JPH0866866A - 研削ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研削ヘッドであって、従来からの砥石を回転
させるという機能に加えて、砥石を砥石の回転軸方向に
振動する機能を備えており、研削加工による砥石の目詰
りの軽減や、加工の能率を向上できる研削ヘッドを提供
する。 【構成】 本発明の研削ヘッドは、スピンドル４を、回
転駆動源１３により回転するカム１２と、弾性部材１４
によって振動させて、スピンドル４の前端に装着された
砥石５を軸方向に振動させることができる。また、スピ
ンドル４は回転駆動手段であるエアータービン７を備え
ており、砥石５を回転することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フライス盤や研削盤あ
るいはマシニングセンタなどの工作機械の主軸部に取り
付けることにより研削加工を行う研削ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から研削加工を行う装置として研削
ヘッドが知られている。研削ヘッドは前端に砥石を着脱
自在に装着させるスピンドルと、このスピンドルを回転
させるマイクロモータやエアタービンなどの回転駆動手
段を備えており、スピンドルに装着した砥石を回転させ
て研削を行うことができる。通常、研削ヘッドは工作機
械の主軸部に取付けて使用し、例えばフライス盤などで
切削加工を行った後に研削加工を行う場合、前記主軸部
に研削ヘッドを取付けることによって、ワークを研削盤
に移し換えることなくフライス盤のままで研削加工を行
うことが出来るほか、前記主軸部と研削ヘッドの間にボ
ーリングミルを挿入し、主軸部を回転させることによっ
て、穴の内面研削などを行うことが出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に研削
加工においては砥石の目詰りという問題点がある。砥石
の目詰りは研削加工の効率を低下させるため、目詰りが
ひどくなるとドレッシングを行うことによって目詰りを
解消するか、あるいは砥石を新しいものに交換する必要
がある。このように、目詰りに関する上記作業は、手間
がかかる上に、また費用もかかる。

【０００４】本発明の目的は、上記問題点に着目したも
のであり、砥石の目詰りを低減し、また、効率の良い研
削加工を行える機能を備えた研削ヘッドを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前端に
砥石を着脱自在に装着させるスピンドルと、このスピン
ドルを回転させる回転駆動手段とを備え、フライス盤や
マシニングセンターなどの主軸部に取付けて使用する研
削ヘッドにおいて、前記回転駆動手段とは別個の回転駆
動源からの回転に伴い、前記スピンドルを軸方向に往復
運動させるカムと、前記スピンドルの往復運動に抗して
常時一方向へ付勢する弾性部材とから成ることを特徴と
する研削ヘッドが提供される。

【０００６】また、本発明によれば、前記カムが、円形
上の係合側面を有する円盤であり、かつ、その円盤の中
心から偏心した偏心軸を前記回転駆動源に接続したカム
でも良い。

【０００７】さらに、本発明によれば、前記カムが、回
り止めされた前記スピンドル上端を傾斜した略楕円形の
係合断面に当接する当接面を有し、かつ、その当接面の
先端を前記回転駆動源により前記略楕円形の周囲に回転
させることにより、前記スピンドルを上下運動させるこ
とを特徴とする研削ヘッドが提供される。

【０００８】ここで、上記回転駆動手段としては、マイ
クロモータ、エアーモータさらにはエアータービンが好
ましい。また、回転駆動源としては、エアーモータやマ
イクロモータが好ましい。弾性部材としては、金属バ
ネ、非金属バネなど弾力を有するものであればいずれを
用いても良い。カムは、上記の他に接線カム、三角カ
ム、などの平面カム、円柱カム、円錐カム、球形カムな
どの立体カムあるいは確動カムを用いても良い。

【０００９】

【作用】本発明の研削ヘッドによれば、スピンドルの前
端に装着した砥石を回転駆動手段により回転させるとと
もに、スピンドルが弾性部材により軸方向の一方向に常
時付勢されている状態で、回転駆動源により回転するカ
ムがスピンドルに弾性部材によるスピンドルの付勢の方
向の反対方向に変位を与えるため、スピンドルが振動し
ながら研削加工を行うことが出来る。その結果、従来の
スピンドルが振動しない研削ヘッドを使用する場合と比
較して、砥石に加わる研削抵抗が低減し、砥石の目詰り
を軽減させることが出来るので、砥石の寿命が延びるほ
か、上記研削抵抗の低減に伴い、研削の切り込み量を増
やすことが出来るため、効率の良い研削加工を行うこと
ができる。

【００１０】

【実施例１】以下、本考案の好適な実施例を添付図面に
基づいて説明する。

【００１１】図１は、本発明に係る研削ヘッドの断面図
である。以下にその構成要素について説明する。

【００１２】研削ヘッド１は、治具研削盤やフライス
盤、あるいはマシニングセンタの主軸部に取付けて使用
する。本実施例では、テーパーシャンク２を利用し、研
削ヘッド１を主軸部３に固定している。ワークの研削深
さは、主軸部３を下げることで決定することができる。

【００１３】スピンドル４は、カム１２の付勢を直接受
けるカム受け部１６と、弾性部材１４の付勢を受ける弾
性部材受け部１７と、砥石５を装着する装着具６と、砥
石５を回転させるための回転駆動手段であるエアーター
ビン７から構成されている。本実施例では、回転駆動手
段にエアータービン７を用いているが、マイクロモータ
などを用いても良い。

【００１４】エアータービン７は、ローター２２とノズ
ル１０と軸受け１８から構成されており、その動作とし
ては、図示されていない圧縮空気供給源から、給気口
８、給気路９およびノズル１０を介して、ローター２２
に圧縮空気を供給することによって、ローター２２が回
転し回転力を得ることができる。圧縮空気は、ローター
２２に回転力を与えた後、排気路１１および図示しない
排気口を通して研削ヘッド１の外部に排出される。

【００１５】カム１２は、スピンドル４の振動を付勢す
るためのものであり、回転駆動源１３の回転軸をカムの
円盤の中心から偏心した位置に固定することにより回転
する。本実施例のカムには、平面カムの１つである円盤
カムが用いられているが、その他の種類のカムを用いて
も良い。

【００１６】弾性部材１４は、スピンドル４の弾性部材
受け部１７と軸受手段１５の間に介在しており、スピン
ドル４を軸方向の主軸部３の方向に常時付勢している。
本実施例では、弾性部材１４にコイルバネを用いている
が、その他の金属バネやゴム、空気バネなどの非金属バ
ネであっても、もちろん良い。

【００１７】軸受手段１５はスピンドル４の振動におい
て、その芯振れを防ぎながら支持するためのものであ
り、本実施例では空気軸受を用いている。

【００１８】空気軸受とは、圧縮空気を円周上に配した
ノズルから噴射することによって、円周内の軸を浮遊さ
せることによって支持する装置である。

【００１９】本実施例の空気軸受は、図示しない圧縮空
気供給源と、給気口８と給気路２４、および給気溝２
３、ノズル２１から成り、前記圧縮空気源により給気口
８、給気路２４および給気溝２３を介して、圧縮空気を
ノズル２１から噴射し、スピンドル４を浮遊させ、支持
することが出来る。

【００２０】図２に示すとおりノズル２１は放射状に配
置されており、なおかつ各ノズルが噴射する圧縮空気の
圧力は均等になるように設定されているので、空気軸受
である軸受手段１５は振動による芯振れを防ぎながらス
ピンドル４を支持することが出来る。なお、図２は図１
の線II-IIに沿う断面図である。

【００２１】また、図３に示すとおり軸受手段１５上部
は、四角形になっており、これは、スピンドル４の回り
止めになっている。なお、図３は、図１の線III-IIIに
沿う断面図である。

【００２２】続いて本実施例における研削ヘッドのスピ
ンドル４の振動の動作について説明する。

【００２３】回転駆動源１３により回転するカム１２
は、カム受け部１６を介してスピンドル４にその偏心量
に相当する変位を付勢するため、スピンドル４は下方へ
押し込まれる。そして、スピンドル４は一時的に下方に
押し込まれるが、スピンドル４の構成要素の１つである
弾性部材受け部１７と軸受手段１５（もちろん振動はし
ない）の間に介在する弾性部材１４によりカム１２の付
勢に相対する方向に常時付勢されているため、カム１２
がその回転に伴い前記付勢をなくした時にもとの位置に
戻る。カム１２は当然連続的に回転するから、上記の動
作が繰り返されることによりスピンドル４は振動するこ
とができる。スピンドル４は、その振動において軸受手
段１５に支持されているためスムーズで、なおかつ芯振
れの無い振動を行うことが出来る。

【００２４】スピンドル４の前端に装着された砥石５は
前記エアータービン７により回転力を付され、上述した
スピンドル４の振動を伴いながら研削を行うことができ
る。

【００２５】上記振動のストロークは、カム１２の偏心
量により決定されるが、0.1〜1.0mmが好ましい。また、
上記振動の周波数は、回転駆動源１３の回転数により決
定されるが、3Hz程度が好ましい。また、回転動力源１
３は、エアーモータやマイクロモータが好ましい。

【００２６】

【実施例２】図４は本発明の研削ヘッドの他の実施例で
ある。

【００２７】本実施例では、本発明の研削ヘッド５０を
主軸部５１のアウターケース５１ａを利用して支持して
いる。研削ヘッド５０を直接主軸部５１に取り付けない
のは主軸部５１を、カム５２を回転させるための回転駆
動源として用いるためである。 主軸部の先端には、主
軸部を斜めに切断した断面が略楕円形のカム５２を有
し、このカム５２をもって、カム機構における原動節と
している。

【００２８】スピンドル５４は、その上端が図示するよ
うに上記主軸部のカム５２と当接する、断面が略楕円形
の従属節のカム５３となっている。また、スピンドル５
４は図示しないが、方形断面をもつ軸受など周知の手段
によって回り止めが施されている。さらに、スピンドル
５４は砥石を回転する回転駆動手段を備えていないが、
その代わりに装着具５５を有しており、ここに治具グラ
インダー５８を装着することが出来る。

【００２９】治具グラインダー５８は、上記従来例にお
ける研削ヘッドとほぼ同様の構成となっており、砥石を
回転する機能を有し、先端に砥石５９を装着して研削加
工を行う装置である。

【００３０】軸受手段５７は、実施例１と同様にスピン
ドル５４を支持するための装置である。本実施例ではボ
ールスライドを用いているが、実施例１のようにエアー
軸受を使用しても良い。

【００３１】続いてスピンドル５４の振動の動作につい
て説明する。

【００３２】従属節であるカム５３を有し、回り止めが
施されているスピンドル５４は、主軸部５１に付勢され
てカム５２が回転すると、軸方向の砥石５９の方向へ変
位するが、実施例１と同様に弾性部材であるコイルバネ
５６がスピンドル５４を軸方向の主軸部５１の方向へ常
時付勢しているため、カム５２の回転に伴いスピンドル
５４は振動する。

【００３３】そして、スピンドル５４に装着された治具
グラインダー５８も当然のことながら振動する。治具グ
ラインダー５８は上述したとおり、砥石を装着しかつ回
転させる機能を有しているので、砥石５９はスピンドル
５４の振動を伴いながら研削を行うことが出来る。

【００３４】

【発明の効果】以上述べてきたとおり、本発明の研削ヘ
ッドによれば、砥石を回転させる機能のほかに、砥石を
砥石の回転軸方向に振動させて研削加工を行うことが出
来るので、砥石にかかる研削抵抗が低減し、砥石の目詰
りを軽減させることができる。その結果、砥石の寿命を
伸ばすことができるほか、砥石をドレッシングする回数
を減らすことが出来るので経済的で効率が良い。

【００３５】さらに、上記の研削抵抗の低減によって、
研削の切り込み量を増やすことが出来るので作業の能率
が上がるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る研削ヘッドの断面図である。

【図２】図１の線II-IIに沿う断面図である。

【図３】図１の線III-IIIに沿う断面図である。

【図４】本発明に係る研削ヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１・・・研削ヘッド、４・・・スピンドル、５・・・砥
石、７・・・エアータービン、１２・・・カム、１３・
・・回転駆動手段、１４・・・弾性部材、１５・・・軸
受手段、５０・・・研削ヘッド、５２および５３・・・
カム、５４・・・スピンドル、５７・・・軸受手段、５
８・・・治具グラインダー、５９・・・砥石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端に砥石を着脱自在に装着させるスピ
   ンドルと、このスピンドルを回転させる回転駆動手段と
   を備え、フライス盤やマシニングセンターなどの主軸部
   に取付けて使用する研削ヘッドにおいて、 前記回転駆動手段とは別個の回転駆動源からの回転に伴
   い、前記スピンドルを軸方向に往復運動させるカムと、
   前記スピンドルの往復運動に抗して常時一方向へ付勢す
   る弾性部材とから成ることを特徴とする研削ヘッド。
2. 【請求項２】 前記カムが、円形上の係合側面を有する
   円盤であり、かつ、その円盤の中心から偏心した偏心軸
   を前記回転駆動源に接続したことを特徴とする請求項１
   に記載の研削ヘッド。
3. 【請求項３】 前記カムが、回り止めされた前記スピン
   ドル上端を傾斜した略楕円形の係合断面に当接する当接
   面を有し、かつ、その当接面の先端を前記回転駆動源に
   より前記略楕円形の周囲に回転させることにより、前記
   スピンドルを上下運動させることを特徴とする請求項１
   記載の研削ヘッド。