(57)【要約】【課題】外周の一部を掴んで非把持部の外周を加工し、次に、ワークを持ち替えて先に掴んでいた部分の外周を加工せざるを得なかったステアリング機構のラックガイドなどを、持ち替えずに機械加工することを可能ならしめる。【解決手段】ワークのガイド部に対応させた嵌合部２に、ガイド部に形成されている凹部に係合させるＸ軸方向位置決め用の凸部５及びＹ軸方向位置決め用の凸部４を設け、さらに、加工機による保持部７を設けて機械加工治具１を構成し、この機械加工治具１の傾斜した側面４ａ、４ａと５ａ、５ａでワークをＺ軸方向に押して加工機のセンタとの間に挟み、加工機で保持した機械加工治具１経由でワークに回転を伝えてそのワークの外周を加工するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交する３軸、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上でワークの一端の凹部又は凸部に係合させるＸ軸方向位置決め用の凸部又は凹部及びＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部と、加工機による保持部とを有し、前記Ｘ軸方向位置決め用及びＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部の対向した側面が相反する向きにＺ軸方向に対して傾斜し、この凸部又は凹部の傾斜した側面で機械加工するワークをＺ軸方向に押しつけて加工中心に位置決めするようにした機械加工治具。
【請求項２】
ワークの前記一端に対応させた面が曲面又は球面で構成され、この曲面又は球面に前記Ｘ軸方向位置決め用の凸部又は凹部と、Ｙ軸方向位置決め用の凸部又は凹部が設けられている請求項１に記載の機械加工治具。
【請求項３】
前記Ｘ軸方向位置決め用の凸部又は凹部とＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部が治具の中心で交差し、治具の中心を横切って治具の外周まで延びている請求項１又は２に記載の機械加工治具。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の機械加工治具を加工機の主軸に装着した保持具で加工中心に保持し、この機械加工治具のＸ軸方向位置決め用及びＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部をワークの端面の凹部又は凸部に係合させ、さらに、前記Ｘ軸方向位置決め用及びＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部の傾斜した側面でワークをＺ軸方向に押してこのワークを機械加工治具と加工機のセンタとの間に挟み、加工中心に位置決め保持されたこのワークを前記機械加工治具経由で伝達される力で回転させてワークの外周を機械加工するワーク加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワークを持ち替えずにそのワークの外周を、効率よくかつ精度良く機械加工することを可能ならしめる機械加工治具と、その治具を使用したワーク加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング機構に採用されるギヤ機構のひとつに、ラックアンドピニオン型のギヤ機構がある。このラックアンドピニオン型のギヤ機構は、ステアリングシャフトに連結されるピニオンにラックを噛合させ、ハンドルの動きをピニオン、ラック経由でタイヤに伝える。
【０００３】
ラックは、ギヤケースに組み込まれたラックガイドに支持されている。そのラックガイドの一例を図７〜図９に示す。
【０００４】
このラックガイド２０は、スプリングでピニオン側に向けて付勢してギヤケースに組み込まれ、ピニオンに噛合したラックを凹形の半円筒状ガイド部２１に嵌めてラックの移動をガイドする。図示のラックガイドは、ガイド部２１に端面視十文字の凹部２２（溝）を形成し、その凹部２２に摩擦係数の小さい樹脂（図示せず）を嵌め、その樹脂でラックを支えてラック移動時の摩擦抵抗を低減するようにしている。
【０００５】
このラックガイド２０は、鍛造品、鋳造品、粉末冶金法で製造される焼結品のいずれについても、ハンドルのがたつきをなくすために外径精度を高めてギヤケース内でのがたつきを抑えることが要求される。
【０００６】
その要求に応えるためにラックガイド２０の外周を機械加工するが、加工機の主軸に装着された保持具、例えばチャックでラックガイド２０の一部を掴んで外周の加工を行うと、チャックで掴んだ部分を加工することができない。このため、外周の一部を加工した後に加工済部と未加工部を入替え（ワークを持ち替える）、残りの未加工部を加工する方法を採らざるを得なかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した加工方法ではワークの持ち替えが必要になり、加工能率が高まらない。また、未加工部を加工するときに加工済の面をチャックで掴むため、その加工済の面が傷つくこともある。
【０００８】
そこで、この発明は、前述のラックガイドなどを持ち替えずに加工することを可能ならしめる機械加工治具と、この治具を使用したワーク加工方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸上でワークの一端の凹部又は凸部に係合させるＸ軸方向位置決め用の凸部又は凹部及びＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部と、加工機による保持部とを有し、前記Ｘ軸方向位置決め用及びＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部の対向した側面が相反する向きにＺ軸方向に対して傾斜し、この凸部又は凹部の傾斜した側面でワークをＺ軸方向に押しつけてＺ軸と平行な加工中心に位置決めするようにした機械加工治具を提供する。
【００１０】
ここで言うＸ軸とＹ軸は互いに直角に交わる軸（例えばＸ軸を水平軸とした場合、Ｙ軸は垂直軸）、Ｚ軸はＸ軸とＹ軸の双方に対して直角な軸を指す。
【００１１】
この機械加工治具は、下記（１）、（２）のものなどが好ましい形態として考えられる。
（１）ワークの前記一端に対応させた面が曲面又は球面で構成され、この曲面又は球面に前記Ｘ軸方向位置決め用の凸部又は凹部と、Ｙ軸方向位置決め用の凸部又は凹部が設けられているもの。
（２）前記Ｘ軸方向位置決め用の凸部又は凹部とＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部が治具の中心で交差し、治具の中心を横切って治具の外周まで延びているもの。
【００１２】
この発明は、上述した機械加工治具を加工機の主軸に装着した保持具で加工中心に保持し、この機械加工治具のＸ軸方向位置決め用及びＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部をワークの端面の凹部又は凸部に係合させ、さらに、前記Ｘ軸方向位置決め用及びＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部のＺ軸方向に対して傾斜した側面でワークをＺ軸方向に押しつけてこのワークを機械加工治具と加工機のセンタとの間に挟み、加工中心に位置決め保持されたこのワークを前記機械加工治具経由で伝達される力で回転させてワークの外周を機械加工するワーク加工方法も提供する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の機械加工治具を、この治具に設けた保持部を加工機の主軸に装着されたチャック等で保持して加工機にセットする。
【００１４】
そして、この機械加工治具に設けたＸ軸方向位置決め用の凸部又は凹部とＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部の側面で、ワークをＺ軸方向に押し、機械加工治具と加工機のセンタとの間に挟む。ワークを押す凸部又は凹部の側面はＺ軸方向に対して傾斜して設けられる。その側面は、凸部の場合、ワークに対して先端側が狭く、機械加工治具の凸部根元に向かって幅が広くなるように傾斜して、また、凹部の場合はワークに対して凹部溝幅が広く、凹部溝の底に向かってその幅が狭くなるように傾斜して設けられている。この側面に押されたワークは側面との接触部に働く分力によりセンタリングされ、Ｘ軸、Ｙ軸両方向の位置ずれが自動的に修正されて加工中心に正しく位置決め保持され、加工機へのワークセットが容易になる。
【００１５】
この状態で、機械加工治具側の凸部又は凹部がワークの一端の凹部又は凸部に係合し、加工機の主軸から機械加工治具に加えた回転がワークに伝わってワークも回転する。
【００１６】
従って、この発明の機械加工治具を使用すればワークを加工機で直接掴む必要がなく、ワークを持ち替えずにワークの外周の全域を加工することが可能になる。
【００１７】
なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の各位置決め用の凸部又は凹部を曲面又は球面に設けた機械加工治具は、一端が曲面或いは球面になっているワーク、例えば、図７のラックガイドなどの持ち替えなしでの機械加工を可能ならしめる。
【００１８】
また、Ｘ軸方向位置決め用の凸部又は凹部とＹ軸方向位置決め用の凸部又は凹部を治具の中心で交差させ、治具の中心を横切って治具の外周まで延ばして設けたものは、ワークの位置決めの安定性がより高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面の図１乃至図４に基づいて、この発明の機械加工治具の実施の形態を説明する。例示の機械加工治具１は、図７に示したラックガイド２０の機械加工に用いるものである。以下の説明は、図７〜図９も参照しながら行う。
【００２０】
この機械加工治具１は、図７、図８に示すラックガイド２０の半円筒状ガイド部２１に適合して嵌まる嵌合部２を設け、その嵌合部２の、図２において略半円を描く凸形曲面３上に、治具の中心で直角に交わる凸部４、５を設けている。また、嵌合部２の後部に鍔６を設け、さらに、その鍔６の後方に加工機の保持具で保持する保持部（図のそれは柄）７を設けている。
【００２１】
凸部４は、嵌合部２の先端の稜となる部分に設けている。凸形曲面３の中心（治具の中心）から嵌合部２の外周に向かってＸ軸方向に直線的に延びたこの凸部４は、ワークのラックガイド２０をＹ軸方向に位置決めするために用いられる。
【００２２】
また、凸形曲面３の中心からその曲面に沿ってＺ軸方向に変位しながら嵌合部２の外周までＹ軸方向に延びた凸部５は、ラックガイド２０をＸ軸方向に位置決めするために用いられる。
【００２３】
これらの凸部４、５の対向位置の側面４ａ、４ａ及び５ａ、５ａは、相反する方向、即ち、各凸部４、５の断面が台形となる方向に傾斜しており、凸部４、５をラックガイド２０に設けられた凹部２２（溝）に入り込ませ、側面４ａ、４ａ及び５ａ、５ａで凹部２２の傾斜した側面をＺ軸方向に押してラックガイド２０を加工機の加工中心に位置決めするようにしている。
【００２４】
側面４ａ、５ａが共に傾斜しているので、ラックガイド２０に対する側面４ａの接触部にＹ軸方向の分力が、側面５ａの接触部にＸ軸方向の分力が各々発生する。このときの分力は、側面４ａ、４ａに働く力、側面５ａ、５ａに働く力がそれぞれ対向し、このため、ラックガイド２０は、側面４ａ、４ａに働く分力のバランス点と、側面５ａ、５ａに働く分力のバランス点に移動し、これによりＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれが修正されてラックガイド２０が加工中心に正しく位置決めされる。
【００２５】
なお、ここでは、便宜上、凸部４をＹ軸方向位置決め用、凸部５をＸ軸方向位置決め用としたが、機械加工治具１を図１の状態から９０°回転させると、Ｘ軸方向の位置決めが凸部４によって、Ｙ軸方向の位置決めが凸部５によってそれぞれなされる。
【００２６】
図示の凸部４、５は、長く延びた条であるが、ワークの端面に形成された凹部の形状によっては条形状にならない場合があり得る。
【００２７】
また、ワークの端面に凹部がなく、その凹部に代わる凸部が形成されている場合には、その凸部に対応させた凹部を図の凸部４、５に代えて嵌合部２に設ける。
【００２８】
さらに、ここでは嵌合部２をラックガイドのガイド部２１に対応させて凸形に湾曲させたが、嵌合部２を突き合わせるワークの端面が凸形の曲面や凸形の球面である場合には、嵌合部２を凹形の曲面又は凹形の球面となすのがよい。
【００２９】
図５に、例示の機械加工治具１を用いたワーク（ラックガイド）加工方法の具体例を示す。図中１０は加工機の主軸（図示せず）に装着された保持具（例えばチャック）である。この保持具１０で保持部７を掴んで機械加工治具１を加工機にセットする。
【００３０】
次に、嵌合部２に設けられた凸部４、５を、図６に示すように、ガイド部２１に形成された凹部２２に入り込ませて機械加工治具１の嵌合部２をラックガイド２０のガイド部２１に嵌める。
【００３１】
そして、加工機のセンタ１１（テールエンド）と機械加工治具１との間にラックガイド２０を挟む。このとき、凸部４、５の側面４ａ、５ａで図６に示すようにラックガイド２０をＺ軸方向に押す。これによりラックガイド２０が加工中心に心出しされて固定される。
【００３２】
そこで、加工機を駆動し、機械加工治具１経由で主軸から伝わる回転力でラックガイド２０を回転させてそのラックガイド２０の外周を機械加工する。
【００３３】
機械加工は、バイト１２による旋削のほかに、研削、研磨なども考えられる。いずれの加工も、バイトなどの加工工具にＺ軸方向の送りをかけて行う。この方法によれば、ラックガイド２０を持ち替えずにそのラックガイド２０の外周面の全域を効率良く加工することができる。
【００３４】
また、ラックガイドを持ち替える必要がないため、加工済の面をチャックなどで傷つけることがない。
【００３５】
なお、以上の説明はラックガイドを例に挙げて行ったが、この発明の治具及び加工方法はラックガイドを対象としたものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の機械加工治具の一例を示す斜視図
【図２】図１の機械加工治具の側面図
【図３】図１の機械加工治具を図２のＡ方向から見た側面図
【図４】図１の機械加工治具の正面図
【図５】図１の機械加工治具を用いたワーク加工方法の一例を示す線図
【図６】凸部の側面のワーク凹部に対する押し付けた状態を示す図
【図７】ラックガイドの斜視図
【図８】図７のラックガイドの断面図
【図９】図７のラックガイドの正面図
【符号の説明】
【００３７】
１      機械加工治具
２      嵌合部
３      凸形曲面
４      凸部
４ａ    側面
５      凸部
５ａ    側面
６      鍔
７      保持部
１０    保持具
１１    センタ
１２    バイト
２０    ラックガイド
２１    ガイド部
２２    凹部
【図１】
2005186208.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005186208.tif 000009
【図８】
2005186208.tif 000010
【図９】
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