(57)【要約】【課題】リードが大きいねじ溝を有するナットに対して、加工精度をより広い範囲まで確保できるねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具を提供する。【解決手段】ナット１０のねじ溝加工の干渉研削において、溝Ｒ部の目標形状に加工精度確保範囲を設定し、加工する工具５０の加工精度確保範囲加工部５２の外側、かつ、ナット１０のねじ溝の幅に相当する範囲の内側に溝部５３を設けた。【選択図】図１
2015000444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、該本体部に対して回転可能に取り付けられた砥石とを有し、該砥石の回転軸を、加工対象のナットの中心軸と平行にするか又は該中心軸から該ナットのねじ溝のリード角までの間で傾けて前記ねじ溝の加工を行う工具であって、
前記砥石は、前記ナットのねじ溝の目標形状に基づいて設定された加工精度確保範囲加工部と、前記ナットの内周面と前記ねじ溝とに亘って面取りを形成する面取り加工部とを有し、
前記加工精度確保範囲加工部と前記面取り加工部との間に溝部が設けられたことを特徴とする工具。
【請求項２】
前記加工精度確保範囲加工部の外側からＲ面取りが開始されるように、前記加工精度確保範囲加工部と溝部との境界に円弧部分を設けたことを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記砥石が、単石ドレッサによって成形されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の工具。
【請求項４】
前記ナットの中心軸から前記回転軸までの距離、及び前記ナットのボールピッチ円径に基づいて算出された前記工具の有効径に応じて成形されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の工具。
【請求項５】
前記加工精度確保範囲までと同一形状のロータリードレッサによって前記砥石が成形されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の工具。
【請求項６】
本体部と、該本体部に対して回転可能に取り付けられた切削部とを有し、該切削部には、前記ナットのねじ溝の目標形状に基づいて設定された加工精度確保範囲加工部と、前記ナットの内周面と前記ねじ溝とに亘って面取りを形成する面取り加工部と、前記加工精度確保範囲加工部と前記面取り加工部との間に溝部が設けられた工具の前記切削部の回転軸を、加工対象のナットの中心軸と平行にするか又は該中心軸から該中心軸から前記ナットのねじ溝のリード角までの間で傾けて前記ねじ溝の加工を行うことを特徴とするナットのねじ溝加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナットのねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具に関し、特に、ボールねじのナット等のねじ溝の加工方法及びそれに用いられる工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ナットのねじ溝は、ロータリードレッサの回転軸と砥石の回転軸とが平行な状態で上記砥石を成形し、砥石の回転軸をナット中心軸からナットのねじ溝のリード角だけ傾けた状態でナットのねじ溝の研削が行われていた。このような研削方法によれば、ロータリードレッサの形状が砥石にそのまま転写され、砥石の形状がそのままナットのねじ溝に転写されるので、高精度な研削を行うことができる。
【０００３】
しかし、このような従来の研削方法では、リード角が大きくなると砥石の回転軸がナット内周に接触してしまうことがあった。そこで、リード角が大きいナットのねじ溝を研削する場合には、砥石の回転軸を、ナット中心軸とナットのねじ溝リード角との間で傾けて研削を行う「チルト研削」が用いられることがあった。
このようなチルト研削を用いたねじ溝の加工方法については、特許文献１〜３に開示されている。
【０００４】
特許文献１では、チルト研削における砥石の成形方法として、内周型ロータリードレッサをナットのねじ溝のリード角だけ傾けて砥石を成形している。また、この特許文献１では、単石ドレッサで、数値計算で求めた理想形状の砥石によってチルト研削を行うことも開示されている。
特許文献２では、チルト研削における砥石の成形方法として、ワークのナットのねじ溝と同一構成のねじ溝により形成したドレッサを用いて砥石の成形をしている。
特許文献３では、砥石の代わりに断面がおよそナットのねじ溝と同じ形状の回転する切削工具を用いてナットのねじ溝の加工をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−８３３２０号公報
【特許文献２】特開昭６１−１０９６１２号公報
【特許文献３】特開２００７−１１１８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載のチルト研削は、比較的リード角の小さいナットのねじ溝を加工する場合には目標形状を得ることができていた。これは、リード角が小さいナットのねじ溝の軸方向断面形状の曲率半径がナット内周面の曲率半径に近いため、砥石径が大きくても加工できていたからである。しかし、リード角が大きくなると、ナットのねじ溝の軸方向に沿う断面形状は、ねじ溝に直交する断面形状に近づいていき、曲率半径が小さくなるため、曲率半径が小さい部分は大きい砥石では目標の点以外を干渉によって削ってしまう「干渉研削」となってしまうために目標形状を得ることは困難であった。
【０００７】
この問題を解決すべく、特許文献２ではワークのナットのねじ溝と同一構成のねじ溝により形成したドレッサを用いているが、本質的な問題解決にはなっていない。すなわち、この方法で砥石を成形してもリード角が大きくなると、やはり目標形状を得ることは困難である。例えば、ナットのボールピッチ円径Ｄｍ：１６．７５ｍｍ、ナット内径：１７．５ｍｍ、リード：１０ｍｍ、リード角：１０．４６°、ボール径：３．１７５ｍｍ、Ｃ面取り深さ０．２ｍｍ、工具の有効径Ｄｔ：８ｍｍとしたとき、工具の形状は図１２のようになる。
【０００８】
ここで、工具の有効径Ｄｔとは、ナットの中心軸から工具の回転軸までの距離をＪとすると、下記式（１）の関係にある。
Ｄｔ＝Ｄｍ−２×Ｊ  ・・・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
この工具を用いてナットのねじ溝を加工すると、目標とするねじ溝の断面弧の母線からの距離は図１３のようになり、目標形状の溝Ｒ部（ねじ溝の断面弧部分）とＣ面取りとの境界までの範囲がおよそ６５°であるのに対して、５０°までしか加工できていないことがわかる。
【０００９】
これは、工具を成形する際に、目標とするねじ溝の形状の溝Ｒ部のうちＣ面取りとの境界に近い部分が工具の５０°以上の範囲を削り取ってしまい、工具の成形がうまくいっていないからである。そもそも砥石が大きすぎた場合には、溝Ｒ部の全域を目標形状通りに加工できる工具は理論上存在しない。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、リードが大きいねじ溝を有するナットに対して、加工精度をより広い範囲まで確保できるねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための工具のある態様は、本体部と、該本体部に対して回転可能に取り付けられた切削部とを有し、該切削部の回転軸を、加工対象のナットの中心軸と平行にするか又は該中心軸から該中心軸から該ナットのねじ溝のリード角までの間で傾けて上記ねじ溝の加工を行う工具であって、
上記切削部は、上記ナットのねじ溝の目標形状に基づいて設定された加工精度確保範囲加工部と、上記ナットの内周面と上記ねじ溝とに亘って面取りを形成する面取り加工部とを有し、
上記加工精度確保範囲加工部と上記面取り加工部との間に溝部が設けられている。
【００１１】
このような工具によれば、目標形状の加工精度確保範囲に相当する工具を成形し、目標形状の加工精度確保範囲外に相当する範囲は工具を成形せずに工具を逃すことで、目標形状の加工精度確保範囲を削るための工具を成形でき、上記工具で加工することによって目標形状の加工精度確保範囲の加工精度を維持することができる。
すなわち、目標形状の加工精度確保範囲外の部分は、溝部との境界Ｍが描く軌跡によって干渉研削される。
【００１２】
ここで、上記工具のある実施形態においては、加工精度確保範囲加工部の外側からＲ面取りが開始するように、加工精度確保範囲加工部と溝部との境界にＲ部（断面におけるねじ溝の円弧部分）を設けてもよい。
このような工具によれば、工具の加工精度確保範囲加工部と溝部との境界は目標形状の加工精度確保範囲以外に相当する範囲を干渉によって削り取るので、境界が鋭利であると、切削部が砥石であれば脱落、切削工具であれば摩耗が早期に生じてしまうが、境界を滑らかに繋げることによって工具を延長することができる。
【００１３】
また、上記工具のある実施形態においては、上記切削部が、単石ドレッサによって成形されてもよい。
このようにすることにより、境界のＲ部を自由に成形することができ、また、ボールねじの仕様や切削部の有効径の変化に応じた精度のよい切削部の成形を行うことができる。
また、上記工具のある実施形態においては、ナットの中心軸から工具の回転軸までの距離Ｊより、下記式で算出された工具の有効径Ｄｔに応じて工具の形状を変えていってもよい。
Ｄｔ＝Ｄｍ−２×Ｊ
このようにすることにより、切削部の径が変化していっても、常に目標形状に対して精度良く加工を行うことができる。
【００１４】
また、上記工具のある実施形態においては、ナットのねじ溝の加工精度確保範囲までと同一形状のロータリードレッサによって上記切削部が成形されてもよい。
このようにすることにより、切削部の径の推定が困難であっても目標形状に応じた切削部を成形できるので、精度よい加工を行うことが可能である。
また、上記目的を達成するためのナットのねじ溝加工方法のある実施形態は、本体部と、該本体部に対して回転可能に取り付けられた切削部とを有し、該切削部には、上記ナットのねじ溝の目標形状に基づいて設定された加工精度確保範囲加工部と、上記ナットの内周面と上記ねじ溝とに亘って面取りを形成する面取り加工部と、上記加工精度確保範囲加工部と上記面取り加工部との間に溝部が設けられた工具の上記切削部の回転軸を、加工対象のナットの中心軸と平行にするか又は該中心軸から該中心軸から上記ナットのねじ溝のリード角までの間で傾けて上記ねじ溝の加工を行う方法である。
【００１５】
このような方法によれば、目標形状の加工精度確保範囲に相当する工具を成形し、目標形状の加工精度確保範囲外に相当する範囲は工具を成形せずに工具を逃すことで、目標形状の加工精度確保範囲を削るための工具を成形でき、上記工具で加工することによって目標形状の加工精度確保範囲の加工精度を維持することができる。
目標形状の加工精度確保範囲外の部分は溝部との境界Ｍが描く軌跡によって干渉研削される。
また、上記ナットのねじ溝加工方法のある実施形態においては、工具に回転する切削工具を用いて加工を行ってもよい。
このようにすることにより、切削工具は砥石に比べて摩耗寿命が長いため、精度のよい加工を行うことが可能である。また、切削工具は工具径を小さく設定できるので、リードが大きいねじ溝のナットに対しても加工が可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、リードが大きいねじ溝を有するナットに対して、加工精度をより広い範囲まで確保できるねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ナットのねじ溝加工方法の第１実施形態における軸方向に沿う断面図である。
【図２】ナットのねじ溝加工方法の第１実施形態において、ボールねじのナットのねじ線に直交する平面で切断した溝直交断面で定義された溝形状を示す図である。
【図３】ナットのねじ溝加工方法の第１実施形態において、加工精度確保範囲までに相当する加工精度確保範囲加工部の工具の形状、及びその工具の形状で加工した場合の加工形状を示した図である。
【図４】ナットのねじ溝加工方法の第１実施形態において、加工精度確保範囲加工部と面取り加工部とを加工した場合の加工形状を示した図である。
【図５】ナットのねじ溝加工方法に用いられる工具の回転軸に沿う切削部の断面図である。
【図６】ナットのねじ溝加工方法の第１実施形態において、工具の有効径Ｄｔを５ｍｍとしたときの接点角度とねじ溝の断面弧の母線からの距離との関係を示すグラフである。
【図７】第１実施形態において干渉切削された場合のねじ溝の断面図である。
【図８】第２実施形態の切削部の部分断面図である。
【図９】他の実施形態として、工具の回転軸を、ナットの中心軸と、ナットのねじ溝のリード角との間で傾けてねじ溝加工を行った場合の軸方向に沿う断面図である。
【図１０】ナットのねじ溝加工方法の第３実施形態における軸方向に沿う断面図である。
【図１１】ナットのねじ溝加工方法の第４実施形態における軸方向に沿う断面図である。
【図１２】従来のナットのねじ溝加工方法において、工具の有効径Ｄｔを５ｍｍとし、工具の形状及びその工具の形状で加工した場合の加工形状を示した図である。
【図１３】従来のナットのねじ溝加工方法において、工具の有効径Ｄｔを５ｍｍとしたときの接点角度とねじ溝の断面弧の母線からの距離との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るナットのねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１はナットのねじ溝加工方法の第１実施形態における軸方向に沿う断面図である。
図１に示すように、本実施形態は、工具に砥石を用い、工具の回転軸とナット中心軸とを平行にして、ナット１０の内周面１０ａのねじ溝加工を行うナットのねじ溝加工方法である。
【００１９】
まず、ナット１０のボールピッチ円径Ｄｍ：１６．７５ｍｍ、ナット内径：１７．５ｍｍ、リード：１０ｍｍ、リード角：１０．４６°、ボール径：３．１７５ｍｍ、Ｃ面取り深さ０．２ｍｍ、工具の有効径Ｄｔ：８ｍｍとする。
ここで、ナット１０の中心軸から工具５０の回転軸までの距離をＪ、ナット１０のボールピッチ円径をＤｍ、工具５０（切削部５１）の有効径をＤｔとすると、有効径Ｄｔは下記式（１）を満たす。
Ｄｔ＝Ｄｍ−２×Ｊ  ・・・・・・・・・・・・・式（１）
【００２０】
図２は、ナット１０のねじ線に直交する平面で切断した断面で定義されたねじ溝１１の形状（Ｓｉ，Ｒｉ）（ｉ＝１，２，…）である。溝Ｒ部（軸方向に沿う断面におけるねじ溝１１の円弧部分）の加工範囲はＣ面取り境界までであり、約６５°である。この溝Ｒ部の加工範囲のうち、５５°の範囲を、加工精度確保範囲Ｂとする。この加工精度確保範囲Ｂは、ボール３０の接触幅に基づいて得られる。
加工精度確保範囲Ｂは以下のように決定される。すなわち、本実施形態のボールねじ装置が、巻数：２．５巻、動定格荷重：５７８０Ｎであった場合、外部荷重１０００Ｎが作用すると接触範囲の上限角度は５０．２°である。したがって、加工誤差や取り付け誤差等を考慮すると５°以内の接触範囲の増減は考えられるから、加工精度確保範囲Ｂを５５°と決定できる。
【００２１】
加工精度確保範囲Ｂまでに相当する加工精度確保範囲加工部Ｔａ（図５参照）の工具５０の形状、及びその工具５０の形状で加工した場合の加工形状を求めると、図３のようになる。工具５０の形状は３次元ＣＡＤでの干渉計算で求めることができ、あるいは、工具５０の座標系からみた加工精度確保範囲Ｂのねじ溝１１が描く軌跡の包絡線を数値計算によって算出することができる。
【００２２】
また、Ｃ面取りに相当するＣ面取り加工部Ｔｃ（図５参照）は、溝幅全域を目標形状とした場合の工具５０の形状（図１２参照）をそのまま用いる。これら、独立に計算した加工精度確保範囲加工部ＴａとＣ面取り加工部Ｔｃとをあわせると工具形状は図４のようになる。
したがって、図３及び図４から、本実施形態の工具は、図５に示すような形状をなす。図５に示すように、本実施形態の工具５０は、図示しない本体部に対して回転可能に取り付けられた切削部５１に、加工精度確保範囲加工部５２とＣ面取り加工部５４と、加工精度確保範囲加工部５２とＣ面取り加工部５４との間に設けられた溝部５３とを有する。加工精度確保範囲加工部５２は、ナット１０のねじ溝１１の目標形状に基づいて設定され、Ｃ面取り加工部５４は、加工精度確保範囲加工部５２と、ナット１０の内周面１０ａとねじ溝１１とに亘ってＣ面取りを形成する。
【００２３】
そして、本実施形態の工具５０は、切削部５１の回転軸を、加工対象のナット１０の中心軸と平行にするか、又は該中心軸から該ナット１０のねじ溝１１のリード角までの間で傾けてねじ溝１１の加工を行う。
すなわち、図４のＴａ〜Ｔｃ間の未計算区間に相当する位置に溝部（逃げ部）５３が設けられる。また、加工精度確保範囲Ｂの上限に対応するのが切削部５１の溝部５３との境界Ｍであり、溝Ｒ部とＣ面取り加工部５４との境界に対応するのが溝部Ｃ面取り部境界Ｎである。この溝部５３（Ｍ〜Ｎ地点間）の形状は、溝部５３付近では、Ｎ地点において切削部５１の半径と同じ、あるいは、Ｎ地点での切削部５１の半径以下にする必要がある。また、Ｍ〜Ｎ地点間はワークと接触しないように構幅全域を目標形状とした場合の切削部５１の形状（図１２参照）より切削部５１の半径を小さくする必要があり、Ｍ地点の外側でＮ地点での切削部５１の半径まで急激に減少させるような形状が好ましい。
【００２４】
この工具５０を用いて加工した工具の形状及び加工形状の目標形状溝Ｒ母線からの距離を図６に示す。
図６に示すように、加工精度確保範囲Ｂ（〜５５°）まで精度良く加工できていることがわかる。また、５５°よりＣ面取り側の区間は図７に示すように溝部５３との境界Ｍが描く軌跡によって干渉研削（図７中、Ｃ部分）される。
【００２５】
上記のように目標形状の加工精度確保範囲に相当する切削部５１を成形し、目標形状の加工精度確保範囲Ｔａの外側に相当する範囲は工具を成形せずに切削部５１を逃すことで、目標形状の加工精度確保範囲Ｔａを削るための切削部５１を成形でき、そのような切削部５１を備えた工具５０で加工することによって目標形状の加工精度確保範囲Ｔａの加工精度を維持することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
次に、本発明に係るナットのねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具の第２実施形態について説明する。図８に示すように、本実施形態では、切削部５１の加工精度確保範囲加工部５２の外側からＲ面取りが開始するように、加工精度確保範囲加工部５２と溝部５３との境界にＲ面取り部（断面を弧形状とした部分）５５を設けた点が第１実施形態と異なる。
切削部５１の加工精度確保範囲加工部５２と溝部５３との境界は、目標形状の加工精度確保範囲Ｔａ以外に相当する範囲を干渉によって削り取る。よって、境界が鋭利であると砥石であれば脱落、切削工具であれば摩耗が早期に生じてしまうが、境界を滑らかに繋げることによって切削部５１を寸法ｄ（図８参照）だけ延長することができる。
【００２７】
ここで、他の実施形態として、第１実施形態及び第２実施形態では説明の簡単のため工具回転軸とナット中心軸を平行にして内周面のねじ溝加工を行う形態について説明をしたが、図９に示すように、工具５０の回転軸を、ナット１０の中心軸と、ナット１０のねじ溝１１のリード角との間で傾けて（例えば角度δ：図９参照）ねじ溝加工を行ってもよい。
【００２８】
また、工具に砥石を用いた場合には、単石ドレッサによって砥石成形を行ってもよい。境界のＲ部を自由に成形することができ、また、ボールねじの仕様や砥石有効径の変化に応じた精度のよい砥石成形を行うことができる。
また、他の実施形態として、工具に砥石を用いた場合には砥石を成形するたびに有効径が小さくなっていき、工具の有効径の違いによって理想とする工具の形状は異なる。ナット中心軸から工具回転軸までの距離Ｊに応じて、上記式（１）から算出された工具の有効径Ｄｔに応じて工具の形状を変えていけばよい。砥石径が変化していっても、常に目標形状に対して精度良く加工を行うことができる。
【００２９】
（第３実施形態）
図１０は、ナットのねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具の第３実施形態の概要を示す軸方向に沿う断面図である。第１実施形態及び第２実施形態では、単石ドレッサによって砥石を成形して研削加工を行っていたが、図１０に示すようにナット１０のねじ溝１１の目標形状と同一構成のねじ溝６１により形成したドレッサ６０を用いて砥石の成形を行ってもよい。このようにすることにより、砥石径の推定が困難であっても目標形状に応じた砥石を成形できるので、精度よい加工を行うことが可能である。
【００３０】
（第４実施形態）
図１１は、ナットのねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具の第４実施形態の概要を示す軸方向に沿う断面図である。第１実施形態及び第２実施形態では工具に砥石を用いたが、図１１に示すように工具に回転する切削工具を用いてナット１０のねじ溝１１の加工を行ってもよい。切削工具は砥石に比べて摩耗寿命が長いため、精度のよい、加工を行うことが可能である。また、切削工具は砥石に比べて工具径を小さく設定できるので、リードが大きいナットのねじ溝加工が可能である。
【００３１】
また、第１，第２実施形態では、ねじ溝形状をＣ面取りとしたが、面取はＣ面取りに限らず、Ｒ面取りとしてもよい。
以上、本発明に係るナットのねじ溝加工方法及びそれに用いられる工具について説明したが、本発明に係るナットのねじ溝加工方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ナット
１０ａ  内周面
１１  ねじ溝
５０  工具
５１  切削部
５２  加工精度確保範囲加工部
５３  溝部
５４  Ｃ面取り加工部
【図１】
2015000444.tif 000003
【図２】
2015000444.tif 000004
【図３】
2015000444.tif 000005
【図４】
2015000444.tif 000006
【図５】
2015000444.tif 000007
【図６】
2015000444.tif 000008
【図７】
2015000444.tif 000009
【図８】
2015000444.tif 000010
【図９】
2015000444.tif 000011
【図１０】
2015000444.tif 000012
【図１１】
2015000444.tif 000013
【図１２】
2015000444.tif 000014
【図１３】
2015000444.tif 000015