JPH033707A

JPH033707A - 回転工作機械用主軸テーパ面の表面処理方法

Info

Publication number: JPH033707A
Application number: JP13281489A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Ibe; 伊部　要一; Kazuhiro Fujita; 藤田　一寛
Original assignee: KURASHIKI KIKAI KK
Current assignee: KURASHIKI KIKAI KK
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1989-05-29
Publication date: 1991-01-09
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JP2738955B2

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）この発明に係る回転工作機械用主軸テーパ面の表面処理
方法は、横巾ぐり盤等の工作機械に組み込まれ、先端に
刃物を装着した状態で回転する主軸の先端部に設けたテ
ーパ面を中心とした表面の、処理を行なう為に利用する
。

（従来の技術）横巾ぐり盤等の回転工作機械には、図面に示す様な主軸
１が設けられ、この主軸１の先端部に刃物を装着する様
にしている。

中空管状に形成された主軸１は、図示しない駆動装置に
より捩り方向に回転し、先端部（図面の左端部）に装着
した刃物を、ホルダ２を介して回転させる。

刃物を固定する為のホルダ２は、円錐台状のテーパ嵌合
部３を有し、このテーパ嵌合部３の端部（図面の右端部
）に、端部が太くなフた摘み片４を固定している。

一方、上記ホルダ２を先端部に装着する主軸１の先端面
には、奥に向かう程内径の小さくなる、断面円形のテー
パ穴５が開口している。このテーパ穴５の内周面の傾斜
角度と、上記テーパ嵌合部３の外周面の傾斜角度とは互
いに等しくして、テーパ嵌合部３をテーパ穴５内に挿入
した場合に、上記両周面同士が、互いに密接する様にし
ている。

又、主軸１の内側で、上記テーパ穴５よりも奥部分には
、前記ホルダ２をテーパ穴５の奥に引き込む為のチャッ
ク６を設けている。ホルダ２端部の摘み片４を掴む為の
掴み部７を先端部に有するチャック６は、皿ばね８．８
によって引き込み方向の弾力（例えば３を程度）を付与
されており、主軸１の中心穴１０を貫通したロッド９を
図面の左方に押圧しない限り、上記掴み部７をテーパ穴
５よりも奥に引き込み、この掴み部７の径を縮める様に
構成されている。

この為、図面に示す様にホルダ２の摘み片４とチャック
６の掴み部７とを係合させ、ロツ□ド９を押圧する力を
解除しておけば、皿ばね８．８の弾力によって、ホルダ
２がテーパ穴５の奥に引き込まれ、このテーパ穴５の内
周面とホルダ２のテーパ嵌合部３の外周面とが密接し、
先端面に刃物を固定したホルダ２が、主軸１の先端部に
しっかりと支持される。

刃物の交換作業を行なう際には、皿ばね８．８の弾力に
抗してロッド９を、図面の左方に押圧する。この結果、
チャック６先端の掴み部７が開き、ホルダ２の摘み片４
とこの掴み部７どの係脱が自在となり、テーパ穴５内へ
のホルダ２の抜き差しが自在となる。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上述の様に構成され使用される、横巾ぐり盤
等の回転工作機械の主軸に於いて、従来は次に述べる様
な不都合を生じた。

即ち、主軸１を回転させつつ、ホルダ２に固定の刃物に
よる切削加工を行なった場合、ホルダ２側のテーパ嵌合
部３外周面と、主軸１側のテーパ穴５内周面との間に、
捩り方向に亙って大きなトルクが加わる。主軸１の端面
とホルダ２の外周面との間には、図示しないキー係合構
造を設け、ホルダ２が主軸１に対して回転しない様にし
てはいるが、キー係合構造には若干の遊びが存在する事
は避けられず、上記内周面と外周面とが、上記トルクに
基づいて互いに摩擦し合う事が避けられない。

この際、上記両周面の間には極めて大きな摩擦力が加わ
る為、両周面にフレッチング腐食が発生してしまう。こ
の様なフレッチング腐食が発生する迄に要する時間は、
使用する刃物、主軸１の回転速度等により大きく相違す
るが、例えばラフィングエンドミルの様なエンドミル工
具を使用した場合、回転数等地の条件が揃うと、５〜１
０分程度でフレッチング腐食が始まり、１５分程度切削
加工を継続すると、皿ばね８．８の弾力に抗してロッド
９を押圧し、摘み片４と掴み部７との係合を外した場合
にも、自動交換装置の抜き取り力（３〜４ｔ）では、ホ
ルダ２をテーパ穴５から抜き取れなくなってしまう。

この様な場合にも、ハンマ等によりホルダ２に軸と直角
方向の振動を与える事で、ホルダ２の抜き取りを行なえ
る事が、従来から知られてはいるが、無人で自動運転し
ている様な場合はこの様な作業は行なえず、刃物の交換
作業を行なえないまま安全装置が作動して、工作機械の
運転が停止してしまう。

フレッチング腐食を防止する為には、同じ金属同士が接
触しない様にする事が効果がある事は、従来から知られ
ており、一部の回転工作機械に於いては、主軸１の先端
部に設けたテーパ穴５の内周面に硬質クロムメッキを施
す事が行なわれている。

ところが、この様なクロムメッキによるフレッチング腐
食防止手段は、従来は、横巾ぐり盤等、部の回転工作機
械には適用する事が出来ず、これら一部の回転工作機械
に於いては、依然として、前述の様なフレッチング摩耗
に基づく不都合が生じていた。

即ち、上記横巾ぐり盤等の一部の回転工作機械の主軸１
は、マシニングセンタ等、他の回転工作機械の主軸より
も長く、しかも軸方向に亙って変位自在とされている為
、剛性と耐摩耗性とを向上させる為に、表面を窒化処理
する必要がある。ところが、窒化処理鋼の表面にはクロ
ムメッキ層を形成し難く、仮に形成しても強度が弱く、
簡Ａ１に剥離してしまう為、従来は横巾ぐり盤等、一部
の回転工作機械の主軸１のテーパ面にはクロムメッキ層
を形成する事が出来ず、フレッヂング腐食の問題が存在
していた。

テーパ面をセラミックで覆ったり、或は主軸１の表面全
体を窒化処理をする事なく、硬質クロムメッキ層で覆え
ば、この様な不都合はなくなるが、主軸１の製作費が極
端に高くなる為、実用的ではない。

本発明の回転工作機械用主軸テーパ面の表面処理方法は
、窒化処理鋼の表面の一部にも、十分な強度を有する硬
質クロムメッキ層を形成可能にする事で、上述の様な不
都合を解消するものである。

（課題を解決する為の手段）本発明の回転工作機械用主軸テーパ面の表面処理方法は
、何れも、奥に向かう程内径の小さくなる、断面円形の
テーパ穴を端面に有する窒化鋼製の主軸の表面処理を行
なうものである。

この内、請求項１に記載された表面処理方法の発明は、
次の　（ａ）〜（ｅ）に示す第一〜第五工程から構成さ
れている。

（ａ）表面全体を窒化処理する事て、表面全体の硬度を
高める第一工程。

（ｂ）上記第一工程の後、上記テーパ穴の内周面を研削
する事で、この内周面のみ、表面の硬度を低下させる第
二工程。

（ｃ）上記第二工程の後、テーパ穴の内周面をショット
処理する第三工程。

（ｄ）上記第三工程の後、テーパ穴の内周面に、硬質ク
ロムメッキ層を形成する第四工程。

（ｅ）上記第四工程の後、テーパ穴内周面の硬質クロム
メッキ層の表面を仕上研削する第五工程。

又、請求項２に記載された表面処理方法の発明は、次の
　（ａ）〜（ｇ）に示す第一〜第七工程から構成されて
いる。

（ａ）テーパ穴の内周面に窒化防止処理を施す第工程。

（ｂ）テーパ穴の内周面を除く、主軸の表面全体を窒化
ＩＡ理する事で、表面全体の硬度を高める第工程。

（ｃ）上記第二工程の後、テーパ穴の内周面を、高周波
により焼き入れする第三工程。

（（１）上記第三工程の後、テーパ穴の内周面を研削す
る第四工程。

（ｅ）上記第四工程の後、テーパ穴の内周面をショット
処理する第五工程。

（ｆ）上記第五工程の後、テーパ穴の内周面に、硬質ク
ロムメッキ層を形成する第六工程。

（ｇ）上記第六工程の後、テーパ穴内周面の硬質クロム
メッキ層の表面を仕上研削する第七工程。

（作　　用）上述の様な各工程から成る、本発明の回転工作機械用主
軸テーパ面の表面処理方法の場合、何れの発明の場合で
も、表面を窒化処理した主軸端部のテーパ穴の内周面に
、硬質のクロムメッキ層を、十分な強度で形成する事が
出来る。

この為、横巾ぐり盤等、長尺な主軸を有する回転工作機
械に於いても、主軸の剛性、耐摩耗性を確保しつつ、鋼
製のホルダのテーパ嵌合部外周面と主軸端部に形成した
テーパ穴内周面との接触を、異種金属（鋼とクロム）同
士の接触とする事が出来る。

従って、上記横巾ぐり盤等の回転工作機械により、ラフ
ィングエンドミル等のエンドミル工具を使用して切削加
工を行なった場合でも、ホルダのテーパ嵌合部外周面と
主軸端部に形成したテーパ穴内周面との接触部分に、フ
レツチング摩耗が発生する事がなくなる。

（実施例）次に、本発明を実施する場合に好適な実施例に就いて説
明する。

先ず、請求項１に記載された発明に関する実施例である
、第一実施例に就いて説明する。

第一工程として、窒化鋼（ＪＩＳ　ＳＡＣＭ６３５　）
により造られた主軸１の表面全体を窒化処理する事で、
主軸１の表面全体の硬度を、ロックウェル硬さで、　Ｈ
Ｒｃ６５以上に高める。

次に、第二工程として、主軸１先端に形成したテーパ穴
５の内周面の表層部を、０．１８〜Ｏ２ｌｌ１ｍだけ研
削する事で、このテーパ穴５内周面の表面の硬度を、Ｈ
Ｒｃ５６程度に迄低下させる。

次に、第三工程として、テーパ穴５の内周面をショット
処理（ショットピーニング）する事で、上記内周面に細
かい凹凸を形成し、この内周面に形成する硬質クロムメ
ッキ層が剥離し難くすると共に、クロムメッキ処理に先
立って行なう脱脂処理が効率良く行なわれる様にする。

続いて、第四工程として、テーパ穴５の内周面をトリク
レン等の有機溶剤により脱脂処理した後、この内周面に
、硬度がＨＲｃ６７以上の硬質り１２０ムメッキ層を、０．３１１１１１１程度の厚さに形成
する。

そして最後に、第五工程として、テーパ穴５の内周面の
硬質クロムメッキ層の表面を、０．１ｍｍ程度削り取る
事で仕上研削し、表面を平滑にする。仕上研削後に於け
るテーパ穴５の寸法は、表面処理開始前に於ける寸法と
等しくする。

この様にしてテーパ穴５の内周面の表面処理を行なった
主軸１を、横巾ぐり盤に組み込むと共に、主軸１の先端
部にラフィングエンドミルを装着し、厚肉鋼板のエンド
ミル作業を行なった所、主軸１側のテーパ穴５の内周面
と、ホルダ２側のテーパ嵌合部３の外周面とには、全く
フレッチング腐食は発生しなかった。又、テーパ穴５の
内周面の硬質クロムメッキ層には、全く剥離等の異常は
生じなかった。

尚、本第−実施例は、既に横巾ぐり盤に組み込まれてい
る主軸１を改良する場合に好適である。

次に、請求項２に記載された発明に関する実施例である
、第二実施例に就いて説明する。

先ず、第一工程として、窒化鋼（Ｊ’ｌＳ　ＳＡＣＭ６
３５）により造られた主軸１の先端部に形成したテーパ
穴５の内周面に窒化防止剤を塗布する事で、とのテーパ
穴５の内周面に窒化防止処理を施す。

次に、第二工程として、テーパ穴５の内周面を除く、主
軸１の表面全体を窒化処理する事で、主軸１の表面全体
の硬度を、ロックウェル硬さで、ＨＲｃ６５以上に高め
る。この際、テーパ穴５の内周面は窒化されない。

次に、第三工程として、テーパ穴５の内周面を、高周波
により焼き入れして、この内周面の硬度を、ＨＲｃ５０
〜５４程度に高める。この際に於ける焼き入れ深さは、
１．５ｍ＋ｎ程度に達する。

次に、第四工程として、テーパ穴５の内周面を研削する
事により、内周面にクロムメッキが付着し易い状態とす
ると共に、片肉０．１ｍｍのメツキ要分を除去して、ク
ロムメッキ後のテーパ穴５の内周面の寸法が所望値とな
る様にする。

続いて、第五工程として、テーパ穴５の内周面をショッ
ト処理する事て、上記内周面に細かい凹凸を形成し、こ
の内周面に形成する硬質クロムメッキ層が剥離し難くす
ると共に、クロムメッキ処理に先立って行なう脱脂処理
が効率良く行なわれる様にする。

続いて、第六工程として、テーパ穴５の内周面をキシレ
ン等の有機溶剤により脱脂処理した後、この内周面に、
硬度がＨＲｃ６７以上の硬質クロムメッキ層を、ｏ、ｔ
５ｍｍ程度の厚さに形成する。

そして最後に、第七工程として、テーパ穴５の内周面の
硬質クロムメッキ層の表面を、００５ｍｍ程度削り取る
事で仕上研削し、表面を平滑にする。

尚、本第二実施例は、横巾ぐり盤に組み込む為の主軸１
を新たに製作する場合に好適である。

（発明の効果）本発明の回転工作機械用主軸テーパ面の表面処理方法は
、以上に述べた通り構成され作用するが、表面を窒化処
理された主軸のテーパ面にのみ、丈夫な硬質クロムメッ
キ層を形成する事が出来る為、剛性と耐摩耗性とが優れ
、しかもテーパ面にフレッチング腐食が起こり難い主軸
を、安価に提供する事が出来る。

そして、本発明の方法により表面処理された主軸を組み
込んだ回転工作機械の場合、主軸とホルダとの分離が不
能となる事がない為、無人運転中に工具を交換する場合
でも、交換作業が確実に行なわれ、工作機械が停止した
ままとなって、製造作業の段取りが狂う事がない。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明により表面処理されるテーパ面を有する
主軸先端部の１例を示す断面図である。１・主軸、２：ホルダ、３．テーパ嵌合部、４：摘み片
、５：テーパ穴、６：チャック、７：掴み部、８：皿ば
ね、９．ロッド、１０：中心５６平成１年７月２６日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）奥に向かう程内径の小さくなる、断面円形のテー
パ穴を端面に有する窒化鋼製の主軸の表面処理を行なう
、回転工作機械用主軸テーパ面の表面処理方法で、次の
（ａ）〜（ｅ）に示す第一〜第五工程から構成されるも
の。（ａ）表面全体を窒化処理する事で、表面全体の硬度を
高める第一工程。（ｂ）上記第一工程の後、上記テーパ穴の内周面を研削
する事で、この内周面のみ、表面の硬度を低下させる第
二工程。（ｃ）上記第二工程の後、テーパ穴の内周面をショット
処理する第三工程。（ｄ）上記第三工程の後、テーパ穴の内周面に、硬質ク
ロムメッキ層を形成する第四工程。（ｅ）上記第四工程の後、テーパ穴内周面の硬質クロム
メッキ層の表面を仕上研削する第五工程。
（２）奥に向かう程内径の小さくなる、断面円形のテー
パ穴を端面に有する窒化鋼製の主軸の表面処理を行なう
、回転工作機械用主軸テーパ面の表面処理方法で、次の
（ａ）〜（ｇ）に示す第一〜第七工程から構成されるも
の。（ａ）テーパ穴の内周面に窒化防止処理を施す第一工程
。（ｂ）テーパ穴の内周面を除く、主軸の表面全体を窒化
処理する事で、上記内周面を除く表面全体の硬度を高め
る第二工程。（ｃ）上記第二工程の後、テーパ穴の内周面を、高周波
により焼き入れする第三工程。（ｄ）上記第三工程の後、テーパ穴の内周面を研削する
第四工程。（ｅ）上記第四工程の後、テーパ穴の内周面をショット
処理する第五工程。（ｆ）上記第五工程の後、テーパ穴の内周面に、硬質ク
ロムメッキ層を形成する第六工程。（ｇ）上記第六工程の後、テーパ穴内周面の硬質クロム
メッキ層の表面を仕上研削する第七工程。