(57)【要約】      （修正有）【課題】同心円状の外径部および内径部を有する円筒形状の金属部材およびその製造方法に関して、内径部を含む各面に対する高い精度を実現する。【解決手段】同心円状の外径部および内径部を有する円筒形状の金属部材の製造方法であって、ワークの内径部について研磨を行なう内径研磨工程Ｓ２０１と、この内径研磨工程により内径部が研磨されたワークの外径部についてセンタレスにより研磨を行なう外径研磨工程Ｓ２０２と、この外径研磨工程により外径部が研磨されたワークの端面について研磨を行なう端面研磨工程Ｓ２０３と、を有する。【選択図】図２
2020121393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの内径部について研磨を行なう内径研磨工程と、
前記内径研磨工程により前記内径部が研磨された前記ワークの外径部についてセンタレスにより研磨を行なう外径研磨工程と、
前記外径研磨工程により前記外径部が研磨された前記ワークの端面について研磨を行なう端面研磨工程と、
を有することを特徴とする金属部品の製造方法。
【請求項２】
前記内径研磨工程は、ワイヤを用いて前記ワークの前記内径部を研磨するワイヤ内径研磨により当該内径部の研磨を行なうことを特徴とする請求項１記載の金属部品の製造方法。
【請求項３】
前記内径研磨工程における前記ワイヤ内径研磨は、前記ワイヤに砥粒スラリーを塗布し当該ワイヤと前記ワークの前記内径部との間に遊離砥粒を挟み込んで当該ワークの当該内径部を研磨することを特徴とする請求項２記載の金属部品の製造方法。
【請求項４】
前記外径研磨工程は、前記内径研磨工程により前記内径部が研磨された前記ワークの当該内径部に芯棒を通し、当該芯棒を通された複数のワークの各々の外径部について同一の工程にて研磨を行なうことを特徴とする請求項１記載の金属部品の製造方法。
【請求項５】
前記端面研磨工程は、前記外径研磨工程により研磨された前記ワークの前記外径部を基準として当該ワークの前記端面について研磨を行なうことを特徴とする請求項１記載の金属部品の製造方法。
【請求項６】
内径部、外径部、および当該内径部と当該外径部とが延びる長さ方向成分、を有する金属部品であって、
前記内径部は、穴径０.１ｍｍ〜３.５ｍｍ、内面の表面粗さＲｚが１.６μｍ以下であり、
前記長さ方向成分は、前記内径部に対して３倍以上の長さを有すること、
を特徴とする金属部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部品の製造方法および金属部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
同心円状の外径部および内径部を有する孔の開いた円筒形状の金属部材に対し、寸法、外径部と内径部との同軸度、各面の直角度や平行度等を精度よく加工する場合、加工方法や加工装置の構成等に基づいて、各面の加工の順番が特定される。
【０００３】
特許文献１には、第１の平らな外面、第２の平らな外面、孔、平らでない外面を有するワークの加工に関して、次の構成が開示されている。特許文献１によれば、研削盤は、最初に、ワーク主軸台において第２の平らな外面側からワークを緊締し、ワークの片側において第１の平らな外面および場合によっては存在する平らでない外面ならびに孔が研削されるように構成されている。このとき孔および第１の外面は、少なくとも時々同時に研削され、その後に、孔における緊締装置によるワークの緊締が行われる。その後で、ワーク主軸台による緊締が解除され、その結果、第１の主軸台の砥石車のうちの１つによって、今や解放された第２の平らな外面が、同じ研削盤において研削可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１７−５１０４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
同心円状の外径部および内径部を有する円筒形状の金属部材を加工する場合、内径部に関して高い精度を得ることは、他の面に関して高い精度を得るよりも困難である。特に、端面に対する内径部および外径部の面の高い直角度や、外径部の面に対する内径部の面の高い同軸度を確保することは難しい。
【０００６】
本発明は、同心円状の外径部および内径部を有する円筒形状の金属部材およびその製造方法に関して、内径部を含む各面に対する高い精度を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明は、ワークの内径部について研磨を行なう内径研磨工程と、この内径研磨工程により内径部が研磨されたワークの外径部についてセンタレスにより研磨を行なう外径研磨工程と、この外径研磨工程により外径部が研磨されたワークの端面について研磨を行なう端面研磨工程と、を有することを特徴とする金属部品の製造方法である。
より好ましくは、内径研磨工程は、ワイヤを用いてワークの内径部を研磨するワイヤ内径研磨により内径部の研磨を行なう。
さらに好ましくは、内径研磨工程におけるワイヤ内径研磨は、ワイヤに砥粒スラリーを塗布しワイヤとワークの内径部との間に遊離砥粒を挟み込んでワークの内径部を研磨する。
また、より好ましくは、外径研磨工程は、内径研磨工程により内径部が研磨されたワークの内径部に芯棒を通し、この芯棒を通された複数のワークの各々の外径部について同一の工程にて研磨を行なう。
また、より好ましくは、端面研磨工程は、外径研磨工程により研磨されたワークの外径部を基準としてワークの端面について研磨を行なう。
また上記の目的を達成する本発明は、内径部、外径部、および内径部と外径部とが延びる長さ方向成分、を有する金属部品であって、内径部は、穴径０.１ｍｍ〜３.５ｍｍ、内面の表面粗さＲｚが１.６μｍ以下であり、長さ方向成分は、内径部に対して３倍以上の長さを有すること、を特徴とする金属部品である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、同心円状の外径部および内径部を有する円筒形状の金属部材およびその製造方法に関して、内径部を含む各面に対する高い精度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の製造方法による加工対象の金属部品（ワーク）の形状を示す図である。
【図２】本実施形態による研磨の手順を示すフローチャートである。
【図３】ワイヤ内径研磨の手法を示す図である。
【図４】ワイヤの砥粒がワークの内径部を研磨する様子を示す図であり、図４（Ａ）は砥粒が内径部に当たっている状態を示す図、図４（Ｂ）は砥粒が内径部の表面を削る様子を示す図、図４（Ｃ）は内径部から切粉（切り屑）が分離する様子を示す図である。
【図５】センタレス研磨機の概略構成を示す図であり、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は平面図である。
【図６】図５のセンタレス研磨機の要部を示す図である。
【図７】スルーフィード研磨の概念を示す図である。
【図８】スルーフィード研磨のためのセンタレス研磨機の構成例を示す図であり、図８（Ａ）は砥石車、調整車およびブレードの配置（位置関係）を示す図、図８（Ｂ）はワークに対する調整車の当たり方の一例を示す図、図８（Ｃ）はワークに対する調整車の当たり方の他の例を示す図である。
【図９】孔に芯棒が通されたワークが研磨される様子を示す図である。
【図１０】２ロール１シュー方式による端面研磨方法を示す図であり、研磨装置をワークの研磨する端面側から見た図である。
【図１１】図１０の研磨装置を上から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜加工対象のワーク＞
図１は、本実施形態の製造方法による加工対象の金属部品（ワーク）の形状を示す図である。図１（Ａ）は斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＩｂ−Ｉｂ断面図である。ワーク１０は、貫通孔が開けられた円筒形状の部材であり、孔の内部の面である内径部１１と、外周面をなす外径部１２と、端面１３、１４とを有している。ワーク１０を端面１３または端面１４側から見た形状は円形であり、内径部１１と外径部１２とが同心円をなす。すなわち、端面１３、１４は円環形状である。また、以下の説明において、端面１３、１４の円環の中心を結ぶ直線を中心軸と呼び、端面１３と端面１４との間の中心軸の長さをワーク１０の長さと呼ぶことがある。言い換えれば、ワーク１０の長さは、端面１３と端面１４との間の距離であり、内径部１１と外径部１２とが延びる長さ方向成分の値である。図１に示すワーク１０の形状は例示であり、本実施形態による加工対象となるワーク１０の形状は図１に示すものに限定されない。例えば、図１に示すワーク１０は、外径部１２が形成する円の半径が端面１３側から端面１４側まで一定であるが、途中で半径が異なる（すなわち、外径部１２の面において段が形成される）形状であっても良い。
【００１１】
＜研磨の手順＞
図２は、本実施形態による研磨の手順を示すフローチャートである。本実施形態において、ワーク１０に対して行われる最初の工程は、内径研磨工程である（Ｓ２０１）。内径研磨工程では、他の面（外径部１２および端面１３、１４）を基準とせずに加工する方式により、内径部１１の研磨が行われる。基準面を設定せずに加工することにより、外径部１２や端面１３、１４の加工精度に依存せず内径部１１を精度よく加工し得る。このような加工方式の一例として、金属ワイヤを用いて内径部１１を研磨する方式（以下、ワイヤ内径研磨）がある。内径研磨工程の具体的な内容については後述する。
【００１２】
内径研磨工程により内径部１１が研磨されたワーク１０に対して次に行われる工程は、外径研磨工程である（Ｓ２０２）。外径研磨工程では、内径研磨工程（Ｓ２０１）で内径部１１が研磨されたワーク１０の孔に芯棒を通し、複数のワーク１０を連ねてセンタレス研磨を施すことで、研磨された内径部１１を基準として外径部１２の研磨が行われる。研磨された内径部１１を基準として外径部１２を研磨することにより、外径部１２と内径部１１との同軸度および平行度を高い精度で実現し得る。外径研磨工程の具体的な内容については後述する。
【００１３】
外径研磨工程により外径部１２が研磨されたワーク１０に対して次に行われる工程は、端面研磨工程である（Ｓ２０３）。端面研磨工程では、２つのローラと１つのシューとで外径部１２を保持することにより、外径部１２を基準とする端面１３、１４の研磨が行われる。研磨された外径部１２を基準として端面１３、１４を研磨することにより、端面１３、１４と外径部１２との直角度を高い精度で実現し得る。また、これに伴い、端面１３、１４と内径部１１との直角度を高い精度で実現し得る。さらに、端面１３、１４同士の平行度を高い精度で実現し得る。端面研磨工程の具体的な内容については後述する。
【００１４】
＜内径研磨工程＞
内径研磨工程では、ワーク１０に対し、外径部１２や端面１３、１４を基準とせずに内径部１１の研磨が行われる。ここでは、内径研磨工程で用いられる具体的な手法の一例として、金属ワイヤを用いたワイヤ内径研磨について説明する。ワイヤ内径研磨は、遊離砥粒による金属塑性変形破壊機構による研磨である。ワイヤ内径研磨では、複数のワーク１０を連ね、同一工程にて複数のワーク１０の内径部１１に対する研磨を実施し得る。
【００１５】
図３は、ワイヤ内径研磨の手法を示す図である。上述したように、ワイヤ内径研磨では、複数のワーク１０を同一工程にて研磨し得るが、図３では手法の説明上、一つのワーク１０に対して研磨を行う様子が示されている。ワイヤ内径研磨では、ワーク１０の孔にワイヤ２０が通される。ワイヤ２０には、砥粒２１を混入したスラリー（砥粒スラリー）が塗布されている。このため、ワイヤ２０をワーク１０の内径部１１に押し当て、内径部１１を摺るようにワイヤ２０（またはワーク１０）を動かすことにより、ワイヤ２０と内径部１１との間に挟み込まれた砥粒２１（遊離砥粒）により内径部１１が研磨される。図３に示す例では、ワイヤ２０を回転させながらワーク１０をワイヤ２０に沿って動かしている（図３の矢印参照）。
【００１６】
図４は、ワイヤ２０の砥粒２１がワーク１０の内径部１１を研磨する様子を示す図である。図４（Ａ）は砥粒２１が内径部１１に当たっている状態を示す図、図４（Ｂ）は砥粒２１が内径部１１の表面を削る様子を示す図、図４（Ｃ）は内径部１１から切粉（切り屑）が分離する様子を示す図である。
【００１７】
図４（Ａ）に示すように、ワイヤ２０がワーク１０の内径部１１に圧力Ｐで押し当てられることにより、ワイヤ２０に塗布された砥粒スラリーの砥粒２１が内径部１１の表面に当たって食い込む。この状態で、ワイヤ２０およびワーク１０の一方または双方を動かすと、ワイヤ２０と内径部１１の表面とが相対的に移動する。図示の例では、ワイヤ２０が矢印Ｍ１の方向に、内径部１１の表面は矢印Ｍ２の方向に移動する。
【００１８】
そして、この移動に伴い、図４（Ｂ）に示すように、砥粒２１が内径部１１の表面を磨り、引っ掻き溝を形成する（塑性変形）。さらにワイヤ２０と内径部１１の表面との移動が進むと、図４（Ｂ）に示した引っ掻き溝の形成により生じた変形部分が、図４（Ｃ）に示すように、切粉（切り屑）となって内径部１１から分離する。
【００１９】
以上のようにして、ワーク１０の内径部１１の研磨が行われる。上述したワイヤ内径研磨によれば、ワーク１０の孔に通したワイヤ２０により内径部１１を研磨するため、ワーク１０の一端から他端までにわたり、内径部１１に均一の圧力を付加し得る。このため、一方の端面（例えば、端面１４）を緊締してワーク１０を保持し、他方の端面（例えば、端面１３）側から軸付砥石を挿入して内径部１１を研磨する手法と比較して、ワーク１０の長さが長い場合であっても高い精度で内径部１１を研磨し得る。また、複数のワーク１０を連ね、かかる複数のワークの内径部１１を同一工程にて研磨し得る。
【００２０】
＜外径研磨工程＞
外径研磨工程では、センタレス研磨によりワーク１０の外径部１２の研磨が行われる。具体的には、複数のワーク１０を連ね、内径研磨された孔に芯棒を通し、全体を棒状のワークとしてセンタレス研磨を行う。以下、まずセンタレス研磨に用いられるセンタレス研磨機について説明し、その後、棒状に組んだワーク１０群に対する外径研磨について説明する。
【００２１】
図５は、センタレス研磨機の概略構成を示す図である。図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は平面図である。センタレス研磨機３０は、基台３１と、基台３１に設けられた砥石車３２および砥石車支持部３３と、調整車３４および調整車支持部３５と、ブレード３６およびブレード支持台３７とを備える。ワーク１０は、砥石車３２、調整車３４およびブレード３６により三方から外径部１２を支持されて位置決めされ、砥石車３２により研磨される。
【００２２】
砥石車３２は、円筒形状のローラであり、軸周りに回転するように砥石車支持部３３に支持されている。砥石車支持部３３は、砥石車３２を支持し、回転駆動する。また、砥石車支持部３３は、ブレード３６側（ワーク１０側）へ向けて砥石車３２を進出させたり後退させたりする（図５（Ａ）の矢印参照）機構を有する。
【００２３】
調整車３４は、円筒形状のローラであり、軸周りに回転するように調整車支持部３５に支持されている。調整車支持部３５は、調整車３４を支持し、回転駆動する。また、調整車支持部３５は、ブレード３６側（ワーク１０側）へ向けて調整車３４を進出させたり後退させたりする（図５（Ａ）の矢印参照）機構を有する。さらに、調整車支持部３５は、調整車３４の回転軸の向きを一定の範囲内で上下または左右に変更するための（図５（Ａ）の矢印参照）機構を有する。
【００２４】
ブレード３６は、一定の幅を有する長尺な板状の台座であり、上面をワーク１０が設置される設置面としている。設置面は調整車３４側へ傾斜している。このため、ブレード３６に設置されたワーク１０は、自重により調整車３４側へ移動しようとし、調整車３４によって支えられる。ブレード支持台３７は、ブレード３６を支持すると共に、ブレード３６を上下方向に出没させる（図５（Ａ）の矢印参照）機構を有し、ワーク１０を設置した際の高さを調整可能としている。
【００２５】
外径研磨が行われる際の（すなわち、ブレード３６の設置面に設置された）ワーク１０の軸方向と、砥石車３２の回転軸と、ブレード３６の長手方向とは平行になる。以下、この方向を基準方向と呼ぶ。また、調整車３４の回転軸は、基準方向と略平行であるが、図５（Ａ）を参照して説明したように、調整車３４の回転軸は上下左右に向きを変更し得る構成であるため、基準方向に対して特定の角度を有する場合がある。砥石車３２と調整車３４との間隔は、ワーク１０のサイズに応じて、砥石車支持部３３および調整車支持部３５により制御される。また、ブレード３６の高さは、ワーク１０のサイズに応じて、ブレード支持台３７により制御される。
【００２６】
図６は、図５のセンタレス研磨機３０の要部を示す図である。ワーク１０は、ブレード３６に設置されると、ブレード３６の設置面と調整車３４とに支えられて砥石車３２に接する。この状態で砥石車３２および調整車３４が同一方向に回転することにより、ワーク１０が、砥石車３２および調整車３４とは反対方向に回転し、砥石車３２によって研磨される。より具体的に回転の向きを説明すると、調整車３４はワーク１０との接触位置において上方へ向かうように回転し、砥石車３２はワーク１０との接触位置において下方へ向かうように回転する（図６の矢印参照）。
【００２７】
センタレス研磨機３０による主要な研磨の方法には、インフィード（infeed）研磨とスルーフィード（through-feed）研磨とがある。インフィード研磨は、ワーク１０の基準方向への動きを停止させた状態で、砥石車３２と調整車３４との間隔を狭めながら研磨する方法である。具体的には、例えば、砥石車３２を基準方向に対して直角の方向に進行させることにより砥石車３２と調整車３４との間隔を狭めていき、ワーク１０を研磨する。また、砥石車３２ではなく、調整車３４およびブレード３６を（したがって、ブレード３６に設置されたワーク１０と共に）基準方向に対して直角の方向に進行させることにより砥石車３２と調整車３４との間隔を狭めて、ワーク１０の研磨を行っても良い。さらに、ワーク１０の種類によっては、単純に砥石車３２と調整車３４との間隔を狭める方向だけでなく、砥石車３２と調整車３４との間隔を変えずに砥石車３２と調整車３４とワーク１０との位置関係を変えるような方向への移動を含め、複雑な軌道を取って砥石車３２と調整車３４との間隔を変化させながらワーク１０の研磨を行っても良い。スルーフィード研磨は、砥石車３２と調整車３４との間隔を固定したまま、この間にワーク１０を通しながら研磨する方法である。
【００２８】
図７は、スルーフィード研磨の概念を示す図である。図７では、複数のワーク１０を連ね、各ワーク１０の孔に芯棒３８を通して棒状に組んだワーク１０群に対してスルーフィード研磨を行う様子が示されている。スルーフィード研磨では、ワーク１０群をブレード３６上で基準方向に沿って移動させながら砥石車３２と調整車３４との間を通すことによりワーク１０の研磨が行われる。そこで、図７に示すように、砥石車３２と調整車３４との間隔が、ワーク１０群が進行する方向に沿って次第に狭くなるように配置される。かかる配置は、例えば、調整車支持部３５が調整車３４の回転軸の向きを左右方向に変更することによって実現される。このように配置された砥石車３２と調整車３４との間をワーク１０群が矢印Ｄに沿って進行すると、砥石車３２と調整車３４との間隔が次第に狭くなることにより、各ワーク１０が順に砥石車３２に押し付けられて、各ワーク１０の外径部１２が研磨される。
【００２９】
図７に示すように、芯棒３８を通して連なったワーク１０群に対して研磨を行うことにより、複数のワーク１０を同一工程にて連続的に研磨し得る。このとき、少なくとも連続する数個のワーク１０は同時に研磨される。
【００３０】
図８は、スルーフィード研磨のためのセンタレス研磨機３０の構成例を示す図である。図８（Ａ）は砥石車３２、調整車３４およびブレード３６の配置（位置関係）を示す図、図８（Ｂ）はワーク１０に対する調整車３４の当たり方の一例を示す図、図８（Ｃ）はワーク１０に対する調整車３４の当たり方の他の例を示す図である。スルーフィード研磨を行う場合、図８（Ａ）に示すように、調整車３４の回転軸を基準方向に対して上下に傾斜させる。具体的には、研磨を行う際にワーク１０が進入する側（図８（Ａ）では左側）の端部を上方に、ワーク１０が退出する側（図８（Ａ）では右側）の端部を下方に位置させるように傾斜させる。上述したように、調整車３４はワーク１０との接触位置において上方へ向かうように回転する。そして、図８（Ａ）のように（図示の例では角度θ）傾斜させれば調整車３４の回転面も傾くため、調整車３４の回転によってワーク１０を進行方向へ進ませる力が発生する。これにより、ワーク１０は、砥石車３２と調整車３４との間に進入すると、調整車３４の回転にしたがって進行方向へ進んでいく。
【００３１】
ここで、ワーク１０に対する調整車３４の接触の仕方について説明する。調整車３４として回転軸方向の全長にわたって半径が一定である円筒形状のローラを用いた場合、上記のように調整車３４の回転軸を傾けると、調整車３４におけるワーク１０と接触するラインには調整車３４の円周方向の成分が含まれることになる。そのため、図８（Ｂ）に示すように、調整車３４におけるワーク１０と接触するラインＬＣは、ワーク１０の方向に（調整車３４の回転軸から半径方向外側へ向かう方向に）膨らむ。この場合、ワーク１０が砥石車３２と調整車３４との間を進行する際、ワーク１０の位置によって、調整車３４により砥石車３２へ押し付けられる力の強さが変化する。このような構成では、ワーク１０に対して所望の研磨を行うのに適切な調整車３４の配置（基準方向に対する回転軸の角度や砥石車３２との間隔）を特定するのが困難である。
【００３２】
そこで、図８（Ｃ）に示すように、調整車３４の回転軸が傾いた状態でワーク１０と接触するラインＬＣが直線となるように調整車３４を変形させる。具体的には、調整車３４の外周面が一葉回転双曲面となるようにする。調整車３４の変形は、例えば、調整車３４の外周面をドレッサーにて削ることにより行われる。調整車３４におけるワーク１０と接触するラインＬＣが直線となるような一葉回転双曲面は、基準方向に対する調整車３４の回転軸の角度（図８（Ａ）の角度θ）に応じて異なる。したがって、ワーク１０のサイズ、形状、材質、研磨において要求される精度や作業時間等に応じて適当な角度θが決定され、これに応じて必要な調整車３４の外周面の形状が定まり、ドレッサーにて個別的に成形されることとなる。
【００３３】
図９は、孔に芯棒３８が通されたワーク１０が研磨される様子を示す図である。図９は、図７に示したワーク１０、砥石車３２、調整車３４およびブレード３６を、ワーク１０の退出側から見た状態（図７に示す矢印Ｄの逆方向に見た状態）を示す。すなわち、図９において、ワーク１０は、紙面の奥から手前へ向かって進行する。図９において、研磨された後の（すなわち、砥石車３２と調整車３４との間を通過した後の）ワーク１０が実線で示されており、研磨される前の（すなわち、砥石車３２と調整車３４との間を通過する前の）ワーク１０が破線で示されている。破線で示されたワーク１０と実線で示されたワーク１０との差分が、外径研磨により削り取られた取り代である。
【００３４】
センタレス研磨機３０を用いた外径研磨では、芯棒３８を通して連なったワーク１０群が砥石車３２および調整車３４により回転させられながら研磨される際、各ワーク１０が芯棒３８を中心に回転する。そして、この運動が、芯棒３８を内径部１１の中心軸位置に維持しようと作用する。この結果、外径部１２の取り代部分が偏心方向と反対側に偏るので、取り代部分が研削されることにより、内径部１１と外径部１２との同軸度が矯正される。
【００３５】
以上のようにして、ワーク１０の外径部１２の研磨が行われる。棒状のワーク１０群を構成するために用いられる芯棒３８は、例えばセンタレス研磨により、ワーク１０の内径部１１の精度に対応する精度で形成されている。このため、この芯棒３８を通して連なったワーク１０群に対してセンタレス研磨を行うことにより、内径部１１を基準として外径部１２の研磨が行われる。そして、内径部１１と外径部１２との同軸度および平行度を、内径部１１の精度に対応する高い精度で実現し得る。また、芯棒３８を通して連なった複数のワーク１０の外径部１２を同一工程にて研磨し得る。
【００３６】
＜端面研磨工程＞
端面研磨工程では、２ロール１シュー方式により、ワーク１０を中心軸回りに回転させながら、端面１３、１４に対してプランジ研磨が行われる。端面１３、１４の研磨は、例えば、ワーク１０の中心軸方向への動きを停止させた状態で一方の端面側から砥石を当てることにより、片側ずつ順に行われる。
【００３７】
図１０および図１１は、２ロール１シュー方式による端面研磨方法を示す図である。図１０は、研磨装置をワーク１０の研磨する端面側から見た図である。図１１は、図１０の研磨装置を上から見た図である。端面研磨に用いられる研磨装置４０は、ローラ４１、４２と、シュー４３と、ストッパー４４と、砥石４５と、砥石支持部４６とを備える。
【００３８】
２つのローラ４１、４２の間隔は、ワーク１０のサイズに応じて調整される。シュー４３は、ワーク１０を設置する台座であり、上面をワーク１０の設置面としている。設置面は一方のローラ側（図１０に示す例ではローラ４２側）へ傾斜している。このため、シュー４３に設置されたワーク１０は、自重によりローラ４２側へ移動しようとし、ローラ４２によって支えられる。また、ローラ４１、４２の一方は、回転軸が、ワーク１０の中心軸方向に対して平行となるように配置される。そして、ローラ４１、４２の他方は、回転軸が、ワーク１０の中心軸方向に対して一定の角度で傾けて配置される。ここでは、ローラ４１の回転軸がワーク１０の中心軸方向に対して平行であり、ローラ４２の回転軸が傾いているものとする。ローラ４２の回転軸の傾きは、ストッパー４４側が低く、砥石４５側が高くなるような傾きである。これにより、ローラ４２の回転面が傾いてワーク１０をストッパー４４側へ進ませる力が発生する。ワーク１０は、ローラ４１、４２およびシュー４３により三方から外径部１２を支持され、ローラ４１、４２の回転にしたがって回転すると共に、ローラ４２の回転を受けてストッパー４４に押し付けられる。
【００３９】
ストッパー４４は、ローラ４１、４２およびシュー４３により支持されたワーク１０の一方の端面に接触し、ワーク１０の中心軸方向の動きを止める。なお、ストッパー４４としては、ワーク１０の端面形状に応じて、自由に動くウォーブル（wobble）タイプまたは標準固定タイプの何れかが用いられる。
【００４０】
砥石４５は、ローラ４１、４２およびシュー４３により支持されて回転するワーク１０の一方の端面に接触し、端面を研磨する。砥石支持部４６は、ワーク１０の中心軸方向に平行な方向に砥石４５を進出、後退させる。これにより、砥石支持部４６は、回転するワーク１０の端面１３、１４に対して砥石４５を押し当てることによるプランジ研磨を実現する。
【００４１】
以上のようにして、外径部１２を基準として端面１３、１４の研磨が行われる。これにより、外径部１２に対する端面１３、１４の直角度を高い精度で実現し得る。また、外径部１２と内径部１１の平行度が高い精度で実現されているため、内径部１１に対する端面１３、１４の直角度も高い精度で実現し得る。そして、端面１３、１４同士の平行度を高い精度で実現し得る。
【００４２】
＜内径研磨工程の加工精度＞
図１に示すような形状のワーク１０の内径部１１を研磨する手法としては、図３および図４を参照して説明したワイヤ内径研磨の他に、軸付砥石を用いた手法も取り得る。具体的には、ワーク１０の一方の端面（例えば、端面１４）を緊締してワーク１０を固定し、他方の端面（例えば、端面１３）側から軸付砥石を挿入して内径部１１を研磨する。しかし、かかる手法では、ワーク１０の長さが長くなり（孔の深さが深くなり）、これに対応するために軸付砥石の軸が長くなると、ワーク１０の孔の奥に行くにつれて軸の剛性が足りずに砥石が逃げてしまい、孔の奥がうまく加工できないという事態が生じる。そのため、場所により内径部１１の径が異なる状態（例えば、孔の形状が奥へ行くほど先細りになる）になりやすい。また、表面粗さをある程度以上に小さくすることが容易ではない。また、十分な精度を得るために砥石の目立てを頻繁に行うことが必要となり、装置の稼働率が下がると共に、砥石の寿命も短い。部品（製品）の小型化に伴い、ワーク１０の内径は小さく（内径部１１の直径が短く）なるが、長さは長くなる傾向にあるため、軸付砥石による研磨における上記の特徴は一層顕著になる。
【００４３】
軸付砥石は、軸の周りに砥石を乗せた構成を有するが、ワーク１０の内径が小さくなると、軸を細くする必要があるために剛性が不足し、加工負荷に負けてたわみやすくなり、加工時に振動しやすくなる。そのため、ワーク１０における寸法精度や真円度、面粗度の悪化を招く。極小の取り代で時間をかけて加工することで寸法精度や真円度、面粗度を向上させることが考えられるが、この場合、生産性が大きく低下する。
【００４４】
また、ワーク１０の内径が小さくなると、軸に乗せる砥石も薄くする必要があるため、砥石の寿命が短くなり、交換作業が頻繁に行われることとなり、これも生産性の低下を招いてしまう。具体例として、内径部１１の直径が３．３ｍｍ程度、長さが６ｍｍ程度のワーク１０を研磨する場合について示す。ここでは、ワーク１０の内径部１１の表面粗さＲｚ＝１．６μｍ以下とする研磨を行うものとする。表面粗さの数値Ｒｚ＝１．６μｍは、金属加工における仕上げ加工時の一般的な仕上げ加工時の粗さである。かかる条件で加工を行った場合、１００回〜１００数十回の加工回数ごとに砥石の目立てを行う必要があった。軸付砥石による研磨では、加工対象として現実的なワーク１０は、長さが内径部１１の直径の２倍程度までである。
【００４５】
これに対し、ワイヤ内径研磨の手法を用いることにより、これらが大きく改善される。ワイヤ内径研磨では、ワーク１０の孔に通したワイヤにより内径部１１を研磨するため、ワーク１０の長さが長くなったり、内径が小さくなったりしても、軸付砥石の場合のように、軸の剛性が不足して寸法精度や真円度、面粗度の悪化を招くということがない。このため、ワイヤ内径研磨では、長さが内径部１１の直径の３倍以上であるようなワーク１０であっても、要求される寸法精度や真円度、面粗度で研磨を行うことができる。また、ワイヤ内径研磨では、砥粒スラリーを供給しながら研磨することにより切れ具合の低下を抑制できるため、軸付砥石の場合のように砥石の目立てや交換を頻繁に行う必要がなく、生産性の低下を抑制し得る。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態には限定されない。例えば、外径研磨工程では、センタレス研磨により内径部を基準として外径部の研磨が行われれば良く、研磨機の具体的な構成は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、センタレス研磨機に関して、調整車の回転軸の方向を変更可能としたが、砥石車の回転軸も方向を変更可能としても良い。また、端面研磨工程では、外径部を基準として端面の研磨が行われれば良く、研磨の方式や研磨装置の構成は、上述した実施形態に限定されない。その他、本発明の技術思想の範囲から逸脱しない様々な変更や構成の代替は、本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１０…ワーク、１１…内径部、１２…外径部、１３、１４…端面、２０…ワイヤ、２１…砥粒、３０…センタレス研磨機、３１…基台、３２…砥石車、３３…砥石車支持部、３４…調整車、３５…調整車支持部、３６…ブレード、３７…ブレード支持台、３８…芯棒、４０…研磨装置、４１、４２…ローラ、４３…シュー、４４…ストッパー、４５…砥石、４６…砥石支持部
【図１】
2020121393.tif 000003
【図２】
2020121393.tif 000004
【図３】
2020121393.tif 000005
【図４】
2020121393.tif 000006
【図５】
2020121393.tif 000007
【図６】
2020121393.tif 000008
【図７】
2020121393.tif 000009
【図８】
2020121393.tif 000010
【図９】
2020121393.tif 000011
【図１０】
2020121393.tif 000012
【図１１】
2020121393.tif 000013