JP2000337384A

JP2000337384A - 動圧軸受用溝の加工方法

Info

Publication number: JP2000337384A
Application number: JP11151785A
Authority: JP
Inventors: Masao Okita; 正夫大北
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】例えば動圧軸受等に用いられる軸に形成され
る螺旋状溝を、簡単にかつ装置も小型化でき、安価に、
しかも環境にも配慮ができ、形成することが可能な動圧
軸受用溝の加工方法を提供する。【解決手段】バイト５０は、周方向で略等間隔に８個
の刃を配置したａ段〜ｉ段及びｂ´段〜ｉ´段の刃列を
有し、各段の刃列のそれぞれの刃は段ごとに所定の角度
ずつ周方向にずれて構成されるとともに、丸棒６４の軸
とバイト５０の回転軸とを略平行に配置し、定速で回転
する丸棒６４を、丸棒６４と同一方向に、回転比が１対
１で回転するバイト５０によりラジアル方向から所定の
深さとなるように切削することにより、バイト５０のそ
れぞれ隣接する段の刃列で形成される溝が順次繋がるこ
とによって、複数の螺旋状溝が丸棒６４の外周面に形成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＶＴＲの
シリンダー等の高速回転体の動圧軸受等に用いられる軸
に形成される動圧発生のための動圧軸受用溝の加工方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】動圧軸受は、軸とその軸を受けるスリー
ブを有しており、例えば軸の外周面に螺旋状溝を設け
る。この螺旋状溝は、例えば図１５に示す軸２００の外
周方向に略等間隔に複数個配列したＶ字状溝である。こ
のような螺旋状溝は、動圧軸受用の油等の流体物を案内
し、所定の圧力を発生させて軸をスリーブに対してある
隙間を持たせて回転できるようにするものである。

【０００３】従来の動圧軸受用溝の加工方法として、図
１４、１５に示す特開平１０−３２８９０２の例をまず
説明する。図１４は従来の加工を行う装置である螺旋溝
形成装置１００を示しており、主要部としては、主軸台
１１１とスピンドルモータＭ４及びチャック１１２から
なる回転手段１１０と、溝加工バイト１３０を保持する
微小変位刃物台１４１と、前記微小変位刃物台１４１が
設置されるＹ軸スライド１９１と、前記Ｙ軸スライド１
９１が配置されるＸ軸スライド１７１と、前記Ｘ軸スラ
イド１７１が搭載されるＺ軸スライド１８１と、制御部
１２０と、制御部１２０に接続されオペレータが制御部
１２０に対して種々の指令信号の変更や設定を行うこと
ができる外部指令装置１２１と、から構成されている。

【０００４】被加工物である軸（ワーク）２００（図１
５参照）は、チャック１１２によりチャックされ、スピ
ンドルモータＭ４が作動すると軸２００は、中心軸Ｃを
中心として回転するようになっている。なお、この回転
は制御部１２０によって制御される。

【０００５】前記微小変位刃物台１４１においては、保
持された溝加工バイト１３０は、ピエゾアクチュエータ
等の直動型アクチュエータＭ２によってＸ軸方向に微小
距離分移動して位置決めできるようになっている。さら
に、溝加工バイト１３０はＹ軸スライド１９１がＹ軸制
御モータＭ１によって駆動されることによりＹ方向に移
動して位置決め可能になっている。

【０００６】また、微小変位刃物台１４１は、Ｘ軸スラ
イド１７１がＸ軸制御モータＭにより駆動され、また、
Ｚ軸スライド１８１がＺ軸制御モータＭ５により駆動さ
れることによって、Ｘ軸及びＹ軸に沿って二次元的に大
きく移動して位置決め可能になっている。

【０００７】次に、図１５を用いて、被加工物である軸
２００の外周面２００ＣにＶ字状である複数の螺旋状溝
４７０を加工する工程について説明する。まず、回転手
段１１０が軸２００を中心軸Ｃを中心としてＳ方向に回
転させるとともに、制御部１２０の指令によりＸ軸制御
モータＭ、Ｚ軸制御モータＭ５又はＹ軸制御モータＭ１
が動作し、微小変位刃物台１４１がＸ、Ｙ方向に移動す
ることによって、溝加工バイト１３０の先端部は軸２０
０の外周面２００Ｃの点Ｐ１に進む。

【０００８】そして、軸２００の回転と同期して、溝加
工バイト１３０はアクチュエータＭ２の駆動によってＸ
１方向に微小距離移動して切り込み動作を行うととも
に、Ｙ軸制御モータＭ１の駆動によってＹ１方向に進
む。これにより、螺旋状溝４７０がＴ１方向に沿って外
周面２００Ｃに形成されていく。

【０００９】さらに、切削動作が進んで点Ｐ２に達する
と、溝加工バイト１３０は一旦Ｘ２方向へ微小距離移動
して外周面２００Ｃから離脱するとともに、Ｙ１方向へ
はそのまま進み、回転と同期して外周方向で所定のピッ
チの位置にある点Ｐ３に達する。この時再び溝加工バイ
ト１３０は切り込み動作を開始し、Ｙ２方向に後退して
いくと、螺旋状溝４７０がＴ２方向に形成されていき、
点Ｐ４で外周面２００Ｃから離脱する。

【００１０】このように、Ｔ１及びＴ２方向への螺旋状
溝の形成を所定のピッチで所定の回数だけ交互に繰り返
すことによって、外周面２００Ｃへの螺旋状溝４７０の
形成が完了する。なお、図１５では、わかりやすく説明
するために、点Ｐ１、Ｐ２の左隣りに点Ｐ３、Ｐ４を記
入したが、実際は軸２００の回転数と螺旋状溝４７０の
数等で決定されるピッチでＴ１及びＴ２方向への螺旋状
溝の形成が行われるものである。

【００１１】このように、従来の動圧軸受用溝の加工方
法は、溝加工バイトを主にＸ、Ｙ方向に位置制御し、軸
の回転と同期させるようにして、螺旋状溝を切削加工に
より形成するものであった。

【００１２】一方、螺旋状溝を形成する従来の他の方法
としては、転造方法とエッチング法があった。転造方法
は、転造工具を被加工物の表面に押し当て塑性変形をさ
せることによって螺旋状溝を形成するものであった。ま
た、エッチング法は、溝パターンのマスクを用いそのパ
ターンに従ってエッチングを行うことにより、螺旋状溝
を形成するものであった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
動圧軸受用溝の加工方法においては、次のような問題点
があった。まず、上述した切削加工の場合では、図１４
に示すように、螺旋溝形成装置１００は、ＮＣ（数値制
御）精密旋盤に、主軸を回転制御及び角度割り出しがで
きる軸（中心軸Ｃ）と、螺旋状溝を加工するために必要
な直動軸（Ｙ軸）及び、Ｙ軸上の溝加工バイトをＹ軸と
直交する方向に微小変位させる特殊な微小変位刃物台１
４１を主として備えるものであるから、装置が複雑化
し、また、大型化する。

【００１４】次に、転造方法では、転造工具によって被
加工物の所定の個所に螺旋状溝を塑性加工していくので
あるが、この工程を複数回トレースしなければならず、
さらに、転造時に形成されるバリ及び盛り上がりを除去
するための仕上げ加工が必要であり、したがって、加工
に長時間を要するとともにコストが増大する。

【００１５】次に、エッチング法では、溝パターンのマ
スクを製作する必要があり、その製作や変更には手間や
時間、費用等がかかる。また、エッチング工程にも長時
間を要しコストの増大につながる。また、エッチング液
等を用いるため、環境上好ましくない。

【００１６】本発明の目的は、例えば動圧軸受等に用い
られる軸に形成される螺旋状溝を、簡単にかつ装置も小
型化でき、安価に、しかも環境にも配慮ができ、形成す
ることが可能な動圧軸受用溝の加工方法を提供すること
にある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の解決手段として、バイトの外周に、周方向で略等間隔
に複数の刃を配置した一段の刃列を、該バイトの回転軸
方向に複数段設け、各段の該刃列のそれぞれの刃は一段
ごとに所定の角度ずつ周方向にずれて構成されるととも
に、被加工物の軸と前記バイトの回転軸とを略平行に配
置し、定速で回転する該被加工物を、前記被加工物と同
一方向に回転比が１対１で回転する前記バイトにより、
ラジアル方向から所定の深さとなるように切削すること
により、前記バイトのそれぞれ隣接する段で形成される
溝が順次繋がることによって、複数の螺旋状溝が前記被
加工物の外周面に形成されることを特徴とするものであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態である
動圧軸受用溝の加工方法について、図１乃至図９の図面
を用いて以下に説明する。

【００１９】図１、図２は、それぞれ被加工物に螺旋状
溝を加工するためのバイト５０の概略側面図と正面図で
ある。バイト５０は、中心にキー溝５１付の取付孔５２
を有し、外周部に切削用の複数個の刃５３を備えてい
る。この刃５３は図２に示すように、その先端部５４が
Ｕ字形となっている。

【００２０】また、図２のように、バイト５０の回転軸
５５方向にはａ段〜ｉ段及びｂ´段〜ｉ´段の合計１７
段の刃列が形成されており、１つの段、例えばａ段はバ
イト５０の１つの外周に、図１に示すように４５度の等
間隔で配置された８個の刃ａ１、ａ４、ａ７、ａ１０、
ａ１３、ａ１６、ａ１９、ａ２２により刃列を構成して
いる。ａ段以外の各段も同様に、４５度の等間隔で８個
の刃がそれぞれ配置されて刃列が構成される。

【００２１】図３は、図２のバイト５０を展開した状態
を示す展開図である。中央の段をａ段（以下単にａとも
いう。ｂ、ｂ´以降も同様）とし、図の右側の各段へは
ｂ〜ｉの記号を順次付し、左側へはｂ´〜ｉ´の記号を
順次付してある。これは図２に示した記号の配列と同様
である。また、ａ段の第１番目の刃すなわち刃ａ１の位
置を基準として０度としてある。したがって、刃ａ４は
４５度の位置に、以下同様に、最後の刃ａ２２は３１５
度の位置にあることになる

【００２２】そして、ａ段と隣接する段であるｂ段は、
図３に示すように、ピッチｐの間隔となるように配置し
てある。また、刃ｂ２が刃ａ１に対して周方向に１５度
ずれるようにｂ段を配置している。よって、刃ｂ５〜ｂ
２３も同様にそれぞれ刃ａ４〜ａ２２と１５度ずれてい
ることになる。ｃ〜ｉについても同様にそれぞれ前段に
形成された刃と１５度ずつずれるように設定されてい
る。一方、ｂ´〜ｉ´については、上述したｂ〜ｉの場
合と全く同様にそれぞれの段が設定されている。そし
て、ｂ´〜ｉ´で配置される各刃の配置は、ａ段を中心
として左右対称形となっていて、ａ１、ｂ２、ｃ３、ｄ
４、ｅ５、ｆ６、ｇ７、ｈ８、ｉ９をそれぞれ結ぶ線
と、ａ´１、ｂ´２、ｃ´３、ｄ´４、ｅ´５、ｆ´
６、ｇ´７、ｈ´８、ｉ´９をそれぞれ結ぶ線とで構成
されるＶ字配列５６をはじめ、同様にＶ字配列５７〜６
３の合計８個のＶ字配列がバイト５０の一周３６０度に
形成されている。

【００２３】図４、図５は、上述したバイト５０を用い
た切削状態の一部側面図であり、６４は被加工物である
所定の直径を有する丸棒である。丸棒６４とバイト５０
は、丸棒６４の軸とバイト５０の回転軸５５（図２参
照）が平行となるように配置されており、それぞれ１対
１の回転比で共に反時計回り方向へ回転される。

【００２４】図５は、バイト５０の刃ａ１による切削状
態を示すものであり（刃ａ４〜ａ２２は省略した）、い
ま、バイト５０と丸棒６４がそれぞれ矢印Ｃ、Ｄ方向に
回転し、バイト５０を丸棒６４の中心方向すなわちラジ
アル方向（図中矢印Ｅ）へ所定量送ると、刃ａ１の先端
が丸棒６４の外周面のＡ部に達した時点から、丸棒６４
の切削が開始され、刃ａ１の先端と丸棒６４との接点軌
跡がほぼ直線になって、図中Ｂ部に到達した時点で切削
が終了する。なお、図中の斜線部が刃ａ１により切削さ
れた部分であり、丸棒６４の外周部には図６に示すよう
な、刃ａ１の先端部５４（図２参照）と断面形状が同じ
Ｕ字形の溝部６５が形成される。

【００２５】次に、刃ａ１とピッチｐで隣接し、かつ周
方向に１５度ずれている刃ｂ２、ｂ´２（図３参照）に
よる丸棒６４の切削状態について、図７を用いて説明す
る。上述した刃ａ１による切削が終了した後、バイト５
０と丸棒６４の回転がさらに進んで、こんどは、刃ａ１
と１５度ずれた刃ｂ２（ｂ´２）の先端が丸棒６４に近
づき、図７に示すＦ部に達した時点から丸棒６４の切削
が開始し、上記した接点軌跡が同様にほぼ直線となっ
て、Ｇ部に到達した時点で切削が終了する。なお、図中
の斜線部が刃ｂ２（ｂ´２）により切削された部分であ
り、この場合、刃ａ１によって形成された溝部６５がす
でにあるので、刃ｂ２（ｂ´２）によって形成された溝
部は前記溝部６５に繋がって形成され、さらに、刃ｂ２
と刃ｂ´２は刃ａ１に対して図７の紙面に垂直方向にそ
れぞれピッチｐだけ間隔を持って配置されているので、
刃ｂ２と刃ｂ´２によって形成された溝部６６、６６は
図８に示すごとく形成される。

【００２６】同様に、刃ｃ３（ｃ´３）〜刃ｉ９（ｉ´
９）によって、それぞれ溝部が順次形成されていく。そ
の結果、図３に示したＶ字配列５６を構成する刃ａ１、
ｂ２（ｂ´２）〜ｉ９（ｉ´９）が、図９に示すような
Ｖ字状である螺旋状溝５６´を形成する。

【００２７】以上の説明は、螺旋状溝５６´の形成につ
いてであったが、実際には、図３に示すように、例えば
ａ１と同じ０度に位置するｄ１、ｄ１´、ｇ１、ｇ１´
はａ１と同時に丸棒６４を切削加工しているわけである
から、バイト５０が１回転（３６０度回転）することに
より、他のＶ字配列５７〜６３の各刃も図９に示すとお
り、螺旋状溝５７´〜６３´（５９´、６０´は図示せ
ず）を形成し、丸棒６４の外周面への８本の螺旋状溝の
形成が完了する。

【００２８】なお、バイト５０の１回転で所望の深さの
溝部を形成できない場合は、バイト５０の送り量を少な
くして、各刃の１回の切削量を少なくし、バイト５０を
所定回数連続に回転させればよい。また、図３に示した
ように、本実施の形態では、ａ、ｂ〜ｉ、ｂ´〜ｉ´の
各段を同じピッチｐで配置し、さらに、各段の刃の数を
８個としたが、これに限らず所望の螺旋状溝の形状が得
られるように変更してもよい。また、各刃の幅について
も所望の螺旋状溝の形状が得られるように変更してもよ
い

【００２９】以上のように、本実施の形態の動圧軸受用
溝の加工方法によれば、丸棒６４に螺旋状溝を形成する
ためにバイト５０と丸棒６４を１対１の回転比で同方向
に回転させて、バイト５０を丸棒６４のラジアル方向に
送るだけでよいので、ＮＣ加工のように複雑なＸ、Ｙ等
の位置制御を必要とせず、加工工程が簡単になる。ま
た、それに伴って、上記Ｘ、Ｙ等の位置制御のためのス
ライド機構等も必要ないので、装置が小型化できる。

【００３０】また、螺旋状溝を形成するために、バイト
５０を１回転させるだけでよく、短時間で加工を完了さ
せることができるため、螺旋状溝付軸を安価に製造する
ことができる。また、本実施の形態における加工は切削
加工であるため、エッチング法のようにエッチング液等
を排出することもないので、環境に対して配慮ができ
る。

【００３１】さらに、バイト５０の各刃を精度良く形成
しておくことにより、大量の被加工物に螺旋状溝を形成
する場合であっても、均一に精度の良い螺旋状溝付軸を
製造することができる。

【００３２】図１０は、本発明の第２の実施の形態を示
し、図２における刃５３の先端部５４を平底６７ａを有
する角形の刃６７に置き換えたものである。また、図１
１は上記刃６７を配置したバイトを用いて、上述した第
１の実施の形態と同様に丸棒の外周面に形成した螺旋状
溝のうち１本の螺旋状溝６８を平面に展開して示した説
明図である。本実施の形態の場合であっても、被加工物
に螺旋状溝を形成でき、また、第１の実施の形態と同様
の効果が得られる。

【００３３】図１２は、本発明の第３の実施の形態を示
し、図２における刃５３の先端部５４をＶ字形とした刃
６９に置き換えたものである。また、図１３は上記刃６
９を配置したバイトを用いて、上述した第１の実施の形
態と同様に丸棒の外周面に形成した螺旋状溝のうち１本
の螺旋状溝７０を平面に展開して示した説明図である。
本実施の形態の場合であっても、被加工物に螺旋状溝を
形成でき、また、第１の実施の形態と同様の効果が得ら
れる。

【００３４】上記、本発明の第１乃至第３の実施の形態
においては、刃の先端部の形状をＵ字形、角形、Ｖ字形
としたが、これらに限定するものではなく、所望の螺旋
状溝を形成できる形状に変更してもよい。この場合も本
発明による効果が得られるものである。また、以上の実
施の形態では、刃を切削刃としたが、切削断面を同一に
した研削砥石としてもよい。この場合は、第１乃至第３
の実施の形態と同様の効果が得られるだけでなく、螺旋
状溝を、より滑らかにまた高精度に仕上げることが可能
となる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る動圧
軸受用溝の加工方法は、バイトの外周に、周方向で略等
間隔に複数の刃を配置した一段の刃列を、該バイトの回
転軸方向に複数段設け、各段の該刃列のそれぞれの刃は
一段ごとに所定の角度ずつ周方向にずれて構成されると
ともに、被加工物の軸と前記バイトの回転軸とを略平行
に配置し、定速で回転する該被加工物を、前記被加工物
と同一方向に回転比が１対１で回転する前記バイトによ
り、ラジアル方向から所定の深さとなるように切削する
ことにより、前記バイトのそれぞれ隣接する段の刃列で
形成される溝が順次繋がることによって、複数の螺旋状
溝が前記被加工物の外周面に形成されるので、バイトを
一方向にだけ移動すればよいため加工工程を簡単にで
き、また、それに伴ってバイトを複雑に位置制御しなく
てもよいため装置を小型化でき、また、バイトを一回転
させればよく短時間で加工が完了するため、螺旋状溝を
安価に形成することができ、さらに、切削加工であるた
め有害な物質が排出されることもないため、環境に対し
ての配慮ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工に用いるバイトの概略側面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工に用いるバイトの正面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工方法に係り、図２に示すバイトの展開図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工方法に係り、バイトによる丸棒の切削状態を示す側面
図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工方法に係り、バイトによる丸棒の切削状態を示す一部
拡大側面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工方法に係り、バイトの一つの刃により切削された状態
を示す丸棒の一部正面図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工方法に係り、バイトによる丸棒の切削状態を示す一部
拡大側面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工方法に係り、図６の状態からさらに後続する刃により
切削された状態を示す丸棒の一部正面図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態の動圧軸受用溝の加
工方法に係り、バイトにより螺旋状溝が形成された丸棒
の一部正面図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態の動圧軸受用溝の
加工方法に係り、刃の先端部の形状を角形としたバイト
の一部を示す説明図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態の動圧軸受用溝の
加工方法に係り、図１０のバイトによって丸棒に加工し
た螺旋状溝を展開して示す説明図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態の動圧軸受用溝の
加工方法に係り、刃の先端部の形状をＶ字形としたバイ
トの一部を示す説明図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態の動圧軸受用溝の
加工方法に係り、図１２のバイトによって丸棒に加工し
た螺旋状溝を展開して示す説明図である。

【図１４】従来の動圧軸受用溝の加工方法に係る螺旋溝
形成装置を示す説明図である。

【図１５】従来の動圧軸受用溝の加工方法に係り、軸に
螺旋状溝を形成する状態を示す説明図である。

【符号の説明】

５０バイト５３、６７、６９刃５７´〜６３´ 螺旋状溝６４丸棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バイトの外周に、周方向で略等間隔に複
数の刃を配置した一段の刃列を、該バイトの回転軸方向
に複数段設け、各段の該刃列のそれぞれの刃は一段ごと
に所定の角度ずつ周方向にずれて構成されるとともに、
被加工物の軸と前記バイトの回転軸とを略平行に配置
し、定速で回転する該被加工物を、前記被加工物と同一
方向に回転比が１対１で回転する前記バイトにより、ラ
ジアル方向から所定の深さとなるように切削することに
より、前記バイトのそれぞれ隣接する段の刃列で形成さ
れる溝が順次繋がることによって、複数の螺旋状溝が前
記被加工物の外周面に形成されることを特徴とする動圧
軸受用溝の加工方法。