不可能になってしまった。これに対して、本発明のセンタレス研削技術（本実施形態に係るセンタレス研削技術）によれば、ワークＷが安定して研削された結果、ワークＷの真円度は０．４μｍと良好であった。なお、この他の同軸度および表面粗さについても、良好な結果が得られることが実験的に判明している。

また、本発明に係る研削技術（本実施形態に係る研削技術）について、円筒研削盤による研削加工を行場合と比較した場合、本発明の研削技術による研削時間は、円筒研削盤による研削加工による研削時間の約１／３程度で済むことも実験的に判明している。

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。

例えば、押圧装置４は、加圧ローラ１０に限らず、ワークＷを調整車２に押し付けるものであれば、バネなどの簡易なものを採用してもよく、逆に、要求される場合には、押圧シリンダ等の動力装置を用いて精密な制御を行う構成としてもよい。

また、本発明は、図示の実施形態のような全長にわたって同一径寸法の直円筒状ワークＷだけでなく、制御装置６の制御プログラムを変更することにより、図９に示すように、先端軸部Ｗｂが大径の膨出部とされたワークＷについて、この先端軸部Ｗｂを図示のようなテーパ形状いわゆるキノコ形状に研削加工することも可能である。

本発明の一実施形態であるセンタレス研削装置の主要部の概略構成を示す平面図である。 同じく同センタレス研削装置の主要部の概略構成を一部断面で示す正面図である。 同じく同センタレス研削装置の主要部の概略構成を示し、図３（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線に沿った正面断面図、図３（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線に沿った正面断面図である。 同センタレス研削装置における砥石車と加圧ローラとの軸方向の配置構成を説明するため平面模式図であり、図４（ａ）は本発明の配置構成を示し、図４（ｂ）は比較例としての配置構成を示す。 同センタレス研削装置における砥石車と加圧ローラとの回転構成を説明するため側面模式図であり、図５（ａ）は本発明の回転構成を示し、図５（ｂ）は比較例としての回転構成を示す。 図６（ａ）〜（ｄ）は同センタレス研削装置における研削工程を説明するため平面図である。 同センタレス研削装置により研削される棒状ワークを示し、図７（ａ）は研削加工前の棒状ワークの原形、図７（ｂ）の（ｉ）〜（ｖ）は研削加工後の棒状ワークの仕上がり形状をそれぞれ示す。 同センタレス研削装置により研削されたワークの真円度を説明するため線図であり、図８（ａ）は本発明装置によるワークの真円度を示し、図８（ｂ）は比較例としての従来装置によるワークの真円度を示す。 同センタレス研削装置により他の形状のワークを研削する場合を示す図１に対応した平面図である。 棒状ワークを段付き形状に研削加工する従来のセンタレス研削装置を示す概略平面図である。 同じく、棒状ワークを段付き形状に研削加工する他の従来のセンタレス研削装置を示す概略平面図である。

符号の説明

Ｗ ワ−ク（工作物）
Ｗａ ワークの基軸部
Ｗｂ ワークの先端軸部
Ｘ 砥石車の切込み方向
Ｙ ワークの送り方向
１ 砥石車
１ａ 砥石車の砥石面
２ 調整車
３ ブレード
４ 押圧装置（押圧手段）
５ 送り装置（送り手段）
６ 制御装置（制御手段）
７ 砥石軸
８ 調整車軸
１０ 加圧ローラ
１１ ローラ軸
１２ 加圧手段
１５ 押し棒

Claims (10)

1. 棒状工作物の先端軸部をセンタレス研削する方法であって、
   工作物の基軸部を押圧手段により調整車に押し付け支持することにより、工作物を強制回転させながら、この工作物を送り手段により砥石車に対して軸方向へ相対的に送り込むことにより、工作物の先端軸部を砥石車により研削加工するようにするとともに、
   前記押圧手段による工作物の押付け位置と前記砥石車による研削位置との軸方向間隔を可及的に小さく設定し、かつ、
   前記砥石車の回転方向を、砥石車の研削力作用方向が前記押圧手段による上下押圧方向に対して逆方向となるように設定し、工作物に上向きの研削力を作用させる
   ことを特徴とする棒状工作物のセンタレス研削方法。
2. 前記調整車と押圧手段の配置構成を、これら調整車と押圧手段の回転支持により工作物に生じる推力が、前記送り手段による工作物の送込み方向に対して逆方向となるように設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の棒状工作物のセンタレス研削方法。
3. 前記押圧手段は、工作物の基軸部の外周面に所定の押圧力をもって転接する加圧ローラを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の棒状工作物のセンタレス研削方法。
4. 前記加圧ローラの工作物に対する転接位置と前記砥石車による研削位置との軸方向間隔を可及的に小さく設定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の棒状工作物のセンタレス研削方法。
5. 前記調整車と加圧ローラの少なくとも一方の傾斜角を、これら調整車と押圧手段の回転支持により工作物に生じる推力が、前記送り手段による工作物の送込み方向に対して逆方向となるように設定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の棒状工作物のセンタレス研削方法。
6. 前記加圧ローラを工作物の斜め上方位置に配置するとともに、この加圧ローラを工作物の基軸部の外周面に所定の押圧力をもって転接させることにより、工作物を前記調整車に押し付けて回転支持し、
   前記砥石車を前記加圧ローラの回転方向と逆方向へ回転させて、工作物の先端軸部を研削加工するようにした
   ことを特徴とする請求項３に記載の棒状工作物のセンタレス研削方法。
7. 前記押圧手段および調整車により回転支持する工作物の基軸部を前工程において予め仕上げ加工して、この工作物の基軸部を加工基準として工作物の先端軸部を砥石車により研削加工するようにした
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の棒状工作物のセンタレス研削方法。
8. 棒状工作物の先端軸部をセンタレス研削するセンタレス研削装置であって、
   工作物の基軸部を支持するブレードと、
   回転駆動されて、工作物の基軸部を回転支持する調整車と、
   前記調整車に対して工作物を押し付け支持する押圧手段と、
   回転駆動されて、前記調整車により強制回転支持される工作物の先端軸部を研削する砥石車と、
   前記調整車およびブレードにより強制回転支持される工作物を、前記砥石車に対して軸方向へ相対的に送る送り手段と、
   前記調整車、押圧手段、砥石車および送り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、
   前記制御手段により、前記調整車、押圧手段、砥石車および送り手段が相互に連動して制御されて、請求項１から７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
   ことを特徴とする棒状工作物のセンタレス研削装置。
9. 前記押圧手段は、工作物の基軸部の外周面に転接可能な加圧ローラと、この加圧ローラを工作物の基軸部の外周面に対して所定の押圧力をもって押圧する加圧手段とを備えてなる
   ことを特徴とする請求項８に記載の棒状工作物のセンタレス研削装置。
10. 前記送り手段は、工作物の後端面に当接可能な押し棒と、この押し棒を工作物の軸方向へ移動させる移動手段とを備えてなる
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の棒状工作物のセンタレス研削装置。