JP4314472B2 - 環状物品の外周面の研削加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、環状物品の外周面の研削加工方法に関し、特に、例えば超薄肉の転がり軸受の内輪軌道面など、薄肉の環状物品の外周面を高精度に研削加工する方法に関する。

転がり軸受の内輪の軌道面など、環状物品の外周面の研削加工方法の一つに、シュー型心無し研削、あるいはシューセンタレス、更にはマイクロセントリック方式などと称される加工方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

このシュー型心無し研削方式は、図４に正面図を、図５に平面図を例示するように、被加工物である環状物品Ｗ（以下、ワークＷと称する）の一端面をバッキングプレート４１に当接させるとともに、外周面を２つのシュー４２，４３で支持する。各シュー４２，４２の位置は、ワークＷの中心Ｏ_W がバッキングプレート４１の回転中心Ｏ_R に対して図４において右下方にずれた位置、つまり図中Δ_x ，Δ_y で示すオフセット量をもって位置するように設定される。

また、バッキングプレート４１は電磁力によりワークＷを吸着するようになっており、その電磁力でワークＷをバッキングプレート４１に引き付けた状態で当該バッキングプレート４１を図４において時計回りに回転させることによって、ワークＷは２つのシュー４２，４３の間に吸い込まれ、安定して位置決めされた状態で回転する。その状態で砥石４４に切り込みを与えることにより、ワークＷの外周面が高精度に研削加工される

なお、ワークＷを電磁力によりバッキングプレート４１に引き付けることに代えて、ワークＷを２つのロールによりバッキングプレート４１に対して押し付けても、同等の作用を得ることができる。
特開平１１−３４７８９０号公報

ところで、以上のようなシュー型心無し研削においては、上記したようにワークＷの中心とバッキングプレート４１の回転中心との間にオフセットΔ_x ，Δ_y を与えることによって、ワークＷが安定して２つのシュー４２，４３に対して押し付けられて回転し、高精度の加工が可能となるのであるが、例えば超薄肉の転がり軸受の内輪の軌道面を研削する場合など、ワークＷの肉厚が薄い場合、良好な真円度が得られない場合があるという問題があった。これは、シュー４２，４３に対する押し付け力によってワークＷが弾性変形し、その弾性変形状態で回転して研削加工されるためである。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、超薄肉の転がり軸受の内輪軌道面の研削加工など、薄肉の環状物品であっても、サイクルタイムを冗長化することなく、シュー型心無し研削により安定して良好な真円度のもとにその外周面を研削加工することのできる方法の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明の環状物品の外周面の研削加工方法は、被加工物である環状物品の一端面をバッキングプレートに当接させ、かつ、その外周面を２つのシューで支持するとともに、その各シューの位置を、上記バッキングプレートの回転中心と環状物品の中心とが所定のオフセット量をもってずれるように設定した状態で、電磁力により環状物品をバッキングプレートに引き付けながら、もしくはロールにより環状物品をバッキングプレートに押し付けながら当該バッキングプレートを回転させることにより、環状物品を２つのシューに押し付けつつ回転させた状態で、砥石によりその外周面を研削加工する方法において、上記２つのシューの位置を上記設定のもとに粗研削加工を行った後、上記オフセット量をなくするように当該２つのシューを移動させ、そのシューの移動に伴う環状物品の中心の移動量相当分だけ、砥石に急速な切り込み送りを付与した後、仕上げ研削加工を行うことによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明において、オフセット量をなくするように２つのシューを移動させる、とは、オフセット量が真の意味でゼロとなるようにシューを移動させるほか、オフセット量がゼロに近づくようにシューを移動させる、つまりオフセット量がゼロ近傍となるまでシューを移動させる場合をも含む。

そして、本発明は、電磁力による吸着もしくはロールの押圧による環状物品のバッキングプレートへの押し付け力を、粗研削工程よりも上記仕上げ研削工程で大きくする構成（請求項２）を好適に採用することができる。

本発明は、通常のシュー型心無し研削により粗研削加工を行った後、仕上げ研削加工については、ワーク（環状物品）の中心とバッキングプレートの回転中心とが一致する向きに２つのシューを移動させた状態で行うことで、粗研削工程においてオフセット量を付与して２つのシュー間にワークを押し付ける力によるワークの弾性変形に起因する真円度の悪化を、仕上げ研削工程において解消しようとするものである。

すなわち、粗研削工程では、従来と同様に所定のオフセット量を付与して研削を行い、ワークの弾性変形に起因して生じている歪を、オフセット量をゼロないしはゼロ近傍として行う仕上げ研削工程によって除去し、高い真円度に仕上げる。ここで、仕上げ研削工程においては、粗研削工程に比して切り込み速度を遅くするために研削抵抗は小さく、オフセット量をゼロまたはその近傍として、主として電磁力による吸着もしくはロールによる押圧によりワークをバッキングプレートおよび２つのシューで位置決めした状態で研削加工を行っても、特に問題は生じない。あるいは、仕上げ研削工程における切り込み速度を、ワークのバッキングプレートに対するオフセット量をゼロまたはその近傍として研削加工を行ってもワークの位置決め状態を保つことのできる程度の速度に設定すればよい。

ここで、オフセット量をなくするように２つのシューを移動させると、ワークは砥石から離隔する向きに移動し、ワークと砥石との間に空隙が生じる。そこで、本発明においては、その空隙を埋めるようにシューの移動に伴うワークの中心の移動量相当分だけ砥石に急速な切り込みを与える。これにより、本発明を適用したが故に生じるエアカットによるサイクルタイムの冗長化を抑制することができる。

そして、請求項２に係る発明のように、仕上げ研削工程において、電磁力による吸着もしくはロールの押圧によるワークのバッキングプレートへの押し付け力を粗研削工程に比して大きくすることにより、オフセット量をゼロもしくはその近傍としても、切り込み速度を極端に遅くすることなくワークの位置決め状態を維持することが可能となり、仕上げ研削工程の所要時間が長くなることを防止し、この点においてもサイクルタイムが長くなることを防止することができる。

本発明によれば、超薄肉の転がり軸受の内輪の軌道面など、弾性変形しやすい環状物品であっても、シュー型心無し研削法によって高い真円度に安定して研削加工することができる。しかも、オフセット量をゼロまたはその近傍としたことに伴うワークの移動量相当分だけ、仕上げ研削工程の前に砥石に急速な切り込み送りを与えるので、エアカットに起因してサイクルタイムが長くなることを抑制することができる。

また、請求項２に係る発明のように、仕上げ研削工程で環状物品のバッキングプレートに対する押し付け力を強くすることにより、オフセット量をゼロまたはその近傍とした状態でも、ある程度以上の速度で切り込みを与えてもワークの位置決め状態を保つことができ、サイクルタイムが長くなることが防止することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は本発明に係る研削方法の説明図であり、図１は粗研削工程の状態を示す要部正面図であり、図２は仕上げ研削工程の状態を示す要部正面図である。

環状物品であるワークＷは、その一端面がバッキングプレート１に当接し、外周面がフロントシュー２およびリアシュー３の２つのシューに支持されることによって位置決めされ、砥石４に切り込み送りを与えることによって、その外周面が研削加工される。

バッキングプレート１は主軸に固定されて回転が与えられ、また、その後方に設けられている電磁コイル（図示せず）に電流を流すことによって電磁力が発生し、ワークＷを吸着できるようになっている。

また、フロントシュー２およびリアシュー３は、それぞれシューホルダ２ａ，３ａに対してピン２ｂ，３ｂにより首振り自在に支持されている。そして、各シューホルダ２ａ，３ａは、それぞれシュープレート１０に対して基端部が固定されており、その固定部分とシュー２，３の支持部分の間に、例えばピエゾ素子等をアクチュエータとして伸縮する微動機構２ｃ，３ｃが設けられている。従って、各微動機構２ｃ，３ｃに対して駆動制御信号を供給することによって、各シューホルダ２ａ，２ｂが基端部を基準にして実質的に伸縮し、これによってフロントシュー２およびリアシュー３がバッキングプレート１の回転中心Ｏ_R に対して接近／離隔する方向に移動するようになっている。

さて、粗研削工程においては、図１に示すように、図４に示した設定状態と同じ状態、つまりワークＷの中心Ｏ_W がバッキングプレート１の回転中心Ｏ_R に対して、水平方向に砥石に近づく向きにΔ_x 、鉛直下方にΔ_y だけずれた位置となるように設定される。

そして、仕上げ研削工程においては、図１の状態からフロントシュー２の微動機構２ｃを伸ばす方向に駆動してフロントシュー２をワークＷ側に移動させるとともに、リアシュー３の微動機構３ｃを縮む方向に駆動してリアシュー３をワークＷから離隔する向きに移動させることにより、図２に示すように、ワークＷの中心Ｏ_W がバッキングプレート１の回転中心Ｏ_R に一致させててオフセット量Δ_x ，Δ_y をゼロにするか、あるいはゼロ近傍にする。ここで、オフセット量Δ_x ，Δ_y は、粗研削工程においては通常０．２〜０．３ｍｍ程度であり、仕上げ研削工程では、ワークＷの肉厚にもよるが、例えば０〜０．１ｍｍ程度とされる。また、この仕上げ研削工程においては、同時に、バッキングプレート１の電磁力を強くする。

図３に、自動運転時における砥石４の切り込み送りと、ワークＷのオフセット量の変化のさせ方、並びにバッキングプレート１の電磁力の変化のさせ方の関係をタイミングチャートで示す。

まず、シュー２，３の位置を図１に示すオフセット量Δ_x ，Δ_y が得られる位置に設定した状態でワークＷをこれらのシュー２，３の上に載せ、砥石４を急速送りしてワークＷに接近させた後、粗研削工程に移行する。粗研削工程が終了した時点で、バッキングプレート１の電磁力を強くするとともに、微動機構２ｃ，３ｃの駆動によりオフセット量をゼロまたはその近傍とする。これにより、ワークＷと砥石４との間にギャップが生じるので、そのギャップを解消すべく砥石４に急速送りを与える。その後、切り込み送り速度の遅い仕上げ研削工程に移行し、スパークアウトを経て加工を完了し、砥石４を急速に後退させる。次いで、バッキングプレート１の電磁力をゼロにした状態で、加工済みのワークＷを排出し（アンローディング）、微動機構２ｃ，３ｃを駆動して、オフセット量を元のΔ_x ，Δ_y に戻すと同時に未加工の新たなワークＷをフロントシュー２，リアシュー３の上に載せ（ローディング）、バッキングプレート１の電磁力を粗研削工程の強さとした後に、砥石４を急速送りした後、粗研削工程に移行する、というサイクルを繰り返す。

以上のサイクルにおいて、薄肉のワークＷは、粗研削工程においてオフセット量Δ_x ，Δ_y を付与されているが故にフロントシュー２とリアシュー３の間に強く吸い込まれて弾性変形し、粗研削工程の終了時点ではその影響を受けて良好な真円度が得られないが、続く仕上げ研削工程はオフセット量をゼロまたはその近傍とした状態で行われるために弾性変形せず、粗研削工程で生じている歪を解消することができる。

なお、以上の実施の形態においては、ワークＷを電磁力によりバッキングプレート１に吸着する場合の例を述べたが、２つのロールによってワークＷをバッキングプレート１に押し付けるタイプの研削盤にも、本発明を等しく適用し得ることは勿論である。

本発明の実施の形態の説明図で、粗研削工程における設定状態を示す要部正面図である。 同じく本発明の実施の形態の説明図で、仕上げ研削工程における設定状態を示す要部正面図である。 本発明の実施の形態の自動運転時における各部の動作を表すタイムチャートである。 シュー型心無し研削方式による環状物品の外周面の研削加工を説明するための要部正面図である。 図４の平面図である。

１ バッキングプレート
２ フロントシュー
２ａ シューホルダ
２ｂ ピン
２ｃ 微動機構
３ リアシュー
３ａ シューホルダ
３ｂ ピン
３ｃ 微動機構
４ 砥石
Ｏ_R バッキングプレート１の回転中心
Ｏ_W ワークＷの中心
Ｗ ワーク（環状物品）

Claims (2)

1. 被加工物である環状物品の一端面をバッキングプレートに当接させ、かつ、その外周面を２つのシューで支持するとともに、その各シューの位置を、上記バッキングプレートの回転中心と環状物品の中心とが所定のオフセット量をもってずれるように設定した状態で、電磁力により環状物品をバッキングプレートに引き付けながら、もしくはロールロールにより環状物品をバッキングプレートに押し付けながら当該バッキングプレートを回転させることにより、環状物品を２つのシューに押し付けつつ回転させた状態で、砥石によりその外周面を研削加工する方法において、
   上記２つのシューの位置を上記設定のもとに粗研削加工を行った後、上記オフセット量をなくするように当該２つのシューを移動させ、そのシューの移動に伴う環状物品の中心の移動量相当分だけ、砥石に急速な切り込み送りを付与した後、仕上げ研削加工を行うことを特徴とする環状物品の外周面の研削加工方法。
2. 上記電磁力による吸着もしくはロールの押圧による環状物品のバッキングプレートへの押し付け力を、粗研削工程よりも上記仕上げ研削工程で大きくすることを特徴とする請求項１に記載の環状物品の外周面の研削加工方法。

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