JPH01316127A - ねじの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工作機械特に研削盤でねじを研削するときのね
じ加工方法に関する。

従来の技術 従来ではねじのリードを研削加工する場合、リード角に
応じて砥石軸を第１０図のように傾斜させる必要があり
、また砥石修正装置も同様に傾斜させる必要があるため
、研削盤はこれ等を可能とするチルチング殿構を存する
専用ねじ研削盤が用いられていた。

発明が解決しようとする課題 しかしチルアング機構を有するねじ研削盤でも雌ねじ研
削の場合で小径深穴加工では砥石タイルと工作物とが干
渉して加工が不可能であった。また使用する砥石タイル
長さにより、砥石の中心高さが異なり、その都度上下位
置の調整が必要であった。さらにチルアング機構自体が
複雑であるため高価となるなど種々の問題点を有してい
た。

本発明は加工時に工具軸心を傾斜させ、ず小径深穴加工
をも可能とするねじ加工方法を得ることを目的としてお
り、専用ねじ研削盤を用いないで加工できまた切削加工
にも適用できるねじ加工法を提供することを目的として
いる。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明のねじ加工方法は、被加
工拠ねじの軸直角断面の谷形状に対応する山形とした工
具形状を用いて、工具軸線を被加工物ねじ軸と平行に配
置して、工具軸を被加工物ねじ軸線に沿って移動させて
ねじ面を加工するものである。

作用 ＮＣ装置の演算部に研削すべき雌ねじの加工に必要な諸
元を入力しプログラムの実行により必要な砥石の直径、
砥石中の大きさを表示し、さらに砥石修正データを演算
してメモリに記憶させ砥石修正軌跡図をデイスプレィに
表示し、このデータにもとづき砥石修正装置を制御して
砥石をねじ軸直角断面の谷形状に対応する山形に砥石を
修正し砥石軸をねじ軸に平行として切込みを与えてねじ
のリードに対応して送りねじを研削するものである。

実施例 研削盤の要素を示す第１図、砥石修正装置を示す第２図
において、図示しないベツド上左側にＸ軸（切込）方向
に移動可能に載置された主軸下台１はその上に主軸台２
と主軸台の軸線と直角方向に砥石修正装置３が固設され
サーボモータ４で回転されるＸ軸送りねじ５で移動制御
される。主軸台２はチャック６を先端に嵌着し後端がサ
ーボモータ７に連結されＣ軸回転される主軸８が軸受に
よって回転可能に軸承される。砥石修正装置３はその取
付台９に後端がＢ軸旋回させるサーボモータ１０と連結
された旋回軸１１が軸受で回転可能に軸承されている。

そして旋回軸１１の先端には旋回軸１１の軸心と直角方
向を向くダイヤモンド工具１２を取付けたＬ形のダイヤ
モンドホルダ１３がダイヤモンド工具と同方向に位置調
整可能に設けられている。さらにベツド上右側には主軸
台２と対向して、テーブル１４がＺ軸（主軸）方向に移
動可能に載置され、サーボモータ１５で回転されるＺ軸
道りねじ１６で移動制御される。そしてテーブル上には
高周波モータ１７が軸心をＺ軸として固設され、その回
転軸と一体の砥石タイル１８端に砥石１９が取付けられ
ている。

砥石修正のためのシステムプログラムを第６図〜第８図
の流れ図にもとづき説明する。

ステップＳ１において、Ｌ：ねじのリード。

Ｒ：ゴシックアーク半径、Ｆ：ゴシックアークオフセノ
ト値、　　Ｄｏ　　：ポールねじ径、Ｇ：干渉開始角等
のねじ諸元パラメータを入力する。

ステップＳ２において初期砥石形状算出プログラムＰＲ
Ｉを実行する。すなわちステップＳ２１において一ステ
ップＳ１に入力したデータＬ、Ｒ，Ｆ。

Ｄｏ、Ｇのデータを取り込む。

ステップＳ２２において リード角α−ｔａｎ−１（Ｌ／（πＤｏ））ポールねじ
のボールの中心とねじ底との距離ＤｘＤｘ＝ｆ二璽コー
Ｆ 干渉限界角での直径Ｄ Ｄ＝Ｄｏ＋　２　Ｄｘ　Ｓｉｎ　Ｇ Ｄ＋　　Ｄｏの半径差ＸＤ Ｘｎ　＝　（Ｄ＋　　　Ｄｏ）／　２ の演算により計算パラメータを算出する。

ステップＳ２３において、通常の内面研削盤によって加
工するために砥石形状となるねじの軸直角断面の谷形状
を算出する。

Ｍ＝　　Ｒ”　−（ｘｎ　＋Ｆ）”−ＦＮ　＝Ｓｉｎα
／　Ｄ　＋　（１’Ｃ／　Ｌ）　Ｃｏｓατ　＝２ＭＮ の演算により軸直角断面ねじ軌跡極座標り、τを算出す
る。この算出は第４図、第５図を参照し第５図からＥを
求める。

Ｅ　＝　ｃ＋　　＋　ｃｚ Ｃ，＝ＭＳｉｎα Ｃｚ　＝　Ｂ／ｌａｎ　ｒ　＝　ＭＣｏｓ　ｅｘ／ｌａ
ｎ　（ｔａｎ−’　（Ｌ／＋ｒＤ）１＝　（（Ｍ　πＤ
）　／　Ｌ）　Ｃｏｓα；、Ｅ＝Ｍ　（Ｓｉｎ　ａ＋　
（＋ｒＤ／Ｌ）　Ｃｏｓ　α１第４図からτを求める。

Ｅは円弧であるからτ／（２π）＝Ｅ／（πＤ） 、、τ＝　２　Ｅ／Ｄ Ｎ　＝　（Ｓｉｎ　α）／Ｄ　＋　（π／　Ｌ）　Ｃｏ
ｓαとするときｒ　＝　２　Ｍ　（（Ｓｉｎα）　／Ｄ
　＋　（π／Ｌ）　Ｃｏｓα１＝２ＭＮとなる。

ステップＳ２４において Ｔａ　＝　　（２ＮＩＳｉｎ　α）／Ｄ”　　　（（Ｘ
ｎ　＋　Ｆ）　　Ｎ）／（Ｍ＋Ｆ、）　　　　但しＴ、
＝ｄτ／ｄθＸａ　＝１／２　（Ｃｏｓ　ｒ　−Ｄ　Ｔ
４　Ｓｉｎ　ｒ）Ｙｄ＝１／２　（Ｓｉｎ　ｒ　＋　Ｄ
　Ｔａ　Ｃｏｓ　ｔ）但しＸａ　　＝　ｄ　Ｘ／　ｄ　
Ｄ　　　Ｘ＝Ｄ／２・ＣｏｓτＹ、　　＝ｄＹ／ｄＤ　
　　　　Ｙ＝Ｄ／２　　・　Ｓｉｎ　τＴ　ａｘ　”　
　ｄ　２　τ　／ｄＤ”でありＱ、、Ｑ、、Ｑ、は以下
のようである。

Ｑ＋−［１／　ｆ２（Ｍ　＋　Ｆ）　ｌ　　　（ＸＤ　
　＋Ｆ）　２／　（２（Ｍ＋Ｆ）　”　ｌ　］・Ｎ Ｑ！　＝　（（Ｘａ　　＋Ｆ）／　（Ｍ＋　Ｆ）ｌ（Ｓ
ｉｎα）／　Ｄ　ｔ Ｑ：ｌ　＝　（４（Ｍ＋Ｆ）Ｓｉｎ　αｌ　／Ｄ”Ｔ４
□＝Ｑｌ　　＋２Ｑ！　　＋Ｑ。

Ｘａｚ＝−（Ｔ、Ｓｉｎτ）　／　２　　Ｙａ　Ｔａ　
−（Ｄ　Ｔｄｘ　Ｓｉｎ　ｒ　）　／　２Ｙｄｔ＝（Ｔ
ａ　　Ｃｏ５ｒ）　／　２　＋　Ｘａ　Ｔａ　　＋（Ｄ
　Ｔｄｚ　Ｃｏｓ　ｒ）　／　２ 但し Ｘａｚ＝　ｄ　”　Ｘ　／ｄ　Ｄ” Ｙ　ｄｚ　＝　ｄ　”　Ｙ　／　ｄ　Ｄ　”シ ρ＝ＣＸａ　”　　＋Ｙａ　”　）”／　（ＸａｚＹａ
　　　Ｘａ　Ｙａ□）の演算により（Ｄ、　　τ）にお
ける曲率半径ρを算出する。

ステップ３２５において、 軸直角断面ねじ軌跡の接線角度に７は に４　＝　ｊａｎ−’　Ｉ　　（Ｘ　ａ　／　Ｙｄ）　
１但しに７≧Ｏ Ｋｒ　＝ｔａｎ−’　（（Ｘａ　／　Ｙａ　）　）　＋
π但しＫＴ＜０ ワーク中心と（Ｄ、　　τ）、砥石中心と（Ｄ、　　τ
）のなす角度δは　δ＝に７＝τ ワーク中心と砥石中心との距離Ｐは 初期砥石径Ｄ　ｍａＸ、初期砥石幅ＷｍａｘはＤｍａｘ
　＝Ｄｏ　＋２　　（Ｄｘ−Ｐ）Ｗｍａｘ　＝　２　Ｄ
ｘ ステップ３２６において Ｄｍａｘ　−初期砥石径 Ｗｍａｘ＝初期砥石巾 をＣＲＴへ出力して表示する６作業者はこの表示をみて
その値の砥石を研削盤にとりつける。この出力表示が終
わるとＰＲＩのサブルーチンが終了し、ステップＳ３に
戻りＰＲ２のプログラムに進む。

すなわちステップＳ３１において、ステップＳ１で人力
されたり、Ｒ，Ｆ、Ｄｏ及びＤ　ｍａｘのデータを取り
込む。

ステップＳ３２において α−ｊａｎ−’　（Ｌ　／　（πＤＯ））Ｄｘ＝！］１
−Ｆ Ｐ＝Ｄｏ　／２＋Ｄｘ−Ｄｍａｘ　／２の演算により計
算パラメータの算出を行う。

ステップＳ３３において、 ドレッシング軌跡の求めるポイント数ＪＪ＝１８０ Ｄ、　との比較変数Ｄｓ Ｄｓ　＝１０，０００　　に初期設定データを決める。

ステップＳ３４において、 ２軸制御（ドレッサ回転角　θ２．Ｘ２）のときＤｘ（
Ｊ）、Ｘｔ（Ｊ） ３軸制御（ドレッサ回転角θ３．ｘ３＋Ｚｚ）のときθ
３ＣＪ　）　、　　Ｘ３（Ｊ　）、　　Ｚ、（Ｊ）で配
列の宣言をする。

ステップＳ３５において ■＝０〜Ｊまで３回の演算を繰り返す。

ステップＳ３６において Ｄ＝Ｄｏ　＋２Ｄｘ　Ｃｏｓ　（（πｌ）／　（２Ｊ）
　ＩＸｎ　＝（１／　２）（Ｄ　　Ｄｏ） Ｎ＝（Ｓｉｎα）　／Ｄ’−，（ｙｃ／Ｌ）　　−Ｃｏ
ｓ　ｃｔτ＝２ＭＮ の演算によりステップ３２３と同様に軸直角断面ねじ軌
跡極座標（Ｄ、　　τ）を算出する。

ステップＳ３７において Ｔａ　”　　（（２ＭＳｉｎ　α）／Ｄ”　）　　　（
ＸＤ　＋　Ｆ　）Ｎ／（Ｍ＋Ｆ） Ｘｄ＝　（１／２）（Ｃｏｓ　　ｒ−ＤＴａ　　５ｉｎ
ｒ）Ｙａ　＝　（１／２）（Ｓｉｎ　　ｒ　＋ＤＴ、　
　Ｃｏ５ｒ）Ｋ　７　＝　ｊａｎ−’　（Ｘ　ａ　／　
Ｙ　ａ　）　　　但しに、≧ＯＫ７　＝ｔａｎ−’　（
Ｘａ　／　Ｙａ　）　＋π但しＫｔ＜０ δ＝にアーτ の演算よりワーク中心と（Ｄ、　　τ）、砥石中心と（
Ｄ、　　τ）とのなす角変δを算出する。

ステップ５３８において、 算出式の切換えフラグＦ　Ｌ　＝　１かを判断する。

但し第９図において（ａ）〜（ｂ）ではＦＬ＝Ｏ１（ｂ
）〜（ｃ）ではＦＬ＝１である。

ＮＯであればステップＳ３９において Ｄ皿＝ＤＣｏｓδ−，２““”“““１１；；““““
１；１“““““““““］］］］］““′““”゛“
“ｊ］”パ′“Ｄ゛″““”ｓ“““；１““］；；１
”“６゛“＞“““““““：；；ε＝　ｊａｎ−’　
（（Ｄ　＋Ｓｉｎδ）　／　４　Ｐ　”　−（Ｄ　＋Ｓ
ｉｎδ）２）ｗ＝　＜ｒ−ε）・Ｌ／２π の演算により（ａ）〜（ｂ）間の砥石座標を算出する。

但しくｂ）点は第９図（ａ）〜（ｂ）の算出式で砥石径
り、が最小のポイントである。

ステップ５４０において、Ｄ＋＞Ｄｓかを判断する。　
ＹＥＳであればステップＳ４１においてＦ。

−１であるから次のステップＳ４２に移行する。ステッ
プ３３８でＹＥＳであれば同様にステ・ノブＳ４２に移
行する。

ステップ３４２において Ｑ、＝　　［−１／　　＋２（Ｍ＋Ｆ））　　−（ＸＤ
　　＋Ｆ）”　　／＋２　ＣＭ＋Ｆ）ｌ　”　］　　・
Ｎ Ｑ２　＝　（（ＸＤ　＋　Ｆ）　／　（Ｍ＋　Ｆ）　ｌ
　・（Ｓｉｎα／　Ｄ”）Ｑ３　−　（４（Ｍ　　＋　
　Ｆ　）Ｓｉｎ　　αｌ　　／　Ｄ’Ｔａｚ＝Ｃ＋　　
＋　　２　　Ｑ、　　＋Ｑ３Ｘａｚ−（Ｔａ　　　Ｓｉ
ｎ　τ）　　／　　２　　　ｖａ　　Ｔａ　　−（Ｄ　
Ｔ　ａ２　Ｓｉｎ　τ）／２ Ｙａｚ＝　　（Ｔ４　　　Ｃｏｓ　ｒ）　　／　　２　
　＋　　Ｘａ　　Ｔａ　　＋（Ｄ　Ｔ　ａｚ　　Ｃｏｓ
　ｒ　）　　／　　２ｐ　　＝　　（Ｘｉ　　”　　＋
　Ｙ、　　”　　）”／　　（Ｘ６ｚＹａ　　−Ｘａ　
　Ｙａ□）の演算により（Ｄ、　　τ）における曲率半
径ρを算出する。

ステップＳ４３において り、＝２ρ ｔ　Ｒ＝ｊａｎ−’　・（ｐ　Ｓｉｎδ／　（（Ｄ／２
）　　ｐ　Ｃｏｓδ）Ｗ＝（τ−εＲ）Ｌ／２π の演算により第９図（ｂ）　〜（ｃ）間の砥石座標を算
出する。　ステップ５４４に移行する。

ステップ３４０ｍＮｏであればステップＳ４５において
、Ｄ、＝Ｄ、であるからステップＳ４４に移行する。

ステップ３４４において Ｘ３（１）＝　１　／　２　・（Ｄｍａｘ　−Ｄ、）Ｚ
　１（ｒ）＝　ｗ θｉ　（１）　＝　ｔａｎ−’　　（Ｘ　３　　／　Ｚ
　））の演算により３軸制御座標を算出する。

ステップＳ４６において θ２（１）＝ｔ・・−・＋（Ｆ＋Ｗ）メロ−７７１肩Ｆ
Ｊ＞　”　）Ｘ　２（１）　＝　Ｄｍａｘ／２　　／Ｖ
’Ｒ”　　−Ｆ　”　　＋ＲＣｏ５θｚ　　　Ｄ＋／２
の演算により２軸制御座標を算出する。

ステップ３４７において、Ｘ３＞Ｄｘかを判断しＮＯで
あればＩ＝Ｉ＋１としステップＳ３５に移行する。ＹＥ
Ｓであれば０点に達したとしてＰＨ１のザブルーチンが
終了し次のステップＳ４に移行する。

ステップＳ４において、算出したデータの２軸制御では
ドレッサ回転軸のデータθ２とＸ軸のデータＸ２及び３
軸制御ではＸ軸のデータＸ：Ｉ、Ｚ軸のデータＺ３　、
　　ドレッサ回転角のデータθ、をメモリ内ヘスドアす
る。

ステップＳ５においてドレッシング軌跡図をデイスプレ
ィに出力する。

ステップＳ６において作業者がＣＲ７画面に出力された
ドレス軌跡図をみて間違いないかを確認しＯＫであれば
砥石修正を開始する。

ＮＯであればステップＳ１に戻り以下のステップを繰り
返す。

効果 このように砥石形状が修正されることにより砥石をねじ
軸と平行にして切込み送りができ小径深穴雌ねじのリー
ド加工が可能となった。また砥石を傾斜させる機構が不
要なので機械構造が単純化され一般のＮＣ工作機械にお
いてもＮＣ装置の変換のみでねじのリード加工が可能と
なる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮＣ研削盤の駆動系統説明図、第２図はドレッ
サ部の説明図、第３図は本発明の雌ねじ研削状態説Ｉ！
ｌＩ図、第４図、第５図は軸直角断面ねじ軌跡極座標説
明図、第６図は砥石修正のシステムプログラムの流れ図
、第７図は初期砥石形状算出プログラムの流れ図、第８
図はドレッシングデータ算出プログラムの流れ図、第９
図は砥石の輪郭線を示す図、第１０図は従来の雌ねじ研
削状態説明図である。 １・・切込台　　　　　２・・主軸台 ３・・砥石修正装置　　８・・主軸 １４・・テーブル　１７・・内研軸ユニット１９・・砥
石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物ねじの軸直角断面の谷形状に対応する山
   形とした工具形状を用いて、工具軸線を被加工物ねじ軸
   と平行に配置して、工具軸を被加工物ねじ軸線に沿って
   移動させてねじ面を加工することを特徴とするねじの加
   工方法。