(57)【要約】【課題】加工機の加工精度を安定させることが可能なセンターツールとその製造方法及び嵌合部品の製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明のセンターツール１０は、ワーク３９を回転させて加工する旋盤２０に取り付けられ、ワーク３９の一端に開口する中心孔３３内に押し込まれる先細り状のヘッド部１４を有し、ワーク３９の心出しを行うためのセンターツール１０であって、ヘッド部１４のうちワーク３９との当接部分は、中心軸回りを均等分する位置に複数の角部１６を有する略角錐形状をなしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを回転させて加工する加工機に取り付けられ、前記ワークの一端に開口する中心孔内に押し込まれる先細り状のヘッド部を有し、前記ワークの心出しを行うためのセンターツールであって、
前記ヘッド部のうち前記ワークとの当接部分は、中心軸回りを均等分する位置に複数の角部を有する略角錐形状をなしているセンターツール。
【請求項２】
前記ヘッド部の何れの２つの前記角部も、前記中心軸回りの１８０度以外の間隔をあけて配置されている請求項１に記載のセンターツール。
【請求項３】
前記ヘッド部は、奇数個の前記角部を有する正多角錐形状をなしている請求項１又は２に記載のセンターツール。
【請求項４】
前記角部は、円弧状に面取りされている請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のセンターツール。
【請求項５】
複数の前記角部の面取りされた円弧面は、共通の円錐面の一部で構成されている請求項４に記載のセンターツール。
【請求項６】
円錐形のヘッド部の周方向を均等分する位置に複数の平面を加工して請求項５に記載のセンターツールを製造するセンターツールの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載のセンターツールが取り付けられた加工機を使用して、前記ワークとしての嵌合部品の前記中心孔に前記センターツールの前記ヘッド部を押し込み、前記中心孔を包囲する円筒部の外周面を研削加工又は切削加工して、他の部品の嵌合孔内に嵌合可能な大きさにする嵌合部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを回転させて加工する加工機に取り付けられてワークの心出しを行うためのセンターツール及び、その製造方法及び、そのセンターツールを有する加工機を使用した嵌合部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にワークを回転させて加工する加工機では、主軸のチャックに保持されたワークの中心孔にセンターツールの円錐形状のヘッド部を押し込んでワークの心出しが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３１５８５７号公報（段落［０００４］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、形状、大きさが異なる種々のワークの加工を従来の加工機で行うと、ワークにより加工精度が他に比べて著しく低下するという原因不明な不具合があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、加工機の加工精度を安定させることが可能なセンターツールとその製造方法及び嵌合部品の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑み、本願発明者は、加工精度が他に比べて著しく低下するワークを精査したところ、中心孔を内側に備える円筒部の外周面が加工されるワークで加工精度が低下することが多いという傾向を把握した。また、加工精度のうち特に真円度が低下しかつばらつくことが分かった。これらから、加工精度が低下するメカニズムを以下のように解明した。
【０００７】
即ち、中心孔の真円度が低いワークでは、その中心孔の内径が最も小さくなって対向する２点（以下、これを「最短対向点」という）に従来のセンターツールの円錐形ヘッド部が押し付けられて、中心孔が真円に近づくように中心孔を囲む円筒部が弾性変形する。そして、弾性変形した状態で円筒部の外周面が真円状態に加工され、加工後に円錐状ヘッド部が引き抜かれて円筒部が弾性復元する。これにより、円筒部の外周面の真円度が低くなり、中心孔の真円度のばらつきに応じて円筒部の外周面の真円度もばらつく。
【０００８】
このメカニズム解明の下、本願発明者は、センターツールのヘッド部を角錐形にして、中心孔の内周面を均等分する複数位置にヘッド部が押し付けられるようにすれば、真円度が高い中心孔を有するワークに対しては、円筒部を変形させずに心出しを行うことができると共に、真円度が低い中心孔を有するワークに対しては最短対向点にヘッド部が押し付けられ難くなり、ヘッド部が中心孔に押し込まれたときの円筒部の弾性変形量を抑えることが可能になり、加工精度の低下及びばらつきを抑えることが可能になるという見知を得て、以下の請求項１〜７の発明を完成するに至った。
【０００９】
請求項１の発明は、ワークを回転させて加工する加工機に取り付けられ、前記ワークの一端に開口する中心孔内に押し込まれる先細り状のヘッド部を有し、前記ワークの心出しを行うためのセンターツールであって、前記ヘッド部のうち前記ワークとの当接部分は、中心軸回りを均等分する位置に複数の角部を有する略角錐形状をなしているセンターツールである。
【００１０】
ここで、「中心軸回りを均等分する位置に複数の角部を有する略錐形状」には、「中心軸回りを均等分する各位置に１つずつ角部を有する略角錐形状」と、「中心軸回りを均等分する各位置に複数ずつ角部を有する略角錐形状」との両方が含まれる。また、「略角錐形状」には、角部が１８０度未満の通常の多角錐以外に、１８０度以上の角部を含む、例えば、断面星形のような多角錐も含まれる。また、錐形の先端は尖っていても平坦面になっていても球面になっていてもよい。
【００１１】
本発明のセンターツールによれば、ヘッド部の角部が、中心孔の内周面を均等分する複数位置に押し付けられる。これにより、上述したように、真円度が高い中心孔を有するワークに対しては、中心孔を囲む円筒部を変形させずに心出しを行うことができる。一方、真円度が低い中心孔を有するワークに対しては最短対向点にヘッド部が押し付けられ難くなり、加工精度の低下及びばらつきを抑えることが可能となる。これにより、加工機の加工精度を安定させることが可能になる。
【００１２】
ここで、ヘッド部のいずれの２つの角部も、中心軸回りの１８０度以外の間隔をあけて配置された構成とすれば（請求項２の発明）、真円度が低い中心孔のうち内径が最も小さくなって対向する最短対向点の両方にヘッド部が押し付けられることを確実に防ぐことが可能となる。その具体的なヘッド部の構成としては、奇数個の角部を有する正多角錐形状のもの（請求項３の発明）や、「中心軸回りを奇数に均等分する各位置に偶数個ずつ角部を有する略角錐形状」などが挙げられる。
【００１３】
また、ヘッド部の角部を、円弧状に面取りすれば（請求項４の発明）、センターツールの角部がワークの中心孔の内周面に食い込むことが抑えられ、心出し精度が安定する。さらに、複数の角部の面取りされた円弧面が、共通の円錐面の一部で構成されているようにすれば（請求項５の発明）、心出し精度がより一層安定する。なお、そのようなセンターツールは、円錐状のヘッド部の周方向を均等分する位置に複数の平面を加工することで容易に製造することができる（請求項６の発明）。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載のセンターツールが取り付けられた加工機を使用して、前記ワークとしての嵌合部品の前記中心孔に前記センターツールの前記ヘッド部を押し込み、前記中心孔を包囲する円筒部の外周面を研削加工又は切削加工して、他の部品の嵌合孔内に嵌合可能な大きさにする嵌合部品の製造方法である。
【００１５】
本発明の嵌合部品の製造方法によれば、加工機におけるセンターツールを従来のものと交換するだけで、真円度の精度が高い嵌合部品が製造可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る旋盤の側面図
【図２】（Ａ）ヘッド部の側面図，（Ｂ）ヘッド部の正面図
【図３】（Ａ）ワークの側面図，（Ｂ）嵌合部品の側面図
【図４】従来のヘッド部とワークの中心孔を示す概念図
【図５】ワークの中心孔に押し込まれたヘッド部の正断面図
【図６】（Ａ）第２実施形態に係るセンターツールの正面図、（Ｂ）他の実施形態に係るセンターツールの正面図
【図７】（Ａ）他の実施形態に係るセンターツールの正面図、（Ｂ）他の実施形態に係るセンターツールの正面図
【図８】他の実施形態に係る嵌合部品の一部破断側面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１には、本発明のセンターツール１０が取り付けられた旋盤２０（本発明の「加工機」に相当する。）が示されている。この旋盤２０は、センターツール１０以外は、一般的な構造をなしている。即ち、旋盤２０は、チャック２１を先端部に備えて回転する主軸２２との対向位置にセンター支持部２３を有する。センター支持部２３は、主軸２２の回転中心軸の同軸上にテーパー孔２４を有し、そのテーパー孔２４は、主軸２２から離れるに従って縮径している。
【００１８】
また、センター支持部２３は、例えば旋盤ベース２５に直動可能に支持されていて、図示しないハンドルを操作することで、主軸２２の回転中心軸の軸方向に直動し、主軸２２に対して接近及び離間する。さらに、チャック２１とセンター支持部２３との挟まれた領域の側方には、図示しない切削ツールが備えられ、図示しない制御部より位置制御されるようになっている。
【００１９】
センターツール１０は、テーパー孔２４と同じテーパー角で後方に向かって先細りになったベース軸部１１を有する。そして、このベース軸部１１がセンター支持部２３のテーパー孔２４に挿入され、ベース軸部１１の外周面とテーパー孔２４の内周面との面接触により、センターツール１０が主軸２２の回転中心軸に対して心出しされた状態に組み付けられている。
【００２０】
センターツール１０のうちベース軸部１１より前側には、円板状のフランジ部１２が備えられ、そのフランジ部１２の前面から突出する円柱部１３の前側に先細り状のヘッド部１４が備えられている。
【００２１】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、ヘッド部１４は、円柱部１３の先端側を円錐状に切削し、その円錐面を周方向で複数等分する位置を平面研削又は平面切削して、円錐の母線よりも回転中心軸に対してなだらかな一定の角度で傾斜した平坦面１５を形成してなる。そして、隣り合う平坦面１５，１５同士の間の角部１６が、前述の円錐面の一部である円弧面で面取りされた状態になって略均一幅で母線方向に延びている。即ち、ヘッド部１４は、断面が略正多角形（具体的には、略正六角形）の角錐形をなしている。
【００２２】
なお、ヘッド部１４の先端は平坦面１４Ａになっていると共に、ヘッド部１４の先端部には円錐面１４Ｂが残されている。
【００２３】
このセンターツール１０を備えた旋盤２０（図１参照）を使用して図３（Ｂ）に示した嵌合部品３０は以下のようにして製造される。即ち、図３（Ａ）に示すように一端部に小径部３１を有する一方、他端部に円筒部３２を有する丸棒状の鋼材をワーク３９として用意する。また、円筒部３２の内側開口縁にはテーパー面３４を形成しておく。そして、ワーク３９に焼き入れ処理を行っておく。
【００２４】
上記したワーク３９を旋盤２０にセットする。具体的には、小径部３１を旋盤２０のチャック２１にて保持し、図示しないハンドルにてセンター支持部２３を移動することで予め設定された規定位置までセンターツール１０を軸方向に移動して、円筒部３２の内側の中心孔３３にセンターツール１０のヘッド部１４を押し込み、旋盤２０の主軸２２の回転中心軸に対してワーク３９を心出しした状態にする。
【００２５】
この状態で主軸２２と共にワーク３９を回転させ、図示しない切削ツールを位置制御してワーク３９の外周面における小径部３１側の端部寄り位置から円筒部３２の先端に亘って中径部３５と大径部３６とを交互に並んだ状態に切削加工する。以上により、丸棒状の鋼材（ワーク３９）から嵌合部品３０が完成する。
【００２６】
さて、図３（Ｂ）に示すように、嵌合部品３０の円筒部３２は、例えば、ベアリング等の他の部品４０の嵌合孔４１内に嵌合組み付けされる。その際、円筒部３２の真円度が低いと嵌合孔４１内に円筒部３２を嵌合することができなかったり、嵌合孔４１と円筒部３２との間に隙間が生じたりする。その真円度の低下の原因の１つとして、焼き入れ処理により円筒部３２が歪み（例えば、楕円状に歪み）、中心孔３３の真円度が低くなりかつばらついていることが考えられる。
【００２７】
このような場合、図４に示すように、従来のセンターツール１の円錐形ヘッド部２が、中心孔３３に押し込まれると、その中心孔３３の最短対向点Ｐ１，Ｐ２にヘッド部２が押し付けられて、中心孔３３が真円に近づくように円筒部３２が弾性変形する。このとき最短対向点Ｐ１，Ｐ２は、図４に示すようにセンターツール１が上記規定位置まで移動したときの円錐形ヘッド部２の外周面上の位置Ｐ１１，Ｐ２２まで移動する。そして、弾性変形した状態で円筒部３２の外周面が真円状態に加工され、加工後に円錐状ヘッド部２が引き抜かれて円筒部３２が元の状態に弾性復帰することで、円筒部３２の外周面の真円度が低くなったり、真円度がばらついたりする。
【００２８】
これに対し、本実施形態のセンターツール１０では、ヘッド部１４のうちワーク３９との当接部分が略正多角錐形状になっているので、図５に示すように、真円度が低い中心孔３３を有するワーク３９に対しては、中心孔３３の最短対向点Ｐ１，Ｐ２にヘッド部１４（即ち、角部１６）が押し付けられ難くなる。ここで、ヘッド部１４の角部１６が、中心孔３３の開口端のうち最短対向点Ｐ１，Ｐ２以外の部分（例えば、図５に示す当接点Ｐ３等）にのみ当接する場合、最短対向点Ｐ１，Ｐ２に当接する場合に比べて、ヘッド部１４がワーク３９の中心孔３３内に、より押し込まれた位置でワーク３９に当接することとなる。その結果、センターツール１０が、ワーク３９に当接してから規定位置までさらにヘッド部１４を押し込みながら移動する移動量が短くなり、円筒部３２の弾性変形量を抑えることができる。具体的には、図５に示すように、中心孔３３の当接点Ｐ３は、センターツール１０が規定位置（図５において一点鎖線で示す位置）に到達したときに、角部１６上の位置Ｐ３３まで移動し、ヘッド部１４の押し込みによる当接点Ｐ３の位置Ｐ３３までの変形量は、従来のヘッド部２の押し込みによる最短対向点Ｐ１，Ｐ２の位置Ｐ１１，２２までの変形量に比べて小さくなっている（図４及び図５参照）。本実施形態では、このように僅かに弾性変形した状態で円筒部３２の外周面が真円状態に加工され易くなるので、加工後にヘッド部１４が引き抜かれても円筒部３２の弾性復元量が抑えられ易くなり、円筒部３２の外周面の真円度の低下もばらつきも抑えることが可能となる。また、真円度が高い中心孔３３を有するワーク３９に対しては、中心孔３３を囲む円筒部３２を変形させずに心出しを行うことが可能となり、円筒部３２の外周面も高い真円度で加工することができる。
【００２９】
なお、従来のセンターツール１では、センターツール１がワーク３９に当接してから規定位置まで移動する移動量を短くする場合、規定位置をよりチャック２１から遠ざかる側に配することが考えられるが、この構成では、中心孔３３の真円度が高いワーク３９にセンターツール１が届かずにワーク３９を支持できない問題が生じ得る。これに対し、本実施形態のセンターツール１０では、円筒部３２の弾性変形量を抑えるために規定位置をチャック２１から遠ざかる側に移動する必要がないので、中心孔３３の真円度が、高いワーク３９も低いワーク３９も容易に支持することができる。
【００３０】
また、センターツール１０のヘッド部１４の角部１６は、円弧状に面取りされているので、それら角部１６が中心孔の内周面に食い込むことが抑えられ、心出し精度が安定する。さらに、複数の角部１６の面取された円弧面が、共通の円錐面の一部で構成されているので、心出し精度がより一層安定する。
【００３１】
このように本実施形態のセンターツール１０によれば、旋盤２０の加工精度の低下及びばらつきが抑えられ、高い加工精度に安定させることができる。また、このセンターツール１０を備える旋盤２０によれば、高い加工精度の嵌合部品３０を製造することができ、ＮＧ品の発生を抑えて製造コストを下げることができる。なお、センターツール１０は、ヘッド部１４をまずは円錐状に形成しておき、そこに複数の平坦面１５を平面切削又は平面研削することで容易に製造することができる。よって、円錐形ヘッド部２を有する従来のセンターツール１に平坦面１５を追加加工して本発明に係るセンターツール１０を製造することもできる。
【００３２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、センターツール１０のヘッド部１４Ｖの形状が、第１実施形態のヘッド部１４と異なっていて、図６に示すように、奇数個（本実施形態では５個）の角部１６を有する正角錘形状をなしている。従って、ヘッド部１４Ｖの中心軸回りにおいて、複数の角部１６のうち何れの２つの角部１６も、１８０度以外の間隔をあけて配置されている。
【００３３】
本実施形態のヘッド部１４Ｖは、ワーク３９の中心孔３３内に押し込められると、ワーク３９の円筒部３２が真円度が高い中心孔３３を有する場合、中心孔３３の内周面を均等分する５個の角部１６が中心孔３３のテーパー面３４に当接し、円筒部３２を変形させずに心出しを行うことが可能となる。ここで、ワーク３９の円筒部３２が真円度が低い中心孔３３を有する場合、本実施形態のヘッド部１４Ｖでは、断面が正奇数角形状となっているので、例えば、中心孔３３の最短対向点Ｐ１，Ｐ２（図４、図５参照）の両方に、ヘッド部１４Ｖが押し付けられることを確実に防ぐことが可能となる。これにより、加工精度の低下及びばらつきを一層抑え易くすることが可能となる。
【００３４】
［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で、種々変更して実施することができる。
【００３５】
（１）上記実施形態では、角部１６に円弧状の面取りがなされていたが、平面状の面取りがなされていてもよいし、面取りがなされていなくてもよい。
【００３６】
（２）上記実施形態では、ヘッド部１４が、中心軸回りを均等分する各位置に角部１６を１つずつ有していたが、複数ずつ有していてもよい。この場合の例として、図７（Ａ）に示すセンターツール１０Ｘのヘッド部１４Ｘには、中心軸回りを４等分する位置に２つずつ角部１６が設けられている。また、このような構成として、ヘッド部の中心軸回りを奇数に均等分する各位置に偶数個ずつ角部１６が設けられた構成であってもよい。
【００３７】
（３）上記実施形態では、角部１６は、直線状であったが、図７（Ｂ）に示すセンターツール１０Ｙの四角錘状のヘッド部１４Ｙのように、角部１６が曲線状であってもよい。
【００３８】
（４）上記実施形態では、ヘッド部１４がセンターツール１０の軸方向の端部に設けられていたが、センターツール１０の軸方向の途中位置に設けられていてもよい。なお、上記実施形態のように、ヘッド部１４がセンターツール１０の端部に設けられる場合には、ヘッド部１４の先端は尖っていても平坦面になっていても球面になっていてもよい。
【００３９】
（５）上記実施形態では、センターツール１０のヘッド部１４が、断面六角形状であったが、角部１６が１８０度未満の通常の多角錐以外に、図６（Ｂ）に示すセンターツール１０Ｚのヘッド部１４Ｚのように１８０度以上の角部１６Ｚを含む断面星形のような多角錐状であってもよい。また、上記第１又は第２実施形態では、ヘッド部１４が、角部１６を５つ又は６つ有する略角錐形状であったが、これに限定されず、ヘッド部１４のうちワークＷとの当接部分が、角部１６を複数有する略角錐形状であればよい。
【００４０】
（６）上記実施形態では、角部１６が、母線方向で略均一幅に延びていたが、ヘッド部１４の先端に向かうにつれて幅狭に又は幅広になるように延びていてもよい。
【００４１】
（７）上記実施形態において、平坦面１５の代わりに、ヘッド部１４の径方向内側に凹むように湾曲する湾曲面が設けられていてもよいし、ヘッド部１４の径方向外側に膨出するように湾曲しかつ角部１６よりもヘッド部１４の径方向内側に配される湾曲面が設けられていてもよい。
【００４２】
（８）上記実施形態において、嵌合部品３０を製造するにあたってのワーク３９の加工は、切削加工（例えば、スカイビング加工）であってもよいし、研削加工であってもよい。
【００４３】
（９）上記実施形態では、嵌合部品３０の端部のみが中心孔３３を有する円筒部３２となっていたが、嵌合部品３０の全体が中心孔３３を有する円筒部３２となっていてもよい。なお、円筒部３２は、軸方向の一端に向かって縮径するテーパー状であってもよい。
【００４４】
（１０）上記実施形態では、嵌合部品３０が、径方向に比べて軸方向に大きい形状であったが、図８に示す嵌合部品３０Ｘのように、軸方向に比べて径方向に大きい形状であってもよい。具体的には、嵌合部品３０Ｘは、大径フランジ部７１を軸方向の途中部分に備え、その大径フランジ部７１の軸方向の一端から円筒部３２Ｘが突出していると共に、他端からチャック２１にチャックされる小径部３１Ｘが突出している。
【符号の説明】
【００４５】
１０    センターツール
１４    ヘッド部
１６    角部
３０    嵌合部品
３３    中心孔
３９    ワーク
【図１】
2019076995.tif 000003
【図２】
2019076995.tif 000004
【図３】
2019076995.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019076995.tif 000007
【図６】
2019076995.tif 000008
【図７】
2019076995.tif 000009
【図８】
2019076995.tif 000010