JP5039957B2 - 内面研削装置用砥石および内面研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの内周面を研削（加工）する内面研削装置用砥石および内面研削方法に関するものである。

ワークの内周面を研削（加工）する内面研削装置用砥石としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特開２００５−２２０５３号公報（図２）

しかしながら、上記特許文献１に開示されている砥石では、奥側に円筒部を有し、その手前側に円錐部を有するようなワークの内周面を研削（加工）する場合に、円筒部の内周面に円筒砥石部を押し当てて円筒部の内周面を研削（加工）する工程と、円錐部の円錐面（内周面）に円錐砥石部を押し当てて円錐部の円錐面（内周面）を研削（加工）する工程とが必要となる。そのため、研削（加工）効率が低下し、研削（加工）に要する作業時間が長くなり、研削（加工）コストが増加してしまうといった問題点がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、研削（加工）効率を向上させることができ、研削（加工）に要する作業時間を短縮することができて、研削（加工）コストを低減させることができる内面研削装置用砥石を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
本発明による内面研削装置用砥石は、一端部に軸部を有し、他端部に円筒砥石部を有するとともに、前記軸部と前記円筒砥石部との間に、該円筒砥石部の外周面より半径方向内方に窪む括れを挟んで前記円筒砥石部に小径側を隣接させた円錐砥石部を有し、前記円筒砥石部が、前記軸部および前記円錐砥石部に対して着脱可能に構成され、前記円錐砥石部の小径側の外径寸法が、前記円筒砥石部の外径寸法より大きく形成されている。

本発明による内面研削装置用砥石によれば、例えば、図３（ａ）に示すような、奥側に円筒部６ａを有し、その手前側に円錐部６ｂを有するようなワーク６の、円筒部６ａの内周面に円筒砥石部２ｂを押し当てるとともに、円錐部６ｂの円錐面（内周面）に円錐砥石部２ｃを押し当てることにより、ワーク６の円筒部６ａと円錐部６ｂとを同時に研削（加工）することができる。
これにより、研削（加工）効率を向上させることができ、研削（加工）に要する作業時間を短縮することができて、研削（加工）コストを低減させることができる。

このような内面研削装置用砥石によれば、円筒砥石部が、軸部および円錐砥石部に対して着脱可能に、すなわち、円錐砥石部よりも先に摩耗してしまう（使用量が少ない）円筒砥石部のみを交換することができるように構成されている。
これにより、円筒砥石部のみが摩耗してしまった場合でも砥石全体を廃棄する必要がなくなるので、円錐砥石部を使用限界（最後）まで使用することができて、研削（加工）コストをさらに低減させることができる。

本発明による内面研削装置は、例えば、図３（ａ）に示すような、奥側に円筒部６ａを有し、その手前側に円錐部６ｂを有するようなワーク６の、円筒部６ａの内周面に円筒砥石部２ｂを押し当てるとともに、円錐部６ｂの円錐面（内周面）に円錐砥石部２ｃを押し当てることにより、ワーク６の円筒部６ａと円錐部６ｂとを同時に研削（加工）することができる内面研削装置用砥石を具備している。

本発明による内面研削装置によれば、研削（加工）作業の効率化を図ることができ、研削（加工）に要する作業時間を短縮することができる。

本発明による内面研削方法は、一端部に軸部を有し、他端部に円筒砥石部を有するとともに、前記軸部と前記円筒砥石部との間に該円筒砥石部の外周面より半径方向内方に窪む括れを挟んで前記円筒砥石部に小径側を隣接させ、かつ、小径側の外径寸法が、前記円筒砥石部の外径寸法より大きく形成された円錐砥石部を有してなる内面研削装置用砥石を用いて、奥側に円筒部を有し、その手前側に円錐部を有するワークの、前記円筒部と前記円錐部とを同時に研削するものである。

本発明による内面研削方法によれば、例えば、図３（ａ）に示すような、奥側に円筒部６ａを有し、その手前側に円錐部６ｂを有するようなワーク６の、円筒部６ａの内周面に円筒砥石部２ｂを押し当てるとともに、円錐部６ｂの円錐面（内周面）に円錐砥石部２ｃを押し当てることにより、ワーク６の円筒部６ａと円錐部６ｂとを同時に研削（加工）することができる。
これにより、研削（加工）効率を向上させることができ、研削（加工）に要する作業時間を短縮することができて、研削（加工）コストを低減させることができる。

本発明によれば、研削（加工）効率を向上させることができ、研削（加工）に要する作業時間を短縮することができて、研削（加工）コストを低減させることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る内面研削装置用砥石の一実施形態を、図１ないし図３を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る内面研削装置用砥石を具備した内面研削装置のレイアウトを説明するための概略全体平面図、図２は本実施形態に係る内面研削装置用砥石が砥石スピンドルに取り付けられている状態を示す図、図３は本実施形態に係る内面研削装置用砥石の形状を説明するための図である。

内面研削装置１は、数値制御により主軸の回転数、内面研削装置用砥石（以下、「砥石」という。）２の移動経路（パス）、砥石２のドレス量（切込量）、ドレス回数（切込回数）、クーラントの吐出等を制御することができるＮＣ工作機械で構成されている。このため、加工プログラムを実行してワークを自動的に加工することができるほか、ドレスプログラムを実行して砥石２を自動的にドレスすることができる。

内面研削装置１は、ワークヘッドスピンドル３と、モータ４と、砥石スピンドル５とを主たる要素として構成されている。
ワークヘッドスピンドル３は、軸受によって保持された回転軸を備えている。回転軸の一端部（図１において右側の端部）には、ワーク（例えば、図３に示すような、奥側に円筒部６ａを有し、その手前側に円錐部６ｂを有するようなワーク）６を着脱可能に保持するワーク保持部（ワーク保持手段）が形成されており、回転軸の他端部には、プーリ７が取り付けられている。
ワーク保持部は、例えば、ダイヤフラムチャック、コレットチャック、パワーチャック等の保持機構により構成されている。

モータ４は、回転軸が、ワークヘッドスピンドル３の回転軸と平行になるように配設されており、回転軸の一端部（図１において左側の端部）には、プーリ８が取り付けられている。
そして、プーリ７とプーリ８には、ベルト９が掛けられており、モータ４の回転駆動力がプーリ７，８およびベルト９を介してワークヘッドスピンドル３に伝達されるようになっている。すなわち、モータ４を駆動することにより、ワーク保持部に装着されたワーク６を中心線の回りに回転させることができる。
なお、本実施形態において、ワーク６の回転数は毎分６千回転に設定されている。

砥石スピンドル５は、回転軸と、この回転軸を駆動して回転させるためのモータを備えており、回転軸がワークヘッドスピンドル３およびモータ４の回転軸と平行になるとともに、テーブル１０の上面にＸ軸方向に（砥石２の円錐砥石部２ｃ外周面が形成する斜面の母線に沿って）移動可能に設置されている。また、このテーブル１０は、テーブル１１の上面にＺ軸方向（主軸方向）に移動可能に設置されている。すなわち、砥石スピンドル５は、テーブル１０とテーブル１１の移動によりＺＸ平面内を移動することができるように構成されている。
そして、これらテーブル１０，１１の移動量、および移動速度は、数値制御によりコントロールされるようになっている。
なお、Ｘ軸とＺ軸とが成す角度をαとする。

砥石スピンドル５の回転軸の一端部（図１において左側の端部）には、図２に示すような、砥石装着機構（以下、「クイル」という。）１２を介して砥石２が取り付けられており、これにより、砥石スピンドル５の回転軸と砥石２とを一体的に回転させることができるようになっている。
なお、本実施形態において、砥石２の回転数は毎分１５万回転に設定されている。
また、砥石スピンドル５の回転速度と回転方向は、数値制御プログラムにより設定することができるようになっている。

図１中の符号１３は、ドレッサ１４を回転させるためのモータであり、ワークヘッドスピンドル３の近傍に設置されている。また、このモータ１３は、ドレッサ１４を着脱可能に保持することができるように構成されている。
ドレッサ１４は、例えば、円盤部材を用いて構成された、図示しない外周切刃と内周切刃とを備えたディスク型ロータリドレッサであり、砥石２をドレスする（砥粒の脱落、砥石の目つぶれ、目詰まりを起こして研削能力が低下した砥石の表面を除去し、砥石表面の砥粒の状態を再生する）のに用いられる。砥石２のドレスは、モータ１３と砥石スピンドル５を回転させながら、砥石スピンドル５をＺＸ平面内で移動させ、砥石２をドレッサ１４の表面に形成された外周切刃および内周切刃に接触させ、これら切刃により砥石２の表面が研削されることにより行われる。

さて、本実施形態に係る砥石２は、図２および図３に示すように、一端部（基端部：図２および図３において右側の端部）に軸部２ａを有し、他端部（先端部：図２および図３において左側の端部）に円筒砥石部２ｂを有するとともに、軸部２ａと円筒砥石部２ｂとの間に円錐砥石部２ｃを有している。

軸部２ａの外周面には、クイル１２の一端部（図２において左側の端部）に形成された雌ネジ部１２ａと螺合する雄ネジ部が形成されている。
円筒砥石部２ｂは、その外観形状が円筒形を呈する部材で、砥石スピンドル５の回転軸線Ｃおよびクイル１２の回転軸線Ｃと同じ回転軸線Ｃを有するとともに、その外周部に、例えば、ＣＢＮ（cubic boron nitride：立方晶窒化ホウ素）からなる砥石部材が配置されたものである。
円錐砥石部２ｃは、その外観形状が略円錐形を呈する部材で、砥石スピンドル５の回転軸線Ｃおよびクイル１２の回転軸線Ｃと同じ回転軸線Ｃを有するとともに、その外周部に、例えば、ＣＢＮ（cubic boron nitride：立方晶窒化ホウ素）からなる砥石部材が配置されたものである。また、円錐砥石部２ｃの外周面が形成する斜面の母線と、回転軸線Ｃとの成す角はα（Ｘ軸とＺ軸とが成す角度）に設定されている。

本実施形態に係る砥石２によれば、例えば、図３（ａ）に示すような、奥側に円筒部６ａを有し、その手前側に円錐部６ｂを有するようなワーク６の、円筒部６ａの内周面に円筒砥石部２ｂを押し当てるとともに、円錐部６ｂの円錐面（内周面）に円錐砥石部２ｃを押し当てることにより、ワーク６の円筒部６ａと円錐部６ｂとを同時に研削（加工）することができる。
これにより、研削（加工）効率を向上させることができ、研削（加工）に要する作業時間を短縮することができて、研削（加工）コストを低減させることができる。

また、ワーク６の円錐部６ｂのみを研削（加工）する場合には、図３（ｂ）に示すように、円錐部６ｂの円錐面（内周面）に円錐砥石部２ｃを押し当てることにより、ワーク６の円錐部６ｂのみを研削（加工）することができる。このとき、Ｘ軸を往復運動（オシレーション）しながら加工することができる。
さらに、ワーク６の円筒部６ａのみを研削（加工）する場合には、図３（ｃ）に示すように、円筒部６ａの内周面に円筒砥石部２ｂを押し当てることにより、ワーク６の円筒部６ａのみを研削（加工）することができる。このとき、Ｚ軸を往復運動しながら加工することができる。

なお、上述した実施形態において、円筒砥石部２ｂが、軸部２ａおよび円錐砥石部２ｃに対して着脱可能に、すなわち、円錐砥石部２ｃよりも先に摩耗してしまう（摩耗速度の速い）円筒砥石部２ｂのみを交換することができるように構成されているとさらに好適である。
これにより、円筒砥石部２ｂのみが摩耗してしまった場合でも砥石２全体を廃棄する必要がなくなるので、円錐砥石部２ｃを使用限界（最後）まで使用することができて、研削（加工）コストをさらに低減させることができる。

また、上述した実施形態では、円筒砥石部２ｂおよび円錐砥石部２ｃの外周部にＣＢＮからなる砥石部材が配置されたものを一具体例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ワーク６の材質等に応じて砥石部材の材質を適宜選択することができる。

さらに、Ｘ軸とＺ軸とが成す角度は、必ずしも円錐砥石部２ｃの外周面が形成する斜面の母線と、回転軸線Ｃとの成す角に等しくする必要はない。
この場合、Ｘ軸とＺ軸とを同時に制御して、砥石スピンドル５を砥石２の円錐砥石部２ｃの外周面が形成する斜面の母線に沿って移動させてドレスすればよい。

本発明の一実施形態に係る内面研削装置用砥石を具備した内面研削装置のレイアウトを説明するための概略全体平面図である。 本発明の一実施形態に係る内面研削装置用砥石が砥石スピンドルに取り付けられている状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る内面研削装置用砥石の形状を説明するための図で、（ａ）は円筒部の内周面に円筒砥石部が押し当てられ、同時に円錐部の円錐面に円錐砥石部が押し当てられている状態を示す図、（ｂ）は円錐部の円錐面に円錐砥石部が押し当てられている状態を示す図、（ｃ）は円筒部の内周面に円筒砥石部が押し当てられている状態を示す図である。

符号の説明

１ 内面研削装置
２ 内面研削装置用砥石
２ａ 軸部
２ｂ 円筒砥石部
２ｃ 円錐砥石部

Claims (3)

1. 一端部に軸部を有し、他端部に円筒砥石部を有するとともに、前記軸部と前記円筒砥石部との間に、該円筒砥石部の外周面より半径方向内方に窪む括れを挟んで前記円筒砥石部に小径側を隣接させた円錐砥石部を有し、
   前記円筒砥石部が、前記軸部および前記円錐砥石部に対して着脱可能に構成され、
   前記円錐砥石部の小径側の外径寸法が、前記円筒砥石部の外径寸法より大きく形成されている内面研削装置用砥石。
2. 請求項１に記載の内面研削装置用砥石を備えてなる内面研削装置。
3. 一端部に軸部を有し、他端部に円筒砥石部を有するとともに、前記軸部と前記円筒砥石部との間に該円筒砥石部の外周面より半径方向内方に窪む括れを挟んで前記円筒砥石部に小径側を隣接させ、かつ、小径側の外径寸法が、前記円筒砥石部の外径寸法より大きく形成された円錐砥石部を有してなる内面研削装置用砥石を用いて、
   奥側に円筒部を有し、その手前側に円錐部を有するワークの、前記円筒部と前記円錐部とを同時に研削する内面研削方法。

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